基于可拓關聯的農產品冷鏈物流安全預警模型及應用

滕興樂， 張　峰， 宋曉娜

(山東理工大學 商學院， 山東 淄博 255012)

基于可拓關聯的農產品冷鏈物流安全預警模型及應用

滕興樂， 張峰， 宋曉娜

(山東理工大學 商學院， 山東 淄博 255012)

摘要：農產品冷鏈物流安全是促進農業產業化的關鍵.通過構建多維度農產品冷鏈物流安全預警指標體系，選取可拓關聯方法對農產品冷鏈物流安全進行預警分析，建立農產品冷鏈物流安全物元模型，運用關聯函數方法確定各預警指標權重，并結合算例分析進行驗證.研究表明，該方法不僅可識別待預警對象所處安全等級及其發展趨勢，還能對單指標或子系統進行安全狀態分析，具有較強的可操作性.

關鍵詞：可拓分析；農產品；冷鏈物流；預警模型

收稿日期：2014-12-01

作者簡介：騰興樂，女， tengxingle@sina.com

文章編號：1672-6197(2016)01-0051-07

中圖分類號：F252

文獻標志碼：A

Abstract:The safety of agricultural products cold chain logistics is the key to realize agriculture industrialization. Multidimensional agricultural cold chain logistics security early warning index system is constructed in this article, and the extension correlation method is selected to analyze agricultural cold chain logistics security and early warning. Among them, the agricultural products cold chain logistics security matter-element model is the foundation work. Furthermore, the weights of early warning indicators are calculated by correlation function method. Lastly, the inspection algorithm is practical through empirical analysis. Research shows that the method can not only recognize the object of early warning security level and its development trend but also can carry on the security status of single index or subsystems. Therefore, the method is proved to have strong operability.

Early-warning model of agricultural products cold chain

logistics security and its application based on extension decision

TENG Xing-le, ZHANG Feng, SONG Xiao-na

(School of Business, Shandong University of Technology, Zibo 255012, China)

Key words: extension analysis; agricultural products; cold chain logistics; early warning model

實現農業產業化是推動國民經濟發展的重要舉措，生產力的快速發展促使農業產業化道路中的瓶頸由生產環節轉向流通環節，而物流作為連接生產與消費的橋梁，其安全性是確保農產品流通順暢的關鍵[1].目前，國內農產品物流還處于探索性階段，呈粗放型增長，存在交通運輸體系不健全、物流標準化建設不到位、供應鏈運作不通暢等系列安全問題[2].農產品物流安全問題不僅嚴重制約了農業產業化的進程，也極大影響了農民的生活質量，所以，建立完善的農產品物流安全預警機制對解決上述問題起到至關重要的作用，特別是在“物流行業產業損害預警機制”已正式啟動的背景下，需以此為契機，深化農產品物流安全預警機制的研究，解決農產品物流安全問題.國內學者孫軍艷、劉海燕[3]將BP神經網絡引入果品冷鏈物流的預警評價中，克服了一般預警模型實時性、敏捷性較低的特點，實現了果品安全風險的動態監測，但是該方法存有訓練過度、不足的問題，出現陷入局部最小的現象.王熒熒等[4]對農產品冷鏈物流的特點及現狀進行了重點闡述，從管理、設備、技術、農產品品質、包裝、耐藏性等方面構建了農產品冷鏈物流安全評估體系及模型，但是未能采取有效的評價方法進行定量分析.辛榮[5]選取政府公共管理視角下的農產品物流安全預警體系進行研究，按照三角模糊理論、專家權重互評法的原理構建了預警機制，探討了中俄韓日國家區域物流安全狀態，但由于數據資源的匱乏，無法對所構建的評價指標體系進行相關性及靈敏度分析.

現階段的研究成果對農產品物流安全研究較少，且主要集中于物流安全控制和單物流環節預警方面，缺乏對農產品物流安全預警機制建立的系統性研究.本文選取農產品冷鏈物流安全作為研究對象，引入以可拓學的物元模型、可拓集合和關聯函數為基礎的多指標可拓綜合分析法.此方法現階段被廣泛應用到生態安全預警、區域競爭力評價、經濟結構調整等方面，但是還未應用于農產品冷鏈物流安全預警中.本文通過構建多指標農產品冷鏈物流安全預警物元模型，利用關聯函數確定了農產品冷鏈物流安全狀態，實現農產品冷鏈物流安全的動態預警.

1農產品冷鏈物流安全預警指標體系構建

首先預警指標的選取需與農產品物流相關，指標值的升降不僅對其安全產生直接影響，而且對冷鏈物流的安全預測具有顯著的警示作用.其次，以充分反映物流安全預警系統性要求為重點，要在符合預警系統能夠具備實踐性、可操作性的基礎上，確定農產品冷鏈物流預警指標.因此，預警指標體系的構建需要遵從相關性、有效性、系統性、客觀性及可操作性等原則.

文獻[4]以管理、設備、技術、品質、包裝、溫度采購效率、流通時間和耐藏性作為農產品冷鏈物流評估體系的一級指標，選取了20個二級指標作為評價要素；文獻[5]將包括運輸、儲存、裝卸搬運、管理水平、公共資源環境等在內的17個評價指標規整為物流要素、企業競爭力要素、環境要素、物流鏈相關要素四個大類，其四級指標41個.蘆亞豐[6]通過研究農產品冷鏈物流影響因素，認為可將因素評估分為經濟、文化、政策、科技四個方面，且進一步細分為冷鏈物流成本、基礎設施、市場化程度等15個子指標.綜上研究雖然都以農產品冷鏈物流系統為研究對象，以動態反映該系統的安全性與穩定性為評價目標，但缺乏從系統工程的角度對農產品冷鏈物流作業過程的進行指標體系構建的研究.所以，本文以上述研究成果為基礎，通過參考國家頒布的物流政策法規和山東省冷鏈物流相關研究成果的基礎上，提出“生產-運輸-環境-社會”概念模型，建立農產品冷鏈物流安全預警指標體系(見表1).

表1農產品冷鏈物流安全預警指標體系

目標層準則層指標層農產品冷鏈物流安全預警生產因素b1運輸因素b2 環境因素b3社會因素b4采購效率c1農產品狀態質量c2包裝材料特性c3源頭污染程度c4檢測設備c5送貨車輛c6裝卸設備c7振動程度c8保鮮方法和技術c9保鮮時間c10運輸人員素質c11貯藏溫度穩定性c12濕度c13二氧化碳濃度控制c14氧氣濃度控制c15冷藏設備c16法律法規標準c17物流硬件及網絡建設c18

表1中，生產因素b1指農產品在進入運輸環節前的各項工作，包括采購、包裝、質量檢測等環節.采購效率越高，所消耗的作業時間越少，對保鮮越有利.采購人員會對包裝前產品的質量進行監控；良好的包裝質量是進行冷鏈運輸過程的重要保障，此處選擇包裝材料與農產品的匹配特性作為衡量指標；農產品生產完畢至包裝運輸過程中的作業污染度要進行嚴格把控，盡可能將污染度降至最低；此外，檢測設備的精密程度也是影響作業人員評估農產品質量的關鍵因素.運輸因素b2涉及作業人員、運輸設備、裝卸設備、保鮮技術、保鮮時間等多個環節.設備的標準化、專業化水平直接影響到運輸、倉儲作業的銜接度，因此，選用的運輸設備先進程度越高，則安全度越高；作業人員的保鮮意識越強、經驗越分豐富，其安全系數也越高.因為不同種類的農產品環境評價指標的要求不同，所以，環境因素b3選取具有代表性的溫度、濕度、二氧化碳濃度、氧氣濃度四個方面.社會因素b4考慮到不同地區對農產品冷鏈物流的相關政策存在差異，區域間冷藏設備、通訊方式不同也會影響到冷鏈作業的便捷性，其便捷性越高，安全系數越高.

2農產品冷鏈物流安全預警的建立

2.1　構建農產品冷鏈物流安全物元模型

根據農產品冷鏈物流安全等級n，確定經典域物元Ro，節點域物元Rp和待評價物元R.經典域物元Ro計算公式如下

(1)

(2)

(3)

式中，N指農產品冷鏈物流安全區域，xo為評價指標ci所對應量值.

2.2　構建關聯函數

(4)

2.3　指標權重確定

農產品冷鏈物流安全評價指標權重利用關聯函數法確定[8].即

(5)

(6)

否則，co的數據落入的類別越大，賦予權系數越小：

(7)

根據單樣本數據計算指標co權重

(8)

定義由第t個樣本求得的指標ci權重為ξot，則當有m個樣本時，依據各樣本數據求解權重，進而取平均值，即為指標ci權重：

(9)

2.4　農產品冷鏈物流安全等級評判

(10)

3算例分析

3.1　數據資料來源

以山東省某一農產品生產基地為例，其產品有蔬菜、水果、肉、禽、蛋等，由于生產基地發展冷鏈物流時間較短，運作效率一般，冷鏈保證措施不到位且冷鏈物流運作對冷藏及運輸環節的要求嚴格，導致物流不暢及產銷脫節現象嚴重，浪費問題時有發生，物流管理問題亟待解決，迫切需求對農產品冷鏈物流安全進行科學合理的動態監測及預警.

3.2　農產品冷鏈物流安全等級劃分

根據《農產品冷鏈物流發展規劃》及相關評估體系[9-10]研究，將農產品冷鏈物流安全等級劃分為5個狀態，依據農產品冷鏈物流安全程度從劣到優，分別為重警(Ⅰ)、 中警(Ⅱ)、 輕警(Ⅲ)、 無警(Ⅳ)和

表2農產品冷鏈物流安全等級劃分

安全等級農產品冷鏈物流安全表征狀態Ⅰ產品供需矛盾嚴重,冷鏈物流系統運作時間長、效率低、成本高,浪費現象嚴重,食品安全問題頻發,人員冷鏈物流意識薄弱.Ⅱ產品供需矛盾較為突出,產銷脫節及食品安全問題時常發生,冷鏈物流作業環節較多,流通效率較低,浪費較為嚴重,人員冷鏈物流意識處于培養初期.Ⅲ產品供需之間存在一定的矛盾,冷鏈物流系統運作效率一般,出現產銷脫節現象,冷鏈物流管理措施無力度,浪費問題時有發生.Ⅳ產品供需間基本能夠達到有機協調,可有效控制冷鏈物流系統運作成本,效率較高,浪費現象一般不會發生,人員冷鏈物流意識較強.Ⅴ產品供需達到高效統一,冷鏈物流系統具有高效率、低成本、無浪費的特征,人員冷鏈物流意識強,采取的冷鏈物流政策可有效支撐其運作,是冷鏈物流的理想水平.

表3農產品冷鏈物流安全預警指標閾值

預警指標ⅠⅡⅢⅣⅤc1[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c2[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c3[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c4[0.08,1](0.06,0.08](0.04,0.06](0.02,0.04](0,0.02]c5[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c6[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c7[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c8[4,5)[3,4)[2,3)[1,2)[0,1]c9[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c10[8,10)[6,8)[4,6)[2,4)[0,2]c11[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c12[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c13[0.6,0.68)[0.68,0.76)[0.76,0.84)[0.84,0.92)[0.92,1]c14[0,0.008)[0.008,0.016)[0.016,0.024)[0.024,0.032)[0.032,0.04]c15[0.08,1](0.06,0.08](0.04,0.06](0.02,0.04](0,0.02]c16[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c17[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c18[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]

安全(Ⅴ)，并運用可拓集合概念將其漸變關系定量化描述，以便明確層次關系，各等級下的農產品冷鏈物流安全狀態涵義見表2.

3.3　預警指標閾值確定

對農產品冷鏈物流安全等級進行定量化分析，需結合各評價指標確定其所屬安全等級的閾值區間.參考國家、山東省對冷鏈物流規定的相關標準[11-12]，按照系統性、可操作性和地域性等原則，結合生產基地的實際狀況，確定各預警指標閾值，見表3.

3.4　經典域、節域及待預警對象的確定

根據農產品冷鏈物流安全預警指標體系各安全等級的量值范圍，可取得其經典域R1、R2、R3、R4、R5：

按照農產品冷鏈物流安全預警指標閾值，可取得其節域RP：

為對山東省農產品生產基地2016年冷鏈物流安全狀況進行預警，需確定該年度各預警指標的量值.參考山東省農產品生產基地的相關資料，結合10名專家的意見(對專家打分值采用求均值法處理)，經統計得到2016年山東省農產品生產基地冷鏈物流安全預警指標值，利用物元模型表示待預警對象。

其中，x1-x18取值情況見表4.

表4山東省農產品生產基地冷鏈物流安全預警指標值

預警指標指標值預警指標指標值預警指標指標值x10.65x70.55x130.90x20.84x82.50x140.02x30.75x90.65x150.03x40.03x103.00x160.65x50.45x110.50x170.75x60.65x120.75x180.62

3.5　權重計算及安全度確定

按照公式(5)至(9)，可取得各預警指標權重，其結果見表5.

表5指標權重

指標權重指標權重c1c2c3c4c5c6c7c8c90.04320.06630.06530.07580.04780.0570.04050.04240.0712c10c11c12c13c14c15c16c17c180.04480.06950.06010.06340.05230.06610.05560.03920.0394

表6山東省農產品生產基地冷鏈物流安全度計算結果

預警指標kⅠxi()kⅡxi()kⅢxi()kⅣxi()kⅤxi()所屬等級c1-0.0243-0.0180-0.00540.0108-0.0130Ⅳc2-0.0530-0.0486-0.0398-0.01330.0133Ⅴc3-0.0245-0.01090.0327-0.0109-0.0245Ⅲc4-0.0474-0.0379-0.01900.0379-0.0190Ⅳc5-0.01270.0209-0.0105-0.0229-0.0291Ⅱc6-0.0258-0.01540.0107-0.0045-0.0201Ⅲc7-0.0143-0.00320.0076-0.0110-0.0184Ⅲc8-0.0159-0.00710.0212-0.0071-0.0159Ⅲc9-0.01780.0356-0.0178-0.0356-0.0445Ⅱc10-0.0280-0.0224-0.01120.0224-0.0112Ⅳc11-0.0261-0.01160.0348-0.0116-0.0261Ⅲc12-0.0413-0.0351-0.02250.0150-0.0100Ⅳc13-0.0436-0.0370-0.02380.0079-0.0106Ⅳc14-0.0196-0.00870.0262-0.0087-0.0196Ⅲc15-0.0413-0.0331-0.01650.0331-0.0165Ⅳc16-0.0313-0.0232-0.00700.0139-0.0167Ⅳc17-0.0147-0.00650.0196-0.0065-0.0147Ⅲc18-0.00560.0079-0.0158-0.0236-0.0276Ⅱ綜合安全關聯度Kimax-0.4871-0.2542-0.0365-0.0147-0.3240Ⅳ

根據公式(4)可確定農產品生產基地冷鏈物流安全預警指標在不同級別下的關聯度值，進而根據權重及公式(10)取得綜合安全度，其結果見表6.

3.6　預警結果分析

利用層次分析法得到的綜合安全預警結果為“輕警”，且有向“中警”變化趨勢；模糊評價的結果為“中警”，且向“重警”惡化.根據當前對農產品生產基地的狀態描述，可判定2014年期間，基地所屬“農產品冷鏈物流安全等級劃分”中的Ⅲ等級.隨著基地經濟的發展及投資力度的加大，預估計2016年時冷鏈物流安全等級會有所提升，而層次分析法、模糊評價法判定其2016年期間分別處于Ⅲ、Ⅱ等級，以上方法預警結果與農產品生產基地的實際情況有較大差距，其主要原因在于預警過程摻入了過多的主觀因素，影響預警效果的正確性.可拓關聯方法的預警結果(Ⅳ→Ⅲ)符合農產品生產基地的實情，不僅可通過綜合安全關聯度Kimax識別基地所處安全等級及發展趨勢，還能對單指標或子系統進行安全狀態分析，具有較強的可操作性.

表7農產品冷鏈物流安全預警效果對比

預警方法ⅠⅡⅢⅣⅤ預警結果層次分析法0.24330.26720.27360.15350.0624Ⅲ→Ⅱ模糊評價法0.15720.19340.14950.10820.0986Ⅱ→Ⅰ可拓關聯法-0.4871-0.2542-0.0365-0.0147-0.3240Ⅳ→Ⅲ

3.7　改進措施與建議

(1)注重農產品冷鏈物流基礎設施建設.根據本文預警結果，檢測設備、物流硬件及網絡通訊的安全預警指標值分別為0.45、0.62，按照安全預警指標閥值的等級劃分均處于中警(Ⅱ)等級，是制約農產品生產基地的重要因素，致使產品供需矛盾，產銷脫節及食品安全，冷鏈物流作業環節較多，流通效率較低等問題的產生.因此，后期的發展要重視采取有效措施，投入先進的檢測設備、冷藏運輸設備、合理選取區域建設低溫倉庫.通過建立計算機管理信息系統、電子交換系統，將目前基地中擁有的冷藏運輸設備及相關數據統一標準化處理，一方面加強運輸前的農產品質量檢測力度，另一方面提升企業間信息共享水平，動態掌握庫存、運輸中產品的保質情況.結合當前國內物流發展狀況，農產品生產基地不僅要合理引入能滿足多品種、小批量運送的小編組機冷車，還要針對冷藏農產品對溫度等不同的要求建設適應的低溫和冷凍倉庫等.

(2)積極引入先進的保鮮方法，創新保鮮技術.根據預警結果顯示，保鮮方法和技術這一指標的安全預警指標值為0.65，處于安全預警指標閥值等級中的中警(Ⅱ)等級，導致食品安全問題時常出現、浪費較為嚴重，是農產品生產基地冷鏈物流安全的短板因素所在.農產品生產基地應以吸收先進的保鮮技術作為實現冷鏈物流控制的重要手段，輔以冷鏈運輸過程中的跟蹤管理、多式聯運等措施，采取恒溫控制跟蹤管理技術，以及具備強制供電氣驅動、自動控溫與記錄、衛星監控“三段式”的冷藏運輸車等新技術.此外，還應關注制冷節能技術的研發.淘汰落后的制冷方案、改進陳舊的制冷設備、導入自動化立體冷庫技術等，可有效削減冷鏈物流成本.以COP高的制冷壓縮機等為代表的高效低能耗設備、并聯技術、變頻技術、“無縫”對接技術、熱氣融霜技術等保鮮方法與技術均是發展重點.

4結論

(1)利用構建的農產品冷鏈物流安全預警指標體系及預警方法，對山東省農產品生產基地冷鏈物流進行安全評價，預警結果表明2016年基地冷鏈物流達到“無警(Ⅳ)”狀態，且具有向“輕警(Ⅲ)”轉變的態勢.檢測設備、保鮮方法和技術、物流硬件及網絡建設處于“中警(Ⅱ)”狀態，是影響冷鏈物流安全的主要因素.農產品狀態質量較高，為“安全(Ⅴ級)”預警.因此，未來的冷鏈物流安全建設，需充分發揮農產品質量較高的優勢，加大對檢測設備、物流硬件、網絡等基礎設施的投入，吸收先進的保鮮方法及技術，系統性的保障農產品冷鏈物流安全向更高水平發展.

(2)基于可拓關聯的農產品冷鏈物流安全預警模型具有較強的靈活性.通過對指標體系中安全預警指標值的確定，根據安全預警指標閥值的范圍明確各指標所處的安全等級，結合指標權重計算出綜合關聯安全度值對研究對象進行綜合預警分析，既能夠實現單指標預警效果分析，有利于及時發現短板因素并加以改善，又能將多目標評價有效轉化為單目標決策，實現整個冷鏈物流的安全狀態分析.該模型和方法在多角度、多因素預警中實現定性與定量評價相結合，不再束縛于“非此即彼”的二值限制，達到冷鏈物流“既此亦彼”動態安全預警，為相關部門對冷鏈物流運輸風險進行科學控制與防范提供有效依據.

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(編輯：劉寶江)