基于DEMATEL-ANP-ISM模型的煤炭供应链风险管理评价

傅 茹

（安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001）

随着“双碳”战略目标的提出，煤炭行业供应链再次引发关注。煤炭行业的健康发展离不开煤炭供应链这一多主体、多环节的复杂系统。我国煤炭供应链庞杂多样且风险频发。在整合功能的过程中，受产销地分布不均、安全生产、季节性波动、各环节难以联通等多种不确定因素的影响，［1］煤炭供应链的各个环节在运行时都存在潜在风险。任何环节的中断或破坏都可能给整个煤炭供应链系统带来巨大影响。因此，对煤炭供应链进行风险管理非常必要。只有对各个环节的风险因素进行识别、分析和评价，才能有效提高煤炭供应链风险管理水平，为实现煤炭行业清洁高效发展及“双碳”目标赋能。

一、文献综述

近年来，国内外许多学者对煤炭供应链的风险管理进行了研究。李国杰和王冬冬将煤炭供应链的风险因素划分为内部因素和外部因素，包括煤炭生产、煤炭运输和中转、煤炭消费、自然环境、经济、政治环境和国际市场等因素并提出风险管控措施。［2-3］蒋林等引入层次分析法（AHP）建立煤炭供应链风险评价层次结构模型，从供应、需求、信息和环境4个方面构造判断矩阵并计算综合权重。［4］吕涛从内外因方面分析了煤电供应链的脆弱性，运用相关系数分析和多元线性回归模型得出影响电煤平稳运行的主要因素。［5］刘佳等利用故障树分析和贝叶斯网络模型对煤炭供应链上中下游短期和长期脆弱性进行网络参数计算，通过实证分析找出供应链的薄弱环节。［6］针对一般风险评价方法识别风险时结果可靠性不足的问题，莫聪颖等结合突变理论，运用熵权法构建煤炭供应链风险模糊动态评价指标体系，以确定指标权重。［7］Zhou等考虑煤炭供应链风险和模糊性产生的不确定性，建立了两阶段随机整数规划模型，提出了多级煤炭供应链的联合规划能力和分配网络优化方法。［8］李巍巍等采用IAHPEntropy集成赋权的方式对煤炭供应链整体进行综合绩效评价，指出煤炭供应链绩效提升的关键在于流通环节管理，强调流通环节对解决产销之间矛盾的重要作用。［9］蔺雷和任永珍在低碳经济背景下，从供应链管理视角指出煤炭供应链管理存在组织结构分散、信息管理体制不健全、供应链管理人才匮乏、低碳环保配套设备不足等问题。［10-11］刘虹结合山西煤炭产业发展现状，将煤炭供应链面临的金融监管风险划分为宏观系统风险、供应链系统风险、信用风险、资产质量风险以及操作风险，并提出对应的风险控制策略。［12］孙林辉等基于AHP-ABC法从进口和生产两个层面建立煤炭供应链煤源环节风险评价指标体系，得到影响煤源环节的关键风险因素。［13］

综上，当前研究大部分是对煤炭供应链风险进行定性评价后给出应对策略，对风险指标的量化研究不是很多，缺少实证检验。学者们的研究主要集中于煤炭供应链产供销或其中某一环节的风险因素，对风险管理指标体系的构建不够完善。煤炭供应链作为一个复杂的系统，整体组织结构松散，供应链管理存在问题。本文在煤炭供应链产供销风险的基础上综合考虑外部环境风险和组织管理风险，采用DEMATEL-ANP-ISM组合法定量求解系统各指标间的因果关系和综合权重，分析煤炭供应链风险管理的关键影响指标，旨在提高我国煤炭供应链风险管理水平。

二、DEMATEL-ANP-ISM模型建立

DEMATEL法通过两两比较因素间的关系强弱，计算并确定因素间的因果关系和各因素在系统中的重要度。［14-15］ANP在AHP的基础上考虑各因素或相邻层次之间的相互影响，利用“超矩阵”进行综合分析得出各因素的指标权重。［16］DEMATEL-ANP组合计算各影响因素的综合权重值，在此基础上，采用ISM法，以层次关系示意图揭示各因素的相互关系及关键所在。［17］煤炭供应链风险管理评价指标间相互影响、相互作用，适合运用DEMATEL-ANP-ISM模型处理这样复杂的系统。

（一）煤炭供应链基本结构

煤炭供应链是指围绕煤炭生产核心企业，从原煤开采开始，到制成配煤、中间商品煤，最后由销售运营商通过物流运输把煤炭送到以电力、钢铁、化工、建材、冶金等为代表的煤炭消费企业手中，煤炭原材料生产商、运输商、销售商和最终消费者形成统一的整体网链运作系统。煤炭供应链基本结构见图1所示。

图1 煤炭供应链基本结构

（二）煤炭供应链风险管理指标体系构建

本文基于供应链管理理论，通过系统阅读相关文献，结合既有研究成果，综合考虑煤炭供应链外部环境风险、生产风险、流通风险、需求风险和组织管理风险等5个层面的风险指标，形成一级评价指标。在采访煤炭行业资深学者及对煤炭企业进行实地考察调研的基础上，遵循全面性、可行性、科学性和代表性等原则，对指标进行提炼归纳、调整修正，最终确定15个二级指标，详见表1。

表1 煤炭供应链风险管理指标体系

1.外部环境风险层面

结合文献，［2-3，5］选取自然灾害、政府规划、国民经济运行情况、国际形势4个二级评价指标。煤炭供应链面临难以预测和控制的自然灾害，并受到政府法律法规和政策支持程度的影响。国家对煤炭行业投资、贷款政策的变化、利率及汇率的波动以及国民经济增长的速度和结构变化等经济风险都会对煤炭供应链造成冲击。煤炭进出口具有高度集中且易受国际形势演变影响的特征，这使我国煤炭行业在经济全球化背景下难以及时应变，增加煤炭供应链的脆弱性。

2.生产风险层面

结合文献，［2，18-19］选取资源获取风险、地质勘探风险、开采安全风险、商品煤加工风险4个二级评价指标。我国煤炭产地分布不均，受地理条件和经济技术水平限制，大规模开发和释放优质煤炭资源增加了煤炭获取的风险。煤炭地质勘探工作具有很强的不确定性，勘探需较长的周期、工作对象的复杂特殊性、技术不确定性等其他因素也加大了煤炭勘探工作的难度。煤炭挖掘的动态化使煤炭开采工作存在很多安全隐患，缺乏先进安全监测设备和开采设备的问题加剧了煤炭安全开采的风险。受限于配煤工艺及设备，一些煤炭企业无法完全满足高质量商品煤的洗选加工要求，难以进行科学混配和严格控制入炉煤杂质含量。产需矛盾和供求差距导致客户流失是商品煤加工环节不可忽视的风险。

3.流通风险

根据现有文献，［20-22］选取运输通道发展情况、配送业务效率2个二级评价指标。运输通道发展情况指标能反映铁路发展与国民经济量的增长和扩张速度之间的差距。而配送业务效率指标反映的是在跨省区调度用煤时，煤炭配送时间与订单要求时间的对比情况。煤炭物流信息平台大多数搭建不够完善，信息传输速度慢、配送效率低。

4.需求风险

结合文献，［10-11，23-24］选取新能源应用和双碳目标提出2个二级评价指标。新能源应用指标能反映低碳经济背景下，新能源开发利用会对煤炭企业的原煤生产规划和煤炭运输部门的运输方案产生直接影响。双碳目标提出指标能反映在双碳时代，煤炭供应方式发生改变，煤炭供应链面临倒逼煤炭淘汰落后产能、加快研发和推广应用节能降碳先进技术，同时也承担着在能源转型过程中兜底保障的责任。

5.组织管理风险

结合文献，［11-12，25-27］选取信息管理系统搭建、利益分配风险和信用风险3个二级评价指标。这些指标能反映煤炭供应链各节点间联通的信息流管控与组织平台的搭建情况，煤碳企业是否能有效地进行信息共享及做出合理决策。因煤炭供应链利益分配不合理，获利水平低的节点企业合作态度不够强烈，消极履行合同条件，容易造成巨大的信用风险和经济损失，不利于煤炭供应链实现协同一体化运作。

（三）运用DEMATEL法分析各指标间作用关系

煤炭供应链风险管理指标体系中各指标间存在着影响关系。使用问卷调查法，收集煤炭行业专家对不同指标之间关系强弱的判断。采用0-4标度法表明指标间的影响程度，其中0代表没有影响，4代表有很强的影响。建立直接影响矩阵D，并对其进行标准化处理，得到标准化直接关系矩阵X。

计算综合影响矩阵T，其中I为单位矩阵

对综合影响矩阵T=(tij)nxn进行分析，令，记Ci+Ri为第i个指标的中心度M，Ci+Ri为第i个指标的原因度N。

（四）运用DEMATEL-ANP法求解综合权重值

借助前文建立的评价指标体系，结合综合影响矩阵T，构建ANP网络结构图，分析各指标间的影响关系。其中，单箭头首端指标对末端指标存在影响，双箭头代表相互影响，煤炭供应链风险管理指标网络结构如图2所示。从ANP法极限超矩阵中选取代表全局权重的列向量ω与DEMATEL法得出的中心度相乘，计算各因素的综合权重值Z。

图2 煤炭供应链风险管理指标网络结构

（五）运用ISM法确定可达矩阵

ISM法根据DEMATEL-ANP法的运算结果制作层级拓扑图，以展示系统因素的因果层次，阶梯结构。

计算整体影响矩阵T1，其中I为单位矩阵：

根据阈值λ（λ∈［0,1］）构建邻接矩阵L来简化系统结构，便于划分后续结构：

其中为综合影响矩阵T的平均值，σ为标准差。可达矩阵Q的计算公式为：

三、实例计算

以淮北地区的某煤炭企业供应链为例进行计算。应用前文建立的DEMATEL-ANP-ISM模型，绘制调查问卷，内容包括各指标间影响关系调查表、重要度调查表和指标评价表。共向10名从事煤炭供应链研究的专家、5名煤炭企业管理者、4名煤炭管理局工作人员和13名煤炭交易市场工作人员发放调查问卷，收回有效问卷29份，问卷有效率91%。根据收回的数据，确定一级、二级指标间的直接影响矩阵D。

（一）运用DEMATEL法计算影响度、被影响度、中心度和原因度

根据式（2）—（4）计算可得综合影响矩阵T，见表2。（因空间有限，仅展示一级指标的影响综合矩阵。）

表2 煤炭供应链风险管理评价指标综合影响矩阵T

通过Matlab软件计算出二级指标的影响度、被影响度、中心度和原因度，中心度越大，表示该指标的重要程度越高；如果原因度为正，表明该因素对其他因素影响大，称为原因因素；反之称为结果因素。计算结果见表3。

表3 二级指标影响度、被影响度、中心度和原因度

由表3可知，B1—B7、B11和B12的原因度值大于0，属于原因因素；其他6个二级指标的原因度值都小于0，属于结果因素。即商品煤加工风险、运输通道发展情况、配送业务效率、信息管理系统搭建、利益分配风险和信用风险容易受到其他因素的影响，需对其加强监管。由中心度排序可知，新能源应用、国民经济运行情况、双碳目标提出、政府规划等二级指标对系统的影响最大。

（二）运用DEMATEL-ANP法计算综合权重值

根据直接影响矩阵D设计调查问卷，对专家打分进行整理，构建判断矩阵。［28］借助Super Decisions计算出极限超矩阵W*，选取极限超矩阵中的列向量ω作为全局权重，可得二级指标的全局权重，结果见表4。根据式（7）计算得到综合权重值Z，见表5。

表4 二级指标间的局部权重、全局权重

表5 煤炭供应链风险管理评价指标的ANP权重、综合权重

分析表5可知，国民经济运行情况、双碳目标提出、政府规划、商品煤加工风险和国际形势综合权重数值相对较大，因此需要对这5个指标予以重视。国民经济发展的健康状况直接影响到煤炭供应链的各个环节，因为经济增速持续影响煤炭市场状况。经济转型升级要求煤炭产业结构调整以实现可持续发展，因此国民经济运行情况对其他指标的影响最大。而商品煤加工风险虽然综合权重排序较为靠前，但其属于结果因素，受其他指标的影响。因此，需要多个因素发挥共同作用，促进其发展完善。

（三）运用ISM法建立多级递阶结构模型

根据式（10），由综合影响矩阵T 计算可得该矩阵的平均值和标准差分别为=0.11985 ，σ=0.08608，λ=+σ=0.20593。根据式（8）—（10）可得到可达矩阵。通过分析可达矩阵，得到各影响因素的可达集Pi和先行集Si。当因素满足等式Pi=Pi∩Si（i=1,2,…,n）时，可确定这些因素为同一个层级。根据划分出来的层级构建出煤炭供应链风险管理关键影响因素的ISM解释结构图。［29］

利用Matlab软件计算出煤炭供应链风险管理关键影响指标的可达集、先行集、交集、层级，计算结果见表6。

表6 风险管理关键影响指标可达集、先行集、交集、层级

由表6及可达矩阵可以绘制出煤炭供应链风险管理关键影响指标的ISM解释结构图，见图3。

图3 煤炭供应链风险管理关键影响指标ISM解释结构

四、研究结论与建议

（一）结论

第一，国民经济运行情况和国际形势是煤炭供应链风险管理的根本影响因素，综合权重排序靠前，同时为原因因素，对煤炭供应链风险管理影响最显著。

第二，自然灾害、政府规划、新能源应用、双碳目标提出、信息管理系统搭建属于影响煤炭供应链风险管理的深层因素。其中，自然灾害、政府规划、新能源应用、双碳目标提出为原因因素，信息管理系统搭建为结果因素。自然灾害虽是原因类因素，但为不可控风险，综合权重较小。而信息管理系统搭建综合权重排序靠后，容易受其他因素影响。

第三，资源获取风险、地质勘探风险、开采安全风险是煤炭供应链风险管理的中层影响因素和原因因素。资源获取风险排序相对靠前，地质勘探风险、开采安全风险排名靠后。

第四，商品煤加工风险、运输通道发展情况、配送业务效率、利益分配风险、信用风险是煤炭供应链风险管理的表层因素兼结果因素，容易受到其他因素的影响。

（二）建议

1.关注国内外经济、政治形势

煤炭供应链各个环节的经营主体要密切关注国内国际经济、政治、社会动态。各经营主体也应积极参与行业调研、出席相关技术论坛报告、咨询专家建议意见等，捕捉与煤炭相关的动向，预测国家可能出台的相关政策措施，提前调整经营战略部署。

2.建立预防机制，做好灾情应急预案

加强对自然灾害的监测力度、灾情管理是关键。通过加强风险普查和灾情安全教育，提前识别潜在风险，并采取相应的预防和管理措施，及时做好风险隐患排查和紧急预案工作，提高抗灾能力。

3.强化企业对技术创新的重视

开展科学技术攻关以提高煤炭洗选加工水平，精准适配用户需求，破解煤炭低效利用、分质分级利用、低阶煤提质转化等现实难题。同时，我国要实现双碳目标亟需解决的问题依然突出，能源结构、产业结构调整与工业化、城镇化进程的矛盾依然存在。数智技术对企业碳减排及优化升级助力显赫，有利于激发我国经济发展新活力。清洁高效利用煤炭以促进减污降碳，实现高碳能源低碳化利用。

4.强化安全生产意识，健全完善安全生产责任落实制度

安全生产对煤炭供应链风险管理意义重大，必须加大对安全生产的投入。企业要引进智能化的开采设备和安全监测系统，坚决执行对工作人员的专业技术水平培训。同时，企业也要定期进行设备检查维护并及时更新换代，保证每一个员工的人身安全。要将安全生产责任落实到每一个员工身上，煤矿定时安全生产大检查不可浮于表面。同时，政府相关部门也要健全完善安全督导检查责任制度。

5.加强信息管理系统建设，促进煤炭供应链信息化发展

将煤炭生产、洗选加工、运输、配送、消耗纳入统一的大数据收集、处理和存储管理系统，以解决供应链优化和交互运作的现实问题。一方面，为煤炭供应链众多参与方打通交流渠道，及时沟通传递供应链上的潜在风险。通过网络可视化服务与全程资源共享，可全方位展示煤炭开采、加工及运送等环节。利用大数据分析简化煤炭流通环节、优化配送业务流程设计、精准定位追踪风险源，从而控制风险。另一方面，可以保障供应链各方的参与和协同运作。信息公开透明有助于产、运、销各节点企业勇于揭示问题，建立稳定的信任关系，减少因管理水平低下和信息不对称导致的煤炭供需矛盾升级。协同运作有利于供应链各节点企业为落实双碳目标共同规划，推动煤炭产业绿色转型，以及涉煤行业清洁高效发展，切实保证煤炭供应链各参与方的利益。