基于模糊認(rèn)知圖的乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理研究

關(guān)佳琪，張 方，杜宇萱，王文寧，徐 祥，張正勇

南京財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京 210023

0 引言

奶業(yè)是健康中國(guó)、強(qiáng)壯民族不可或缺的產(chǎn)業(yè)，是食品安全的代表性產(chǎn)業(yè)。乳制品涉及產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，涵蓋奶牛養(yǎng)殖、乳制品加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能向外擴(kuò)散到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，這需要科學(xué)監(jiān)管對(duì)策去規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。本文聚焦乳制品供應(yīng)鏈凸顯問(wèn)題，從乳制品供應(yīng)鏈視角出發(fā)，探究影響乳制品安全各種因素以及它們的相互作用關(guān)系和機(jī)理。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)乳制品安全風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展了大量研究。高歡[1]、王婷[2]、鐘海巖等[3]針對(duì)整個(gè)乳制品供應(yīng)鏈出現(xiàn)的質(zhì)量安全問(wèn)題，從乳制品質(zhì)量安全、供應(yīng)鏈兩個(gè)角度分析影響其自身質(zhì)量安全的因素，強(qiáng)調(diào)管理質(zhì)量安全的必要性，針對(duì)性提出改善方法及應(yīng)對(duì)策略。陳曉宇[4]、王建國(guó)等[5]通過(guò)拉曼光譜技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化管理等技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)提取影響質(zhì)量安全的因素，多層次闡述觀點(diǎn)并提出使用乳制品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)、工業(yè)工程程序分析等方法來(lái)完善乳制品質(zhì)量管理體系，李海燕[6]提出運(yùn)用層次分析法對(duì)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行建模分析、秦月[7]將區(qū)間粗糙數(shù)和圖解評(píng)審法整合進(jìn)行乳制品生產(chǎn)質(zhì)量管理研究、陳晨等[8]基于灰色數(shù)據(jù)預(yù)處理的長(zhǎng)短期記憶模型，進(jìn)行乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)警分析。姜冰等[9]、宋凱[10]、劉燦[11]基于不同受信主體的視角，將政府監(jiān)管、供應(yīng)鏈、消費(fèi)者同時(shí)納入分析，探究其引致性因素。國(guó)外學(xué)者通過(guò)不同視角分析乳制品產(chǎn)業(yè)鏈存在的質(zhì)量安全重要因素，并使用不同技術(shù)方法建立評(píng)價(jià)保障體系。Jena等[12]基于供應(yīng)中斷風(fēng)險(xiǎn)和需求不確定性，為乳品廠生產(chǎn)計(jì)劃決策開(kāi)發(fā)模型，確定最佳產(chǎn)品組合和材料計(jì)劃要求。印尼Susanty等[13]使用決策試驗(yàn)和評(píng)估實(shí)驗(yàn)室方法，分析績(jī)效的成功因素結(jié)合德?tīng)柗品椒ǎ槍?duì)乳制品供應(yīng)鏈可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)制定政策，提高國(guó)家牛奶供應(yīng)水平。Mor等[14]基于解釋結(jié)構(gòu)模型探索乳制品供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)及障礙，有效規(guī)劃其供應(yīng)鏈活動(dòng)。

目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)針對(duì)乳制品風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的研究停留在定性分析階段，較少對(duì)風(fēng)險(xiǎn)影響因素做系統(tǒng)性分析。國(guó)外研究大多基于本國(guó)乳制品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，與我國(guó)乳產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀適配度不高。本文從我國(guó)乳制品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，利用模糊認(rèn)知圖、灰色關(guān)聯(lián)度、靈敏度分析等方法，基于宏觀數(shù)據(jù)的乳制品質(zhì)量安全事件的影響及歸因分析，探究影響乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)因素之間的相互關(guān)系及風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理，為乳制品企業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考。

1 基于模糊認(rèn)知圖的乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)理分析

1.1 模糊認(rèn)知圖原理

模糊認(rèn)知圖是一種復(fù)雜系統(tǒng)建模方法，利用認(rèn)知圖因果關(guān)系的傳播方法和基于數(shù)字矩陣的推理機(jī)制，模擬復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。模糊認(rèn)知圖模型是一個(gè)四元序組（A，E，X，f）。其中，A={A1，A2，…，An}為概念點(diǎn)集合；E是關(guān)聯(lián)矩陣，其元素wij表示任意概念點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度。模糊認(rèn)知圖模型中各概念節(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻的狀態(tài)值表示可參照序列X（t）=[x1（t），x2（t），…，xn（t）]概念節(jié)點(diǎn)的起始狀態(tài)用X（0）表示，系統(tǒng)在下一時(shí)刻的狀態(tài)值可用迭代公式（1）計(jì)算。

為閾值函數(shù)，筆者使用S型曲線函數(shù)， μ=2。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析原理

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是多個(gè)因素間關(guān)聯(lián)度統(tǒng)計(jì)分析方法的一種，適用于動(dòng)態(tài)分析。其原理是通過(guò)計(jì)算影響系統(tǒng)行為的比較序列與反映系統(tǒng)特征的參考序列的關(guān)聯(lián)度，結(jié)合其排序來(lái)衡量自變量和因變量關(guān)聯(lián)程度的強(qiáng)弱。本文結(jié)合關(guān)聯(lián)度計(jì)算，為影響乳制品質(zhì)量安全的因素發(fā)展變化態(tài)勢(shì)提供量化的度量，依據(jù)關(guān)聯(lián)序列分析我國(guó)乳制品質(zhì)量安全的主要影響因素。

為集中數(shù)據(jù)進(jìn)行整體比較，求得兩序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)后，由公式（4）可得參考序列X0與比較序列Xi的關(guān)聯(lián)度ri，ri的取值為[0，1]，值越大表示關(guān)聯(lián)程度越高。

1.3 乳制品質(zhì)量安全影響因素分析步驟

使用模糊認(rèn)知圖模型進(jìn)行仿真，經(jīng)過(guò)多次迭代直至穩(wěn)定狀態(tài)后，狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定值能間接反映其在系統(tǒng)中的影響程度。由模糊認(rèn)知圖模型迭代產(chǎn)生的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)序列值可通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析各節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)程度。具體步驟如下：

第1步：查閱相關(guān)文獻(xiàn)和研究資料，識(shí)別我國(guó)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素。

第2步：統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其影響因素間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度 。

第3步：建立我國(guó)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素模糊認(rèn)知圖模型。

第4步：根據(jù)公式（1）（2），確定模糊認(rèn)知圖模型中各概念節(jié)點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的固定值。

第5步：根據(jù)公式（3）（4），結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析，確定我國(guó)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的主要影響因素。

1.4 乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素識(shí)別

乳制品生產(chǎn)加工過(guò)程較復(fù)雜，通常養(yǎng)殖流程不規(guī)范，養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)缺乏，擠奶不規(guī)范，畜牧動(dòng)物疫病、殺菌過(guò)程不規(guī)范，飼料質(zhì)量低等因素都會(huì)不同程度引發(fā)乳制品質(zhì)量安全事故。運(yùn)輸方式、貯存時(shí)間、貨架溫度、運(yùn)輸時(shí)間、冷鏈系統(tǒng)不完善、檢測(cè)手段、包裝方式、生產(chǎn)車間溫度等設(shè)施因素也會(huì)導(dǎo)致乳制品質(zhì)量安全事故。

通過(guò)查閱近8年相關(guān)文獻(xiàn)，筆者繪制影響乳制品質(zhì)量安全影響因素統(tǒng)計(jì)折線圖（圖1），記錄各因素出現(xiàn)次數(shù)。生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)次數(shù)遠(yuǎn)高于其他因素，其次是質(zhì)量安全意識(shí)因素。

圖1 乳制品質(zhì)量安全影響因素研究統(tǒng)計(jì)

結(jié)合國(guó)內(nèi)學(xué)者相關(guān)研究成果和專家訪談資料，筆者將可能影響乳制品質(zhì)量安全的因素分類歸納為“人的因素”“設(shè)備因素”“管理因素”及“環(huán)境因素”，提煉7 個(gè)二級(jí)影響因素（表1）。

表1 影響因素

1.5 我國(guó)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素模糊認(rèn)知圖模型構(gòu)建

1.5.1 數(shù)據(jù)收集與處理

為進(jìn)一步量化乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，本文收集近8年知網(wǎng)發(fā)表的核心論文，匯總?cè)橹破焚|(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素，包括動(dòng)物疫病、養(yǎng)殖方式、設(shè)施清潔、貯存方式、監(jiān)管力度等，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)選取11 個(gè)出現(xiàn)頻率較高的因素進(jìn)行分析。在對(duì)初始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理基礎(chǔ)上，統(tǒng)一數(shù)據(jù)形式得到影響因素間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度權(quán)重，為關(guān)聯(lián)矩陣的構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支撐。用“+、-”判斷文獻(xiàn)中提到的乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其影響因素兩兩之間的相互關(guān)系，其中“+”表示存在正向影響關(guān)系，“-”表示存在負(fù)向影響關(guān)系。

1.5.2 模型的建立與關(guān)聯(lián)矩陣的確定

模糊認(rèn)知圖模型中一般存在結(jié)果類概念節(jié)點(diǎn)和影響因素概念節(jié)點(diǎn)兩種，分別代表因變量和自變量。本文中乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)為因變量，用R表示；人的因素、設(shè)施因素、管理因素和環(huán)境因素為自變量，用A表示；同時(shí)擠奶規(guī)范度、質(zhì)量安全意識(shí)、動(dòng)物飼養(yǎng)、冷鏈系統(tǒng)、檢測(cè)設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)備、貯存條件等其他因素影響乳制品安全，將這些因素定義為隨機(jī)變量，用M表示。

根據(jù)文獻(xiàn)中影響乳制品質(zhì)量安全的因素，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)提煉并歸一化處理，結(jié)合節(jié)點(diǎn)間的{+，-}影響關(guān)系狀態(tài)，構(gòu)建乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素的模糊認(rèn)知圖（圖2）。

圖2 模糊認(rèn)知圖模型

通過(guò)圖2可對(duì)乳制品質(zhì)量安全的影響因素有直觀、系統(tǒng)了解。人的因素A1、設(shè)施因素A2、管理因素A3、環(huán)境因素A4對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)為負(fù)影響。擠奶規(guī)范度M1、動(dòng)物飼養(yǎng)M2等7 個(gè)二級(jí)因素對(duì)其相應(yīng)的以及因素為正影響。代入數(shù)據(jù)可得關(guān)聯(lián)矩陣E（從上至下、從左到右依次為A1，A2，A3，A4，M1，M2，…，M7，R）：

此外，為進(jìn)一步明確各節(jié)點(diǎn)在整個(gè)模型中的重要程度，引入中心度分析。輸出端數(shù)od（Ai）、輸入端數(shù)id（Ai） 可由公式（5）（6）計(jì)算得出，分別表示關(guān)聯(lián)矩陣中從Ai發(fā)出、通向Aj的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度絕對(duì)值的總和，即概念節(jié)點(diǎn)Ai的輸出、輸入連接的累積強(qiáng)度。概念節(jié)點(diǎn)Ai的中心度Ci是其輸出端數(shù)和輸入端數(shù)的總和，公式（7）為其計(jì)算方法。

表2結(jié)果顯示，設(shè)施因素的輸出端數(shù)最大，表明它對(duì)其他因素有較大影響；設(shè)施因素輸入端數(shù)最大，表明它受到其他因素較大影響。

表2 中心度排名前3 位的因素

2 模型仿真結(jié)果與分析

2.1 模型概念節(jié)點(diǎn)初始狀態(tài)確定

根據(jù)圖1，自變量和因變量各節(jié)點(diǎn)間沒(méi)有直接的線性關(guān)系，因此可選擇公式（1）進(jìn)行多次迭代計(jì)算完成多變量非線性仿真，這種仿真方法需結(jié)合各因素的初始狀態(tài)，分析建立模糊認(rèn)知圖模型的鄰接矩陣。

各概念節(jié)點(diǎn)初始狀態(tài)僅有“激活”與“未激活”兩種，對(duì)應(yīng)取值為1和0。假設(shè)模型初始狀態(tài)中所有概念節(jié)點(diǎn)均被激活，取值均為1，得到初始矩陣。

2.2 模型的穩(wěn)定狀態(tài)

根據(jù)模糊認(rèn)知圖的推理機(jī)制，認(rèn)為模型達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)各概念節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)值固定在一個(gè)穩(wěn)定值，或出現(xiàn)周期性變化。本文中各變量經(jīng)公式（1）（2）連續(xù)迭代5 次后達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，其值如下。

三是一個(gè)很小的創(chuàng)新，就可能帶動(dòng)一系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，表情包現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始向其它領(lǐng)域擴(kuò)展，在出售、提供下載表情包的基礎(chǔ)上，不少?gòu)S家已經(jīng)看到這些小卡通形象背后的商機(jī)，使這一產(chǎn)品的鏈條向玩偶、食品、飲料等行業(yè)進(jìn)行了延伸，這也使得這一經(jīng)濟(jì)形態(tài)變得更加豐富和立體。因此，我們?cè)谟^察一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，還要從更多的角度去考慮它的發(fā)展可能。

設(shè)施因素A2的穩(wěn)定狀態(tài)值0.649 0，在所有狀態(tài)值中最大，一定程度說(shuō)明設(shè)施因素對(duì)乳制品質(zhì)量安全影響最大。

以乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)概念節(jié)點(diǎn)各步的迭代結(jié)果數(shù)值組成參考序列， 記為；以影響因素各步迭代出的狀態(tài)值組成比較序列，記為Xi，i=1，2，3…12 。根據(jù)公式（3）（4）計(jì)算R0與Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度，比較得到關(guān)聯(lián)度排名（表3）。

表3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

設(shè)施因素、管理因素、動(dòng)物飼養(yǎng)、貯存條件排序靠前，是影響乳制品質(zhì)量安全的主要因素。

在研究乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程中，運(yùn)用靈敏度分析方法確定對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響最敏感的因素。圖3是一級(jí)影響因素，最終穩(wěn)定值變化對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)值的變化趨勢(shì)。靈敏度曲線均呈平滑上升趨勢(shì)，說(shuō)明關(guān)聯(lián)強(qiáng)度絕對(duì)值越小，即管理者越不重視，乳制品安全風(fēng)險(xiǎn)越易發(fā)生。其中， 設(shè)施因素曲線的傾斜程度最大，其值改變而其他影響因素值均不變時(shí)，乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的穩(wěn)定值變化最敏感。同時(shí)， 曲線整體在其他曲線之上，可知設(shè)施因素對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響最大。

圖3 乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素靈敏度分析圖

2.3 結(jié)果分析

在模糊認(rèn)知圖分析中，系統(tǒng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響最大的是設(shè)施因素，其次為人的因素，第三為管理因素。可見(jiàn)，設(shè)施因素對(duì)乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)影響最大。在灰色關(guān)聯(lián)度分析中，設(shè)施因素和管理因素排序靠前，設(shè)施因素是影響乳制品質(zhì)量安全的主要因素。在靈敏度分析中，設(shè)施因素變化時(shí)，乳制品質(zhì)量安全更敏感，可見(jiàn)，設(shè)施因素更影響乳制品質(zhì)量安全。由3 種方法綜合分析可得，設(shè)施因素是影響乳制品質(zhì)量安全的主要因素。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)乳制品生產(chǎn)加工過(guò)程的分析，筆者將乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素分為人的因素、設(shè)施因素、管理因素、環(huán)境因素四個(gè)一級(jí)因素，以及擠奶規(guī)范度、動(dòng)物飼養(yǎng)、質(zhì)量安全意識(shí)、冷鏈系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、貯存條件7 個(gè)二級(jí)因素。運(yùn)用模糊認(rèn)知圖、灰色關(guān)聯(lián)度和靈敏度分析等方法，分析影響我國(guó)乳制品質(zhì)量安全的因素，得出設(shè)施因素、人的因素和管理因素是影響乳制品質(zhì)量安全的主要因素，其中設(shè)施因素影響最大。因此，為降低乳制品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，可采取完善冷鏈系統(tǒng)、創(chuàng)新生產(chǎn)設(shè)備等措施，提高生產(chǎn)乳制品的技術(shù)水平。人的因素對(duì)乳制品質(zhì)量安全影響也較強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)培養(yǎng)質(zhì)量安全意識(shí)，尤其是乳制品行業(yè)從業(yè)人員。要健全動(dòng)物飼養(yǎng)體系，加強(qiáng)員工培訓(xùn)，規(guī)范擠奶。管理因素方面，相關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管，制定規(guī)范的管理制度，提高乳制品質(zhì)量安全。