基于系统动力学的冷链基础设施与区域经济的相关性研究

皮晓芳，胡子瑜，刘世明

（广州番禺职业技术学院 管理学院，广东 广州 510000）

1 引言

随着我国国民经济的发展和对食品质量安全的重视，国家进一步重视冷链物流基础设施的建设规划。国务院办公厅2017年4月颁布《国务院办公厅关于加快发展冷链物流保障食品安全促进消费升级的意见》，明确指出完善冷链物流基础设施网络，为国家主要的生产区和消费区建立有层次、有规划的冷链物流基础设施网络。我国的冷链物流基础设施有很大的发展空间。但另一方面我国冷链基础设施也存在投资过热、冷链设施的地区性发展极不平衡等问题。

冷链物流基础设施与经济的发展关系也成为政府与学术界关注的热点问题。这一观点上，国内外学者都陆续发表过相关观点。在物流基础设施与经济关系方面：Sainz R，Baños J[1]（2013）运用基于应用程序的输入输出分析方法，分析了物流平台这类基础设施对阿拉贡经济区域的贡献性作用。Lean H H，Huang W，Hong J[2]（2014）运用动态结构模型，从需求和产出的角度分析了物流发展的短期和长期的总产出与经济增长之间的关系。秦晓楠，卢小丽[3]（2016）通过构建绿色增长策略动力学模型，得出虽然国家重视绿色经济增长，然而，绿色增长战略在国家战略制定中仍然处于较弱的地位。戴海龙，李霞[4]（2017）基于城市物流的角度，建立城市物流与经济发展的系统动力学模型。结果表明，城市物流与城市经济呈现正相关的关系。李健，孙康宁[5]（2018）分别从三种不同的系统动力学背景出发，构建京津冀地区工业绿色发展的路径模型，得出京津冀地区绿色发展的特点。

文献研究表明，物流基础设施与经济的发展存在长期稳定均衡的关系，但是大多数学者研究的都是物流基础设施而不是冷链基础设施。冷链基础设施一般是指冷链节点，如预冷站、冷链物流园区、冷链物流中心、冷链配送中心、冷库、冷链终端等，与一般物流基础设施不同，其运输的供给产品以生鲜产品为主。本文利用系统动力学研究冷链基础设施与区域经济的相关性，更具代表性，并就国家在区域经济和冷链基础设施方面制定何种政策提出建设性意见。

2 系统动力学模型的构建

2.1 因果回路图

图1中主要形成的反馈图有如下3个：

（1）区域内生产总值→+冷链物流需求→+货运总需求量→+冷链物流成本→-区域内生产总值（负反馈环）

（2）区域内生产总值→+社会总投资→+物流行业总投资→+区域内生产总值（正反馈环）

图1 基本因果反馈图

（3）物流行业总投资→+冷链物流固定资产投资→+冷链物流供给能力→+企业收入→+产业产值→+物流行业总投资（正反馈环）

2.2 存量流量图

本文包含3个状态变量、6个速率变量和11个辅助变量，结合节能减排系统的运作机理，确定11个主要参数，见表1，在此基础上再确定其余参数及其取值。在参数估计过程中，由于一些物流数据难以获得，本文采用数学方法进行计算，并根据相关研究，在相应的范围内使用相关数据进行替换。

表1 主要变量名称

3 系统模拟仿真与建议

3.1 模型的稳定性检验

稳定性检验即系统对时间的稳定性，是为了保证该模型随着时间的变化，其结果具有相似的预测结果。图3中，模型的输入时间步长分别为1年、0.5年和0.25年，通过分析广州市GDP的输出状态值可以看出，该模型基本处于稳定状态，可以对冷链物流基础设施进行模拟。

图2 冷链物流基础设施和区域经济的流程图

表2 模型主要变量方程及说明

3.2 模型的有效性检验

有效性检验主要是指该模型的模拟数据是否与实际数据相符合，是从统计学的角度来验证数据的真实有效性。本文主要针对状态变量进行有效性检验，以区域GDP作为检验变量，以2010—2017年国家统计局广州市的数据进行拟合实验，设定的误差范围为5%，检验结果见表3。

表3 模拟拟合实验

从表3可以看出，2010-2017年的广州市的GDP模拟值与真实值之间的误差较小，其绝对值全都小于5%，证明模拟较好的反映了真实情况，通过有效性检验。

3.3 模拟结果的分析

运用系统动力学软件Vensim PLE对建立的存流量图进行模拟。本文主要研究冷链基础设施与区域经济之间的相关性，只分析对经济与冷链物流有影响的因素，在保持其他条件不变的情况下，从投资策略，人才策略和技术策略三方面对模拟结果进行分析。

3.3.1 投资策略。投资策略主要是指冷链物流投资比例。冷链物流是整个物流行业中的一个分支，随着人们对食品安全要求的不断提升，冷链物流迅速发展。但是由于产品特殊，技术要求高，初期投资大且利润回收期长，其投资金额与整个行业相比，所占比例较少。下面分析冷链物流的投资比例是否能对区域的经济产生显著的影响。本文模拟三种方案：方案一，初始值的冷链物流投资比例为2.7%，为了便于比较，方案二的冷链物流投资比例为10%，方案三的冷链物流投资比例为15%。模拟结果如图4所示。由图4可知，即使冷链物流的投资比例在原来的基础上有大幅度的提升，对区域GDP的影响仍微乎其微。冷链物流基础设施以冷库为例，冷库的投资额大幅上升，冷库容量提高，但是冷库所产生的经济价值在整个区域经济中所占比例较小。或者说，单纯投资冷链物流的冷库建设并不能转换成显著的经济效益。

图3 模型的稳定性检验

图4 不同冷链物流投资比例对区域GDP的影响

3.3.2 人才策略。人才策略主要是指提高冷链物流专业人员效益系数。由于冷链货运供给能力的提高，主要由资金的投入和人才管理来衡量，因此将物流产值的一半作为冷链物流专业人才带来的效益。据统计，发展中国家流通业对国民经济的贡献率在10%。因此，假设物流专业人才带来的经济效益为区域经济的5%，即物流专业人才效益系数为0.05[6]。

本文模拟三种方案来探讨人才策略的改变对货运供给能力与区域经济的影响。方案一的初始值的物流专业人才效益系数为5%，方案二的物流专业人才效益系数为20%，方案三的物流专业人才效益系数为40%。模拟结果如图5所示。

图5 不同人才策略对区域GDP和货运供给能力的影响

由图5可知，物流专业人才效益系数的提高，对区域GDP和货运的供给能力都呈现正相关的关系。这意味着，在冷链物流行业中，可以大力培养冷链物流专业人才，不断提高业务水平和管理水平。使其可以不断降低冷库的建设与运营成本，提供更为有效的管理，为冷链物流行业创造更多的经济价值。

3.3.3 技术策略。本文中的技术策略是指利用技术可以降低生鲜产品的消耗系数。而生鲜产品的消耗系数直接关系到实际货运的数量，因此本文用实际货运需求系数代表生鲜产品的消耗系数，实际货运需求系数越高，代表生鲜产品的消耗越低，技术水平越高。技术策略也分为三个方案：方案一，初始值的实际货运需求系数为70%；方案二，实际货运需求系数为80%；方案三，实际货运需求系数为90%。模拟结果如图6所示。

图6 不同的货运需求系数对区域GDP和冷链物流需求的影响

由图6可知，当生鲜产品的消耗率较低，实际的冷链需求增大，对区域GDP的增长也有显著提升。然而，目前我国果蔬类的腐损率仍然较高，与发达国家存在一定差距，欧、美、加、日等发达国家肉禽冷链流通率已经达到100%，蔬菜和水果的冷链流通率也超过95%。因此，应该加大技术投入，普及冷藏保温车，加大投入多温冷藏车，确保全程冷链，减少断链现象的发生。

4 结语

本文通过分析冷链物流基础设施与区域经济各影响因素之间的关系，运用系统动力学构建了冷链物流基础设施与区域经济之间的逻辑关系模型，以广州市为例进行分析，可以得出以下结论：第一，仅仅依靠增加冷链基础设施来促进区域经济的增长，作用不明显，冷链基础设施并没有得到充分发挥。其次，冷链物流业的发展需要专业人才，投资冷链物流专业人才，虽然短期内效益不明显，但对地区GDP和供给能力具有长期贡献。第三，生鲜品的消耗系数对区域GDP的增长和物流需求能力的提高有显著作用，要加大技术投入，降低生鲜产品的腐损率。由于一些衡量指标只能从定性上描述，无法得出具体相关因素之间的定量关系，因此各个因素之间的增长比例为多少是最优结果，将作为下一步的研究方向。