陈见标，钟结枝

(1.广州工商学院，广州 510850；2.广州科技职业技术大学，广州 510550)

进入21世纪以来，现代农业、绿色农业和智慧农业等发展理念成为农业发展的主导方向。农产品供应链作为农业发展的重要支撑要素，受到越来越多的关注。农产品是我国消费者最主要的食物来源，因其易腐烂、易损耗、难以长期贮藏，故产销矛盾突出，即生产环节的季节性、分散性、地域性与需求环节的普遍性、全年性、分散性之间存在突出矛盾[1]。国际上许多学者把农产品称为生鲜产品(Fresh Produce)，把农产品供应链称为生鲜品供应链(Fresh Produce Supply Chain，简称FSC)[2]。主要发达国家通过不断探索已逐渐形成了较为稳定、风险较低的农产品供应链运行模式[3]。一个国家或地区构建了高效的农产品供应链，对提高农产品竞争力具有至关重要的影响[4]。农产品市场竞争已经不再是单个种植户或者种植企业的竞争，而是演变为整条农产品供应链的竞争[5]。种植户或者种植企业必须利用外部资源，充分发挥自身的核心优势，把农产品供应链上全部节点的核心业务能力整合起来，联合协作参与竞争，将传统的分散竞争力转变为供应链之间竞争力[6]。因此，对农产品供应链进行深入研究，有利于推动我国现代农业、绿色农业和智慧农业的高速发展，促进我国农产品的高效生产和流通，实现多方共赢。

一、文献综述

农产品供应链包括农产品种植、收购、保鲜加工、运输配送、零售等诸多环节。农产品供应链组织模式的构建是供应链进行运营的首要前提，规模化运作、战略联盟、动态柔性生产、产品供应的连续性、产品质量的控制以及通信技术的高效是实现农产品供应链高效运作的基本条件[7]。早在20世纪90年代，美国学者在研究杂货店危机时，首次提出食品供应链(Food Supply Chain)概念，标志着对农产品供应链的研究正式开始[8-9]。随后的几十年，世界各国对农产品供应链的研究热情愈发高涨，许多学者从不同角度对农产品供应链进行了深入的研究，包括农产品供应链的模式、协调机制、风险管理、质量管理、信息管理和收益管理等。Ferguson以加拿大有机小麦市场为研究对象，从理论上分析了多种供应链组织模式运作效率的差异性[10]。

我国学者对农产品供应链的研究起步较晚，在模型和模式构建方面，冷志杰等人构建了农产品供应链四维网络模型[11]，薛楠等人构建了基于“互联网+”的京津冀一体化农产品智慧供应链模型[12]，但斌等人提出了农产品供应链C2B商业模式的实现路径[13]，张正等人提出了多主体合作、信息共享、非线性协同效应的新型农产品供应链模式[14]。在农产品供应链协同运作方面，但斌等人研究了价值损耗指数衰减两级农产品供应链协调问题[15]。冯颖等人研究了第三方物流服务商参与的农产品三级供应链协调问题[16]。夏文汇等人提出了“数字化物流+城市共同化配送”的创新模式[17]。在风险管理方面，凌六一等人研究了随机产出和随机需求环境下不同的风险共担合同对农产品供应链各级成员利润的影响[18]。系统动力学理论具有解决复杂系统问题的能力，用于研究农产品供应链具有可行性。曹文彬等人利用系统动力学对“农超对接”模式下的农产品供应链进行仿真研究[19]。孙文清应用系统动力学构建了农产品三级供应链，分析其绩效影响[20]。孟秀丽等人应用系统动力学，对考虑第三方物流加入的乳制品二级供应链的库存与终端收益进行仿真研究[21]。

由此不难看出，已有文献大多针对二级供应链和三级供应链进行研究，较少考虑农产品腐烂因素和气候对农产品产量的影响。然而易腐烂是农产品的特性，气候会影响农产品产量，最终影响需求。本文在借鉴已有研究成果的基础上，利用系统动力学构建农产品四级供应链模型，把腐烂因素和气候影响因子作为系统要素的一部分进行仿真研究，分析其动态过程以及腐烂因素和气候影响因子的敏感性，为农产品供应链运营决策提供参考。

二、农产品四级供应链系统边界分析

(一)农产品四级供应链系统

1.农产品零售商子系统

农产品零售商子系统受市场需求驱动，由“零售商库存—零售商调整库存—零售商订货率—批发商发货率—零售商在途库存—零售商收货率—零售商库存”和“零售商库存—零售商库存腐败率—零售商库存”两个主要的反馈回路构成。前者由于市场需求的发生使零售商库存减少，进而零售商库存偏差增加。零售商期望库存越大，则库存偏差越大。后续因果链均为正向，导致零售商库存增加，库存偏差减小。这显然是一个负反馈回路，并且在零售商期望库存和运输延迟的影响下产生系统震荡，并随时间逐渐减弱。后者由一条正向因果链和一条负向因果链组成，也是一个负反馈回路，但仅具有寻的作用。

2.农产品批发商子系统

农产品批发商子系统由零售商订货率驱动，由“批发商库存—批发商调整库存—批发商订货率—收购商发货率—批发商在途库存—批发商收货率—批发商库存”和“批发商库存—批发商库存腐败率—批发商库存”两个主要的反馈回路构成。与上述农产品零售商子系统同理，两个都是负反馈回路，前者在批发商期望库存和运输延迟的影响下产生系统震荡，并随时间逐渐减弱，而后者仅具有寻的作用。

3.农产品收购商子系统

农产品收购商子系统由批发商订货率驱动，由“收购商库存—收购商调整库存—收购商订货率—种植户发货率—收购商在途库存—收购商收货率—收购商库存”和“收购商库存—收购商库存腐败率—收购商库存”两个主要的反馈回路构成。农产品收购商子系统同样可以采用农产品零售商子系统的分析原理，两个都是负反馈回路。前者在收购商期望库存和运输延迟的影响下产生系统震荡，并随时间逐渐减弱，后者仅具有寻的作用。

4.农产品种植户子系统

农产品种植户子系统由收购商订货率驱动，由“种植户库存—种植户调整库存—种植户种植量—种植户实际产量—种植户入库率—种植户库存”和“种植户库存—种植户库存腐败率—种植户库存”两个主要的反馈回路构成。分析原理与上述系统大致相同，两个都是负反馈回路。前者在种植户期望产量和种植周期的影响下产生系统震荡，加之天气影响因素，种植户子系统逐渐趋向小幅度的震荡，后者仅具有寻的作用。

(二)农产品四级供应链系统动力学因果关系

根据上述分析，应用系统动力学VINSIM PLE软件绘制农产品四级供应链系统因果关系图(见图1)。

图1 农产品四级供应链系统因果关系图

三、农产品四级供应链系统动力学仿真分析

(一)农产品四级供应链系统动力学流图

诸多学者在应用系统动力学理论研究供应链时，一般把需求率假设为固定值或者跃阶函数。农产品需求往往受到产量的影响，而气候环境会影响实际产量。通常情况下，产量越大供应量越大，导致价格下降，需求随之增加。本文根据上述农产品四级供应链系统因果关系，考虑气候对生产和需求的影响，构建系统动力学流图(见图2)。

(二)主要方程与参数

对图2所示的农产品四级供应链系统动力学流图赋予参数和设定运行方程(见表1)。

表1 模型主要变量的方程关系

图2 农产品四级供应链系统动力学流图

(三)仿真结果分析

对上述模型进行仿真模拟，选取订单率和库存这两个相对较典型的指标进行分析(见图3)。农产品四级供应链系统的订单率与库存均存在牛鞭效应，并且存在从下游往上游逐级放大的趋势。仿真结果显示，种植户的种植量波动性小于收购商，表明供应链系统的牛鞭效应并非总是往上游逐级放大。虽然种植户的种植周期和库存覆盖周期都比收购商长，但是收购商的库存调整周期与库存覆盖周期比例更小。由此可得出结论，库存调整周期与库存覆盖周期的比例会影响牛鞭效应的增减趋势。在运输延迟时间相同的情况下，供应链下游企业的库存调整周期与库存覆盖周期的比例比上游企业小，牛鞭效应可能会下降。因此，通过研究供应链上下游企业的库存调整周期与库存覆盖周期之比，可以发现上下游企业牛鞭效应增减的临界值，为下游企业决策提供依据。

a.订单率

对农产品四级供应链系统进行改进，实现终端信息各级成员共享，用相同的数据进行仿真模拟，以各级成员的动态库存量作为分析指标(见图4)。

图4 终端信息共享环境的仿真结果

终端信息共享后，供应链各级成员的波动幅度均呈现下降趋势，表明终端信息共享有利于降低供应链各级成员的牛鞭效应。因此，供应链上各级成员应致力于搭建可实现信息共享的农产品供应链系统信息平台，实现终端销售数据的共享，减少整条供应链的牛鞭效应，维持供应链运营的稳定性。

(四)腐败率敏感性分析

在存储和运输过程中发生腐烂是农产品与其他商品的主要差异之一。研究农产品供应链运营过程中的动态变化，需要考虑腐败率因素。假设农产品四级供应链运营过程中各环节的腐败率相同，并设定为0、0.0001、0.0005三个不同的参数值进行仿真模拟，分析供应链各级成员的库存变化(见图5)。

a.零售商库存

供应链各级成员库存波动幅度随腐败率的提高而增加，并且由零售商到收购商逐级扩大，种植户的库存波动幅度小于收购商，呈现出与上述仿真结果相同的动态变化趋势。因此，供应链各级成员应该努力采用各种手段和技术，降低腐败率，保证供应链运营的稳定性。收购商处于农产品供应链的上游，受腐败率的影响程度最大，应该成为降低腐败率的主要推动者，要主动与各级成员进行协调，推动先进保鲜技术在农产品供应链运营中的应用，使供应链整体稳定性得到维持，并减少自身的牛鞭效应。

(五)气候影响因子敏感性分析

农产品的产量与工业品不同，计划产量往往与实际产量相差甚远。种植户会根据计划产量进行播种，经过一个较长的生产周期后收获，农产品生长期间受到气候的影响较大，因此会经常出现丰收或者减产的局面。农产品的实际产出量会影响市场需求，产出量越多，市场需求越大。用气候影响因子作为计划产量与实际产量的线性关系，并假定市场需求量等于平均需求与气候影响因子的乘积。气候影响因子服从正态分布，取值在0.2～1.2之间，均值为1，标准差设定为0.2、0.5和0.8，分别代入模型进行仿真模拟(见图6)。

a.零售商库存

随着气候影响因子的标准差增加，零售商库存波动幅度随之增加。而批发商库存、收购商库存和种植户库存的波动幅度变化比较复杂，在不同的时期具有较大差异，呈现出不规则的变化，表明气候影响因子的变化对供应链上游企业产生更为复杂的影响。种植户应该采用现代农业技术，如大棚种植、温室种植，确保气候影响因子的稳定，从而维持整条农产品供应链的稳定。

四、结论与建议

我国作为人口大国，农产品的需求量巨大。加快发展现代农业、绿色农业和智慧农业是我国农业发展的重要任务。农产品供应链作为农业发展和农产品流通的重要支撑，提高其运营效率对我国农业发展意义重大。研究结果表明：(1)农产品四级供应链系统的订单率与库存均存在牛鞭效应，但牛鞭效应并非总是往上游逐级放大，库存调整周期与库存覆盖周期的比例会影响牛鞭效应的增减趋势；(2)农产品腐败率对各级成员的牛鞭效应产生影响，处于农产品供应链上游的收购商受腐败率的影响程度最大；(3)气候影响因子对各级成员的牛鞭效应产生影响，特别是对供应链上游企业产生的影响比较大。

由于企业的牛鞭效应受到库存调整周期与库存覆盖周期的比例影响，通过研究供应链上下游企业的库存调整周期与库存覆盖周期的比例，发现上下游企业牛鞭效应增减的临界值可以作为决策依据。上游企业通过调整两者之比可以有效减轻牛鞭效应，维持供应链较高的稳定性。供应链上游的收购商受腐败率的影响程度比供应链上其他成员高，因此承担的风险更高，应该作为降低腐败率的主要推动者，主动与各级成员进行协调，推动先进保鲜技术在农产品供应链运营中的应用，使供应链整体稳定性得到维持，并减少牛鞭效应对自身的影响。气候影响因子对供应链上游企业产生的影响最为复杂。实践证明，现代农业生产技术有利于减轻自然气候对农产品供应链的影响。因此，要积极推动现代农业生产技术在农产品供应链中的应用，从而确保气候影响因子的稳定性。采用大型种植集团方式发展农业，以种植户为核心企业构建农产品供应链，提高农产品供应链运作效率，加速现代农业的发展。