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易腐商品供应链战略研究：以生鲜农产品为例
摘要
本文以甜瓜和玉米为例，探讨了一种特定类型的易腐产品的供应链设计战略——生鲜农产品。瓜和其他类型的产品在收获时达到其最高价值；采收后，产品价值呈指数恶化直到产品冷却才停止恶化。通过使用时间上的边际效益模型，也就是产品在供应链中随着时间推移失去其价值的比率，我们发现，合适的以尽量减少在供应链中价值损失的模型，是一种从采后到冷却的响应混合模型。通过供应链剩下一部分的有效模型，我们也发现供应链的这两部分关联并不紧密，这意味着，我们需要跨链做一些小的协调以实现价值最大化。我们开发的模型还能洞察使用产品的时间边际价值，并用来为其他易腐产品开发供应链策略。
关键字：供应链管理；易腐商品；生鲜农产品；时间的边际效益
1 引言
本文研究一种特定形式的易腐商品——生鲜农产品的供应链的有效制定和管理问题。管理生鲜农产品的挑战是，产品价值随着时间的推移，在供应链中的温度和湿度的依赖性显著下降。我们发现，产品价值的变化使传统的供应链策略不再适用。
对于许多产品，供应链战略的决策涉及到响应性和效率之间的选择。适当的选择取决于产品在移交给客户的生产和输送之间的时间间隔如何变化。为了澄清，我们定义时间边际价值（MVT）是变化在供应链中的一个给定的点的每单位时间内的一个单元的值。MVT测量在供应链中的单元的时间延迟的成本。当MVT在供应链中随时间保持相对稳定，那么无论是响应性还是效率，任何一个单一的选择都是合适的。然而，对于生鲜农产品，我们发现，由于在MVT并因此在时间延迟的成本的急剧变化，没有单一选择适合于整个链。
在这项研究中，我们开发了一个混合策略，这是一个速度和效率的组合。我们使用新鲜甜瓜和甜玉米作为易腐产品的代表性例子，因为它们显示出在值的快速下降超过在一定条件下的时间和具有有限的保质期。我们也仿效的带到价值损失减少由于易腐性行动供应链绩效的影响。我们获得的结果为使用产品的MVT，优化供应链绩效提供了有益的见解。
本文的结构如下。首先，我们提出了相关的文献回顾。第三部分介绍了新鲜的甜瓜和甜玉米的供应链中的价值最大化问题，并总结了传统的供应链的设计策略。然后我们重新诠释这些策略在供应链中，表明这些产品的合适的供应链是一个混合的常规策略的MVT条款。最后，我们分析了在供应链的不同环节提出的具体设计问题，并讨论实施问题。
2 文献综述
在制定对易腐食品的供应链策略时,我们建立两个不同的研究分支:易腐库存管理和供应链设计模型结构。我们总结这些分支和最相关的研究概念，整合到更一般的模型为易腐产品供应链。
很多用于管理易腐产品的库存的模型已经建立（Nahmias（1982）的早期文献的全面审查）。特别相关的当前研究的是与产品的质量和价值随时间的降解处理模型。在易腐库存最早期的研究，易腐被定义为产品过时的（死亡）的单位数。因此，该衰减是不在价值方面，但在单元的数量，和衰减进行建模与概率分布。例如，Ghare和Schrader（1963）开发的产品的经济批量模型，其中可使用的单元的数目是受指数衰减。Covert和Philip（1973年）和Philip（1974）扩展这个模型，但使用Weibull分布项退化模型。Shah（1977）扩展模型以允许短缺和拖后，以及Tadikamalla（1978）检查伽玛分布恶化的情况。Giri与Chaudhuri（1978）和Chakrabarty等。 （1978）扩展这些模型包括其中需求率是依赖于无论是库存水平或时间的情况。
到目前为止，已开发的易腐烂的模型只考虑库存管理：确定易腐贮藏的适当水平，以满足需求。Ferguson和Ketzenberg（2006年）审查的信息零售商和供应商之间的共享易腐产品的价值。他们的研究主要集中在零售商补货策略时的信息是共享的。Ferguson和Koenigsberg（2007）研究公司与新鲜产品竞争销售剩余易腐烂产品以较低的价格的影响。但是，没有研究考虑了更广泛的供应链设计的问题，这是本文的重点。我们研究如何将这些易腐烂的生鲜农产品在整个供应链进行管理。
有很多框架已经提出了供应链设计。第一个是Fisher（1997），通过基于针对产品的需求的性质的供应链的分类法引入的。对于功能性产品（稳定性，可预见的需求，使用周期，速度），Fisher认为，供应链的设计应考虑成本效益;创新产品（挥发性的需求，生命周期短），他认为供应链的设计应该是快速，反应灵敏。Lee（2002）暗示供应过程可以是稳定或不断变化的根据Fisher的分类扩大。稳定的供应过程中有一个完善的供应基地和成熟的制造工艺。在一个不断发展的供应流程，技术仍处于有限的供应商开发的早期阶段。 Kopczak和Johnson（2003）扩展框架，包括跨企业活动的协调，改进信息流和供应链协同的重新设计，以及其产品和工艺。
Lee和Fetzinger(1997)引入延迟产品差异化的概念。他们表明,延迟链中的下游最终产品,直到在早期阶段减少品种。这就造成了供应链设计的机会,可以有效的早期阶段,在最后阶段响应。在逆向供应链的研究中，Blackburn等人(2004)发现,迅速返回产品,失去价值随着时间的推移,供应链应响应在早期和有效的在以后的阶段。这些研究表明,供应链策略基于一个简单的选择效率和响应时，产品在整个链经历了巨大的分化或变化值。我们发现，这是易腐农产品的理由: 在早期和在有效以后的阶段，产品的价值变化显著。
3 甜瓜供应链的管理
图1是从种子生产到最终消费者购买的瓜类供应链中的序列的示意图。。对于大多数新鲜农产品,产品的最高质量和价值在很大程度上取决于行动在过程的早期阶段:种子生产、生长条件、种植实践和收获方法。价值通常定义为糖分水平，开始恶化就立即收获。我们研究的重点是供应链收获后的优化;我们不探索周围的种子生产的农业问题以及不断增长的业务。
在加州的大型生产操作中我们发现,瓜和甜玉米是手工挑选和包装领域,极其劳动密集型的过程。瓜采摘工人的多个团队(10 - 20工人)穿过田野拖车后面拉着一辆拖拉机。由于甜瓜被选中，他们被扔到工人的拖车上，他们按大小排序，并将其装入纸箱（多达30个瓜）。选择一组平均约每小时50 - 60箱。纸箱堆放在托盘上,42个纸箱/托盘,和拖车可以容纳大约12 - 14托盘,或约590箱的西瓜。周期性地，这些托盘被转移到附近的卡车上。在高峰期，一辆卡车在三到四个小时内装满了西瓜。当装满时, 卡车被驱动到冷却棚,西瓜在那里以压力或真空冷却保护产品质量。甜玉米的过程是相似的。
冷却棚位于整个生长区域，当做一个冷却设施，并作为一个统一的出口卡车出货点。冷却棚服务于一个地区的几个种植者，通常拥有和经营的业务分别来自于不断增长的业务。因此，这些设施的位置是不考虑这里。从现场到冷却棚的一批箱的时间和成本取决于该领域的位置。的冷却流的传输时间被假定为是独立的转印批次大小，除了不可能发生的事件，转印批次大小超过容量的拖车。我们忽略了批处理大小对时间的影响，从而忽略了批处理的时间。一个小时内，从田间到一个冷却棚的西瓜的时间变化不一，从15分钟到一个小时不等。
新鲜采摘的农产品开始化学过程。不仅呼吸产生的二氧化碳(CO2)和热,但它也把糖转化为淀粉,使产品失去甜味和质量。图2显示实验室测量呼吸速率的瓜和甜玉米,显示呼吸率(糖含量和损失)随温度增加明显(Hardenburg et al . 1986年),这比甜瓜甜玉米具有较高的呼吸率。Appleman 和 Arthur (1919)(见图3)显示呼吸质量(值)的影响,玉米中甜蜜的损失随着时间的推移,遵循一个指数衰减函数的衰减率增加显著增加温度(甜蜜瓜表现出类似的功能关系,时间和温度(Suslow,Cantwell 和 Mitchell 2002))。
因为新鲜采摘的食材有一个内部温度可以达到30-35摄氏度，迅速去除田间热是保持产品质量的关键。因此，从场快速移动的产品到冷却棚以保持产品的质量是非常重要的（Jobling2002和Sargent等人，2000）。Hartz, Mayberry 和 Valencia（1996）观察到，快速去除田间热采后可以达到寿命最大化。一旦瓜或玉米到达冷却棚和已被冷却到一个温度几度冰点以上，产品变质发生在低得多的速率。产品价值（其口感和外观）可以维持数周，只要该“冷链”是保持整个链的其余阶段（Perosio等人，2001）。
我们考虑如何在整个收获后的时间间隔的总成本最小化：“冷链”成立之前和之后。在这样做时，我们寻求最大限度地将产品的价值交付给客户，管理供应链流程的成本。图4示意图显示有典型产品失去在供应链中的时间价值：在采摘和冷却之间的临界时间（T0，T1图4），在快速的产品失去价值，指数率和供应链必须响应。在间隔后冷却（T1到T2图4），在一个非常慢的速度产品的价值下降和供应链设计的成本效率。
在下面的分析中，我们证明，响应和有效的链段的设计决策是只有弱连接，并有效地分离成每个分部的设计问题。首先，我们开发了一个表达式，以减少成本的响应链段（从收获到冷却），然后链接到该模型的有效段的链的设计。
3.1供应链响应部分建模
采摘和冷却之间的总成本可被建模为一个经济批量生产模型，其中关键的决策变量是一批产品的尺寸用于冷却要传送和拾取率。因为在产品价值损失是良好配合由指数衰减函数，我们假设产品的一个单元具有在采摘时间值V和降解按照函数VE-的alpha;t，其中t表示时间，单位为产物和温度（如在图3中示出）。表1在不同温度下甜瓜和甜玉米显示器所观察到的alpha;值（Suslow, Cantwell 和Mitchell2002; Appleman 和 Arthu1919）。
图5是一个示意图，描绘了在选择最佳转移批量大小的种植者和经销商之间的权衡，产品价值的损失是一个凹函数的问题，并转移到冷却设备的产品批次的成本涉及一个固定的转移成本，这是类似于传统的批量问题的设置成本。
我们假设产品的分析单位是一个纸箱，个别单位的产品可以在不同的大小和纸箱的标准转移数量。我们引入以下附加符号：令
D =纸箱总在采摘收获期;
Q =转移批量大小纸箱;
V =在时间t =0的产品的纸箱的最大值;
P =拾取率纸盒/每小时;
alpha;=劣化率在每小时产品的价值;
K =批量转移成本（假设为无关的很多大小）;
Tr =从田间到冷却棚传输时间（小时）。
我们假设连续时间，通过消除从考虑的时间间隔采摘时不发生（产品的价值，在产品上保持“在藤”过夜）。然后，收获期为持续时间，在这段时间内，产品的批处理过程中被选。假定总场收获和需求是等价的，D是确定外源性。
构建的成本函数，考虑q单位在批量生产的地点选择
单位在现场举办时间t =（Qminus;q）/ P加上一个固定的传输时间移动
间歇冷却棚。在价值损失为q单位等于
定义然后在Q值的损失可以表示
每个收获期总成本仅仅是转移成本KD / Q的总和，成本在“损失”每发生D / Q倍的批量，和采摘成本。总采摘成本是一个标量多重的需求，密切相关。这个成本是独立的问题，因为增加一倍的采摘率将通过增加一倍的工人的数量几乎没有变化的总成本的选择和纸箱。这将产生以下表达式的总成本在响应链段的链：
方程(2)在结构上类似于传统经济订货批量(经济订购量)问题:设置成本项的总和(KD / Q)和一个表达式损失价值,而产品是库存。我们忽略传统的存货持有成本的总成本表达式,因为考虑到短时间间隔(小时),库存持有成本作为批处理大小的函数Q是微不足道的。然而,在模型中成本是微不足道的。
3.2供应链效应部分建模
我们现在完成了整个供应链从收获到零售商的总成本模型，通过将产品从冷却棚的成本转移到零售商。曾经的“冷链”已经建立，该产品将两到三周保持稳定，会以很慢的速度指数已经失去价值，在beta;lt;lt;alpha;和V =价值单位当时冷链的建立
通常由一个小的，有限的大小的有限集合的选择的运输方式或载体的有效链段，有没有一个连续的成本/时间选择。运输的成本和时间基本上取决于运输方式。因此，我们简单地假设有可能的物流选择。将这些选择纳入供应链设计的总成本的表达，令
J =运输模式j（= 1，... n）的;
TJ=运输时间模式j;
CJ=运输方式j的成本。
由于冷藏车是最常见的用于运输的新鲜农产品，我们的模型允许替代卡车运营商具有不同的时间和成本分布的可能性，每个被确定为一个不同的模式。
包括在链的“有效”的市场价值的损失，我们假设每个纸箱都花在这段时间是TJ。也就是说，在运输过程中，由于卡车装载的配料，从冷却到零售商的任何一个小的成本差异都被忽略了。然后，包括损失的价值在这部分的链和运输成本，我们定义和修改（2）获得以下总成本的表达
因为需求是外生的,那么(3)意味着TC的最小化是独立价值的D和相当于以下:
3.3供应链优化设计
对于每一个，最佳的转移批次和采摘率分别为独立的值CJ和两个决定之间唯一的交互是因素tau;捕获[J].然而，因为beta;趋于下降0.01~0.02每天之间，0.9 Jtau;ge;，相互作用是最小的。交通选择对决策影响不大（问，对）作出的反应链段。只有一组有限的运输选择，这是可行的，以评估（4）为每一个，以确定最佳的设计为两个链段。
对于给定的J，在供应链中的总成本的最小化等同于下列：
我们在附录1中显示,对于一个给定的p最优满足以下表达式:
这种表达方式有一个独特的解决方案，可以通过使用电子表格求解程序。进一步的研究表明，在附录1中，命题1.2，下面的下界，经典的EOQ公式相似，提供了一个很好的近似最优值：
然而，TC（Q，P）
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