基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的茶葉多式聯(lián)運優(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

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

多式聯(lián)運就是貨品整體在運輸?shù)倪^程中，運輸成本優(yōu)化、運輸路徑優(yōu)化，并取得更大的利益的運輸組織形式[2]，多式聯(lián)運表現(xiàn)出高效、環(huán)的特性。由于一些原因，我國多式聯(lián)運與國外發(fā)達國家相比還有很大的差距。原中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中曾說：“物聯(lián)網(wǎng)的研究我們國家在國際水平線。”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，解決了我國多式聯(lián)運存在發(fā)展過程中的問題。

從目前相關(guān)理論研究來看，對茶葉多式聯(lián)運的研究主要集中在對海陸空等組合方式的優(yōu)化研究及對箱型選擇、運輸成本優(yōu)化、運輸路徑優(yōu)化等方面，如：趙文輝[3]通過對鐵路運輸?shù)牡姆治觯岢隽撕侠硪?guī)劃建設(shè)運輸網(wǎng)絡(luò)，對實現(xiàn)鐵路運輸跨越式發(fā)展的的建議。郭琴[4]提出了符合社會經(jīng)濟發(fā)展的運輸方式優(yōu)化模型，并且對可持續(xù)發(fā)展建立的多式聯(lián)運系統(tǒng)和各種運輸方式的技術(shù)經(jīng)濟特征進行了研究，張慶年等[5]在對經(jīng)營優(yōu)勢及問題分析的基礎(chǔ)上，對幾種模型進行對比，從優(yōu)化經(jīng)營角度提出了CPO模式。張琦等[6]在分析運輸需求構(gòu)成的基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩地間的運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)運為目的，運用物聯(lián)網(wǎng)平臺的相關(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，實現(xiàn)茶葉多式聯(lián)運優(yōu)化效應(yīng)，期望在理論與實踐研究方面有些創(chuàng)新和突破。

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

在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，經(jīng)濟全球化縱深發(fā)展。多式聯(lián)運是經(jīng)濟全球背景下，運輸全球化發(fā)展的必然。通過多式聯(lián)運可以降低茶葉的運輸成本，提高茶葉服務(wù)的質(zhì)量，提高農(nóng)民的收益，實現(xiàn)運送效應(yīng)，降低運輸?shù)难舆t時間。特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得茶葉多式聯(lián)運可以發(fā)展更大的優(yōu)勢，我們在建立茶葉多式聯(lián)運優(yōu)化模型時，把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的成本考慮進去，借此可以更加全面的分析影響茶葉多式聯(lián)運的效應(yīng)的因素，諸多的學(xué)者多的多式聯(lián)運效應(yīng)的影響因素進行了分析，我們在借鑒的基礎(chǔ)上，總結(jié)如下：中轉(zhuǎn)時間、換裝時間、時間的約束限制和多條路徑的選擇問題、茶葉運輸費用、茶葉中轉(zhuǎn)費用、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)運優(yōu)選模型，我們做一下的假設(shè)：多條路徑的選擇問題已經(jīng)完成，在既定的路徑上我們只考慮運輸方式的選擇對運輸總成本的影響。

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

該次運輸?shù)钠瘘c為1，終點為n，中間會有n-2個中轉(zhuǎn)站，在相鄰的兩個地點之間有4種運輸方式可以供選擇，選擇不同的運輸方式會產(chǎn)生不同的茶葉運輸成本和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用成本，同時在茶葉運輸中轉(zhuǎn)站中轉(zhuǎn)時更換不同的運輸方式會產(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這個節(jié)點出發(fā)，直到n這個節(jié)點結(jié)束，共經(jīng)過n-2個中轉(zhuǎn)站i=1,2,3……n；3）Xij表示選擇第j種運輸方式，在第i個節(jié)點和第i+1個節(jié)點之間運輸，為未知變量；4）表示在第i個節(jié)點前選擇的運輸方式；；5)表示在第i個節(jié)點后選擇的運輸方式；；6)表示第i個節(jié)點(中轉(zhuǎn)站)，之前選擇了這種運輸方式，之后選擇了運輸方式，為未知變量；7）表示選擇第j種運輸方式時，在節(jié)點i和i+1之間的運費；8）表示選擇第j種運輸方式時，在節(jié)點i和i+1之間產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)成本9）表示第i個節(jié)點（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點前后分別選擇了、運輸方式）時的中轉(zhuǎn)費用；10）表示第i個節(jié)點（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點前后分別選擇了、運輸方式）時的的換裝費用；11）表示第i個節(jié)點（中轉(zhuǎn)站）（節(jié)點前后分別選擇了、運輸方式）時的的物聯(lián)網(wǎng)成本；12）選擇第j種運輸方式時，在節(jié)點i和i+1之間的運輸所需要的時間；13）T茶葉從起點到終點所需要的時間限制；14）表示第i個節(jié)點(中轉(zhuǎn)站)中轉(zhuǎn)時，（節(jié)點前后分別選擇了、運輸方式）消耗的中轉(zhuǎn)時間；15）C物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)預(yù)算總成本；16）Z完成運輸?shù)目偝杀緸槟繕撕瘮?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)運線性優(yōu)化模型：

目標函數(shù)：

約束條件：

模型解釋：

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

2）公式②表示在第i和i+1節(jié)點之間只能選擇一種運輸方式；

4）公式④表示在第i個節(jié)點中轉(zhuǎn)時，運輸方式的轉(zhuǎn)化是唯一的。

6）公式⑥表示整個運輸過程及中轉(zhuǎn)過程所需要的時間要小于等于時間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)運中需要進行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成本控制，整個運輸過程中的物聯(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)運優(yōu)化模型，是一個0-1型整數(shù)規(guī)劃問題。整數(shù)規(guī)劃沒有一種普通適用的有效的解法，對于變量比較少的問題，可以采用枚舉法，但通常需要解的模型中需要求解的問題比較復(fù)雜，無法枚舉，當(dāng)然也可以采用，“割平面法”、“分支定屆法”、“匈牙利法”等方法來解決0-1整數(shù)規(guī)劃問題，因此在求解問題時需要具體問題具體分析。建立的多式聯(lián)運優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，也可以通過自己編制程序利用計算機軟件來求解，最簡單實用的求解軟件就是Excel，下面進行實例的數(shù)值模擬，利用Excel表來求解上述的多式聯(lián)運的優(yōu)化模型[8]。

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

表1 運費系數(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 運輸耗時系數(shù)表T 單位：小時

表4 中轉(zhuǎn)費用表C2'' 單位：元

表5 換裝費用表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T2' 單位：小時

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)運線性優(yōu)化模型中，然后通過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)果表示在上述的實例中，A-B之間選擇鐵路運輸、B-C之間也選擇鐵路運輸，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)運優(yōu)化問題，可以看成是特殊的線性規(guī)劃問題，多式聯(lián)運在優(yōu)化的過程中約束非常多，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，并把成本分攤到運輸?shù)倪^程及中轉(zhuǎn)過程中，如果要更加全面考察物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多多式聯(lián)運的影響，模型將更加的復(fù)雜，求解過程也將更加的繁瑣，這些問題將在以后的研究中進一步的體現(xiàn)。