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

1、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摘要在冷链物流快速发展的背景下，运用系统动力学基本原理，通过分析冷链物流行业的基础设施投资、 建设、产值等之间的关系，构建区域冷链物流基础设施与区域经济相互关系的系统动力学模型。以广州市为例， 采用2010-2017年的冷链物流与经济的相关数据，在VENSIM PLE平台上进行模拟与仿真,得出只依靠增加冷链 基础设施来促进区域经济的增长，作用并不明显;加大科技投入对于区域经济增长的作用最为显著，培养专业的 冷链物流人才在长期可有效促进区域经济增长。关键词系统动力学;冷链物流；基础设施；区域经济Research on Correlation be

2、tween Cold Chain Infrastructure and Regional EconomyBased on System DynamicsAbstract: Against the background of the rapid development of the cold chain logistics industry, using the fundamental principles of system dynamics, and through analyzing the relationship among the infrastructure investment,

3、 construction and output value of the cold chain logistics industry, this paper establishes a system dynamics model of the interconnection between the regional cold chain logistics infrastructure and the regional economy. Taking Guangzhou as the example, through a simulation on the VENSIM PLE platfo

4、rm with relevant data of the cold chain logistics industry and the economy of the city from 2010 to 2017, it concludes that simply increasing investment in cold chain infrastructure does not make a big difference with the growth of the regional economy, while increasing the investment in science and

5、 technology has the most significant impact in this respect, and cultivating professional cold chain logistics talents can effectively promote the growth of the regional economy in the long run.Keywords: system dynamics; cold chain logistics; infrastructure; regional economy1引言随着我国国民经济的发展和对食品质量安全的 重

6、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，Banos J（2013）运用基于应用 程序的输入输出分析方法

7、，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。LeanH H，Huang W，Hong产（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（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，

8、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T+冷链物流需求T +货运 总需求量T +冷链物流成本T

9、-区域内生产总值（负 反馈环）（2）区域内生产总值T+社会总投资T+物流行图1基本因果反吹图业总投资T+区域内生产总值（正反馈环）（3）物流行业总投资T +冷链物流固定资产投资 T+冷链物流供给能力T+企业收入T+产业产值T+ 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主要变量名称状态变量速率变量主要辅助变量参数区域GD

10、P经济增长物流短缺延迟物流短缺对经济 阻碍系数冷链物流 需求经济阻碍物流短缺缺口实际货运需求系数货运供给 能力冷链物流需求 增长率货运完成量企业收入率冷链物流需求 阻碍率实际货物需求量企业自投比例供给增长企业自投资量投资效果系数供给消耗投资效果经济增长率投资延迟冷链物流投资比例冷链物流专业 人才因子物流专业人才 效益系数冷链物流投资比例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，是为了保图2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

11、进行 模拟。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20102017 年国家统计局广州市的数据变量方程说明区域GDPI NTER（经济增长-经济阻碍）代表该区域的经济发展水平货运供给能力INTER（供给增长-供给消耗）货物供给能力用冷库容量 来表示冷链物流需求INTER （冷链物流需求增长率- 冷链物流需求阻碍率）本文用生鲜产品的产量来表示 冷链物流的需求量供给增长投资延迟*（冷链物流专业人 才因子+冷链物流基础设施投 资因子）生鲜产品的供给

12、增长，主要由于 基础设施的投资和人才管理的 效益，并且投资并不能马上转换 成攻击能力，所以本文假定投资 延迟一年供给消耗货运供给能力*消耗系数生鲜产品与一般物流货物产品 最大的区别就是易腐性高，消耗 大冷链物流需求增 长率经济增长率为了简化模型，本文假设物流的 需求增长率等于经济增长率冷链物流需求阻 碍率IFTHEN ELSE（物流短缺缺口1,冷链物流需求增长率*（1- 物流短缺缺口）,0）物流短缺缺口因供需比不平衡 时产生，从而阻碍经济的发展经济增长经济增长率*区域GDP具体的GDP数据可参见表3冷链物流基础设 施投资因子物流基础设施投资额*冷链物 流投资比例冷链物流的投资比例是按照统 计年

13、鉴冷链物流固定资产投资 额与总物流固定资产投资额的 比计算冷链物流专业人 才因子生鲜产品总产值*物流专业人 才效益系数生鲜产品的总产值以水果、蔬 菜、肉类、粮食、禽蛋、牛奶、水产 品为主的产值总和投资效果投资效应（企业自筹+物流基 础设施投资额）*投资效应 系数投资分为企业自筹和国家投资， 投资效果系数为0.8物流短缺缺口实际货物需求量/货运 供给能力当货运的供给能力不能满足消 费者的需求时，将出现物流短缺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 进行拟合实验，设定的误差范围为5%，检验结果见 表3。表3模拟拟合实验年份201020112

14、01220132014201520162017区域GDP（亿元）10 748. 3012 423.4413 551.2015 420.1416 706. 8718 100.4119 547.4421 503.15模拟值（亿元）10 748. 312 038.113 293.914 889.216 675.918 67719 039.920 943.9相对误 差（）03.11.93.440.19-3.192.62.6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

15、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

16、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。60 0000区域GDP2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028Time (Year)区域GDP: quarter 60 0000区域GDP2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028Time (Year)区域GDP: quarter 111区域GDP: 1 9999-区iGDP: half T一22一2-45 000元 30 00015 000图3模型的稳定性检验区

17、域GDP80 00060 000元 40 00020 00002010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028区域GDP80 00060 000元 40 00020 00002010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028Time (Year)区域 GDP: 1 T_9_9_区域GDP: 3 11! 区域 GDP:2 2_2_2图4不同冷链物流投资比例对区域（EP的影响由图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

18、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。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”。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图5不同人才策略对区域（EP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