緒論1.1研究背景與研究意義1.1.1研究背景隨著全球氣候變暖問題日益嚴重，低碳發(fā)展已成為各國共同追求的目標。在這一背景下，冷鏈物流行業(yè)作為生鮮農(nóng)產(chǎn)品流通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其碳排放問題逐漸受到廣泛關(guān)注。生鮮農(nóng)產(chǎn)品因其易腐、易變質(zhì)的特性，需要在整個供應鏈過程中保持恒定的低溫環(huán)境，這使得冷鏈物流在配送過程中往往需要消耗大量的能源并產(chǎn)生較高的碳排放。同時，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷改善，對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的需求量增大，給冷鏈物流行業(yè)的發(fā)展帶來了機遇。然而，傳統(tǒng)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑往往存在貨損率高、配送成本高、碳排放量大等問題，這不僅增加了企業(yè)的運營成本，也與低碳發(fā)展的理念相悖。因此，如何在保證生鮮農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和安全的前提下，通過優(yōu)化配送路徑來降低冷鏈物流的能耗和碳排放，成為當前亟待解決的問題。雖然J公司作為一家專業(yè)的冷鏈食品通路服務公司，擁有完善的冷鏈物流網(wǎng)絡(luò)和先進的配送技術(shù)，但在配送路徑方面存在配送路徑不合理、客戶滿意度低等問題。基于上述背景，本研究聚焦于J公司，深入剖析低碳背景下生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑的優(yōu)化難題。通過融合低碳物流、生鮮冷鏈物流及車輛路徑問題的理論精髓，并緊密結(jié)合J公司的實際運營情況，構(gòu)建了綜合考慮碳排放的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型。旨在探索一種能夠同時滿足客戶需求、提升配送產(chǎn)品質(zhì)量、降低運輸成本并減少碳排放的配送路徑方案。這不僅對于推動冷鏈物流行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型、提升配送效率、降低運營成本具有深遠意義，同時也期望能為其他冷鏈物流企業(yè)提供有益的參考和啟示。1.1.2研究意義（1）理論意義首先，本研究深化了對冷鏈物流理論的理解與應用。生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流涉及多個復雜環(huán)節(jié)，配送路徑優(yōu)化研究有助于揭示冷鏈物流在節(jié)能減排、效率提升等方面的內(nèi)在機制。這不僅有助于完善冷鏈物流理論體系，還能為冷鏈物流實踐提供更為科學、合理的指導。其次，本研究推動了物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論的發(fā)展。生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化是一個綜合考量多種因素的復雜系統(tǒng)工程。深入研究此問題，有助于探索物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的新方法、新途徑，為物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論注入新的活力。最后，本研究也促進了低碳物流理論的發(fā)展。在當前低碳背景下，降低碳排放、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是物流業(yè)的重要目標。通過對生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑的優(yōu)化研究，可以探索出更為環(huán)保、高效的物流運作模式，為低碳物流理論提供實踐支撐和理論依據(jù)。（2)現(xiàn)實意義首先，優(yōu)化配送路徑是實現(xiàn)冷鏈物流低碳化的有效途徑。生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流在配送過程中產(chǎn)生的碳排放量不容小覷。通過科學的路徑規(guī)劃，能有效減少車輛的行駛距離和運輸時間，進而降低燃油消耗和碳排放量。這不僅有助于應對全球氣候變暖的挑戰(zhàn)，也符合我國綠色低碳發(fā)展的戰(zhàn)略需求。其次，配送路徑優(yōu)化有助于提高冷鏈物流的運作效率。合理的配送路徑能夠減少車輛的空駛和等待時間，提升車輛的裝載率和利用率，使冷鏈物流系統(tǒng)的運行更加高效。這不僅可以降低企業(yè)的運營成本，提升經(jīng)濟效益，還能更好地滿足消費者對快速、準時配送的需求，提升客戶滿意度。再者，優(yōu)化配送路徑對保障生鮮農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全至關(guān)重要。生鮮農(nóng)產(chǎn)品對配送過程中的溫度和時間控制要求極高。通過優(yōu)化配送路徑，可以縮短農(nóng)產(chǎn)品的在途時間，減少溫度波動，從而確保農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和口感。同時，減少運輸損耗和浪費也有助于降低企業(yè)的成本損失。最后，配送路徑優(yōu)化是推動生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著消費者對食品安全和品質(zhì)要求的提高，生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流業(yè)正迎來巨大的發(fā)展機遇。通過配送路徑優(yōu)化，可以提升冷鏈物流業(yè)的整體服務水平和競爭力，促進行業(yè)的健康發(fā)展，為消費者提供更加安全、高效的生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送服務。1.2研究構(gòu)成與方法1.2.1研究構(gòu)成第1章緒論，介紹研究背景、內(nèi)容、方法和技術(shù)路線，為后續(xù)章節(jié)提供框架。第2章綜述相關(guān)理論，梳理低碳物流和生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈配送概念，探討路徑優(yōu)化理論，分析帶時間窗的優(yōu)化問題及算法，為后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。第3章分析J公司冷鏈配送現(xiàn)狀與問題，為優(yōu)化模型構(gòu)建提供現(xiàn)實依據(jù)。第4、5章圍繞冷鏈配送路徑優(yōu)化建模與求解，明確問題，提出假設(shè)與參數(shù)設(shè)計，構(gòu)建多成本目標函數(shù)模型，并改進節(jié)約算法以適應求解需求。第6章應用實例分析，利用調(diào)研數(shù)據(jù)和改進算法求解模型，得出最佳配送路線，對比分析優(yōu)化前后的結(jié)果，提出優(yōu)化方案。第7章總結(jié)全文成果，指出不足，展望未來研究方向。1.2.2研究方法（1）文獻分析法通過廣泛查閱圖書資料和網(wǎng)絡(luò)資源，本文搜集、篩選和整理了與研究主題緊密相關(guān)的已有文獻，借鑒了其中的研究成果，并總結(jié)了現(xiàn)有研究的不足之處。在此基礎(chǔ)上，提出了本文的研究思路和內(nèi)容，確保研究具有針對性和創(chuàng)新性。（2）數(shù)學建模法基于低碳物流、生鮮冷鏈物流和配送路徑優(yōu)化等理論基礎(chǔ)，本文在設(shè)定一系列假設(shè)條件的前提下，設(shè)計了生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送相關(guān)的成本計算公式。通過添加必要的約束條件，構(gòu)建了配送路徑優(yōu)化模型。隨后，采用改進后的節(jié)約里程算法對模型進行求解，以找出最優(yōu)的配送路徑。（3）實證研究法在構(gòu)建完配送路徑優(yōu)化模型后，本文采用實證研究方法，經(jīng)過深入調(diào)研，本文收集并整理了多家企業(yè)的實際冷鏈物流配送數(shù)據(jù)和相關(guān)資料。隨后，將所構(gòu)建的冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型應用于這些企業(yè)，并進行了仿真分析。通過這一系列的實證研究，本文驗證了模型的可行性和有效性。特別值得一提的是，模型在優(yōu)化配送路徑時充分考慮了碳排放因素，從而在實現(xiàn)經(jīng)濟效益的同時，也有效促進了低碳物流的發(fā)展，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。這一研究不僅有助于提升生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈配送的效率，也為該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了合理的優(yōu)化建議。1.2.3技術(shù)路線2相關(guān)理論綜述2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀低碳物流作為現(xiàn)代物流發(fā)展的重要方向，受到了不少學者廣泛關(guān)注和研究。賈縣民（2022）REF_Ref19026\r\h[1]首先主要從低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟的視角闡述低碳物流的概念及內(nèi)涵，分析實現(xiàn)低碳物流的途徑；最后指出從局部低碳化向系統(tǒng)低碳化研究視角的轉(zhuǎn)變，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能智慧工具助力低碳物流，瞄準中國物流實踐，注重本土問題的研究是未來研究的主要方向。彭莉婷（2022）REF_Ref20803\r\h[2]根據(jù)我國低碳物流發(fā)展的具體情況，提出了發(fā)展低碳物流的重要意義，還指出了我國低碳物流發(fā)展中所存在的問題，并制定了低碳物流的發(fā)展措施。為我國物流行業(yè)的發(fā)展起到良好的指導作用。莊夢依（2023）首先分別從低碳和物流的概念闡述。其次介紹發(fā)展低碳物流的重要性以及發(fā)展現(xiàn)狀，最后在此基礎(chǔ)上提出低碳物流發(fā)展的對策為我國物流行業(yè)發(fā)展提供一些參考性意見或建議REF_Ref20845\r\h[3]。我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈增值，消費者對高質(zhì)量生鮮農(nóng)產(chǎn)品需求激增，冷鏈物流在此過程中作用關(guān)鍵，國內(nèi)學術(shù)界對此進行了深入研究。張喜才和丁穎哲（2022）通過成本收益分析發(fā)現(xiàn)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的產(chǎn)地端不僅是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈提質(zhì)增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是推動質(zhì)量興農(nóng)戰(zhàn)略實現(xiàn)的重要保障REF_Ref20888\r\h[4]。楊亮（2022）基于61個城市的面板數(shù)據(jù)研究表明，冷鏈物流供應網(wǎng)絡(luò)對生鮮農(nóng)產(chǎn)品價格具有顯著的空間溢出效應REF_Ref20920\r\h[5]。李思聰和葉靜（2022）利用灰色關(guān)聯(lián)分析預測，我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流市場需求將持續(xù)增長，有助于釋放內(nèi)需并提升農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈價值REF_Ref20953\r\h[6]。熊懿（2022）則從銷售端風險防控角度，提出創(chuàng)新生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運作模式、提升信息化服務水平、培養(yǎng)專業(yè)冷鏈物流人才等措施，以強化銷售環(huán)節(jié)的風險防范能力REF_Ref20992\r\h[7]。張蓉（2022）則從智慧化角度探索生鮮農(nóng)產(chǎn)品智慧化冷鏈的發(fā)展路徑，實現(xiàn)冷鏈物流環(huán)節(jié)全程可追溯，從采摘、包裝到倉儲、運輸，每一步都清晰可見REF_Ref21028\r\h[8]。趙進（2023）通過分析國內(nèi)外生鮮冷鏈物流研究實踐現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以L公司為研究對象，根據(jù)L公司當前狀況，建立以車輛損耗和人力產(chǎn)生的固定成本、燃油消耗產(chǎn)生的運輸成本、貨物在運輸過程中變質(zhì)所產(chǎn)生的貨損成本、制冷劑消耗產(chǎn)生的冷藏成本、提前或推遲到達客戶點產(chǎn)生的懲罰成本為總成本最小的路徑優(yōu)化模型，并設(shè)計遺傳算法進行求解REF_Ref21867\r\h[9]。我國對配送路徑優(yōu)化研究起步雖晚，但研究深度更勝一籌。朱煜（2023）對帶時間窗約束的低碳物流車輛路徑問題以及求解方法進行仔細梳理，并在企業(yè)物流成本中引入碳排放成本，最后建立以企業(yè)總成本最小為目標函數(shù)的帶時間窗約束的車輛路徑模型REF_Ref21897\r\h[10]。李芬華（2023）為促進物流配送的低碳化發(fā)展，響應國家節(jié)能減排號召，利用節(jié)約里程法對物流配送路徑進行規(guī)劃研究，提出配送線路優(yōu)化方案，以期降低配送總成本，減少二氧化碳排放量，提高對環(huán)境的保護力度，促進物流行業(yè)的綠色可持續(xù)性發(fā)展，同時為其他物流企業(yè)解決實際配送問題提供參考依據(jù)REF_Ref21152\r\h[11]。郭丹蓉（2023）以車輛配送路徑為切入點，構(gòu)建以配送總成本最小化為目標函數(shù)的模型。并使用粒子群算法求解模型REF_Ref21988\r\h[12]。談曉勇（2023）以冷鏈物流車輛路徑優(yōu)化問題為研究對象，將碳排放成本考慮進入路徑優(yōu)化問題中，建立以總成本最小為目標的冷鏈物流配送模型REF_Ref22024\r\h[13]。何宇翔（2023）考慮了現(xiàn)實環(huán)境中的配送約束條件，并以總的規(guī)劃路徑長度最小化為目標建立系統(tǒng)模型。其在標準蟻群算法的基礎(chǔ)上，通過改進螞蟻對下個目標節(jié)點的選擇方式，并對非最優(yōu)解加以重復利用來充分探索可能的配送路徑REF_Ref22057\r\h[14]。2.1.2國外研究現(xiàn)狀在生鮮冷鏈物流研究方面，國外學者的主要研究成果如下：YiWang（2020）針對傳統(tǒng)卡諾模型在數(shù)據(jù)分析時的主觀性，結(jié)合現(xiàn)有卡諾方法與失效模式與效應分析（FMEA）相結(jié)合，定義了卡諾模型的精確需求分類曲線。然后計算風險優(yōu)先級號（RPN）值，根據(jù)參數(shù)K的優(yōu)化確定預防措施的優(yōu)先級。最后，通過實證研究驗證了客戶需求準確分類的可行性和有效性，確定了生鮮食品冷鏈物流企業(yè)提高顧客滿意度的優(yōu)先要求，并給出了相應的策略，對提升生鮮食品冷鏈電商企業(yè)競爭力具有指導意義REF_Ref22122\r\h[15]。GuikeLiu（2020）REF_Ref22178\r\h[16]構(gòu)建了考慮碳稅政策的冷鏈物流企業(yè)合作共同配送冷鏈貨物的聯(lián)合配送綠色車輛路徑問題（JD-GVRP）模型，基于4家冷鏈公司和28個客戶的真實業(yè)務數(shù)據(jù)，應用模擬退火（SA）算法對模型進行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示，聯(lián)合配送可有效降低碳排放成本及運輸成本。關(guān)于車輛路徑問題不少國外學者也進行了大量研究。YuanMengfei（2022）等人研究了多車廠快遞的車輛路徑問題（CVRP）。針對CVRP的求解，提出一種自適應模擬退火和人工魚群算法（A-SAAFSA）。其基本思想是利用“確定性”概率在搜索過程中通過Metropolis準則接受最差解，以及調(diào)整游泳方向以避免落入局部最優(yōu)解的策略。此外，還采用了自適應視覺策略，根據(jù)當前解決方案質(zhì)量實時自適應地調(diào)整視覺范圍，以確保算法的高效搜索和準確性。實驗結(jié)果表明，A-SAAFSA算法優(yōu)于4種知名算法，即模擬退火和人工魚群算法、人工魚群算法、模擬退火算法和遺傳算法REF_Ref22230\r\h[17]。IlyasMudassarQazi（2022）提出了一種用于車輛路徑優(yōu)化的混合遺傳算法。所提算法通過迭代改進選擇一個初始種群，從而減少了遺傳算法的初始解空間。所提出的算法在整體性能上有顯著的改進。結(jié)果表明，復雜查詢的總聯(lián)接數(shù)大大減少，從而降低了成本REF_Ref22282\r\h[18]。RatheeNisha（2022）在配送路徑優(yōu)化的研究中，為了節(jié)省時間，成本和精力，提出了一種新的元啟發(fā)式技術(shù)，即引力搜索算法（GSA），用于優(yōu)化測試路徑。將新生成的元啟發(fā)式算法的結(jié)果與簡單遺傳算法（SGA）進行比較，結(jié)果表明GSA與SGA相比具有更好的結(jié)果REF_Ref22311\r\h[19]。ChaofanW（2022）在配送路徑優(yōu)化的研究中，為了減少城市冷鏈物流配送中不必要的浪費和成本，構(gòu)建了一個同時配送和提貨的改進車輛路徑問題，并在該模型考慮了配送過程中實時外界溫度,優(yōu)化了運輸、貨物損壞和制冷的總成本在此基礎(chǔ)上用遺傳算法求解該模型,以最優(yōu)費用確定配送路徑。最后,對模型的有效性和算法的有效性進行了數(shù)值驗證REF_Ref22347\r\h[20]。2.1.3文獻評述在梳理相關(guān)文獻的過程中，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外學者在低碳物流、生鮮冷鏈物流和冷鏈物流配送路徑優(yōu)化等領(lǐng)域，已經(jīng)累積了相當多的研究成果。但值得注意的是，將低碳物流和冷鏈物流配送路徑優(yōu)化這兩個重要議題結(jié)合起來進行深入研究的情況卻并不多見。隨著國家對碳排放治理的加強，物流企業(yè)需融入低碳理念以減輕環(huán)境成本壓力。本文針對J冷鏈物流公司生鮮農(nóng)產(chǎn)品配送路徑優(yōu)化問題，特別考慮碳排放因素，采用改進節(jié)約里程算法求解模型，并對比分析優(yōu)化前后的路徑。研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化路徑不僅節(jié)約成本和時間，還降低碳排放，為冷鏈物流可持續(xù)發(fā)展提供實踐探索，驗證模型與算法的有效性。本研究旨在助J冷鏈物流公司降低成本、提高客戶滿意度，減少碳排放，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)保的統(tǒng)一。2.2低碳物流理論2.2.1低碳物流概述低碳物流源于低碳經(jīng)濟的興起，以可持續(xù)發(fā)展為導向，旨在通過減少碳排放實現(xiàn)生態(tài)保護。它采取產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、新能源技術(shù)利用和市場機制改革等措施，降低不可再生能源消耗，促進社會經(jīng)濟與環(huán)境的和諧。雖無統(tǒng)一定義，但可理解為在物流活動中運用高效技術(shù)控制溫室氣體排放，減少對環(huán)境的負面影響，同時提高資源利用效率，滿足企業(yè)經(jīng)濟利益。2.2.2碳排放影響因素冷鏈物流配送的碳排放受多種因素影響。人為因素如不良駕駛習慣會增加燃油消耗和碳排放。環(huán)境因素如路面坡度、道路和天氣條件也會影響碳排放。同時，車輛狀況如輪胎、載重和發(fā)動機功率等也直接關(guān)聯(lián)碳排放。要降低碳排放，需從提高駕駛員素質(zhì)、優(yōu)化道路設(shè)計及推廣低碳技術(shù)等方面努力。表2-1碳排放因素分類表分類具體因素人因素盲目換擋、頻繁變道、缺乏保養(yǎng)、極速加減車輛因素輪胎、車輛載重、發(fā)動機功率、燃油類型、車輛自身重量環(huán)境因素路面坡度、道路類型、道路擁擠、雨雪、溫度、風力狀況2.3生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流理論2.3.1生鮮冷鏈物流概述生鮮冷鏈物流指在電商環(huán)境下，對蔬菜、乳制品、肉質(zhì)品等生鮮產(chǎn)品采用低溫處理的物流系統(tǒng)，涵蓋流通加工、運輸、儲存、包裝、配送等環(huán)節(jié)。其核心是確保生鮮品質(zhì)。故對物流成本和時效性，以及對保鮮技術(shù)和物流設(shè)備的要求比較高。其中冷藏車、冷庫是冷鏈物流設(shè)施系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。2.4車輛路徑優(yōu)化問題理論2.4.1車輛路徑優(yōu)化概述車輛路徑問題，即優(yōu)化物流配送路徑，涉及從配送中心出發(fā)，按照優(yōu)化后的路線執(zhí)行任務。但受載重量、車輛數(shù)及客戶時間窗等限制，需對基礎(chǔ)路徑進行調(diào)整優(yōu)化，旨在降低配送成本、提升客戶滿意度。在規(guī)劃車輛路徑時，其復雜性不容小覷，需考慮眾多決策因素。為確保路徑合理優(yōu)化，需清晰梳理這些要素，包括：配送中心、車輛、客戶（需求點）、配送商品、目標函數(shù)及約束條件。只有深入剖析、合理配置這些要素，才能制定高效、經(jīng)濟的配送方案。

3J公司冷鏈物流配送現(xiàn)狀及問題分析3.1公司概況J公司位于成都雙流區(qū)西港街道，是新希望集團旗下的冷鏈食品通路服務公司，為餐飲、生鮮零售和生產(chǎn)企業(yè)提供全程冷鏈供應鏈服務。通過合資合作和技術(shù)研發(fā)，J公司整合冷鏈物流資源，建設(shè)智能園區(qū)網(wǎng)，提升冷鏈效率和食品安全。目前，已布局五大事業(yè)群，具備強大的生鮮冷鏈物流交付能力。秉承企業(yè)使命，J公司在全國設(shè)立多個服務中心，為客戶提供一體化冷鏈供應鏈服務。其旗下集鮮提供豐富的動物蛋白、速凍食品等產(chǎn)品直供。運荔枝擁有大量冷鏈車和云倉，構(gòu)建全國柔性履約網(wǎng)絡(luò)。3.2配送現(xiàn)狀分析J公司在成都設(shè)有多處冷鏈配送中心。采購的冷鏈產(chǎn)品先分類揀選，隨后冷鏈運輸至配送中心冷藏保鮮。根據(jù)訂單要求，產(chǎn)品包裝后由冷藏車統(tǒng)一配送至客戶指定地點?？蛻趄炟洕M意后收貨，否則可退貨。整個過程中，保證產(chǎn)品質(zhì)量與高效配送，利于企業(yè)長遠發(fā)展。J公司的具體業(yè)務流程情況如下圖所示。圖3-1J公司業(yè)務流程圖3.3J公司配送過程中存在的問題（1）未對配送路徑進行整體規(guī)劃（2）未規(guī)范化約束配送路線（3）未充分考慮客戶滿意度在冷鏈物流配送過程中，車輛路徑和出發(fā)時間的確定應緊密結(jié)合客戶需求量和送達時間要求。若車輛過早到達客戶點，將導致窩工現(xiàn)象，降低工作效率；若延遲到達，不僅會降低客戶滿意度，還可能引發(fā)額外的懲罰成本。此外，由于冷藏車內(nèi)環(huán)境并非冷庫標準，過早或過晚送達均會增加貨損風險，進一步影響客戶滿意度，并導致配送總成本的上升，這對企業(yè)的長遠發(fā)展極為不利。（4）未考慮碳排放成本對公司的影響公司目前的物流配送未計入碳排放成本。為響應環(huán)保號召和降低環(huán)境負擔，應將碳排放成本納入總成本。忽視此成本不僅可能錯失國家補貼，還增加環(huán)境與社會成本。同時，忽視冷鏈配送對環(huán)境的影響也不利城市可持續(xù)發(fā)展。因此，J公司應調(diào)整配送策略，降低碳排放，實現(xiàn)經(jīng)濟環(huán)保雙贏。

4基于碳排放J公司冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型4.1冷鏈物流配送路徑問題描述在第三章對J公司冷鏈物流實際運作的分析中，其配送路徑的設(shè)置主要呈現(xiàn)以下三種典型情形：（1）多個配送中心協(xié)同服務多個客戶點，

（2）單個配送中心集中向多個客戶點進行物流配送；

（3）特定客戶點由多個配送中心聯(lián)合供應，為了簡化研究并增強可操作性，本文聚焦于一個配送中心向多個客戶點提供的冷鏈配送服務。在這一過程中，所有車輛均為統(tǒng)一型號的冷藏車，配送的產(chǎn)品也保持單一。我們的主要目標是實現(xiàn)配送總成本的最小化，同時充分考慮碳排放因素。為此，我們?nèi)鎯?yōu)化了固定成本、運輸成本、貨損成本、制冷成本、時間懲罰成本和碳排放成本這六個方面。在深入解析這些成本的內(nèi)涵后，我們建立了相應的目標函數(shù)表達式。隨后，利用改進后的節(jié)約算法，我們針對J公司的實際情況構(gòu)建了冷鏈配送路徑模型，并進行了求解，最終得出了近似最優(yōu)的配送方案。4.2假設(shè)條件針對J公司冷鏈物流配送路徑的優(yōu)化問題，為構(gòu)建精確的數(shù)學模型，本文作出以下基本假設(shè)：（1）配送中心冷鏈產(chǎn)品充足，完全滿足客戶需求。（2）配送產(chǎn)品種類一致，所需冷藏條件穩(wěn)定。（3）所有冷鏈配送車輛均為同型號機械式冷藏車，具有相同的車況和容積，最大裝載量足夠應對客戶需求，車況優(yōu)良，運輸過程安全可靠。（4）冷藏車勻速行駛，司機駕駛技術(shù)成熟。（5）車輛從配送中心出發(fā)并完成配送后返回，不接受額外任務。（6）配送客戶群體穩(wěn)定，數(shù)量不變。（7）配送中心與客戶、客戶之間的運輸距離明確且固定。（8）客戶需求量、期望配送時間及地理位置均維持不變。（9）卸貨時冷藏車制冷溫度恒定，卸貨速度一致，所需時間與貨物量成正比。（10）每個客戶僅由一輛冷藏車服務，避免重復配送。4.2.1建模參數(shù)說明參數(shù)說明定義G0冷藏車輛自身的重量G—冷藏車輛的最大載貨量；y—碳排放總量；y1冷藏車輛運輸途中產(chǎn)生的碳排放量y2制冷設(shè)備產(chǎn)生的碳排放量；Tok冷藏車輛k駛離配送中心的時刻Tik冷藏車輛k到達客戶i時的時刻tik—冷藏車輛k為客戶i提供卸貨冷鏈產(chǎn)品服務所用的時間；ti冷藏車輛將冷鏈產(chǎn)品送達客戶i的時刻；Ui客戶i可接受的貨物最早送達的時刻；Vi客戶i可接受的貨物最晚送達的時刻；ETi客戶i期望貨物送達的時間窗；Ww車廂外的溫度；Wn車廂內(nèi)的溫度S—車廂受陽光照射的面積Vk冷藏車輛k的車廂體積；a1運輸途中冷鏈產(chǎn)品每小時單位重量的貨損系數(shù)a2卸貨過程中冷鏈產(chǎn)品每小時單位重量的貨損系數(shù)R—車廂的熱傳率β—漏熱系數(shù)，通常取值為0.1,0.3μ—開啟車門的頻率系數(shù)；Z—無窮大的懲罰成本；θ1貨物早與規(guī)定時間送達時的懲罰成本系數(shù)；θ2貨物晚與規(guī)定時間送達時的懲罰成本系數(shù)a—常數(shù)系數(shù)b—常數(shù)值；ε—燃料消耗中碳排放系數(shù)；θ—制冷過程中碳排放系數(shù)；率。v—配送車輛的運輸速度；v'—配送車輛在各客戶點的卸貨效4.3模型建立4.3.2配送目標函數(shù)及約束條件通過對J公司冷鏈物流配送各項成本的深入剖析，本文旨在構(gòu)建以配送總成本最小化為核心的優(yōu)化模型，實現(xiàn)多項成本的最優(yōu)配置，并特別考慮碳排放的影響。該模型中的總成本包含六大要素：固定成本(Cg)、運輸成本（Cy）、貨損成本（C?）、制冷成本（Cz）、時間懲罰成本（Cs）和碳排放成本（Cminc=Cg+Cy+C?+C=k=1nakfk+p1i=0mj=0mk=1ndijeijk+模型應滿足的約束條件有：i=0mj=0mqiei=0mj=0mdUi≤tk=1nliki=0mk=1n式（4-22）表示確保每條配送路徑客戶需求不超車載貨能力，防超載，保安全配送。式（4-23）表示限制冷藏車行駛里程不超其最大距離，保效率，減磨損，確保時效性。式（4-24）表示要求車輛在客戶接受時間窗內(nèi)服務，滿足客戶需求，避額外費用。式（4-25）表示規(guī)定每個客戶僅一輛冷藏車服務，避資源浪費，提配送效率和準確性。式（4-26）表示確保冷藏車從配送中心出發(fā)并返回，形成閉合路線，便管理，優(yōu)化路徑4.3.1冷鏈物流配送成本分析（1）固定成本J公司冷鏈物流配送車輛固定成本含維修、損耗、折舊、工資及油費等，這些費用在單次配送中固定不變。建模時，僅考慮實際配送車輛的費用，不包括閑置車輛成本。通過明確固定成本的構(gòu)成和計算方式，有助于企業(yè)更準確地評估和控制冷鏈物流配送的成本，從而提高運營效率和經(jīng)濟效益。若用Ck表示固定成本。Ck=k=1n（2）運輸成本車型、載重、速度、里程及油價等影響運輸成本。冷鏈配送中，成本包括油費、維修和保養(yǎng)費。但模型中，假定車型統(tǒng)一、速度恒定、油價穩(wěn)定，故這些因素未單獨考慮。J公司的運輸成本主指配送中的必要支出。優(yōu)化這些因素可助企業(yè)高效管理冷鏈配送，提升效率，降低成本。用CyCy（3）貨損成本生鮮農(nóng)產(chǎn)品因其具有易腐性，配送中易受溫度、時長和空氣影響，品質(zhì)會下降，產(chǎn)生貨損成本，其中包括運輸和卸貨損耗。冷藏車雖能恒溫，但長時間運輸仍會降低品質(zhì)。卸貨時車門開關(guān)導致熱空氣對流，影響保鮮，增加貨損風險。貨損成本與運輸時間、需求量、車門開關(guān)頻次和卸貨速度相關(guān)。本文提出計算公式，準確量化貨損成本，支持企業(yè)優(yōu)化冷鏈配送路徑。用C?C?=P（4）制冷成本制冷成本是冷鏈配送中因維持低溫環(huán)境而產(chǎn)生的額外費用。制冷設(shè)備對全程溫度控制至關(guān)重要，不當?shù)臏囟裙芾頃p害產(chǎn)品質(zhì)量，增加成本損失。制冷成本受到多種要素的綜合作用，其中制冷劑消耗量、運輸時長和單位成本是關(guān)鍵因素，特別是制冷劑消耗量與車輛的熱負荷之間存在著緊密的聯(lián)系。在本研究中，我們不僅對運輸過程中的制冷設(shè)備費用進行了考慮，還納入了卸貨階段的制冷成本，從而能夠更全面地評估制冷成本對整體運營成本的影響。①運輸途中的制冷成本在運輸途中，車廂壁內(nèi)外熱交換產(chǎn)生的熱負荷主要受三個關(guān)鍵因素影響：車廂的熱傳導率、車廂受陽光直射的面積以及車廂內(nèi)外溫度差異。冷藏車K在運輸途中單位時間內(nèi)的熱負荷Ok1Ok1=R×S×(Ww在運輸途中，車廂漏氣引發(fā)空氣對流，水蒸氣凝結(jié)產(chǎn)生熱負荷。熱，其大小受車廂體積、漏氣程度、濕度及溫差影響。為簡化研究，本文用漏熱系數(shù)β計算冷藏車k在運輸途中的單位時間漏熱負荷Ok2Ok2=β因此，運輸途中產(chǎn)生的制冷成本Cz1Cz1=k=1ni=0mlikp3(②卸貨過程中的制冷成本在卸貨過程中，由于車門的打開，車廂內(nèi)外空氣會發(fā)生對流與熱交換，進而產(chǎn)生熱負荷。因此，冷藏車k在卸貨過程中單位時間內(nèi)因開啟車門所產(chǎn)生的熱負荷Ok3Ok3=μ(0.54Vk+3.22)(Ww開啟車門次數(shù)的多少決定了開啟車門的頻率系數(shù)，如表4.1所示，為開啟車門次數(shù)與對應開啟車門的頻率系數(shù)的具體取值。表4-1開啟車門的頻率系數(shù)開啟車門次數(shù)（次）01-56-010以上開啟車門的頻率系數(shù)51因此，卸貨過程中產(chǎn)生的制冷成本Cz2Cz2=k=1綜上所述，總的制冷成本CzCz=k=1ni=0mlikp3[(1+β)RS(Tik-T（5）時間懲罰成本冷鏈產(chǎn)品配送要求精確準時，但天氣、交通等因素可能導致延誤。我們引入時間窗概念，允許一定范圍內(nèi)時間調(diào)整，雖產(chǎn)生懲罰成本，但增加了配送靈活性。車輛在期望時間窗內(nèi)送達無懲罰；超出期望但仍在可接受時間內(nèi)送達，懲罰與時間超出部分正相關(guān)；完全超出可接受時間，則產(chǎn)生極大懲罰。為了更精確地量化這種懲罰成本，本文采用了混合時間窗的分析方法，并構(gòu)建了相應的懲罰函數(shù)γ(ti)。通過這個函數(shù)，我們可以根據(jù)車輛實際的送達時間，計算出相應的懲罰成本，從而更全面地考慮時間因素對冷鏈配送路徑優(yōu)化的影響:γ(ti)=zθ所以，總的懲罰成本CsCs=i=1m（6）碳排放成本在分析J公司的冷鏈物流運輸時，本研究聚焦于冷藏車的碳排放和燃油消耗之間的聯(lián)系。鑒于油耗受多種因素影響，特別關(guān)注了行駛距離和貨物重量這兩個關(guān)鍵變量。結(jié)果顯示，單位里程的燃料消耗與貨物量之間存在線性關(guān)系。在模型構(gòu)建中，這兩個因素被綜合考慮，以準確評估對油耗的具體影響，進而全面理解冷藏車的碳排放狀況。其函數(shù)關(guān)系如下φ（當冷藏車輛空載時，單位里程燃料消耗量為：φ0=a×當冷藏車輛載滿時，單位里程燃料消耗量為：φ?=a(G由公式可得，a=φ??φ0Gφ（x)=φ?當冷藏車輛運輸?shù)呢浳锪縳=qijφ(qij)=φ?在冷藏車輛的配送過程中，燃料消耗量與碳排放系數(shù)共同決定了因燃料消耗而產(chǎn)生的碳排放量。具體而言，從客戶i到客戶j的運輸過程中，碳排放量y1?？赏ㄟ^燃料消耗函數(shù)εφ(qij)與距離dy1=εφ(qij此外，冷藏車輛的制冷設(shè)備在運行過程中也會消耗能源，進而產(chǎn)生碳排放。這部分碳排放量y2與載貨量qij及運輸里程dijy2=σ本文綜合考慮了冷藏車輛在配送過程中產(chǎn)生的兩種碳排放量：運輸途中因燃料消耗產(chǎn)生的碳排放量y1，以及制冷設(shè)備運行時產(chǎn)生的碳排放量y2。因此，冷藏車輛的總碳排放量Y=y1為了衡量冷藏車輛在配送過程中的碳排放成本，采用碳排放單位成本與總碳排放量的乘積來衡量冷藏車配送中的碳排放成本。上述模型可精確計算總碳排放量CtCt=p4k=1ni=1mj=0m5節(jié)約模型算法設(shè)計5.1傳統(tǒng)節(jié)約算法在傳統(tǒng)的節(jié)約算法中，物流配送路徑規(guī)劃通常從將客戶點與配送中心直接相連作為起點。隨后，利用三角形不等式原理，通過合并線路來優(yōu)化配送路徑，優(yōu)先選擇合并后能節(jié)省最多里程的客戶點。如果合并后的客戶需求超過了車輛的最大載重能力，則放棄當前路徑并重新規(guī)劃另一條路徑。只有當總需求量在車輛載重范圍內(nèi)時，才使用節(jié)約算法來規(guī)劃配送路徑。以P0代表配送中心，P1和P2代表客戶點，如果總需求不超過車輛載重，節(jié)約算法可以有效地規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線。（1）如果使用兩輛配送車輛從P0出發(fā)，分別一輛前往P1進行配送，另一輛前往P2進行配送（如圖5-1所示），那么總配送里程數(shù)將是P0到P1的往返里程與P0到P2的往返里程之和。Da=2(D01+（2）若僅派一輛配送車從P0出發(fā)，依次配送至P1和P2后再返回P0（如圖5-2），則總配送里程為車輛從P0出發(fā)至P1、P2再返回P0的總里程。D'a=D01+D（3）通過比較這兩種配送方式，我們可以計算出里程節(jié)約值。根據(jù)三角形定理，一條邊的長度總是小于另外兩邊之和，因此合并配送路徑通常能夠節(jié)約里程。在圖5-2的基礎(chǔ)上，如果再加入一個新客戶點P3（如圖5-3所示），且P1、P2和P3的總需求仍不超過車輛載重，我們需要重新計算配送路徑：?Da=Da?D'a如果按原路線P0→P1→P2→P0行駛，并另派一車為P3配送，路線為P0→P3→P0，則總配送里程數(shù)為P0至P1、P2再返回P0的里程加上P0至P3再返回P0的里程：Db=D01+D12+而如果只派一輛車按P0→P1→P2→P3→P0，的路線行駛（如圖5-3所示），則總配送里程數(shù)將是這輛車行駛的總里程：D'b=D01+D12+依據(jù)節(jié)約里程法的思想，我們可以計算出合并P3后的里程節(jié)約值?Db?Db=Db?D'然而，在實際情況中，車輛載重、客戶時間窗等約束條件會限制路徑規(guī)劃。因此，在規(guī)劃配送路徑時，需要先計算節(jié)約里程數(shù)，然后按照節(jié)約值的大小依次插入客戶點。為了覆蓋所有客戶點，可能需要形成多條配送路徑。每條路徑都需要滿足車輛載重限制，并且需要在客戶指定的時間窗內(nèi)完成配送。5.2改進節(jié)約算法在構(gòu)建冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型后，需采用算法來尋找近似最優(yōu)解。本研究在傳統(tǒng)節(jié)約算法的基礎(chǔ)上進行了改進，旨在最小化配送總成本，而非僅僅是總里程。除了考慮車輛載重，還納入了碳排放影響、客戶時間窗約束以及多成本優(yōu)化目標，以更全面地優(yōu)化配送路徑。改進后的算法更貼合實際配送需求，實現(xiàn)了成本和環(huán)境影響的雙重優(yōu)化。（1）客戶時間窗約束配送車輛若在客戶期望時間窗內(nèi)準時送達冷鏈產(chǎn)品不產(chǎn)生額外成本；而在可接受時間窗內(nèi)送達，則根據(jù)超時長短產(chǎn)生相應時間懲罰成本。配送流程從配送中心出發(fā)，依次送達各客戶點后返回。通過計算運輸和卸貨時間，確定車輛到達每個客戶點的準確時間，相關(guān)計算公式如下：冷藏車輛k從配送中心出發(fā)到達客戶i時的時刻：T0ik=Tok+冷藏車輛k從客戶i出發(fā)到達客戶j時的時刻：Tijk=T0k+dp0→pi/v+q以此類推，可得知配送車輛到達所有客戶點的時刻，再根據(jù)第4.3.1節(jié)對配送成本的分析，結(jié)合車輛早到或晚到的懲罰成本系數(shù)，計算出時間懲罰成本。（2）優(yōu)化目標函數(shù)本文在冷鏈物流配送成本方面進行了全面考量，綜合考慮了固定成本、運輸成本、貨損成本、制冷成本、時間懲罰成本以及碳排放成本，旨在最小化冷鏈物流配送的總成本。改進后的模型通過計算客戶點間的節(jié)約成本，優(yōu)化了配送路徑，以實現(xiàn)成本節(jié)約的最大化。這些節(jié)約成本的計算與傳統(tǒng)算法相似，這些節(jié)約成本與傳統(tǒng)節(jié)約算法中計算配送里程節(jié)約值的方法類似，均用?C表示。例如，配送中pi和p?C?(pi,pj)=Ch(p0→pi)配送中pi和p?Cz(pi,00pj)=Cz000(p0→根據(jù)上述方法繼續(xù)算，可以分別計算出節(jié)約固定成本、節(jié)約運輸成本、節(jié)約貨損成本、節(jié)約制冷成本、節(jié)約時間懲罰成本和節(jié)約碳排放成本。對于客戶點pi和p?C(pi,pj)=?Cg(pi,pj)+?Cy(pi,pj)+?Ch(pi,p目標函數(shù)以滿足冷鏈配送的實際需求，包括車輛載重、行駛里程和客戶時間窗等約束。求解過程簡化如下：根據(jù)時間窗要求排序，優(yōu)先選擇最早配送點O1。確定配送中心與客戶點的位置關(guān)系，計算初始運輸和卸貨時間。計算客戶點間的節(jié)約里程及五項成本（固定、運輸、貨損、制冷、碳排放）。調(diào)整出發(fā)時間，計算O1與其他客戶間的節(jié)約總成本，包括時間懲罰成本。選擇節(jié)約總成本最大且滿足約束的客戶點O2作為下一個配送點。重復步驟5，確定配送路線，直至所有客戶被納入服務。排除已規(guī)劃路線的客戶，對剩余客戶重復步驟1，繼續(xù)規(guī)劃后續(xù)路線。通過這種方法，逐步構(gòu)建多條成本效益最大化的配送路線。6實用案例分析6.1配送數(shù)據(jù)及模型參數(shù)本文以J公司在成都市的冷鏈配送為研究對象，研究一個配送中心與10個客戶點間的配送優(yōu)化。目標是在滿足時間窗、載貨量和實際距離條件下，最小化配送成本。利用百度地圖精確定位配送中心與客戶點位置，并結(jié)合實地調(diào)查和地圖導航數(shù)據(jù)，將直線距離調(diào)整為實際距離的1.5倍，形成距離矩陣（表6-1）。同時，通過市場調(diào)研得知各客戶對冷鏈產(chǎn)品的需求量和時間窗要求（表6-2）。綜合多種方法，旨在為J公司提供科學的冷鏈配送優(yōu)化方案，降低總配送成本。本文適當調(diào)整了模型所需數(shù)據(jù)，得到最終參數(shù)及取值（表6-3）。J公司使用機械制冷冷藏車，以30km/h勻速行駛，卸貨效率恒定為6噸/小時。冷藏車使用柴油作為燃料，空載和綜合燃料消耗量已知。配送任務完成后，冷藏車返回配送中心。圖6-1配送中心與各個客戶點之間的具體位置表6-1配送中心與各個客戶點之間的距離矩陣（單位：千米） 編號P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P00P10.90P211.79.80P310.510.917.50P46.811.89.915.80P55.510.315.313.98.10P622.318.826.80P718.819.316.513.122.024.120.30P813.620.313.120.312.518.310.529.80P919.114.412.716.722.823.69.915.622.40P105.812.215.313.822.819.323.80表6-2各個客戶點的需求量以及時間要求編號需求量客戶期望的時間窗客戶可接受的時間窗P11.1[16:20-16:40][15:40-17:20]P20.9[15:10-15:30][14:50-15:40]P30.8[16:40-17:00][16:30-17:10]P40.4[14:10-14:30][14:00-14:50]P50.7[15:50-16:10][15:20-16:30]P61.3[15:40-16:00][15:10-16:20]P71.1[14:40-15:00][14:20-15:20]P80.5[17:00-17:20][16:40-17:40]P90.8[16:10-16:30][15:50-16:50]P101.0[15:00-15:20][14:30-15:50]表6-3相關(guān)參數(shù)及數(shù)值參數(shù)取值冷藏車的固定成本f200元冷藏車輛行駛單位里程產(chǎn)生的運輸成本p13元/千米冷鏈產(chǎn)品的單位價格p23000元/噸運輸途中冷鏈產(chǎn)品每小時單位重量的貨損系數(shù)α10.012卸貨過程中冷鏈產(chǎn)品每小時單位重量的貨損系數(shù)α20.014車廂的熱傳率R0.4W/(m2*K)車廂受陽光照射的面積S35m2車廂外的溫度W26度車廂內(nèi)的溫度W6度漏熱系數(shù)β0.2單位制冷劑的成本p31.5元/小時冷藏車輛的車廂體積V4055*1940*1770(mm)貨物早與規(guī)定時間送達時的懲罰成本系數(shù)θ150元/小時貨物晚與規(guī)定時間送達時的懲罰成本系數(shù)θ290元/小時冷藏車輛自身的重量G05.3噸冷藏車輛的最大載貨量G3噸燃料消耗中碳排放系數(shù)ε2.61kg/L制冷過程中碳排放系數(shù)σ2.61kg/L碳排放的單位成本p40.1元/k6.2路徑優(yōu)化模型算法的求解根據(jù)改進節(jié)約算法，節(jié)約總成本為各項成本之和，規(guī)劃冷鏈配送需遵守載貨量不超3噸、同時確保每條路線的行駛距離不超過50km，并滿足所有客戶的時間窗要求。在規(guī)劃過程中，力求節(jié)約總成本最大化，一旦某條路線無法滿足這些條件，將結(jié)束該路線的規(guī)劃并開始規(guī)劃新的路線。確定路線后，根據(jù)實際需要調(diào)整車輛的出發(fā)時間，以降低因時間偏差而產(chǎn)生的時間懲罰成本，從而實現(xiàn)對冷鏈產(chǎn)品配送的總成本最小化。因此，本文的模型求解步驟如下：第一步：規(guī)劃配送路線時，配送中心P0首先根據(jù)客戶點P1至P10的時間窗，選擇最早需送達的客戶P4作為首站。隨后，繼續(xù)規(guī)劃后續(xù)路線，力求實現(xiàn)總成本最小化。6-4時間窗先后順序下各個客戶點的需求量編號需求量（噸）客戶期望的時間窗客戶可接受的時間窗P40.4[14:10-14:30][14:00-14:50]P71.1[14:40-15:00][14:20-15:20]P101.0[15:00-15:20][14:30-15:50]P20.9[15:10-15:30][14:50-15:40]P61.3[15:40-16:00][15:10-16:20]P50.7[15:50-16:10][15:20-16:30]P90.8[16:10-16:30][15:50-16:50]P11.1[16:20-16:40][15:40-17:20]P30.8[16:40-17:00][16:30-17:10]P80.5[17:00-17:20][16:40-17:40]第二步：將圖6-1中的配送中心與客戶點位置進行抽象化得到圖6-2?；诶洳剀嚨乃俣葹?0千米/小時和裝卸效率為6噸/小時，計算出了相應的運輸及卸貨時間，并整理成表6-5。從表中可知，冷藏車于14:10從P0出發(fā)，前往P4的運輸時間為0.23小時，即14分鐘，因此預計于14:24到達P4。在P4的卸貨時間為0.07小時，即4分鐘，所以冷藏車從P4出發(fā)的時刻為14:28。圖6-2配送中心到客戶點的配送里程圖編號客戶需求量（噸）卸貨時間（小時））運輸時間（小時）P6P9P5P40.40.070.23P2P8P1P80.50.080.45P4P101.00.170.19表6-5配送中心到各客戶點的運輸時間及卸貨時間表6-6各個客戶點間的距離節(jié)約矩陣（單位：千米）編號P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P10P29.80P37.54.70P0P4.20P613.324.814.110.310P77.41420.80P7.90.825.42.60P912.6131.522.310.30P0表6-7不考慮時間懲罰成本的配送中心與各客戶點間的成本矩陣（單位：元）編號成本P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P1C2000C46.40C28.90C319.00C5.20C599.50P2C2002000C57.435.30C26.318.40C357.9233.90C5.43.30C647.1490.90P3C2002002000C54.893.082.40C22.034.230.90C339.3522.8493.80C4.78.07.00C620.8887.9814.10P4C2002002002000C20.444.441.648.20C8.80C124.8259.4243.5280.60C1.00C350.6514.3494.9540.10P5C2002002002002000C16.530.647.768.724.20C9.112.016.822.710.20C121.0199.3259.4412.9163.50C5.31.90C347.0444.2563.6709.5399.70P6C2002002002002002000C35.178.878.6261.138.350.30C30.152.852.725.431.738.00C266.1510.8510.1215.7284.0351.60C3.45.06.50C535.8852.6851.7470.5558.9640.50P7C2002002002002002002000C56.456.728.460.236.054.563.90C32.533.421.034.924.332.436.60C374.1376.7218.2395.9260.7364.1417.20C6.84.06.17.20C669.8673.2470.8697.8525.0657.1724.90P8C2002002002002002002002000C40.885.496.354.955.454.831.489.30C9.818.821.012.712.812.78.019.60C242.2491.6552.6321.1323.8320.5189.2513.40C2.45.00C495.4800.8875.5592.0595.3591.2430.4827.60P9C2002002002002002002002002000C16.150.568.266.735.537.10C9.620.526.325.815.511.218.327.116.30C122.4312.1414.2405.6231.2150.3273.6428.8239.80C5.73.03.20C349.5586.8714.5703.8485.6384.4538.7732.8496.40P10C2002002002002002002002002002000C17.432.866.8107.462.536.987.585.482.925.60C28.320.133.750.132.022.842.00C338.7224414.3641.8390.4261.8530.3518.4504.5300.90C5.543.46.99.00C625.8480.3721.71010.2691.4528.2869.8853.8836.1577.90第三步：按4.3節(jié)公式，計算客戶點間距離節(jié)約矩陣得表6-6。在不考慮時間懲罰成本時，根據(jù)第五章模型和4.2節(jié)參數(shù)，計算配送中心與各客戶點間成本得表6-7。加粗行顯示各客戶點到配送中心及余下客戶點的總成本（C），包括固定成本（Cg）、運輸成本(Cy)、貨損成本（C?）、制冷成本(Cz第四步：確定第一條配送路線上第二個配送客戶，根據(jù)表6-7的數(shù)據(jù)，計算出客戶點P4的第二個客戶點的節(jié)約總成本（?C），并選擇其中最大的一個最大。與表6-6中距離節(jié)約值的計算方式一樣，節(jié)約總成本的計算為：?C(P4,Pi)=CP0→P4+Cp0→第五步：考慮車輛載貨量、運行距離及時間窗限制，由表5-8可知，P2為第二個客戶時節(jié)約502.7元，?C(P4,P2=350.6+647.1?494.9=502.7（元），但P4至P2需28分鐘（0.46小時），于14:56到P2，因此需付11.7元早到懲罰成本，故最終節(jié)約491元，P7為第二個客戶時節(jié)約495.4元，?C(P4,表6-8客戶點P4到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P120022.425.0184.4/4.0/P220036.223.0239.2-11.74.4491.0P320027.017.6183.4/3.3/P520012.82.382.4/0.4/P620017.22.7106.9/0.6/P720040.613.3238.203.3495.4P82005.81.543.2/0.2/P92000.9-1.816.0/-0.6/P1020011.10.773.100.2258.0第六步：P7卸貨11分鐘后（0.18小時），冷藏車于15:03出發(fā)。據(jù)表6-9，P2為第三個客戶點，節(jié)約成本最多，達846.1元。P7至P2運輸需19分鐘（0.32小時），15:22到達P2，無懲罰成本。因載貨量和距離限制，不再增加客戶點。P2卸貨需9分鐘（0.15小時），15:31從P2返回P0，16:09到達。因此，第一條配送路線Ⅰ確定為：P0→P4→P7→P2→P0。表6-9客戶點P7到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P120045.928.7316.4-32.55.2563.7P220085.338.6513.708.5846.1P320050.920.3317.4/4.3/P520018.48.9131.0-9.21.5350.5P620027.426.7223.003.7480.7P82007.823.5102.8/3.5/P92001.515.76707-16.71.6269.9P1020024.220.4194.3/3.0/第七步：規(guī)劃第二條路線，選P10為首站，14:40從P0出發(fā)，15:16到P10，卸貨10分鐘。據(jù)表6-10，P1為第二站最節(jié)約，達745.1元。15:26從P10出發(fā)，15:48到P1，早到需付26.7元，節(jié)約718.4元。故P1為第二客戶點。表6-10客戶點P10到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P120066.937.1433.7-26.77.3718.4P32000.70.436.2-1.7-0.9234.7P520030.313.6198.002.7444.5P62000.816.474.4/1.0/P820011.3-1.976.4/-0.7/P920022.912.3160.2-10.82.1386.7第八步：冷藏車于P1卸貨11分鐘后，15:59出發(fā)。據(jù)表6-11，P5為第三站最節(jié)約，達502.3元。P1至P5用時0.34小時，16:19到P5，晚到需付13.5元，節(jié)約488.8元。因載貨量和距離限制，不再增加客戶點。故路線Ⅱ為：P0→P10→P1→P5→P0。表6-11客戶點P1到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P32008.37105.5-1.51.9330.9P520032.425.0240.8-13.54.1488.4P62002.76.274.3/-0.5/P82001.920.069.7-3.32.6290.8P920012.618.1129.4-32.3359.3第九步：表6-12客戶點P6到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P320063.826.7389.705.9686.1P820044.532.0319.2-10.85.1590.0P92008.121.4114.9/2.2/第十步：冷藏車在P3卸貨需0.13小時（8分鐘），16:51從P3出發(fā)?？紤]第三個客戶時，P8節(jié)約最多成本，?C(P3,P8)=620.8+495.4?592.0=524.1（元），但P0→P6→P3→P8→P0路線超50千米限額，不成立；P0→P6→P3→P9→P0路線雖節(jié)約成本，由于P9，17:35才到達超出了時間窗。導致極高的懲罰成本第十一步：排除已配送點，P8和P9未配送。因P9時間窗更早，故先配送P9。冷藏車16:15從P0出發(fā)，16:26到P9配送。卸貨8分鐘后，16:34從P9出發(fā)至P8，節(jié)約348.6元。P9至P8用時25分鐘，16:59到P8，早到付0.8元，最終節(jié)約347.8元。P8卸貨5分鐘，17:04返回P0。故路線Ⅳ為：P0→P9→P8→P0。表6-13客戶點P9到剩余客戶點的各項節(jié)約成本編號節(jié)約固定成本（元）節(jié)約運輸成本（元）節(jié)約貨損成本（元）節(jié)約制冷成本（元）節(jié)約時間成本（元）節(jié)約碳排放成本節(jié)約總成本（元）P820019.93.2124.8-0.80.6347.8第十二步：本文運用改進節(jié)約算法有效求解冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型，規(guī)劃了四條高效配送路線。為直觀展示成果，繪制了優(yōu)化后配送里程圖。6.3優(yōu)化前后的結(jié)果對比分析通過對模型求解，優(yōu)化后，J公司的生鮮冷鏈物流配送路徑從10條減少到4條。對比優(yōu)化前后的配送結(jié)果，優(yōu)化前采用一對一配送模式，每條路徑的配送里程、運輸成本均為單程，固定成本為每回路200元，無時間懲罰、貨損、制冷成本，僅計算燃料碳排放成本。優(yōu)化后，車輛完成多客戶配送并返回，固定成本分攤至各客戶，運輸成本按配送里程計算。雖無法精確滿足所有客戶時間窗，但在可接受范圍內(nèi)完成配送會產(chǎn)生時間懲罰成本。返程途中不計時間懲罰、貨損、制冷成本，僅計算碳排放成本。對比優(yōu)化前后，路線Ⅰ至Ⅳ配送時間分別縮短1.42小時、1.12小時、0.72小時和0.22小時，顯著提升配送效率。同時，車輛在這四條路線上的行駛分別節(jié)約了42.0千米、33.1千米、21.2千米和6.5千米的配送里程。冷鏈產(chǎn)品在優(yōu)化后路線上的載重量分別為2.4噸、2.8噸、2.1噸和1.3噸。因此優(yōu)化后的路徑不僅減少了配送成本，還提高了運輸效率，為J公司的冷鏈物流配送帶來了顯著的改善。表6-14優(yōu)化前的配送路線I里程數(shù)及各項成本值配送客戶點配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P4-P013.620040.74.4124.80.01.7371.6P0-P7-P037.5200112.533.2374.10.010.7730.5P0-P2-P038.3200114.926.3357.90.09.2708.3總和89.4600268.163.9856.70.021.71810.5表6-15優(yōu)化后的配送路線I的需求兩、里程數(shù)、及各項成本值配送客戶點需求量（噸）配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P40.46.850.020.44.4124.80.01.0200.6P4-P71.112.050.036.024.3260.70.04.0375.0P7-P20.99.550.028.415.9218.20.03.2320.8P2-P00.019.150.057.40.00.00.03.8111.2配送路線I2.447.4200142.244.6603.70.012.01002.5表6-16優(yōu)化前的配送路線II里程數(shù)及各項成本值配送客戶點配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P10-P035.5200106.628.3338.70.09.4682.9P0-P1-P030.920092.828.9319.00.08.9649.6P0-P5-P011.120033.28.1121.00.02.2364.4總和77.5600232.665.3778.70.020.41697.0表6-17優(yōu)化后的配送路線II的需求兩、里程數(shù)、及各項成本值配送客戶點需求量（噸）配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P101.017.850.053.328.3338.70.015.5475.8P10-P11.110.950.032.822.9224.026.73.4357.0P1-P50.710.250.030.612.0199.313.523.307.7P5-P00.05.550.016.60.00.00.00.967.5配送路線II2.847.4200133.263.2761.940.212.11210.7表6-18優(yōu)化前的配送路線III里程數(shù)及各項成本值配送客戶點配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P6-P023.420070.130.1266.10.07.7574.0P0-P3-P036.9200109.722.0339.30.08.0678.9總和59.9400179.852.1605.40.015.71252.0表6-19優(yōu)化后的配送路線III的需求兩、里程數(shù)、及各項成本值配送客戶點需求量（噸）配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P61.311.766.735.130.12421.9P6-P30.88.766.726.112.8215.70.03.4337.2P3-P00.018.366.754.80.00.00.03.3124.8配送路線III2.138.7200.0155.942.9481.819.511.2871.3表6-20優(yōu)化前的配送路線IV里程數(shù)及各項成本值配送客戶點配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P9-P010.720032.29.6122.40.02.3366.6P0-P8-P027.220081.79.9242.20.04.1537.9總和37.9400113.919.6364.60.06.4871.3表6-21優(yōu)化后的配送路線IV的需求兩、里程數(shù)、及各項成本值配送客戶點需求量（噸）配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P90.85.466.716.19.6122.40.01.4216.2P9-P80.512.466.737.19.2363.8P8-P00.013.666.740.90.00.00.01.7109.2配送路線IV1.331.4200.094.018.83682.1通過圖6-4可以直觀看到，配送路線上客戶數(shù)量越多，固定成本節(jié)約越顯著。路線Ⅰ和Ⅱ各有三個客戶，固定成本共節(jié)約400元；而路線Ⅲ和Ⅳ各有兩個客戶，固定成本節(jié)約為200元。圖6-5表明，路徑優(yōu)化后運輸成本大幅下降，這得益于配送里程的減少。圖6-6和6-7則展示了貨損成本和制冷成本在優(yōu)化后的顯著降低，這主要歸因于配送里程的縮短，因為這兩項成本均與行駛距離密切相關(guān)。至于碳排放成本，它與燃料消耗和制冷過程中的碳排放量直接相關(guān)。從圖6-8中可以看出，優(yōu)化后四條路徑的碳排放成本降低率分別為44.70%、40.69%、28.66%和3.13%。綜合考慮經(jīng)濟成本、時間成本和環(huán)境成本，圖6-9對比分析表明，優(yōu)化J公司冷鏈配送路徑后，四條路線成本均大幅節(jié)約，總節(jié)約率達33.51%。因求解模型優(yōu)先考慮成本節(jié)約最多的客戶點，故成本節(jié)約率呈遞減趨勢，符合預期和求解邏輯。綜上所述，得出了J公司冷鏈物流的近似最優(yōu)配送路徑方案，含四條明確路線（表6-22）。與優(yōu)化前相比，效果顯著。對J公司而言，優(yōu)化配送路徑至關(guān)重要，可最大化效益。本文數(shù)據(jù)結(jié)果也為其他冷鏈物流企業(yè)提供了有價值的參考。表6-22近似值最有的冷鮮物流配送路徑優(yōu)化方案配送客戶點需求量（噸）配送里程（km）固定成本（元）運輸成本（元）貨損成本（元）制冷成本（元）時間懲罰成本（元）碳排放成本（元）配送總成本（元）P0-P4-P7-P2-P02.447.420014.244.6603.70.0112.01002.5P0-P10-P1-P5-P02.844.4200133.263.2761.840.212.11210.78P0-P6-P3-P02.138.6200115.942.9481.819.511.2871.3P0-P9-P8-P01.331.420094.018.83682.1

7結(jié)論近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活品質(zhì)的提升，生鮮農(nóng)產(chǎn)品需求激增，冷鏈物流行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為冷鏈物流的核心環(huán)節(jié)，配送環(huán)節(jié)的成本與能耗相對較高。為順應低碳經(jīng)濟發(fā)展趨勢，優(yōu)化生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑至關(guān)重要，有助于降低配送成本、減少碳排放、提升產(chǎn)品質(zhì)量，并保障冷鏈物流企業(yè)的經(jīng)濟效益。本研究主要得出以下結(jié)論：（1）以最小化配送總成本為目標，綜合考慮固定成本、運輸成本、貨損成本、制冷成本、時間懲罰成本和碳排放成本，構(gòu)建了帶時間窗的冷鏈物流配送路徑優(yōu)化模型，以適應多個客戶的時間窗限制。（2）對傳統(tǒng)節(jié)約算法進行改進，提出新的求解方法，并應用于實際企業(yè)案例，驗證了模型的可行性，實現(xiàn)了路徑優(yōu)化目標。（3）通過對比分析優(yōu)化前后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后形成了四條配送路線，顯著節(jié)約了配送時間、里程和總成本，證明了配送車輛可行駛低碳