基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的茶葉多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化研究

柳 春

（杭州市工人業(yè)余大學(xué)，浙江杭州 310006）

1 引言

我國(guó)是茶葉的生產(chǎn)大國(guó)，茶葉的運(yùn)輸成本直接關(guān)系到茶農(nóng)的利益，特別是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的到來(lái)，現(xiàn)實(shí)中的客戶對(duì)茶葉的交付要求是門(mén)到門(mén)服務(wù)，而不希望在茶葉的運(yùn)送中有太多的供應(yīng)商和中間商。在這種情況下，茶葉多式聯(lián)運(yùn)特別重要有其重要的價(jià)值，他可以使茶葉由農(nóng)戶直接到消費(fèi)者的手中[1]。

多式聯(lián)運(yùn)就是貨品整體在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，運(yùn)輸成本優(yōu)化、運(yùn)輸路徑優(yōu)化，并取得更大的利益的運(yùn)輸組織形式[2]，多式聯(lián)運(yùn)表現(xiàn)出高效、環(huán)的特性。由于一些原因，我國(guó)多式聯(lián)運(yùn)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。原中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李毅中曾說(shuō)：“物聯(lián)網(wǎng)的研究我們國(guó)家在國(guó)際水平線?！蔽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，解決了我國(guó)多式聯(lián)運(yùn)存在發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題。

從目前相關(guān)理論研究來(lái)看，對(duì)茶葉多式聯(lián)運(yùn)的研究主要集中在對(duì)海陸空等組合方式的優(yōu)化研究及對(duì)箱型選擇、運(yùn)輸成本優(yōu)化、運(yùn)輸路徑優(yōu)化等方面，如：趙文輝[3]通過(guò)對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)牡姆治觯岢隽撕侠硪?guī)劃建設(shè)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，對(duì)實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸跨越式發(fā)展的的建議。郭琴[4]提出了符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的運(yùn)輸方式優(yōu)化模型，并且對(duì)可持續(xù)發(fā)展建立的多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)和各種運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征進(jìn)行了研究，張慶年等[5]在對(duì)經(jīng)營(yíng)優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題分析的基礎(chǔ)上，對(duì)幾種模型進(jìn)行對(duì)比，從優(yōu)化經(jīng)營(yíng)角度提出了CPO模式。張琦等[6]在分析運(yùn)輸需求構(gòu)成的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩地間的運(yùn)輸最佳路徑選擇方案等。

課題研究擬從上述背景出發(fā)，以優(yōu)化茶葉多式聯(lián)運(yùn)為目的，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)，充分考慮應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，茶葉多式聯(lián)運(yùn)的成本較發(fā)生變化，將茶葉物流與物聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，在節(jié)約成本的情況下，實(shí)現(xiàn)茶葉多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化效應(yīng)，期望在理論與實(shí)踐研究方面有些創(chuàng)新和突破。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)選模型建立

在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，經(jīng)濟(jì)全球化縱深發(fā)展。多式聯(lián)運(yùn)是經(jīng)濟(jì)全球背景下，運(yùn)輸全球化發(fā)展的必然。通過(guò)多式聯(lián)運(yùn)可以降低茶葉的運(yùn)輸成本，提高茶葉服務(wù)的質(zhì)量，提高農(nóng)民的收益，實(shí)現(xiàn)運(yùn)送效應(yīng)，降低運(yùn)輸?shù)难舆t時(shí)間。特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得茶葉多式聯(lián)運(yùn)可以發(fā)展更大的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)诮⒉枞~多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化模型時(shí)，把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的成本考慮進(jìn)去，借此可以更加全面的分析影響茶葉多式聯(lián)運(yùn)的效應(yīng)的因素，諸多的學(xué)者多的多式聯(lián)運(yùn)效應(yīng)的影響因素進(jìn)行了分析，我們?cè)诮梃b的基礎(chǔ)上，總結(jié)如下：中轉(zhuǎn)時(shí)間、換裝時(shí)間、時(shí)間的約束限制和多條路徑的選擇問(wèn)題、茶葉運(yùn)輸費(fèi)用、茶葉中轉(zhuǎn)費(fèi)用、服務(wù)水平和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本等，為了建立多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)選模型，我們做一下的假設(shè)：多條路徑的選擇問(wèn)題已經(jīng)完成，在既定的路徑上我們只考慮運(yùn)輸方式的選擇對(duì)運(yùn)輸總成本的影響。

2.1 建立一條多路徑的網(wǎng)絡(luò)圖：如圖1所示

圖1 既定的路徑圖

該次運(yùn)輸?shù)钠瘘c(diǎn)為1，終點(diǎn)為n，中間會(huì)有n-2個(gè)中轉(zhuǎn)站，在相鄰的兩個(gè)地點(diǎn)之間有4種運(yùn)輸方式可以供選擇，選擇不同的運(yùn)輸方式會(huì)產(chǎn)生不同的茶葉運(yùn)輸成本和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用成本，同時(shí)在茶葉運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站中轉(zhuǎn)時(shí)更換不同的運(yùn)輸方式會(huì)產(chǎn)生不同的中轉(zhuǎn)成本、物聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)成本、換裝成本。建立模型需要用到的變量解釋如下：

1）j表示4種不同的運(yùn)輸方式分別是公路、鐵路、水路、航空，j=1,2,3,4；2）i表示茶葉從1這個(gè)節(jié)點(diǎn)出發(fā)，直到n這個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)束，共經(jīng)過(guò)n-2個(gè)中轉(zhuǎn)站i=1,2,3……n；3）Xij表示選擇第j種運(yùn)輸方式，在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第i+1個(gè)節(jié)點(diǎn)之間運(yùn)輸，為未知變量；4）表示在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)前選擇的運(yùn)輸方式；；5)表示在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)后選擇的運(yùn)輸方式；；6)表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)(中轉(zhuǎn)站)，之前選擇了這種運(yùn)輸方式，之后選擇了運(yùn)輸方式，為未知變量；7）表示選擇第j種運(yùn)輸方式時(shí)，在節(jié)點(diǎn)i和i+1之間的運(yùn)費(fèi)；8）表示選擇第j種運(yùn)輸方式時(shí)，在節(jié)點(diǎn)i和i+1之間產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)成本9）表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點(diǎn)前后分別選擇了、運(yùn)輸方式）時(shí)的中轉(zhuǎn)費(fèi)用；10）表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點(diǎn)前后分別選擇了、運(yùn)輸方式）時(shí)的的換裝費(fèi)用；11）表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點(diǎn)前后分別選擇了、運(yùn)輸方式）時(shí)的的物聯(lián)網(wǎng)成本；12）選擇第j種運(yùn)輸方式時(shí)，在節(jié)點(diǎn)i和i+1之間的運(yùn)輸所需要的時(shí)間；13）T茶葉從起點(diǎn)到終點(diǎn)所需要的時(shí)間限制；14）表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)(中轉(zhuǎn)站)中轉(zhuǎn)時(shí)，（節(jié)點(diǎn)前后分別選擇了、運(yùn)輸方式）消耗的中轉(zhuǎn)時(shí)間；15）C物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)預(yù)算總成本；16）Z完成運(yùn)輸?shù)目偝杀緸槟繕?biāo)函數(shù)。

2.2 建立模型

在上述假設(shè)的基礎(chǔ)上，我們可以建立如下的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多式聯(lián)運(yùn)線性優(yōu)化模型：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

模型解釋?zhuān)?/p>

1）公式①為目標(biāo)函數(shù)，表示在既定的約束下完成既定的運(yùn)輸任務(wù)，總成本最??；

2）公式②表示在第i和i+1節(jié)點(diǎn)之間只能選擇一種運(yùn)輸方式；

4）公式④表示在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)化是唯一的。

6）公式⑥表示整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程及中轉(zhuǎn)過(guò)程所需要的時(shí)間要小于等于時(shí)間T；

7）公式⑦表示作為新興技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)引入到多式聯(lián)運(yùn)中需要進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本控制，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本要小于等于預(yù)算成本C

3 數(shù)值模擬，利用Excel求解模型

上述建立的茶葉多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化模型，是一個(gè)0-1型整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。整數(shù)規(guī)劃沒(méi)有一種普通適用的有效的解法，對(duì)于變量比較少的問(wèn)題，可以采用枚舉法，但通常需要解的模型中需要求解的問(wèn)題比較復(fù)雜，無(wú)法枚舉，當(dāng)然也可以采用，“割平面法”、“分支定屆法”、“匈牙利法”等方法來(lái)解決0-1整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，因此在求解問(wèn)題時(shí)需要具體問(wèn)題具體分析。建立的多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，也可以通過(guò)自己編制程序利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)求解，最簡(jiǎn)單實(shí)用的求解軟件就是Excel，下面進(jìn)行實(shí)例的數(shù)值模擬，利用Excel表來(lái)求解上述的多式聯(lián)運(yùn)的優(yōu)化模型[8]。

某多式聯(lián)運(yùn)公司，需要運(yùn)送一批茶葉，由出發(fā)點(diǎn)A到達(dá)終點(diǎn)C，中間需要經(jīng)過(guò)中轉(zhuǎn)站B，在AB，BC之間均可以有4條運(yùn)輸方式進(jìn)行選擇，該批茶葉需要在18小時(shí)（T）內(nèi)到達(dá)C地，物聯(lián)網(wǎng)成本控制在1230元（C）內(nèi)，該多式聯(lián)運(yùn)中需要用到的參數(shù)如下表：

表1 運(yùn)費(fèi)系數(shù)表C 單位：元

表2 物聯(lián)網(wǎng)成本系數(shù)表C' 單位：元

表3 運(yùn)輸耗時(shí)系數(shù)表T 單位：小時(shí)

表4 中轉(zhuǎn)費(fèi)用表C2'' 單位：元

表5 換裝費(fèi)用表C2'' 單位：元

表6 物聯(lián)網(wǎng)成本系數(shù)表 C2''' 單位：元

表7 中轉(zhuǎn)及換裝耗時(shí)T2' 單位：小時(shí)

將上述的數(shù)據(jù)參數(shù)，代入到基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的茶葉多式聯(lián)運(yùn)線性優(yōu)化模型中，然后通過(guò)Excel表姐上述的0-1整數(shù)規(guī)劃，求得的結(jié)果如下：

X 13=1、X 23=1、Y 233=1、m inZ=9610元，結(jié)果表示在上述的實(shí)例中，A-B之間選擇鐵路運(yùn)輸、B-C之間也選擇鐵路運(yùn)輸，也就是在中轉(zhuǎn)站為鐵路轉(zhuǎn)鐵路，在滿足所有約束的前提下，此次運(yùn)輸需要的最小成本為9610元。

4 結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的茶葉多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化問(wèn)題，可以看成是特殊的線性規(guī)劃問(wèn)題，多式聯(lián)運(yùn)在優(yōu)化的過(guò)程中約束非常多，受到影響的因素多且復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到茶葉多式聯(lián)運(yùn)以后，約束就更加的復(fù)雜。本文擬將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的思想引入到茶葉多式聯(lián)運(yùn)的模型中，所研究的也僅考慮了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本，并把成本分?jǐn)偟竭\(yùn)輸?shù)倪^(guò)程及中轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果要更加全面考察物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多多式聯(lián)運(yùn)的影響，模型將更加的復(fù)雜，求解過(guò)程也將更加的繁瑣，這些問(wèn)題將在以后的研究中進(jìn)一步的體現(xiàn)。