新零售下生鮮連鎖零售企業(yè)城市前置倉選址問題研究

楊振宇，陳 剛，安 瑾 （貴州大學 管理學院，貴州 貴陽 550025）

0 引言

伴隨著新零售理念的飛速發(fā)展及生鮮電商對實體生鮮零售門店的沖擊，生鮮連鎖零售企業(yè)的業(yè)務內(nèi)容有了新的補充，許多生鮮連鎖零售企業(yè)在滿足門店的C端顧客需求的同時，大力拓展B端市場。由于B端需求點的增多，配送中心直接送貨到需求點的城配模式成本過高，生鮮連鎖零售企業(yè)需要建立新的城市配送網(wǎng)絡以降低成本。而利用連鎖門店網(wǎng)絡的優(yōu)勢，將部分門店改造為倉店一體的前置倉，在滿足自身周邊需求的同時為其他門店及B端需求點供貨，以降低城市配送成本、強化城市配送能力是生鮮連鎖零售型企業(yè)優(yōu)化門店送貨系統(tǒng)和搶占B端市場的有效方式。前置倉的選址是決定生鮮城市配送網(wǎng)絡前期投入和運營效率與成本的關鍵，需考慮門店改造的合理性、生鮮的易腐性、配送的規(guī)模效益等特征，因此有必要對新零售下生鮮連鎖零售企業(yè)前置倉選址問題進行研究。

物流設施選址及物流網(wǎng)絡設計問題研究的基本共識是該問題研究需要有明確的應用背景，不同行業(yè)不同城市不同企業(yè)的物流設施選址和物流網(wǎng)絡設計問題特征差異明顯。在物流設施選址領域中，Mu?uzuri等[1]基于城市核心區(qū)實施貨運車輛限時通行的背景，提出在城市核心區(qū)布局消費者提貨點，并研究了提貨點的選址布局問題；Wang等[2]采用遺傳粒子群混合算法研究了城市配送兩層物流網(wǎng)絡設施選址及分配問題；張戎等[3]在對上海城市配送末端節(jié)點現(xiàn)狀調(diào)查分析的基礎上建立了城市配送末端節(jié)點選址雙層規(guī)劃模型，分別站在規(guī)劃者和客戶角度綜合考慮；趙午泉等[4]構建了考慮配送中心到末端需求點近似配送距離的中轉中心選址及末端需求點分配聯(lián)合優(yōu)化模型；陳剛等[5]在軍民融合背景下，將需求點進行分級并提出抗毀性參數(shù)，建立了以總里程最小化為目標的無人機配送中心選址模型。以上研究主要是僅針對C端或僅針對B端客戶需求進行配送網(wǎng)絡的優(yōu)化，將C端與B端需求綜合考慮的研究較少，且在選址方面都側重于前期規(guī)劃建設而不是后期改造。

綜上，選址問題在城市配送、生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流方面都有一定的研究成果，但已有的研究大多集中于單一種類、純中轉功能的城市中轉設施建設選址，在對已有門店進行多種類、多功能的城市中轉設施改造方面的研究較為少見，而在城市中建設新的城市中轉設施的成本對于中小型生鮮連鎖零售企業(yè)而言過高，故對于中小型生鮮連鎖零售企業(yè)，將已有門店進行中轉功能與服務功能結合的“倉店一體化”前置倉改造，同時服務C端、B端需求已經(jīng)成為新零售的主流模式之一。因此，本文基于店改倉特點，構建生鮮連鎖零售企業(yè)前置倉選址模型，以期為生鮮連鎖零售企業(yè)轉型提供參考。

1 問題描述

針對生鮮連鎖零售企業(yè)拓展B端市場，優(yōu)化城市配送網(wǎng)絡。在已有的生鮮連鎖零售門店內(nèi)進行前置倉改造的選址規(guī)劃，即從城市生鮮加工配送中心到市區(qū)C端及B端消費者過程中面臨的前置倉選址問題。通過前期對所有門店的規(guī)模大小、交通環(huán)境等客觀因素進行定性分析并篩選出一系列候選點，再在這一系列的候選點中選擇符合目標且滿足約束的門店作為前置倉改造的地址。市區(qū)中的C端需求點為所有零售門店（包括改造后的前置倉），用以滿足個體消費者需求。B端需求點為中小型企業(yè)或單位，例如中小型幼兒園、餐飲企業(yè)。因為配送模式的改變，第一級配送（由配送中心到前置倉）的運輸費用由于配送量的集中存在規(guī)模效益。各個零售門店的規(guī)模大小不一，通常分為旗艦店（大型門店）、標準店（中型門店）、迷你店（小型門店），三種類型門店改造后的前置倉的中轉能力、建設成本各不相同，所以要綜合考慮備選門店規(guī)模限制、服務能力限制與周邊需求量進行選址。本文建立了以城市配送總成本最小為目標函數(shù)的模型，其中包括郊區(qū)生鮮加工配送中心送貨至城市前置倉的運輸成本、城市前置倉送貨至需求點的運輸成本及貨損成本、前置倉的改造成本以及運營成本。

2 模型構建與求解

2.1 符號說明

B：前置倉備選點集合，i∈B；N：需求點集合，j∈N；P：城市前置倉類型集合，k∈P；Si：備選點的面積；Rk：類型為k的前置倉的最大中轉量；Fk：類型為k的前置倉的改造成本；Ek：類型為k的前置倉的最小面積；Ck：類型為k的前置倉的最大服務半徑；Hj：需求點j的需求量；I：單位生鮮商品的價格；qij：備選點與需求點之間的距離；di：配送中心到備選點i的距離；θ1,θ2：分別表示配送中心到前置倉備選點的生鮮價值損耗系數(shù)和前置倉備選點到需求點的生鮮價值損耗系數(shù)，θ1,θ2∈［0,1］；μ：配送中心至前置倉運輸規(guī)模效益參數(shù)，μ∈［0,1 ］；Gk：類型為k的前置倉年平均單位運營成本；λ1,λ2：分別表示配送中心到前置倉的單位運輸費用和前置倉到需求點的單位運輸費用；Z：擬改造的前置倉的個數(shù)；M：一個充分大的實數(shù)；βi：配送中心到前置倉備選點i的配送量；wij：前置倉備選點i到需求點j的配送量；xijk：為0-1決策變量，取1時表示k類型的前置倉備選點i服務需求點j，否則取0；yik：為0-1決策變量，取1時表示在備選點i建設k類型的前置倉，否則取0。

2.2 數(shù)學模型

構建新零售下生鮮連鎖零售企業(yè)前置倉選址模型如下：

目標函數(shù)式（1）表示最小化城市配送網(wǎng)絡總成本，其中包括配送中心到前置倉的運輸成本、前置倉到需求點的運輸成本及貨損成本、前置倉改造成本以及運營成本。約束條件式（2）為前置倉的服務半徑約束，前置倉與其服務的需求點間的距離不得超過其最大服務半徑；式（3）表示一個備選點只能建設一個類型的前置倉；式（4）、式（5） 表示k類型的前置倉i只有被選中才能為需求點供貨；式（6）為前置倉面積約束，表示k類型的前置倉備選點的面積滿足要求才會被選中；式（7）表示擬定建設前置倉的數(shù)量；式（8）、式（9）表示配送中心配送量、前置倉中轉量與需求點需求量的平衡關系；式（10）表示保證配送中心不會為沒有選中的前置倉配送；式（11）為前置倉轉運量約束，即前置倉轉運量不得超過服務能力；式（12）為配送量的非負約束；式（13）為決策變量的0-1約束。

3 算例分析

3.1 實際算例

本文以貴州電商企業(yè)美乘網(wǎng)在貴陽區(qū)域的城市配送網(wǎng)絡為實例，各項數(shù)據(jù)均來源于貴陽實地調(diào)研。美乘網(wǎng)在貴陽云巖區(qū)擁有一個城市生鮮加工配送中心，承擔所有線上訂單與線下門店的供貨需求。因為B端市場擴大，傳統(tǒng)的直配方式效率低下且成本較高，現(xiàn)擬通過增加城市生鮮前置倉作為城市配送的中轉節(jié)點，故要進行前置倉選址決策。將美乘網(wǎng)在貴陽區(qū)域內(nèi)擁有的13家門店作為備選點，選中10個門店進行倉店一體化的改造，在服務門店周邊C端客戶的同時滿足B端訂單需求。本文末端需求點的年需求量基于企業(yè)往年數(shù)據(jù)估算，配送中心與備選點的距離、備選點與需求點間的距離為從高德地圖上得到的實際距離。從配送中心到前置倉采取直送方式，以輕型冷鏈箱式卡車配送，單位費率約為3元/（t·km），在運輸規(guī)模效益下實際單位費率約為0.9元/（t·km），生鮮損耗系數(shù)θ1=0.002；從前置倉到需求點以小型面包車配送，單位費率約2元/（t·km），生鮮損耗系數(shù)θ2=0.006。需求點、候選點分布如圖1所示、候選門店信息如表1所示：

圖1 需求點、候選點分布圖

表1 候選門店信息

候選門店考慮其本身面積大小，可以改造為服務能力不同的小、中、大三類前置倉，其改造成本與運營成本因改造面積、人力配置、設備配置不同而有所區(qū)別。因為配送模式的改變，生鮮的一級配送（配送中心至前置倉）更為集中，規(guī)模效益明顯，且使用冷藏車配送，生鮮單位損耗也有所降低。擬改造前置倉個數(shù)為10個，運輸規(guī)模效益參數(shù)為μ。不同類型前置倉相關參數(shù)如表2所示：

表2 不同類型前置倉相關參數(shù)

根據(jù)已構建的數(shù)學模型，采用Lingo編程，在Intel（R） Core（TM）i5-2450M CPU@2.50GHZ，2GRAM筆記本電腦上運行得到最優(yōu)解（見圖2），運行時間為2s，得到的最優(yōu)目標函數(shù)值為372.25萬元，其中運輸成本29.14萬元、改造及運營成本79.5萬元、貨損成本263.5萬元。在擬建立10個前置倉的條件下，該選址結果如圖2所示。

在前置倉改造之前，美乘網(wǎng)傳統(tǒng)的直配方式由配送中心向市區(qū)的43個需求點供貨。在直配模式下，單位配送費用為4元/（噸·km），生鮮損耗系數(shù)取0.015，計算得到運輸成本55萬元，貨損成本412萬元，總成本467萬元。分析以上結果可知，本文構建的模型實現(xiàn)了降低運輸成本及貨損成本的目標，可以成功應用于生鮮連鎖零售企業(yè)前置倉改造選址決策。

3.2 參數(shù)分析

3.2.1 參數(shù)Z的影響分析

參數(shù)Z為擬改造前置倉個數(shù)，在總需求量不變與門店中轉容量受限的情況下，擬改造前置倉個數(shù)有下限，若改造個數(shù)少于下限，模型無可行解。通過以公式（14）為目標函數(shù)，以式（2）至式（6）、式（8）至式（12）為約束條件構成的數(shù)學模型求出，求得最少前置倉數(shù)為9個。

不同擬改造前置倉個數(shù)下的模型的最優(yōu)值及選址結果見表3。由表3可知，隨著擬定前置倉的增多，目標函數(shù)值遞減，而迷你店的數(shù)目逐漸增多，這意味著從成本上看，迷你店的經(jīng)濟效益最佳，而建立越多的迷你店，配送網(wǎng)絡的總物流成本越低，隨著前置倉個數(shù)的增多，總成本降低的幅度越來越低，最終在擬改造11～13個前置倉時保持不變。這說明改造11個前置倉為成本最小的方案。

圖2 前置倉改造選址及配送方案

3.2.2 參數(shù)Ck的影響分析

在擬改造10個前置倉的情況下，大型前置倉服務半徑的變動對計算結果無影響，這是因為在滿足服務半徑約束與容量約束的條件下，模型會優(yōu)先選擇成本更低的中小型前置倉，從而沒有選中改造大型前置倉。由表4可知，若增加中小型前置倉的服務半徑，當半徑達到一定程度時，如C1,C2=8時，再增大服務半徑對目標函數(shù)無影響，同時選址方案也無變化，這是因為此時容量約束強于服務半徑約束。

表3 擬定前置倉個數(shù)不同情況下的最優(yōu)值和選址結果

表4 服務半徑不同情況下的最優(yōu)值和選址方案

4 結束語

本文以貴州美乘生鮮新零售線下門店“倉店一體化”改造、轉變城市配送模式為背景，提出了以成本最小化為目標的前置倉選址模型，對于豐富選址理論模型與指導企業(yè)運營實踐均有重要意義。不同于一般的選址問題，本模型考慮了已有門店本身規(guī)模大小改造為不同類型前置倉的可行性和經(jīng)濟效益，此外還考慮了前置倉的服務半徑、轉運能力、規(guī)模效益和擬定改造數(shù)等約束條件，分析了三種不同前置倉對選址方案產(chǎn)生的影響，所得方案的城市物流總成本相比現(xiàn)有狀況降低了20%。前置倉的轉運時間及運輸車輛在城市道路擁堵情況下的速度都會對生鮮產(chǎn)品貨損成本造成影響，考慮這些因素將更有參考價值，有待日后深入研究。