基于GO-FLOW法的苹果冷链物流系统安全性评价

杨芳，谢如鹤，刘鹏飞

（1．中南大学交通运输工程学院，中国长沙 410075;2．长沙学院工商管理系，中国长沙 410003; 3．广州大学商学院，中国广州 510000;4．长沙理工大学经济与管理学院，中国长沙 410004）

基于GO-FLOW法的苹果冷链物流系统安全性评价

杨芳1，2*，谢如鹤1，3，刘鹏飞4

（1．中南大学交通运输工程学院，中国长沙 410075;2．长沙学院工商管理系，中国长沙 410003; 3．广州大学商学院，中国广州 510000;4．长沙理工大学经济与管理学院，中国长沙 410004）

应用系统可靠性理论，利用GO-FLOW方法对苹果冷链物流系统进行安全性分析和风险评价，进行GO-FLOW程序运算，分析系统各环节的可靠性和故障率，找出了影响系统安全性的关键环节并提出了解决思路．

GO-FLOW法;苹果冷链物流;系统安全性评价

苹果酸甜可口，营养丰富，是老幼皆宜的水果之一，是人们生活当中重要的水果来源．中国是世界苹果第一生产大国，也是浓缩苹果汁生产和出口第一大国，2009年中国苹果种植面积204万公顷，产量为3168．1万吨［1］，种植面积和产量分别占世界总量的40．6%、42．2%，均居世界首位．苹果产业已经成为中国农村经济的支柱产业，在农业产业结构调整、增加农民收入及出口创汇等方面发挥了重要作用．苹果等果蔬农产品具有鲜嫩易腐易衰老、受温度变化影响大等生物特性，也具有地域性生产和异地运输销售等特点，加上我国对苹果进行商品化处理的程度低，果品自动清洗、分级、打蜡、包装、冷链贮运等一系列产后处理基本上空缺，因此苹果在流通过程中安全控制难度大，损耗与变质率高，达到20～30%［2］．苹果冷链系统是以苹果低温冷藏为中心的“冷链”系统，建立物流系统安全保障体系，保障苹果等果蔬农产品流通过程安全高效非常重要．建立安全保障体系的前提是对系统进行安全性评价，通过系统安全评价分析影响苹果物流的重要因素，有针对性地采取措施，进行安全风险控制．然而目前对于生鲜农产品物流系统安全评价进行量化研究的甚少，本文试图应用系统可靠性相关理论，利用GO-FLOW法对苹果冷链物流系统进行安全性分析与风险评价．在研究中，通过对我国湖南长沙地区水果市场的调查，走访毛家桥水果市场、红星水果批发市场，以及长沙市多家超市，以山东栖霞至长沙市毛家桥的苹果流通为例，统计苹果物流环节的作业时间、损耗率等指标，重点分析超市经营生鲜果蔬的流通模式下，苹果冷链物流系统的安全风险性．

1 GO-FLOW法及其基本思想

在系统安全可靠性分析中，主要有以故障为导向的故障树分析（FTA）和以成功为导向的GO法［3］（GO methodology）．GO-FLOW法是在GO法的研究基础上一种新的系统可靠性分析方法．GO-FLOW法和GO法都是以成功为导向的系统概率分析技术，可以评估系统的可靠度与安全性，GO-FLOW法适用于有一定操作顺序的系统，状态随时间变化的系统或有阶段性任务的系统的概率分析，能解决有共因失效的系统分析，系统的不确定性分析和动态系统分析等方面的问题［4］．

应用GO-FLOW法对系统安全性进行分析时，首先要根据系统的功能图建立系统的GO-FLOW图，GOFLOW图表示系统或子系统的工程特性，由标准操作符和连接操作符的信号线组成，根据GO-FLOW图输入操作符数据，根据系统操作顺序通过GO-FLOW程序计算信号强度，得到系统最终信号在所有时间点的强度，最后根据计算结果对系统进行分析．

物流系统是带有阶段性任务的、状态随时间变化的复杂动态系统．物流系统安全性评价（safety assessment of logistics system）是在物流系统设计与运作过程中，应用安全工程技术和知识，分析并排除物流系统内各个单元的缺陷及可能导致灾害的危险，使其在效能、费用和使用时间上综合达到最佳的安全状态［5］．GOFLOW法是解决物流系统安全评价的一种有效的方法．本文应用GO-FLOW法对苹果冷链物流系统进行安全评价，单元的可靠度反映了系统的安全可靠性，最终输出的可靠性参数代表整个系统的可靠性特性．

2 苹果冷链物流系统GO-FLOW可靠性分析

2．1 系统分析

苹果冷链物流系统是保证苹果在采摘后到消费前始终处于其生理所需要的低温环境下（－3℃至－15℃冷却温度带），形成采后预冷—产地冷藏—冷藏运输—销地冷藏—冷柜销售—家庭冷藏的一条冷链．苹果的冷链物流系统包括采收、剔果分级、浸果、预冷、包装、贮藏、运输、保鲜销售等环节．苹果冷链物流系统的输出已包含了所有单元和系统的可靠性特性．其冷链物流系统结构图如下:

图1 冷链物流系统结构图

2．2 建立GO-FLOW图

根据苹果冷链物流系统结构建立GO-FLOW图，采收是系统的输入源，某个时间产生1个输出信号，进入物流系统，用类型25操作符信号发生器代表．剔果分级、预冷、包装本身有成功和故障2个状态，因此可用类型21操作符两状态元件代表．冷藏、冷藏运输、保鲜销售作业期间，苹果的新鲜度会随时间增长而下降的，因此选择随时间失效的工作元件类型35操作符代表．操作符确定后即可由系统图直接生成GO-FLOW图，如图2，GO-FLOW图中操作符号内，前一个数字表示该操作符的类型号，后一个数字表示操作符序号，信号流上的数字表示信号编号．这个系统GO-FLOW图中最终信号编号为11，信号11是系统的输出信号，信号强度就表示苹果冷链物流系统的可靠度．

图2 苹果冷链物流系统GO-FLOW图

2．2．1 信号信号强度是用于描述信号的数量特征，在苹果冷链物流系统中，因为苹果具有鲜嫩易腐易损耗的特性，是流通过程中风险较大的生鲜农产品，其品质和数量方面的损耗使商品价值折损．降低苹果在物流系统的损耗率，提高苹果冷链物流系统的可靠度是系统安全性的体现．因此，用信号强度代表苹果的安全性．信号强度越高则说明安全性越好．S（t）表示输入信号强度，R（t）表示输出信号强度．P（t）表示分支输入信号，信号表示类型35的分支输入时，信号强度表示两个时间之间的时间长度，在这种情况下，信号强度的大小可以大于1（不表示概率）．

2．2．2 时间点因为系统状态随时间改变，所以必须引入时间来表示系统状态的变化．GO-FLOW模型中的时间点不是时钟时间，而只表示顺序，如:时间点3在2后面，时间点2在1之后．一般用时间点1表示系统运行前的时间点．时间点的总数由用户定义，取决于系统运行的序列或分析目的．时间点通常选择系统运行过程中系统状态发生改变的时刻，每个时间点对应着系统某一特定的状态．本文研究中假定失效率为平均值，不设点时间点．

2．2．3 操作符及其运算规则［6-8］系统涉及3种类型的操作符．设定Is、λs分别表示输入信号的可靠性和故障率，用Ic、λc分别表示操作符的本身的可靠性和故障率，用IR、λR分别表示输出信号的可靠度和故障率．各操作符的运算规则如下:①类型25操作符用来模拟单信号发生器，仅有一个输出信号，输出信号的可靠度即为操作符的可靠度，IR=Ic;②类型21操作符用来模拟只有两种状态的元部件，例如工作或作业成功或故障等，这种操作符只有一个输入信号和一个输出信号．输出信号强度为IR=Is*Ic;③类型35操作符用于模拟正在工作的失效概率随时间增长的元件，参数λ为工作元件在单位时间内的失效率，即果蔬的变质率或损失率，假定失效率λ不随时间而改变，为一常数，其输出信号强度IR=Isexp－λIc这里Ic表示时间段;④类型22操作符是逻辑门，用来模拟多个信号的或门的逻辑关系，有多个输入信号和一个输出信号，输出信号的强度是所有输入信号的并集的强度，两输入信号Is1和Is2，而且它们互相独立，则输出信号强度的计算式为:

2．3 系统可靠度计算与评价

本系统有19个操作符和19个信号线，操作符类型，参数和含义列于表1．表1中操作符的参数数据根据实际运作过程中对苹果物流过程各环节的损耗，得出各单元的可靠度和失效率．根据表1数据，从信号发生器开始，沿信号线序列，按运算规则，逐个对操作符计算输出信号强度，直到最终信号，GO-FLOW分析即完成（可应用MATLAB进行模拟运算得出结果）．通过运算得到所有信号状态概率见表2．

表1 苹果冷链物流系统操作符数据

表2 基于冷链的苹果物流系统信号强度计算结果

从表2的计算结果可以看出，在预冷环节系统可靠度为0．946 9，但经过产地冷藏、长途运输和销地冷藏等环节，系统的安全可靠度为0．780 4，操作符14表示或门，即经过长途运输后可直接进行集货分拣、配送等环节，也可以进行销地冷藏，在物流过程中有多种策略选择对于提高系统最终可靠度有一定的贡献度．经过14或门后，可靠度为0．951 8，系统最终输出的可靠度为0．839 1，说明在一定冷藏条件下，苹果的损耗率0．160 9．

结果表明，运输和冷藏是影响系统可靠度的重要环节，时间与损耗率对系统的安全可靠度产生很大影响，实际调研中，果蔬运输仍以常温运输为主，损耗率、事故率偏高．减少物流环节，提高各环节的安全可靠度，减少环节损耗，可以提高系统的安全度．现对以上系统数据进行修正，通过降低冷藏过程中的损耗，将损耗率λ=0．000 2/h降为λ=0．000 1/h，将销地分拣集货、配送以及超市损耗率降低在0．02以内，修正后系统最终安全度达0．913 6，说明系统的安全性得到明显提高．对系统进行修正后得到计算数据如表3所示．

表3 改进后的苹果物流系统信号强度计算结果

3 结论

给出了苹果物流系统的可靠性研究方法，深入研究苹果物流系统内部结构，分析了系统单元对物流系统可靠性的影响，影响苹果物流系统可靠性的因素很多，在苹果等果蔬物流系统实际运作过程中控制重点在于:监管损耗率、事故率较高的系统单元;尽量压缩相关环节的作业时间，如冷藏、运输、柜台销售等;建立多种可选择的物流渠道以备系统进行风险应急选择．应用GO-FLOW法对果蔬物流系统进行量化分析与安全评价有其独特的优越性，相对于故障树法（FTA）来说能够更准确更直观地描述系统，使分析得到简化，相对于与GO-FLOW法基本思想一致的GO法而言，GO-FLOW更适应于有一定操作顺序的动态复杂系统的系统分析．因此，在果蔬物流系统安全评价中应用GO-FLOW法有很强的实际意义．

［1］中国国家统计局．中国2010年国民经济和社会发展统计年鉴（农业）．http://www．stats．gov．cn/tjsj/ndsj/2010/indexch．htm．

［2］杜卫东，魏启文，高观．我国蔬菜水果冷链物流发展战略研究［J］．烟台职业学院学报，2008（2）:24-32．

［3］沈祖培，黄祥瑞．GO法原理及应用［M］．北京:清华大学出版社，2004．

［4］MATSUOKA T，KOBAYASHI M．The GO-FLOW reliability analysis methodology-analysis of common carse failures with uncertainty［J］．Nucl Eng Desig 1997，175:205-214．

［5］谢如鹤，张得志，罗荣武．物流系统规划［M］．北京:中国物资出版社，2007．

［6］SHEN Z P，WANG Y，HUANG X R．A quantification algorithm for a repairable system in the GO methodology［J］．Reli Eng Sys Saf，2003，80（3）:293-298．

［7］蔡鉴明，曾峰．基于GO法的供应链可靠性分析［J］．公路交通科技，2007，24（3）:141-144．

［8］沈祖培，高佳．GO法原理和改进的定量分析方法［J］．清华大学学报:自然科学版，1999，39（6）:15-19．

The Safety Evaluation of Apple Cold Chain Logistics System Based on the GO-FLOW Reliability Analysis Methodology

YANG Fang1，2*，XIE Ru-he1，3，LIU Peng-fei4
（1．College of Traffic and Transportation Engineering，Central South University，Changsha 410075，China;
2．Department of Business Administration，Changsha College，Changsha 410003，China; 3．Business School，Guangzhou University，Guangzhou 510000，China; 4．College of Economics and Management，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，China）

Appling the system reliable theory，the safety analysis of apple cold-chain logistics system is presented by using the GO-FLOW method，GO-FLOW algorithm is performed to determine the reliability and failure probability of every network nodes，so as to find out the key nodes that affect the safety of apple logistics system and propose solutions thinking．

GO-FLOW method;apple cold-chain logistics;system security evaluation

N945.1

A

1000-2537（2011）05-0041-05

2011-07-26

国家自然科学基金资助项目（70671108）;湖南省企业管理与投资研究基地开放基金项目（10jdjy02）;湖南省2010年高校青年骨干教师培养项目

*通讯作者，E-mail:ylzhuo@163．com

（编辑陈笑梅）