基于可拓关联的农产品冷链物流安全预警模型及应用

滕兴乐， 张　峰， 宋晓娜

(山东理工大学 商学院， 山东 淄博 255012)

基于可拓关联的农产品冷链物流安全预警模型及应用

滕兴乐， 张峰， 宋晓娜

(山东理工大学 商学院， 山东 淄博 255012)

摘要：农产品冷链物流安全是促进农业产业化的关键.通过构建多维度农产品冷链物流安全预警指标体系，选取可拓关联方法对农产品冷链物流安全进行预警分析，建立农产品冷链物流安全物元模型，运用关联函数方法确定各预警指标权重，并结合算例分析进行验证.研究表明，该方法不仅可识别待预警对象所处安全等级及其发展趋势，还能对单指标或子系统进行安全状态分析，具有较强的可操作性.

关键词：可拓分析；农产品；冷链物流；预警模型

收稿日期：2014-12-01

作者简介：腾兴乐，女， tengxingle@sina.com

文章编号：1672-6197(2016)01-0051-07

中图分类号：F252

文献标志码：A

Abstract:The safety of agricultural products cold chain logistics is the key to realize agriculture industrialization. Multidimensional agricultural cold chain logistics security early warning index system is constructed in this article, and the extension correlation method is selected to analyze agricultural cold chain logistics security and early warning. Among them, the agricultural products cold chain logistics security matter-element model is the foundation work. Furthermore, the weights of early warning indicators are calculated by correlation function method. Lastly, the inspection algorithm is practical through empirical analysis. Research shows that the method can not only recognize the object of early warning security level and its development trend but also can carry on the security status of single index or subsystems. Therefore, the method is proved to have strong operability.

Early-warning model of agricultural products cold chain

logistics security and its application based on extension decision

TENG Xing-le, ZHANG Feng, SONG Xiao-na

(School of Business, Shandong University of Technology, Zibo 255012, China)

Key words: extension analysis; agricultural products; cold chain logistics; early warning model

实现农业产业化是推动国民经济发展的重要举措，生产力的快速发展促使农业产业化道路中的瓶颈由生产环节转向流通环节，而物流作为连接生产与消费的桥梁，其安全性是确保农产品流通顺畅的关键[1].目前，国内农产品物流还处于探索性阶段，呈粗放型增长，存在交通运输体系不健全、物流标准化建设不到位、供应链运作不通畅等系列安全问题[2].农产品物流安全问题不仅严重制约了农业产业化的进程，也极大影响了农民的生活质量，所以，建立完善的农产品物流安全预警机制对解决上述问题起到至关重要的作用，特别是在“物流行业产业损害预警机制”已正式启动的背景下，需以此为契机，深化农产品物流安全预警机制的研究，解决农产品物流安全问题.国内学者孙军艳、刘海燕[3]将BP神经网络引入果品冷链物流的预警评价中，克服了一般预警模型实时性、敏捷性较低的特点，实现了果品安全风险的动态监测，但是该方法存有训练过度、不足的问题，出现陷入局部最小的现象.王荧荧等[4]对农产品冷链物流的特点及现状进行了重点阐述，从管理、设备、技术、农产品品质、包装、耐藏性等方面构建了农产品冷链物流安全评估体系及模型，但是未能采取有效的评价方法进行定量分析.辛荣[5]选取政府公共管理视角下的农产品物流安全预警体系进行研究，按照三角模糊理论、专家权重互评法的原理构建了预警机制，探讨了中俄韩日国家区域物流安全状态，但由于数据资源的匮乏，无法对所构建的评价指标体系进行相关性及灵敏度分析.

现阶段的研究成果对农产品物流安全研究较少，且主要集中于物流安全控制和单物流环节预警方面，缺乏对农产品物流安全预警机制建立的系统性研究.本文选取农产品冷链物流安全作为研究对象，引入以可拓学的物元模型、可拓集合和关联函数为基础的多指标可拓综合分析法.此方法现阶段被广泛应用到生态安全预警、区域竞争力评价、经济结构调整等方面，但是还未应用于农产品冷链物流安全预警中.本文通过构建多指标农产品冷链物流安全预警物元模型，利用关联函数确定了农产品冷链物流安全状态，实现农产品冷链物流安全的动态预警.

1农产品冷链物流安全预警指标体系构建

首先预警指标的选取需与农产品物流相关，指标值的升降不仅对其安全产生直接影响，而且对冷链物流的安全预测具有显著的警示作用.其次，以充分反映物流安全预警系统性要求为重点，要在符合预警系统能够具备实践性、可操作性的基础上，确定农产品冷链物流预警指标.因此，预警指标体系的构建需要遵从相关性、有效性、系统性、客观性及可操作性等原则.

文献[4]以管理、设备、技术、品质、包装、温度采购效率、流通时间和耐藏性作为农产品冷链物流评估体系的一级指标，选取了20个二级指标作为评价要素；文献[5]将包括运输、储存、装卸搬运、管理水平、公共资源环境等在内的17个评价指标规整为物流要素、企业竞争力要素、环境要素、物流链相关要素四个大类，其四级指标41个.芦亚丰[6]通过研究农产品冷链物流影响因素，认为可将因素评估分为经济、文化、政策、科技四个方面，且进一步细分为冷链物流成本、基础设施、市场化程度等15个子指标.综上研究虽然都以农产品冷链物流系统为研究对象，以动态反映该系统的安全性与稳定性为评价目标，但缺乏从系统工程的角度对农产品冷链物流作业过程的进行指标体系构建的研究.所以，本文以上述研究成果为基础，通过参考国家颁布的物流政策法规和山东省冷链物流相关研究成果的基础上，提出“生产-运输-环境-社会”概念模型，建立农产品冷链物流安全预警指标体系(见表1).

表1农产品冷链物流安全预警指标体系

目标层准则层指标层农产品冷链物流安全预警生产因素b1运输因素b2 环境因素b3社会因素b4采购效率c1农产品状态质量c2包装材料特性c3源头污染程度c4检测设备c5送货车辆c6装卸设备c7振动程度c8保鲜方法和技术c9保鲜时间c10运输人员素质c11贮藏温度稳定性c12湿度c13二氧化碳浓度控制c14氧气浓度控制c15冷藏设备c16法律法规标准c17物流硬件及网络建设c18

表1中，生产因素b1指农产品在进入运输环节前的各项工作，包括采购、包装、质量检测等环节.采购效率越高，所消耗的作业时间越少，对保鲜越有利.采购人员会对包装前产品的质量进行监控；良好的包装质量是进行冷链运输过程的重要保障，此处选择包装材料与农产品的匹配特性作为衡量指标；农产品生产完毕至包装运输过程中的作业污染度要进行严格把控，尽可能将污染度降至最低；此外，检测设备的精密程度也是影响作业人员评估农产品质量的关键因素.运输因素b2涉及作业人员、运输设备、装卸设备、保鲜技术、保鲜时间等多个环节.设备的标准化、专业化水平直接影响到运输、仓储作业的衔接度，因此，选用的运输设备先进程度越高，则安全度越高；作业人员的保鲜意识越强、经验越分丰富，其安全系数也越高.因为不同种类的农产品环境评价指标的要求不同，所以，环境因素b3选取具有代表性的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧气浓度四个方面.社会因素b4考虑到不同地区对农产品冷链物流的相关政策存在差异，区域间冷藏设备、通讯方式不同也会影响到冷链作业的便捷性，其便捷性越高，安全系数越高.

2农产品冷链物流安全预警的建立

2.1　构建农产品冷链物流安全物元模型

根据农产品冷链物流安全等级n，确定经典域物元Ro，节点域物元Rp和待评价物元R.经典域物元Ro计算公式如下

(1)

(2)

(3)

式中，N指农产品冷链物流安全区域，xo为评价指标ci所对应量值.

2.2　构建关联函数

(4)

2.3　指标权重确定

农产品冷链物流安全评价指标权重利用关联函数法确定[8].即

(5)

(6)

否则，co的数据落入的类别越大，赋予权系数越小：

(7)

根据单样本数据计算指标co权重

(8)

定义由第t个样本求得的指标ci权重为ξot，则当有m个样本时，依据各样本数据求解权重，进而取平均值，即为指标ci权重：

(9)

2.4　农产品冷链物流安全等级评判

(10)

3算例分析

3.1　数据资料来源

以山东省某一农产品生产基地为例，其产品有蔬菜、水果、肉、禽、蛋等，由于生产基地发展冷链物流时间较短，运作效率一般，冷链保证措施不到位且冷链物流运作对冷藏及运输环节的要求严格，导致物流不畅及产销脱节现象严重，浪费问题时有发生，物流管理问题亟待解决，迫切需求对农产品冷链物流安全进行科学合理的动态监测及预警.

3.2　农产品冷链物流安全等级划分

根据《农产品冷链物流发展规划》及相关评估体系[9-10]研究，将农产品冷链物流安全等级划分为5个状态，依据农产品冷链物流安全程度从劣到优，分别为重警(Ⅰ)、 中警(Ⅱ)、 轻警(Ⅲ)、 无警(Ⅳ)和

表2农产品冷链物流安全等级划分

安全等级农产品冷链物流安全表征状态Ⅰ产品供需矛盾严重,冷链物流系统运作时间长、效率低、成本高,浪费现象严重,食品安全问题频发,人员冷链物流意识薄弱.Ⅱ产品供需矛盾较为突出,产销脱节及食品安全问题时常发生,冷链物流作业环节较多,流通效率较低,浪费较为严重,人员冷链物流意识处于培养初期.Ⅲ产品供需之间存在一定的矛盾,冷链物流系统运作效率一般,出现产销脱节现象,冷链物流管理措施无力度,浪费问题时有发生.Ⅳ产品供需间基本能够达到有机协调,可有效控制冷链物流系统运作成本,效率较高,浪费现象一般不会发生,人员冷链物流意识较强.Ⅴ产品供需达到高效统一,冷链物流系统具有高效率、低成本、无浪费的特征,人员冷链物流意识强,采取的冷链物流政策可有效支撑其运作,是冷链物流的理想水平.

表3农产品冷链物流安全预警指标阈值

预警指标ⅠⅡⅢⅣⅤc1[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c2[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c3[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c4[0.08,1](0.06,0.08](0.04,0.06](0.02,0.04](0,0.02]c5[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c6[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c7[0.2,0.36)[0.36,0.52)[0.52,0.68)[0.68,0.84)[0.84,1]c8[4,5)[3,4)[2,3)[1,2)[0,1]c9[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c10[8,10)[6,8)[4,6)[2,4)[0,2]c11[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c12[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c13[0.6,0.68)[0.68,0.76)[0.76,0.84)[0.84,0.92)[0.92,1]c14[0,0.008)[0.008,0.016)[0.016,0.024)[0.024,0.032)[0.032,0.04]c15[0.08,1](0.06,0.08](0.04,0.06](0.02,0.04](0,0.02]c16[0,0.2)[0.2,0.4)[0.4,0.6)[0.6,0.8)[0.8,1]c17[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]c18[0.5,0.6)[0.6,0.7)[0.7,0.8)[0.8,0.9)[0.9,1]

安全(Ⅴ)，并运用可拓集合概念将其渐变关系定量化描述，以便明确层次关系，各等级下的农产品冷链物流安全状态涵义见表2.

3.3　预警指标阈值确定

对农产品冷链物流安全等级进行定量化分析，需结合各评价指标确定其所属安全等级的阈值区间.参考国家、山东省对冷链物流规定的相关标准[11-12]，按照系统性、可操作性和地域性等原则，结合生产基地的实际状况，确定各预警指标阈值，见表3.

3.4　经典域、节域及待预警对象的确定

根据农产品冷链物流安全预警指标体系各安全等级的量值范围，可取得其经典域R1、R2、R3、R4、R5：

按照农产品冷链物流安全预警指标阈值，可取得其节域RP：

为对山东省农产品生产基地2016年冷链物流安全状况进行预警，需确定该年度各预警指标的量值.参考山东省农产品生产基地的相关资料，结合10名专家的意见(对专家打分值采用求均值法处理)，经统计得到2016年山东省农产品生产基地冷链物流安全预警指标值，利用物元模型表示待预警对象。

其中，x1-x18取值情况见表4.

表4山东省农产品生产基地冷链物流安全预警指标值

预警指标指标值预警指标指标值预警指标指标值x10.65x70.55x130.90x20.84x82.50x140.02x30.75x90.65x150.03x40.03x103.00x160.65x50.45x110.50x170.75x60.65x120.75x180.62

3.5　权重计算及安全度确定

按照公式(5)至(9)，可取得各预警指标权重，其结果见表5.

表5指标权重

指标权重指标权重c1c2c3c4c5c6c7c8c90.04320.06630.06530.07580.04780.0570.04050.04240.0712c10c11c12c13c14c15c16c17c180.04480.06950.06010.06340.05230.06610.05560.03920.0394

表6山东省农产品生产基地冷链物流安全度计算结果

预警指标kⅠxi()kⅡxi()kⅢxi()kⅣxi()kⅤxi()所属等级c1-0.0243-0.0180-0.00540.0108-0.0130Ⅳc2-0.0530-0.0486-0.0398-0.01330.0133Ⅴc3-0.0245-0.01090.0327-0.0109-0.0245Ⅲc4-0.0474-0.0379-0.01900.0379-0.0190Ⅳc5-0.01270.0209-0.0105-0.0229-0.0291Ⅱc6-0.0258-0.01540.0107-0.0045-0.0201Ⅲc7-0.0143-0.00320.0076-0.0110-0.0184Ⅲc8-0.0159-0.00710.0212-0.0071-0.0159Ⅲc9-0.01780.0356-0.0178-0.0356-0.0445Ⅱc10-0.0280-0.0224-0.01120.0224-0.0112Ⅳc11-0.0261-0.01160.0348-0.0116-0.0261Ⅲc12-0.0413-0.0351-0.02250.0150-0.0100Ⅳc13-0.0436-0.0370-0.02380.0079-0.0106Ⅳc14-0.0196-0.00870.0262-0.0087-0.0196Ⅲc15-0.0413-0.0331-0.01650.0331-0.0165Ⅳc16-0.0313-0.0232-0.00700.0139-0.0167Ⅳc17-0.0147-0.00650.0196-0.0065-0.0147Ⅲc18-0.00560.0079-0.0158-0.0236-0.0276Ⅱ综合安全关联度Kimax-0.4871-0.2542-0.0365-0.0147-0.3240Ⅳ

根据公式(4)可确定农产品生产基地冷链物流安全预警指标在不同级别下的关联度值，进而根据权重及公式(10)取得综合安全度，其结果见表6.

3.6　预警结果分析

利用层次分析法得到的综合安全预警结果为“轻警”，且有向“中警”变化趋势；模糊评价的结果为“中警”，且向“重警”恶化.根据当前对农产品生产基地的状态描述，可判定2014年期间，基地所属“农产品冷链物流安全等级划分”中的Ⅲ等级.随着基地经济的发展及投资力度的加大，预估计2016年时冷链物流安全等级会有所提升，而层次分析法、模糊评价法判定其2016年期间分别处于Ⅲ、Ⅱ等级，以上方法预警结果与农产品生产基地的实际情况有较大差距，其主要原因在于预警过程掺入了过多的主观因素，影响预警效果的正确性.可拓关联方法的预警结果(Ⅳ→Ⅲ)符合农产品生产基地的实情，不仅可通过综合安全关联度Kimax识别基地所处安全等级及发展趋势，还能对单指标或子系统进行安全状态分析，具有较强的可操作性.

表7农产品冷链物流安全预警效果对比

预警方法ⅠⅡⅢⅣⅤ预警结果层次分析法0.24330.26720.27360.15350.0624Ⅲ→Ⅱ模糊评价法0.15720.19340.14950.10820.0986Ⅱ→Ⅰ可拓关联法-0.4871-0.2542-0.0365-0.0147-0.3240Ⅳ→Ⅲ

3.7　改进措施与建议

(1)注重农产品冷链物流基础设施建设.根据本文预警结果，检测设备、物流硬件及网络通讯的安全预警指标值分别为0.45、0.62，按照安全预警指标阀值的等级划分均处于中警(Ⅱ)等级，是制约农产品生产基地的重要因素，致使产品供需矛盾，产销脱节及食品安全，冷链物流作业环节较多，流通效率较低等问题的产生.因此，后期的发展要重视采取有效措施，投入先进的检测设备、冷藏运输设备、合理选取区域建设低温仓库.通过建立计算机管理信息系统、电子交换系统，将目前基地中拥有的冷藏运输设备及相关数据统一标准化处理，一方面加强运输前的农产品质量检测力度，另一方面提升企业间信息共享水平，动态掌握库存、运输中产品的保质情况.结合当前国内物流发展状况，农产品生产基地不仅要合理引入能满足多品种、小批量运送的小编组机冷车，还要针对冷藏农产品对温度等不同的要求建设适应的低温和冷冻仓库等.

(2)积极引入先进的保鲜方法，创新保鲜技术.根据预警结果显示，保鲜方法和技术这一指标的安全预警指标值为0.65，处于安全预警指标阀值等级中的中警(Ⅱ)等级，导致食品安全问题时常出现、浪费较为严重，是农产品生产基地冷链物流安全的短板因素所在.农产品生产基地应以吸收先进的保鲜技术作为实现冷链物流控制的重要手段，辅以冷链运输过程中的跟踪管理、多式联运等措施，采取恒温控制跟踪管理技术，以及具备强制供电气驱动、自动控温与记录、卫星监控“三段式”的冷藏运输车等新技术.此外，还应关注制冷节能技术的研发.淘汰落后的制冷方案、改进陈旧的制冷设备、导入自动化立体冷库技术等，可有效削减冷链物流成本.以COP高的制冷压缩机等为代表的高效低能耗设备、并联技术、变频技术、“无缝”对接技术、热气融霜技术等保鲜方法与技术均是发展重点.

4结论

(1)利用构建的农产品冷链物流安全预警指标体系及预警方法，对山东省农产品生产基地冷链物流进行安全评价，预警结果表明2016年基地冷链物流达到“无警(Ⅳ)”状态，且具有向“轻警(Ⅲ)”转变的态势.检测设备、保鲜方法和技术、物流硬件及网络建设处于“中警(Ⅱ)”状态，是影响冷链物流安全的主要因素.农产品状态质量较高，为“安全(Ⅴ级)”预警.因此，未来的冷链物流安全建设，需充分发挥农产品质量较高的优势，加大对检测设备、物流硬件、网络等基础设施的投入，吸收先进的保鲜方法及技术，系统性的保障农产品冷链物流安全向更高水平发展.

(2)基于可拓关联的农产品冷链物流安全预警模型具有较强的灵活性.通过对指标体系中安全预警指标值的确定，根据安全预警指标阀值的范围明确各指标所处的安全等级，结合指标权重计算出综合关联安全度值对研究对象进行综合预警分析，既能够实现单指标预警效果分析，有利于及时发现短板因素并加以改善，又能将多目标评价有效转化为单目标决策，实现整个冷链物流的安全状态分析.该模型和方法在多角度、多因素预警中实现定性与定量评价相结合，不再束缚于“非此即彼”的二值限制，达到冷链物流“既此亦彼”动态安全预警，为相关部门对冷链物流运输风险进行科学控制与防范提供有效依据.

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(编辑：刘宝江)