基于GO-FLOW法的蘋果冷鏈物流系統(tǒng)安全性評價

楊芳，謝如鶴，劉鵬飛

（1．中南大學交通運輸工程學院，中國長沙 410075;2．長沙學院工商管理系，中國長沙 410003; 3．廣州大學商學院，中國廣州 510000;4．長沙理工大學經濟與管理學院，中國長沙 410004）

基于GO-FLOW法的蘋果冷鏈物流系統(tǒng)安全性評價

楊芳1，2*，謝如鶴1，3，劉鵬飛4

（1．中南大學交通運輸工程學院，中國長沙 410075;2．長沙學院工商管理系，中國長沙 410003; 3．廣州大學商學院，中國廣州 510000;4．長沙理工大學經濟與管理學院，中國長沙 410004）

應用系統(tǒng)可靠性理論，利用GO-FLOW方法對蘋果冷鏈物流系統(tǒng)進行安全性分析和風險評價，進行GO-FLOW程序運算，分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的可靠性和故障率，找出了影響系統(tǒng)安全性的關鍵環(huán)節(jié)并提出了解決思路．

GO-FLOW法;蘋果冷鏈物流;系統(tǒng)安全性評價

蘋果酸甜可口，營養(yǎng)豐富，是老幼皆宜的水果之一，是人們生活當中重要的水果來源．中國是世界蘋果第一生產大國，也是濃縮蘋果汁生產和出口第一大國，2009年中國蘋果種植面積204萬公頃，產量為3168．1萬噸［1］，種植面積和產量分別占世界總量的40．6%、42．2%，均居世界首位．蘋果產業(yè)已經成為中國農村經濟的支柱產業(yè)，在農業(yè)產業(yè)結構調整、增加農民收入及出口創(chuàng)匯等方面發(fā)揮了重要作用．蘋果等果蔬農產品具有鮮嫩易腐易衰老、受溫度變化影響大等生物特性，也具有地域性生產和異地運輸銷售等特點，加上我國對蘋果進行商品化處理的程度低，果品自動清洗、分級、打蠟、包裝、冷鏈貯運等一系列產后處理基本上空缺，因此蘋果在流通過程中安全控制難度大，損耗與變質率高，達到20～30%［2］．蘋果冷鏈系統(tǒng)是以蘋果低溫冷藏為中心的“冷鏈”系統(tǒng)，建立物流系統(tǒng)安全保障體系，保障蘋果等果蔬農產品流通過程安全高效非常重要．建立安全保障體系的前提是對系統(tǒng)進行安全性評價，通過系統(tǒng)安全評價分析影響蘋果物流的重要因素，有針對性地采取措施，進行安全風險控制．然而目前對于生鮮農產品物流系統(tǒng)安全評價進行量化研究的甚少，本文試圖應用系統(tǒng)可靠性相關理論，利用GO-FLOW法對蘋果冷鏈物流系統(tǒng)進行安全性分析與風險評價．在研究中，通過對我國湖南長沙地區(qū)水果市場的調查，走訪毛家橋水果市場、紅星水果批發(fā)市場，以及長沙市多家超市，以山東棲霞至長沙市毛家橋的蘋果流通為例，統(tǒng)計蘋果物流環(huán)節(jié)的作業(yè)時間、損耗率等指標，重點分析超市經營生鮮果蔬的流通模式下，蘋果冷鏈物流系統(tǒng)的安全風險性．

1 GO-FLOW法及其基本思想

在系統(tǒng)安全可靠性分析中，主要有以故障為導向的故障樹分析（FTA）和以成功為導向的GO法［3］（GO methodology）．GO-FLOW法是在GO法的研究基礎上一種新的系統(tǒng)可靠性分析方法．GO-FLOW法和GO法都是以成功為導向的系統(tǒng)概率分析技術，可以評估系統(tǒng)的可靠度與安全性，GO-FLOW法適用于有一定操作順序的系統(tǒng)，狀態(tài)隨時間變化的系統(tǒng)或有階段性任務的系統(tǒng)的概率分析，能解決有共因失效的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)的不確定性分析和動態(tài)系統(tǒng)分析等方面的問題［4］．

應用GO-FLOW法對系統(tǒng)安全性進行分析時，首先要根據系統(tǒng)的功能圖建立系統(tǒng)的GO-FLOW圖，GOFLOW圖表示系統(tǒng)或子系統(tǒng)的工程特性，由標準操作符和連接操作符的信號線組成，根據GO-FLOW圖輸入操作符數(shù)據，根據系統(tǒng)操作順序通過GO-FLOW程序計算信號強度，得到系統(tǒng)最終信號在所有時間點的強度，最后根據計算結果對系統(tǒng)進行分析．

物流系統(tǒng)是帶有階段性任務的、狀態(tài)隨時間變化的復雜動態(tài)系統(tǒng)．物流系統(tǒng)安全性評價（safety assessment of logistics system）是在物流系統(tǒng)設計與運作過程中，應用安全工程技術和知識，分析并排除物流系統(tǒng)內各個單元的缺陷及可能導致災害的危險，使其在效能、費用和使用時間上綜合達到最佳的安全狀態(tài)［5］．GOFLOW法是解決物流系統(tǒng)安全評價的一種有效的方法．本文應用GO-FLOW法對蘋果冷鏈物流系統(tǒng)進行安全評價，單元的可靠度反映了系統(tǒng)的安全可靠性，最終輸出的可靠性參數(shù)代表整個系統(tǒng)的可靠性特性．

2 蘋果冷鏈物流系統(tǒng)GO-FLOW可靠性分析

2．1 系統(tǒng)分析

蘋果冷鏈物流系統(tǒng)是保證蘋果在采摘后到消費前始終處于其生理所需要的低溫環(huán)境下（－3℃至－15℃冷卻溫度帶），形成采后預冷—產地冷藏—冷藏運輸—銷地冷藏—冷柜銷售—家庭冷藏的一條冷鏈．蘋果的冷鏈物流系統(tǒng)包括采收、剔果分級、浸果、預冷、包裝、貯藏、運輸、保鮮銷售等環(huán)節(jié)．蘋果冷鏈物流系統(tǒng)的輸出已包含了所有單元和系統(tǒng)的可靠性特性．其冷鏈物流系統(tǒng)結構圖如下:

圖1 冷鏈物流系統(tǒng)結構圖

2．2 建立GO-FLOW圖

根據蘋果冷鏈物流系統(tǒng)結構建立GO-FLOW圖，采收是系統(tǒng)的輸入源，某個時間產生1個輸出信號，進入物流系統(tǒng)，用類型25操作符信號發(fā)生器代表．剔果分級、預冷、包裝本身有成功和故障2個狀態(tài)，因此可用類型21操作符兩狀態(tài)元件代表．冷藏、冷藏運輸、保鮮銷售作業(yè)期間，蘋果的新鮮度會隨時間增長而下降的，因此選擇隨時間失效的工作元件類型35操作符代表．操作符確定后即可由系統(tǒng)圖直接生成GO-FLOW圖，如圖2，GO-FLOW圖中操作符號內，前一個數(shù)字表示該操作符的類型號，后一個數(shù)字表示操作符序號，信號流上的數(shù)字表示信號編號．這個系統(tǒng)GO-FLOW圖中最終信號編號為11，信號11是系統(tǒng)的輸出信號，信號強度就表示蘋果冷鏈物流系統(tǒng)的可靠度．

圖2 蘋果冷鏈物流系統(tǒng)GO-FLOW圖

2．2．1 信號信號強度是用于描述信號的數(shù)量特征，在蘋果冷鏈物流系統(tǒng)中，因為蘋果具有鮮嫩易腐易損耗的特性，是流通過程中風險較大的生鮮農產品，其品質和數(shù)量方面的損耗使商品價值折損．降低蘋果在物流系統(tǒng)的損耗率，提高蘋果冷鏈物流系統(tǒng)的可靠度是系統(tǒng)安全性的體現(xiàn)．因此，用信號強度代表蘋果的安全性．信號強度越高則說明安全性越好．S（t）表示輸入信號強度，R（t）表示輸出信號強度．P（t）表示分支輸入信號，信號表示類型35的分支輸入時，信號強度表示兩個時間之間的時間長度，在這種情況下，信號強度的大小可以大于1（不表示概率）．

2．2．2 時間點因為系統(tǒng)狀態(tài)隨時間改變，所以必須引入時間來表示系統(tǒng)狀態(tài)的變化．GO-FLOW模型中的時間點不是時鐘時間，而只表示順序，如:時間點3在2后面，時間點2在1之后．一般用時間點1表示系統(tǒng)運行前的時間點．時間點的總數(shù)由用戶定義，取決于系統(tǒng)運行的序列或分析目的．時間點通常選擇系統(tǒng)運行過程中系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的時刻，每個時間點對應著系統(tǒng)某一特定的狀態(tài)．本文研究中假定失效率為平均值，不設點時間點．

2．2．3 操作符及其運算規(guī)則［6-8］系統(tǒng)涉及3種類型的操作符．設定Is、λs分別表示輸入信號的可靠性和故障率，用Ic、λc分別表示操作符的本身的可靠性和故障率，用IR、λR分別表示輸出信號的可靠度和故障率．各操作符的運算規(guī)則如下:①類型25操作符用來模擬單信號發(fā)生器，僅有一個輸出信號，輸出信號的可靠度即為操作符的可靠度，IR=Ic;②類型21操作符用來模擬只有兩種狀態(tài)的元部件，例如工作或作業(yè)成功或故障等，這種操作符只有一個輸入信號和一個輸出信號．輸出信號強度為IR=Is*Ic;③類型35操作符用于模擬正在工作的失效概率隨時間增長的元件，參數(shù)λ為工作元件在單位時間內的失效率，即果蔬的變質率或損失率，假定失效率λ不隨時間而改變，為一常數(shù)，其輸出信號強度IR=Isexp－λIc這里Ic表示時間段;④類型22操作符是邏輯門，用來模擬多個信號的或門的邏輯關系，有多個輸入信號和一個輸出信號，輸出信號的強度是所有輸入信號的并集的強度，兩輸入信號Is1和Is2，而且它們互相獨立，則輸出信號強度的計算式為:

2．3 系統(tǒng)可靠度計算與評價

本系統(tǒng)有19個操作符和19個信號線，操作符類型，參數(shù)和含義列于表1．表1中操作符的參數(shù)數(shù)據根據實際運作過程中對蘋果物流過程各環(huán)節(jié)的損耗，得出各單元的可靠度和失效率．根據表1數(shù)據，從信號發(fā)生器開始，沿信號線序列，按運算規(guī)則，逐個對操作符計算輸出信號強度，直到最終信號，GO-FLOW分析即完成（可應用MATLAB進行模擬運算得出結果）．通過運算得到所有信號狀態(tài)概率見表2．

表1 蘋果冷鏈物流系統(tǒng)操作符數(shù)據

表2 基于冷鏈的蘋果物流系統(tǒng)信號強度計算結果

從表2的計算結果可以看出，在預冷環(huán)節(jié)系統(tǒng)可靠度為0．946 9，但經過產地冷藏、長途運輸和銷地冷藏等環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的安全可靠度為0．780 4，操作符14表示或門，即經過長途運輸后可直接進行集貨分揀、配送等環(huán)節(jié)，也可以進行銷地冷藏，在物流過程中有多種策略選擇對于提高系統(tǒng)最終可靠度有一定的貢獻度．經過14或門后，可靠度為0．951 8，系統(tǒng)最終輸出的可靠度為0．839 1，說明在一定冷藏條件下，蘋果的損耗率0．160 9．

結果表明，運輸和冷藏是影響系統(tǒng)可靠度的重要環(huán)節(jié)，時間與損耗率對系統(tǒng)的安全可靠度產生很大影響，實際調研中，果蔬運輸仍以常溫運輸為主，損耗率、事故率偏高．減少物流環(huán)節(jié)，提高各環(huán)節(jié)的安全可靠度，減少環(huán)節(jié)損耗，可以提高系統(tǒng)的安全度．現(xiàn)對以上系統(tǒng)數(shù)據進行修正，通過降低冷藏過程中的損耗，將損耗率λ=0．000 2/h降為λ=0．000 1/h，將銷地分揀集貨、配送以及超市損耗率降低在0．02以內，修正后系統(tǒng)最終安全度達0．913 6，說明系統(tǒng)的安全性得到明顯提高．對系統(tǒng)進行修正后得到計算數(shù)據如表3所示．

表3 改進后的蘋果物流系統(tǒng)信號強度計算結果

3 結論

給出了蘋果物流系統(tǒng)的可靠性研究方法，深入研究蘋果物流系統(tǒng)內部結構，分析了系統(tǒng)單元對物流系統(tǒng)可靠性的影響，影響蘋果物流系統(tǒng)可靠性的因素很多，在蘋果等果蔬物流系統(tǒng)實際運作過程中控制重點在于:監(jiān)管損耗率、事故率較高的系統(tǒng)單元;盡量壓縮相關環(huán)節(jié)的作業(yè)時間，如冷藏、運輸、柜臺銷售等;建立多種可選擇的物流渠道以備系統(tǒng)進行風險應急選擇．應用GO-FLOW法對果蔬物流系統(tǒng)進行量化分析與安全評價有其獨特的優(yōu)越性，相對于故障樹法（FTA）來說能夠更準確更直觀地描述系統(tǒng)，使分析得到簡化，相對于與GO-FLOW法基本思想一致的GO法而言，GO-FLOW更適應于有一定操作順序的動態(tài)復雜系統(tǒng)的系統(tǒng)分析．因此，在果蔬物流系統(tǒng)安全評價中應用GO-FLOW法有很強的實際意義．

［1］中國國家統(tǒng)計局．中國2010年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計年鑒（農業(yè)）．http://www．stats．gov．cn/tjsj/ndsj/2010/indexch．htm．

［2］杜衛(wèi)東，魏啟文，高觀．我國蔬菜水果冷鏈物流發(fā)展戰(zhàn)略研究［J］．煙臺職業(yè)學院學報，2008（2）:24-32．

［3］沈祖培，黃祥瑞．GO法原理及應用［M］．北京:清華大學出版社，2004．

［4］MATSUOKA T，KOBAYASHI M．The GO-FLOW reliability analysis methodology-analysis of common carse failures with uncertainty［J］．Nucl Eng Desig 1997，175:205-214．

［5］謝如鶴，張得志，羅榮武．物流系統(tǒng)規(guī)劃［M］．北京:中國物資出版社，2007．

［6］SHEN Z P，WANG Y，HUANG X R．A quantification algorithm for a repairable system in the GO methodology［J］．Reli Eng Sys Saf，2003，80（3）:293-298．

［7］蔡鑒明，曾峰．基于GO法的供應鏈可靠性分析［J］．公路交通科技，2007，24（3）:141-144．

［8］沈祖培，高佳．GO法原理和改進的定量分析方法［J］．清華大學學報:自然科學版，1999，39（6）:15-19．

The Safety Evaluation of Apple Cold Chain Logistics System Based on the GO-FLOW Reliability Analysis Methodology

YANG Fang1，2*，XIE Ru-he1，3，LIU Peng-fei4
（1．College of Traffic and Transportation Engineering，Central South University，Changsha 410075，China;
2．Department of Business Administration，Changsha College，Changsha 410003，China; 3．Business School，Guangzhou University，Guangzhou 510000，China; 4．College of Economics and Management，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，China）

Appling the system reliable theory，the safety analysis of apple cold-chain logistics system is presented by using the GO-FLOW method，GO-FLOW algorithm is performed to determine the reliability and failure probability of every network nodes，so as to find out the key nodes that affect the safety of apple logistics system and propose solutions thinking．

GO-FLOW method;apple cold-chain logistics;system security evaluation

N945.1

A

1000-2537（2011）05-0041-05

2011-07-26

國家自然科學基金資助項目（70671108）;湖南省企業(yè)管理與投資研究基地開放基金項目（10jdjy02）;湖南省2010年高校青年骨干教師培養(yǎng)項目

*通訊作者，E-mail:ylzhuo@163．com

（編輯陳笑梅）