基于CVaR的果蔬冷鏈風險控制研究

王 林，朱夢蝶

（武漢理工大學 交通運輸管理系，湖北 武漢 430063）

基于CVaR的果蔬冷鏈風險控制研究

王 林，朱夢蝶

（武漢理工大學 交通運輸管理系，湖北 武漢 430063）

在生鮮類農產品安全問題頻發和大眾消費需求多樣化的背景下，果蔬農產品所固有的復雜性使得果蔬冷鏈存在巨大的潛在風險。基于果蔬農產品的特殊性，建立果蔬冷鏈的風險指標體系，采用Borda-風險矩陣分析法對風險控制因素進行重要性排序，篩選出果蔬冷鏈所面臨的主要風險指標。引入條件風險值理論（CVaR）構建果蔬冷鏈風險控制模型，并結合實例，通過LINGO求解得到最小風險損失時的最優風險控制組合。為主動預防果蔬冷鏈風險，減少供應鏈損失提供針對性的借鑒。

果蔬冷鏈；風險控制；條件風險值理論（CVaR）；風險矩陣法

1 引言

果蔬農產品作為生鮮農產品中的一個重要分支，與人們的生活息息相關。隨著我國社會經濟的不斷發展，人們對于果蔬農產品的需求日益增多，且呈現出多樣化趨勢［1］。與一般農產品相比，果蔬農產品具有易腐、不易儲存等諸多復雜特性，因此對整個流通過程的要求更加嚴苛，果蔬冷鏈的運作質量也更加重要。然而我國的冷鏈物流起步較晚，冷鏈技術應用范圍小、技術及設備水平相對落后，也沒有系統的行業標準來支持與保障其高效運行［2］，使得風險存在于果蔬冷鏈的各個環節，果蔬農產品的損耗與質量安全問題突出。

識別果蔬冷鏈中的潛在風險，客觀地評估風險的影響，并有針對性地對關鍵風險進行控制，是果蔬冷鏈管理者亟需解決的問題。基于此，本文引入證券投資組合決策中的條件風險值理論，構建了基于CVaR的果蔬冷鏈風險控制模型，通過LINGO求解得到風險損失最小的最優風險控制組合，為果蔬冷鏈管理者有針對性地進行風險控制，尤其是在資金有限的情形下取得更好的控制效果，全面提高果蔬冷鏈運作水平，減少果蔬農產品在途損耗提供了一些參考。

2 果蔬冷鏈風險分析與評估

果蔬冷鏈是指果蔬農產品從種植、田間采摘、生產加工、冷藏運輸、批發銷售直至最終消費者的各個環節中始終處于低溫環境下的特殊供應鏈系統［3］。本文通過廣泛查閱果蔬農產品物流供應鏈相關資料，基于果蔬農產品供應鏈的種植、加工、儲運及銷售四個環節構建風險評價指標體系。采用Borda-風險矩陣法進行風險評估，大致思路如下：

（1）確定風險矩陣欄。確定風險矩陣欄是風險評估的基礎，結合Borda序值法，確定主要欄目見表1。

表1 風險矩陣欄

（2）計算風險發生概率值P及風險影響值I。確定風險發生概率和風險影響值的基礎是威脅、脆弱性和資產的識別，GB/T 20984-2007將威脅、脆弱性嚴重程度和資產等級均定義為5個等級，并分別賦值為：很高（5），高（4），中（3），低（2），很低（1）［4］。本文從某一具體的企業果蔬冷鏈風險控制情況出發，通過相關的調查報告及專家、技術人員的經驗，得出果蔬冷鏈物流中種植、加工、儲運、銷售各環節的風險項威脅、脆弱性和資產的識別等級，見表2。

表2 風險評價指標及其威脅、脆弱性和資產的識別

風險發生概率值P由威脅發生頻率T以及脆弱性的嚴重程度V共同確定：

風險影響值I由脆弱性的嚴重程度V以及資產價值A共同確定：

依據 f1、f2構建專家二維矩陣。在矩陣中，行均代表脆弱性嚴重程度的高低。 f1中，矩陣列代表威脅出現頻率，f2中，矩陣列代表資產重要性等級；矩陣內的值分別是風險發生的概率和風險影響等級值。具體計算過程如下：

其中，t代表威脅等級，v代表脆弱性等級，a代表資產識別等級。

（3）計算Borda數。通過Borda數值大小度量各風險因素對冷鏈影響的重要程度。根據相關文獻和歷史資料，本文擬定風險概率值P和風險影響值I權重分別為40%、60%，由此計算Borda數。

（4）確定Borda序值。將Borda數值按照由大到小的順序排列，其相應的Borda序值為0，1，…［3］。

（5）構建風險矩陣。按照上述步驟，構建果蔬冷鏈風險矩陣，見表3。

表3 果蔬冷鏈風險矩陣

選取Borda序值最小的五個風險因素，即溫度控制風險x12、運輸時效風險x15、儲存損失風險x16、溫濕度控制風險x19、訂單履行風險x20作為主要控制對象來構建CVaR風險控制模型，求解最優控制效果下的風險控制組合。

3 基于CVaR的果蔬冷鏈風險控制模型構建

CVaR（Conditional Value-at-Risk）即條件風險價值，是由RockafeUar和Uryasev等于1997年提出的一種風險計量技術，是指在一定的置信水平（置信度）上，損失超過VaR的條件均值，就是指投資組合的損失大于某個給定的VaR值的條件下，該投資組合損失的平均值［5］。與VaR相比，CVaR不僅能更好地對尾部風險進行有效控制，同時還擁有次可加性、正齊次性、單調性及傳遞不變性等特征，是一種更優、更精確的一致性風險計量技術。

CVaR作為風險測量工具，最早應用在經濟行業，由于方法適用性、實用性強而逐漸應用于其他領域。將CVaR模型應用于供應鏈管理，能較好地描述風險發生的嚴重程度和頻率高低，更為客觀地評價風險的發生情況及結果［6］。此外，通過使用線性規劃算法可以優化CVaR，計算較為簡便。

定義 f（x，y）為風險損失函數，x為風險控制組合，y為損失率，x∈X，X?Rn，X為風險控制組合的可行集，y∈Rm，它的密度函數為p（y），假定p（y）連續。當y是一個已知分布的隨機變量時，f（x，y）就是一個依賴于x的隨機變量，它不超過臨界值α的概率由下式確定［5］：

ψ（ω，α）為關于α非增、右連續的累積分布函數，以αβ（x）表示風險控制組合的VaR值，以φ（x）表示損失率不小于αβ（x）時的期望損失值CVaR，其中 β為置信水平，對任意β∈（0，1），定義：

直接通過上述定義計算和優化VaR和CVaR十分困難，學者Rockafeller和Uryasev借助一個特殊的函數Fβ（x，α）將CVaR和VaR二者進行聯系，簡化了計算。

其中［T］+=max（0，T），最小化Fβ（x，α）產生的（x*，α*）中x*為最優風險控制組合權重，α*就是相應的VaR值。

本文通過歷史模擬法對各風險損失值進行估計，假定該供應鏈中存在n種風險，收集過去歷史上m個時期內n種風險的損失率數據，每個時期內的損失率取值為yd（d=1，2，...，m），xT=（x1，x2，...，xn）表示在n種風險控制上的資金分配狀況，可將函數轉化為以下簡化形式：

在給定的置信水平β下，構建CVaR風險控制模型如下：

對該問題求解得到最優控制組合權重向量x*，對應的VaR值為α*，CVaR值為φ（x*，α*）。

4 實例分析

本案例采集了湖北省某鮮葡萄分銷供應鏈2015年7月至10月的五項風險投入產出數據，主要包括儲運環節中的溫度控制風險x12、運輸時效風險x15、儲存損失風險x16以及銷售環節中的溫濕度控制風險x19、訂單履行風險x20帶來的平均損失與每種風險的日投入成本，計算得出損失率。按置信水平β=（0.90，0.95，0.99）來考慮投資風險控制組合的損失值，在LINGO11.0上執行目標規劃程序，得出三種置信水平下的最優解及風險損失值，見表4。

表4 三種置信水平下的最優解及風險損失值

在不同置信水平下，資金投入比例會不太一樣，但對于儲運環節中的溫度控制風險、運輸時效風險投入比率較大。可以看出，在對果蔬農產品冷鏈進行風險控制的過程中，適當加大對溫度控制及運輸時效控制的投入能取得更好的控制效果。同時，隨著置信水平的提高，最優風險控制組合的CVaR值不斷升高，這與現實規律相符。此外，在不同的置信水平下，CVaR值始終略大于VaR值，說明CVaR更好地控制了尾部風險。但是也可以發現，當置信度為0.95時，最優解x*出現了一定的跳躍，這就說明由于數據有限，估算結果仍存在一定的誤差，有待進一步研究。

5 結語

本文討論了果蔬冷鏈中存在的主要風險，在對其進行重要性排序的基礎上，篩選出果蔬冷鏈所面臨的五個主要風險指標，引入條件風險值理論（CVaR）從投入產出的角度構建了果蔬冷鏈風險控制模型，并結合實例求解得到風險損失最小的最優風險控制組合，實現了有限資金投入下的最優控制效果，對果蔬冷鏈乃至供應鏈風險管理者合理安排資金投入提供了借鑒。

［1］Narasimhan R，Talluri S.Perspectives on Risk Management in Supply Chains［J］.Journal of Operations Management，2009，27（2）:114-118.

［2］王燕，劉永勝.供應鏈風險管理概述［J］.物流技術，2008，27（8）: 138-141.

［3］王熒熒.農產品冷鏈物流安全風險評價研究［D］.西安:長安大學，2014.

［4］談立峰，郝東平，孫樨陵.綜合應用風險矩陣法與Borda序值法評價區域性大型活動公共衛生突發事件風險［J］.環境與職業醫學，2012，22（9）:556-560.

［5］李夏.基于CVaR的供應鏈風險評估研究［D］.淄博:山東理工大學，2014.

［6］王雨飛.基于遺傳算法的CVaR模型研究［D］.西安:西安電子科技大學，2007.

Study on Fruit and Vegetable Cold Chain Risk Control Based on CVaR

WangLin，ZhuMengdie
（DepartmentofTransportationManagement，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan 430063，China）

In this paper，based on the peculiarity of the fruit and vegetable products，we built the risk index system of the fruit and vegetable cold chain，used the Borda-risk matrix analysis to rank the risk control factors in terms of importance，identified the major ones，introduced the CVaR theory to build the fruit and vegetable cold chain risk control model and at the end，through an empirical example，obtainedtheoptimalriskcontrolcombinationtominimizetheriskdamage.

fruitandvegetablecoldchain；riskcontrol；CVaR；riskmatrixprocess

F326.6；F273.2

A

1005-152X（2016）05-0126-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.05.028

2016-04-03

王林（1966-），女，武漢理工大學交通學院副教授，碩士，主要研究方向：交通運輸規劃與管理、交通信息管理。