PI环境下考虑保鲜努力的冷链产品生产-库存-运输联合优化模型与求解

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2022.1949

摘要/Abstract

摘要：

针对传统供应链网络中物流系统为独立物流网络的问题，探讨了具有全球开放、互联特征的PI（physical internet，实物互联网）供应网络下冷链产品生产-库存-运输联合优化问题。考虑冷链产品易腐性、物流成本高等特点，在对冷链产品新鲜度度量的基础上，构建了嵌入保鲜努力函数的多工厂、多PI枢纽和多零售店的生产-库存-运输联合优化模型，并设计改进粒子群优化算法对模型求解，以沈阳东北冷鲜港的生产-库存-运输系统为例对参数进行敏感性分析，得出不同参数对保鲜努力成本和新鲜度衰减的影响，可为企业运营管理提供科学的决策参考。

关键词: 实物互联网, 保鲜努力, 新鲜度衰减, 生产-库存-运输联合优化, 改进粒子群优化算法

Abstract:

Due to the lack of collaboration and interconnections between firms， the cost and wastage are usually quite high in traditional cold chain logistics. The advent of Physical Internet has motivated us to explore the potential value of the integrated production-inventory-transportation optimization problem for cold chain products. Consequently， the production-inventory-transportation joint optimization problem considering cold chain products in Physical Internet is proposed. Considering the characteristics of perishable cold chain products and high logistics costs， the freshness-keeping efforts and the decay of freshness are integrated to the production-inventory-transportation model in Physical Internet. The relevant mixed integer linear programming model is constructed to quantify the advantage of Physical Internet. Improved particle swarm optimization is designed to solve the model. Moreover， the validity and accuracy of model and algorithm are verified by computational experiments about production-inventory-transportation system of Shenyang Northeast Cold Fresh Port. The influence of different parameters on preservation effort cost and freshness attenuation is obtained via sensitivity analysis， which can provide scientific decision-making reference for enterprise operation and management.

Key words: Physical Internet, freshness-keeping effort, freshness decay, production-inventory-transport joint optimization, improved partial swarm optimization algorithm

中图分类号:

C931

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图/表 16

图1

图2

图3

表1

保鲜努力与温度对照"

温度(℃)	保鲜努力 $τ$
2	0.8
4	0.65
6	0.5
8	0.35
10	0.2

表1

图4

表2

不同保鲜努力下COP值及冷却成本系数"

温度	保鲜努力 $τ$	绝对温度(K)	COP	冷却成本系数
2℃	0.8	275.15	11.96	1.58
4℃	0.65	277.15	13.20	1.43
6℃	0.5	279.15	14.69	1.29
8℃	0.35	281.15	16.54	1.14
10℃	0.2	283.15	18.88	1.00

表2

表3

不同保鲜努力下冷链产品新鲜度衰减量"

保鲜努力 $τ$	保质期(天)	新鲜度 $θ$ 衰减量(%)
0.8	34	2.9
0.65	29	3.4
0.5	24	4.2
0.35	19	5.3
0.2	14	7.1

表3

表4

不同时间下存储与运输过程中的保鲜努力"

时间	运输路径	运输过程保鲜努力		工厂储存保鲜努力
时间	运输路径	工厂	PI枢纽	D1	D2
$ς = 1$	D1→H1→N2→N5→N9→N8	0.35	0.65	0.5	0.5
	D2→H2→N4→N6	0.5	0.65
	D1→H3→N3→N7→N12	0.5	0.35
	D1→H4→N10→N1→N11	0.65	0.35
$ς = 5$	D2→H1→N4→N1	0.8	0.8	0.5	0.5
	D1→H2→N11→N6→N7	0.8	0.8
	D2→H3→N9→N2→N12→N10	0.8	0.65
	D2→H4→N3→N8→N5	0.8	0.8
$ς = 10$	D1→H1→N12→N3→N7→N9	0.5	0.35	0.2	0.65
	D2→H2→N4→N5→N2	0.65	0.35
	D2→H3→N1→N11→N10	0.8	0.5
	D2→H4→N6→N8	0.65	0.65
$ς = 14$	D2→H1→N7→N12→N8	0.5	0.65	0.5	0.2
	D2→H2→N6→N4→N10	0.35	0.8
	D2→H3→N2→N1→N5→N11→N9	0.65	0.65
	D1→H4→N3	0.8	0.65

表4

图5

表5

当τ=0.2时不同保鲜努力的冷却成本系数"

保鲜努力 $τ$	冷却成本系数
0.8	1.58
0.65	1.43
0.5	1.29
0.35	1.14
0.2	1.00

表5

表6

κ=0.25时的保鲜努力"

零售店	保鲜努力 $τ$
N1	0.48
N2	0.45
N3	0.41
N4	0.53
N5	0.46
N6	0.52
N7	0.43
N8	0.41
N9	0.46
N10	0.45
N11	0.43
N12	0.40

表6

表7

κ=0.75时的保鲜努力"

零售店	保鲜努力 $τ$
N1	0.60
N2	0.60
N3	0.46
N4	0.78
N5	0.62
N6	0.78
N7	0.45
N8	0.46
N9	0.64
N10	0.63
N11	0.79
N12	0.47

表7

图6

图7

表8

时间敏感因子α变化，保鲜努力敏感因子β不变时的总经济成本变动"

α

β

总经济成本(元)

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.15

194881.5708

208484.3045

221889.8453

235247.6140

248859.4952

263840.8365

表8

表9

保鲜努力敏感因子β变化，时间敏感因子α不变时的总经济成本变动"

β

α

总经济成本(元)

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.1

243152.9521

239850.8301

235247.6140

232649.1307

229057.0427

表9

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