冷链物流与人民群众的生活密切相关，是关乎民生的重要行业之一。自上世纪70年代冷链物流引入中国以来，对于冷链物流的研究愈发火热。早在1986年，孙桂初就将冷链定义为“产、贮、运、销各部门相互匹配连结的实体 , 它既包括设备，也包括 组织管理工作, 既有温度控制的要求 , 也有湿度、通风、卫生的要求。”[1]Tamimi Mohammed[2]等将冷链管理(Cold Chain Management,CCM)定义为由设施和配送方案组成的，在整个供应链阶段中进行温湿度控制的循环体系。2010年，《中华人民共和国国家标准物流术语》将冷链(Cold chain)定义为 “为保持新鲜食品及冷冻食品等的品质，使其在从生产到消费的过程中，始终处于低温状态的配有专门设备的物流网络。” [3]
随着我国经济社会发展和人民群众生活水平的不断提高，冷链物流需求日趋旺盛。据统计，我国冷链物流需求总量持续上升，冷链物流总额及总收入也均呈现上升趋势。但我国冷链物流的发展同样也存在许多问题。张改平，黄嘉欣等[4,5]通过对冷链物流中的设施、设备等发展现状进行分析，针对问题总结冷链未来发展趋势及解决方案。陈小辉等[6]则通过运用SWOT分析法，从内部、外部优势与劣势，机会和威胁角度分析铁路冷链物流状况，提出相应的发展对策。
随着研究的深入，定性研究不再能满足研究期望，学者们开始试图通过其他方法动态、定量地研究冷链物流。曹武军等[7]通过系统动力学的方法发现通过研发和信息技术的投入可以很大程度地提高冷链物流配送效率和投资效益率，皮晓芳等[8]则通过该方法构建了广州市区域范围内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研究其二者的相关性。
然而，目前的研究往往都局限于某一区域或者只对某些影响冷链物流系统发展因素展开研究，这样的研究结果往往是片面的，而且在运用过程中会有局限性。
本文将利用系统动力学的原理，构建冷链物流系统动力学模型，通过模拟仿真动态分析系统间各要素的定量关系，对中国的冷链物流系统现状进行分析，寻求我国冷链物流系统的演化机理，以期望改善我国冷链物流系统，提高我国冷链物流发展水平。
1 冷链物流系统动力学模型建立
1.1 冷链物流系统动力学模型系统边界确定
本文研究的主题是中国冷链物流业和国内经济。国内经济主要是通过GDP来反映我国国内的经济状况。冷链物流业从冷链物流供给和冷链物流需求两个角度出发。冷链物流供给方面，冷链物流投资以及GDP都会对冷链物流的供给有着或多或少的影响。冷链物流需求方面，GDP、产业流通、市场供需情况也直接或间接地影响冷链物流需求。
本文建立模型的目的在于通过构建冷链物流系统动力学模型，寻求我国冷链物流系统的演化机理，以改善我国冷链物流系统，提高我国冷链物流发展水平。
1.2 因果关系分析因果关系图可以直观地描述模型的结构，通过图中的个别因果链可标明其影响作用的性质，而通过判断回路的极性可以看出回路中全部因果链的累积效应[9]。经过对系统边界的测定，我们得出了冷链物流系统内部各要素之间的因果关系，如下图所示。
主要因果反馈回路如下：
（1）GDP→+冷链物流需求→+冷链物流短缺→+冷链行业阻碍→-GDP（负反馈）
当GDP较高时，会促进居民消费，就会刺激对于冷链物流的需求，进而造成冷链物流供给能力的短缺，阻碍了冷链物流行业产值的上升，从而阻碍GDP上升。
(2)GDP→+冷链物流投资→+冷链物流固定资产投资→+冷链物流供给→-冷链物流短缺→+冷链行业阻碍→-GDP（正反馈）
当GDP较高时，会刺激国家和社会对冷链物流行业投资，从而带动对于冷链物流的固定资产的投资，提高冷链物流的供给能力，缓解冷链物流供给冷链的短缺现象，使得对冷链物流行业产值的阻碍缩小，对GDP产生了正面影响。
(3)冷链物流需求→+冷链物流短缺→+冷链物流需求阻碍→-冷链物流需求（负反馈）
当冷链物流需求增加时，就会造成冷链物流供给能力的短缺，也进一步阻碍了冷链物流需求的增加，对冷链物流需求产生负面影响。
1.3系统模型建立
因果关系图只能描述反馈结构的基本方面，不能表示不同性质的变量的区别。我们在因果关系分析的基础上，利用系统动力学分析软件Vensim PLE建立了冷链物流系统动力学模型，如下图所示。
通过构建的冷链物流系统动力学模型，列出了系统各变量之间关系的变量公式：
GDP= INTEG (GDP增长量-GDP阻碍量,初始值)
冷链物流供给= INTEG (冷链物流新增供给-冷链物流减少供给,初始值)
冷链物流需求= INTEG (冷链物流新增需求-冷链物流减少需求,初始值)
GDP增长量=GDP*GDP年增长率
GDP阻碍量=GDP*冷链物流行业阻碍率
冷链物流固定资产投资=初始值+冷链投资系数*ln(GDP)
冷链物流新增供给=初始值+投资转换系数*冷链物流固定资产投资
冷链物流减少供给=消耗率*冷链物流供给
冷链物流新增需求=GDP*产业流通率+冷链物流需求*需求影响系数-新增
冷链物流减少需求=冷链物流需求（万元）*需求影响系数-减少
供需比=冷链物流供给/冷链物流需求
冷链物流行业阻碍率=ABS(供需比-1)*冷链物流行业阻碍系数
需求影响系数-减少=IF THEN ELSE(供需比<1, 影响 , 0 )
需求影响系数-新增=IF THEN ELSE(供需比>1, 影响 , 0 )
1.4参数确定
通过查阅中国统计年鉴[10]、中国冷链物流发展报告[11]，得到与本文相关的GDP、冷链物流需求等统计数据。
通过对所得数据进行整理、分析，运用回归等数学工具，确定了部分模型所需要的参数。
2 冷链物流系统动力学模型仿真与机理分析
2.1 冷链物流系统动力学模型仿真
首先对模拟仿真进行误差分析，本文通过对模型仿真模拟得到的GDP，冷链物流供给，冷链物流需求与实际原始数据进行注意检验，验证模型数据与其真实数据的吻合度来判断其可靠性和真实性，为后续模拟仿真数据的有效性奠定基础。
通过对模型的反复修订，不断检查仿真数据与真实数据的误差率，提高拟合的精准率，最终如表1所示，GDP以及冷链物流需求量的仿真数据相对科学，GDP的最大误差值为 0.11%，平均误差值为 0.05%，冷链物流需求量的最大误差值为10.42%，平均误差为2.97%，所有误差值均控制在11%以内，平均误差均控制在2%以内，相比较前两个指标，冷链物流需求量的误差率较高，考虑到经济发展的复杂性，总有一些可变因素的存在，模型无法将所有因素考虑在内，偶尔出现节点跳动，属于正常范围内。因此，模型检验结果表明基本符合实际情况，系统参数设置的较为合理，可以进行接下来的仿真分析。
2.2冷链物流系统动力学模型优化分析和机理仿真
2.2.1产业流通率的机理仿真
很容易理解产业流通率的改变势必会带来对冷链物流需求的影响，如果国家不加大对冷链产业流通的重视，那么一定会影响着整个循环系统未来的发展。接下来通过对已证明有效的模型来进行仿真，究其产业流通率的改变对于整个冷链物流系统的影响程度。将2019年以及之后的产业流通率分别上调20%和下调20%，仿真模拟后全国的冷链物流需求、供需比如图3所示：
图 3 改变产业流通率条件下的各项指标对比
从图中的仿真结果来看，原来产业流通率的改变，对冷链系统中各因素的影响并不是很大。但是分析数据发现，虽说供需比也都基本接近于1，在计算十年内的平均供需比时，当产业流通率不发生改变，平均供需比为1.006，上调产业流通率时平均供需比为0.993，下调产业流通率时平均供需比为1.009。不难发现，上调产业流通率会使供需比更接近于1。当供需比越接近于1，就说明冷链市场既不会产能过剩，又能使市场需求达到满足，也就是经济市场的理想状态化。所以，虽然产业流通率并没有极大的影响各因素，但是却能调节冷链物流供给需求关系，适当注重产业流通是极其有必要的。
2.2.2冷链物流投资的机理仿真
冷链物流供给是整个冷链物流系统中极为重要的一环，它的改变影响着系统的方方面面。因此，本文通过对冷链供给的模拟仿真来动态地分析其对系统的影响，进而分析系统内部的演化机理。而投资是影响冷链物流供给的关键因素。因此本文通过改变投资转换系数，即改变投资来改变冷链物流供给。
本文将仿真分为三类，分别设定为投资转换系数不变、投资转换系数在2019年以及之后上调50%、投资转换系数在2019年以及之后下调50%。仿真模拟后全国的冷链物流供给、冷链物流需求以及供需比如图4所示：
图 4改变投资转换系数条件下的各项指标对比
2.2.2.1 对冷链需求的影响
由图4可知，随着时间的推移，冷链供给大体呈增长趋势，并伴随着一些波动。
当投资转化率上调50%时，在前期，冷链物流需求与投资转换系数不变的情况相比基本不存在变化。但是随着时间的推移，在2021年开始出现变化，冷链物流需求比原来增加了近20%。在2020年至2024年期间，虽然冷链物流需求增长速度有所波动，但总体呈上升趋势，且均比原来的冷链物流需求高。
当投资转化率下调50%时，冷链物流需求与投资转换系数不变的情况相比在前期同样变化不大。但在2020 年至2024年之间，冷链物流需求均比原来有所上浮，由于其增加量相较于冷链物流需求量而言几乎可以忽略比较。
因此，当投资转换系数增加时，即冷链供给增加时，冷链物流需求在前期反应相对迟钝，随着时间的推移，冷链物流需求才慢慢开始大幅上涨。因此，从长远角度看，投资转化率的提高，即加大对冷链物流供给的投入可以提高冷链物流需求。当投资转换系数降低时，即冷链供给减小时，冷链物流需求在前期基本没有变化。在后期，其变化幅度也可以忽略不计。
2.2.2.2 对供需比的影响
由图4可知，供需比大体在 0.95至 1.05区间内浮动，且大多数时期是供给大于需求。当投资转换系数改变时，改变后的供需比波动程度均比原来大，这是因为供给单方面的改变，导致供需比波动也相应变大。而当投资转换系数增加时，即供给增加时，原本供需比应该在 2020 年和 2022 年小于1，却因为供给单方面的增加导致供需比小于1的时间节点延后至 2021 年和 2024 年。当投资转化系数减小时，出现了相反的情况。
由此可见，投资转换系数改变，即供给的改变会影响供需比的波动幅度，进而导致市场的供需不稳定。虽然供给的增加可以促进需求的增加，但也应考虑供需比这一影响因素，尽量避免供需比过高或者过低的情况。
3 结论
本文在研究冷链物流系统的演化机理的基础上，构建冷链物流系统动力学模型，对我国冷链物流行业与经济协调发展进行定量研究，并通过机理仿真，得出以下结论与建议。
(1) 在冷链物流系统中，冷链物流供给收到政策影响更大，冷链物流需求收到市场影响更大。决策者可以对冷链物流进行供给侧改革，适当进行冷链物流的建设投入；同时也可以积极引导冷链物流市场，让冷链物流行业健良性发展。
(2) 冷链物流供需比是衡量经济发展是否与冷链物流行业发展匹配的一项关键性指标。当供需比大于1时，冷链物流供给能力大于冷链物流需求，造成了资源浪费，并且使得行业利润下降，打击投资者积极性；当供需比小于1时，冷链物流供给冷链小于冷链物流需求，虽会刺激冷链物流行业发展，但会造成以来冷链物流的行业发展的阻碍，长期看来也不利于冷链物流行业与经济协调发展。决策者应认清冷链物流行业与经济发展的内在联系与规律，避免出现供需不平衡，阻碍冷链物流行业与经济协调发展的现象。
参考文献
[1] 孙桂初.冷藏链的定义及其宏观控制[J].制冷学报,1986(03):4-10.
[2] Tamimi M, Sundarakani B, Vel P. Study of cold chain logistics implementation strategies: insights from UAE industry[J]. 2010.
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.物流术语:GB/T 18354-2006[S],2006.
[4] 张改平,赵颜,李玮.影响我国冷链物流发展的关键因素分析[J].交通运输研究,2019,5(06):101-108.
[5] 黄嘉欣,许晓薇,明惠.我国冷链物流发展现状及对策[J].花炮科技与市场,2019(02):37-38.
[6] 陈小辉,周琪.基于SWOT分析的广西铁路冷链物流发展探讨[J].铁道货运,2020,38(03):6-12.
[7] 曹武军,郝涵星.基于系统动力学的冷链物流配送效率因素分析及提升策略[J].科技管理研究,2018,38(14):217-223.
[8] 皮晓芳,胡子瑜,刘世明.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[J].物流技术,2019,38(04):44-48.
[9] 王其藩. 系统动力学[M].上海:上海财经大学出版社, 2009.
[10]中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2020.
[11]中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会,国家农产品现代物流工程技术研究中心. 中国冷链物流发展报告[M].北京;中国财富出版社有限公司,2020.
