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优化生鲜食品物流加工：大型智利苹果供应链应用

摘要

本文提出了处理园艺的三种相关决策的优化模型，即购买，运输和储存新鲜农产品。这项研究的目的是协助一个新的苹果加工厂做出决策，以确保其年度供应。首先，提出一个新的生产采购模型，降低采购成本，生产管理配给成本和运输成本的分类中心，同时考虑到每一个生产者供应的新鲜产品，存储容量和各类型水果的存储。这些参数将有助于在购买时选择能提供最佳的价格-存储-时间-距离组合的生产者。其次，提出了一个新的生产存储模型，最大限度地减少了每一个新鲜产品的储存和运输到分类中心（位于实际加工厂）的成本。最后，三分之一集成模型提出了一个采购、运输和贮存的新鲜农产品的联合解决方案。该模型在马乌莱地区的智利，被应用在苹果脱水装置的实际案例中，在购买、储存和运输新鲜农产品的实际成本方面节约了大约8%。

1介绍

在2010期间，智利的园艺产品出口增长至7亿美元，其中脱水产品占了36%。智利脱水产品出口在过去的三十年里有了迅速的增长，从80年代初到2010年期间，装运的价值从大约2000万增加到2亿5100多万，运输量也从13000吨上升到122000吨，并且其中7%来自于脱水苹果。智利是世界上脱水苹果出口最大的，占据世界总出口量的33.3%。

该国最大的农产品加工厂中有八家位于该国中部地区的奥希金斯和毛尔地区。从2005到2010年，这五年内对于新鲜水果的年度需求一直保持不变，这些公司占了大约35%的生产，约为100万吨。这使在购买新鲜苹果时竞争激烈，并且需要迅速作出决定，以及为以后的处理存储进行全年的规划。

在农业产业的供应链中，选择鲜苹果的采购供应商是一个非常重要的阶段，因为它代表的是生产过程的主要成本。因此，在获得脱水苹果的过程中产生的直接成本中，采购原材料新鲜苹果的过程占85%，材料5%，能源5%，劳动力占剩余的5%。与新鲜苹果相关的成本还包括他们的购买（70%），存储（25%）和运输（5%）。

在水果脱水行业的供应链中，购买和随后的存储对于一个优秀的新鲜产品来说是至关重要的，因为这两个活动都关系到获得一个优质的最终产品，并且得到良好的经济收益。图1提出了一个主要决策的轮廓，包括农产品供应链上不同阶段的的生产阶段。

如图1所示，在农业供应链中，相关决定因素包括收获规划、运输、供应商选择、冷库的选择、生产、以及这些决定因素的组合。

支持文学收获阶段的决策，可以找到提高协调性和收获一些园艺产品规划与管理的各种不同的优化模型，其中值得一提的有Ferrer 、Arnaout、Maatouk 、Morande 和Maturana认为企业提供了竞争优势，因为它可以保证质量和数量随着时间的推移。因为这个原因，Zutshi 和Creed 提出客户和供应商关系的建立和管理是创造持续竞争 ，Bohle 、Van der Merwe和 Ampatzidis 等人. 这些作者提出了葡萄收获优化模型。除此之外，其他作者也提出了开发园艺产品的优化模型，Cit Tadini et al提出了一个樱桃丰收计划模型；caixeta Filho和Munhoz 和Morabito 开发了橙子丰收计划模型；Ahumada 和 Villalobos 提出了一种采摘番茄的战略模型；Higgins 和Laredo 为甘蔗收获提出了一个模型；Gonzaacute;lez-Araya 等人开发了一个收获苹果规划的优化模型。除了优化收割成本外，还要尽量减少因未能达到所需品质而造成的水果损失。

在农业供应商选择（农民）是收获季节之前和/或期间的主要关注点之一。 在规划购买新鲜农产品时，加工厂需要确定具有优质原材料的生产商。 以这种方式，可以减少损耗，将原材料储存更多的时间，并且在加工过程中获得最佳的生产率。 关于这个问题，Narasimhan等人 和Chen和Li认为，良好的长期供应战略可以为公司提供竞争优势，因为随着时间的推移，它可以确保其质量和数量。 因此，Zutshi和Creed指出，客户-供应商关系的建设和管理是创造可持续竞争优势的主要支柱之一。 然而，根据Anojkumar等人认为该供应商的选择是复杂的，需要相当长的时间来建立稳定的关系。

与供应商选择相关的文献主要集中在使用不同技术的选择方法，其中包括数学规划和多标准分析。在供应商选择中，许多标准是用来区分哪一个是最合适的一组供应商。一些主要的标准如下：质量、交付时间，价格，生产能力、服务、管理、技术、研发、灵活性、声誉、关系、风险、安全和环境。关于这个问题，Anojkumar等人表明，有必要确定简单和合乎逻辑的选择标准，以便有可能在最短的时间内作出有效的决定。关于供应商选择方法的综述，使用的分类标准可以在Guneri等人中找到。 Chai 等人对2008至2012年间发表的关于供应商选择技术的123篇文章进行了回顾，在这篇评论中，作者发现，大多数文章提出了多标准模型（59%），其次是数学规划模型（26%），最后，人工智能技术（15%）。另一方面，Zimmer 等人对供应商选择方法相关的文献进行了回顾，将社会和环境影响标准纳入评估。据我们所知，没有数学模式支持脱水加工行业新鲜水果供应商的选择。

关于于冷库的决定，一行冷链管理研究（CCM）已经出现在过去的几年里，它涉及到计划、实施、控制的高效和利用冷库进行易腐产品的有效流通。对于这种产品，在所有的链阶段，一个有效的温度条件管理的将能够延长产品的数量和质量。冷链主要应用于包括农产品在内的食品工业。在这方面，Blackburn 和 Scudder提到，易腐食品选择一个好的制冷策略，可以提高保质期，延长其存期。Verdouw 等人指出为了更好地延长水果的贮藏期，必须对水果进行更好的贮藏处理。

在文献中可以找到一些支持冷链管理决策的运筹学模型。例如,

图 1.农业供应链决策图

broekmeulen提出了一种在不同类型冷藏库中，减少果实品质损失的数学规划模型。Wang等人提出了一种混合线性规划模型，通过传统的冷链来优化超冷产品的规划与不同类型的包装和交货时间，以改善产品分销。Rong 等人为了保持新鲜农产品的生产和配送质量，而提出行动计划。这些作者提出了一个考虑到供应链中质量退化的数学规划模型。Aung 和 Chang 建立了冷藏易腐食品最佳温度的仿真模型，以期对冷藏产品的贮存时间进行估算。同时，也有一些研究者致力于在冷冻室中保存冷冻水果质量的研究。在这方面，在Pittia、McHugh 、Senesi 和Roth 等人的文章中有可能找到。在文献回顾中，没有研究发现在冷库中将新鲜的产品考虑不同冷技术的支持决策

关于农业或园艺运输决策，Eskigun 等人 提出了一个整数线性规划数学模型，从加工厂的配送中心进行考虑，尽量减少运输成本以满足不同的需求点。Kawamura 等人提出了一种多阶段的线性规划模型，提出了一个多阶段的线性规划模型，旨在尽量减少成品的运输和存储成本。Osvald和Stirn提出了一种具有时间窗的易腐食品配送路径模型。该模型用于规划新鲜蔬菜的分布，其中易腐成分代表一个关键因素。Gorman等人提出了一个模型，这是一个被Eskigun等人所提出的简化的模型，这是一个最小化配送中心之间的配送成本的混合整数线性规划。在水果行业，Nadal-Roig Plagrave; 提出了一种线性规划模型，以最大限度地减少运输水果过程中各种存储中心和物流配送中心之间产生的成本，但没有考虑到新鲜的水果购买。这些作者揭示了不同的决策者在生产，加工，储存和配送之间协调和规划的复杂程度。Soto-Silva 等人提出了从不同冷室到加工厂的每日新鲜产品运输计划的数学模型，以满足工厂对生鲜农产品的需求。这些作者根据制冷技术指出了协调室开闭的相关性。Lamsal 等人提出了一个从生产商拿起易腐产品到把它们送到加工厂过程的优化模型，以优化运输的使用（卡车运行次数）。这种模式在供应链中是有用的，主要有两个特点：有多个独立的供应商和生产商没有存储能力。该模型适用于三种生产商，分别为甘蔗，甜菜和蔬菜生产商。Bortolini等人提出了一个设计易腐食品分销网络，以尽量减少运营成本，碳足迹和交货期限的优化模型。该模型适用于一家从意大利供应商采购六个品种的水果的一家公司，需要分发他们的产品到欧洲零售商。Nakandala等人提出了一种在生产商向零售商运输过程中保持易腐产品质量的优化模型，其目的是最大限度地降低成本，并保持产品质量高于确定的标准。

从支持运输决策模型的一般概述，Mula等人提出了在供应链中优化运输的研究综述，这些作者高度重视，大多数的审查模型总成本最小化，他们是整数线性规划模型。然而，他们声称，没有一个模型包括加工原材料供应商，他们的结论是，未来的研究应结合战术和作战决策模型。在后来的运输模型回顾，Diaz-Madrontilde;ero等人得出结论，整合战术决策的生产，运输和路线规划的模型仍然是稀缺的。此外，他们提到，适用于实际情况下的交通模型更加有限。

Catalaacute; 等人认为，近年来支持供应链规划优化模型的发展一直在增加，然而，这种增长并没有反映在农业产业区的研究，他的声明表明，回顾的各种文献模型适用于一般的供应链或缺乏这方面研究的农产品行业。农业工业加工厂目前没有提供新鲜水果供应商选择的工具，或将新鲜农产品分配到最合适的仓库。目前，这些决策是根据决策者的经验，这往往导致系统效率低下。因为这个原因，辅助生鲜农产品收购、运输、储存决策的优化模型在这项研究中的目的，主要是最大限度地减少这些活动的成本。这些模型已经制定了混合整数线性规划。

第一个模型的目的是帮助生产者选择从谁处购买新鲜水果，以寻求最大限度地减少采购，生产管理和水果运输的成本。第二种模式将最大限度地减少从各个生产者处购买新鲜农产品所产生的储存和运输成本，分配适当的冷藏室，以保持新鲜的水果，直到它被加工。第三个模型集合了前两个的，为了尽量同时减少所有的成本。在智利，该模型已被开发应用于改善苹果的物流供应链。然而，这些模型可以用于任何一种水果和蔬菜的供应链，必须考虑其存储在冷室处理前，其生理特征不随时间迅速恶化，该模型被应用于一个加工厂位于马乌莱地区，智利，涉及脱水苹果加工厂的运作的实际案例研究中。

在第2节，智利的脱水过程中，对新鲜农产品的采购和存储所涉及的活动进行了说明。在第3节，制定了生鲜农产品收购和储存的数学模型，以及，由此产生的整合。在第4节，案例研究的结果从智利的马乌莱地区的脱水公司获得的数据显示。最后，第5节强调了智利公司的反馈意见，而在6部分的研究结论提出了对未来研究的建议。

2.用于智利苹果脱水过程的供应链

图2是供应链，涉及购买，运输和储存新鲜苹果的加工厂在智利。这种链条类似于其他水果和蔬菜产品，是农产品的原料。该图提出了所有参与者在他们之间的流动，尽管链的最后一部分，处理从仓库到加工厂的水果不包括作为本研究的目标。

图 2.智利供应链供应链的总体结构

接着，简要介绍了供应链要素之间的相互作用（图2）。收获一般由生产者进行，生产者是果园的主人。这种收获是收集在箱，其承载能力约0.380吨，加工厂负责从果园里取出箱，并在付款处接受它们，并核算和检查苹果的情况。然后，把水果放在冷库里，放在工厂或租用的的冷藏室里。值得指出的是，是加工厂收到水果后，然后再决定将水果存放在冷藏室内或将其送到租用的水果冷藏室。当有不同的业主有不同的植物、冷仓库和果园的时候，决定购买哪一个是必要的。这种情况经常发生在智利水果供应链中。另一方面，在西班牙水果供应链中，许多植物和冷库单位属于农业合作社（许多生产者一起工作，处理水果），这些合作社通过一个属于他们的水果物流中心来管理他们的整个供应链。在西班牙事件，所有的代理都在同一个伞下操作：所谓的二阶合作。而在智利水果供应链代理经营中具有自主性，生产者，物流、冷库供应商和加工厂通常是不同的公司。然后，从加工厂的角度来看，考虑不存在的方法有操作问题。例如，当从生产商购买水果植物，有一些管理成本与技术访问的果园，是由专业植物人士处理购买文件。因此，购买决策不适合西班牙的情况。

必须保存水果的冷藏室的类型，并根据其被认为可以储存的时间（短，中 长期存储）将其分离（隔离）。这种分离是根据生理指标，是在工厂接收区域，由质量控制专业人员控制。其中使用最多的指标是白利糖度、压力、淀粉指数和机械损伤。例如，考虑到水果的压力，较小的，存储时间越长；相反，水果压力越大，贮藏时间越短。对于隔离，它也可以为每个生产者使用水果质量的历史行为提出假设，假设从一个季节到下一个，生产者将提供不同质量的水果是不太可能的。在智利，加工厂通常有大约30000吨的新鲜农产品可供购买，约

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