徐爽，蔡鴻明，趙林暢，徐永馳

1.貴陽學(xué)院 經(jīng)管學(xué)院，貴陽 550005；2.上海交通大學(xué) 軟件學(xué)院，上海 201100；3.貴陽學(xué)院 數(shù)信學(xué)院，貴陽 550005；4.貴陽學(xué)院 電通學(xué)院，貴陽 550005

農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈(Agricultural Food Supply Chain,AFSC)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,也是事關(guān)農(nóng)業(yè)食品安全的關(guān)鍵一環(huán)．因此,AFSC對于各個國家都至關(guān)重要[1-2]．然而,隨著氣候變暖、經(jīng)濟復(fù)蘇乏力、局部沖突和動蕩頻發(fā)等全球性危機加劇,農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈受到一定程度的沖擊,使得世界各地的食品供應(yīng)鏈都遭受了不利影響[3],因此全球多個國家出臺了不同程度的農(nóng)業(yè)食品保護主義政策,增加了維持供應(yīng)鏈可行性的復(fù)雜性[4]．部分國家居民為了應(yīng)對疫情、戰(zhàn)爭及自然災(zāi)害,選擇囤積保質(zhì)期超長的應(yīng)急儲備食物,而這種消費行為的重大變化又給供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶來了額外的負擔(dān)[5]．在這種情況下,如何防范化解食品供應(yīng)鏈風(fēng)險,保證食品供應(yīng)鏈的安全與可持續(xù)運作,已成為學(xué)術(shù)界和商業(yè)界廣泛關(guān)注和研究的重要課題．

目前,針對農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈的風(fēng)險管理,專家學(xué)者提出了加強農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可行性和可持續(xù)性的多種方法．Mu等[6]提出了彈性食品供應(yīng)鏈的建議．Ekanayake等[7]討論了與供應(yīng)鏈相關(guān)的風(fēng)險管理技術(shù)．Sharma等[8]主張更廣泛地使用工業(yè)4.0技術(shù)來應(yīng)對農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈扭曲的風(fēng)險．Singh等[9]提出了一種新的公共食品分配框架,以提高食品供應(yīng)鏈的彈性．然而,上述研究僅僅停留在定性描述階段,對農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性發(fā)展能力缺少系統(tǒng)、深入的多維度定量評估．因此,需要建立一個適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃椭笜嗽u估體系,用于衡量農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性的績效．

可持續(xù)性發(fā)展是指在不犧牲后代滿足其需求能力的基礎(chǔ)上,滿足現(xiàn)有群體需求能力的發(fā)展途徑[10]．將可持續(xù)性納入供應(yīng)鏈的績效評估中,有助于緩解環(huán)境破壞、勞動力短缺等風(fēng)險和脆弱性,提高企業(yè)穩(wěn)定性,并避免生產(chǎn)和分銷過程的延誤．農(nóng)業(yè)部門期待通過提高可持續(xù)發(fā)展績效來實現(xiàn)AFSC中的可持續(xù)發(fā)展．AFSC可持續(xù)性評估對于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、安全、可靠、營養(yǎng)和負責(zé)任的社會食品至關(guān)重要[11]．農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性績效評估研究本質(zhì)上是多學(xué)科問題,其內(nèi)容包括確定指標、評估關(guān)鍵績效指標的相對權(quán)重及開發(fā)合適的績效評估模型[12]．基于經(jīng)濟、環(huán)境、社會三重底線(Triple Bottom Line,TBL)的評估方法為可持續(xù)農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈提供了一個有效途徑[13]．Liu等[14]將TBL可持續(xù)性概念應(yīng)用于農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈,用于衡量農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈系統(tǒng)的可持續(xù)績效．Cecchini等[15]利用松弛測度法(Slacks-based Measure,SBM)和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(Data Envelopment Analysis,DEA)來衡量乳制品企業(yè)的環(huán)境效率．Houssard等[16]使用生命周期評估(Life Cycle Assessment,LCA)技術(shù)評估了乳制品行業(yè)的環(huán)境可持續(xù)性．考慮到TBL背景下農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈績效評估是多維度的,Shi等[17]采用多標準決策方法(multi-criteria decision-making model,MCDM)對AFSC中的供應(yīng)鏈系統(tǒng)進行了整體分析．Banaeian等[18]和Zhang等[19]分別使用多準則妥協(xié)解排序法(VIKOR)和模糊多準則妥協(xié)解排序法(Fuzzy VIKOR)來評估農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈中供應(yīng)商的可持續(xù)能力．Tirkolaee等[20]將模糊集理論、層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)相結(jié)合,構(gòu)建了一種衡量可持續(xù)供應(yīng)商績效的模糊決策方法．農(nóng)業(yè)食品本質(zhì)上易腐爛,需要嚴格的溫度控制和冷鏈物流．但是,在AFSC中仍會存在大量的食物損失和浪費,這使可持續(xù)性發(fā)展面臨嚴重挑戰(zhàn)．Kumar等[21]在供應(yīng)鏈可持續(xù)評估中引入了循環(huán)經(jīng)濟的概念,通過有效的管理降低浪費,最大限度地確定供應(yīng)鏈的可持續(xù)發(fā)展．循環(huán)經(jīng)濟概念有助于可持續(xù)發(fā)展,為TBL增加了價值,并確保人民最大限度地獲得AFSC的安全管理．

國外學(xué)者在農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈及可持續(xù)供應(yīng)鏈發(fā)展方面做出了很多有效的探索,但是國內(nèi)鮮有學(xué)者涉足農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性的定量研究,而農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性指標衡量和分析是AFSC可持續(xù)發(fā)展的起點,具有重要意義．鑒于此,本文擬構(gòu)建農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性評價指標體系,并采用三角模糊數(shù)-層次分析法(TFN-AHP)和改進TOPSIS綜合方法對AFSC進行可持續(xù)績效評估,以期為農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、食品安全、環(huán)境污染問題提供理論基礎(chǔ)和實踐指導(dǎo)．

本文的創(chuàng)新之處在于提供了一個全面標準的績效指標體系,為AFSC可持續(xù)消費和生產(chǎn)進行有效評價,即在現(xiàn)有AFSC可持續(xù)指標TBL體系中引入循環(huán)維度．可持續(xù)績效評估表明,經(jīng)濟和環(huán)境維度在促使企業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了更重要的作用,其次是循環(huán)和社會維度．循環(huán)維度在可持續(xù)發(fā)展中起到催化劑作用,通過減少、回收、再利用和循環(huán)利用來管理AFSC過程中的廢物,減少碳排放,從而為經(jīng)濟、社會和環(huán)境提供動力．

1 AFSC可持續(xù)性評價指標體系

圖1 AFSC可持續(xù)發(fā)展的維度和關(guān)鍵績效指標

循環(huán)經(jīng)濟是AFSC可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動力．本文在AFSC可持續(xù)性評價指標體系中環(huán)境、社會、經(jīng)濟3個維度的基礎(chǔ)上,構(gòu)建新的循環(huán)維度來評價農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈的可持續(xù)性．圖1給出了AFSC可持續(xù)發(fā)展的維度和關(guān)鍵績效指標．

1.1 環(huán)境維度(EN)

從環(huán)境維度來評估AFSC時,需要從生態(tài)層面評估AFSC的可持續(xù)性．因此,將綠色材料消耗(EN1)、環(huán)境法規(guī)和政策(EN2)、資源利用(EN3)、綠色物流(EN4)和溫室氣體排放(EN5)作為AFSC的環(huán)境維度關(guān)鍵績效指標．

1.2 社會維度(S)

社會維度是可持續(xù)發(fā)展評估的第2個重要支柱．社會表現(xiàn)標志著該行業(yè)對人民及其生活方式的影響程度．本文將供應(yīng)鏈內(nèi)部透明度(S1)、人力資源(S2)、員工福利(S3)和利潤分享(S4)作為AFSC的社會維度關(guān)鍵績效指標．

1.3 經(jīng)濟維度(EC)

經(jīng)濟維度被用來衡量AFSC的經(jīng)濟增長和財務(wù)健康程度．本文將盈利能力(EC1)、食品質(zhì)量(EC2)、物流效率(EC3)和收入增長(EC4)作為AFSC的經(jīng)濟維度關(guān)鍵績效指標．

1.4 循環(huán)維度(C)

循環(huán)維度是在可持續(xù)TBL維度的基礎(chǔ)上,針對AFSC績效評估新引入的維度．循環(huán)維度有助于通過額外指標引入提高供應(yīng)鏈的可持續(xù)性,特別是在環(huán)境和經(jīng)濟目標方面．循環(huán)經(jīng)濟實踐在供應(yīng)鏈可持續(xù)性方面有多個指標,本文將廢物管理(C1)、逆向物流有效性(C2)及資源利用回收和再循環(huán)(C3)作為循環(huán)維度的關(guān)鍵績效指標．

2 AFSC可持續(xù)性評價模型

對農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性進行綜合評價,涉及到非定量因素,本文采用三角模糊數(shù)-層次分析法和改進TOPSIS綜合評價法對AFSC進行可持續(xù)績效評估．首先,采用三角模糊數(shù)-層次分析法計算4個維度和相應(yīng)關(guān)鍵績效指標的權(quán)重．然后,利用權(quán)重系數(shù),通過改進TOPSIS法對AFSC的可選項進行排序．圖2給出了本文評價模型的框架．圖2中CR(一致性比例)用于評估判斷矩陣的一致性,通常設(shè)置為小于0.1的值,旨在確保決策者在構(gòu)建判斷矩陣時不會引入過多的不一致性．

圖2 本文評價模型的框架

2.1 基于TFN-AHP法的權(quán)重計算

層次分析法(AHP)是將與決策相關(guān)的元素分解成目標、準則、方案等層次,并進行定量分析的決策方法．對于多指標綜合評估類問題,一般采用AHP方法對指標權(quán)重進行計算．考慮到專家評分往往具有一定的不確定性和模糊性,本文采用TFN-AHP法來進行權(quán)重確定[22]．

2.1.1 三角模糊數(shù)

為了表示某一特征t隸屬于集合O的程度,采用三角形函數(shù)來表達模糊隸屬函數(shù)．設(shè)O=(l,o,v)為三角模糊數(shù),其隸屬度函數(shù)ηO(t)為：

(1)

式(1)中,t代表輸入變量;l代表三角形模糊數(shù)的起始點;v代表三角形模糊數(shù)的結(jié)束點．o表示輸入變量t對模糊集O的隸屬度為1的中值．當(dāng)t=o時,t完全屬于O;l和v分別為下界和上界．

假定兩個三角模糊數(shù)O1=(l1,o1,v1)和O2=(l2,o2,v2),其基本運算規(guī)則為：

(2)

為比較兩個三角模糊數(shù)O1與O2的大小,應(yīng)先按照式(3)求得B(O1≥O2)與B(O2≥O1)的值．其中,當(dāng)O1≥O2的可能度用三角模糊函數(shù)定義為：

(3)

因此,一個三角模糊數(shù)O大于r個三角模糊數(shù)Oi(i=0,1,…,r)的可能度為：

B(M≥M1,M2,…,Mr)=min{B(O≥Oi)}i=1,2,…,r

(4)

圖3 O1與O2的交叉點

圖3說明當(dāng)公式(4)中比較O1與O2大小時,縱坐標上ηO1和ηO2之間交叉點E對應(yīng)最大值,該值同時滿足B(O1≥O2)和B(O2≥O1)．

2.1.2 TFN-AHP計算權(quán)重

TFN-AHP計算權(quán)重的具體運算過程為：

步驟1構(gòu)造三角模糊判斷矩陣

利用已構(gòu)建的評估指標體系,由C位專家對同一層次評估指標的重要程度進行兩兩比較．利用三角模糊數(shù)構(gòu)造模糊判斷矩陣,指標重要程度描述與三角模糊數(shù)對應(yīng)關(guān)系見表1．

表1 三角模糊數(shù)的構(gòu)造

步驟2建立模糊綜合判斷矩陣

假設(shè)有n個評估指標,則構(gòu)造的模糊判斷矩陣為A=(aij)n×n,其中aij=(lij,oij,vij)．考慮到共有C位專家進行評分,因此A為C專家評分后的綜合判斷矩陣,其定義為：

(5)

步驟3計算模糊綜合度

(6)

步驟4去模糊化,計算權(quán)重

設(shè)D′(Fi)=minB(Qi≥Qj),則評估指標的初始權(quán)重矩陣W′為：

W′=[D′(F1),D′(F2),…,D′(Fi)]

(7)

式(7)中,Fi為第i個一級評估指標．

對初始權(quán)重矩陣進行標準化處理,即可求出評估指標的最終權(quán)重向量W,為：

(8)

步驟5一致性檢驗

計算模糊綜合判斷矩陣的最大特征根lmax,根據(jù)式(9)計算判斷矩陣的一致性指標CI．

(9)

然后,計算一致性比例CR：

(10)

式(10)中,RI為隨機一致性指標,其值取決于判斷矩陣的維度(也就是元素的數(shù)量)．RI的值會隨著判斷矩陣的維度而變化,如表2所示．當(dāng)CR≤0.1時,判斷矩陣為滿意一致性矩陣;當(dāng)CR>0.1時,判斷矩陣不具有一致性,需要對其進行調(diào)整,直到其為滿意一致性矩陣為止．

表2 隨機一致性指標

2.2 基于改進TOSIS法評估AFSC可持續(xù)性

TOPSIS法是一種多屬性的決策分析方法,其基本思路是通過計算有限數(shù)量的評價對象與正、負理想化方案之間的接近程度、相對貼近度來對評價對象的優(yōu)劣做出判斷[23]．

假設(shè)某多屬性決策問題有m個備選方案,即方案集為X={x1,x2,…,xm}．評價方案優(yōu)劣的屬性有n個,構(gòu)成屬性向量Y={y1,y2,…,yn}．此時任一方案xi(i=1,2,…,m)的n個屬性值構(gòu)成決策向量Yi={yi1,yi2,…,yin},則m個方案的向量可構(gòu)成決策矩陣Y=(yij)m×n．向量Yi能夠唯一表示方案xi,其可視為n維空間中的一個點．在該空間中,假設(shè)存在一個理想解x*,其每個屬性值都是決策矩陣中該屬性的最優(yōu)值．假設(shè)存在一個負理想解x0,其每個屬性值都是決策矩陣中該屬性的最劣值．在n維空間中,對每個備選方案xi(i=1,2,…,m) 到理想解x*和負理想解x0的距離進行比較,其中離理想解最近,離負理想解最遠的方案就是最優(yōu)方案,可據(jù)此對方案的優(yōu)劣性進行排序．

2.2.1 傳統(tǒng)TOSIS算法

TOPSIS具體運算過程為：

步驟1計算規(guī)范決策矩陣

已知決策矩陣Y=(yij)m×n,則規(guī)范化決策矩陣Z=(zij)m×n可通過以下公式計算得到：

(11)

步驟2構(gòu)建加權(quán)規(guī)范矩陣

假設(shè)各屬性的權(quán)重向量W=(w1,w2,…,wn)T已知,則加權(quán)規(guī)范矩陣X=(xij)m×n可通過以下公式計算得到：

xij=wj·ziji=1,2,…,m;j=1,2,…,n

(12)

式(12)中,權(quán)重向量W中的各個權(quán)重系數(shù)由TFN-AHP計算得到．

步驟3確定理想解x*和負理想解x0

(13)

(14)

步驟4計算評價方案與理想解的距離

方案xi到理想解x*的距離為：

(15)

方案xi到負理想解x0的距離為：

(16)

步驟5計算各方案的綜合評估指數(shù)

根據(jù)方案xi綜合評估指數(shù)ci的大小來判定各方案的優(yōu)劣次序．

(17)

2.2.2 改進TOSIS算法

TOPSIS法可以充分反映各方案與最優(yōu)方案之間的差距,呈現(xiàn)出最真實的情況,而且在使用時對數(shù)據(jù)的限制較少,使用起來比較靈活．但傳統(tǒng)的TOPSIS法存在不足,其距離計算基于歐式距離,可能存在與理想解x*和負理想解x0歐式距離都較近的方案,此時TOPSIS法不能對方案進行排序．針對歐式距離存在的不足,可以引入灰色關(guān)聯(lián)分析法,利用灰色關(guān)聯(lián)度代替歐氏距離．

具體而言,加權(quán)規(guī)范矩陣X=(xij)m×n不需要通過步驟2進行構(gòu)建．根據(jù)步驟3中的理想解z*和負理想解z0將規(guī)范化決策矩陣代入式(13)-式(14)求得．

(18)

(19)

(20)

(21)

最后,計算各方案的灰色關(guān)聯(lián)貼近度Pi,根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)貼近度大小判斷各方案的優(yōu)劣．

(22)

3 案例分析

針對農(nóng)業(yè)食品供應(yīng)鏈可持續(xù)性評估,本文選擇西南地區(qū)4家乳品生產(chǎn)企業(yè)的乳制品供應(yīng)鏈作為案例對象進行評價、分析．為了能夠向乳制品生產(chǎn)行業(yè)提供真實、有效的科學(xué)數(shù)據(jù),相關(guān)人員采用問卷形式從環(huán)境、社會、經(jīng)濟和循環(huán)4個維度,對16個關(guān)鍵績效指標進行打分．打分人員包括相關(guān)部門的專家學(xué)者、乳制品生產(chǎn)人員、銷售人員和消費者．通過整理,得到模糊判斷矩陣(表3)．

表3 4個維度的模糊判斷矩陣

3.1 基于TFN-AHP法計算權(quán)重

首先,整理相關(guān)人員的打分,獲得模糊判斷矩陣．表3給出了4個維度上的整體模糊判斷矩陣．單個維度上二級指標對應(yīng)的判斷矩陣A1,A2,A3和A4分別為：

其次,使用式(8)獲得每個標準和指標的權(quán)重,并使用式(10)檢查結(jié)果的一致性．維度和關(guān)鍵指標的一致性比率如表4所示．從表4中可以看出,所有維度和關(guān)鍵指標的一致性比率都低于0.1．表5給出了各維度的局部權(quán)重和全局權(quán)重．

3.2 基于改進TOPSIS法進行排名

首先,根據(jù)專家打分,獲取4個乳制品生產(chǎn)企業(yè)在每個維度下的關(guān)鍵績效得分并形成決策矩陣．其次,通過式(11)規(guī)范化后可消除量綱的影響,得到規(guī)范化決策矩陣(表6)．在本文中,環(huán)境維度的3個指標(資源利用、綠色物流和溫室氣體排放)屬于成本標準,其他13個指標都是效益標準．

表6 規(guī)范化決策矩陣

利用式(13)-式(14)確定理想解和負理想解,并根據(jù)理想解和負理想解計算每個備選方案的距離．在確定各備選方案的距離后,計算其接近系數(shù)．通過接近系數(shù)的值,確定備選方案的最終排名(表7)．

表7 備選方案的距離及接近系數(shù)

3.3 結(jié)果分析與討論

采用TFN-AHP和改進TOPSIS相結(jié)合的方法來計算績效指標的權(quán)重,并根據(jù)4個乳制品生產(chǎn)企業(yè)在環(huán)境、社會、經(jīng)濟和循環(huán)4個維度的綜合得分對其進行排名．研究結(jié)果表明,經(jīng)濟維度的權(quán)重最高,環(huán)境維度和循環(huán)維度處于中間,而社會維度的權(quán)重最低．本文在環(huán)境維度、社會維度、經(jīng)濟維度的權(quán)重與文獻[24]中提供的權(quán)重基本一致．

在二級指標中,綠色材料消耗的權(quán)重是環(huán)境維度中最高的加權(quán)指標,而環(huán)境法規(guī)和政策權(quán)重最低．社會維度中的人力資源和利潤分享權(quán)重、經(jīng)濟維度中的食品質(zhì)量和物流效率權(quán)重、循環(huán)維度中的廢物管理和逆向物流有效性權(quán)重的數(shù)值及排名與文獻[25]中的結(jié)果一致．表5給出了4個維度16個指標的局部權(quán)重、全局權(quán)重及排名．從全局權(quán)重來看,食品質(zhì)量權(quán)重為0.16,排名第1,收入增長權(quán)重為0.14,排名第2,說明企業(yè)首先要關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量和收益,從而實現(xiàn)可持續(xù)目標．此外,幫助企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵績效指標是綠色材料消耗,通過該指標可以控制材料和能量消耗,引導(dǎo)企業(yè)在滿足生產(chǎn)需求的同時,通過降本增效實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標．循環(huán)維度中的廢物管理、逆向物流有效性及資源利用回收和再循環(huán)指標權(quán)重分別為0.04,0.08和0.04,排名分別為11,5,8．由于乳制品行業(yè)因使用化學(xué)品而產(chǎn)生廢水和工業(yè)污泥,可持續(xù)發(fā)展目標中的循環(huán)指標可以幫助企業(yè)實現(xiàn)廢水處理和污泥轉(zhuǎn)化為肥料,從而提高公司的經(jīng)濟和生態(tài)收益．

改進TOPSIS方法被用于評估4家乳制品廠供應(yīng)鏈可持續(xù)的能力并對其進行排名．該方法將TFN-AHP獲得的權(quán)重和專家對每個備選方案的決策矩陣作為輸入,其結(jié)果如表7所示．從表7中可知,第1家乳制品廠的接近系數(shù)最高,其距離最接近理想解,第4家乳制品廠的接近系數(shù)最低,其可持續(xù)性能力最低;其余2家可持續(xù)性能力為中等．根據(jù)可持續(xù)績效得分,第1家乳制品廠被評為4家乳制品廠供應(yīng)鏈中可持續(xù)性和循環(huán)能力最佳的企業(yè)．

4 結(jié)論

本文提出一種融合循環(huán)維度和TBL維度的可持續(xù)性評估框架,用于評估現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的可持續(xù)性．該框架根據(jù)AFSC的主要特征要素,從環(huán)境、經(jīng)濟、社會和循環(huán)4個維度構(gòu)建了包含16個關(guān)鍵績效標準的指標體系,保證了評估指標的科學(xué)性和全面性．為了對AFSC可持續(xù)性關(guān)鍵績效指標進行量化,設(shè)計了一種基于TFN-AHP和改進TOPSIS的綜合方法．首先利用TFN-AHP計算4個維度和16個關(guān)鍵績效指標的權(quán)重;然后使用改進TOPSIS法評估供應(yīng)鏈備選方案的可持續(xù)發(fā)展績效,并根據(jù)接近系數(shù)對其進行排序;最后通過乳制品企業(yè)的案例驗證了本文方法的可行性和合理性,可有效指導(dǎo)實際農(nóng)業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的實踐活動．

因為所采用的關(guān)鍵績效指標都是固定的,所以本文主要缺陷是定性評估．下一步研究計劃是將本文指標體系推廣到其他行業(yè)供應(yīng)鏈進行可持續(xù)性評估,且引入VIKOR等其他MCDM工具共同完成．