MAP 現代農業技術服務中心選址模型研究

張迦南

（中國中化集團有限公司 農業事業部，北京 100031）

1 問題的提出

新冠肺炎疫情對農業生產帶來的沖擊，使全球糧食安全面臨異常嚴峻的形勢。黨的十八大以來，習近平總書記多次強調糧食安全對國家安全的基礎性作用。2013 年12 月23 日習近平總書記在中央農村工作會議上指出“總體看，我國糧食安全基礎仍不穩固，糧食安全形勢依然嚴峻，什么時候都不能輕言糧食過關了”。可見，如何妥善應對農業生產的不確定性，有效保障國家糧食安全，是關系國計民生的重大問題。

中國中化集團有限公司（以下簡稱“中化集團”）旗下農業事業部于2017年提出并大力推進旨在促進中國農業現代化轉型的MAP（Modern Agriculture Platform）戰略，通過建在田間地頭的MAP 現代農業技術服務中心（以下簡稱“MAP 技術服務中心”），為新型農民和專業農民合作社提供線上線下相結合的“7+3”全程定制化農業服務方案。

MAP 技術服務中心提供的“7+3”服務方案中，“7”是與農業生產直接相關的服務項目，涵蓋了從優質品種篩選、植物營養套餐、作物保護方案、先進農機作業到職業農民培訓、智慧農業、農產品品質檢測在內的農業生產全過程，這些項目將有效提升農業生產效率和農產品品質，幫助農戶實現“種出好品質”；而“7+3”中的“3”則包括了中化農業通過反復實踐摸索出的農戶最為急需的3 項增值服務，即：糧食烘干倉儲、農業金融服務和農產品銷售訂單對接，這3 項增值服務抓住了目前農產品銷售過程中的“卡脖子”問題，將很大程度上幫助農戶“賣出好價錢”。

MAP技術服務中心廣泛分布于我國主要農業區域，緊鄰農田、交通便利。為了保障主要農業投入品及時供應，每個現代農業技術服務中心均配備農業投入品存儲區域，可存儲化肥、種子、農藥等農業生產所需的主要物資，滿足周邊地塊需求。一個MAP技術服務中心可輻射周邊30 到50km 范圍內的多個農場，在這種情況下，MAP技術服務中心的布局將對總體建設投入、運營費用、供應及時性等方面產生顯著影響，因此，如何進行MAP技術服務中心的科學合理選址，以達到滿足需求條件下的總成本最優，是實際經營過程中亟待解決的問題。本文將這類按照相關原則，根據客觀條件確定某一特定區域內的MAP技術服務中心的位置、數量及建設規模的問題，稱為MAP技術服務中心選址問題。

2 影響因素分析

MAP 技術服務中心選址過程中，主要考慮效益和成本兩類因素。效益方面，主要目標是及時足量保障農業投入品供應；成本方面，重點考慮交通條件和建設成本。

2.1 農業投入品需求

MAP技術服務中心的建設目的是為周邊地塊提供具有精準配方的化肥、種子、農藥等農業投入品，同時為周邊農戶提供農業技術服務。因此，MAP 技術服務中心選址的首要依據是農業投入品需求計劃。需求計劃涵蓋需求時間和需求量。需求時間方面，農業投入品具有常年生產、季節性消費的特點，對于一年耕種一次的地區，農業投入品使用高峰一般為春季；對于一年耕種多次的地區，農業投入品使用高峰一般為春、秋兩季。需求量方面，MAP技術服務中心的農業投入品儲備量在農業生產季節到來前會顯著增加，而在其它季節則回落至較低水平，同時由于化肥在農業投入品運輸和存儲總量中占絕大部分，因此化肥的儲運成本也占農業投入品儲運總成本的絕大部分。上述特點決定了MAP技術服務中心需配置一定的庫容，且該庫容需與當地農業投入品存儲峰值相匹配。

2.2 交通條件

與城市相比，我國農村地區的交通基礎設施整體水平仍有較大提升空間，且不同區域的交通條件差異較大，這將直接影響從MAP 技術服務中心至目標地塊的單位運輸成本。此外，MAP 技術服務中心的農業投入品向田間供應的高峰期，也是整個社會農業生產物資運輸高峰期，社會運輸車輛的充足程度將在很大程度上影響單位運輸成本和運輸便利性。因此MAP 技術服務中心選址過程中，需充分考慮各地的交通基礎設施條件及社會運輸車輛充足程度。

2.3 建設成本

MAP技術服務中心為農戶提供“7+3”服務，需要檢測、培訓、辦公、存儲、試驗示范等一系列設備設施，選址過程中，需要考慮各地建設成本方面的差異。MAP 技術服務中心的建設成本一方面受到土地、建材、人工價格水平的影響。另一方面，隨著鄉村振興戰略的持續推進，各地也制定了針對涉農投資的補貼或優惠政策，這些也將對服務站的建設成本產生影響，在實際選址過程中應結合實際予以考慮。

3 MAP技術服務中心布局優化模型

要解決MAP 技術服務中心選址問題，不僅要考慮化肥流通企業的實際銷售需求，還要考慮社會上適合存儲化肥的倉庫分布情況以及企業對經營成本的要求。本文將根據MAP技術服務中心選址過程中所需考慮的影響因素，兼顧農戶需求與企業效益，以總成本最優為目標建立模型，模擬MAP 技術服務中心選址布局的決策過程。

3.1 基本假設

為便于MAP 技術服務中心布局優化模型的建立，根據實際情況做如下兩點基本假設：

（1）在模型考察期內，MAP技術服務中心周邊各地塊的需求計劃已知，且認為MAP 技術服務中心的農業投入品供應充足，可滿足地塊需求。

（2）農業投入品主要包括化肥、種子和農藥，由于種子和農藥體積較小，可隨化肥運輸車輛運至各地塊，因此在模型設計中只考慮化肥運輸量及運輸成本。

（3）未被選中的MAP技術服務中心備選點，不再考慮建設MAP技術服務中心。

3.2 定義相關參數及決策變量

模型引入相關參數如下：m、n 分別為備選的MAP技術服務中心數量和當地地塊數量；Dj為考察期內地塊j 的化肥需求量，單位：t，j=1,2,...,n；cij為從第i 個MAP 技術服務中心到第j 個地塊的單位運輸費用，是考慮了運輸距離、淡旺季、運輸方式、分品類運價等綜合因素之后確定的廣義費用系數，單位：元/t；wi為第i 個MAP 技術服務中心的裝車費用，單位：元/t；Bi為第i 個MAP 技術服務中心在考察期內正常工作狀態下所能處理的裝車量上限，單位：t；Mi為第i 個MAP 技術服務中心的投資額，根據MAP 技術服務中心所處的位置、規模等因素確定，單位：萬元；Ni為第i 個MAP技術服務中心的庫容，單位：t；T為規劃的MAP技術服務中心建設投資總額，單位：萬元。

定義模型決策變量：xij為考察期內第i 個MAP技術服務中心到第j 個地塊的運輸量，單位：t；zi為0-1變量：

3.3 構建模型

MAP 技術服務中心布局一方面要考慮“安全便捷、成本節約”的原則，另一方面也要考慮MAP 技術服務中心布局的一般性約束條件，主要包括保障供應、作業能力、投資總額等。

（1）在保障供應方面，MAP技術服務中心對地塊的農業投入品供應量應滿足地塊需求，即：

（2）MAP 技術服務中心在考察期內所存儲的農業投入品平均庫存不能超過其庫容。設第i 個MAP技術服務中心在考察期的存貨周轉率為μi，則：

（3）MAP 技術服務中心的裝車能力要受到作業工人數量、設備、空車調配水平等一系列相關點線能力限制，即：

（4）當地MAP 技術服務中心的建設投資總額應不超過預算，即：

（5）其它一般性約束：

模型目標函數為MAP技術服務中心布局總成本最小化，即：

4 算例分析

為進一步驗證模型的可行性，以中化農業在我國東北某地的MAP技術服務中心實際選址為例加以分析。根據前期考察所得到的實際情況，在該區域擬定5 個MAP 技術服務中心備選點。為便于計算，本文將MAP 技術服務中心的建安成本、政策補貼等與前期投資相關的因素統一考慮并體現在建設費用中，并明確該地區的建設投資總額不超過500 萬元。各MAP技術服務中心備選點的相關參數見表1。

表1 MAP技術服務中心備選點參數

根據業務實際情況，該區域的MAP 技術服務中心共需要服務5 個集中連片地塊。各地塊的農業投入品需求量見表2。

表2 農業投入品需求量

從各MAP技術服務中心備選點到各地塊的單位運輸費用見表3，單位為元/t。

表3 MAP技術服務中心備選點到各地塊的單位運費

輸入數據，應用優化軟件Lingo11.0 對模型進行求解，優化結果見表4。

表4 MAP技術服務中心選址方案優化結果

由表4 可見，在文中的參數選取條件下，在備選點4 和備選點5 建設MAP 技術服務中心是最優選址方案，總費用為5 528 000 元。分析計算結果可見，建設成本最高的備選點5 被納入選址方案，究其原因，備選點5在裝卸和綜合運輸成本方面具備比較優勢。如不經模型測算而對各備選點的建設成本進行直觀對比，則備選點5很可能會被排除在選址方案之外，可見該選址模型依據各方面客觀數據得出最終結論，對MAP 技術服務中心的實際選址優化具有一定的輔助決策作用。

5 結論

本文對MAP技術服務中心選址問題進行了描述和分析。在模擬農業投入品多中心配送系統關系的基礎上闡述并量化了成本構成，構建的MAP 技術服務中心選址問題混合整數規劃模型統籌考慮了農戶需求、企業效益和外部條件。實驗表明，使用LINGO軟件可以得到模型的最優解，對計算結果的分析顯示本文關于MAP技術服務中心選址的研究符合客觀實際，為進一步研究需求隨機變化條件下的MAP 技術服務中心選址問題奠定了基礎。