1、2023年第2期/一、引言随着2020年我国全面小康社会的建成，人们的生活水平已经得到了相对明显的提升，也更注重自己的身体健康，饮食越发科学合理1。因此，各类生鲜农副产品已经逐渐成为人们餐桌上必不可少的一个组成部分2。由于生鲜农副产品区别于一般产品，在物流中具有一些相对特殊的性质，如大部分生鲜产品都有容易腐烂、不易保存、货损率相对较高等特点3-5，所以在生鲜农副产品运输及配送的各个环节，都必须用到冷链物流技术6。但是，由于我国冷链物流技术起步较晚，目前还缺乏相应的行业标准和规范，并且存在的冷链运输成本高、货物损耗率较大等问题亟待解决7-8。因此，对于冷链物流的相关研究还是很有意义的，尤其是对其
2、中最主要的部分冷链物流车辆运输问题的优化更是至关重要。在当今社会倡导节能减排，低碳环保的大背景下，对于冷链物流车辆运输问题的优化，也可以达到节约资源的目标9。近年来，对于冷链物流的研究多集中于单车型配送模式。黄遵娟（2017）采用遗传算法，优化冷链配送中考虑货损成本的物流配送数学模型10。Hsiao等（2017）以满足客户的质量要求及物流成本最低为目标，对易腐食品的配送问题进行了建模优化求解11。王淑云等（2016）设计了结合蚁群算法、动态规划算法及聚类算法为一体的路径优化算法，求解随机需求下的单个配送中心冷链路径优化问题12。郎茂祥（2006）提出，将多个配送中心分解为单个配送中心，采用距离
3、最近分解法求解车辆调度问题13。而对于多车型配送模式的研究，则多集中于常温产品。陈宏程（2018）提出一种改进遗传算法，求解多车型物流配载问题14。Ren（2011）运用混合算法，研究多车型车辆情况下的路径优化问题15。有学者则将碳排放加入路径问题的影响因素。康凯等（2017）采用改进蚁群算法求解具有模糊时间窗且考虑碳排放因素的车辆路径问题16。李顺勇等（2019）对多通路时变网络下的低碳车辆路径模型进行优化17。蔺士文等（2019）基于节约里程法，进行低碳物流配送路径优化18。根据企业现实情况，都需要对分销点进行蔬菜和肉类的配送。而蔬菜运输的保鲜温度一般为3，肉类则为-4，因此，完成配送需求
4、要用到不同类型的冷链配送车辆：冷藏车、冷冻车。考虑冷藏车、冷冻车的不同情况，建立目标数学模型，针对性地改进烟花爆炸算法，运用MATLAB软件仿真模拟结果并进行分析对比。二、多车型多车辆冷链物流配送模型（一）问题描述一般生鲜农产品企业都拥有冷链配送中心，用于产品集散，配送中心调度不同类型冷链物流车（额定温度、货损程度、能源消耗程度不同）配送完成各分销配送点所需产品。这是一种基于混合时间窗（Mixed Time Win-dow）的车辆路径问题（Vehicle Routing Problem，VRP），在运筹学中属于NP（Non-deterministic Polynomial）问题。配送中心位置、
5、物流车辆参数、各配送点位置、需求量及可接受配送时间已知。本研究假设：一是配送中心可以满足各配送点关基于改进烟花算法的冷链配送路径优化选择 宁方华聂浩程摘要：为解决 J 公司业务扩张背景下新增配送点冷链配送路径问题，考虑多种配送车型，建立多车型多车辆冷链配送目标模型，针对具体问题改进烟花算法求解，并利用 MATLAB 软件实现模型算法设计。结果表明，在保证各配送点需求的前提下，改进烟花算法较原算法可有效缩短配送路径长度 8.22，总时间降低 6.46，节约总配送成本 11.72，给企业物流运作提供有力的决策支持。关键词：生鲜农产品配送；多车型冷链模型；改进烟花算法；MATLAB企业管理QIYEG
6、UANLI102DOI:10.16517/12-1034/f.2023.02.0022023年第2期/于冷藏品及冷冻品的不同需求；二是冷藏车只装冷藏品，冷冻车只装冷冻品，卸货速率相同；三是分销配送点地理位置不变，需求已经确认，不发生变化；四是车辆行驶速率不发生变化；五是生鲜农产品货物会在运输及搬运过程中产生损坏，只考虑车辆出发后的货物损坏情况。（二）配送目标模型建立冷链物流配送路径优化问题，即在满足所有配送点需求的基础上，在满足顾客配送时间要求下，以总体成本最低为目标，完成多车型多车辆冷链物流配送。总体配送成本主要由5个方面构成，即固定成本、运输成本、货损成本、制冷能源消耗成本及客户满意度成本
7、。1.固定成本车辆出车一次的固定费用，主要包括购置冷藏、冷冻车辆费用，司机工资，车辆折旧及保险费用等。Gi为第i辆车固定成本，Ti表示第i辆车出车次数，总固定成本Cg可以表示为：Cg=i=1mGiTi（1）2.运输成本车辆运输产生的费用，主要包括油耗，受运输距离影响较大。Mxyi为控制参数，Sxyi表示第i辆车从配送点x（或配送中心）到配送点y运输的距离，Cxyi为单位距离油耗，总运输成本Cy可以表示为：Cy=i=1mx=0ny=0nMxyiCxyiSxyi（2）3.货损成本生鲜农产品运输过程中造成的损坏，以及在卸货过程中冷热交替、撞击等情况造成的货物损坏成本。txi表示第i辆车到达配送点x的
8、时刻，1、2为冷藏车及冷冻车运输货损系数，1、2为冷藏车及冷冻车搬运货损系数，tBxi表示第i辆车在配送点x的货物搬运时间，Qxi表示第i辆冷藏车在配送点x搬运卸下的货物重量，D表示货物单价。总货损成本Ch可以表示为：Ch1=i=1mx=1n1(txi-tyi)+1tBxiQxiD,冷藏车Ch2=j=1mx=1n2(txj-tyj)+2tBxjQxjD，冷冻车Ch=Ch1+Ch24.制冷能源消耗成本由于生鲜农产品需要低温保存的特殊性质，因此，在运输过程中也要保持一定的低温，制冷能源消耗成本就是保障制冷设备正常运转的费用。1、2为冷藏车及冷冻车运输能源消耗系数，1、2为冷藏车及冷冻车搬运能源消耗
9、系数，总制冷能源消耗成本Cn可以表示为：Cn1=i=1mx=1n1(txi-tyi)+1tBxi，冷藏车Cn2=j=1mx=1n2(txj-tyj)+2tBxj，冷冻车Cn=Cn1+Cn25.客户满意度成本由于生鲜农产品配送运输一般都在凌晨，各配送点人员对于到达时间也有一定要求，因此早于或者晚于要求配送时间内到达，会产生一定的客户满意度成本。B、C为各配送点要求时刻，A、D为拒收时刻。总客户满意度成本Cm可以表示为：Cm=i=1nC（ti）（5）C(ti)=M,txiA1Vxi,AtxiB0,BtxiC2Vxi,CtxiDN,Dx=1nQxi；车辆到达配送点x的时间需满足：AtxiD，否则会产
10、生拒收。三、烟花爆炸算法及改进烟花算法（一）烟花爆炸算法烟花爆炸算法（以下简称烟花算法）是Tan等（2010）观察烟花在夜空中爆炸受到启发后，所提出的一种新型群体优化算法19。相对于标准粒子群算法，烟花算法计算原理更加简便，且全局寻优能力更强。在该算法中，每个烟花都代表解空间中的一个可行解，根据每个烟花不同的适应度值去进行下一步迭代：适应度值高的烟花质量好，爆炸半径小，生成的火花数量多，局部搜索能力强；适应度值较低的烟花则质量差，尽管爆炸半径大，但生成的火花数量少，具有更好的全局搜索能力20。本研究用烟花算法求解总配送成本Cz最小化问题，即Min（Cz）。产生火花的计算公式：Sk=Sfmax-
11、f（xk）+k=1nfmax-f（xk）+（8）其中，S为一个参数，用于调整产生火花的数量；为一个极小数，避免分式无意义；n表示生成烟花的总数量；f（xk）为第k个烟花的适应性大小。烟花半径计算公式。（3）（4）1032023年第2期/Ak=Af（xk）-fmin+k=1nf（xk）-fmin+（9）为了保证火花数量为整数，引入常数a、b，以及四舍五入函数round（），并用下列公式对火花数量结果进行转换：Sk=round（aM），SkbM,ab1round（Sk），其他（10）变异火花，其中N（1-1）为一组随机数，服从高斯分布，平均值和方差都为1：Xk=XkN（1-1）（11）种群选择策略
12、则是根据式（12）计算出的烟花与剩余烟花总距离，再根据式（13）进行轮盘赌概率来进行下一种群选择：R（xk）=k=1md（xk,xh）=k=1mxk-xh（12）P（xk）=R（xk）h=1mR（xh）（13）（二）改进烟花算法针对本研究所讨论的J公司冷链配送问题，对烟花算法进行以下改进：一是烟花算法生成初始烟花位置属于随机连续编码，根据冷链配送的性质，改进烟花算法烟花生成的初始位置，使其变为离散变量编码，会加大解空间的特征维度，这样再进行计算，不易陷入局部最优。二是烟花算法的选择策略是其迭代的核心，然而，在本研究所面对的问题中，由于目标函数即总配送成本Cz可行域过大，会导致算法计算量过多，不
13、易找到最优解。现通过改进选择概率来进行改进。使用总配送成本来计算概率Pk，对每一代的最优配送成本进行保存，保证在下一次迭代中成本不会增加，进行重复计算。Cza为上一代总配送成本，Czb为新的总配送成本。改进后的烟花算法公式：Pk=exp-CzbCza()100%（14）改进烟花算法前后适应度对比，如图1所示：从图1可以明显看出，改进烟花算法适应度更高，是一种可以得到更优解的方法。四、目标模型仿真及分析J公司是宁波当地一家从事农副产品的企业，其业务范围除了农副产品的批发和零售以外，还包括仓储、配送等相关环节的服务。本研究探讨的问题主要是，新增业务背景下，对J公司下属某配送中心新增分销配送点冷链配
14、送路径的选择。研究主要对以下12个新增分销配送点的路径进行规划选择。新增配送点坐标需求及可接收时间情况，如表1所示：表 1新增配送点坐标需求及可接收时间情况名称地址冷藏冷冻冷藏品需求（吨）冷冻品需求（吨）配送点1宁波市鄞州区百丈东路758弄123号0.60.5配送点2宁波市鄞州区河清南路155号-1-配送点3宁波市鄞州区堇山中路22号0.70.6配送点4宁波市鄞州区下应北路65号0.60.4配送点5宁波市宁横路666号-0.9-配送点6宁波市鄞州区环城南路西段716号0.60.4配送点7宁波市鄞州区钟公庙街道四明中路956号0.70.5配送点8宁波市江东南路353号0.80.6配送点9宁波市鄞
15、州区永达西路17号0.60.5配送点10宁波市鄞州区宁横路800号0.70.6配送点11宁波市鄞州区四明中路399弄0.80.7配送点12宁波市南苑街198号-0.7-图 1改进烟花算法前后适应度对比企业管理QIYEGUANLI1042023年第2期/根据表1计算可知，冷藏品需求总量为8.7吨，冷冻品需求总量为4.8吨。J公司冷藏车与冷冻车辆核定载重量皆为3吨。因此，J公司拟将3辆冷藏车及2辆冷冻车运力调配，来满足此12个分销配送点的货物运输，每天凌晨3点开始配送作业。配送中心坐标经纬度为121.536035,29.928368。各配送点坐标及其提交的可接受配送时间，如表2所示：根据以往订单数
16、据测算目标函数所需参数，如表3所示：（一）烟花算法仿真结果采用原始烟花算法对J公司冷链配送目标函数，即最低总配送成本Cz在MATMAB软件中建模仿真求最优解，求解出3辆冷藏车配送路径选择。如图2所示：配送点可接收时间坐标配送点13:10-3:40121.582585,29.865595配送点23:30-4:00121.626613,29.854319配送点33:10-3:40121.572711,29.837257配送点43:30-4:00121.607704,29.83851配送点53:30-4:00121.585981,29.82564配送点63:10-3:50121.545227,29.845065配送点73:20-3:50121.553354,29.835719配送点83:30-4:00121.55947,29.860171配送点93:10-3:40121.568002,29.852572配送点103:15-3:50121.594856,29.849952配送点113:30-4:00121.567521,29.830274配送点123:10-3:40121.532783,29.
