基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的冷鏈物流服務(wù)商選擇

（大連東軟信息學(xué)院 信息與商務(wù)管理學(xué)院，遼寧 大連 116023）

1 緒論

隨著生活水平的不斷提高，加上信息的全面普及，人們對食品安全的重視程度越來越高。食品生產(chǎn)企業(yè)在努力向高質(zhì)量標準靠攏的同時，卻發(fā)現(xiàn)限制食品安全的瓶頸出現(xiàn)在物流環(huán)節(jié)。無論是原材料的采購，還是成品的儲存、運輸、配送中，食品對時間窗和物流條件的較高要求使其對冷鏈物流服務(wù)具有極大的依賴性。但我國的冷鏈物流發(fā)展與食品生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展存在不均衡的情況，冷鏈物流服務(wù)成本高，冷藏冷凍的技術(shù)和設(shè)備配置不健全，導(dǎo)致物流服務(wù)過程中貨損率偏高，且高水平專業(yè)物流服務(wù)資源貧乏。因此選擇合適的冷鏈服務(wù)商是食品生產(chǎn)企業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展所必須面對的問題。針對冷鏈物流的特殊性，企業(yè)要在成本、冷鏈水平和服務(wù)質(zhì)量等多方面進行綜合衡量，這需要完備的服務(wù)商選擇評價指標體系和科學(xué)的評價方法。

目前，國內(nèi)外學(xué)者在供應(yīng)商選擇方面已經(jīng)進行了卓有成效的研究。Weber、Current和Benton[1]總結(jié)過74篇供應(yīng)商體系選擇的文獻，其探討次數(shù)最多的就是服務(wù)的價格選擇，其次為交貨時間、產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)設(shè)施設(shè)備、選址方位、技術(shù)管理水平等，后來被Dickson總結(jié)排序，形成了新的23條準則。之后又有專家將新的因素，包括信息共享水平、環(huán)境因素、財務(wù)成本、銷售規(guī)劃與實施能力、運輸管理能力、關(guān)系協(xié)調(diào)能力等放入選擇準則中。在國內(nèi)，錢芝網(wǎng)[2]闡述了供應(yīng)商選擇對企業(yè)整體競爭能力的重要影響。鄭文凱[3]運用運籌學(xué)的方法建立了數(shù)學(xué)評價模型來選擇供應(yīng)商，避免主觀影響和不確定性。羅新星[4]在綠色物流供應(yīng)商選擇中，應(yīng)用AHP和TOPSIS的混合模型進行了嘗試。李澤堯[5]在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成功的前提下對企業(yè)供應(yīng)商進行了選擇，并詳細說明了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對供應(yīng)商選擇與評價的可行性。

綜上，學(xué)者們在不同層面應(yīng)用多種理論和方法對供應(yīng)商選擇問題進行了探索。但主流的評價方法中，AHP的衡量指標權(quán)重打分中會出現(xiàn)很多主觀因素，數(shù)據(jù)結(jié)果的穩(wěn)定性也會下降；德爾菲法中專家可能對結(jié)論不愿意修改意見，導(dǎo)致結(jié)論具有主觀偏好；作業(yè)成本法以作業(yè)中心為基礎(chǔ)通過選取合適的成本動因計算作業(yè)消耗的成本，但是在經(jīng)營活動范圍復(fù)雜多樣，相互之間的因素和成本變動相關(guān)性難以分辨的冷鏈物流服務(wù)中表現(xiàn)不佳。而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析具備對任意非線性關(guān)系的衡量能力，適合對多因素的評價指標進行學(xué)習(xí)和描述，并輸出有效的結(jié)果，對冷鏈物流服務(wù)商選擇這一課題的契合性較高。

2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的冷鏈物流服務(wù)商選擇模型

2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層構(gòu)成。自身具備很多特點，比如：自學(xué)習(xí)適應(yīng)能力、非線性映射關(guān)系。可以對服務(wù)商選擇評價進行完善，更詳細的闡述評價指標與結(jié)果之間的映射關(guān)系。

假設(shè)輸入變量為X=(X1，X2，…，Xi)，隱含層輸出變量為Y=(Y1，Y2，…，Yj)，輸出層變量為Z=(Z1，Z2，…，Zl)，期望輸出的目標變量為T=（T1，T2，…，Tk），Wij為輸入層到隱含層的連接權(quán)值，Wjl為隱含層到輸出層的連接權(quán)值。通過不斷修改調(diào)整Wij和Wjl，使網(wǎng)絡(luò)輸出向量Z不斷接近期望輸出向量T，最終使結(jié)果誤差最小。

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商選擇步驟

本文結(jié)合冷鏈物流服務(wù)商選擇評價體系，建立以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的供應(yīng)商選擇評價模型。具體步驟如圖1所示。

首先規(guī)定節(jié)點數(shù)，并且對連接權(quán)值和閾值進行數(shù)據(jù)初始化，運用算法對數(shù)據(jù)進行逐層計算。在正向傳遞中輸入向量經(jīng)過隱含層進行計算，將數(shù)據(jù)結(jié)果傳遞給輸出層，若實際誤差在允許誤差范圍內(nèi)，則學(xué)習(xí)訓(xùn)練結(jié)束，確定服務(wù)商選擇評價結(jié)果；若超出允許范圍，則進行反向誤差傳播，直到達到期望值。

2.3 冷鏈物流服務(wù)商評價指標體系

本文根據(jù)典型食品生產(chǎn)企業(yè)對冷鏈物流服務(wù)商的需求以及冷鏈物流的特殊性，建立了符合食品生產(chǎn)企業(yè)特質(zhì)的服務(wù)商評價指標體系，為下一步BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供定性定量數(shù)據(jù)，具體指標描述如下：

（1）產(chǎn)品質(zhì)量保障。產(chǎn)品質(zhì)量保障評價指標見表1。

圖1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)商選擇步驟

表1 產(chǎn)品質(zhì)量保障評價

（2）交貨可靠性

①交貨準時率：在一定的時間段內(nèi)，準時交貨的次數(shù)與總交貨次數(shù)的比率。

②交貨準確率：在一定的時間段內(nèi)，以正確的產(chǎn)品及數(shù)量，正確的交貨地點為基礎(chǔ)的交貨次數(shù)與總交貨次數(shù)的比率。

（3）食品配送質(zhì)量。食品損失率為在一定的時間段內(nèi)，該物流服務(wù)商的運輸產(chǎn)品損失額與運輸產(chǎn)品價值總額的比率。配送質(zhì)量評價指標描述見表2。

（4）信息化發(fā)展能力

①信息及時性：在一定時間內(nèi)，信息及時傳遞的次數(shù)與信息總傳遞次數(shù)的比率。

②信息的準確性：在一定的時間內(nèi)，信息準確傳遞的次數(shù)與信息傳遞的總次數(shù)的比率。企業(yè)間信息的共享度指標描述見表3。

表3 企業(yè)間信息的共享度評價

（5）產(chǎn)品服務(wù)的柔性

①產(chǎn)品柔性：冷鏈物流服務(wù)商所提供的物流服務(wù)種類與各種服務(wù)種類數(shù)量的比率。

②數(shù)量柔性：在一定時間內(nèi)，冷鏈物流服務(wù)商所滿足的物流需求量與客戶需求總量的比率。

③時間柔性：在一定時間內(nèi)，物流服務(wù)商對服務(wù)需求的響應(yīng)時間與服務(wù)需求次數(shù)的比率。

（6）服務(wù)能力。服務(wù)能力采用客戶滿意度表征。客戶滿意度即在一定時間內(nèi)，未接到客戶投訴的次數(shù)與總交易的次數(shù)的比率。服務(wù)改進能力指標描述見表4。

表4 服務(wù)改進能力評價

（7）冷鏈運輸能力

①冷鏈車數(shù)量：冷鏈車數(shù)量越多，企業(yè)規(guī)模越大，運輸能力越強。

②冷鏈運輸?shù)膿p失率：在一定的時間內(nèi)，冷鏈運輸?shù)氖称窊p失金額與食品運輸配送中的總金額的比率。

（8）倉儲周轉(zhuǎn)能力

①倉儲總量：倉儲的總量越大，企業(yè)的規(guī)模越大，庫存的能力就越大。

②庫存周轉(zhuǎn)率：在一段時間內(nèi)，冷鏈食品出庫的總金額與倉庫的平均庫存價值的比率。倉庫的平均庫存價值是期初倉庫儲存的冷鏈食品的總金額加上期末倉庫儲存的冷鏈食品的總金額，再整體求平均值。

（9）企業(yè)發(fā)展能力

①業(yè)務(wù)增長率：主要由冷鏈物流量增長率與食品價值量的增長率決定。在兩段連續(xù)的時期內(nèi)，冷鏈物流量的差值與第一時期冷鏈物流量的比率加上食品價值量差值與第一時期食品價值量的比率,再整體求平均值。

②利潤增長率：在兩段連續(xù)的時期內(nèi)，兩個時間段冷鏈物流服務(wù)商盈利利潤差與第一時期冷鏈物流服務(wù)商盈利利潤的比率。

③資產(chǎn)負債率：物流服務(wù)商企業(yè)負債的總額與企業(yè)資產(chǎn)總額的比率。

3 冷鏈物流服務(wù)商選擇實證分析

根據(jù)食品生產(chǎn)企業(yè)A的需求及和與冷鏈物流服務(wù)商合作的情況，選擇出8個服務(wù)商，其中5家是曾經(jīng)合作過的服務(wù)商，其余3家是預(yù)評測目標。

3.1 數(shù)據(jù)收集

選擇與食品生產(chǎn)企業(yè)A合作過的5家冷鏈物流服務(wù)商進行數(shù)據(jù)的采集、整理及分析，并對指標體系在定性和定量等方面對5家企業(yè)進行評價，得出分值結(jié)果Oij；并對5家公司的綜合實力進行評價，得出分值結(jié)果ZM。同理運用合理化的信息采集方法及指標體系評價，對剩余3家企業(yè)進行綜合分析。

上一節(jié)9大項共20種冷鏈物流服務(wù)商的影響因素，分別用x1，x2，···，x20表示，這些指標作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，綜合實力評價分值ZM作為期望輸出值。將選定的前5個物流服務(wù)商分別標記為A、B、C、D、E，并作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的訓(xùn)練樣本，剩下的3個物流服務(wù)商標記為F、G、H，并作為測試樣本，進行仿真訓(xùn)練，得出預(yù)測結(jié)果。

通過對8家物流服務(wù)商的數(shù)據(jù)調(diào)查，得出前5個訓(xùn)練樣本的數(shù)據(jù)及期望輸出值，見表5，剩余3個測試樣本的數(shù)據(jù)見表6部分指標。

表5 訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)及期望輸出值

表6 測試樣本數(shù)據(jù)

3.2 數(shù)據(jù)處理和訓(xùn)練

（1）標準化處理。為了對體現(xiàn)服務(wù)商各個方面能力的數(shù)據(jù)進行分析，首先應(yīng)用Matlab軟件對數(shù)據(jù)進行標準化和歸一化處理，代碼如下：

（2）數(shù)據(jù)主成分分析。對完成標準化處理的矩陣進行主成分分析，將數(shù)據(jù)放入SPSS軟件中進行方差計算并篩選出重要的6個主成分指標，得出主成分指標矩陣。

（3）數(shù)據(jù)訓(xùn)練。將處理后的數(shù)據(jù)分為輸入矩陣、輸出矩陣和期望矩陣，根據(jù)本文建立的評價指標體系和數(shù)據(jù)處理情況，三個矩陣分別為6×5，6×3和6×1矩陣。通過調(diào)用Matlab中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具包，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，對處理好的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，訓(xùn)練過程如圖2所示。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程

通過圖2所示的程序運行情況，將輸出矩陣與期望矩陣ZM之間的允許誤差范圍設(shè)計在10-6以內(nèi)，保證得到相對滿意的結(jié)果，當(dāng)結(jié)果達到穩(wěn)定狀態(tài)，則得出訓(xùn)練完畢的網(wǎng)絡(luò)。

（4）選擇結(jié)果及分析。將待評價的3家冷鏈物流服務(wù)商的數(shù)據(jù)矩陣代入訓(xùn)練完畢的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到最終評價結(jié)果為{0.415 0，-0.068 2，0.123 1}。輸出結(jié)果中數(shù)值的大小依次是0.415 0＞0.123 1＞-0.068 2，對應(yīng)的3家待選擇的服務(wù)商分別是：F、H、G。公司F所得到的輸出結(jié)果最高，說明根據(jù)之前合作過的5家服務(wù)商的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，得到的訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對3家待選擇服務(wù)商進行評價后，F(xiàn)公司是最具有競爭優(yōu)勢的。

4 結(jié)論

本文在冷鏈物流服務(wù)商選擇評價體系的搭建中，以食品生產(chǎn)企業(yè)的共性特征為基礎(chǔ)，同時參考了企業(yè)A的需求。在現(xiàn)實應(yīng)用中，評價指標應(yīng)該按照企業(yè)實際狀況和需求側(cè)重對指標體系進行完善和補充。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以其顯著的適應(yīng)能力和學(xué)習(xí)能力可以幫助企業(yè)進行科學(xué)的供應(yīng)商評價和選擇，但是其算法也存在一定的局限性，如網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點數(shù)設(shè)置存在主觀評判性，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間受到速率影響，樣本數(shù)據(jù)較少則導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在冗余等，日后的研究方向是結(jié)合其他優(yōu)化算法，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行更好的改進，使其能夠更有效的為該研究領(lǐng)域服務(wù)。