本文是一篇物流论文，本文使用某冷链物流企业的实例进行多次求解并与闭合配送模式下的单中心和多中心优化方案进行数据对比分析，配送总费用和运输距离均有明显的下降，特别是缩短了将近1/3运输里程，既能降低生鲜产品在运输过程中的损失，又能改善顾客满意度，提升整体服务质量，验证了本文所提出的算法与模型的有效性。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
近年来，随着人民生活水平的提高，消费观念也随之发生了改变，而生鲜食品的冷链运输也在快速发展，对物流公司的配送流程提出了更高的需求。2020年新冠疫情爆发，冷链相关的关键词在全球范围内获得了空前的关注。随后，国家市场监督管理办公室出台了限制活禽交易政策，引起冷冻、冷藏禽类食品以生鲜农产品的需求爆发式增长，使得冷链物流市场规模迅速扩大，如下图1.1所示，显示了我国近几年生鲜行业交易规模及其增长率。通过市场调研，了解到一些与冷链物流相关的现实情况。传染病使企业中的直销体系规模显著增长，并影响了特许经营体系（轻资产）；市场需要供应商具备柔性、灵活性等特点，但冷链车辆是一项巨大的资产投资。很多中小企业很难单独拥有这个能力，因此，需要组建一个联盟进行资源整合；传染病使得山姆、家乐福、沃尔玛等门店的配送业务量骤增。
在冷藏运输中，要确保新鲜的食物，必须对其进行全程的冷藏，这是与常规的物流相区分的一个重要特征。冷链物流造成了二氧化碳的大量排放，这主要是由于汽车在行驶时所排放的二氧化碳，以及为了维持低温而造成的能源消耗。然而，节能减排、可持续发展等问题得到了全球的广泛关注。碳税是一种行之有效的环保措施，也是环保的重要手段，因此在降低能源消耗的同时，也加大了物流公司的运输费用。如下图1.2表示我国各个领域的碳排放占比，不难看出，交通运输行业位于我国碳排放量占比第四位。因此，如何在降低环境污染的前提下，实现低碳、环保的运输，是目前我国冷链物流的一个亟待解决的问题。所以优化冷链物流配送网络不仅要考虑商品的总成本，还要考虑顾客满意度和冷藏车碳排放。同时，在生鲜食品的配送中，如何有效地解决因冷链运输、市场需求波动而造成的物流费用以及冷藏车辆所排放的温室气体等问题，本文通过优化车辆路径模型并采用启发式智能算法对该模型求解，进而使配送车辆的规划更加合理化。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冷链物流VRP相关研究
随着经济的发展和人们生活质量的提高，绿色健康产品逐渐成为消费者选择生鲜食品的首要标准，这导致全球生鲜农产品通过全球冷链物流快速发展。与传统物流相比，生鲜农产品冷链物流对质量和时效的要求更高，考虑到生鲜产品的易腐性和及时性等特性，配送过程中对于时间和温度的把控提出了更高的要求。传统的物流在配送路径优化过程中，没有将冷冻费用计入整个配送费用，而且没有严格的时限。因此，及时交付货物和降低运输成本是冷链行业面临的紧迫任务。基于以上分析，在车辆路径优化问题（Vehicle Routing Problem, VRP）被Dantzig等[1]提出以来，众多学者在冷链领域致力于VRP研究。
范厚明等[2]针对物流系统中的配送问题，提出了一种基于蚁群算法的物流调度优化方法，并针对物流的时效性提出了相应的时间窗和惩罚费用，经试验证明，这种方法能迅速响应顾客的需求，降低物流费用，提高物流配送效率，降低新鲜食品的损失。Zhang等[3]提出了一个优化模型来管理各种产品的交付，除常规的时间范围和负载重量限制之外，还对各种冷冻食物的单位容积进行了计算。应用遗传算法进行求解，并以实例进行实证检验，展示了算法在合理的时间跨度内能够提供具有良好鲁棒性和收敛特性的合理解。张云川等[4]设计了模拟退火算法求解冷链物流车辆路径问题，所建立模型加入了新约束，考虑了冷藏车的配速及载重量因素，并且针对变质速率的描述采用了指数函数，结果显示总成本有了显著下降。
2 相关概念和理论基础概述
2.1 生鲜冷链物流理论
冷链物流（CCL）的主要是为了在整个供应链条中，把货物的质量损失降到最低，这就需要保证各个环节，包括运配、存储以及销售等环节，始终保持在产品储存最佳温度范围内。果蔬采摘后，仍然存活并具有生命体征，生物实体的呼吸、蒸发、乙烯释放和其他传播等重要过程不间断地继续并消耗它们的有机物质（例如糖和淀粉），从而降低新鲜农产品的质量（例如降低营养成分、功能成分以及硬度）并限制其保质期。在整个供应链中，新鲜农产品的物理、化学和生物变化受到内在因素（如农产品中的水分扩散）和外在因素（如压缩、冲击、振动、温度、乙烯以及O2和CO2浓度）。其中，在环境因素中，气温是最重要的因素[41]。新鲜肉类也含有有益微生物的营养素，这使得这些食品对温度波动更敏感，更容易受到CCL缺陷的影响。肉制品的变质通常是由细菌或霉菌的生长引起的，这会增加人类患食源性疾病的风险，从而对公众健康构成风险。
此外，确保食品具有合适的湿度环境对于减少水分流失和保持新鲜农产品的感官质量十分关键，客户的购买方案、市场价格和销量会受到直接的影响，从而影响食品行业的整体经济。湿度不当不利于保持新鲜食品的质量和安全，如低湿度不仅会增加水分损失，加速感官质量（如色素、颜色和质地）的恶化，还会降低冷冻食品的解冻效率。高湿度会促进细菌生长，从而增加疾病和腐烂的发生率，尤其是肉制品。
CCL关键组成部分有：冷链运配、低温装卸、低温存储以及冷链检验检疫等，详细过程如下图2.1所示。供应链的核心部分是冷链运配，在高成本的同时，还包括了先进的流动式制冷和隔热技术。因此，冷链物流的决策存在很多不确定性。最近两年，因为COVID-19的突发事件，冷链食品的检测和检疫工作变得非常重要，比如大连市就出现了三起与冷链相关的传染病。在供应链全流程中，必须建立标准化、有序的食品检疫制度，并由专人负责监督运量大、运输距离远、污染严重的运输车辆，定期进行消毒。为保障进口食品的健康和安全，必须对其进行实时监测，并对其进行温度监测，以保证其在运输过程中的品质符合要求。
2.2 半开放式车辆路径问题理论
2.2.1 多配送中心车辆路径问题
面对日益增长的新鲜食品需求，单配送中心的配送网络模式已经不足以满足当今时代发展的新要求，导致物流企业在配送过程中出现了一系列的问题，例如无法按预期时间送达至客户、高额配送成本以及客户满意度低等。因此，为了符合当今社会的发展，满足人们“个性化”“多样化”的购买需求，物流企业纷纷采取了多个配送中心联合配送的运输模式，对顾客的要求作出迅速反应，大大改善了顾客的满意程度。
对于多个配送中心的配送网络，可以将其划分为传统的分区独立配送和跨地区联合配送。对于前者，与单配送中心独立配送模式相比，并没有本质上的改变，仅仅是根据一些的区域划分规则，将客户需求点分别指派到相应的配送中心，进行独立配送，使得各配送中心独立运营，没有实现信息、设施设备等资源的共享。这将导致部分车辆出现供应不足的状况，进而引发一系列问题，如空载车辆、多余里程等；而对于后者，即多中心跨区域联合配送，是指每个客户都可以由多个仓库提供服务，以满足车辆容量和客户需求的限制。
跨区域联合配送模式使得各区域之间的界限模糊化，在完成预先指派工作后，不需要再回到原始发的配送中心，可根据距离各个配送中心的远近程度择优停靠。由此货物在流通环节中所产生的损耗有了显著的下降，实现了降本增效。车辆及配送中心配套设施等资源得到了充分的利用。
3 半开放式冷链物流配送优化模型构建和求解 .......................................... 21
3.1 问题分析及提出 ...................................... 21
3.1.1 冷链物流配送发展趋势 ..................................... 21
3.1.2 我国生鲜品冷链配送发展问题 ................................. 22
4 算例分析 ................................................... 37
4.1 算例描述 .................................... 37
4.2 计算结果分析 ..................................... 38
4.3 本章小结 ................................. 43
5 总结与展望 ................................ 44
5.1 总结 ........................................ 44
5.2 展望 .............................. 45
4 算例分析
4.1 算例描述
如下表5.2所示，本文使用来自北京一家公司的实际数据构建实例，是一家冷链物流公司，配送网络覆盖北京所有区县，该公司全国拥有大约400个站点。为了验证模拟退火算法在求解HOMDVRPTW-CSC问题中的有效性，本文通过减少站点的数量来构造一个更小的实例。本文选择了北京的25家分店作为客户，其中包含3个配送中心A、B和C。关于运输节点位置、客户对需求的要求等信息（表4.1）以及相关参数值（表4.2）的假设都是基于调查的结果。
5 总结与展望
5.1 总结
在我国的发展和百姓的生活水平不断提升的今天，人们对新鲜食品的选择标准也越来越高，这导致全球生鲜农产品通过全球冷链物流快速发展。生鲜品冷链物流较之传统物流具有更高的品质需求和时效要求，同时冷链物流作为一个以服务为核心的高碳源产业，所以在兼顾顾客的满意度和环保利益的前提下，对冷链物流配送进行路线优化是非常有意义的。
目前的文献从单个冷链物流公司或配送中心的角度出发，忽视了类似企业之间或多个配送中心之间的同步。联合配送是指多家物流公司或多个配送中心共享运输资源和客户，在统一的规划和调度下进行配送工作。从行业的角度来看，通过更好地利用所有可用资源，联合配送可以有效地减少总成本和碳排放。此外，考虑经济、产品新鲜度和环境三个因素的冷链物流研究还很少。因此，如何根据实际情况构建合适的模型，使产品新鲜度和二氧化碳排放量达到企业标准的同时，降低一定的总配送成本，是当下研究的重点。考虑到冷链物流中节点数量的爆炸式增长，如何设计出更高效的求解算法，以改善此问题的求解效率。而且该模型的可操作性和有效性还有待于实际案例的检验。
本文研究了生鲜食品配送行业中一个特殊的车辆路径问题，针对生鲜易腐性和时效性等特点，综合考虑了配送时间、生鲜变质及碳排放等因素，且基于如今单配送中心独立配送不足以满足企业现状，故而建立了不确定需求下的多中心半开放式生鲜配送路径规划多目标模型。利用随机规划思想将随机需求转化为确定约束，使得该模型更具有稳健性，运用模拟退火算法对模型进行求解。通过实例分析，所建立的冷链物流路径问题优化模型和求解算法能够有效地减少CO2排放，确保食品的新鲜程度。不仅为冷链物流企业进一步优化日常配送路径提供科学的理论指导，而且有助于解决农产品冷链配送中的实际问题。这种方法也可以帮助政府实施激励政策，同时推动物流企业的社会责任感，塑造良好的公共形象。
参考文献（略）