曾小青，王 琪

（長沙理工大學 經濟與管理學院，湖南 長沙 410076）

基于能量積累的食品供應鏈安全風險傳導機制與仿真

曾小青，王 琪

（長沙理工大學 經濟與管理學院，湖南 長沙 410076）

在食品安全危機頻發(fā)的背景下，如何評估食品供應鏈風險、控制風險正逐步成為研究的熱點。從風險能量積累的角度探討了食品供應鏈安全風險傳導機制，建立了風險傳導數學模型，對安全風險傳導過程進行仿真。量化了每個節(jié)點的安全風險，以期達到預測每個節(jié)點風險、找到控制風險的關鍵路徑和關鍵節(jié)點的目的。最后，基于風險傳導機制和仿真結果，提出了風險控制建議。

食品供應鏈；能量積累；安全風險傳導；仿真；風險控制

1 引言

供應鏈作為一種復雜的網絡結構，任一環(huán)節(jié)出現風險，都可能沿著供應鏈傳導、積累、突變而產生危機。較其他供應鏈而言，食品供應鏈更復雜，其風險事件發(fā)生的后果更加嚴重。食品比其他商品對生產、加工和運輸環(huán)境要求更高，任何一個環(huán)節(jié)存在安全風險，都會沿著供應鏈傳導和累積，累積到一定程度，在內、外界因素的作用下，量變產生質變，爆發(fā)食品安全危機，不僅給各節(jié)點企業(yè)造成損失，更會影響消費者健康。

鑒于食品供應鏈風險客觀存在性、動態(tài)性和傳遞性等特性［1］，食品供應鏈結構和食品生產環(huán)節(jié)的復雜性，并考慮到食品安全風險對社會穩(wěn)定和消費者生命安全存在極大威脅，本研究試圖分析食品供應鏈安全風險傳導的過程，構建供應鏈安全風險傳導模型，對安全風險

傳導過程進行仿真，量化風險對各個節(jié)點的影響。

2 文獻綜述

近年來，學術界越來越關注供應鏈風險，在這方面的研究不斷發(fā)展。國內研究主要集中于供應鏈風險的概念、特征、分類、形成機理、供應鏈風險識別與控制措施。張晴［2］等對供應鏈供應中斷風險的研究方法和技術進行歸納，并指出多代理方法在該方面的研究有待深入；國外的研究集中于供應鏈風險管理，尚處于初級階段，相關領域的學者從不同角度進行研究［3］。Micheli等［4］在供應鏈風險管理理論框架的基礎上，提出了一個決策支持系統(tǒng)，在風險管理預算受限的狀況下，針對特定風險，找到一組能夠將風險后果的嚴重性降到最低的管理措施。

食品供應鏈的風險研究方面，大多數學者致力于食品安全風險的研究，因為該類風險威脅性大，受重視程度高，從實際出發(fā)，此類研究更具有應用價值。慕靜等［5］對食品供應鏈安全等級進行評價，建立了相關的評價指標體系、構建了安全等級的可拓評價模型，并以某乳制品供應鏈為例，驗證了該方法的可行性與準確性。顏波［6］研究了水產品供應鏈安全風險，以羅非魚的生產、加工、銷售過程為例，對供應鏈各環(huán)節(jié)的風險進行識別、評估和預警；林朝朋［7］研究了生鮮豬肉供應鏈的風險及其控制，識別該供應鏈各環(huán)節(jié)的風險因素，建立了相關的評價指標，用區(qū)間值模糊綜合評價方法對各環(huán)節(jié)風險等級進行評價。

隨著對供應鏈風險理解的不斷深入，除了研究各個環(huán)節(jié)存在的風險外，目前，我國許多學者致力于供應鏈風險傳導過程的研究，以期有效地預測和及時控制風險的傳導。張劍光［8］借鑒電路中電流傳導過程，研究了供應鏈風險傳導的要素及過程，提出了觸發(fā)器和傳導閥等控制或促進風險傳導的要素，并分析了風險在傳導過程中屬性的變化；李保京等［9］研究了食品供應鏈社會責任風險的傳導規(guī)律、路徑，在此基礎上，提出了風險的防范建議；袁裕輝［10］以我國乳制品供應鏈為例，通過數學模型將社會責任風險量化，驗證了社會責任風險在供應鏈中傳導的特性，并且從風險來源和傳播過程的角度，提出了控制社會責任風險蔓延的對策；程國平等［11］對供應鏈風險傳導模式進行研究，提出了五種模式并對其特征進行分析；李剛［12］在總結中外供應鏈風險研究成果的基礎上，對供應鏈風險傳導要素、路徑、風險傳導結果做了進一步研究；Jinjing［13］用數學模型模擬了質量風險傳導過程。

綜上，近年來供應鏈風險廣受關注，對供應鏈風險本質已經達成共識，即不確定性和損失。供應鏈風險傳導機制正逐步成為研究熱點，但尚處于起步階段，集中于對風險要素和傳導模式的介紹，定性研究較多，定量分析較少；對于供應鏈各環(huán)節(jié)風險識別與評價級別的研究較多，在傳導過程風險如何積累、各環(huán)節(jié)之間如何相互影響的研究較少；鮮有提及風險傳導過程中相關衡量標準以及各節(jié)點受影響的程度，甚至有些研究，將風險和危機的概念混淆。在我國食品安全危機頻繁爆發(fā)的背景下，食品供應鏈安全風險傳導的研究變得尤為重要，通過研究傳導機制，有助于防范風險，控制風險。本文以食品供應鏈安全風險傳導為研究主體，搭建基于風險能量積累的供應鏈安全風險傳導模型。

3 食品供應鏈安全風險傳導模型構建

在食品安全危機頻發(fā)的背景下，本文構建食品供應鏈安全風險傳導模型，進一步研究風險積累傳導過程，為防范、控制風險提供決策依據。

3.1 安全風險傳導模型

供應鏈中任何一個節(jié)點存在風險，若沒有及時發(fā)現或存在僥幸心理而不及時處理，都有可能沿著供應鏈向相鄰節(jié)點企業(yè)傳導，而下一個企業(yè)有可能一時疏忽未識別風險或因解除風險影響的成本過高等因素對風險置之不理，甚至由于人為因素或環(huán)境因素又增大了風險，以此類推，風險沿著供應鏈進行傳導，一旦風險轉變?yōu)槲C，各節(jié)點企業(yè)將面臨不同程度的損失。食品供應鏈安全風險傳導有著上述一般風險傳導的共性，同時，也有其特殊性：無論食品企業(yè)如何注重風險監(jiān)控，風險都不可能完全消除，而且，食品安全風險絕大多數以食品或其半成品為載體沿著供應鏈傳導，即只要食品或半成

品開始在供應鏈上流動，安全風險的傳導也隨即開始，當一個或多個節(jié)點的風險超過其承受能力時，若同時再受到內外因素的作用，極有可能爆發(fā)食品安全危機，所以風險控制的核心在于將風險控制在可以承受的范圍內。

圖1 食品供應鏈網絡簡圖

以圖1所示的食品供應鏈網絡簡圖為例說明安全風險傳導過程，供應鏈是一個有向無環(huán)圖。將安全風險視為一種蘊藏在風險源中的能量，每一個節(jié)點都有風險源，都會產生初始安全風險能量。供應商v1形成初始安全風險能量為E1_init。由于每個節(jié)點有一定的風險應對能力，即企業(yè)有能力通過消除或減弱一種或多種風險而使風險能量降低，用 f（·）表示風險應對函數，降低后的風險能量我們稱之為節(jié)點的風險能量凈值，也是節(jié)點向下一層傳導的總風險能量。v1向下一層傳導的總風險能量表示為E1_tran=E1_init-f（E1_init）。v1向v4、v5提供原材料，風險以原材料為載體傳導，v4、v5接收來自v1傳導的風險分別為E1_4、E1_5，即E1_4+E1_5=E1_tran。同時，v4、v5還分別接收來自v2和v3的風險能量，分別表示為E2_4、E3_5，上下游節(jié)點傳導風險能量的多少與其之間供給原材料的多少成正比。v4、v5也會產生初始風險，因此 v4、v5總風險能量可分別表示為E4_sum=E4_init+E1_4+E2_4，E5_sum=E5_init+E1_5+E3_5，即初始風險與接收風險之和。因為供應商沒有上一層節(jié)點向其傳導風險，因此E1_sum=E1_init。v4、v5有可能將總風險能量降低，降低后的風險隨著半成品傳向下一層，v4、v5向下一層傳導的總能量為E4_tran=E4_sum-f（E4_sum）、E5_tran=E5_sum-f（E5_sum）。其他節(jié)點風險傳導過程與v1、v2和v3向v4、v5之間的傳導過程相同。消費者為供應鏈的末端，因此其風險不會再傳導。

3.2 安全風險能量的確定

風險通常被定義為一個事件的后果與發(fā)生可能性的結合，而后果大多是消極的，即損失。在風險管理實務中，常用半定量方法估算風險等級，也就是把損失的等級與可能性的等級相乘估算風險大小，因此，我們將每種風險大小表示為發(fā)生風險的可能性等級與風險損失等級的乘積，E=lose?prob，lose，prob∈｛1.0,2.0…5.0｝，如一種風險的損失等級為3.0，可能性等級為2.0，該風險的大小為6.0，我們認為這種風險的能量為6.0。按照這樣的方法給每一種安全風險賦予一個能量值。風險能量流動過程中以求和的形式表示風險能量不斷累積，能量值越高代表風險越大。

3.3 風險承受能力與風險應對能力

企業(yè)的風險承受能力是指企業(yè)外部環(huán)境或內部某些要素發(fā)生變化時，企業(yè)通過外界援助或通過自身的人力、物力、財力等資源，能夠維持正常運營的能力［14］。我們通過風險能量臨界值k來衡量企業(yè)的風險承受能力。風險能量臨界值是指企業(yè)能夠承受的最大風險能量值，如果節(jié)點企業(yè)i的安全風險能量凈值Ei_tran大于ki，風險就極有可能轉化為危機，造成實際的危害，企業(yè)有可能會因為不能承受損失而破產，通過連鎖反應危害鏈上的更多成員。因此，k是一個在風險能量積累過程中使風險水平由量變引發(fā)質變的臨界值。由于供應鏈各節(jié)點企業(yè)風險承受能力的不同而使其臨界風險能量值存在差異，風險承受能力越大的企業(yè)，其風險能量臨界值越大，而且任何一個企業(yè)的風險承受能力都是有限的，所以其風險能量臨界值不會無窮大。企業(yè)風險承受能力與企業(yè)規(guī)模、所在行業(yè)對風險敏感程度和財務狀況等因素有關。

企業(yè)可以通過適當的風險應對策略消除或減少不確定性對目標的不利影響。企業(yè)風險的大小用風險能量來表示，當采取應對措施處理風險以降低不利影響時，即削減了企業(yè)的風險能量，例如：在豬肉供應鏈中，

屠宰場發(fā)現屠宰工具不符合安全標準，可能在屠宰過程中使豬肉受到污染，屠宰場更換或清潔工具而解除了風險源，進而解除了豬肉污染的風險，屠宰場的風險能量因為及時采取措施而降低了。

各企業(yè)的風險應對能力，即減小風險能量的能力存在差異，這主要與員工的風險意識（d）、員工素質（f）以及企業(yè)風險管理成熟度（n）有關。員工風險意識越強，識別風險的能力越高，而識別風險是風險處理的前提。員工的風險意識用企業(yè)一定時期內接受的風險培訓次數占所有培訓次數的比值來衡量，比值越大，說明企業(yè)對風險管理越重視，員工的風險意識隨著培訓次數的增加也逐漸提高了。當風險被識別后，風險處理的效果與員工的素質有關，如果員工整體素質偏低，在處理風險的過程中會出現低效率或推卸責任的情況發(fā)生，致使原本可以消除或降低的風險能量沒有發(fā)生改變，因此，員工素質與企業(yè)應對風險能力成正比。企業(yè)風險應對能力不僅與員工有關，還與企業(yè)風險管理成熟度相關。風險管理成熟度指標可用于評價企業(yè)風險管理的現狀，成熟度越高，說明企業(yè)在應對風險時反應越迅速、采取的措施更有針對性、更有效。借鑒軟件開發(fā)能力成熟度評價模型（SW-CMM）［15］，可以將企業(yè)風險管理成熟度分為五個等級n，n∈｛1,2,3,4,5｝：初始級、可重復級、已定義級、管理級和優(yōu)化級，級次越高，企業(yè)降低風險能量的能力越強。本文用Ptr表示企業(yè)風險應對能力，其取值范圍為［0,1），當Ptr=0時，認為企業(yè)完全不能降低總風險能量值；當Ptr=0.35時，認為企業(yè)可以降低總風險能量值35%。由此可構建出風險應對能力Ptr的數學表達式：

因此，節(jié)點i的安全風險能量凈值數學表達式為：

3.4 安全風險能量傳導比重的確定

食品供應鏈網絡的復雜性體現在環(huán)節(jié)多、路徑多，由食品原料供應、商品生產、加工、銷售、消費購買等多個環(huán)節(jié)構成，且各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系錯綜復雜，一個原料供應商可以為多家生產商提供原料，一個生產商的原料可能來自多個供應商，供應鏈網絡的復雜性是近年來風險事件頻發(fā)的主要原因。

供應鏈的復雜性導致了風險傳導的多渠道性，下一層各節(jié)點所接收到的來自同一個上層節(jié)點的風險能量可能不同，接收到能量的多少與風險發(fā)出者向風險接受者提供的食品或半成品的多少成正比。如圖1中的食品原料供應商v1為加工商v4、v5提供原料，如果v1有10個單位原材料，向v4、v5分別提供3，7個單位，當v1向下游傳導風險能量E1_tran時，v4接收到的風險能量E1_4=0.3?E1_tran，v5接 收 到 的 風 險 能 量 E1_5=0.7?E1_tran。通過原材料或食品的輸出數量占與總輸出數量之比來確定上下游節(jié)點的風險能量傳導的比重。由此可構建第i個節(jié)點向下一層第 j個節(jié)點傳導能量的比重數學表達式：wij=Qij/Qi。

4 仿真實驗與結果分析

蒙特卡羅模擬通過對要研究的問題建立數學模型，將模型中不確定因素用符合一定概率分布的隨機數表示，通過大量的隨機數抽取完成實際活動的模擬，得出風險評價指標的統(tǒng)計信息，并對其進行分析，實現項目風險的評價。本文采用該方法對食品供應鏈安全風險傳導進行模擬。

4.1 食品供應鏈建立與參數假設

建立一個有15個節(jié)點企業(yè)的食品供應鏈網絡，分別設定為食品原料供應商、生產商、加工商、銷售商和消費者群體，如圖2所示。

圖2 食品供應鏈網絡結構圖

對模型的一些關鍵參數作如下假設：

（1）初始安全風險能量的假設。假設每個節(jié)點的初始風險能量值服從正態(tài)分布。根據中心極限定理，只要樣本量足夠大，無論總體是否服從正態(tài)分布，樣本的均值都將趨于正態(tài)分布?？紤]到供應鏈中原料供應商、生產商、加工商和銷售商的原料或產品接觸的風險源的種類不同，危害程度不同，其初始能量服從不同參數的正態(tài)分布。假設供應鏈中有兩類消費者群體，分類的標準是其風險相關參數不同，群體1具有較低的初始風險能量及較高的風險承受能力，群體2則相反。L、M都代表消費者群體1，但他們購買食品的渠道不同，承擔的風險也會有差異，N、O同理。具體分布參數假設見表1。

表1 各節(jié)點初始能量正態(tài)分布參數表

（2）假設安全風險能量傳導比重服從［0,1］均勻分布的隨機數。

（3）考慮到供應鏈中原料供應商、生產商、加工商和銷售商的員工風險意識、員工的素質、企業(yè)風險管理成熟度存在差異，風險應對能力Ptr可能不同，其風險應對能力的各項參數見矩陣P，再按公式（1）分別求出供應商、生產商、加工商和銷售商的Ptr。另外，假設消費者群體1和消費者群體2分別能夠降低15%和10%的總風險能量。

（4）假設各節(jié)點風險承受能力即k分別為其初始能量的1倍、2倍、2倍、3倍，消費者群體1和消費者群體2分別為2倍，1倍。

4.2 仿真結果與分析

建立傳導模型、食品供應鏈網絡及確定其參數定后，本文用MATLAB軟件編寫蒙特卡羅仿真程序，對供應鏈安全風險傳導進行10 000次模擬。提取實驗中各節(jié)點風險能量凈值均值與相應節(jié)點的風險承受值均值，前者作為每個節(jié)點實際承受的風險大小的指標，后者衡量每個節(jié)點能夠承受的風險最大值，將兩者對比，發(fā)現E、F、G、I、J、L、M、N、O節(jié)點的凈風險能量值已超過其可以承受的風險，如圖3所示。

圖3 各節(jié)點安全風險能量凈值與風險能量承受值柱形圖

另外，提取模擬的全部試驗數據，將每個節(jié)點風險能量凈值均值以可視化的形式顯示在圖3中每個節(jié)點的下方，數據條越長，表示節(jié)點實際承擔的風險越大。

量化每個節(jié)點的風險是為了更好的控制風險，將風險控制在可以承受的范圍內。供應鏈中節(jié)點數量、路徑數量眾多，控制風險的有效方法是找到風險傳導的路徑。結合圖2和圖3，供應鏈網絡中，安全風險能量凈值超過其承受值的節(jié)點可構成如圖4所示的路徑，稱該路徑為風險傳導關鍵路徑，該路徑上的節(jié)點為關鍵節(jié)點?？刂骑L險傳導時，應該重點關注這條風險傳導路徑及相關節(jié)點，將風險控制在每個節(jié)點可以承受的范圍內。

圖4 安全風險傳導關鍵路徑

4.3 風險控制建議

基于以上分析，本文提出食品供應鏈安全風險控制建議：

（1）實現節(jié)點企業(yè)風險信息共享。供應鏈風險產生、傳導是一個動態(tài)過程，在此過程中，可能不斷積累、

放大，因此供應鏈風險管理的核心在于控制風險傳導。食品供應鏈安全風險多依附于食品傳導，節(jié)點企業(yè)應具有評估食品安全風險的能力，提高應對風險和承受風險的能力，同時，應將這些風險信息共享，既實現了風險信息透明化，監(jiān)控供應鏈的整體風險情況，對于風險意識薄弱、消極應對風險的企業(yè)也是一種鞭策和激勵的手段。

（2）重點關注風險傳導過程中的關鍵節(jié)點與關鍵路徑。食品供應鏈節(jié)點企業(yè)眾多，食品生產、加工環(huán)節(jié)復雜、對環(huán)境要求高，而且我國食品原料種植、養(yǎng)殖主體以散戶為主，從業(yè)者多數是農民，風險意識不高，掌握新方法和新技能的速度慢，要求鏈上所有成員具有高風險意識，而采取有效措施控制風險不僅需要投入大量的成本，也未必能夠達到預期效果，因此，提高供應鏈整體的風險防范控制水平應集中精力于上文提到的關鍵節(jié)點與關鍵路徑。

（3）增強節(jié)點企業(yè)的團體意識。任何一個節(jié)點的安全風險都會以食品為載體向下層傳導，因此，每個節(jié)點都要對自己生產的產品負責，盡可能降低風險，才能使供應鏈整體風險降至更低。風險傳導過程中，由于節(jié)點企業(yè)識別、應對和承受風險的能力不同，可能只有少數節(jié)點企業(yè)的安全風險能量凈值超過承受值，但降低風險是每個節(jié)點企業(yè)的責任，風險管理能力強的企業(yè)應主動給予知識、技術方面的支持。

5 結論

在食品安全危機頻發(fā)的背景下，本文以食品供應鏈安全風險傳導為研究對象，將風險視為蘊藏在風險源中的能量，由食品原料的供應商開始以食品或原料為載體依次向生產商、加工商、銷售商直至消費者傳導；同時結合已有研究，給出了安全風險能量在傳導過程中相關參數的評價指標；通過蒙特卡羅方法對安全風險傳導過程進行模擬，得出每個節(jié)點的安全風險能量凈值，并將其與節(jié)點的風險能量承受值即能夠承受的最大風險進行比較，預測哪些節(jié)點會面臨高風險，哪些節(jié)點的風險將超過自身的承受范圍；找出風險傳導的關鍵路徑，并提出了風險控制建議，起到風險預警、降低危機發(fā)生的可能性的作用，實現了風險傳導的量化研究。

［1］馬士華,林勇.供應鏈管理［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2010.

［2］張晴,齊飛.供應鏈供應中斷風險管理方法與技術［J］.物流技術,2016,35（1）：143-145.

［3］Sodhi M M S,Son B G,Tang C S.Researchers' perspectives on supply chain risk management［J］.Production and Operations Management,2012,21（1）：1-13.

［4］Micheli G J L,Mogre R,Perego A.How to choose mitigation measures for supply chain risks［J］.International journal of production research,2014,52（1）：117-129.

［5］慕靜,賈文欣.食品供應鏈安全等級可拓評價模型及應用［J］.科技管理研究,2015,35（1）：207-211.

［6］顏波.農產品物聯(lián)網研究與應用［M］.北京：電子工業(yè)出版社, 2012.

［7］林朝朋.生鮮豬肉供應鏈安全風險及控制研究［D］.長沙：中南大學,2009.

［8］張劍光.供應鏈風險傳導的要素及過程研究［J］.物流工程與管理,2011,33（11）：139-141.

［9］李保京,姜啟軍.食品供應鏈社會責任風險傳導機制分析［J］.中國農學通報,2014,30（3）：315-320.

［10］袁裕輝.供應鏈網絡社會責任風險傳導研究［J］.工業(yè)工程, 2012,15（4）：108-113.

［11］程國平,邱映貴.供應鏈風險傳導模式研究［J］.武漢理工大學學報,2009,22（2）：36-41.

［12］李剛.供應鏈風險傳導機理研究［J］.中國流通經濟,2011,25（1）：41-44.

［13］Jinjing Y.Quality Risk Research in the Supply Chain Environment［J］.Management Science and Engineering,2014,8（2）：74-78.

［14］潘琰,胡海全.企業(yè)風險承受能力應當如何評價？—指標體系構建與評價方法的探討［J］.福州大學學報（哲學社會科學版）,2013,（1）：39-46.

［15］符志民.企業(yè)風險管理成熟度評價（上）［J］.中國航天,2009,（4）：24-26.

Study and Simulation of Food Supply Chain Safety Risk Transfer Mechanism Based on Energy Accumulation

Zeng Xiaoqing,Wang Qi
（School of Economics Management, Changsha University of Technology, Changsha 410076, China）

In this paper, from the angle of risk energy accumulation, we discussed the safety risk transfer mechanism of the food supplychain, established the corresponding risk transfer model and simulated the transfer process. Next, we quantified the safety risk at every nodein a bid to forecast the risk at all nodes, identify the key path for risk control and determine the key nodes. At the end, based on the abovefindings, we proposed the corresponding suggestions for the risk control in the food supply chain.

food supply chain； energy accumulation； safety risk transfer； simulation； risk control

F426.82；F274

A

1005-152X（2016）09-0101-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.09.022

2016-08-11

國家社科基金項目“食品供應鏈安全可追溯體系研究”（13BGL063）；湖南省高等學?？茖W研究項目（重點項目）“基于物聯(lián)網的食品供應鏈可追溯體系及價格監(jiān)測預警研究—以湖南省豬肉食品為例”（12A003）

曾小青（1975-），男，江西吉水人，博士，副教授，研究方向：供應鏈管理中的大數據分析；王琪（1992-），通訊作者，女，遼寧錦州人，研究生，研究方向：社會網絡及其數據挖掘。