基于复杂方法的食品冷链物流技术植入研究

刘国山，魏子秋

(1、2.中国人民大学商学院，北京市100872；3.河北科技大学经济管理学院，河北 石家庄 050018)

责任编辑:陈静

一、引言

食品安全已经成为全社会关注的热点问题，而食品物流安全是食品安全的薄弱环节。食品腐烂变质是造成食品安全隐患与资源浪费的一个主要原因，同时不合格食品再次流入市场也是食品物流管理应该重视的环节。食品物流各环节之所以不时出现问题，主要是由食品冷链体系不健全的管理现状造成的。尽管食品安全法案相继出台，食品冷链技术应用不断翻新，对食品冷链健康发展起到了一定的促进作用，但食品冷链各环节物流技术中存在的不规范和不集成现象屡见不鲜，严重制约了食品冷链体系的统一建设和发展。因此，如何有效地把各种食品冷链物流技术恰当运用到各类食品物流体系中，使食品物流体系形成统一化管理模式，成为当前食品管理中亟待解决的问题。同时，物流信息技术的恰当植入对于方便政府管理以及加快对食品追溯体系的集成化、规范化建设也都具有十分重要的意义。

冷链指“根据物品特性，为保持其品质而采用的从生产到消费的过程中始终处于低温状态的物流网络”。[1]对于绝大多数食品而言，其品质均会随着时间的延长而下降。所以，适当的加工、包装和储藏技术可以显著延长食品的货架期。因此，冷链物流技术不断翻新，许多新技术也不断涌现并得到应用(见表1)。对于食品冷链物流技术的研究已经成为当今的热点研究领域，有文献对冷链物流技术从各个物流环节进行分析和界定，与国外先进技术进行比较，指出我国冷链物流技术应用存在的问题并从政策角度提出建议；[2]有文献从设施装备、车辆温控、技术指标三个方面分析我国食品冷链物流技术状况，提出了有关食品冷链物流技术创新与标准体系建设的建议；[3]有文献对冷链物流体系建设中的关键技术与设备进行了系统总结，并展望了冷链物流技术使用与发展的趋势；[4]同时也有很多学者从单类或某个领域信息技术的应用入手进行分析。[5]、[6]对冷链流程的研究较为广泛，主要体现为采用一些流程分析的方法对冷链进行优化，[7]、[8]、[9]另外就是有关冷链物流关键控制点和质量安全追溯的研究。[10]、[11]综上所述，目前绝大部分研究都是在借鉴国外冷链物流的先进做法，同时结合我国实际指出了我国冷链物流发展的方向，但他们的研究触及到冷链物流信息技术恰当应用的还比较少，只是笼统地进行冷链物流理论方面的研究，基于冷链流程的价值分析，以及在此基础上进行物流技术恰当植入应用的研究还是个空白。

表1 食品冷链各环节物流技术概况

本文借助功能建模流程分析方法(Integrated Computer Aided Manufacturing Definition Method-Function Modeling，以下简称 IDEF0)，对冷链流程进行系统分析，来实现冷链流程与物流技术的优化及规范；以流程分析为核心，采用价值—过程—技术系统集成设计方法(Value-Process-Technology，以下简称VPT)来定位冷链价值，优化冷链流程，植入相应的物流信息技术，使食品冷链物流技术的使用更为科学而恰当；以X公司肉制品冷链过程为研究对象进行实证分析，并采用模糊0-1规划分析法进行验证。希望本文的研究能对冷链物流相关政策和标准的制定提供借鉴，并对冷链物流企业信息技术的引入提供理论支持。

二、冷链流程分析

1.基于IDEF0方法的冷链流程分析。对冷链流程的分析研究，这里选择了比较适用于分析阶段的IDEF0方法，这种方法可以同时面向功能价值和冷链环节，能清楚地表示出整个流程以及各环节的信息、技术和流程环节前后的联系。

IDEF0图形元素主要是简单的盒子及箭头。我们把描述功能活动的图形称为活动图形(Activity Diagrams)。[12]在活动图形中，盒子表示活动，箭头表示由系统处理的事件，其中左、右两端分别为输入、输出的资料、信息或对象等，上方为控制方格运作的条件、制度或环境，下方为支持作业方格的技术或机制，用以上四种接口来表达系统架构中功能执行时的所有变化以及所需的环境，而活动与活动之间的箭头流向可表示为物料流及信息流的展现。与其他流程分析方法类似，每个基本结构又可以分解成子结构，这样逐级进行细分。IDEF0主要的功能是以结构化的方式来表达系统功能环境以及各功能之间的关系。采用IDEF0作为分析工具，可以很清楚地表达出系统技术采用与流程之间的关系，而程序设计者也可由IDEF0的模型图全面而清晰地了解系统的需求。

下面将以某一家冷链肉制品X公司为例，采用本文的研究思路进行案例分析，以期对整个研究方法有一个直观的表述和展示。

2.X公司肉制品冷链流程分析。X公司肉制品冷链业务流程包括养殖、运输、生产加工、仓储配送、零售、回收六大环节。首先建立IDEF0模型顶层图，并根据顶层图构建各级子流程图。受篇幅所限，这里只对仓储配送环节进行细化分析(见图1)。从图1可以看出，X公司仓储配送环节信息化水平不高，还处于人工操作阶段，所采用的冷链物流技术较少，公司冷链流程还处在粗放式管理阶段。因此，该公司计划针对目前的状况，提升信息化水平，引进信息技术，优化冷链流程，细化管理规范。但具体在哪些环节优化哪些信息技术还不能科学确定，因此本文将基于IDEF0方法的流程分析结果，结合VPT分析方法，提出分析模型来解决该问题。

三、基于VPT的信息技术植入分析

1.VPT系统集成设计方法概述。VPT系统集成设计方法是在对系统总体进行价值、过程、技术分析的基础上进行规划设计，从而使所设计的技术很好地服务于相关过程，而过程能够很好地实现其系统总体的价值体系。也就是说，VPT系统集成设计方法将物流系统的价值流设计、过程流设计与技术流设计视为统一的整体，使所涉及的方案在概念设计、过程设计、设备设计等环节形成一个和谐、完整、高效率的体系。[13]

本文将采用VPT系统集成设计方法的分析思路，基于冷链物流流程分析结果，形成VPT各级分析表，并在此基础上形成VPT层次结构模型，使冷链物流技术植入更具有针对性和直观性。

2.X公司冷链物流技术植入分析。基于VPT设计方法的设计理念，在对X公司冷链流程进行详细剖析基础上建立公司价值体系，植入恰当的信息技术，进而优化公司冷链流程，规范公司管理。

首先，建立公司的VPT 一级分析表，在VPT一级分析表基础上逐级细化分解。受篇幅所限，在这里只展示仓储配送环节的VPT二级分析表(见表2)。由表2可以看出，由于物流技术采用不当，导致原有仓储配送环节流程烦琐，且容易出现很多管理问题。经过VPT优化分析后，基于仓储配送的价值流实现以及优化物流技术的采用，信息化水平得到提高，改善了仓储配送的整个流程，使原有的五道程序简化为优化后的四道程序，降低了操作频率，提高了管理效率。

其次，在此基础上形成VPT层次结构模型，如图2所示。该模型从三维视角将冷链各流程环节的流程价值及物流技术与冷链流程形成系统对应显示模式，并进行逐层分解，使物流技术的植入更具流程针对性，从而实现公司冷链物流技术体系服务冷链流程体系，进而实现公司冷链价值体系。这里，物流技术体系、流程体系、冷链价值体系的构建可借鉴图2的构建模式，用三维的方式把物流技术、流程和价值从组织的顶层描述到底层，进行系统研究和展示，方便管理者有针对性地找到管理问题。

最后，通过对冷链过程建立的VPT系统模型体系，可以明确企业采用物流技术的具体环节及物流技术与流程、价值的契合程度，并在公司价值和流程的基础上梳理物流技术的层次及其之间的关系，从而优化和规范公司的管理过程。在这之后，系统研究可以进行循环分析，再从IDEF0的分析方法入手，对优化后的管理流程进行重新分析，并基于VPT分析方法再次改善，这一轮的完善过程会相对较为简便和快捷。经过两轮的优化，冷链物流技术的植入会更为准确和恰当。

表2 X公司仓储配送VPT二级分析表

根据以上分析，优化后的仓储配送流程植入了自动识别技术、自动补货技术和自动分拣技术等，从而形成了综合的仓储管理系统，使公司仓储配送流程环节减少，管理和工作效率得到有效提高。但基于IDEF0和VPT的物流技术植入研究主要是针对冷链流程系统进行定性分析，并且可能会在定位物流技术环节分析出多种方案，比如自动识别技术就有采用条码技术和射频技术两种方案。因此，为了验证分析结果，并作出物流技术的进一步确定，可采用模糊0-1规划方法进行定量分析的补充。

四、基于模糊0-1规划组合方法的物流技术选择

1.模糊0-1规划组合方法概述。模糊0-1规划组合方法集合模糊集理论、模糊网络分析法、关键成功因素法和0-1整数规划方法为一体构建模型并求解。该方法借鉴了有关文献[14]研究组合方法的思路，其推导过程可参考该文献。

本文利用该组合方法的分析思路，将备选物流技术与所服务流程和所实现的企业价值拟合在一起，充分考虑了物流技术与流程和价值的对应程度。同时，鉴于物流技术之间的效益关联性、成本关联性和技术关联性，该方法在建模过程中要把物流技术投入的风险收益、可支配的投资以及物流技术实施前提等因素都作为约束条件考虑进去。依据该方法的分析思路为欲解决的问题建立最终模糊0-1规划模型:

在该模型中，xi代表某项物流技术i，si代表物流技术i与所对应流程和价值的契合度，ri代表物流技术i的风险收益，ci代表技术i的相关成本，u、t、l上角标分别表示某项三角模糊数的上界、中值、下界，Pa、PO、Pm分别表示配套物流技术集合、互斥物流技术集合、必须引入的物流技术集合，δ、λb、λd分别表示目标函数的满意度、风险收益的满意度、成本约束的满意度。

式(1)表示与所采用的物流技术与流程和价值拟合程度最高的目标函数；式(2)和式(3)表示风险收益相关性约束以及成本相关性约束；式(4)到式(6)分别表示物流技术之间的技术关系约束，包括配套技术约束、互斥技术约束、必须应用的技术约束。

2.X公司物流技术的选择。基于IDEF0和VPT分析，确定备选物流技术方案，参照式(1)到式(8)为X公司的物流技术建立分析模型。为与上文分析形成对应，该计算过程只展示仓储配送流程中的物流技术选择，并且为了简练展示过程，只通过对多种备选方案中的三组物流技术优化选择来体现算法效果。通过调查方法对基础数据进行收集整理，借助EXPERT CHOICE软件得到各物流技术的相关属性值，带入模型，采用EXCEL计算可得出最优物流技术组合方案{P1，P3，P4，P6，P7}，即表3中的组合2。其中，P1代表仓储管理系统，P2代表条码技术系统，P3代表射频技术系统，P4代表车辆管理系统，P5代表全球定位系统，P6代表自动补货系统，P7代表自动分拣系统。

模糊0-1规划组合方法为IDEF0与VPT分析方法的结合进行了很好的补充，使整个分析的过程与结果更具科学性和准确性，使物流技术的采用更加恰当精确。这三种方法的结合从整体上为企业物流技术的采纳提供了更具说服力的支撑。

表3 不同约束对应的组合选择 (成本单位:万元)

五、结论

文章提出了针对冷链流程进行信息技术恰当植入的复杂分析方法，该方法要求首先采用IDEF0的流程分析方法规范冷链流程；其次采用VPT系统集成设计思想建立VPT系统集成层次模型，进行具体分析、优化，并有针对性地植入物流技术；最后通过借鉴模糊0-1规划组合方法，确定并验证物流技术的选择方案。整个冷链物流技术的植入过程结合X公司进行实证分析，整体采用多种方法集成设计的思想，使冷链物流技术的植入过程更具科学性和实用价值，为今后进行冷链物流技术选择研究提供理论参考，为冷链相关企业进行物流技术选择提供模型支持。

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