生鲜农产品双渠道供应链仿真研究

李玉凤，蔡 露，谢 萌

（海南大学 管理学院，海南 海口 570100）

1 引言

面对信息技术和网络的迅速发展，人们的需求也趋于多样化，不只满足于去传统门店选购商品，更多转向互联网渠道；同时，越来越多的企业为迎合市场需求采取线上和线下两个渠道并存的销售模式，以提升企业竞争力。生鲜农产品作为生活必需品，在消费市场中占据重要地位，但农产品滞销事件却时有发生。据相关资料统计，2016-2018年初共发生农产品滞销事件233起[1]，这种农产品市场供需失衡使得农民和消费者的利益受到严重损害，而产销信息不对称造成的农产品市场供需失衡是导致农产品滞销的主要原因。因此，在双渠道背景下研究生鲜农产品供应链的信息协同问题具有重要的现实意义和实践价值。

目前，国内外学者针对农产品双渠道供应链的研究主要集中在库存策略选择、供应链协调和供应链管理存在的问题等方面，对于双渠道供应链信息协同的研究还比较少。在最优库存选择方面，国外学者Wei-yu，等[2]针对制造商和零售商组成的双渠道供应链系统，研究了在一对一进行补货的情况下供应链的最优库存策略和产品可获得性问题。Raaid Batarfi，等[3]采用五种库存策略来反映二级双渠道供应链中不同的生产和运输场景，最终确定最佳的联合定价和库存政策，以最大化供应链的利润。劳健，等[4]以互联网销售生鲜农产品为研究对象，通过构建生鲜农产品采购库存动态模型，使其在满足网销订单需求下，通过合理安排不同时段的采购与库存，使库存和采购费用最低。刘月[5]结合生鲜农产品的自身特性与供应链终端的经营特性，构建了零售终端生鲜农产品的定价与订货库存控制模型。在供应链协调方面，张海芳[6]构建了生鲜超市主导的双渠道供应链的契约协调模型，发现传统与逆向收益共享契约相结合的组合契约可以作为协调生鲜超市主导的双渠道供应链的方法。姜文[7]引入收益共享契约和价格折扣契约对生鲜产品双渠道供应链进行协调。Syed Asif Raza[8]对制造商通过直接在线渠道提供标准产品的双渠道供应链进行研究，探讨其在收入和成本分担契约下的协调问题。Y Perlman[9]研究了一个由两个供应商组成的双渠道供应链中所有成员同时确定价格以实现各自利润最大化的情况下的市场竞争，揭示了均衡定价与供应链成员利润之间的关系。还有一些学者提出要加强供应链信息建设，Banica L[10]构建了基于“云”的信息共享模型，将大数据与企业资源系统相结合。Mohd Sufiyan[11]利用混合多准则决策技术的新概念分析得出食品供应链上的合作伙伴之间应进行适当的协调与合作，“信息共享”在改善供应链协调中作用显著。雷娟，等[12]针对某生鲜零售连锁企业物流配送中存在管理非标准化，基础设施薄弱的问题，提出可引进仓储标准化管理专家和完善的冷链仓储设施。对于信息化供应链的建设，王东波[13]对以批发市场为中心的果蔬物流运作模式进行调查，发现传统批发市场存在服务及功能不足、信息化体系不健全和果蔬安全性较低等问题。杨希青[14]提出要通过加强与供应商合作进行成本分担和提升企业物流信息化水平来对供应链体系进行改进。邱洪全[15]对生鲜农产品传统销售渠道和网络销售渠道的库存策略进行研究，建议要完善生鲜农产品双渠道供应链的信息共享。

综上，在农产品双渠道供应链的相关研究中，针对信息协同问题采用系统动力学方法进行研究的文献较少。因此，本文针对生鲜农产品双渠道供应链中的信息不对称等问题，基于系统动力学理论，根据运作流程建立生鲜零售企业双渠道供应链模型，并通过Vensim仿真软件进行仿真分析，为提高供应链整体利益提供决策参考。

2 模型构建

2.1 无信息协同的模型构建

2.1.1 模型边界。本模型研究的是由供应商和零售门店组成的二级双渠道供应链系统，以一种生鲜农产品为研究对象，不涉及供应链中的物流供应系统、供应商的生产系统。系统中供应商和零售门店各自保有库存，他们之间通过订单保持联系，供应商通过自己的市场需求进行需求预测，零售门店同时通过线上和线下接收订单，通过需求预测和门店自身的库存向上级发送补货订单进行商品供给。供应链的顶端是供应商根据生产需求生产生鲜产品，末端是零售门店将生鲜产品销售给消费者。

2.1.2 系统因果关系图。生鲜零售企业供应链运作机理可表述为：在无信息协同时，供应商和零售商各自独立，库存信息不进行共享，只能通过下一级的订货信息来进行需求预测。由于零售门店对接消费者市场，其需求预测根据市场销售量得出，供应商根据零售门店的订单进行需求预测。

利用Vensim绘制出的因果关系回路图如图1所示。

2.1.3 系统流图及变量表达式。根据对生鲜零售企业供应链整体结构的分析以及系统动力学的建模要求，构建生鲜零售企业供应链模型，系统流图包括了5个水平变量，8个速率变量，还有29个辅助变量及常量，具体如图2所示。

生鲜零售企业供应链模型的主要变量表达式见表1。

2.2 信息协同下的模型构建

分析生鲜零售企业双渠道供应链的结构可知，在无信息协同时，生鲜供应商进行需求预测是通过零售门店的订货信息来推断市场的需求情况，零售门店为了防止缺货，会在保有一定库存的基础上进行订货。在此过程中，零售门店的订货信息不是准确预测市场的信息，而是依据自身的库存调整，结合对销售量进行需求预测确定的订货量。这说明零售门店向生鲜供应商发出的订货量在一定程度上放大了消费者的需求，生鲜供应商再根据零售门店订货量进行预测，无疑是对消费者需求的二次放大。而实施信息协同后，零售门店向生鲜供应商进行市场总需求的数据共享，反映真实的市场需求信息。

图1 生鲜零售企业供应链系统因果关系图

在无信息协同的生鲜零售企业供应链的基础上，信息协同下的模型增加了信息投入成本、信息投入延迟、信息化水平和随机因素四个辅助变量；同时供应商可以直接根据市场信息进行需求预测。故信息协同下的生鲜零售企业供应链模型如图3所示。

在公式的设置上，无信息协同的供应链系统中部分公式仍然适用于信息协同下的供应链系统，信息协同下相关变量表达式为：

供应商需求预测=SMOOTH(市场总需求,供应商移动平均时间)

信息投入成本=0.3*供应链总利润

图2 无信息协同的生鲜零售企业供应链系统流程图

图3 信息协同下生鲜零售企业供应链系统流程图

2.3 模型的检测

极端条件下的检验对提高系统动力学模型的信度有很大的作用，如果模型在极端条件下不能做出合理的反应，其可靠性就值得怀疑，极端条件检测主要是测试系统能否反映主要变化情况。无补货就是零售门店不向上级供应商订货对库存进行补充，就现有的库存进行销售。设置的无补货测试是从146d开始，零售门店库存不发出补货订单，只对消费者进行销售，分别对信息协同前后的生鲜零售企业供应链模型进行测试。模型中相关经营数据均为在家乐福实地调研所得，其他变量的取值通过查询行业报告和文献资料获取。模拟结果如图4所示。

图4为零售门店订货量突然为0时，供应链节点订货量和库存的变化。可以看出，供应链节点订货量和库存状态刚开始运行稳定，从第146d零售门店订货量变为0，供应商订单积累随即变为0，供应商和零售门店库存也逐渐变为0，零售门店在途库存从146d开始变为负。

因为零售门店订货量为0时，表明零售门店不再向供应商订货，因此从第146d起零售门店就现有库存进行销售，直到库存量降为0。由于市场需求一直存在，零售门店为了满足市场需求，会不断透支在途库存，而此刻供应商停止发货，因此在途库存为负，也就是出现缺货的情况。供应商在停止发货的短时间内还有一定的库存，随着时间的变化，商品逐渐腐败变质，供应商库存变为0。供应商订单积累由供应商库存调整和供应商需求预测共同决定，当零售商订货量为0时，供应商先根据自身期望库存进行库存调整，随后变为0。

表1 模型的变量表达式

图4 传统双渠道供应链节点订货量和库存量

图5 信息协同前后供应链节点库存量

3 模型的仿真分析

在相同的参数设置下，对两个模型进行仿真，所得结果如图5所示。

由图5发现在信息协同后，节点企业的库存波动幅度明显变小，库存水平也呈现明显的下降趋势，但是由于受生产延迟和运输延迟影响，使供应商无法同步响应市场需求的变化，因此供应商的曲线波动较之零售商存在滞后。在实施信息协同之后，供应商直接根据市场需求来指导生产，这就使供应商预测更加贴近市场需求。据仿真数据显示，实施信息协同后，供应商和零售门店库存均值大小分别下降29%和0.2%，标准差分别下降约30%和7%。

图6 信息协同前后供应链节点订货量

订货量是决定库存水平的一个重要因素，适当的订货量可以在满足顾客需求的基础上使库存量维持在一定水平上，保证生鲜农产品的新鲜度。图6描述了信息协同前后供应商和零售门店订单量的变化情况。

由图6可知，信息协同之后订货量向上级传递被放大的情况得到改善。实施信息协同之后，供应商订单的波动幅度减少。原因在于，在实施信息协同后，供应商的需求预测不再通过已经被放大过一次的零售门店的订货来判断市场的需求情况，而是直接通过市场总需求来判断，从而使供应商的预测更加贴近市场需求，有效减缓了供应链中存在的“牛鞭效应”。据仿真数据显示，信息协同下供应商的平均订货量下降约4.6%，标准差下降约29.3%。

图7 信息协同前后供应链总利润

图7描述了信息协同前后供应链的总利润变化情况。运行初始，由于信息投入延迟，成本增加，实施信息协同后的利润低于信息协同之前。但从第23d后，信息协同后供应链的总利润出现了明显的上升，并随时间推移，信息协同前后利润差距逐渐变大。据仿真结果显示，实施信息协同后，供应链的总利润增长约23.4%。

为寻找最优的信息投入度，将辅助变量信息投入成本的表达式参数依次改变为0.15、0.3（初始值）和0.45，观察其对供应链总利润的影响。仿真后结果如图8所示。

图8 不同信息投入条件下的供应链总利润

由图8可知，当加大信息投入时，供应链总利润略有增加；减少信息投入时，供应链的利润出现明显的下降。经过模拟仿真计算，当信息投入成本从供应链总利润的15%增加到30%时，利润率增加11.6%，从30%增加到45%时，利润率增长1%，若再持续增加信息投入，则利润率下降。信息投入成本对供应链总利润的影响存在最优值，此时增加投入，可获得最大利润增加值。信息投入成本过高，其投入不与供应链总利润增加值成正比，适度的增加信息投入，才会使供应链总利润最大化。综上，信息投入成本为供应链总利润的30%为最优。

4 结论与建议

4.1 结论

针对生鲜农产品供应链中的信息不对称等问题，运用系统动力学方法建立信息协同前后的双渠道供应链仿真模型，通过对比分析，发现供应链节点企业信息协同使供应商订货量波动幅度减少，进一步缓解“牛鞭效应”。实施信息协同后，供应商的生产率更加贴近市场需求，减少了供应链节点的库存波动，也降低了供应链的库存成本和运输成本，使得供应链总利润大大增加，证明了供应链实时信息协同的必要性和价值，并得出信息投入成本为供应链总利润的30%为最优。

4.2 建议

基于上述分析结果，为提高生鲜农产品双渠道供应链之间的合作与协调程度，降低供应链的库存水平，提升供应链运作效率，提出以下对策建议：

（1）加强供应链信息化投入，提高供应链的信息化程度。一方面，应完善信息化基础设施，优化信息共享的渠道和平台。构建零售企业产供销一体化物流管理系统，将信息技术应用到供应链上，建立一套生鲜农产品从生产端到销售端完整的信息体系，实现生产、供给、销售全程信息化管理。供应链全面连接上下游企业，建立节点企业之间的信任，使各企业在生产、供货、运输、销售方面达到某种共识，降低供应链的生产成本、库存成本和运输成本，提高工作效率和决策准确性。另一方面应引入高技术人才，注重人才的培养。加强信息、农业、供应链管理等专业学科建设，定向实施专业化培训，建立培训长效机制；增加实践环节，提高实践能力，提升专业化人才的全局意识；各相关高校、农科院和企业要积极的参与相关课题的研究工作，在技术研究方面携手合作，进一步研发和推广信息技术等相关技术。增强供应链应对不确定风险的能力，最终提高整条供应链的竞争力。

（2）构建信息共享激励机制。供应链节点企业通过信息及时共享在一定程度上能够降低库存波动，使供应商制定更加合理的生产计划。在此过程中，节点企业向其他节点提供库存数据、生产及配送计划、销售数据等信息，使信息在供应链系统中流动，确保各企业能够及时获取有效信息，并对突发情况进行快速响应。但是并不是所有信息共享的企业都能够获得同等的利益，因此部分企业为了追求自身利益最大化，提供不全面、不准确的信息，破坏协同关系，使其他提供信息的企业受到损失，不利于供应链协同的发展。因此，应建立科学、合理的利益分配机制和奖惩制度，鼓励供应链成员参与，从而保障供应链协同长期稳固的进行。

（3）加强线上线下双渠道协同发展。线上和线下渠道协同发展能够进一步贴近消费者需求，弥补自身的短板，提高经营效率。只有真正做到资源互补和共享，拓宽销售市场，才能更大程度的满足消费者需求。线下渠道主要给消费者提供体验和服务的场所，消费者可以直观的挑选，保证购买到的农产品的质量，但是实体店存在租金、人员、库存管理等成本；线上销售能够节省消费者的时间，提供更加优惠的价格，但是对于生鲜农产品来说，运输过程中存在的不确定因素导致的时效问题、农产品的质量问题等，可能会影响消费者的体验。对此，线上渠道可以增加促销活动增加销量，以降低店面成本，两个渠道加强合作，优劣互补，资源共享，提高企业的竞争力。