基于灰色理論的廣西果蔬冷鏈物流需求及其影響因素預測研究*

戎陸慶，黃佩華

(廣西科技大學管理學院，柳州 545006)

0 引言

廣西擁有優越的氣候、地理條件且具有較為豐富的土地、種植、人力等資源，非常適宜發展果蔬產業，目前已發展成為中國重要冬菜基地和“南菜北運”三大試點區域之一。然而，廣西冷鏈物流產業發展的滯后造成了果蔬產業存在大而不強、大而不優的局面，以2015年為例，廣西果蔬產量為4 506.39萬t(約占全國產量的4.3%)，而常溫下流通的腐損率達到25%，果蔬產值僅因腐爛變質造成的損失就超過180億元[1-2]。因此，開展果蔬冷鏈物流需求預測并研究其相關影響因素對發展廣西果蔬冷鏈產業及提升果蔬產業競爭力具有重要的理論價值和現實意義。

近年來與冷鏈物流相關的研究逐漸增多，形成了3個方向的代表性研究：(1)追蹤冷鏈物流技術發展，Arsdel、Zor等[1-2]提出“3T、3C、3P”理論奠定了冷鏈物流技術的基本準則； Van[5]研究了如何降低供應鏈運營的不確定性； Bogataj[6]、Ollinger[7]及張仁堂等[8]探討了物流供應鏈溫控集成方法。(2)探索冷鏈物流的發展策略，王文生[9]、周家華等[10]從資金、政策、運輸成本等視角分析中國果蔬冷鏈物流存在的問題，并給出了相關應對措施； 李超、劉翠娟[11]基于SWOT分析法提出了提升河北省果蔬鮮活農產品冷鏈物流水平的可行性建議。(3)關注冷鏈物流需求的預測，在構建供應和需求的綜合指標體系的基礎上，Flsieh等[12]對區域生鮮農產品的冷鏈物流需求進行回歸預測，蘭洪杰等[13]、馮永巖等[14]應用神經網絡方法預測了北京市不同時期冷鏈物流需求； 張倩[15]、柯亞楠[16]使用GM(1， 1)模型分別對河北、唐山未來農產品冷鏈物流需求進行階段預測； Eksoz[17]在梳理了灰色模型、神經網絡模型及組合模型基礎上，結合需求影響因素預測了某地區鐵路冷鏈物流短期需求并提出管理啟示。

分析文獻可以發現學界非常重視冷鏈物流技術的研究、熱衷區域冷鏈物流發展策略的探索，關注冷鏈需求的定量分析，但對區域果蔬冷鏈物流需求預測特別是需求影響因素分析的定量研究還非常少。考慮到果蔬產量易受到諸多因素影響，并且年份統計數據有限，文章擬采用適用于小樣本的灰色GM(1， 1)建立冷鏈物流需求預測模型，并運用灰色關聯方法分析了影響廣西果蔬冷鏈需求發展的相關因素。

1 研究方法介紹

1.1 GM(1， 1)預測模型

GM(1， 1)是灰色系統理論與技術的重要組成部分，利用部分已知數據來預測部分未知數據[18]。預測模型實現過程可以劃分為4個步驟。

(1)生成建模序列，并對序列進行一次累加生成一次累加序列。

X(0)=[X(0)(1)，X(0)(2)，X(0)(3)，…，X(0)(n)]，X(0)(k)≥0，k=1， 2，…，n

(1)

(2)

(2)生成緊鄰均值序列，即

(3)

P=(BTB)-1BTyN；yN=BP=[X(0)(2)，X(0)(3)，…，X(0)(n)]T

(4)

(5)

其中，a為發展系數，b是灰色作用量。

(4)建立GM(1， 1)的白微分方程模型，即

(6)

求解該微分方程，則GM(1， 1)預測模型為

(7)

(8)

(9)

建立灰色GM(1， 1)模型必須同時滿足下面兩個條件：

第一，發展系數a∈(-2， 2)；

若要使所建的GM(1， 1)模型有效且具有較高的滿意度，需要滿足以下的兩個條件：

其中，為了保證模型精確性，進行殘差檢驗，殘差為，

(10)

相對誤差為

(11)

平均相對誤差為

(12)

平均相對精度即預測精度為，

P=1-ε

(13)

一般預測的平均精度應高于80%，如果預測精度在90%以上，則說明該模型的預測效果較好。

1.2 灰色關聯分析

灰色關聯分析方法也是灰色系統理論的重要組成部分，非常適合在“小樣本、貧信息”環境下應用，通過采取特定數據處理模式確定系統內要素之間的灰關系，進而分析得出系統因子與主行為因子之間的關聯程度，其取值越大(0≤γi≤1)，說明子因子對主因子的影響作用越大，具體的計算分析過程可參考文獻[18-19]。與此同時，值得注意的是，在計算灰色關聯系數的過程中要特別注意設置分辨系數的取值，其引入可以最大程度削弱最大絕對差數值太大造成的失真，并且增加因子之間關聯系數的差異性，一般將其取值控制在0.1～0.5的范圍內。

2 廣西果蔬冷鏈物流需求的定量分析

2.1 果蔬冷鏈物流需求預測

果蔬冷鏈物流需求泛指為了保證品質，果蔬在采集、加工、儲藏、運輸、銷售等諸多環節中始終按照標準處于低溫環境而衍生的冷鏈物流功能服務需求。該研究的果蔬冷鏈物流需求主要指水果及蔬菜在低溫倉儲及運輸功能服務等方面的需求。

依據廣西果蔬冷鏈物流的發展趨勢與文獻研究，常以果蔬產量為基礎，并結合冷鏈流通率，將廣西果蔬產量和果蔬冷鏈流通率的乘積作為果蔬冷鏈物流需求量，即：果蔬冷鏈物流需求量=果蔬產量×果蔬冷鏈流通率。冷鏈流通率指假定所統計的果蔬產量全部進入流通領域，其中進入冷鏈流通環節的果蔬產量所占的比例。

根據《廣西壯族自治區“南菜北運”專項規劃(2015～2025年)》有關蔬菜冷鏈物流的發展目標，到2025年冷鏈流通率要達到50%以上，冷藏運輸率達到60%以上，流通環節果蔬產品腐損率要降至10%以下[20]。據此可以計算得出廣西2015～2025年果蔬產品的冷鏈流通率將以每年8.6%的速度增長，進而推導得到2016～2020年廣西果蔬冷鏈流通率(表1)。

以2016年《廣西統計年鑒》中2010～2015年間廣西水果和蔬菜(含菌類)產量的相關統計數據作為基礎，根據公式(1)～(9)可以分別建立廣西水果和蔬菜產量的GM(1， 1)預測模型。

求解得出水果產量灰色預測時間響應函數為：

(14)

還原出X(0)的模擬值為：

(15)

模型發展系數|a|=0.0789<0.3，適合中長期預測； 級比δ(0)(k)在δ(0)∈(0.75， 1.33)的范圍； 預測模型的平均相對誤差為1.27%，模型的預測精度為98.73%，大于90%，預測精度較高。

同理有蔬菜產量的灰色預測時間響應函數是：

(16)

還原出X(0)的模擬值是：

(17)

模型發展系數|a|=0.054 0<0.3，適合中長期預測； 利用公式(10)～(13)可以得出，級比δ(0)(k)在δ(0)∈(0.75， 1.33)的范圍； 模型的平均相對誤差為0.84%，預測精度為99.16%，預測精度非常高。基于上述預測模型可以得到2016～2020年廣西果蔬產量的預測值，見表2。

根據表1及表2中得出的冷鏈流通率及果蔬產量預測值，可以計算整理出2016～2020年廣西果蔬冷鏈物流需求量，見表3。

表1 2016～2020年廣西果蔬冷鏈流通率

年份20162017201820192020果蔬冷鏈流通率0.240.260.280.310.33

表2 2016～2020年廣西果蔬產量預測值 萬t

表3 2016～2020年廣西果蔬冷鏈物流需求量 萬t

2.2 果蔬冷鏈物流需求影響因素的灰色關聯分析

GM(1， 1)能夠有效預測廣西果蔬冷鏈物流需求，但其發展除了受果蔬冷鏈系統內部推動作用的影響，還極大地受果蔬冷鏈物流系統所處環境的制約及影響，造成實際產出的結果存在誤差，即可能會出現實際產出接近預測值、實際產出高于預測值或低于預測值3種情況，所以應分析并厘清環境中影響廣西果蔬冷鏈物流需求變化的相關因素，進而為決策者制定產業發展的相關政策提供可參考的量化依據。

2.2.1 果蔬冷鏈物流需求影響因素指標體系

影響果蔬冷鏈物流需求的因素很多，綜合文獻研究[14-17，19]及指標選取的系統性、可操作性、重要性等原則[12-13]，選取區域經濟發展水平、果蔬供需水平、物流交通運輸技術水平、冷鏈支撐條件、物流可持續發展水平等5個方面因素[19，21-22]作為一級指標，并在此基礎上細分擴展為21個二級指標，見表4。

(1)區域經濟發展水平的影響

首先，區域經濟不斷發展壯大，果蔬生產規模不斷擴張，果蔬冷鏈物流系統的輸入與輸出量不斷增長，會對果蔬冷鏈物流能力提出更高要求。其次，區域經濟發展與區域居民的生活質量有著直接的影響，如城鄉居民消費水平、區域人均收入水平等，其與果蔬冷鏈物流需求有直接或間接關系。

表4 廣西果蔬冷鏈物流需求相關因素指標體系

一級指標二級指標變量名計量單位經濟發展水平社會消費品零售總額X1億元城鎮居民消費水平X2元農村居民消費水平X3元人均GDPX4元交通運輸技術水平公路總里程X5km鐵路營業里程X6km內河航道里程X7km供需水平貨運量X8萬t水果產量X9萬t蔬菜產量X10萬t常住人口量X11萬人冷鏈支撐條件水平計算機互聯網用戶數X12萬戶移動電話用戶數X13萬戶冷藏車保有量X14萬輛食品制造業工業生產總值X15萬元冷庫容量X16萬t冷鏈物流可持續發展水平農業固定資產投資X17萬元物流產業固定資產投資X18萬元科技研究投資X19萬元高校畢業生人數X20萬人信息產業固定資產投資X21萬元

表5 廣西果蔬冷鏈物流需求影響因素灰關聯度

(2)交通運輸技術水平的影響

物流是實現實體空間位移的活動，沒有物流交通技術的支撐，物流活動無法實現。物流交通運輸技術主要指公路、水路、鐵路等基礎運輸設施的發展完善情況。

(3)供需水平的影響

經濟學的“供求理論”認為供給和需求是由生產本身決定的，果蔬冷鏈物流的需求基數變化會通過產品供應量來表現； 同時，人是經濟活動的行為主體，所以在一定程度上人口密集程度對需求有較大影響。

(4)冷鏈支撐條件水平的影響

冷鏈支撐條件的水平主要體現為果蔬物流采用冷鏈管理所應用到的相關軟件技術水平，包括冷藏技術水平、信息技術水平、物流技術水平、組織技術(戰略聯盟)水平[23]； 與此同時，科學技術進步已經成為果蔬冷鏈物業經濟增長的重要驅動力。

(5)冷鏈物流可持續發展水平的影響

冷鏈物流可持續發展既要考慮當前發展的需要，又要規劃未來發展的需要。實現果蔬冷鏈物流的可持續發展，考慮的因素包括果蔬產業的可持續發展、物流業的可持續發展、相關科技產業的可持續發展[24]、人力資源的可持續發展等。

2.2.2 果蔬冷鏈物流需求影響因素灰色關聯分析

從廣西統計年鑒、廣西壯族自治區國民經濟和社會發展統計公報、中國冷鏈物流網等收集2006～2015年相關指標數據，利用灰色關聯度計算公式對影響廣西果蔬冷鏈物流需求的因素進行灰關聯分析。

使用均值化法對指標數據進行初始化處理，可得到二級指標灰色關聯度γi,并整理得出一級指標的平均灰色關聯度結果，見表5。一方面，γi≥0.6(i=1， 2，…， 21)，并且影響指標變量的灰色關聯度的均值為0.731，即所有指標變量都與廣西果蔬冷鏈物流需求存在較好相關性，并且γi的取值越接近1，比較序列數據與參考序列數據之間的相關性越好，從計算結果可知γ16>γ17>γ15>0.8，即冷庫容量(X16)、農業固定資產投資(X17)及食品制造業工業生產總值(X15)等3個指標與廣西果蔬冷鏈物流需求的變化關系最為密切，在實際中最值得關注，其余18個指標的影響相對較弱，并且由于貨運量(X8)、物流業固定資產投資(X18)、水果產量(X9)、高校畢業生人數(X20)、城鎮居民消費水平(X2)、蔬菜產量(X10)、公路總里程(X5)、常住人口數量(X11)、內河航道里程(X7)等9個指標的灰色關聯度取值低于平均值，對廣西果蔬冷鏈物流需求的影響程度則依次更弱； 另一方面，一級指標對廣西果蔬冷鏈物流需求變化關系的影響強度由高到低分別是冷鏈支撐條件、冷鏈可持續發展水平、經濟發展水平、供需水平及交通運輸技術水平。

3 結論分析

通過量化分析可知，GM(1， 1)模型的預測精度較高，用于預測具有較高的參考價值，能夠反映出未來廣西果蔬冷鏈物流需求發展變化過程。 同時應用灰色關聯方法分析影響廣西果蔬冷鏈物流需求變化能夠較好地擬合提取得出主要的影響因素，同時結合表5可以得出如下的分析結果。

3.1 冷鏈支撐條件的水平對果蔬冷鏈物流需求影響最顯著

(1)冷鏈基礎設施的影響明顯。灰關聯分析結果表明，冷庫容量、冷藏車保有量的灰色關聯度分別排在第1位及第8位，說明廣西冷鏈基礎設施的規模擴大與完善，會顯著地促進果蔬冷鏈物流需求的增加。

(2)食品制造業規模的影響突出。一般來說，食品制造業工業生產總值可以反映食品制造業的發展規模，從食品制造業工業生產總值的灰色關聯度排名第3位可以看出冷鏈物流市場規模會隨著其規模的增大而擴大，冷鏈物流需求會出現明顯的增長。

(3)信息化水平的影響較大。信息化可以有力地促進果蔬冷鏈物流的完善與進步，計算機互聯網用戶數與移動電話數兩個指標可以反映區域信息化的發展水平，其關聯度排名在21個指標中分別是第9位和第11位，也說明信息化水平的發展對提升廣西果蔬冷鏈物流水平及擴大需求具有較大的影響力。

3.2 冷鏈物流可持續發展與經濟發展水平對果蔬冷鏈物流需求影響顯著

(1)冷鏈物流可持續發展水平的影響突出。農業固定資產投資、物流業固定資產投資、科研投資、信息產業固定資產投資等關系冷鏈物流可持續發展水平的因素的關聯度取值均大于或者非常接近于均值，其中農業固定資產投資的灰色關聯度排名第2位。這些影響指標表明良好的農業生產條件、先進的科學技術與服務對提升果蔬冷鏈物流需求發揮著重大作用； 同時，物流業固定資產投資、高校畢業生人數對果蔬冷鏈物流需求的關聯度較小，很可能是由于當前廣西高校畢業生中的冷鏈物流人才稀缺，造成了相關投資無法產生明顯的規模效益，影響了冷鏈物流需求的增加。

(2)經濟發展水平的影響較明顯。社會消費品零售總額、農村居民消費水平、人均GDP與果蔬冷鏈物流需求的關聯度較高，說明穩定或加快這些指標因素的發展對擴大果蔬冷鏈物流需求有著重要意義； 與此同時，城鎮居民消費水平對果蔬冷鏈物流需求的關聯度較小，這很可能與城鎮居民的消費結構有關，隨著城鎮居民生活水平的改善，造成其消費需求出現多元化，一定程度上拉低了果蔬冷鏈物流需求。

3.3 供需水平與交通運輸技術水平對果蔬冷鏈物流需求影響較小

(1)供需水平的影響較弱。水果和蔬菜的產量與果蔬冷鏈物流需求的關聯度排名靠后，說明近年來果蔬冷鏈物流需求更多受制于其他條件。例如，當前人們生活水平不斷提高，對水果的需求更多樣化，同時對果蔬的品質及處理標準有了更高的要求。廣西果蔬雖具規模，競爭力卻不強，使得果蔬供應結構性過剩，造成冷鏈物流需求增長動力不足。

(2)交通運輸水平影響較小。一般來講交通運輸水平的提升對冷鏈物流需求的增加會呈現明顯的正相關關系，但是反映交通運輸水平的相關指標卻得出了不一致的結果。當前廣西交通運輸水平雖然不斷在發展，但由于重復建設、交通運輸方式間銜接不暢等問題造成了其無法顯著推動區域內冷鏈物流需求的增加[22]； 同時，鐵路營業里程的關聯度取值相對較大，這與近年來廣西果蔬的外運與對外貿易主要采取鐵路貨運方式有關，因此優化鐵路網絡的布局、協調鐵路運輸與其他運輸方式間的銜接將會對果蔬冷鏈物流需求產生明顯影響。

4 結語

發展果蔬冷鏈物流產業對做強、做優廣西果蔬產業具有不可低估的作用，果蔬冷鏈物流需求量則是客觀衡量區域冷鏈物流產業運力及綜合實力的重要量化依據。該文首先以GM(1， 1)模型對廣西未來冷鏈物流需求的變化開展預測，然后以區域經濟發展、果蔬供需、物流交通運輸技術、冷鏈支撐條件、物流可持續發展等5方面影響因素為基礎，利用灰色關聯方法分析了對廣西果蔬冷鏈物流需求發展具有影響的相關因素并且有效地獲取了主要影響因素。通過設計定量分析方法，為研究區域果蔬冷鏈物流需求的發展及辨析其發展過程所受到的環境因素影響提供了一種可行的范式，因此可以推廣應用于分析其他區域冷鏈物流需求的發展情況，只要引入符合條件的指標數據就能夠開展預測并得出影響該地區果蔬冷鏈需求發展的相關因素，將有利于政府相關職能部門結合量化參考依據制定發展果蔬冷鏈物流產業及提升果蔬產業競爭力的相關政策。

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