李詩睿

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 管理學(xué)院工商管理系，北京 100083)

0 引言

我國各類公共衛(wèi)生突發(fā)事件頻發(fā)，每年報告的各類大小突發(fā)公共衛(wèi)生事件在2 000起以上[1]。突發(fā)事件會對人民群眾的健康和生命安全造成威脅，對我國經(jīng)濟(jì)社會的平穩(wěn)向好發(fā)展帶來不利影響。因此，在當(dāng)前形勢下，針對公共衛(wèi)生突發(fā)事件的應(yīng)急物資科學(xué)管理問題成為當(dāng)前階段全球各國應(yīng)急管理共同面臨的挑戰(zhàn)，研究應(yīng)急物資分類問題將有助于應(yīng)急物資儲備的現(xiàn)代化治理體系建設(shè)，在全球關(guān)注應(yīng)急管理問題的背景下，應(yīng)急物資分類研究理論成果具有廣泛的應(yīng)用實踐需求。

應(yīng)急物資分類和編碼研究屬于長期開展的基礎(chǔ)性研究工作，如美國自1952年起開始進(jìn)行物資的編碼標(biāo)準(zhǔn)化工作，歷時6年完成美國的國家物資分類編碼，并將重要的應(yīng)急物資裝備分成了21大類，709小類[2]。我國于1979年開始著手編制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，2014年發(fā)布了地震行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地震救援裝備分類、代碼與標(biāo)簽》[3]，2020年3月發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《應(yīng)急物資分類及編碼》[4]等。許多學(xué)者將應(yīng)急物資分類的管理研究不斷推進(jìn)，例如陳一洲等[5]采用線性分類法對我國的應(yīng)急裝備資源進(jìn)行了分類，建立了適用于國家應(yīng)急平臺的應(yīng)急裝備編碼管理體系；黃東方[6]從全災(zāi)種的宏觀角度，提出了我國應(yīng)急救援裝備橫向按災(zāi)種構(gòu)建、縱向按層級構(gòu)建的框架體系。針對我國公共衛(wèi)生突發(fā)事件的應(yīng)急物資儲備和物流管理也受到了關(guān)注，如張波等[7]通過概率矩陣，科學(xué)地提出口岸突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急物資區(qū)域儲備中心選址方案；王海軍等[8]則是通過構(gòu)建三級配送網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)急物資配送網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供了決策方案；王穎等[9]研究了新型冠狀病毒肺炎定點救治醫(yī)院醫(yī)療防護(hù)物資的管理問題；孫翊等[10]從理論框架層面探討了我國應(yīng)急物資儲備治理體系。

總體上，物資分類理論廣泛應(yīng)用于物資管理研究。盡管我國新頒布了應(yīng)急物資及其類別的分類國家標(biāo)準(zhǔn)，但并沒有建立起針對公共衛(wèi)生突發(fā)事件及應(yīng)急物資分類管理方法，缺乏對物資屬性和管理特征的評價研究，在突發(fā)事件應(yīng)對方面缺乏有效物資分類管理指導(dǎo)方法，開展分類管理成為我國現(xiàn)階段亟待解決的問題。鑒于目前的研究現(xiàn)狀，本文擬利用K-均值聚類分析方法，從應(yīng)急物資的儲備管理的角度出發(fā)，辨識物資特征和分類的關(guān)鍵影響因素，實現(xiàn)針對突發(fā)性公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急物資分類研究。

1 對象與方法

1.1 對象

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2020年3月發(fā)布的《應(yīng)急物資分類及編碼》所給出的定義，應(yīng)急物資主要是為應(yīng)對嚴(yán)重自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等突發(fā)事件所必需的保障性物資。其中，公共衛(wèi)生突發(fā)事件，是指突然發(fā)生，造成或者可能造成社會公眾健康嚴(yán)重?fù)p害的重大傳染病疫情、群體性不明原因疾病、重大食物和職業(yè)中毒以及其他嚴(yán)重影響公眾健康的事件。

針對公共衛(wèi)生事件，本文參考突發(fā)公共衛(wèi)生事件期間各大醫(yī)院的物資采購文件以及中國紅十字協(xié)會的募捐需求聲明，根據(jù)期間各類應(yīng)急物資的緊缺程度和需求量大小，選取了《應(yīng)急物資分類及編碼》中“應(yīng)急裝備與配套物資”大類中，緊缺的19種應(yīng)急物資作為本文的研究對象，如表1所示。

表1 公共衛(wèi)生突發(fā)事件主要的應(yīng)急物資

1.2 研究方法

1.2.1K-均值聚類方法

K-均值聚類方法(K-means Cluster)是一種迭代求解的聚類分析算法。其基本原理如下：首先選擇某些樣品作為起始的凝聚點，然后按就近原則將其余樣品向凝聚點聚集，得到初始分類方案，并計算出各分類點的中心位置，最后計算出新的中心位置進(jìn)行重新聚類，通過反復(fù)循環(huán)計算，直到凝聚點位置的變動達(dá)到收斂停止。

K-均值聚類方法的計算步驟如下。

1)給出n個混合樣本，記k表示迭代次數(shù)，選取k個初始凝聚點：

Zj(I)，j=1，2，…，k

(1)

2)計算每個樣本xm與聚合中心的距離：

D(xm，Zj(I))，m=1，2，…，n；j=1，2，…，k

(2)

若

(3)

則xm∈wj

3)計算k個新的集合中心：

(4)

4)判斷聚類結(jié)束，若：

Zj(I+1)≠Zj(I)，j=1，2，…，k

(5)

則：

I=I+1

(6)

返回2)，否則聚類結(jié)束。

1.2.2 肘部法則

肘部法則是確定K值的一種經(jīng)典方法。關(guān)于K值的選擇，之前的研究主要依靠散點圖進(jìn)行主觀判別。但這種方法主觀性過強(qiáng)，且無法對高維度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。為克服這些問題，本文采用肘部法則確定K值。

肘部法則的原理如下：K-均值以最小化樣本與凝聚中心的距離誤差為目標(biāo)函數(shù)，本文將每個簇的凝聚點與簇內(nèi)樣本點之間的平方距離誤差稱之為“畸變程度”，即SSE。則有：

(7)

其中，Ci是數(shù)據(jù)點完成聚類后的第i個簇，p是Ci中的一個樣本點，mi是Ci的凝聚中心，k為聚類數(shù)值。

隨著K值的增加，樣本的劃分會更加細(xì)化，每個簇的聚集程度也會逐漸增加，誤差也會越來越小。即對于一個簇而言，它的畸變程度越低，就表明簇內(nèi)的成員越密集；畸變程度越高，代表簇內(nèi)的結(jié)構(gòu)越松散。通常而言，畸變程度會隨著K的增加而降低?；兂潭鹊母纳菩Ч陆捣茸畲蟮奈恢镁褪侵獠?，即K值的最佳取值點。

1.3 物資分類評價指標(biāo)體系

物資供應(yīng)不足、采購或儲存困難等是應(yīng)急物資管理長期存在的問題，因此可以將物資分類管理劃分為物資供應(yīng)、采購和倉儲3個環(huán)節(jié)。物資分類管理研究在充分考慮各種物資的市場供應(yīng)、物資采購特征、經(jīng)濟(jì)成本、物資倉儲與儲存條件等影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了物資分類評價指標(biāo)體系(見圖1)，2級指標(biāo)從市場供應(yīng)能力、采購特征和倉儲條件3個維度出發(fā)，包含了10個3級指標(biāo)，3級指標(biāo)的定義與描述具體如表2所示。

圖1 公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資分類評價指標(biāo)體系

表2 公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資分類評價指標(biāo)描述

2 結(jié)果

2.1 數(shù)據(jù)采集

本文選取一家省級三甲級傳染病?？漆t(yī)院作為研究對象，該醫(yī)院為突發(fā)傳染病治療的定點醫(yī)院，承擔(dān)了全省80%以上危重癥傳染病患者的治療工作，具有豐富的公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)對經(jīng)驗。經(jīng)過對醫(yī)院采購及倉儲相關(guān)工作人員的走訪與問卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，邀請30位專家對各類物資的不同指標(biāo)進(jìn)行打分。根據(jù)物資在不同指標(biāo)下的重要性進(jìn)行打分，打分區(qū)間為1～9分，取30位專家的打分平均值作為該類物資的最終得分(平均值保留到整數(shù)位)。19種物資10項指標(biāo)的打分情況如表3所示。

表3 公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資分類評價指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)果

2.2 分類實現(xiàn)過程

2.2.1K值確定

使用肘部法則確定K-均值聚類分析的分類數(shù)目K。設(shè)置分類數(shù)目為[2，16]，根據(jù)誤差平方和與SSE方法繪制分類效果圖，如圖2所示，基于肘部法則判斷，K=4，即設(shè)置4個初始凝聚點聚類數(shù)，若通過檢驗，則公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資分類數(shù)也設(shè)為4。

圖2 聚類方法的K值估算

2.2.2K-均值分類方法迭代及聚類中心

對表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，K-均值聚類的測量距離選擇歐式距離平方法，聚類數(shù)為4，經(jīng)過3輪迭代，分類指標(biāo)的4組凝聚點不再改變或僅有小幅變動，因此實現(xiàn)收斂，形成穩(wěn)定的聚類中心。具體結(jié)果如表4所示。

表4 公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資聚類中心

2.2.3 聚類檢驗

表5給出了每個指標(biāo)進(jìn)行單變量的檢驗統(tǒng)計結(jié)果。檢驗結(jié)果顯示，在指標(biāo)聚類自由度為3、誤差自由度為15的情況下，各指標(biāo)F檢驗值均顯著大于臨界值3.29，且顯著性均小于0.05，表明每個指標(biāo)均對聚類模型有顯著貢獻(xiàn)，K=4的聚類結(jié)果是有效的。

表5 聚類檢驗的方差分析結(jié)果

3 討論

3.1 物資分類

根據(jù)物資供給與采購在市場上的流通狀況與物資日常倉儲管理情況，本文將4類物資分別定義為高流通易倉儲、高流通難倉儲、低流通易倉儲和低流通難倉儲4大類，如圖3所示。

圖3 公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資分類結(jié)果及對應(yīng)策略

第一類物資為高流通易倉儲物資。這類物資以護(hù)具類的易耗品為主，物資的技術(shù)要求相對較低，市場成熟，且待擴(kuò)展的產(chǎn)能潛力很大。以口罩為例，2020年4月我國口罩日產(chǎn)能達(dá)到了4.557億只，與疫情之前日產(chǎn)能相比，口罩日產(chǎn)能在2個多月提升超過20倍。同時，該類物資儲備條件簡單，不論倉儲管理成本，還是突發(fā)事件對市場流通的風(fēng)險均較小。

第二類物資為高流通難倉儲物資。這類物資主要指藥品與醫(yī)用器械，其特點是可替代性極低、具有保質(zhì)期、部分藥品倉儲條件要求苛刻、需求量易受突發(fā)事件影響。盡管該類物資是醫(yī)療機(jī)構(gòu)常見的物資類品，同時藥品類具有最成熟的市場，但在公共衛(wèi)生突發(fā)事件爆發(fā)期間物資需求量會在短期成倍增加。高流通市場反應(yīng)可能存在時間的滯后性，造成短時間內(nèi)巨大的缺口。利好方面，高流通物資生產(chǎn)周期短，大部分物資的擴(kuò)產(chǎn)響應(yīng)時間較短，物資供給方面市場具有自動的調(diào)整功能。

第三類物資為低流通易倉儲物資。這類物資市場流通量和供給量比較小，可替代性也比較高，價格低廉，故彈性較高，有助于應(yīng)對低流通的物資管理。但需要注意的是，在突發(fā)公共衛(wèi)生事件大范圍爆發(fā)時，其需求量呈爆發(fā)性增長，在全國乃至全球范疇內(nèi)都將出現(xiàn)相關(guān)物資的需求缺口，低流通問題將進(jìn)一步加劇。

第四類物資為低流通難倉儲物資。這類物資以大型設(shè)備或?qū)I(yè)儀器為主。該類物資管理的優(yōu)勢是更換頻率很低，其需求數(shù)量或規(guī)模相對較小，而其物資管理劣勢也十分突出，比如采購困難、采購成本高，特別是在公共衛(wèi)生突發(fā)事件爆發(fā)期間市場供給難度和采購難度將更加困難。此外，日常存儲成本或折舊較大，進(jìn)一步提升了倉儲管理的難度。以ECMO(體外膜肺氧合)設(shè)備為例，1臺ECMO設(shè)備的價格為100萬臺～300萬元，其一組耗材套包的價格是3萬元～7萬元，且全國目前只有400多臺ECMO設(shè)備，全部依賴于進(jìn)口，在疫情全球爆發(fā)期不具有采購條件。

3.2 管理策略

根據(jù)倉儲管理與市場流通難度，對4類物資的管理優(yōu)先級排序：低流通難倉儲類物資、高流通易倉儲類物資/高流通難倉儲類物資、低流通易倉儲類物資。根據(jù)優(yōu)先級順序及每種物資的管理特征，制定了預(yù)儲備管理、定量管理和重點/專項管理3類管理策略如圖3所示。

預(yù)儲備管理策略是以風(fēng)險預(yù)前管理理念來應(yīng)對突發(fā)事件發(fā)生時物資的需求變化而制定的策略。一方面要強(qiáng)化預(yù)采購管理，加快科學(xué)預(yù)測，進(jìn)行物資采購計劃的科學(xué)動態(tài)管理；另一方面，保障供給來源和穩(wěn)定性，培育國內(nèi)市場，穩(wěn)定市場秩序，加強(qiáng)物資訂單管理，同時引導(dǎo)某些具有轉(zhuǎn)產(chǎn)潛力的企業(yè)在平時投入一些人力物力，研發(fā)轉(zhuǎn)產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，提高企業(yè)的柔性生產(chǎn)能力。高流通易倉儲類物資與高流通難倉儲類物資都可以結(jié)合具體物資的特點采用差異性的預(yù)儲備管理策略，其中高流通易倉儲類物資應(yīng)以增大日常儲存量為優(yōu)先管理方案，而后者則需要考慮成本、存儲條件和保質(zhì)期等因素制定針對性的管理方案。

定量管理策略可用于低流通易倉儲類物資。根據(jù)突發(fā)事件應(yīng)急物資的歷史需求量，合理制定該類物資的儲備數(shù)量和采購計劃。這類物資具有較強(qiáng)的替代性，在突發(fā)事件爆發(fā)時需求量會增大，因此定量管理倉儲條件的同時要注意制定資源不足或增加采購的管理預(yù)案。

重點/專項管理策略適用于低流通難倉儲類物資。該策略需要采用最高優(yōu)先級的物資采購管理，加強(qiáng)規(guī)劃和資金投入，穩(wěn)步、有序地完成該類物資儲備的日常建設(shè)。由于中小型醫(yī)院很難獨立承擔(dān)起采購和存儲任務(wù)，需要國家撥付專項資金成立相關(guān)部門來負(fù)責(zé)采購和管理，因此要建立該類重點物資清單與采購信息庫，同時加強(qiáng)培育國內(nèi)設(shè)備維修第三方技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)語

由于突發(fā)性公共衛(wèi)生事件暴發(fā)與物資需求變化的預(yù)測難度大，制定針對性的應(yīng)急物資的分類儲備管理是最佳解決途徑。本文綜合考慮關(guān)鍵物資的市場流通情況、物資本身的屬性以及公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急處置管理難度等影響因素，構(gòu)建了應(yīng)急物資的分類評價指標(biāo)體系，并基于K-均值聚類算法對19種公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急物資進(jìn)行了分類研究。研究結(jié)果實現(xiàn)了低流通難倉儲類物資、高流通易倉儲類物資、高流通難倉儲類物資和低流通易倉儲類物資的聚類劃分，并針對性提出了重點/專項管理、預(yù)儲備管理和定量管理的分類管理策略。本文取得的研究成果，可以擴(kuò)展到應(yīng)對其他類別的突發(fā)事件的物資分類管理，有助于醫(yī)院、高校等機(jī)構(gòu)部門的物資管理實踐。