基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測分析

潘 珠

（海南經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工商管理學(xué)院，海南 海口 571127）

1 引言

2017年國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展冷鏈物流保障食品安全促進(jìn)消費(fèi)升級的意見》。該意見進(jìn)一步明確了冷鏈物流發(fā)展的重要性，為加快推動(dòng)冷鏈物流健康有序發(fā)展指明了方向，提供了制度保障。海南省結(jié)合本省實(shí)際，也制定了《海南省加快推動(dòng)冷鏈物流發(fā)展保障食品流通安全的實(shí)施方案》，提出七大重點(diǎn)任務(wù)和四項(xiàng)保障措施。良好的發(fā)展態(tài)勢和日趨旺盛的市場需求使得我國農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流總量規(guī)模逐年擴(kuò)大，但占社會(huì)物流總額的比例依然較小。在這樣的背景之下，對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流進(jìn)行需求預(yù)測分析具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國內(nèi)外運(yùn)用于農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測研究的方法較多，幾種常見的預(yù)測方法見表1。

縱觀已有研究可以看出，由于本身的突出優(yōu)勢，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一直是農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測的主要方法，適用于具有小樣本、多因素、非線性特點(diǎn)的需求系統(tǒng)。

表1 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測方法對比

2 海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展概況

2.1 行業(yè)政策利好不斷

繼2010年國家發(fā)展改革委《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布之后，一大波利好農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的政策不斷實(shí)施，扶持力度持續(xù)加大，提供了良好的發(fā)展條件，共同助推我國農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流建設(shè)。海南省積極落實(shí)相關(guān)政策，大力發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流。在《海南省“十三五”現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》中明確提出，“構(gòu)建集商流、物流、信息流為一體化的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)體系”。2017年海南省政府辦公廳《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的實(shí)施意見》強(qiáng)調(diào)，加快農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系建設(shè)。同年《海南省物流業(yè)降本增效專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》指出，加大對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流設(shè)施和農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場建設(shè)的支持力度；鼓勵(lì)物流企業(yè)圍繞農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流等方面開展降本增效試點(diǎn)。由此可以看出，農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流業(yè)發(fā)展環(huán)境正在不斷優(yōu)化改善。

2.2 發(fā)展規(guī)模逐漸增大

隨著一系列相關(guān)鼓勵(lì)性政策的出臺(tái)和推進(jìn)，海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流行業(yè)發(fā)展迅速，取得顯著成效。全省農(nóng)產(chǎn)品物流總額實(shí)現(xiàn)逐年增長，2019年達(dá)到1 689.79億元。2020年上半年受疫情影響，全省農(nóng)產(chǎn)品物流總額有所下降，但仍占物流總額的23.57%，同比上升0.41個(gè)百分點(diǎn)。通過實(shí)施補(bǔ)貼的方式，海南省政府扶持建設(shè)瓜果菜田頭預(yù)冷庫項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了總庫容量和預(yù)冷保鮮能力的巨大提升。與2007年的7.5萬t相比，全省總庫容量翻了幾番，瓜果菜預(yù)冷庫企業(yè)的數(shù)量也在不斷攀升。充分依托海南農(nóng)產(chǎn)品資源優(yōu)勢，文昌、萬寧、屯昌、儋州、三亞等大型農(nóng)產(chǎn)品冷藏加工物流中心建成并投入使用，進(jìn)一步助力海南農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展。

2.3 市場需求日趨旺盛

海南自由貿(mào)易港建設(shè)對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流業(yè)的需求日趨旺盛。《海南自由貿(mào)易港建設(shè)總體方案》提出，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸來往自由便利，建設(shè)國際航運(yùn)樞紐和航空樞紐。這一要求，將進(jìn)一步打通海南到全國乃至世界各地的貨運(yùn)通道，不僅帶來了巨大的市場需求，為農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流業(yè)的發(fā)展提供廣闊的空間，還有利于促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流降本增效，提高物流服務(wù)能力。轉(zhuǎn)化到具體項(xiàng)目方面，海南省正在謀劃加快建設(shè)國際冷鏈物流樞紐中心。自貿(mào)港建立后，海南農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流將迎來發(fā)展的新機(jī)遇。

3 實(shí)證分析

3.1 海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測指標(biāo)體系構(gòu)建

結(jié)合海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流實(shí)際發(fā)展情況，總結(jié)已有的相關(guān)文獻(xiàn)資料，遵循需求預(yù)測指標(biāo)體系的構(gòu)成原則，構(gòu)建海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測指標(biāo)體系，包含社會(huì)環(huán)境、發(fā)展規(guī)模、運(yùn)行效率、市場需求4個(gè)一級指標(biāo)，生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)增加值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、城鄉(xiāng)居民人均可支配收入、社會(huì)物流總額、物流總額占比、物流業(yè)總收入、貨物周轉(zhuǎn)量、物流業(yè)增加值占GDP比例、物流業(yè)增加值占服務(wù)業(yè)增加值比例、每單位GDP的物流需求系數(shù)、運(yùn)輸費(fèi)用、保管費(fèi)用、管理費(fèi)用、社會(huì)物流總費(fèi)用以及主要農(nóng)產(chǎn)品（蔬菜、水果、水產(chǎn)品）產(chǎn)量18個(gè)二級指標(biāo)，如圖1所示。

3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立分析

圖1 海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測指標(biāo)體系

在已建立的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本工作原理及其訓(xùn)練算法，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測模型。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程就是信號正向傳播及誤差反向傳播的結(jié)合[6]。在建立模型時(shí)，確定輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為18，即圖1指標(biāo)體系中影響預(yù)測結(jié)果的二級指標(biāo)個(gè)數(shù)，并用Xi（i=1,2,...,18）表示。以海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求總額（億元）作為輸出結(jié)果，用Y表示，因此輸出層節(jié)點(diǎn)為1。隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定需要進(jìn)行多次網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，達(dá)到最佳的預(yù)測精度和最小的預(yù)測誤差值。經(jīng)過反復(fù)的迭代訓(xùn)練，確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為6。綜上，建立的18×6×1三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的MATLAB實(shí)現(xiàn)

充分考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性及適用性，選取了2015-2019年海南省相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)作為樣本，數(shù)據(jù)根據(jù)發(fā)布的歷年《海南省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國物流年鑒》、《中國冷鏈物流發(fā)展報(bào)告》及網(wǎng)絡(luò)資料整理得到，具體見表2。

表2 樣本數(shù)據(jù)

由于MATLAB具有的各種優(yōu)勢和特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于需求預(yù)測方面。用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱來實(shí)現(xiàn)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求預(yù)測模型，首先要對這18個(gè)輸入樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)置訓(xùn)練參數(shù)，接下來就是開始BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，經(jīng)過充分驗(yàn)證之后，選擇訓(xùn)練效果最佳的網(wǎng)絡(luò)模型，并運(yùn)用MATLAB工具箱中的sim函數(shù)，得到BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果。本次訓(xùn)練結(jié)果如圖3所示。

可見，經(jīng)過1 000次訓(xùn)練，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)誤差，網(wǎng)絡(luò)停止訓(xùn)練。預(yù)測的線性回歸R值較高，說明該模型模擬的效果較好，達(dá)到了模型精度要求。為了避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)的過擬合問題，選取2015-2018年數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集，2019年數(shù)據(jù)為驗(yàn)證集，從而進(jìn)行多次訓(xùn)練和調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束后，利用已訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測2020-2022年海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求，輸出的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值見表3。

表3 網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)果圖

圖4 數(shù)據(jù)對比

表3的預(yù)測結(jié)果顯示，2019年的網(wǎng)絡(luò)輸出預(yù)測值與真實(shí)值較為接近，預(yù)測誤差也較小。由圖4輸入數(shù)據(jù)、擬合數(shù)據(jù)以及預(yù)測數(shù)據(jù)對比可以看出，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需求預(yù)測模型非線性逼近能力較強(qiáng)，擬合優(yōu)度較高，擬合效果也較好，能很好地表示該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從輸入層、隱含層到輸出層各層之間的映射關(guān)系，因此預(yù)測結(jié)果比較具有準(zhǔn)確性。最終預(yù)測得到2020-2022年海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流需求總額分別為1 770.68億元、1 867.61億元、1 990.53億元。

4.2 對策建議

經(jīng)預(yù)測得知，海南省農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展形勢良好，未來幾年市場需求總額呈上升趨勢，將會(huì)有更大的增長空間。未來需要充分發(fā)揮政府職能，進(jìn)一步在資金補(bǔ)貼、技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等方面加大政策扶持和引導(dǎo)力度，重點(diǎn)培育一批技術(shù)先進(jìn)、特色鮮明的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流企業(yè)，推進(jìn)符合海南自貿(mào)港建設(shè)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流規(guī)劃布局。加快發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)模式，降低物流成本，全面提升農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)水平。大力推廣應(yīng)用先進(jìn)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流理念和裝備技術(shù)，逐步完善農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)規(guī)范體系。積極發(fā)展智慧農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流供應(yīng)管理信息共享平臺(tái)，滿足提高冷鏈物流服務(wù)效率的現(xiàn)實(shí)需要。