风险受控的环境温度廓线 |
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| 申请号 | CN201180063195.9 | 申请日 | 2011-12-28 | 公开(公告)号 | CN103299169A | 公开(公告)日 | 2013-09-11 |
| 申请人 | 开利公司; | 发明人 | J.彻尔内夫; P.T.德拉维拉; D.E.马加吉二世; M.莫里斯; N.内波穆塞诺; | ||||
| 摘要 | 一种生成 风 险受控的环境 温度 廓线的方法，所述方法包括：测量配送网络，并且基于所述测量的结果通过以下方式构建 环境温度 廓线：确定所述环境温度廓线的长度，确定目标风险或目标失败率，并且根据所确定的长度生成所述环境温度廓线的热型式和冷型式中的至少一个，从而促进 包装 费用 的最小化同时实现所述目标风险或目标失败率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种生成风险受控的环境温度廓线的方法，其包括： |
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| 说明书全文 | 风险受控的环境温度廓线[0001] 发明背景 [0002] 本文中公开的主题涉及一种用于创建风险受控的环境温度廓线的方法。 [0003] 温度敏感产品的配送商面临的一个关键问题是如何管理配送网络的环境温度的不确定性。整个配送网络的环境温度通常难以严密控制，这是归结于天气和具有多个运输支路(transport leg)(卡车、飞机、联运设施等)的复杂性，所述运输支路利用对应的转运方式并可能涉及多个供应商。 [0004] 尽管在配送过程中无法控制环境温度，但可以对其进行测量，以便可以了解温度的分布。温度和时间通常通过同一记录器来测量，以便可以了解温度随时间的分布。其它外部测量值(例如，GPS)或者其它装运航路点记录可以与温度记录关联来创建分段数据集，所述分段数据集可以揭露可能在其它情况下由于聚集而模糊的运输支路的特征。取决于所述配送网络的复杂性，通常有必要收集数十或成百上千的时间和温度测量值来提供对温度分布的界定。 [0005] 这种大量的温度测量值必须被缩减成一个或多个代表性环境温度廓线(ATP)，以便提供包装设计的信息并且驱动用于检验所述包装设计的测试设备。也就是说，如果配送网络的ATP展示：所述配送网络具有某一热负荷，那幺用于温度敏感产品的包装可以考虑所述负荷来加以设计，同时还考虑到包装设计和装运成本。这样一来，在温度敏感产品的供货极为昂贵使得避免暴露于极端温度是非常重要的情况下，根据ATP中的细节，按预期那样精确地减轻这种暴露的包装设计可得以实现，即使这意味着使用昂贵的包装设计。在许多(但并非全部)情况下，需要最小化配送的总成本，所述配送的总成本由以下组成：包装和装运成本以及归结于热暴露的产品损失或受检疫的成本。 [0006] 然而，用于生成ATP的方法存在以下问题：所述方法通常不会提供用于比较不依赖于包装设计的单独行程记录的度量，因此这些方法都无法在最小化包装成本的同时控制风险，并且它们无法提供高环境温度廓线和低环境温度廓线以便更好地表示热到最不利的情况和冷到最不利的情况。 [0007] 发明简述 [0008] 根据本发明的一方面，提供一种生成风险受控的环境温度廓线的方法，并且所述方法包括测量配送网络并且基于所述测量的结果通过以下方式构建环境温度廓线：确定所述环境温度廓线的长度，确定目标风险或目标失败率，并且根据所确定的长度生成所述环境温度廓线的热型式和冷型式中的至少一个，从而促进包装费用的最小化同时实现所述目标风险或目标失败率。 [0009] 所述方法可以进一步包括对包装进行设计和测试，所述包装与所述环境温度廓线的所生成的热型式和冷型式中的至少一个关联。 [0010] 根据所述方法，所述环境温度廓线的所述热型式的所述生成可以包括计算高于目标温度的度分。 [0011] 根据所述方法，所述环境温度廓线的所述热型式的所述生成可以包括：选择温度记录器的集合{L}；针对所述集合{L}构建Q高的分布；令{T}表示来自{L}中的所述记录器的所有温度测量值的集合，使得每个温度测量值具有一个时间和一个温度；以耗去的时间单位对{T}进行桶分组(bucketizing)，以便产生桶的集合{Bi}和集合组，其中i表示所述耗去的时间单位，并且每个{Bi}都是含有来自许多不同记录器的数据点的集合；通过分析行程长度的分布来确定ATP_length；对每个桶{Bi}进行分类，并且将{Bi}[p]定义为{Bi}中的具有预定百分位数p的点；选择high_bucket_percentile；令{ATP_high[i]，针对所有i}是候选的高环境温度廓线，其具有针对i＝1至ATP_length的温度值，使得针对所有i，ATP_high[i]＝{Bi}[high_bucket_percentile]；将所述Q高值计算为{ATP_high[i].Q高，针对所有i}的总和，并且调用这个ATP_high.Q高；以及搜索high_bucket_percentile，使得ATP_high.Q高＝根据所确定的目标风险或目标失败率设定的Q的高目标值。 [0012] 根据所述方法，所述时间单位可为约一小时。 [0013] 根据所述方法，所述环境温度廓线的所述冷型式的所述生成可以包括计算低于目标温度的度分。 [0014] 根据所述方法，所述环境温度廓线的所述冷型式的所述生成可以包括：选择温度记录器的集合{L}；针对所述集合{L}构建Q低的分布；令{T}表示来自{L}中的所述记录器的所有温度测量值的集合，使得每个温度测量值具有一个时间和一个温度；以耗去的时间单位对{T}进行桶分组，以便产生桶的集合{Bi}和集合组，其中i表示所述耗去的时间单位，并且每个{Bi}都是含有来自许多不同记录器的数据点的集合；通过分析行程长度的分布来确定ATP_length；对每个桶{Bi}进行分类，并且将{Bi}[p]定义为{Bi}中的具有预定百分位数p的点；选择low_bucket_percentile；令{ATP_low[i]，针对所有i}是候选的低环境温度廓线，其具有针对i＝1至ATP_length的温度值，使得针对所有i，ATP_low[i]＝{Bi}[high_bucket_percentile]；将所述Q低值计算为{ATP_low[i].Q低，针对所有i}的总和，并且调用这个ATP_low.Q低；以及搜索low_bucket_percentile，使得ATP_low.Q低＝根据所确定的目标风险或目标失败率设定的Q的低目标值。 [0015] 根据所述方法，所述时间单位可为约一小时。 [0016] 根据所述方法，如果所述设计和所述测试的结果指示所述包装是不合需要的，那么所述方法可以进一步包括修正所述目标风险或所述目标失败率。 [0017] 根据所述方法，如果所述设计和所述测试的结果指示所述包装是过于昂贵的，那幺所述方法可以进一步包括修正所述目标风险或所述目标失败率。 [0018] 根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，并且所述计算机可读介质上存储有可执行指令，所述指令在被执行时引起计算装置的处理器执行本文所述的方法。 [0019] 根据本发明的一方面，提供一种生成风险受控的环境温度廓线的方法，并且所述方法包括测量配送网络并且基于所述测量的结果通过以下方式构建环境温度廓线：确定所述环境温度廓线的长度，确定目标风险或目标失败率，并且根据所确定的长度生成所述环境温度廓线的热型式或冷型式，从而促进包装费用的最小化同时实现所述目标风险或目标失败率。 [0020] 所述方法可以进一步包括对包装进行设计和测试，所述包装与所述环境温度廓线的所生成的热型式或所生成的冷型式关联。 [0021] 根据本发明的另一方面，提供一种用于生成风险受控的环境温度廓线的系统，所述系统包括：第一装置，其用于测量与配送网络关联的环境条件；以及第二装置，其被连接到所述第一装置，用于通过构建环境温度廓线来生成所述风险受控的环境温度廓线，所述构建环境温度廓线是基于所述测量的结果通过以下方式进行：确定所述环境温度廓线的长度，确定目标风险或目标失败率，以及根据所确定的长度生成所述环境温度廓线的热型式或冷型式，从而促进包装费用的最小化同时实现所述目标风险或目标失败率。 [0022] 根据所述系统，所述第一装置可以包括一组测量装置，所述测量装置被设置在所述配送网络周围。 [0023] 根据所述系统，所述第二装置可以包括计算装置。 [0024] 根据所述系统，所述第二装置可以对包装进行设计和测试，所述包装与所述环境温度廓线的所生成的热型式或所生成的冷型式关联。 [0026] 附图简述 [0028] 图1是配送网络的示意图解； [0029] 图2是示例性配送网络的装运成本、失败成本以及总装运成本之间关系的图表描绘； [0030] 图3是示出一种生成风险受控的环境温度廓线的方法的流程图； [0031] 图4是给定的示例性行程的环境温度记录，其将热暴露展示为区域； [0032] 图5是示出来自对645种不同装运的研究的Q高度量的分布的柱状图； [0033] 图6是示出一种生成图3的环境温度廓线的方法的流程图；以及 [0034] 图7和图8是在模型化行程中耗去的每个小时时的温度测量值的分布的图形描绘。 [0035] 详述参照附图以举例方式来说明本发明的实施方案以及优点和特征。 [0036] 发明详述 [0037] 参照图1，提供配送网络10，并且所述配送网络包括一组集散中心20，所述集散中心由装运航道30连接，使得每对被连接的集散中心20都表示一个出发地-目的地对。对于每个出发地-目的地对，对应的装运航道30具有与其关联的一个或多个运输模式。例如，用于纽约与芝加哥之间的装运航道30的运输模式可以包括卡车运输和铁路运输，而用于纽约与布宜诺斯艾利斯之间的装运航道30的运输模式可以包括卡车运输、铁路运输、飞机运输以及船舶运输。 [0038] 在每种情况下，被装运的物品都会暴露于各种环境条件，根据实际运输模式，所述环境条件而在极高和极低的温度到造成各种影响的范围变化。也就是说，在物品通过卡车运输或铁路运输进行装运的情况下，归结于人为错误的影响和归结于天气因素的局部温度增加都可影响所述物品。类似地，在物品通过飞机进行装运的情况下，存在类似因素，但此外，如果所述物品被装运在飞机的无条件货舱中，那么温度降低和增加都可以更为明显。这些环境条件的测量值可以借助(例如)用于温度测量的热电耦31提供，所述热电偶与中央计算装置35进行通信。 [0039] 因此，常常有必要将所述物品装运在容器中，所述容器能够使得所述物品隔绝温度增加或降低，并且提供热缓冲器，所述热缓冲器通常采用相变材料(PCM)或其它类似材料的形式，所述其它类似材料能够承受热变化和物理影响以便保护所述物品。然而，由于这些容器具备提高的隔绝性和保护性，因此它们变得越来越昂贵。这样增加的费用可以有助于装运极为昂贵并且易碎的物品(如疫苗)，但是另外来讲并不实用，尤其是在装运的主要目标是最小化成本的情况下。图2中示意性地展示了这种情况，图中示出的是：随着装运成本增加，失败成本趋向于减少，反之亦然，但是将所述装运成本和所述失败成本纳入考虑的总装运成本可以最小化。 [0040] 由此，尽管将高度隔绝性的、保护性的并且昂贵的容器用于昂贵的物品可以是有利的，但同样有利的是，将不太昂贵的容器用于不太昂贵的物品。然而，尽管昂贵的容器可以针对一组给定的被装运物品减少失败成本，但如果确定那些物品将以不可能导致失败的方式进行装运，那幺要使总装运成本最小化的情况下，对这类昂贵的容器的需求减少。因此，根据本发明的各个方面，提供装运实例(后文称作“行程”)概况的环境温度廓线将根据由大致上独立于所用容器类型的热电耦31所提供的测量值生成，使得一旦每个行程通过中央计算装置35进行模型化，就可以在稍后的操作时间做出用于对应容器的设计决策。 [0041] 参照图3，提供一种生成风险受控的环境温度廓线的方法。所述方法包括：测量配送网络41；确定环境温度廓线长度42和目标风险或失败率43；至少根据环境温度廓线长度生成环境温度廓线44；以及任选地，根据所述环境温度廓线长度和所述目标风险或失败率，设计和测试包装45。随后，如果在操作46处确定包装设计花费过多，那么所述方法可以根据需要进一步包括修正风险水平47，并且重复操作44至46。 [0042] 为了至少完成操作43和操作44，有必要对各种行程进行比较，并且为此需要各种度量，在合理近似上，所述度量允许将两个或更多个环境温度记录进行比较或允许将行程与环境温度廓线进行比较。 [0043] 等式1： [0044] 等式2：q＝KΔT [0045] 如等式1所提供，牛顿传热定律指出：系统中的温度变化率与系统内的温度差值成比例。根据这个观点中，可以推导出的是，热流q也与温度差值成比例，如等式2所说明。由于本篇讨论涉及的是隔绝性的密封包装，因此，对于合理近似而言，可以依赖这个模型。 [0046] 参照图4，提供的是给定的示例性行程的环境温度记录。顶线展示出：环境温度随时间而变化，并且底线表示所需的产品温度，它是恒定的。如果假设所用的任何箱盒都成功地使得所述产品大约处于其所需的温度下，那幺在任何点的所述顶线与所述底线之间的差值都与所述时间的传热率q成比例。所述线之间的阴影区域表示总的热流Q，其与环境温度和内部温度之间的温度差值随时间的总和成比例。也就是说： [0047] 等式3： [0048] 常数K取决于包装的隔绝性，所述隔绝性在设计包装之前是未知的，并且在许多情况下，典型的包装也可以具有相变材料(PCM)或其它类似材料，从而可以假定大约在所需的产品温度下所述材料与所述产品处于平衡。等式3存在的问题在于，其允许正热流和负热流相互抵消。为了消除这种作用，正热流和负热流被分开处理，如下所示： [0049] 等式4： [0050] [0051] 等式4允许在不知道包装的设计或行为的情况下，根据不同温度记录呈现的高热负荷和低热负荷而对所述不同温度记录进行比较。 [0052] 图5中展示的柱状图示出来自对645种不同的可能装运的研究的Q高度量的示例性分布，其中每种装运都具有一个温度记录器。细线展示总群体中的每个柱状桶的百分位数，例如，具有Q高＝1040的行程在整个群体中处于第73个百分位数。将针对用于同一组的645个行程的度量Q低构建单独图表。行程总数和行程选择必须谨慎设计，以便提供对应配送网络的充足并且具有代表性的样本。 [0053] 当构建环境温度廓线时，可以计算所得Q高度量，即ATP_high.Q高，并且将其与图5中描述的Q高分布进行比较。图5中描述的Q高分布中的ATP_high.Q高值的百分位数是未来实际行程的热负荷超过建议环境温度廓线的热负荷的可能性指示符。基于如风险规避和产品稳定性的因素，用户可以挑选目标Q高，并且随后设计ATP来实现目标Q高。 [0054] 考虑上述内容，并且再次参照图3的操作42至44，构建环境温度廓线的进一步操作展示在图6中。这些操作包括：在操作100处，通过使用关于装运属性(年度、研究、季节、出发地、目的地等)的标准来选择温度记录器的集合{L}。对于操作100来说，应当避免使用完全不同的装运航道，航道分组应当与客户供货链考虑相关，并且在以历史数据作为参考进行逐例确定时，样本大小应当充足。接着，在操作101处，针对集合{L}构建Q高(或Q低)的分布。在这点上，所述方法包括：在操作102处，令{T}表示来自{L}中的记录器的所有温度测量的集合，使得每个温度测量值都具有一个时间和一个温度；以及在操作103处，以耗去的小时数(或，秒数、分钟数、分钟数的集合、天数等)对{T}进行桶分组，以便产生桶的集合Bi和集合组{{Bi}}，其中指数i表示耗去的小时数。此处，每个{Bi}都是含有来自许多不同记录器的数据点的集合，并且术语“桶分组”是指将数据点组织成离散的集合或“桶”。 [0055] 由此，所述方法包括：在操作104处，通过分析行程长度的分布来确定环境温度廓线长度，其中行程长度是记录器上最后相关数据点的耗去的时间；在操作105处，对每个桶{Bi}进行分类；以及在操作106处，将{Bi}[p]定义为在{Bi}中具有百分位数p的点，以便(例如){Bi}[100]＝最大{Bi}；{Bi}[90]＝{Bi}中的第90个百分位数点。由于并非所有p值都表示在{Bi}中，所以{Bi}[90]，这意味着在{Bi}中百分位数最接近90的点。 [0056] 最后，所述方法包括：在操作107处，选择高的桶百分位数(低的桶百分位数情况类似)；在操作108处，令{ATP_high[i]，针对所有i}是候选的高环境温度廓线，其具有针对i＝1至环境温度廓线长度的温度值，使得针对所有i，ATP_high[i]＝{Bi}[high_bucket_percentile]；在操作109处，将Q高值计算为{ATP_high[i].Q高，针对所有i}的总和，并且调用这个ATP_high.Q高；以及在操作110处，搜索所述高的桶百分位数(低的桶百分位数情况类似)，以便 [0057] 等式5：ATP高.Q高≌Q高_目标 [0058] 其中Q高_目标根据操作43的所确定目标风险或失败率设定。 [0059] 参照图7和图8，基于上述推论，如图7所示，对于高的桶百分位数＝95的示例性选择而言，ATP_high.Q高值＝1552。再次参照图5的柱状图，然而应注意的是，可以在1490处测量出最高热值，因此，可以通过降低高的桶百分位数来进行搜索。因此，图8展示尝试高桶百分位数＝91的结果。所述搜索使用“生成和测试”范例进行：用户生成高桶百分位数，并且计算机代码通过产生与图8所示相似的结果来对这个值进行测试。 [0060] 根据本发明的各个方面，上述方法可以被实施为存储有可执行指令的计算机可读介质，所述指令在被执行时引起(例如)图1的计算装置35的处理器执行所述方法。 [0061] 尽管本发明只结合有限数量的实施方案进行详细描述，但应当易于了解的是，本发明并不限于这些所公开的实施方案。相反，本发明可以进行修改来并入之前并未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化方案、替代方案、替换方案或等效布置。此外，尽管已描述本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的各个方面可以只包括所述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制，而只受限于所附权利要求书的范围。 |
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