生鮮農產品供應鏈物流風險傳遞機理及控制

付 焯, 嚴余松,2, 郭 茜, 邱忠權

(1. 西南交通大學交通運輸與物流學院, 四川 成都 610031; 2. 成都工業學院, 四川 成都 610031)

易腐、易損性是生鮮農產品(fresh agricultural product, FAP)主要的特征,產品的主要價值取決其鮮活程度[1].根據中國物流與采購聯合會數據顯示,我國農產品運輸損耗率高達25%～30%,與發達國家的5%左右存在顯著差距[2].生鮮農產品供應鏈(fresh agricultural product supply chain, FAPSC)物流風險是指在生鮮農產品物流復雜的內外部環境中,針對供應鏈環節未來物流行為的決策及客觀條件的不確定性而引起的可能后果與預期目標發生多種負偏離的綜合[3].在生鮮農產品物流服務過程中,由于作業非標準化、交貨延遲等產生的輕微偏離預計計劃的狀況較多出現.從風險管理過程來看,這類事件屬于風險干擾情形,通常可以通過及時的管理來降低風險的發生.

在以往研究中,一些文獻主要圍繞FAPSC風險要素的識別與評價[4].隨著對產品質量的關注,一些文獻開始從風險控制層面,通過減少損耗及保障質量對供應鏈進行協同管理.文獻[5]對生鮮產品交貨的提前期以及庫存控制進行研究,建立了兩階段期望收益模型.文獻[6]構造了一個新鮮度衰減的指數函數來表征產品的價值損耗,以此研究供應鏈的協調問題.文獻[7]對單個供應商和兩個供應商下的訂貨研究比較得出最大期望利潤率與產品損耗率成反比關系.針對供應鏈物流風險管理問題,一些研究者對供應鏈物流過程產生的風險,運用風險預警和管理控制來對其進行識別、度量并進行控制,以此降低運行成本,提高供應鏈物流的運行績效[8-10].目前,一些研究者開始關注供應鏈風險傳導及控制問題[11-13],通過研究風險在供應鏈中的傳遞機理,阻止風險在供應鏈中的蔓延.上述研究中,從風險傳導層面,圍繞生鮮產品物流服務活動來分析風險的產生、傳遞與控制的研究相對較少.基于此,本文針對物流服務過程中產生的損耗問題,研究生鮮農產品在流通過程中各節點間物流風險傳遞的機理,構建FAPSC物流風險傳遞模型,分析各成員偏離物流服務計劃所產生的風險對供應鏈損耗風險的測算.

1 生鮮農產品供應鏈物流風險傳遞要素

在風險的傳遞上,醫學對傳染疾病風險的控制主要集中在風險源和傳播載體的控制,而有效的控制風險源的風險能量是控制風險的重要途徑.本文依據傳染病學疾病傳播的原理劃分風險傳遞的要素：首先是風險源,只有在具備了風險源的基礎上,風險才能開始進行傳播;其次是傳播載體,在真空狀態下任何風險是無法進行傳播的;再次是接受者，風險的傳遞必須有接受者,否則風險無法找到受體,不能形成傳導[14].這里將FAPSC產生的風險,按照風險傳遞的過程分為3大類：(1) 節點自身產生的物流作業風險,稱之為風險源;(2) 節點接受的傳遞風險,稱之為風險接受者;(3) 物流延遲風險,稱之為媒介風險[15].

2 生鮮農產品供應鏈物流風險傳遞模型

2.1 模型的假設

在考慮模型建立時,基于生鮮農產品從生產到銷售過程構建基本線性供應鏈,包括原料供應商、農戶、批發商和零售商4個組織元.供應鏈節點i為節點i+1提供原材料或者農產品.假設在4個組織元構成的供應鏈上存在n個節點企業,在日常運作中相互獨立,物流風險的傳導按照物流服務流程方向的鏈式順序形成順向鏈式傳導.在此供應鏈中節點企業產生的物流風險由非標準化作業、管理組織能力偏差以及作業保障要素不足3個因素作為風險源[15]，由上游節點產生的不可控制的供貨延遲風險作為受染風險，由節點i向i+1傳遞過程中物流造成時間延遲或貨物損害的風險作為媒介風險.模型具體的符號說明如下:

Xi為節點企業由于非標準化物流操作風險因素帶來的偏差,因為各個節點完成物流作業互相獨立,所以X1、…、Xn為互相獨立的一組隨機變量;

Yi為節點企業由于作業保障要素不足因素帶來的偏差,Y1、…、Yn也為互相獨立的一組隨機變量;

Zi為節點企業由于管理組織能力未達到標準要求風險因素帶來的偏差,Z1、…、Zn也作為互相獨立的一組隨機變量;

Hi為從節點i-1到達第i個節點出現的物流運作時間偏差,在不同節點之間物流的運作時間不相同,所以在物流運作過程中各節點間物流運作相互獨立,因此，H1、…、Hn為一組相互獨立隨機變量,同時H1=0;

Gi為節點企業i實際受到各種風險干擾出現的偏差;

αi為節點標準化操作風險貢獻(控制)系數,即節點企業(農戶)i自身非標準化操作對物流延誤造成的偏差影響,0≤αi≤1;

βi為節點作業條件風險貢獻(控制)系數,即節點企業(農戶)自身不充足的作業要素保障對物流延誤造成的偏差影響,0≤βi≤1;

γi為節點組織管理能力風險貢獻(控制)系數,即節點企業(農戶)自身組織協調能力不足對物流延誤造成的偏差影響,0≤γi≤1;

δi為風險傳遞(控制)系數,即節點i對上游節點i-1傳遞風險的吸收系數,δ1=0,0≤δi≤1;

εi為物流延遲風險貢獻(控制)系數,即節點i-1到節點i之間貨物運輸傳送過程中的風險要素對節點i企業作業的影響,ε1=0,0≤εi≤1;

Fxi(x)、fxi(x)為Xi的分布函數及其對應的概率密度函數;

Fyi(y)、fyi(y)為Yi的分布函數及其對應的概率密度函數;

Fzi(x)、fzi(x)為Zi的分布函數及其對應的概率密度函數;

FHi(x)、fHi(x)為Hi的分布函數及其對應的概率密度函數;

Gi(x)、gi(x)為Gi的分布函數及其對應的概率密度函數;

Ti為節點i實際完成物流作業時間,受上游節點i-1傳遞的風險和節點自身貢獻風險所共同影響決定,為一組隨機變量;

T0i為節點計劃完成作業時間;

ΔTi為節點i允許的最大作業偏差值;

Ri為節點企業i所產生作業的時間偏差風險,即

Ri=P(Gi>ΔTi)=1-P(Gi≤ΔTi);

(1)

S為FAPSC整體所產生的作業時間偏差風險,即

S=P(Gn>ΔTn).

(2)

2.2 模型的建立

對一個n級供應鏈的運作過程中,相鄰節點之間從i-1到i的訂單交付可能出現3種情況：提前交付、按時交付和延遲交付[13].對于FAPSC而言,由于其產品的特性,從生產節點到銷售節點的時間控制對于產品質量起著重要的作用,如果物流作業時間延遲過長會帶來產品質量損壞,因此會給供應鏈上各個節點帶來較大的經濟損失,雖然提前交付也可能造成產品在物流運作過程中的損耗,但這種損耗所產生的風險比不能及時交付而產生的產品質量損失和重新制定物流計劃、工人趕工等額外成本對供應鏈整體利益的破壞相對要低.因此,本文僅考慮在實際過程中從生產節點到銷售節點實際運作時間超出計劃時間的延遲情況.

設Gi∈[0,Ti-T0i],對于一般性節點的風險,由之前風險傳遞分析,受到3個方面的作用:(1) 節點自身產生的風險,分別為標準化操作、作業環境(條件)、組織管理能力3個方面出現的偏差;(2) 上游節點i-1產生并傳遞下來的風險;(3) 相鄰節點間形成的物流延遲風險.因此,對于節點產生的偏差為

Gi=αiXi+βiYi+γiZi+δiGi-1εiHi.

(3)

αi=1表示節點企業對非標準化操作風險達到完全無法控制狀態;βi=1表示節點企業對作業環境風險達到完全無法控制狀態;γi=1表示節點企業組織管理能力處于完全失控狀態;δi=0表示下游節點i+1通過調整班組、加班、改變供應商等手段完全消化上游產生的物流傳遞風險,阻斷風險的繼續傳遞;δi=1表示下游節點i+1完全遭受了上游節點i的風險,同時也完全傳遞給下游節點;εi=1表示運輸風險處于完全失控狀態.

在式(1)中,作為初始節點企業(i=1)不存在上游節點,因此不會受到上游節點的風險傳遞影響,也不受物流延遲風險的影響,僅僅受到節點企業自身風險的影響,因此,G0=0,初始節點作業完成時間偏差為

G1=α1X1+β1Y1+γ1Z1+δ1G0.

(4)

在FAPSC的尾端企業(i=n),根據式(3)可以得出其作業完成時間偏差為

Gn=αnXn+βnYn+γnZn+δnGn-1+εnHn.

(5)

對生鮮農產品物流風險定義為節點企業i在實際作業時間超出了規定要求的節點時間(保證產品的鮮活程度所要求的時間)所產生的風險.該風險由節點i在實際作業過程中超出了規定要求時間的概率來表示,到最終尾端節點n接收了之前所有節點超期時間的風險.作為FAPSC的終點,它體現了整個供應鏈整體延誤時間的狀況.所以,FAPSC的整體物流風險可以由其末端節點所面臨的風險來表示,即節點企業n的作業偏差也為整個供應鏈對消費者銷售產品的實際偏差.

2.3 模型推導

對式(1)的風險傳遞模型進行迭代,可以推導出每個節點企業(農戶)物流作業時間的偏差為

(6)

由式(6)可推導出末端節點(i=n)實際作業時間的偏差Gn,Gn也為整個FAPSC的物流作業時間的偏差.

令

則式(6)有

(7)

2.4 模型計算

根據參考文獻[16]對特征函數的定義,若隨機變量的特征函數為φu(t),則有

(8)

式中:

evtU的數學期望E(evtu)為隨機變量u的特征函數;

f(u)為其概率密度；v為虛數單位;t為任意實數[16].

在FAPSC中,各個節點之間的作業操作標準、物流保障條件和管理水平等物流運作是相互獨立的,因此X1～Xn、Y1～Yn、Z1～Zn隨機變量之間為相互獨立.根據特征函數性質:互相獨立隨機變量之和的特征函數等于各隨機變量特征函數之積，通過式(2)、(7)能夠得出Gi的特征函數為

(9)

(10)

于是,FAPSC整個物流作業超期風險為S=Rn=P.

3 生鮮農產品供應鏈物流風險傳遞的控制策略

根據FAPSC風險傳遞模型可知,通過對供應鏈中αi、βi、γi、δi和εi進行控制,調整它們的組合優化,可以降低供應鏈傳遞的風險.首先,提高節點物流作業的效率能力,增強對風險的控制能力,減少自身爆發風險的可能性,阻止風險源的產生,從根源上抑制風險發生；其次,提高節點對上游傳遞風險的消化、吸收能力,增強節點自身的“防疫”能力,防止風險進一步傳遞、擴散和放大,從而進一步降低整個供應鏈的總風險；再次,通過提高技術手段、完善信息平臺,降低生鮮產品在物流過程中延期概率,提高物流運作效率,切斷傳遞載體甚至阻斷風險的傳遞.

4 算例分析

假設某一FAPSC為供應商、農戶、批發商、零售商4個組織元構建基本線性供應鏈，且每個組織元為一個節點企業,供應鏈中4個節點企業相互之間獨立運營,通過對歷史數據的統計測算,此供應鏈中風險的相關參數如表1所示,表中，N(·)表示變量i服從正態分布.

表1 FAPSC各節點企業的風險相關系數Tab.1 Risk coefficient in node enterprise of FAPSC

根據前面篇章中關于風險傳遞模型的介紹,這里隨機獲取各節點企業自身在業務運作過程中的偏差,經過計算可以得出節點企業存在的風險值和整個FAPSC風險值如表2所示.風險占比為每個節點的各風險要素對本節點風險貢獻的比例.

表2 FAPSC各節點企業未改善前數據Tab.2 Previous data under unimproved condition in node enterprise of FAPSC

風險控制系數變化對FAPSC整體風險的影響如圖1所示.

圖中,以節點企業2和企業3為例,節點企業2 的作業條件風險貢獻(控制)系數β2、節點企業3的物流延期風險(控制)系數ε3與FAPSC風險之間呈現負相關關系.根據風險傳遞控制方法,當不斷減小節點企業作業條件風險系數β2,則節點企業2(曲線“β2,G2”)和FAPSC整體(曲線“β2,G4”)風險下降.同理,當物流延期風險控制系數ε3當不斷減小時,也會產生降低節點企業3(曲線“ε3,G3”)和FAPSC整體(曲線“ε3,G4”)風險的趨勢.

圖1 風險控制系數對FAPSC風險的影響Fig.1 Effect of risk coefficient on FAPSC

根據前文對風險傳遞模型的分析,節點企業2是風險傳遞效應最大節點,應優先進行風險控制.從表2中可知其作業條件風險占比為0.32,說明該節點自身風險抵抗能力相對較弱.因此,在節點2 中通過增強節點自身的主體抗風險努力程度和風險免疫能力,包括提升物流設施數量和作業環境及增強節點自身組織管理能力等措施,來減少作業環境帶來的損耗,抑制風險帶來的沖擊,進而延緩風險的傳遞.

圖2為對FAPSC風險控制系數未優化和優化后的變化.

圖2 FAPSC風險傳遞的控制Fig.2 Control to risk transfer of FAPSC

由圖2可知：未優化時風險隨著供應鏈向下游逐級傳遞,尤其在節點企業2最為明顯；第1階段優化后風險值降低.第2階段優化后可以看出，風險值進一步降低.

表3為進行第1階段優化,β2=0.3時各節點風險值、占比情況和FAPSC風險值的變化情況,此時節點2風險值降為0.19,供應鏈風險值降為0.34.

表3 FAPSC風險控制第1階段優化Tab.3 Optimized result in first stage for risk control of FAPSC

根據FAPSC風險傳遞控制機理框架要求，對供應鏈中存在的風險進行進一步控制,以便從整個FAPSC風險角度降低風險的傳遞.在對節點企業2進行控制(優化)后,發現節點企業4成為新的風險爆發點,其傳遞風險占比為0.35,這表明節點企業4對于節點企業3傳遞下來的風險抵抗能力相對較弱,需提升應急管理能力來提高其在傳遞風險的抵抗能力,減少傳遞風險帶來的沖擊,進而降低供應鏈整體風險.表4為進行第二階段優化時,FAPSC風險值的變化情況,此時供應鏈風險值降為0.29.

根據對算例的分析,FAPSC風險傳遞機理能有效的反映出風險沿其鏈條向下游傳遞、放大的趨勢,并可以測算每一節點企業的單體風險和FAPSC的整體風險,進而發現其薄弱環節(控制企業).同時,通過FAPSC風險傳遞控制策略,明確控制供應鏈中的風險主要節點及因素,通過不斷優化,實現對FAPSC整體有效優化,控制和降低其風險發生和傳遞效應.

表4 FAPSC風險控制第2階段優化Tab.4 Optimized result in second stage for risk control of FAPSC

5 結 論

從物流的視角對生鮮農產品產生損耗的風險進行識別,分析了FAPSC物流風險傳遞機理,并在此基礎上構建風險傳遞的模型,得到如下結論：

(1) 根據傳染病理學原理,從風險產生源、風險傳遞媒介和風險接受者3個方面提出了5個風險識別指標,為物流作業風險識別提供了參考.

(2) 構建了風險傳遞測算模型,計算風險傳遞下FAPSC單個企業風險值和整體超期風險值,對發現FAPSC物流作業的薄弱環節提供幫助.

(3) 在鏈式供應鏈沿單一物流方向傳遞情況下,通過持續優化供應鏈中薄弱節點的關鍵風險控制系數,可以有效減少風險沿供應鏈向下游傳遞、放大.通過調整它們的組合優化,可以降低供應鏈整體的風險,優化前供應鏈風險值為0.39,優化后風險值降為0.29.

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