低碳背景下基于系統(tǒng)動力學(xué)的冷鏈農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)分析

楊磊 付小康

摘? 要：為分析農(nóng)產(chǎn)品銷售尤其是線上銷售的過程中冷鏈的使用對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的保證與碳排量和碳成本之間的關(guān)系，文章運用了系統(tǒng)動力學(xué)理論，建立了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)銷售過程中冷鏈投資與碳排量的成本對行業(yè)利潤影響的仿真模型。結(jié)果表明：冷鏈的大量引入雖然會增加基礎(chǔ)投資，但是該行業(yè)的總利潤還是呈積極上升之勢，但農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)在配送和存儲上的碳排量增加較大。最后在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了適用于企業(yè)相關(guān)的發(fā)展聯(lián)動策略。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)動力學(xué);農(nóng)產(chǎn)品;冷鏈物流;低碳;仿真分析

中圖分類號：F304.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： In order to analyze the relationship between the quality assurance of agricultural products and carbon emission and carbon cost in the process of agricultural products sales， especially in the online sales process， the paper uses the system dynamics theory to establish a simulation model of the impact of cold chain investment and carbon emission on the industry profits. The results show that although the introduction of cold chain will increase the basic investment， the total profit of the industry is still rising， but the carbon emission of agricultural products industry in distribution and storage is increased greatly. Finally， based on the simulation results， the development linkage strategy suitable for enterprises is proposed.

Key words： system dynamics; agricultural products; cold chain logistics; low carbon; simulation analysis

0? 引? 言

近年來，隨著GDP的增長，人們對蔬菜、水果等生鮮農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高，為減少生鮮農(nóng)產(chǎn)品在運輸過程中的新鮮度損耗，冷鏈物流應(yīng)運而生，并逐步成為物流行業(yè)備受關(guān)注的焦點。目前國外發(fā)達(dá)國家冷鏈物流使用的比例已經(jīng)超過90%，某些產(chǎn)品比如肉禽的冷鏈流通率更是達(dá)到了100%，但是在我國果蔬、肉類、水產(chǎn)品的冷鏈流通率占比僅為22%、34%、41%。并且國外的農(nóng)產(chǎn)品損耗率只有5%到8%，而中國的損耗率卻高達(dá)30%，使得對冷鏈的關(guān)注越來越大。同時隨著全球變暖的現(xiàn)象逐漸加劇，全世界對環(huán)保的重視力度增強，加強了對二氧化碳等排放的監(jiān)控，許多國家也早已將碳稅運用到制造商所產(chǎn)生污染的運作中，我國也已在鋼鐵等行業(yè)征收碳稅，并且也逐漸將碳稅應(yīng)用到其他行業(yè)中。而對于線上農(nóng)產(chǎn)品的銷售來說，為了保證其新鮮度，冷藏配送的使用、冷庫的使用無疑會帶來較多的碳排量，不僅對環(huán)保不利，同時碳成本的增加對該行業(yè)也增加了相應(yīng)的負(fù)擔(dān)。因此，基于上述背景，農(nóng)產(chǎn)品物流開始受到更多的關(guān)注，尤其是低碳物流和冷鏈物流如何進(jìn)行整合聯(lián)動發(fā)展，本文聚焦于此進(jìn)行了仿真研究。

1? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1? 農(nóng)產(chǎn)品碳足跡

農(nóng)產(chǎn)品同工業(yè)產(chǎn)品一樣，在它的整個生命周期中，包含了生產(chǎn)、運輸儲存配送、銷售三個階段，在這三個階段均會產(chǎn)生相關(guān)的碳排放。張佳雯[1]在基于LCA法對農(nóng)產(chǎn)品物流碳足跡的計算中采用生命周期評價法和清單處理等方法，以馬鈴薯為示例，給出了各個環(huán)節(jié)具體的碳排量。劉倩晨[2]運用生命周期評價方法對冷鏈物流碳排放進(jìn)行了計算，并以番茄為研究對象，計算了其各環(huán)節(jié)中的碳排放量。馬愛進(jìn)等[3]采用生命周期理論，研究了食物生命周期，并討論了其碳排放的核算范圍。Strut等[4]采用生命周期法對水產(chǎn)品的碳足跡進(jìn)行了研究及評價。Benjaafar等[5]通過將碳足跡應(yīng)用于供應(yīng)鏈中并構(gòu)建其測算模型，并以牛奶供應(yīng)鏈為研究對象進(jìn)行了實證分析。Carlsson-Kanyama[6]運用生命周期法，以不同食品為研究對象對其不同環(huán)節(jié)中的碳排放量進(jìn)行了測算，并對不同環(huán)節(jié)進(jìn)行了比較分析。由此可見，目前已有許多對于農(nóng)產(chǎn)品碳足跡的研究，通過生命周期來對其碳排量進(jìn)行分析是比較成熟和可靠的方法。

1.2? 冷鏈物流

國內(nèi)許多專家針對我國現(xiàn)有冷鏈發(fā)展不足的狀況進(jìn)行了研究，有許多文章針對冷鏈運用的風(fēng)險進(jìn)行了研究，卜梅蘭[7]、王熒熒和張敏等[8]對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運作的風(fēng)險進(jìn)行研究，找出冷鏈物流運作中的主要風(fēng)險，并提出風(fēng)險控制策略;楊揚和朱瑤瑤[9]對冷鏈物流與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的聯(lián)動機理進(jìn)行了研究，并且選取了云南省作為示例，構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈物流聯(lián)動發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型。

因此到目前為止，國內(nèi)外對于農(nóng)產(chǎn)品碳足跡和冷鏈?zhǔn)褂枚加兄髯灶I(lǐng)域相關(guān)的研究，但是對于兩者綜合的研究卻比較少，即在低碳的大背景下對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈發(fā)展的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行研究的文章相對較少，因此本文從該角度進(jìn)行創(chuàng)新，適應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展需要的低碳、高質(zhì)量、低腐損率的要求來進(jìn)行仿真研究和分析，并提出相關(guān)的發(fā)展建議。

2? 低碳背景下農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈聯(lián)動發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型

2.1? 模型的基本假設(shè)

該模型的成立是建立在一些基本假設(shè)上的，假設(shè)如下：假設(shè)農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量產(chǎn)值、基礎(chǔ)的客戶需求是與GDP成正相關(guān);假設(shè)總的碳排量是與農(nóng)產(chǎn)品成正相關(guān);假設(shè)冷鏈投資的建設(shè)成本是與冷鏈物流效率成負(fù)相關(guān)，與冷鏈?zhǔn)褂昧砍烧嚓P(guān)。

2.2? 系統(tǒng)要素

低碳背景下的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈聯(lián)動發(fā)展構(gòu)成了一個相互關(guān)聯(lián)、相互影響的復(fù)合系統(tǒng)，這一聯(lián)動發(fā)展的系統(tǒng)中包含著農(nóng)產(chǎn)品碳排量子系統(tǒng)、冷鏈物流子系統(tǒng)和農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展利潤子系統(tǒng)三個部分，接下來對每個模塊進(jìn)行簡要的介紹。

（1）農(nóng)產(chǎn)品碳排量子系統(tǒng)：以農(nóng)產(chǎn)品生命周期的碳足跡分析為基礎(chǔ)，將農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)流通銷售整個過程中的碳排量分解為生產(chǎn)碳排量、冷鏈配送和儲存碳排量、銷售碳排量和腐爛變質(zhì)碳排量，這四部分之和構(gòu)成了單位農(nóng)產(chǎn)品總碳排量，而總的農(nóng)產(chǎn)品碳排量隨著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)品產(chǎn)量增加而增加，其中冷鏈配送和儲存碳排量隨冷鏈的使用量增加而增加，隨著冷鏈?zhǔn)褂眯实脑黾佣档?，腐爛變質(zhì)碳排量隨著冷鏈的使用量和冷鏈的使用效率增加而降低。

（2）冷鏈物流子系統(tǒng)：政府政策的引導(dǎo)支持使得冷鏈物流技術(shù)、冷鏈物流信息化程度、冷鏈物流設(shè)備等都得到了相應(yīng)的提高，促進(jìn)冷鏈物流發(fā)展，冷鏈物流的效率得以提升，促進(jìn)冷鏈物流使用量的增加。而冷鏈投資建設(shè)成本則隨著冷鏈物流使用量的增加而增加，隨著冷鏈物流效率的增加而降低。農(nóng)產(chǎn)品的腐爛率也會隨著冷鏈物流的使用量增加而減少。

（3）農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展利潤子系統(tǒng)：用GDP代表人們的經(jīng)濟發(fā)展水平情況，經(jīng)濟水平的提高使客戶對農(nóng)產(chǎn)品的基本需求量增加，使得農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)量增加，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)值也會相應(yīng)提高。產(chǎn)量增加會帶來農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售的碳排量增加，而農(nóng)產(chǎn)品冷鏈配送和存儲碳排量與變質(zhì)腐爛碳排量還與冷鏈物流子系統(tǒng)相關(guān)，其和為碳排放總量。政府對環(huán)保的重視程度會決定單位碳稅的高低，即單位碳排量的成本。農(nóng)產(chǎn)品的成本由生產(chǎn)成本、平均冷鏈物流成本、平均碳成本組成，利潤由農(nóng)產(chǎn)品單價和農(nóng)產(chǎn)品銷量決定，銷量由基礎(chǔ)需求量和低碳偏好顧客需求和高質(zhì)量產(chǎn)品顧客需求決定，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量越高，高質(zhì)量產(chǎn)品顧客需求就越高，總碳排量越高，則低碳偏好顧客需求就越低。

2.3? 低碳背景下的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈聯(lián)動發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型

在系統(tǒng)因果關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，利用Vensim PLE軟件構(gòu)建了低碳背景下的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈聯(lián)動發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型，如圖1所示。

2.3.1? 初始狀態(tài)下仿真分析

按照初始數(shù)據(jù)整理轉(zhuǎn)化來的值來對模型進(jìn)行仿真，觀察在現(xiàn)有狀態(tài)下碳排量的狀況、腐爛產(chǎn)品的狀況、碳成本和冷鏈成本的狀況、需求構(gòu)成的狀況、總成本和利潤的狀況等。

首先是農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)的銷售利潤，如圖2（左）所示，該圖較高的線表示的是10年來的累積總利潤，較低的線表示的是每年單獨的利潤，由此可以看出，每年的利潤都是大于0的，并且每年的凈利潤逐漸增長，行業(yè)發(fā)展較為穩(wěn)定。

其次對農(nóng)產(chǎn)品銷售過程中的成本進(jìn)行分析，成本主要由生產(chǎn)成本、碳排放成本和冷鏈物流成本構(gòu)成，此處不對生產(chǎn)成本進(jìn)行探究，主要聚集于碳排放成本和冷鏈物流成本。由圖2（右）可以看出在初期時冷鏈投資較少，因此冷鏈投資的成本相對較低，但由于較低的冷鏈?zhǔn)褂寐蕦?dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品在運輸儲存和銷售的過程中腐爛率較高，導(dǎo)致腐爛造成的碳成本較高;而隨著冷鏈?zhǔn)褂玫钠占?，冷鏈的投資成本會不斷增加，而由冷鏈設(shè)備帶來的碳排量也會不斷增加，但會因為冷鏈的使用而降低農(nóng)產(chǎn)品腐爛的數(shù)量進(jìn)而降低腐爛所帶來的碳排量。由此，雖然兩者的成本都在增加，但冷鏈投資的成本增加得更加迅速，甚至已經(jīng)超過了碳成本。

2.3.2? 對農(nóng)產(chǎn)品利潤的分析

由此可以看出，目前的農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展勢態(tài)較為良好。但若將參數(shù)予以改變，將低碳偏好顧客對碳排量的敏感度增加，得到的利潤結(jié)果如圖3所示，current2是經(jīng)過調(diào)整之后將敏感度調(diào)高的結(jié)果，current3是經(jīng)過調(diào)整之后將敏感度調(diào)低的結(jié)果?？梢钥闯鋈纛櫩蛯Φ吞籍a(chǎn)品的敏感度較高，那么利潤的增加會因為碳排量的增加而放緩，并且敏感度越高對農(nóng)產(chǎn)品的利潤邊際影響越大。

對于消費者高質(zhì)量產(chǎn)品偏好的敏感度卻相反，如圖4所示，可以看出當(dāng)顧客對于高質(zhì)量產(chǎn)品的敏感度較高的時候，農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)的利潤會增加得更多，這是因為冷鏈投資的增加使得農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量提升，從而帶來更多高質(zhì)量產(chǎn)品偏好需求的提升。

除此之外，冷鏈的使用對農(nóng)產(chǎn)品的利潤影響也很大，圖5中，current6、current和current7三組數(shù)據(jù)的冷鏈?zhǔn)褂昧恐饾u增加，可以看到農(nóng)產(chǎn)品的銷售利潤也是在不停增加，表明雖然冷鏈物流投資會增加許多成本，但由此帶來腐爛產(chǎn)品的減少和高質(zhì)量偏好需求的增加已經(jīng)彌補了這部分的成本和多余的碳排放帶來的成本，從而使得總利潤反而會增加。

2.3.3? 對碳排量的分析

接下來對碳排量的情況進(jìn)行研究，當(dāng)其他情況不變時，對冷鏈的使用量進(jìn)行改變，圖6中，current6、current和current7三組數(shù)據(jù)的冷鏈?zhǔn)褂昧恐饾u增加，可以看到總的碳排量也是依次增加，表明冷鏈的使用雖然減少了變質(zhì)腐爛的產(chǎn)品，但是由于運輸儲存等耗費使得運輸儲存過程中產(chǎn)生的二氧化碳超過了變質(zhì)腐爛的減少帶來的二氧化碳的差值。從圖7的腐爛變質(zhì)碳排量和運輸儲存碳排量圖中也可以得到驗證。

3? 結(jié)論與政策

本文通過分析低碳背景下農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)與冷鏈物流的聯(lián)動發(fā)展，研究了農(nóng)產(chǎn)品碳排量子系統(tǒng)、冷鏈物流子系統(tǒng)和農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展利潤子系統(tǒng)之間相互影響和作用的反饋機制，構(gòu)建了相關(guān)的系統(tǒng)模型，對影響農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)利潤、碳排量總額以及配送儲存碳排量、變質(zhì)腐爛碳排量等的因素進(jìn)行了分析對比，結(jié)論表明：（1）目前狀態(tài)下農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢良好，利潤持續(xù)上升;（2）顧客的低碳產(chǎn)品偏好和高質(zhì)量產(chǎn)品偏好對農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)利潤有較大的影響，低碳產(chǎn)品偏好越高，則總的需求量就越低，而高質(zhì)量產(chǎn)品偏好越高，那么總的需求量就越高，利潤就越大;（3）冷鏈投資雖然會帶來較大的成本，但是冷鏈的使用量提高會增加總的利潤，因為它可以使腐爛的農(nóng)產(chǎn)品減少，從而抵消成本的劣勢;（4）冷鏈的使用會增加總的碳排量，雖然它會減少因為腐爛而帶來的碳排量，但其自身工作所增加的碳排量會更多。

因此，在此背景下，建議農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和冷鏈物流業(yè)聯(lián)系兩業(yè)聯(lián)動發(fā)展的影響因素應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的實際情況做出相應(yīng)的決策：（1）企業(yè)應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注碳市場碳稅和消費者偏好的變化情況，通過整合供應(yīng)鏈上下游農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的資源和冷鏈物流活動，協(xié)調(diào)冷鏈物流，改進(jìn)服務(wù)模式，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，降低冷鏈物流成本，合理配置資源，實現(xiàn)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而實現(xiàn)冷鏈物流投資的降低;（2）政府應(yīng)當(dāng)積極支持冷鏈物流的發(fā)展，制定引導(dǎo)冷鏈物流發(fā)展政策，引進(jìn)冷鏈物流人才，提高冷鏈技術(shù)，使冷鏈物流市場更加規(guī)范合理化等。

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