基于配送节点选址和路径优化的农产品运输物流系统优化探讨

本文完成了农产品物流服务网络中的配送节点选址建模以及配送路径优化问题，并构建了农产品物流信息管理系统。通过理论分析，构建具有经济性、适应性和全局性的配送节点的选址模型。并在论述配送路径优化时，将其一分为二，从生产中心到配送节点的过程，使用 TSP 模型结合最近邻算法进行最优路径求解；从配送节点到销售终端的过程，使用 VRP 模型并使用节约算法进行最优路径求解。最终的农超对接配送路径优化过程中，构建了含有时间窗函数的路径优化模型，并采用改进的遗传算法进行实例验证
1 绪 论

1.1 研究目的与意义

  自 2004 年起，“三农”问题就是近年来国家的热点话题，国家对城乡农产品一体化经济的发展越来越重视。2020 年中央一号文件再次强调“三农”问题，完成全面小康的目标，这也是 21 世纪中央一号文件第 17 次提到“三农”问题。为加快解决“三农”的问题，国家投入了大量资金建设供销社系统，积极施行“新网工程”、“农超对接”等惠农工程。通过在农村乡镇兴建新型现代化的物流网络、新型农副产品销售网络以及资源再回收利用的方法，提高农民生产和生活的质量水平。同时，国家设立专项资金推进各项惠农工程的进展，并发布一系列相关的优惠政策和法律法规，保障工程的有效实施。但是，由于农产品物流系统具有鲜明的动态性和复杂性，随着城乡农产品经营环境的不断变化，在商品双向流通过程中，围绕农产品物流配送的优化问题也不断地暴露出来（尹超，2019）。随着百姓经济水平的增长和日益丰富物质生活需要，对农产品的需求要求更新鲜、更高质量，因此对农产品物流配送提出了更高的要求。如何在最短时间内将生鲜农产品送到消费者手中，且保证生鲜农产品质量不下降，是对现代物流行业提出的新的挑战。对农产品物流配送环节的研究也至关重要的，然而目前从我国物流行业的发展来看，大多数物流企业的并没有真正的使用高效智能物流系统。在供应链管理和物流服务网络过程中的许多环节依旧是靠人力完成，导致物流效率低、质量差的问题。要提高整个供应链的效率和竞争力，须使用适合现代农产品配送的物流信息系统。戚恒亮提出在农产品实际配送中，由于农产品快件不同于普通快件，对配送时间、配送条件都有严格的要求，如何保证产品新鲜度，将订单快速的送达到客户手中，是一项棘手的问题（戚恒亮，2017）。

1.2 国内外研究现状

  近年来，国民对于生鲜农产品的数量、种类需求不断增加，各种生鲜农产品零售超市应运而生，例如山东济南的“云菜园”、烟台的“莱丰网”、安徽合肥的“生鲜传奇”、江苏无锡的“春播生鲜”和北京的“鲜码头”等线下生鲜零售超市迅速发展。不仅线下生鲜农产品零售企业发展迅速，线上的相似企业也在奋起直追，例如阿里巴巴旗下的“淘鲜达”、“盒马鲜生”等。而在生鲜农产品市场迅速发展的背后，离不开农产品物流配送行业的支撑，因此国内外许多学者对物流行业、农产品物流甚至是物流配送网络进行了大量的研究。

1.2.1 传统物流行业的研究现状

  物流行业已经开始研究并实现将物流信息集中整合为统一的信息系统，通过使用电子标签（RFID）和条码识别技术提升货物分拣的效率。物流行业的发展面临着机遇和挑战，物流智能化管理、大数据在物流领域方面的应用，都在推进传统物流行业的发展。学者孙静发现，物流行业十分重视信息化方面的研究，并将研究重点放在物联网这个热门研究方向上。我国的物流企业也可以借鉴国外物流企业的发展经验，在高效和快捷的物流技术支持下，配有高科技含量的数据挖掘以及智能管控技术，使物流企业在市场竞争中更有优势（孙静，2016）。对于快递和物流行业的大数据研究中理论多于实践，缺乏具体的场景应用（刘志勇，2019）。

2 相关理论和关键技术

对于农产品物流服务网络的优化问题，涉及到供应链、物流服务网络等相关的理论和技术，本章首先对供应链和物流服务网络理论、技术给出简单介绍，然后基于供应链理论、方法对农产品物流过程进行合理分析优化，基于物流服务网络技术、方法，对网络中的配送节点和配送路径实现优化，最终确定农产品物流服务网络的优化目标和优化技术。

2.1 供应链与农产品供应链

  通过查阅相关文献资料，并结合我国物流行业的发展现状进行研究，发现基于供应链理论的物流模式是目前最高效的物流模式。对物流服务网络进行正确的优化，需要加强对供应链理论的了解和研究。在农产品物流服务网络中，由于农产品的运输过程不同于其他货品的运输，所涉及到的农产品供应链与传统的供应链略有差异。

2.1.1 供应链

  供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原材料供应商、生产商、分销商、零售商以及最终消费者等成员通过与上游、下游成员的连接 (linkage) 组成的网络结构。即，围绕核心企业，通过对信息流，物流，资金流的控制，从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消费者手中，这一过程所涉及的企业、企业部门、消费者等组成的一个网络。供应链可以形象的描绘为一棵枝叶茂盛的大树：生产企业构成树根，独家代理商则是主杆，分销商是树枝和树梢，满树的绿叶红花是最终用户，在根与主杆、枝与杆的一个个结点，蕴藏着一次次的流通，遍体相通的脉络便是信息管理系统，其网络结构如图 2-1 所示。

2.2 物流服务网络

通过上一节对传统供应链和农产品供应链理论的研究，发现目前物流行业的服务网络主要是由各组成部分以及它们之间的相互联系组成，简单来说就是由节点和路径两种元素构成的。节点包括生产中心、配送节点和销售终端等，路径就是物流过程中链接各个节点的过程。因此本文的研究重点就放在配送节点和配送路径两方面。

（1）配送节点

  配送节点的功能不尽相同，除了承担物流配送中转站的功能外，有的配送节点还充当临时仓库的角色，负责货物的仓储；有的节点甚至可以对货物进行加工和再加工；大型的配送节点还能充当调度中心的位置，指挥下一步物流过程的调度，由此可见配送节点在物流网络中的重要地位。配送节点就像整个物流网络的心脏，各个配送节点就像人体内的各个器官，各司其职，共同组成完整的物流系统。目前的物流服务网络由于土地面积广阔、配送距离较长、需求程度不均匀等原因，大多情况下需要先将货物送到物流配送节点，再按照需求及实际情况进行统一安排下一步的配送。物流配送节点在整个物流网络中起到承上启下的作用，承接上游生产中心、制造商、供货商等初始节点的货物运输需要，通过节点处进行货物的合理调度，启发下游销售终端、零售商等末端节点的物流效率。通过配送节点，不仅能够将各组成部分连接成一个整体网络，还可以使物流过程衔接的更紧密。由此可见，物流服务网络的效率高低直接受配送节点的影响，可以说，配送节点的选址好坏直接决定整个物流网络的优劣程度。

3 农产品物流网络的配送节点选址·································································18

3.1 农产品物流配送节点的选址原则································································18

3.2 农产品物流配送节点的选址模型································································19

3.3 本章小结······························································································22

4 农产品物流网络的配送路径优化·································································23

4.1 生产中心至配送节点的路径优化································································23

4.2 配送节点至销售终端的路径优化································································26

4.3 农产品配送路径优化模型·········································································31

4.4 农产品配送路径优化模型的数值验证··························································34

4.5 本章小结·····························································································37

5 农产品物流管理信息系统设计与开发··························································38

5.1 系统需求··························································································38

5.2 可行性分析···························································································40

5.3 系统设计······························································································41

5.4 系统实现······························································································45

5 农产品物流管理信息系统设计与开发
5.1 系统需求

  系统需求的目的是通过调查和研究，使开发者清楚要开发的系统需要实现哪些功能和目标，从而有针对性的进行系统开发。可以有效节省系统开发中不必要的人力物力资源浪费，从而提升系统开发的效率。

5.1.1 功能需求分析

  农产品物流配送信息管理系统的功能要素：指的是物流系统所具有的基本能力，这些基本能力有效的组合、联结在一起，便成了物流的总功能，便能合理、有效地实现农产品物流信息管理系统的总目的。管理系统由前台和后台两部分构成，前台系统是供货商针对农产品物流信息的发布、跟踪和反馈；对物流信息的发布和反馈。后台系统主要是进行农产品、物流、新闻等信息的发布和管理。需要实现以下的一些目标：

（1）能够提供清晰简单的图形操作界面，减少操作人员的工作量

（2）具有良好的运行效率，能够得到提高生产率的目的

（3）具有优良的扩展性，可以方便链接其他系统，增加相应功能。

（4）具有一定的前瞻性，可以灵活适应农产品物流行业的需求变化。

5.1.2 系统用例分析

通过调查和研究，本系统面向对象包括：农户、管理员、配送商和货车司机等，下面主要介绍农户、管理员和配送商的用例分析。

（1）农户用例分析

6 总结与展望

6.1 总结

本文完成了农产品物流服务网络中的配送节点选址建模以及配送路径优化问题，并构建了农产品物流信息管理系统。通过理论分析，构建具有经济性、适应性和全局性的配送节点的选址模型。并在论述配送路径优化时，将其一分为二，从生产中心到配送节点的过程，使用 TSP 模型结合最近邻算法进行最优路径求解；从配送节点到销售终端的过程，使用 VRP 模型并使用节约算法进行最优路径求解。最终的农超对接配送路径优化过程中，构建了含有时间窗函数的路径优化模型，并采用改进的遗传算法进行实例验证。通过两个模型的构建，为农产品物流服务网络的优化提供了新的思路和方法，可以减少配送成本，提升配送效率，提高配送利润。在农产品物流信息管理系统的开发过程中，首先运用软件工程中面向对象的方法进行系统的需求分析，确定系统的总体架构，并明确总体的功能结构，分模块进行功能实现。在明确系统的体系结构设计后，给出详细的数据库和各模块的设计。整个开发过程根据软件工程的思维开展工作，运用 MysSQL 进行数据库设计，使用 Java 语言、SSM 框架技术开发平台后端，配合 JSP、CSS、Java Script 等技术设计平台前端，实现各模块功能，最终实现该管理系统的开发。通过使用农产品物流管理系统，可以使物流信息变的更加及时、准确，为用户提供更满意的农产品物流体验。