基于耗散结构的农产品冷链物流系统演化分析

　　摘 要：随着经济的发展，我国呈现出冷链物流服务的供给与冷链物流的需求在质量和数量不相匹配的现象，因此，发展农产品冷链物流，任重道远。鉴于我国农产品冷链物流出现的问题以及与发达国家差距，将农产品冷链物流系统作为研究对象，分析了农产品冷链物流系统耗散结构特征，根据布鲁塞尔器（Brusselator）建立了农产品冷链物流系统演化模型，讨论了系统失稳的条件，并在此基础上研究了农产品冷链物流系统成长与发展的动力要素和规律，对农产品冷链物流系统可持续发展提供科学决策依据。
　　关键词：冷链物流；系统；演化过程；耗散结构
　　1 农产品冷链物流系统
　　进入二十一世纪，随着社会经济深入发展，我国已经成为世界第二大经济体，人们生活物质水平有了质的提高，同时也更加关注生鲜农产品的质量，因此，发展农产品冷链物流迫在眉睫。2010年6月，国家发改委发布的《农产品冷链物流发展规划》指出：“农产品冷链物流是指使肉、禽、水产、蔬菜、水果、蛋等生鲜农产品从产地采收（或屠宰、捕捞）后，在产品加工、贮藏、运输、分销、零售等环节始终处于适宜的低温制环境下，最大程度地保证产品品质和质量安全、减少损耗、防止污染的特殊供应链系统。”经过多年的发展，截至2015年底，我国共拥有冷藏库2.7万座，总容量超过1500万吨，机械冷藏车辆超过5万辆，冷藏列车超过2000辆，冷藏船超过12万吨位，集装箱的生产能力也超过100万标箱/年的水平。但是冷链物流仍有不足之处，其一冷藏仓库经营模式缺乏多样性以及温区单一，其二冷藏仓库投入和运营费用高，其三冷藏仓库分布地域缺乏规划。除此之外，农产品冷链物流系统还存在冷链运输线路规划不科学，操作缺乏专业性。因此，在这种情况下，国内每年生鲜果品损耗约1200万吨、蔬菜1.3亿吨，如果以每公斤1元计算，那么可以导致达千亿元的经济损失。据有关统计，国际物流损耗率百分之五左右，而我国则超过百分之十。另外与国外物流发展较成熟国家对比，美国、日本综合冷链流通率达到百分之九十、百分之九十八，而我国百分之二十左右。显而易见，由于冷链物流落后，生鲜果蔬保鲜质量不高等原因，使得我国生鲜果蔬国际贸易中缺乏优势。鉴于上述我国冷链物流的不足，本文以农产品冷链物流系统作为研究对象，利用耗散结构理论分析其成长动力要素的作用机理，把握其成长与发展的规律，为冷链物流行业和相关政府机构制定决策提供参考意见。
　　2 农产品冷链物流系统耗散结构分析
　　农产品冷链物流系统具备耗散结构是其成长和发展的基本条件，以下将从远离平衡态、开放性、非线性、涨落等四个方面来探讨农产品冷链物流系统耗散结构特征。
　　2.1 远离平衡态
　　在耗散结构理论中，平衡态是指整个系统呈现出均匀、单一的特点，不存在物理量的宏观流动，是一种混乱无序的状态。对于农产品冷链物流系统，远离平衡态的特征主要包括多种冷链物流功能和复杂的冷链结构。冷链物流功能包括生鲜农产品生产地预冷、初加工、冷库保鲜，冷链流通等等；冷链结构是指物流服务供应链结构，比如一对一、一对二、多对多的物流服务供应链结构。
　　2.2 开放性
　　农产品冷链物流系统是社会经济系统中一个重要子系统，且与外部环境系统存在大量物质、信息、能源交换，一方面表现为外部环境的高新技术应用影响冷链物流运作效率和农产品质量，以及国家相关政策对冷链物流行业的支持等，如今年2017年6月财政部、商务部联合印发了《关于中央财政支持冷链物流发展的工作通知》，对相关冷链项目建设给予资金支持；另一方面冷链物流可以向外部环境输出农副产品，满足社会的需要。开放性是农产品冷链物流系统形成耗散结构的必要条件。
　　2.3 非线性
　　農产品冷链物流系统内存在大量的非线性关系，在内外因素的作用下，各组成部分彼此制衡，又彼此协作，且一个因素的变化会受到其他多个因素综合作用。农产品保鲜度的提高不仅需要系统内冷链各个环节相互作用，还需要吸收外部环境保鲜技术、资金等资源。因而在非线性的相互作用机制下，农产品冷链物流系统才持续地向更高级有序的方向发展和完善。
　　2.4 涨落
　　涨落是农产品冷链物流系统演化的驱动力。无论是在农产品冷链物流系统内部，还是农产品冷链物流系统外部，都存在涨落，即内涨落和外涨落。当系统达到演化临界值，有些涨落在内部或外部因素（如食品安全事故、国家对冷链政策倾向等因素）影响下，通过系统内非线性作用快速放大，形成巨涨落，实现推进农产品冷链物流系统朝有序的方向发展。
　　3 农产品冷链物流系统的耗散结构模型
　　以上从远离平衡态、开放性、非线性、涨落等方面，定性地分析了农产品冷链物流系统构成耗散结构的条件。但是系统能否最终形成耗散结构，朝更高级方向有序演化发展，还有赖于系统是否具备失稳的条件，即从定量的角度去衡量和判断系统演化的临界值。
　　本文使用布鲁塞尔器（Brusselator）分析农产品冷链物流系统的非平衡演化情况。即：
　　Ak1X（1）
　　B+Xk2Y+D（2）
　　2X+Yk33X（3）
　　Xk4E（4）
　　上述模型中：A表示系统发展的内部环境，比如冷链资金投入力度、先进技术应用水平、技能人才规模等等；B表示系统发展的外部环境（主要包括相关政策支持力度、生鲜食品市场需求量、当地经济发展水平等等）；D表示系统运作的整体效益；E表示冷链物流系统市场竞争力；X和Y表示系统运作的状态变量，其中X看作系统的产品质量，Y看作为冷链食品市场需求规模；Ki表示作用的速率（i=1，2，3，4）。
　　从以上式（1）至式（4），我们可以发现农产品冷链物流系统的朝结构有序方向发展依赖于系统的内部环境和外部环境（系统的内熵和外熵），在内外因素作用驱动下，通过农产品冷链物流系统反馈和自适应机制，促使农产品冷链物流系统有序演化。

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