農產品供應鏈整合分析
——結合GM（ 1,1）模型的蔬菜產量預測談其必要性

王建華，朱方曉（江南大學 商學院，江蘇 無錫 214122）

1 研究背景與現狀

1.1 研究背景

中國擁有著14億的龐大人口基數，既是農產品的生產大國，也是農產品的消費大國，農業涉及到整個國家的基本生存與發展，是民生之大計。隨著生活水平質量的不斷提高，人們對農產品的品質要求也越來越高，而農產品的市場需求也會因為一些因素產生波動，這就要求農產品的生產、加工、流通等各個環節聯合起來，一方面既要能保證農產品的及時有效供應，避免供給短缺；另一方面又要能保證農產品具有良好的儲存條件，保持新鮮度。由于農產品供應鏈相鄰節點上的企業表現出一環扣一環的鏈式形態，作為農產品供應鏈起點的生產商就起到了舉足輕重的作用，因此對生產商生產的農產品進行產量預測，是整合農產品供應鏈的重要參考因素。

本文利用灰色預測的GM（ 1,1）模型對農產品的產量進行了科學的預測，不僅可以使農產品未來的供給盡可能達到平衡狀態，還可以使供應鏈上位于生產商后續環節的各企業根據所預測的產量提前制定好嚴謹的制造加工、貯存保鮮、采購配送等工作預案，為未來的經營計劃做好部署與規劃，這樣既提高了農產品供應鏈的運作效率，又給企業的穩定有序發展奠定了一定的前瞻性基礎。

1.2 國內外研究現狀

1.2.1 農產品供應鏈

1.2.1 .1 農產品供應鏈的含義

農產品供業鏈是指經濟活動中農產品的生產、加工、制造、銷售各部門基于經濟活動關聯，客觀形成的鏈條式形態。一般是由農戶生產初級農產品，加工部門繼而對初級農產品進行加工，物流企業則負責包裝、存儲、運輸農產品，銷售企業如大型超市、生鮮電商等負責最后的銷售環節，直到最終將產品輸送到消費者手中所連成的一個整體網絡結構。

1.2.1 .2 農產品的特點

農產品作為人們日常生活中不可或缺的重要部分，和工業產品相比較而言，具有以下幾個特點：

（1）易腐性：農產品在儲存、加工、運輸的過程中，由于氣候季節以及溫度濕度這類外界自然環境因素的影響，很容易發生腐爛和變質，不易保留新鮮程度；

（2）生產周期性：農產品受到自然地理條件的限制，生產具有明顯的季節性和區域性，比如南方溫暖濕潤，多平原地區，就適合生產水稻；而北方旱地較多，冬天溫度低，就適合種植小麥。另外農產品的產量較易受到極端天氣的影響，穩定性較差，在短時間內很難進行增產或減產；

（3）需求彈性?。恨r產品是生活必需品，消費上具有普遍性，一般不會因為價格的變化而引起巨大的需求量的變化，但如果因為一些特殊因素，比如自然災害、疫情、謠言等導致囤貨、人為炒作的現象發生時，農產品在需求量急劇增加的同時，往往會伴隨較大幅度的價格上漲，使得其供求表現出很大的隨機性，存在供給與需求之間不平衡的矛盾。

1.2.1 .3 農產品供應鏈存在的問題

首先，我國農業發展仍停留在傳統農業的階段，多數地區單以種植業和養殖業為主業，鮮有農村地區形成農產品產業加工群，生產環節具有分布松散、組織化水平低的缺點，加上部分農村地區交通條件不便利，不利于農民的增收。

其次，我國大部分農產品都是由零散的單一農戶進行生產，缺乏規?；瘍瀯?，且欠缺相關部門對生產商的生產過程進行質量安全監管。農戶作為整條農產品供應鏈的起點，相較于其他產品的市場供應主體而言，市場交易量小，抵御風險的能力較差，談判能力、議價能力都相對薄弱。

另外，生產部門、加工部門、配送部門、銷售部門之間的聯結也較為松散，各部門在產品交接過程中因保鮮技術落后而產生農產品變質的情況屢見不鮮，并且存在大量的短鏈模式，這會導致嚴重的信息不對稱。比如農戶或種植企業得不到農產品市場供需情況的及時反饋，不僅會削減農戶研發新品種的熱情，延緩種植新技術的推廣速度，也會間接降低農產品的附加價值。又比如，經常會發生銷售商從農戶手里低價買入農產品，轉而高價賣出的現象，導致生產方利益分配不均衡。再比如，一旦消費者買到劣質農產品，信息不對稱也將嚴重影響質量追溯的進程，使得消費者無法維護自身的合法權益。

1.2.1 .4 農產品供應鏈整合研究動態

在農產品供應中，會出現供需不平衡，價格起伏波動等情況，對農產品供應鏈進行資源優化配置，可以有效提升農業整體的競爭力，穩定農產品價格，保障供應鏈持續穩定發展。我國常用的農產品供應鏈整合模式有兩種類型，分別是以加工企業為核心的供應鏈整合模式和以物流中心為核心的供應鏈整合模式。Ouyang B指出了水果供應鏈管理中存在的問題，然后通過實地調查和對構建的供應鏈模型進行研究，認為繁忙的作業流對于水果供應鏈的整合起著非常重要的作用，作業流可以在整個流通過程中降低物流成本；改善為客戶提供的物流服務，降低協調成本；提高分配效率；減少并避免退貨的費用；實現運輸和業務整合到第三方物流的一體化。紀良綱、劉東英等人詳細分析了農產品供應鏈整合的困境與突破，困境包括理論困境以及現實困境，突破思路有引入“狹義農產品供應鏈”概念、界定“狹義農產品供應鏈”的特征、確立農產品供應鏈整合研究的一般框架；突破方向包含向以第三方物流企業為核心主體的農產品供應鏈方向整合、向垂直一體化方式的農產品供應鏈方向整合、向以企業化批發市場為核心主體的農產品供應鏈方向整合。林德萍從消費者角度分析研究了當前我國農產品供應鏈整合存在的問題，提出以消費者利益為導向，穩定農產品消費價格水平、提高農產品品質，保障農產品安全、建立并完善農產品基地和城市供應鏈整合，完善基礎設施建設，優化“南菜北運”農產品供應鏈整合、發展農產品電子商務模式，構建“農社對接”新型供應鏈整合模式等，基于消費者利益視角進行農產品供應鏈整合的對策。

農產品供應鏈的整合可以借助信息技術的運用。謝曉芳認為應結合信息化與數字化技術，對農產品供應鏈進行信息管理，從而改善供應鏈參與主體間信息不對稱、信息失真和信息遺失等問題。Manos等人認為建立供應鏈中的可追溯信息系統可以提高農產品的質量安全，進而達到整合農產品供應鏈的目的。胡建淼認為應充分引入物聯網技術，構建農產品供應鏈信息管理系統，加強農產品生產、加工、運輸、銷售各環節的監督管理，形成科學化、信息化、數字化、智能化的管理模式。張復宏等人設計了農業物聯網運營環境下的蔬菜質量安全平臺管控系統，為蔬菜質量安全問題的事前防范、實時跟蹤、事后追根溯源提供了一套行之有效的監管機制。余娟認為電子商務信息技術的運用是實現供應鏈各主體信息溝通和共享的重要媒介。

農產品供應鏈的整合需要注意成員間的收益分配問題。丁紅英進行了單一農戶的收益保障研究，認為有效率且可行的決策模式是農產品供應鏈穩定發展的前提，農戶和經銷商應采用集中決策而不是分散決策的分配模式。Richard Helliwell等人發現中介機構在提供維持秸稈供應鏈所需的體力勞動和社會勞動方面發揮著關鍵作用，他們提供打包設備，與生產者和用戶保持非正式和正式協議，建立和維持信任，影響秸稈的農場管理并提高供應鏈對市場沖擊的適應力。金亮針對由一個農戶（或合作社）和一個超市組成的“農超對接”系統，考慮消費者對農產品質量偏好的異質性，且以消費者偏好與農產品質量之間的不匹配成本為不對稱信息，研究農產品供應鏈定價及合同設計問題。研究結果表明，在對稱信息下，農產品總是不會滯銷，農戶通過“批發價格+一次性轉移支付”的合同設計能夠實現農產品供應鏈的完美協調。高崗倉、陳亞樂通過博弈論的分析模式表明，在單農戶和單超市供應鏈模型中，兩方通過協商訂單批量進行交易合作時，供應鏈總收益明顯高于非合作情況中的總收益。顏波、葉兵等人建立了基于改進收益共享契約協調下的生產商—分銷商—零售商構成的生鮮農產品三級供應利潤分配模型，結果表明改進收益共享契約能有效協調供應鏈，實現供應鏈上各級企業達到共贏。

農產品供應鏈的整合需要各成員加強保鮮技術的運用。袁學國、鄒平等人認為發達的冷鏈物流已經成為現代農業的重要特征。王磊、但斌針對消費者對生鮮農產品新鮮度要求更高但零售商單獨保鮮能力有限的問題，建立了由零售商和供應商組成的兩級生鮮農產品供應鏈利潤模型，采用Stackberg博弈方法給出了能夠實現生鮮農產品供應鏈協調的“保鮮成本分擔+收益共享”契約，以達到實現供應鏈協調的目標。牟進進、朱捷指出了我國農產品冷鏈物流浪費嚴重的現象，并基于新舊動能轉化視角，從四方面提出控制農產品變質損耗的發展對策：進一步揭示生鮮品變質損耗影響因素的變化規律，為冷鏈物流實踐提供支撐；利用大數據和運籌學技術，對生鮮品需求和庫存配送作出科學預測和優化決策；加大倉儲保鮮和冷鏈配送投入，延長保鮮期并減緩腐損率；采用專業的倉儲配送中心，在聯盟合作中實現節能降耗和互利共贏。

農產品供應鏈的整合還需要注意保證農產品的質量安全，而質量安全溯源體系便是很好解決這一問題的方法。王俏、任大鵬認為農產品可追溯體系是基于農產品供應鏈質量安全風險管理的保證機制，建立風險與責任主體間的追溯制度，會進一步促進產業鏈條上各主體的安全生產責任意識。劉一健、陳業華將RFID（物聯網核心技術）應用于時效性很強的生鮮農產品供應鏈中，不僅提高了供應鏈的效率，還可以實現農產品的追溯，進而保障農產品質量安全。楊松、莊晉財等構建了供應商和生產商質量安全投入的演化博弈模型，并對模型各個參數進行求解分析，結果表明，政府懲罰力度需要達到某一閾值才能促使供應商和生產商同時進行質量安全投入。周雄、鄭芳在闡述農產品質量安全溯源必要性的基礎上，提出基于區塊鏈技術構建“四層次”體系架構的農產品質量安全溯源體系，實現區塊鏈技術與農產品質量安全溯源的內在契合性。

1.2.2 灰色預測概述

1.2.2 .1 灰色系統

灰色系統理論最早是在1982年由中國學者鄧聚龍教授所創立的。系統工程中有白色系統、黑色系統和灰色系統等類型的系統，這里的顏色“白”、 “黑”、 “灰”指代的是信息的明確程度。所謂白色系統，是指信息完全明確的系統，此種系統的輸入—輸出關系、運算過程與公式均為已知，這種因素之間確定的映射關系使得系統有了確定的結構，因此白色系統在三種系統中具有最為精確的預測性和控制性。所謂黑色系統，是指信息未知的系統，此種系統只有輸入—輸出關系已知，其中運算結構與過程均為未知，研究者若想要很好地認識這種系統，只能通過分析輸入值與輸出值之間的關系來推導系統內部的結構和運算關系。而灰色系統便是介于信息完全已知的白色系統和信息完全未知的黑色系統之間的中間系統，其部分信息明確，部分信息不明確，具體表現在系統結構是未知的，既不能明確系統中全部的影響因素，因素之間也沒有確定的映射關系。

灰色系統理論是通過研究這些“少數據”、 “貧信息”系統中的已知信息來科學預測相關的未知信息，找到系統的運行規律，進而了解整個系統的全貌，實現對系統的進一步開發。該理論對樣本量沒有嚴格的要求，不要求樣本數據服從任何分布，計算工作量小，解決了數據不足、系統周期短的問題。

1.2.2 .2 灰色預測模型

灰色預測，是指采用GM（ 1,1）模型對系統行為特征值的發展變化進行的預測；對行為特征值中的異常值發生的時刻進行估計；對在特定時區發生的事件作未來時間分布的計算；對雜亂波形的未來態勢與波形所作的整體研究；對系統多個因子的動態關聯，進行GM（ 1,1）與GM（ 1,）的配合研究。以上這些工作實質上是將“隨機過程”當作“灰色過程”，將“隨機變量”當作“灰變量”，并以灰色系統理論中的GM（ 1,1）為主進行處置。GM（ 1,1）模型作為灰色預測的核心模型，是一階單序列的線性動態模型，（“GM”指“Grey Model”，第一個“1”指一階方程，第二個“1”指一個變量），它是在1985年由鄧聚龍教授首次提出的，主要用于時間序列預測。

1.2.3 農產品產量預測

農產品產量預測的研究有很多。范道全、張美娜等人結合數字鄉村發展的背景，列舉了無人機低空遙感技術在大田作物監測與產量預測中的應用例子，并用實例介紹了應用低空遙感視覺與光譜圖像預測棉花產量的方法與步驟，為大田作物的生長監測與產量預測提供可借鑒的理論與方法。裴貝貝、畢慶生等人運用所建立的GM（ 1,1）模型對未來5年河南省糧食總產量進行建模預測。張成才、陳少丹利用河南省1996~2011年糧食生產相關影響因素指標數據，建立了基于BP神經網絡的河南省糧食產量的預測模型。郭亞菲、樊超等人改善了傳統的BP神經網絡預測模型，提出了一種基于主成分分析（PCA）和粒子群（PSO）優化神經網絡的預測模型，預測結果表明，該模型可有效提高預測精度，且收斂速度快，全局收斂性好，為糧食產量預測提供了一種新的途徑。林彥宇、衣淑娟等人比較了廣義回歸神經網絡、BP神經網絡、灰色神經網絡、果蠅算法優化幾種預測方式，認為運用果蠅算法優化后的廣義神經網絡模型可以更精確地對水稻產量進行有效預測。高心怡、韓飛考慮到糧食產量的非線性，針對粒子群算法（PSO）易于陷入局部最優的特點，融合改進了粒子群算法（GAPSO）以及人工魚群算法（AFSA）得到混合智能算法（GAPSO-AFSA），經驗證，這種基于混合智能算法的支持向量機的預測模型，具有較好的預測效果。

2 模型描述

2.1 建立GM（ 1,1）模型的一般步驟

第一步：對原序列進行級比檢驗，作建模可行性分析

（1）原序列（）=｛（）（1）,（）（2）,…,（）（）｝。

2.2 GM（ 1,1）在農產品產量預測中的應用

本文以蔬菜作為農產品代表，構建GM（ 1,1）模型，對我國的蔬菜產量進行預測分析。表1為2013~2019年我國蔬菜產量。

表1 2013~2019我國蔬菜產量 單位：萬噸

第一步：對原序列進行級比檢驗，作建模可行性分析

（1）建立原序列：

（2）根據上文的級比公式求出原序列中每個數值的級比：

第二步：數據變換處理

（1）對原序列中的數據作一次累加處理得新序列：

由于原始序列中的所有元素均是非負的，因此無需做平移變換處理。

（2）根據公式計算均值生成算子序列：

第三步：用GM （1,1）建模

（1）引入矩陣：

計算待估計參數向量：

于是得出的預測值為-0.020605803，的預測值為62 961.88535。

（2）建立模型：

解得時間響應序列為：

第四步：精度檢驗

（1）分別根據公式計算出殘差和相對誤差ε，以上計算結果見表2。

表2

第五步：預測結果

表3是根據模型預測的我國蔬菜2020~2024年的產量。

表3 2020~2024年我國蔬菜產量 單位：萬噸

預測結果表明，我國蔬菜的未來產量是逐年增加的，這就使得整合農產品供應鏈這一需求變得尤為迫切。

3 總結和建議

根據GM（ 1,1）模型預測的我國未來蔬菜產量每年都會有一定幅度的增加，因此如何加強對農產品供應鏈的管理，加強其資源整合和風險控制，是供應鏈上各環節企業需要共同面對的課題。供應鏈各環節之間并不是分散的，只有加強合作與協調才能使整條供應鏈更具競爭力。供應鏈上的各企業需要持續提高作業質量，減少交易成本，達成長期緊密穩定的戰略合作關系，最大程度降低各環節合作風險，以提高供應鏈的運作效率。針對此問題，本文提出一些建議以供參考。

3.1 發展農產品供應鏈的信息服務平臺

傳統的農業生產模式下，農業生產者難以有效獲得生產經營信息，導致產品生產與銷售環節脫節，最終造成資源浪費。而隨著農產品供應鏈理論研究的深入，大數據、云存儲平臺等信息數字技術的飛速發展，基于“互聯網+”的“互聯網+農產品”供應鏈應運而生。傳統的農產品供應鏈從原料生產到加工運輸，再通過多級批發商最后到消費者手中需要經過大量復雜繁瑣的環節。因此當各個環節的主體都在為了追求自身利益最大化的時候，往往會造成信息不對稱以及利益分配不均的情況，最終導致農產品供應鏈的不穩定，因此通過互聯網構建一個信息共享服務平臺則顯得尤為重要。

這一服務平臺由數據收集、數據處理和形成分析三個模塊組成，將生產商、物流業和消費者三方聯系在一起。通過對相關信息進行綜合性的收集及處理，從而為用戶提供有效信息和建議。與此同時，信息共享平臺的存在亦能打破多級分銷商的隔閡，簡化供應鏈過程環節，降低內部損耗和物流成本，提高生產用戶利潤，為消費者提供更全面、更清晰、更直觀的產品服務。此外，信息共享服務平臺可以促進質量可追溯體系進程的完善，切實保障消費者的售后權益。這種“互聯網+農產品”的供應鏈有著傳統供應鏈沒有的優勢，將互聯網作為輔助工具，借助信息服務平臺，充分融合線下的生產產品、物流資源及線上的信息服務資源，打造更高效、更一體化的農產品供應鏈，是未來農產品供應鏈發展的主要方向。

3.2 推動各方成員組建農產品供應鏈戰略聯盟

農產品供應鏈中的生產、加工、配送、銷售等環節的企業如若各自分散經營，不僅會因為延遲接收市場的最新風向動態錯失謀利良機，嚴重的還會導致經營不利，被市場淘汰，而以合作共贏為主導理念的供應鏈戰略聯盟便能很好地改善這一現象。供應鏈戰略聯盟中，成員企業間組建起戰略合作伙伴關系，發揮各自的技術優勢、信息優勢、資金優勢、人力優勢、客戶關系優勢等核心競爭力，做到優勢互補，高效利用有限的相關資源，并以最快的速度對市場需求變化做出反應，根據實際情況協調完善各成員企業的工作計劃，聯合起來獲得最大化的共同利益，且共同面對可能出現的突發問題，分散經營風險，從而大大降低利益損失。

戰略聯盟能促使各成員間實現信息、技術的互通共享，通過學習聯盟中其他企業的優秀能力來補足自己的短板，提升各自的核心競爭優勢。但聯盟的組建也有一些注意點，各企業必須保障自己的合法權益，涉及商業機密或者專利技術等重要的信息不應向合作方透露。另外，為了避免群體決策產生矛盾，戰略聯盟間還需要加強有效的溝通與交流，盡量達到企業戰略目標和聯盟戰略目標之間的平衡。

3.3 進軍農產品電商平臺

近年來，生鮮農產品電商平臺憑借其價格實惠、方便快捷的特點逐漸占據了農產品銷售市場的較大份額，農產品供應鏈上的各主體部門都可以考慮加盟電商平臺來獲取收益。對于農產品的生產商、加工商來說，可以開設自己的網上店鋪，借助電商平臺的宣傳與推廣，并與物流公司達成長期合作，直接將農產品賣給消費者，減少中間的流通環節，獲得更多的可分配利益。對于線下的大型超市來說，可以借助電商平臺的同城生鮮配送服務，增加獲取收益的渠道。農產品電商作為一種新興的模式，對于農產品供應鏈的整合也有著重要的突破作用，但依然需要對其中的信息服務及電商平臺進行質量監管，與此同時，政府也需要繼續加大政策支持幫助此類新型供應鏈逐漸發展與成熟。

4 結束語

農產品供應鏈整合方向有很多，本文從信息技術的運用、成員間收益分配、保鮮技術的運用、質量可追溯體系來開展論述，再進行實證分析，以蔬菜作為農產品的代表，采用我國已知的蔬菜產量數據構建GM （1,1）模型，并結合蔬菜產量預測的結果進一步來說明農產品供應鏈整合的必要性，并對農產品供應鏈整合方向提出一些建議與參考措施，有助于啟發農產品供應鏈上的各部門緊跟時代發展，創造更大經濟效益。