自然与社会中的离散动力学

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自然与社会中的离散动力学/2021/文章
特殊的问题

复杂和智能交通系统的离散优化

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体积 2021 |文章的ID 6673555 | https://doi.org/10.1155/2021/6673555

水文兵,赵慧敏,李梦霞 社区团购中易腐产品的综合保温包装与运输路线",自然与社会中的离散动力学 卷。2021 文章的ID6673555 13 页面 2021 https://doi.org/10.1155/2021/6673555

社区团购中易腐产品的综合保温包装与运输路线

学术编辑器:Tingsong王
收到了 2020年11月19日
修改后的 2021年3月18日
接受 2021年3月26日
发表 4月15日

摘要

为了解决中国易腐产品的“最后一公里”配送问题,采用了两种运输方式。一种模式涉及使用冷藏车辆,另一种模式涉及使用非冷藏车辆运输,但使用隔热包装和相变制冷剂。本文研究了社区团购模式下使用非冷藏车配送生鲜产品的问题。提出了一种可以同时选择绝缘封装方式和车辆路径的集成模型。我们设计了一种基于遗传算法的启发式算法来解决更大规模的问题。我们发现,当相变制冷剂成本和包装成本均不超过总成本的50%时,非冷藏车辆运输优于冷藏车辆运输。在绝缘包装成本和运输成本之间有一个最佳的平衡。薄轻包装材料与高效冷库材料的结合,既能保证生鲜产品的品质,又能同时降低运输成本。

1.介绍

社区团购作为一种新型的社交电商模式,在社交软件等社交流量门户的帮助下发展迅速。大多数用户使用社区团购购买蔬菜和水果等易腐产品。温度是影响这些产品变质率和采后寿命的最重要的环境因素,较高的温度为细菌生长提供了环境,导致保质期缩短。为了保证新鲜农产品的运输质量和新鲜度,确保完整的冷链运输是关键。

目前,解决“最后一公里”配送问题通常采用两种运输方式。一种是使用冷藏车辆运输新鲜农产品,另一种是使用传统的非冷藏车辆运输,但采用隔热包装和相变制冷剂。使用冷藏车辆的运营成本很高。此外,非冷藏车辆的成本比冷藏车辆低,物流公司在选择不同车型时有更多的选择。这使得交付更灵活,例如,将易腐产品与其他类别混合。因此,这种运输模式比冷藏车模式更适合于满足个人消费者需求的各种小型产品订单。

当我们考虑非冷藏车运输方式时,保温包装起着重要的作用。包裹选择与车辆路线优化之间复杂的相互作用体现在以下两个方面。一方面,制冷剂的相变温度决定了产品在运输过程中的温度边界。最高允许交货温度由初始质量、交货时间和最终质量要求共同决定。因此,我们注重相变制冷剂的质量,保证相变温度低于允许的最高交货温度。另一方面,绝缘封装材料决定了热阻,热阻又决定了绝缘持续时间。同时,保温时间也受车辆路线的影响。总之,包装选择和车辆路线优化之间的协调是很重要的。

大多数已发表的关于协同优化的研究都集中在常见的研究主题上,如定位路线问题(LRP)、生产路线问题(PRP)、生产分配问题(PDP)和库存路线问题(IRP)。然而,由于物流活动中许多与包装相关的成本往往被忽视,因此缺乏包装系统与车辆路线规划的联合优化研究。

与已有的研究成果相比,本研究的主要贡献总结如下:本文从一个新的角度研究了新鲜农产品的流通。将非冷藏车多类型绝热包装选择问题整合到车辆路径问题中。另一个主要贡献是设计了一种启发式算法,可以快速解决大规模问题。在上述研究的基础上,本文分析了采用隔热包装和相变制冷剂的非冷藏车辆模式的效益。我们的目标是在保证生鲜食品送达质量的同时,降低物流成本。本文为将多封装选择纳入VRP提供了理论依据。

本文的其余部分组织如下2介绍了相关研究综述。第三节介绍了问题的描述和假设,建立了相关的模型和设计算法。第四节通过算例对模型和算法进行了验证。同时,分析了主要参数之间的相互作用。最后,总结了本研究的主要结论,并提出了进一步研究的建议。

在本节中,我们将介绍以往关于社区团购、保温包装和易腐产品分销的研究。

2.1.关于社区团购的文献必威2490

社区团购是一种新型的商业模式,研究较少。合理的定价机制有利于社区团购模式下企业获得更高的利润。李等。[1]制定了两阶段定价机制,以评估竞争和等待成本对以社区为基础的团购的盈利能力和效率的影响。

参与社区团购的意向受到了一些研究人员的关注,尤其是近年来。李等。[2基于刺激-有机体-反应(SOR)理论和承诺信任理论,构建了社区团购消费者参与行为的理论模型和问卷。

此外,一些研究人员已经解决了在cgp背景下易腐产品的分布。Liu等。[3.[4]在分析社区生鲜农产品团购配送的基础上,提出了平衡计分卡,构建了评价和选择合适配送模式的指标体系。王和邱[4]在社区团购配送时间窗口约束下,引入固定成本、运输成本、处罚成本等最小总成本,对VRP模型进行了改进。他们的结论是,所提出的方法计算效率很高,为生鲜社区团购企业的决策提供了参考。

2.2.关于保温包装和相变制冷必威2490剂的文献

保温包装是保持易腐产品低温的关键。李和柳[5研究发现,包装的保温能力越高,冷冻熟米物理性质变化的延迟时间越长。方等。[6]也表明保温效果受包装材料的影响。李等。[7[]提出了在昂贵和便宜的包装之间的不同选择会导致不同的销售、成本和浪费水平,这些不同的选择需要不同的库存控制政策。

同时,非冷藏车辆在运输过程中制冷剂的使用也是另一个重要的研究课题。Oró等。[8发现,当使用相变材料时,冷冻产品的温度在较低的值上保持的时间更长。辛格(9提出了相变材料的使用可以改善易腐产品在运输过程中的温度控制。这些研究可以为易腐产品的非冷藏车辆运输提供理论依据。

2.3.关于易腐产品分销的文献必威2490

易腐产品需要完整的冷链运输,以最好地保留产品价值和外观。目前,大多数研究涉及易腐食品运输的冷藏模式。阿莫林和阿尔马达-洛波[10提出了一个模型,该模型将配送成本的最小化与交付产品的新鲜度状态的最大化解耦。Hsu等。[11]考虑了具有时间窗口的易腐食品配送过程的随机性,以获得易腐食品配送的最佳配送路线、装载、车队调度和出发时间。Rabbani等人。[12]建立了一个VRP模型,该模型考虑了运输成本的最小化和最低新鲜度,以提高不同数量仓库的利润。他们考虑了不同的场景,描述了基于传统运输方式的路线问题。

然而,这一研究领域缺乏对使用非冷藏车辆运输新鲜产品的研究。许多企业已经开始使用非冷藏车来运输新鲜产品,因为它们在运送时具有更大的灵活性。Byung & Young [13]提出了一项VRP,其中包括用于多种商品易腐食品运输的冷藏和通用车辆。这一目的是为了确认易腐食品的冷藏运输模式的性能和可用性,与一般模式进行比较。然而,本文关注的是具体的车辆路线,并没有考虑包装。Dieckmann等。[14设计了一种新的由羽毛制成的隔热包装材料,用于非冷藏车辆运输。他们得出结论,羽毛材料有可能取代目前用于运送易腐食品的材料。

据作者所知,Li等人[15提供了唯一一项分析易腐食品PRP中多种包装类型的研究。他们指出,不同的包装选择导致不同的产品保质期和影响销售价格。然而,他们使用的模式并不适用于社区团购,同时考虑到相变制冷剂的质量、包装类型和车辆路线之间的复杂关系。

与Shui和Li的工作相比,本文提供了一个新的研究视角[16],这些都是与我们感兴趣的主题相关的最新文献。水和李的论文[16]构建了社区团购定价模型和基于冷藏车的配送成本优化模型。同时,提出了一种基于双层规划理论的定价模型和分配模型协同优化机制。冷藏车配送模型考虑了制冷成本、燃料成本和固定成本,本文提出了一种基于VRP问题的非冷藏车配送模型,考虑了保温包装方式的选择。在该模型中,成本包括固定成本、燃料成本、包装材料成本和冷却剂成本。在算法方面,我们扩展了初始工作,设计了一种基于遗传算法的启发式算法来获得最优解并在MATLAB中求解,而另一篇文章中的模型则采用精确算法求解并通过LINGO进行了测试。在结论方面,Shui和Li [16[4]发现定价与配送协同优化机制可以提高社区团购的利润水平,同时发现非冷藏车配送成本低于冷藏车配送成本的具体情况。

在本研究中,我们重点研究了易腐农产品在非冷藏车辆运输中的多类型包装选择。为了解决新鲜度问题,我们考虑使用隔热包装和相变制冷剂来保持低温。由于社区团购可以聚合客户需求,我们假设每个点的配送服务只使用一种集成包装,并建立利润最大化模型。在其他情况下,使用这种模型可能导致包装成本大于配送成本。

3.材料与方法

3.1.问题描述与假设

降低物流成本,优化配送网络是社区团购企业的关键,易腐产品的质量在生产阶段后不断变化。在使用常规非冷藏车辆运输易腐食品时,需要保温包装和相变制冷剂来保持一定的温度。包装类型的选择和制冷剂的质量影响易腐食品的运输质量,关系到顾客的满意度。因此,保温包的选择直接关系到社区团购企业的利润水平。我们关注的问题是,当社区团购企业接到订单时,配送中心开始根据每辆常规非冷藏车到达时间的不同,为每个需求点选择合适的包装,以满足保温要求。每辆车依次服务于需求点,并将易腐产品交付给社区小组负责人。

将多包选择集成到VRP中是在完全有向图上定义的 一组 是由节点组成的子集 哪个表明有呢 需求节点和一个配送中心“0”。让 表示连接所有节点的弧的集合 在本文中,我们建立以下假设:(1)只有一个配送中心,有不同类型的传统非冷藏车辆。(2)由于不同类型的生鲜农产品有不同的配送要求,本文只考虑单一产品的配送。(3)配送中心和需求节点的位置坐标已知。(4)每个需求节点的每个订单数量是已知的,每个节点可以被一辆车访问一次。(5)每个需求点的服务时间没有时间限制。(6)每个需求点只能选择一种包装类型。(7)剩余的易腐产品必须在制冷剂发生相变之前送到社区组负责人处。

3.2.目标函数与约束

我们提出了一个将包装选择融入VRP的数学模型,生鲜社区团购企业选择保温包装的类型以及将产品运送到需求点的最优车辆路线。我们首先推导公式(6)及(9),然后建立模型。

公式(6)的推导过程如下。

傅里叶(17发现热导率的大小之间存在线性关系 导热面积 壁面两边的温差 还有壁的厚度

式中(1), 为材料的导热系数,反映材料导热的强度;导热系数越大,说明材料的导热性越好。同时,不同的热阻R对应不同的电导率 适用于多种包装。两者的关系如下:

潜热蓄能器的温度在相变过程中变化不大,因此可以认为培养箱内的温度近似恒定。根据方程(1)及(2),可得式(3.),这是从隔热包装传递的热量 在运输过程中:

式中(3.), 是环境温度, 包装的温度是否绝缘 在制冷剂蓄能器完全相变之前,和 是送餐服务到达点的时间吗 计算公式为(4):

式中(4), 车辆是什么时候 到达客户节点 表示该车辆 从配送中心出发。在这里, 客户节点之间的距离是多少 客户节点 从客户节点的平均速度是多少 到客户节点 表示客户节点的装卸速度 需求在节点上吗

方程(5)表示相变过程中制冷剂吸收的热量; 是制冷剂的质量,和 为制冷剂的相变潜热。我们可以推导出方程(6)时方程(3.)等于方程(5)。

方程(6)表示制冷剂的质量 在相变过程中由制冷剂蓄能器保存,以保持输送到客户节点过程中的低温 带包装型 制冷剂的相变潜热是包装型的吗 热阻是否与包装类型一致 表示包的总包面积 在客户节点 由式()计算7)。

式中(7), 类别的面积是多少 包装覆盖的产品每单位体积。

公式(9)的推导过程如下。

阿伦尼乌斯(18]提出了阿伦尼乌斯方程(8),反映了化学反应速率常数与温度关系的变化。

式中(8), 指前因子或速率常数。在这里, 表示活化能。 表示气体常数。 表示热力学温度。方程(9)表示初始质量 随时间线性变化 组合公式(8)及(9,我们可以推导出公式(10),以确保最高温度限制 生鲜农产品配送质量。

在此基础上,模型如下:

公式(11)为目标函数,考虑运输成本、调度车辆固定成本、保温包装和相变制冷剂成本等总成本,以利润最大化为目标函数。 是单个产品的给定价格。二元变量 等于1时,社区节点 是交付,还是二进制变量 等于1时车辆 访问节点 紧跟节点后 二元变量 等于1时车辆 使用。 表示包装和制冷剂的总成本,由式(12)。 表示从…运输的燃料成本 由车辆 由式()计算13)。 表示车辆的固定成本

式中(12),让 表示使用包装的包装成本 为相对堆积面积,由式(14)。 表示制冷剂使用包的成本 它与制冷剂的质量有关,由公式(15)。式中(13), 是相对于 哪个是车辆的重量 让客户 如式(16), 车辆是否有转换参数 表示单位燃料速率。

式中(14), 的面积之间的转换参数 和单位产品质量。二元变量 如果包装类型等于1 在客户节点中使用 表示包装类型的单位面积成本

式中(15), 表示制冷剂的单位成本。

式中(16), 表示车辆重量 二元变量 等于1时车辆 拜访客户节点

约束(17)到(21)用来表示路由流。约束(17)确保每个需求节点只有一个交付服务。约束(18)表示每条路由在同一需求节点开始和结束。约束(19)到(20.),以确保车辆在使用时,必须从车厂出发,并停在车厂。约束(21)旨在消除子循环。约束(22)确保所有路线的总社区需求均不会超过车辆的运载能力 约束(23)用于表示之间的关系 约束(24)旨在确保每个需求节点只能选择一种包装。约束(25)表示之间的关系 确保制冷剂的质量值合理。约束(26)提供了配送服务到达需求节点时产品温度的最大边界 约束(27)的目的是确保保温层的温度不超过交货的温度限制。

3.3.算法设计

VRP问题已被证明是一个np困难问题,具有许多约束条件和复杂的目标函数。解决这一问题的常用方法有两种:启发式方法和精确程序。精确的程序在实际中的应用范围总是有限的,因此启发式算法最常用于解决路由问题。在启发式算法中,使用禁忌搜索或模拟退火获得了vrp的最知名结果。遗传算法已广泛应用于各种组合优化问题,如某些类型的vrp。考虑到传统VRP中包装方式的选择,本文采用了基于遗传算法的启发式算法。

该问题中的分配计划必须同时满足到达需求节点的车辆的温度约束和载重约束。然而,很难构造一种同时求解上述两个约束的方法。本文采用一种基于遗传算法的启发式算法来求解这一问题。首先,我们使用自然数进行编码。对于每一条染色体,我们可以计算出相应的运送时间和温度要求,并通过解码,我们可以得到车辆的选择。此外,我们在生鲜产品交货时间、初始质量和要求的约束下选择不同的包装类型。根据以上选择的包装,我们可以计算出制冷剂的质量以及制冷剂和包装成本。最后,在这些群体中选择成本最低的个体,包括固定成本、包装成本和运输成本,进行交叉、突变和选择,直到找到最优解。具体流程如图所示1

基于遗传算法的启发式算法的具体内容如下:

3.3.1.染色体结构

解决方案包括车辆路线规划、车型选择和包装选择。因此,我们使用自然数对模型中的决策变量进行编码,决策变量表示需求节点的服务顺序。当易腐货物在集散点的总重量在车辆的载货能力范围内时,车辆从仓库出发,向需求节点提供配送服务。如果此重量超过车辆的容量限制,则车辆返回仓库,下一辆车辆从该点开始分配j直到所有需求点都得到满足。为了在这个过程中获得最大的利润,当配送成本高于放弃配送的成本时,我们选择放弃提供配送服务。这个选项被编码为“0”。为了表达路线和车辆选择之间的关系,我们使用如图所示的染色体结构2染色体如图所示2 (b)。数字2(一个)显示交货时间表。

3.3.2.初始种群生成

选择合适的种群大小有助于获得最佳的计算速度和最精确的解。因此,本文使用随机规则生成一组大小为50的初始总体。

3.3.3.适应度函数

适应度函数是衡量种群中个体的标准。在该模型中,满足约束条件和目标函数的个体被保留,其他个体被淘汰。本文的研究目标是使社区团购企业的利润最大化。为了解决这一问题,本文采用目标函数的负值作为适应度函数。因此,本文的适应度函数为:

3.3.4.交叉

交叉在遗传算法中起着重要的作用。交叉算子的原理是模拟生物遗传进化中染色体修复和基因重组的过程。这使得算法可以获得更大的基因空间,如图所示2。我们随机选取亲本1中3个基因的基因值,复制到子代的同一基因上。然后,移除亲本2中与亲本1中所选基因具有相同基因值的基因。最后由亲本1和亲本2组合得到形成子代(见图)3.)。

3.3.5.突变

为了获得一个全局的解决方案,我们破坏了部分路线,使新群体中的个体具有多样性。我们从亲本中随机选择两个基因座上的基因,然后交换这两个基因座上的基因,得到后代(见图)4)。

4.结果与讨论

在本节中,本文假设昆明某草莓种植企业在社区团购网站上进行销售。同时,社区团购企业为社区提供快递服务。为了研究这些目标之间的关系,我们对随机生成的实例进行了数值实验,以评估所建立模型的性能。所有实验均在Intel酷睿i5 2.5 GHz处理器和8gb内存的计算机上进行。

在第一部分中,我们首先详细介绍了考虑实际情况的参数设置和基本实例生成。然后,使用LINGO精确算法和MATLAB基于遗传算法的启发式算法对生成的实例进行求解,并比较运行时间。在第三部分,我们比较了两种运输方式:冷藏车辆和非冷藏车辆。第四部分和第五部分致力于研究包装参数对总体目标的影响,并探索如何进一步降低分销成本。

4.1.参数设置和基本实例生成
4.1.1.车辆相关参数设置

在手头的实际应用中,冷藏车和非冷藏车的车型往往是不同的。这导致车辆的载荷和自重值不同,计算燃料成本的系数也不同。相关参数设置如表所示12。与车型无关的相同参数设置如下:


参数 价值

1 2 3.
218 258 458
1690 1615 4185
1.177 1.177 1.177
0.069 0.069 0.110
0.001 0.001 0.000
2250 2535 3825


参数 价值

1 2 3.
268 368 468
1485 3500 4380
0.012 1.369 1.749
0.061 0.061 0.061
0.014 0.014 0.014
2680 4580 4950

4.1.2.与包相关的参数设置

目前市场上使用的保温包装多分为纸盒、泡沫纸盒、纸盒与泡沫纸盒组合包装、复合纸盒四种不同的类型。一般情况下,纸箱最便宜,保温效果最低,而纸箱与泡沫复合包装类型价格昂贵,但保温效果最好。包装类型 设置为 单位包装成本的价值 封装热阻 以及包装内的温度 与包装类型对应 表格3.给出了具体的包装参数生成方法。


参数 价值

1 2 3. 4
6.5 4.5 4 4.5
0.163 0.259 4.463 0.257
0.278 0.278 0.278 0.278
0.75 0.75 0.75 0.75
2.25 3.38 11.27 7.61
335 335 335 335

4.1.3.基础实例生成

基于对实际企业设置的调查,生成了一个基本实例。它包括一个配送中心,6个配送点,3种不同类型的非冷藏车,以满足不同的配送需求。我们可以从互联网上获得大量的信息。这些信息包括社区的位置,可以计算距离 从节点 到节点 车速 随机生成的

4.2.基于遗传算法的精确算法与启发式算法的对比分析

为了显示不同算法对模型运行的影响,我们一般使用LINGO对精确算法进行编程,使用MATLAB对基于遗传算法的启发式算法进行编程。我们将分布点从6个增加到10个,并生成5个数据集,比较精确算法和基于遗传算法的启发式算法的运行时间。精确算法与基于遗传算法的启发式算法的比较结果见表4


数据 精确的算法 基于遗传算法的启发式算法
配电点数量 时间(年代) 时间(年代)

6 823 0.126
7 1603 0.132
8 10825 1.286
9 86400 + 0.525
10 86400 + 1.043

表格4结果表明,在这些实例的计算中,精确算法与基于遗传算法的启发式算法在运行时间上存在显著差异。由于模型的NP-hard性质,LINGO精确算法的解运行时间呈指数模式;因此,当分布点超过9个时,精确的算法将无法求解模型。相比之下,在上述实例中,MATLAB中的运行时间小于2秒,因为问题可以与基于GA的启发式算法相结合,为智能优化算法的使用提供了方便。这表明,基于遗传算法的启发式算法在MATLAB软件中求解分布点数量较大的问题是可行的;10个分布点情况的结果见表5


时间: 0.137秒
利润总额 38343
候选人 1 2 3.
传递路线 2-9-10-7-4-5-6-1-3-8

1 2 3. 4 5 6 7 8 9 10
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
15.58 16.24 5.22 1.46 6.52 6.023 4.32 15.48 5.48 4.82

表格5汇总总利润、配送路线和包装类型选择的结果。可以看出,最终的总利润为38343。选择2号车为10个社区需求节点提供送货服务。车辆路线为2-9-10-7-4-5-6-1-3-8,运送到各需求点的产品均采用纸箱包装。

4.3.冷藏与非冷藏车辆的对比分析

为了确定在何种情况下非冷藏保温包装在运输新鲜农产品方面优于冷藏车,我们对两种类型的车辆设置了两个案例。对于冷藏车,我们可以得到用冷藏车从水、里运输生鲜产品的计算模型。在涉及非冷藏车辆的实际应用中,我们隐含地假设单位包装成本和制冷剂成本取决于采购数量和制造商。在非冷藏包装的情况下,我们改变单位包装和制冷剂的成本。我们设置了以下情况:情况1与基本情况相同,唯一的区别是单位包装成本增加了5%,情况2与基本情况相同,唯一的区别是单位包装成本增加了10%。情况3与基本情况相同,唯一的区别是单位制冷剂成本增加了5%。情况4与基本情况相同,唯一的区别是单位制冷剂成本增加了10%。计算结果如表所示6,对比如图所示5


非冷藏车辆实例 冷藏车辆实例
基本情况 案例1 案例2 案例3 例4

利润 25373.6 52542.1 24916.6 25217.7 25041.8 25172.11
使用非冷藏车辆占总成本的百分比
基准情况(%) 病例1 (%) 案例2 (%) 案例3 (%) 案例4 (%)
固定成本 16.47 14.95 12.23 14.61 13.15
包装成本 21.00 37.91 51.24 18.68 16.81
制冷剂成本 37.53 26.24 18.92 44.47 50.02
燃料成本 25 20.91 17.84 22.25 20.02

我们可以从图中观察到5情况4、情况1和基本情况下的总利润高于情况5。非冷藏保温包装在正常情况下优于冷藏车。同时,在小规模的情况下,当单位包装成本或制冷剂成本相对较高时,情况正好相反。为了进一步研究这些成本之间的关系,我们给出了图6,根据表格显示使用非冷藏车辆的总成本所占百分比6。它清楚地反映了哪些成本在总成本中占主导地位。

我们注意到在图中6在情形1、情形3和基本情形下,使用非冷藏车辆的成本低于使用冷藏车辆的成本。在这些情况下,相变制冷剂的成本和包装成本都不超过总成本的50%。在总成本中,包装成本和制冷剂成本之间存在权衡。这种考虑可以使非冷藏隔热包装在运输新鲜农产品方面优于冷藏车辆。

4.4.包装、制冷剂和运输之间的成本权衡

在本节中,我们分析了总利润和包装参数之间的权衡在最后一英里交付问题的影响。在现实中考虑包装模式的选择时,通常会出现两种情况。在第一种情况下,配送中心选择最便宜的包装来降低包装成本。在第二种情况下,配送中心选择最好但更昂贵的包装。为了测试这两种情况对使用隔热包装的非冷藏车运输生鲜农产品时的总利润的影响,我们设置了七个场景,涉及从第一种情况到第二种情况的一系列逐步转换。通过改变包装的厚度,每隔5mm增加5mm到35mm,我们进一步改变了包装的热阻。基于现实因素,相同规格的包装在不同厚度下的单位包装成本是不同的。相关参数设置如表所示7


场景 1 2 3. 4

1 1.18 1.27 9.15 5.49
0.082 0.130 4.020 0.131

2 2.25 3.38 11.27 7.61
0.163 0.259 4.463 0.257

3. 4.37 5.49 13.38 9.72
0.246 0.390 4.901 0.412

4 6.48 7.16 15.49 11.83
0.328 0.520 5.348 0.534

5 8.59 9.72 17.61 13.94
0.409 0.649 5.790 0.655

6 10.7 11.83 19.72 16.06
0.492 0.779 6.233 0.777

7 18.17 13.94 21.83 18.17
0.574 0.901 6.676 0.923

从数据78(1)随着包装厚度的增加,相变制冷剂的成本逐渐降低。(2)随着包装厚度的增加,包装成本先降低后不断增加。(3)运输成本随包装厚度的变化而变化,总体呈下降趋势。(4)总利润先增加后开始明显下降,当每层包装厚度为10 mm时利润达到最佳水平。以上观察结果可以解释如下:(1)包装厚度与制冷剂质量呈反比关系,包装越厚制冷剂质量越低。(2)选择提供相同厚度的多种保温方式,在增加利润方面有利于企业。(3)多种包装方式的选择影响配送车辆路线的选择。由于保温效果随着厚度的增加而增加,因此在这种变化下,我们在规划车辆路线时考虑保温效果有了更多的选择。在考虑绝缘效果与配电顺序的权衡后,选择配送成本较低的配送路线,以降低运输成本。(4)我们发现目标值与包装厚度之间存在权衡关系。 On the one hand, this may be because packaging that is too thin is not conducive to maintaining the required distribution temperature, resulting in the need for more phase-change refrigerants to maintain it. This may result in an increase in the total cost of the insulation packaging. On the other hand, higher-priced, thicker packaging more often has a better thermal insulation effect, leading to a reduction in the required refrigerant quality. However, this may lead to an increase in the total packaging cost if the utility of increasing the thickness of packaging exceeds the utility of reducing the phase-change refrigerants. Therefore, the packaging for fresh food distribution should not be too thick or too thin; this choice is determined jointly by the cost of phase-change refrigerants and packaging and the latent heat of phase change of the refrigerants. In summary, the overall result shows that packaging thickness significantly impacts total profit, and the option to choose from multiple packaging modes is beneficial in terms of optimizing the distribution cost with nonrefrigerated vehicles.

4.5.绝缘包装参数的选择

为了进一步探讨参数对多种包装选择的影响,我们生成了一类新的案例,包括3种场景。第一个场景与基本情况相同,唯一的区别是所选包装的厚度从10毫米设置为15毫米。第二个场景与基本场景相同,唯一的区别是服务质量需求被设置为45到75。第三种情况与基本情况相同,不同之处在于相变潜热设为335至200。计算结果如表所示8


利润 社区分配点
1 2 3. 4 5 6
包装方式的选择

基本情况 25373.61 1 1 1 1 1 1
场景1 25480.18 1 1 2 2 1 1
场景2 25384.71 2 2 2 2 2 4
场景3 25252.47 1 2 2 2 2 4

我们可以从表中观察到8在任何情况下都不会选择第三种包装,这意味着配送中心通常使用更便宜的包装,而不是使用更好、价格更高的包装来节省配送成本。从本质上讲,社区团购企业在选择包装时,面临的是保质期和成本之间的权衡,只要选择价格较便宜的包装,配上相应质量的相变制冷剂,就能保证交货质量要求,企业就不会选择价格较贵的、可以延长易腐产品保质期的包装。

然而,当我们有更高的质量要求,或者在场景1和场景2中,当相变制冷剂的潜热较低时,配送中心会选择更好、价格更高的包装来防止食品腐烂。这个结论也是李[15]。我们还可以看到,包装模式在场景1中发生了变化。结果表明,多种包装和厚度选择对最终结果有显著影响,可以进一步提高配送成本和利润。

5.结论

本文提出了社区团购模式下不同保温包装选择和冷链物流配送路径的协同优化机制。对于小尺度数值算例,采用LINGO软件进行求解。在此基础上,针对大规模数值算例,提出了一种基于遗传算法的启发式算法,并利用MATLAB进行了求解,证明了其有效性。

通过参数分析,得出以下结论:首先,对于大型案例,MATLAB软件比LINGO软件更适合求解。其次,当相变制冷剂成本和包装成本均不占总成本的50%以上时,在运输新鲜农产品方面,使用非冷藏保温包装优于使用冷藏车。第三,总体结果表明,选择多种包装厚度有利于提高非冷藏车配送成本。此外,选择更好的包装有利于降低运输成本。最后,配送中心通常使用廉价的包装和高质量的制冷剂,以确保新鲜农产品的质量和低总成本。

在未来的研究中,我们将进一步考虑以这种方式进行多产品生鲜食品配送。此外,还应考虑制冷剂类型的选择。为了进一步降低配送成本,在生鲜订单较少的情况下,可以考虑在社区团购模式下,采用非冷藏车联合配送普通包装和生鲜农产品包装。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可应要求从通讯作者处获得。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在任何利益冲突。

致谢

作者感谢国家自然科学基金资助项目(批准号:71462024)。

参考文献

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