不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析
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不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析
第18卷 第2期中国管理科学Vol.18,No.2
文章编号:1003-207(2010)02-0143-08
不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析
刘小峰1,2,陈国华1,2,盛昭瀚1,2
(11南京大学工程管理学院,江苏南京 210093;21南京大学社会科学计算实验中心,江苏南京 210093)
摘 要:供需物流不平衡是引发食品安全的问题的一个重要因素,本文从最基本的物流平衡出发,构建一个从原材料供应到消费者最终消费完整过程的食品风险传播模型,采用计算实验方法探讨不同供需关系对食品安全以及供应链成员策略选择的影响。研究发现,不同的供需关系会导致不同的食品安全情况,,食品安全事故发生的可能性越大,,政府监管能在一定程度上控制有害物质的恶性传播,,与静态的监管策略相比,弹性、,、监管策略对食品供应链的上游影响较大,对下游影响相对较小。
关键词:供需关系;食品供应链;中图分类号:F830 1 引言
从供应链的角度分析,食品质量安全风险可能通过供应链上任何一个环节进入到食品流通领域中。食品是国民最基本的消费品,流通速度快、数量大,一旦出现食品质量安全风险而不及时补救,风险将随着供应链向下游急剧扩散,引发大规模社会危机。食品原材料的供应、食品的生产与销售、消费构成完整的食品供应链。食品供应链上游成员为了提高经济收益在交易过程中不负责操作,可能引发食品质量安全问题,并将风险传播给下游成员。2008年爆发的三鹿奶粉事件就是典型的案例,事件爆出原材料供应商添加三聚氰胺,增加奶源的供给,导致最终消费者受到严重的伤害。投放三聚氰胺是原材料供应商的行为,然而,整个食品供应链中,生产加工企业、零售企业任由有害物质无情传播、质检部门也空无对策致使悲剧最终发生。从食品供应链的角度分析,三鹿事件不仅仅是一个食品安全和食品质检问题,更主要的是整个奶业的供应链问题。从最
收稿日期:2009-04-17;修订日期:2010-03-05
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(70731002);国家
自然科学基金项目(70401013;70971061);“十一五”国家科技支撑计划课题“现代物流综合管理关键技术与平台”资助项目(2006BAH02A06)
作者简介:刘小峰(1983-),男(汉族),江西瑞金人,南京大学工
程管理学院博士研究生,研究方向:供应链管理、经济系统演化及计算实验1
基本的供需物流平衡到各个供应链环节中的质检标准、管理规范以及最终消费者的公众意识、法律保障等,都在不同程度上反映了我国奶业安全的脆弱。在这些因素中,奶源不足导致的供需失衡成为这次事件的一个焦点,据统计,1999年全国奶类产量827万吨,2007年为3633万吨,2008年上半年总产量达到1915万吨;而从奶源角度看,1999年我国有奶牛44218万头,2007年1219万头,2008年上半年我国
奶牛存栏1435万头。数据说明从1999年到2008年,中国的奶制品产量增长了近5倍,而原奶的提供者———奶牛的数量增长只有3倍。奶源的缺乏,特别是优质奶源的缺乏,成为了制约中国奶业发展的结构性问题,链条的各个成员为了牟取私利,致使有害物质在整个食品供应链无情的传播。因此,探索食品供需平衡、政府监管与食品安全之间关系对于加强科学监管、保证食品安全具有重要的理论与现实意义。
关于有害物质在食品供应链的传播与安全控制,已有学者做了一些研究。张汉江等(2008)[1]建立了以供应商、制造商、销售商与消费者组成的四级三阶段供应链静态博弈模型,定量分析了上游厂商向下游传递质量风险的规律以及下游消费者对上游厂商监督的影响。李艳波、刘松先(2007)[2]采用博弈论方法分析了政府主管部门与食品企业在信息不对称条件下的策略选择。Golan等(2004)[3]通过对美国生鲜农产品、谷类、油菜以及牛肉制品的调查研
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究发现,三者经食品供应链跟踪后在食品质量安全
方面出现了很大的差异。Nesstle(2006)[12]阐述了美国食品行业如何影响人们的饮食与健康,揭示了美国食品行业为了自身的利益和高额利润,以合法的政治手段千方百计地影响国会立法和政府政策以做出有利于食品行业而不利于消费者的营养和健康的政策举措。Bruzzone等(2007)[4]模拟了食品供应链在不同物流方案下的效率表现,宋华明(2007)[6]、陈晖等(2007)[7]针对易逝品的供应链管理进行了科学研究,提出了相应的库存策略,还有不少学者[8,9]从食品供应链系统的追溯性、透明性等角度分析食品供应的效益与安全。总的来说[1-14],目前对于食品供应链风险的研究主要集中在运作与效益层面,对于风险传播规律的研究较少。对食品供应链的部分节点企业,尤其是核心企业,的风险分析的较多,析较少。安全关系的较多,分析模型;聚焦易逝食品,从最基本的物流平衡出发重点分析在不同供需关系条件下有害物质在食品供应链中的传播规律,探讨供应链成员在相同的监管机制时,在利益最大化的驱动下在不同供需关系条件下的最优策略选择。然后分析政府监管机制的改进、消费者公众意识的崛起以及法律保障体系的完善对于消除有害物质在食品供应链中传播的效果。最后,根据分析结果,提出一些实现食品安全的参考措施。
2 有害物质在食品供应链中的传播模型
211 模型概述
本文研究的食品供应链主要由原材料供应商、食品加工生产商、零售商、消费市场以及政府监管部门组成。供应链中的成员在食品的交易过程中均有自主的决策权,其中原材料供应商、食品加工生产商和零售商的选择符合理性经济人利益最大化的理论假设;政府监管部门在各个环节中对不同类型的食品供应链采取统一的监管措施。在食品供应链的各个阶段,:
(1),;②为谋求超常收,。
(2,生产加工商有两种行为选择:①检查上游的原材料,按照规定工序加工成正常产品出售,不存在食品质量安全风险;②为节省费用或增加供给,对原材料未进行检查就进行加工生产,传递食品质量安全风险。
(3)流通环节,销售商有两种行为选择:①检查上游的产品,销售合格产品;②为节省费用或增加销售量,对产品未进行检查就进行销售,传递食品质量安全风险。
(4)消费环节,面对疑问食品,消费者有两种行为选择:①为不必要的麻烦和损失,自认倒霉;②付诸法律行动,捍卫自己的权益。
有害物质在供应链中的传播描述以及各个供应链成员所采取行动的简要流程如图1所示
。
图1 食品质量安全风险在供应链中传播的简要流程图
212 基本假设
由于现实环境过于复杂,以致我们无法描述所
有影响环境的因素,只能集中于最重要的因素,为更有效地分析有害物质在食品供应链中的传播规律,我们对模型做了一些模型的假设。
(1)由于食品是人类赖以生存和发展的基本物
质条件,所以本文假设食品的需求为刚性需求,消费者对于食品的需求是稳定的,不因市场的价格的变化而波动。
(2)我们研究的食品是易腐败的,对保质期有极高的要求,食品只能当期交易、流通,如果没有交易成功,只能作废。
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第2期 刘小峰等:不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析145(3)由于受自然条件影响,食品原材料投入具有σ2:消费者采取法律行动后,取得胜利的概率;
fc:消费者采取法律行动胜利后,获得的收益;rm、rs:每期交易后,生产加工商、销售商得出
超前性,在某一时间段内其产出也是相对固定的,即供应商在每期的正常供应能力和供应成本都是相对固定的。
(4)在食品的生产加工环节,一个单位的原材料输入,同比输出一个单位的成品。如果原材料带有有害物质,那么有害物质将在食品中传播。
(5)在食品供应链中,供应链成员对于产品的采购是基于订单的。食品在供应链的传递是逐级传递的,不存在跨级传递,原材料、食品按照供应商—生产加工商—零售商—顾客的路径流通。
(6)政府在质检过程中发现有害物质时,仅惩罚被抽检到的供应链节点,不满足安全责任的可追溯性。惩罚的额度与发现有害物质的比例成正比,即有害物质比例越高,则惩罚额度越大。
(7),假成本很低,213 符号说明
D:X:供应商供应合格原材料的最大量;cf:供应商的获得原材料的固定成本;
Psm、Pmr、Prc:分别为供应商与生产加工商、
的上游提供产品不合格率,值为近三期交易数据的
平均值。214 食品供应链成员的策略选择分析
(1)零售商的策略选择基于历史交易数据,零售商预计生产加工商提供的食品不合格率为rm,政府抽查率为rgr,消费的当期需求为D,则零售商采取检查策略qr后,可预计产品的不合格率为rmf=rm(qr),那么零售商的订购量=Rrmfgc,(-rmfrgc)
(1)
,mf。
零售商每期的期望收益为
∏
r
=D Prc-2
r
RPmr-Rcrqr-Rrmf(1
σ-rgr)σ12fc-Rrmfrgrf(2)
σ其中,Rrmf(1-rgr)σ12fc预估消费者购买到问题食品后采取法律手段胜诉后的索赔;Rr2mfrgrfr预
估政府对其的罚款。
在利益最大化的前提下,零售商的选择对食品进行抽查的最优比例,满足
qr={qr|max{
生产加工商与零售商、零售商与顾客之间的交易价格;
ε:原材料供应商对原材料掺假后,可以提高ε倍的供给。即对一个单位的原材掺假,可以获得1+ε的不合格原材料;
qs、qm、qr:分别为在利益最大化的驱动下,每
∏},q
r
r
∈[0,1]}(3)
(2)生产加工商的策略选择
同理,基于历史交易数据,预估原材料提供的原
材料不合格率为rs,零售商对食品的抽查率为φr。生产加工商每期接受到的订单为R,生产/加工商采取检查策略qm后,预计产品不合格率rsf=rs(1-qm),那么生产/加工商向供应商提出的订购量M满足
(4)R=M-Mrsfrgm-Mrsf(1-rgm)φr其中,Mrsfrgm为预估政府在加工生产过程中
检查出来的不合格食品数量;Mrsf(1-rgm)φr为预估在与零售商交易过程中被零售商检查出来的不合格食品数量。
生产加工商每期的期望收益为
期原材料供应商、生产加工企业、零售商采纳的最优策略。其中qs为掺假比例,qm和qr为检查比例;
φφr:分别为在近三期交易生产加工商和零m、
售商对采购的原材料的抽查率的平均值;
M、R:分别为当期生产加工商、零售商向上游
企业提出的采购订单量;
rgs、rgm、rgr:分别政府在原材料供应环节、生产加工环节以及零售流通环节中的抽查比例;
fs、fm、fr:分别为政府在抽查到不合格产品后,对供应商、生产加工商、零售商的单位罚款额度;
cp:生产加工商把原材料转换为食品的单位生产加工成本;
cm、cr:分别为生产加工商、零售商为产品抽查所付出的单位成本;
σ1:消费者发现问题食品后,采取法律行动来捍卫自己权益的概率;
∏
m
=RPmr-MPsm-Mcmqm-Mrsfrgmf
2
m
(5)
其中,Mcmqm生产/加工商检查采购原材料所付出的预估成本,Mr2sfrgmf
m
为预估政府在生产加
工过程中抽查到不合格品后对其的罚款。
同理,在利益最大化的前提下,生产加工商选择
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的最优抽查比例满足
qm={qm|max{
策依据和过程,然后简要描述模型的计算实现,最后
∏},q
m
m
∈[0,1]}(6)
(3)原材料供应商的策略选择
基于历史交易数据,原材料供应商预估生产/加
工企业对原材料的抽查比例为φm,政府对原材料的抽查比例为rgs。每期原材料供应商从生产加工商获得的订单量为M。当供应大于需求,即X≥M时,在理性情况下,原材料供应商的期望收益为:
∏=
s
MPsm-cf
(7)
分析计算实验结果。31111 每期食品供应链成员决策过程描述
(1)零售商根据上期交易过程中得到的rm、rgr
及消费者索赔与政府罚款情况等经验数据,根据公式(1)~(3),计算出下期订单R和抽查比例qr。
(2)生产加工商根据零售商提出的订单,上期交
φr、rgm及政府罚款情况等经验数据,易得到的rs、
根据公式(4)~(6),计算出下期订单M和抽查比例
qm。
当供应小于需求,即X<M时,在理性条件下,供应商即便掺假也不可能是的供应超过需求,在这种情况下,原材料供应商的期望收益为:
(3),
∏=
s
)(1-rgs)(1X(1-qs)Psm+Pqs(1+ε
s
2
)rgsf-φPqs(1+εm)Psm-cf-()
)(1-rgs)(1-其中,Pqs(1+εm+X-qs)Psm)s收入;Pq2s(1+ε
rgs(7()s1对有害物质在食品供应链中的传播模型的计算实验,本文主要采纳图2的构架,利用Multi-agent技术实现对参与成员的构建,设置好相应的环境参数和交易流程与规则,并为主要参与成员配备一个优化器,使其在利益最大化的前提下做出优化决策。通过控制输入相应的参数,得到我们感兴趣的参数变化,揭示供需关系、政府政策与食品安全之间的关系。
在计算实验中,主要初始参数设置如下,cf=60,Psm=80,Pmr=200,Prc=280,ε=3,rgs=0105,rgm=0105,rgr=0105,cp=40,cm=20,cr=30,σ12,σ14,D=1000,X=1000,1=02=0
fs=400,fm=700,fr=1000,fc=1500。
。
那么,在利益最大化前提下,原材料供应商最优参数反应
qm={qm|max{
∏},q
s
m
∈[0,1]}(8)
3 计算实验与结果分析
311 计算实验
在有害物质在食品供应链中的传播模型中,原材料供应商、生产加工商、零售商、消费者以及政府均会在不同的情况下为了自身的目的做出不同的行为、优化自己的目标,参与主体具有自主性。此外,由于参与者的行为决策导致的延迟、非线性、负反馈循环以及成员交互导致系统的动态复杂性。这些原因使得定量、清晰地分析有害物质在食品供应链中的传播规律变得困难。为此,本文采取计算实验的方法来解决这个问题,利用基于Multi-agent方法和相应的面向对象编程技术,产生食品供应链的参与主体,通过参与主体的交互作用,自下而上的“主动”产生系统的各种行为和现象,实现可控制可复现的可计算实验,模拟食品供应链各成员的相互作用及其整体现象,抽取和分析我们感兴趣的参数变化对有害物质在食品供应链中的传播影响,并根据变化规律得到积极的管理启示[15]。
对有害物质在食品供应链中传播模型的计算实验设计,本文首先描述食品供应链主要参与者的决
312 结果分析与管理启示
通过多次实验,本文主要分析了在统一的政府监管机制下,原材料供应能力与消费者需求比例变化引起的有害物质在食品供应链中传播的成功率变化以及原材料供应商、生产加工商和零售商的策略变化;其次,我们分析了在不同政府监管策略下,有害物质在食品供应链中传播的成功率变化以及供应链成员策略的变化情况;最后我们根据模型和实验结果,分析了政府抽检机制的改进、政府宏观调控供需关系以及消费者公众意识的崛起和法律保证体系的健全对于保障食品安全的有效性。31211 有害物质在食品供应链中的传播规律与供应链成员的策略选择分析
通过实验,我们得到不同关系下有害物质在食品供应链中的传播规律如图3所示。由图3我们可以看出,随着物流供需的失衡的加剧,有害物质在食
不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析
第2期 刘小峰等:不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析147品供应链中传播的成功率也同步增加,但当供需比例超过114之后,有害物质的危害率与供需比例的变化并不同步,而是随着供需比例失衡的进一步加
剧,其成功传播率虽也递增,但却维持在13%左右的水平震荡
。
图2
图3 不同供需关系下有害物质在食品供应链中的传播规律
结果表明,政府的监管并不能有效控制有害物
质在食品供应链中的传播,但在供需物流极度失衡的情况下,还是能在一定程度上控制食品的安全,保证食品安全不随供需失衡的加剧而出现更糟糕的情况。结果也表明了在供需关系不平衡的情况下,政府监管只能在某种程度上缓解有害物质的危害率,并不能从根本上保证食品的安全。也就是说,在物流供需极度不平衡时,很难仅仅通过正常监管措施来保证食品的安全,从供需物流平衡的角度反映了“三鹿毒奶粉”事件爆发的必然性。
由图3我们还可以发现:原材料供应商的策略变化是随供需比例变化而变化的,整体来说,供需比例失衡越严重,则掺假比例越高。生产加工商的策略变化则呈现这样的变化:在物流供需失衡还不明
显的时候(小于114),生产加工商并不采取检查原材料的措施,此时,检查原材料的费用大于政府对其的可能罚款和零售商拒绝产品所带来的损失。但随着供需比例的进一步失衡,供应商掺假比例的进一步提升,生产加工商逐步提高对原材料的检查水平。当物流供需比例失衡加剧的时候,由于政府对其惩罚额度也进一步提高,生产加工商的抽检比例维持着一个振荡上升的趋势,与此同步的是,供应商的掺假比例的增加力度也有所缓和。零售商的策略变化相对明晰一些,在供需比例失衡不明显的时候(小于114),零售商也基本不主动采取检查食品的做法,但随着供需失衡的进一步加剧,零售商检查食品的比例逐步提升。31212 政府不同监管策略对有害物质危害率和供
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应链成员策略选择的影响
为探寻不同的政府监管策略对食品安全的影
响,本文构建了两种不同的监管策略,第一种为模型假设(6)中的监管策略,政府监管部门按章办事,是一种静态的监管策略,即参数rgs,rgm,rgr为常数;第二种为一种动态的监管策略,政府会根据物流供需平衡的情况制定不同的监管策略,会根据供需平
衡的变化而制定相应的监管策略,在本文主要是随着供需平衡的变化改变质检抽查的比例。计算中参数设置为rgs=0105μ,rgm=0105μ,rgr=0105μ,μ为供需比例变化信息,取μ=2D/X。根据这两种策略,通过模型的计算实验,我们得到图4的结果
。
图4 不同监管策略下有害物质在食品供应链中的传播规律
由图4,我们可以发现:政府实施动态的监管策略能有效的控制有害物质在食品供应链中危害,特别是在供需比例严重失调的时候,动态的政府监管策略能明显的降低有害物质的对消费者的危害率。而对于供应链成员的影响,会因其在供应链所处的层次不同而不同。主要的结论有:在政府动态监管策略下,供应商的掺假比例显著降低;生产加工商在供需比例失调还不明显时,抽检的比例有一定的提高,降低了有害物质的危害率,但在供需比例严重失调的情况下,生产加工商的行为出现了相反的变化,其抽检比例反而降低了,通过进一步分析,我们发现这是由于上游供应商的掺假比例降低的缘故;零售商的行为与生产加工商的在供需失调严重情况下的行为一致,反而降低了抽检比例。结果表明:政府对于上游的安全控制更能有效的控制食品的安全,供应链下游受政府政策变化的影响相对较小,也说明政府如果仅仅控制食品流通或生产环节,是很难有效控制食品安全的。31213 政府监管策略分析
根据31211和31212的结论,我们可以发现,不同的供需关系会导致不同的食品安全情况,供需关系越紧张,食品安全事故发生的可能性越大,通过动态的政府监管策略,可以有效控制食品安全。但同时,如果政策采取动态、弹性的监管策略,就会增加政府的成本和不确定性,在需要提高抽检比例的时候,人员、设备、管理等成本会迅速提高,在安全的时候,将有大量的人员、设备等遭到闲置,得不到充分利用。此外,我们认为监管食品供应链的源头比监管食品供应链的下游更有效,也就是说,供应商对政府监管策略的变化反应更为明显,如果能从源头上有效控制食品的安全,那么有害物质在食品供应链中的传播更能得到有效的控制。
此外,本文对模型对检查成本、消费者维权及法律保障等因素对供应链食品安全的影响情况做了进一步分析,选取供需关系比例为115为基准进行计算模拟,得到实验结果图5。由图5可以发现:降低检查成本、消费者公众意识的崛起和法律保证体系的健全也能在一定程度上减少有害物质在食品供应
不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析
第2期 刘小峰等:不同供需关系下的食品安全与政府监管策略分析149链中的传播。值得一提的是,消费者公众意识的崛起和法律保证体系的健全能有效的增加食品供应链
成员内部控制食品安全的压力,促使零售商和生产加工商更为自觉的采取更安全的食品保障措施
。
图5 消费者选择、4 结语
一种研究方法[16],特现象具有优势[17]。本文基于计算实验研究不同供需关系下的食品安全及其政府监管问题。模型分析和计算实验结果表明:食品安全是一个受供应链所有成员的行为及供需关系等外部环境因素影响的系统性问题,系统内各成员及其关系都可能影响到有害物质的传播。食品安全从整个供应链系统及其外部环境上共同保证,单靠某一环节的努力都不能从根本上保证食品的健康流通。不同的供需关系条件会导致不同的食品安全情况,供需关系越紧张,食品安全事故发生的可能性越大。在供需物流极度失衡的情况下,政府的监管措施还是能发挥相应的功能,可保证食品安全不随供需失衡的加剧而出现更糟糕的情况,但政府监管只能在某种程度上缓解有害物质的危害率,并不能从根本上保证食品的安全。与静态的政府监管策略相比,弹性、动态监管策略更能有效的控制食品安全,但会导致政府监管成本的提升。政府监管对于供应链成员行为的影响情况是:对上游成员的影响大,对下游成员的影响相对较小。消费者公众意识的崛起和法律保证体系的健全也能在一定程度上减少有害物质在食品供应链中的传播,而且对食品供应链下游的影响较大。不过需要说明的是,本文所构建的模型和采用的计算实验方法具有一定的适应范围。所构建的模型仅适用于带有已逝性特征的日常食品,并不适用于哪些可以长期存储或者需求弹性较高的食品,此外,本文没有
,掺假成本的估算是一个复杂的现实问题,比如三鹿奶粉事件中,三聚氰胺作为一种常见的化学用品,较为容易作为掺假剂,而在其他的一些食品中,掺假难度不尽相同,对食品安全的影响也会不一样。
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Keywords:supply2demandrelation;foodsupplychain;governmentregulation;computationalexperi2ment;logisticsbalance
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