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第8卷第6期信息与管理研究Vol.8No.6

2023年12月JournalofInformationandManagementDec.2023

·“理论研究”专栏·

果品冷链仓储加工批服务排队网络性能分析方法

马天祥1²，李方方1，孙丽君1

（1.大连理工大学经济管理学院，辽宁大连116081；

2.中国石油物资上海有限公司，上海200333）

摘要：水果“最先一公里”加工中，果品冷链仓储加工网络的性能指标取值对该网络中各

设备资源协同配置的效果评价至关重要，而果品冷链仓储加工网络具有复杂拓扑结构、

缓存区容量有限以及批量服务等特征。针对这些特征带来的网络性能指标求解难的问

题，将仓储加工网络建模为有限缓存的批服务开放排队网络，并基于状态空间分解法提

出排队网络性能分析方法，以快速准确地求解网络性能指标。将批服务开放排队网络分

解为节点模型，包括包装节点和运输节点两类节点；分析各节点的状态转移速率，并建立

节点的状态转移平衡方程组；求解各节点的各状态稳态概率，进而求解出整个网络的性

能指标。算例求解与仿真对比实验验证了所提方法的有效性。

关键词：果品加工；开放排队网络；批服务；状态空间分解法；性能分析

中图分类号：C931.2文献标志码：A

0引言

近年来，新鲜水果的需求量越来越大，带动我国的食品冷链需求快速增长。《中国冷链物流发展报

告》显示：2021年我国食品冷链物流需求总量达到3.02亿t

6696.00万t11。然而，水果的易腐性导致我国水果冷链运输过程中的损失高达约2195.7万t/a，占产

入冷库以低温存储尤为重要，它可以有效降低水果的田间热，从而延长水果保鲜期。水果采摘后进人冷

库需要经历清洗、干燥、分级、分抹、包装、运输入库等多种仓储加工操作，多种加工操作相互连接构成仓

储加工网络。各加工操作的顺利实施需要多类设备资源的协同优化配置，满足水果人库时效性要求的

同时最小化运营成本。多类设备资源的协同配置效果需要基于仓储加工网络的网络性能指标参数（如

平均吞吐率、平均生产周期)进行评价。因此，仓储加工网络的网络性能指标求解是水果采摘后能够快

速、高效入库的关键问题和首要问题。

仓储加工中清洗、干燥、分级、分栋、包装等操作过程之间相互连接形成网络，且网络中水果数量随

基金项目：国家社会科学基金重大项目（22ZD151)

作者简介：马天祥（1998一），男，山东临沂人，硕士，主要从事物流与供应链管理研究。

通信作者：孙丽君，E-mail：slj@dlut.edu.cn

第6期马天祥，等：果品冷链仓储加工批服务排队网络性能分析方法91

时间不断变化。因此，本文将仓储加工网络建模为开放排队网络模型。然而，仓储加工网络中缓存区容

量有限导致开放排队网络中各节点的状态相互关联，使得排队网络不具备乘积形式的解（product-form

solution），增加了排队网络性能指标求解的难度。同时，由于仓储加工网络中包含的操作较多且具有分

裂、合并的复杂拓扑结构，开放排队网络的节点数量多且网络状态空间呈指数增长。这导致开放排队网

络的性能指标无法基于精确算法求解。虽然运用仿真方法可以求得较准确的排队网络性能指标，但仿

真求解需要进行多次独立重复实验，然后对实验结果求均值，得出网络性能指标。因此，基于仿真方法

法，有效降低状态空间维度，并快速、准确地求解网络性能指标。

1文献综述

本文将果品冷链仓储加工网络建模为一个有限缓存的批服务开放排队网络，与该网络密切相关的

是开放排队网络、批服务排队系统和批服务开放排队网络。因此，本文主要综述开放排队网络、批服务

排队系统及批服务开放排队网络的相关性能指标分析求解的研究。

有限缓存的开放排队网络的性能指标求解相关研究中服务节点的服务模式均为单个服务，未采用

批量服务模式。例如：Smith[5]同时对有限开放排队网络的缓存区和工作负载进行优化分配，网络中服

务需求的到达服从指数分布，服务时间服从一般分布，运用