重大疫情下疫苗冷鏈物流在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的風(fēng)險評估*

邸鴻喜，魏玖長，張 亞，盧逸名

(1.西安科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710054； 2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230026)

0 引言

21世紀(jì)以來，大規(guī)模公共衛(wèi)生事件頻發(fā)，直接或間接造成的生命財產(chǎn)損失不可估量，要開放經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)復(fù)蘇[1]，保障人民生命財產(chǎn)安全并有序推進(jìn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，防控疫情刻不容緩。疫苗等特效藥的研發(fā)與使用更是迫在眉睫。

疫苗不同于其他貨物，一方面對溫度變化比較敏感，對運(yùn)輸與儲存環(huán)境要求極高，需全程冷鏈,任何1個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都有可能使疫苗失效或產(chǎn)生毒副作用;另一方面，其產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系到人體健康與生命安全，更與民生和社會穩(wěn)定息息相關(guān)[2]。2016年山東省非法疫苗案中，價值數(shù)億的疫苗未經(jīng)冷鏈存儲運(yùn)輸，非法銷往24個省市，引起巨大社會恐慌。

“山東疫苗事件”發(fā)生后，國務(wù)院出臺一系列法律法規(guī)規(guī)范管理疫苗冷鏈物流，疫苗流通相關(guān)法律的施行，為疫苗冷鏈行業(yè)制定了更加嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的冷鏈疫苗風(fēng)險問題受到更多關(guān)注。部分學(xué)者從物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的冷鏈物流路徑優(yōu)化角度進(jìn)行風(fēng)險管控[3]，構(gòu)建綜合的藥品物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控平臺[4]，提出“受控溫度鏈(Controlled Temperature Chain，CTC)”方案構(gòu)建冷鏈疫苗全流程風(fēng)險管理[5]，航空運(yùn)輸、蓄冷箱在冷鏈疫苗運(yùn)輸和儲存過程中起重要作用[6-7]，使疫苗冷鏈行業(yè)向更加高效健康的方向發(fā)展。

盡管疫苗行業(yè)增長速度持續(xù)增加，年簽發(fā)量增速超20%，但疫苗(藥品)冷鏈風(fēng)險管理研究還有進(jìn)一步探索的空間。因此，在新型冠狀病毒肺炎疫情持續(xù)的背景下，作為構(gòu)建安全有效冷鏈物流的重要前提，疫苗冷鏈風(fēng)險管理變得至關(guān)重要，必須在深入研究的基礎(chǔ)上采取針對性措施,對冷鏈風(fēng)險加以防范和控制，使其在新型冠狀病毒肺炎等疫情攻堅戰(zhàn)中打好前鋒。

本文針對重大疫情背景下疫苗冷鏈風(fēng)險評估問題進(jìn)行研究，以疫苗冷鏈物流為研究對象，分析各環(huán)節(jié)風(fēng)險因素，探究在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)疫苗冷鏈物流的高效發(fā)展。本文直接目的是評估重大疫情下疫苗冷鏈物流在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的風(fēng)險，并對現(xiàn)有疫苗冷鏈物流產(chǎn)品提出改進(jìn)建議。

1 重大疫情下疫苗冷鏈物流風(fēng)險識別

1.1 重大疫情下疫苗冷鏈物流

重大疫情下，為及時有效地將疫苗配送到位，由政府直接進(jìn)行疫苗的招標(biāo)與采購，醫(yī)藥企業(yè)或第三方物流企業(yè)使用冷藏車進(jìn)行運(yùn)輸配送，省級疾控中心采購后，由市、區(qū)疾控中心進(jìn)行儲存保管或由第三方物流公司提供倉儲保管服務(wù)[8]。

1.2 疫苗冷鏈物流風(fēng)險因素構(gòu)成

本文以事故致因相關(guān)理論[9]為出發(fā)點(diǎn)，將導(dǎo)致事故的主要因素歸納為以下4類：

1)人員因素。即疫苗從生產(chǎn)到接種環(huán)節(jié)內(nèi)涉及到的人員，包括生產(chǎn)人員、物流人員、接種人員。

2)設(shè)備設(shè)施因素。即疫苗生產(chǎn)流通接種環(huán)節(jié)涉及到的所有設(shè)備設(shè)施，包括包裝設(shè)備、冷藏車、冷藏柜、保溫設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備以及部分道路設(shè)施、冷庫條件等。

3)環(huán)境因素。即疫苗冷鏈運(yùn)行涉及到的內(nèi)部和外部環(huán)境：內(nèi)部環(huán)境主要包括冷庫、冷藏車、冷藏箱等的環(huán)境，如：溫濕度、顛簸程度等；外部環(huán)境主要指自然環(huán)境，高溫、嚴(yán)寒、大風(fēng)等。

4)管理因素。即對疫苗冷鏈環(huán)節(jié)的管理和控制，主要包括人員的培訓(xùn)、規(guī)章制度的制定、修改、實(shí)施與監(jiān)督等。

任何1類風(fēng)險因素[10]都可能導(dǎo)致疫苗冷鏈?zhǔn)鹿实陌l(fā)生，物聯(lián)網(wǎng)通過各類信息傳感設(shè)備，按照約定協(xié)議將物品與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連接。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引進(jìn)，在很大程度上規(guī)避了傳統(tǒng)冷鏈物流的風(fēng)險，極大地解決了疫苗在流通過程中監(jiān)管不到位以及溫度、濕度等因素的變化問題。當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題時，也可用其追溯系統(tǒng)找出問題出現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，從而及時解決問題并明確劃分責(zé)任歸屬。但是，在使用新技術(shù)的同時不可避免地會出現(xiàn)新的問題，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及疫苗特殊性質(zhì)，其在注射前的各個環(huán)節(jié)均可能受到影響，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效。因此，本文將疫苗冷鏈物流中可能產(chǎn)生的風(fēng)險環(huán)節(jié)[11]歸類為生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)、接種環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意

1.3 疫苗冷鏈物流風(fēng)險識別體系

通過上述對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中疫苗冷鏈風(fēng)險因素分析，咨詢相關(guān)專家并結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)，得到以下16個疫苗冷鏈物流風(fēng)險評估[12-13]指標(biāo)，如表1所示。

表1 風(fēng)險評估指標(biāo)

2 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的疫苗冷鏈物流風(fēng)險評估模型構(gòu)建

2.1 基于風(fēng)險識別指標(biāo)的疫苗冷鏈物流風(fēng)險因素

疫苗冷鏈系統(tǒng)的每1個功能環(huán)節(jié)在運(yùn)行中都可能會受主觀或客觀因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致冷鏈斷鏈。本文結(jié)合疫苗特點(diǎn)，從加工包裝、儲存、運(yùn)輸、裝卸搬運(yùn)、接種5個方面建立疫苗冷鏈物流風(fēng)險評估體系。根據(jù)疫苗冷鏈物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各功能環(huán)節(jié)運(yùn)行情況，建立風(fēng)險評價體系，如圖2所示。

圖2 風(fēng)險評價體系

將疫苗冷鏈物流風(fēng)險發(fā)生作為根節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)為加工包裝風(fēng)險、儲存風(fēng)險、運(yùn)輸風(fēng)險、裝卸搬運(yùn)風(fēng)險、接種風(fēng)險，最底層為葉節(jié)點(diǎn)，得到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理模型[14]，如圖3所示。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)如表2所示。

表2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)

圖3 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

2.2 疫苗冷鏈物流貝葉斯風(fēng)險模型仿真

疫苗冷鏈物流靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評估模型構(gòu)建完成后，需要設(shè)置根節(jié)點(diǎn)的先驗概率以及中間節(jié)點(diǎn)的條件概率，在實(shí)際數(shù)據(jù)難以獲取情況下，可根據(jù)已有案例及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。將建立好的的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)使用GeNIe軟件進(jìn)行仿真，如圖4所示。

圖4 仿真模型

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)包含整組離散概率節(jié)點(diǎn)，每1節(jié)點(diǎn)由1條有向邊連接到相關(guān)節(jié)點(diǎn)，通過各自因果關(guān)系以單箭頭形式連接，其中箭頭起始端節(jié)點(diǎn)稱為父節(jié)點(diǎn)，箭頭末端節(jié)點(diǎn)稱為子節(jié)點(diǎn)，相連的離散機(jī)會節(jié)點(diǎn)間的因果關(guān)系可用條件概率表表示。

每個節(jié)點(diǎn)的條件概率表包括其父節(jié)點(diǎn)的所有可能組合。其用條件概率分布刻畫變量對其父節(jié)點(diǎn)的依賴關(guān)系，各變量所附概率分布與聯(lián)合分布如式(1)所示:

(1)

式中：P為事件發(fā)生概率；X為節(jié)點(diǎn)；i為節(jié)點(diǎn)編號；n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)量；Π為累計相乘；Pa(Xi)是其父節(jié)點(diǎn)集。

在仿真模型建立完成基礎(chǔ)上，輸入節(jié)點(diǎn)參數(shù)相關(guān)條件概率與先驗概率即可由其推理功能進(jìn)行風(fēng)險評估。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型風(fēng)險評估[15]主要運(yùn)用正向推理與診斷推理方法，正向推理從原因到結(jié)果，是己知根節(jié)點(diǎn)發(fā)生概率前提下，求葉節(jié)點(diǎn)發(fā)生概率；診斷推理是從結(jié)果到原因的推理，在葉節(jié)點(diǎn)已發(fā)生前提下，得出相應(yīng)根節(jié)點(diǎn)及中間節(jié)點(diǎn)發(fā)生概率。

利用診斷推理可以在假設(shè)系統(tǒng)風(fēng)險已經(jīng)發(fā)生情況下，逆向推理各風(fēng)險因素點(diǎn)在系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生風(fēng)險的情況概率，即后驗概率。

3 案例分析

以印度新冠疫情中疫苗的生產(chǎn)配送及接種情況為例，基于風(fēng)險評估模型分析其疫苗冷鏈物流風(fēng)險，并針對評估結(jié)果提出具有實(shí)際意義和針對性的控制措施。

截止2021年5月4日，印度官方統(tǒng)計累計確診患者已達(dá)2千萬[16]，新增病例的“爆炸式”增長讓印度的醫(yī)療體系承受巨大壓力[17]。

對近14億人口的印度來說，接種疫苗數(shù)量不到總?cè)丝诘?0%，遠(yuǎn)不足以達(dá)到群體免疫的要求，地區(qū)發(fā)展極為不平衡，各類基礎(chǔ)設(shè)施很難得到保障，且未建立統(tǒng)一的新冠疫苗采購平臺，各地私立醫(yī)院同樣可以訂購新冠疫苗，物流水平不一，印度面臨極為復(fù)雜的天氣情況、物流挑戰(zhàn)及地方上諸多不可控因素，新冠疫苗在印度冷鏈過程中的風(fēng)險概率極大。

3.1 印度新冠疫苗冷鏈風(fēng)險評估模型參數(shù)的確定

作為1個國土面積298萬km2，人口近14億的國家，新冠疫苗在印度冷鏈過程中的風(fēng)險概率極大，基于世界衛(wèi)生組織、印度政府等公開數(shù)據(jù)，以及專家意見和公開的文獻(xiàn)資料[17]，綜合考慮得出先驗概率與條件概率，相關(guān)節(jié)點(diǎn)的先驗概率及條件概率見表3～4。在表4中，B1表示包裝材料劣質(zhì)這一風(fēng)險事件發(fā)生概率，B2表示密封設(shè)備故障這一風(fēng)險事件發(fā)生概率，B3表示包裝環(huán)境不達(dá)標(biāo)這一風(fēng)險事件發(fā)生概率，A1表示加工包裝這一風(fēng)險發(fā)生的概率。因此，第4列表示在包裝材料劣質(zhì)、密封設(shè)備故障、包裝環(huán)境不達(dá)標(biāo)分別是當(dāng)前狀態(tài)下，加工包裝風(fēng)險為0的概率，第5列是加工包裝風(fēng)險為1的概率。

表3 節(jié)點(diǎn)先驗概率

表4 A1條件概率

3.2 印度新冠疫苗冷鏈風(fēng)險評估模型應(yīng)用

1)模型正向推理

正向推理可以利用已有數(shù)據(jù)得到模型的中間節(jié)點(diǎn)及葉節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率。將相關(guān)節(jié)點(diǎn)參數(shù)輸入模型，使用GeNIe計算，如圖5所示。

圖5 仿真結(jié)果1

由圖5可知，正向推理得到風(fēng)險發(fā)生概率為29.7%。中間節(jié)點(diǎn)的發(fā)生概率如圖6所示。傳統(tǒng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險節(jié)點(diǎn)通常分為二態(tài)，即發(fā)生與不發(fā)生，因此State 0和State 1理解各個節(jié)點(diǎn)風(fēng)險狀態(tài)為“不發(fā)生/發(fā)生”。

圖6 節(jié)點(diǎn)概率

應(yīng)用德爾菲法與專家評價法對各個風(fēng)險事件及狀態(tài)發(fā)生概率進(jìn)行客觀評價，仿真結(jié)果的2種狀態(tài)。最開始的確定標(biāo)準(zhǔn)是在最初，如“暴露時間過長”風(fēng)險狀態(tài)由專家判斷，一般疫苗在常溫下超過30 min就存在風(fēng)險，因此超過30 min就存在風(fēng)險，其他狀態(tài)判斷同樣方式可得。根據(jù)調(diào)研與專家判研，對各個狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改調(diào)整，基本事件風(fēng)險概率見表5。

表5 基本事件風(fēng)險概率

2)模型診斷推理

通過將疫苗冷鏈物流風(fēng)險發(fā)生節(jié)點(diǎn)狀態(tài)設(shè)為T=1，即設(shè)State 1=100%，逆向推理當(dāng)疫苗冷鏈物流風(fēng)險已經(jīng)產(chǎn)生情況下各個風(fēng)險節(jié)點(diǎn)的后驗概率，從而判定對其影響最大的因素，仿真結(jié)果2如圖7所示。

由圖7可知，在疫苗冷鏈物流系統(tǒng)中，各環(huán)節(jié)概率大小排序為運(yùn)輸環(huán)節(jié)風(fēng)險>裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)風(fēng)險>儲存環(huán)節(jié)風(fēng)險>接種環(huán)節(jié)風(fēng)險>加工包裝環(huán)節(jié)風(fēng)險，各環(huán)節(jié)風(fēng)險因素點(diǎn)先驗概率和后驗概率見表6。

圖7 仿真結(jié)果2

由表6可知，引起疫苗冷鏈物流失效的主要原因是運(yùn)輸環(huán)節(jié)，根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)一步推理可以得出其致因鏈為車載制冷設(shè)備故障→溫度失控→運(yùn)輸風(fēng)險產(chǎn)生→疫苗冷鏈?zhǔn)В?dāng)疫苗冷鏈物流系統(tǒng)風(fēng)險值為1時，風(fēng)險概率值由大到小的節(jié)點(diǎn)因素排序依次是車載制冷故障、人員操作不當(dāng)、暴露時間過長、裝卸作業(yè)損壞、冷庫制冷設(shè)備故障。因此要加強(qiáng)對這些影響因素的安全檢查。

表6 貝葉斯節(jié)點(diǎn)的先驗概率和后驗概率

3.3 新冠疫苗冷鏈風(fēng)險控制措施與建議

綜合分析評價結(jié)果可以得出以下5點(diǎn)管控措施與建議：

1)加大設(shè)施設(shè)備投入，杜絕車載制冷故障。采購新型冷藏車，增加監(jiān)測位點(diǎn)，或者在運(yùn)輸車輛上安裝雙套冷鏈監(jiān)測系統(tǒng)，提高溫度監(jiān)測的有效性，引入配置自動溫濕度檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全程可追溯，全程溫控，自動報警；規(guī)范作業(yè)流程，建立以溫控為核心的考核制度，防止司機(jī)在途中為省油節(jié)約成本關(guān)閉制冷系統(tǒng)，導(dǎo)致溫度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；因地制宜，規(guī)劃合理運(yùn)輸線路，減少運(yùn)輸中的顛簸，以及不必要的運(yùn)輸時間；科學(xué)制定設(shè)施設(shè)備維修保養(yǎng)制度，規(guī)范檢修作業(yè)行為，定期檢查冷藏車，及時發(fā)現(xiàn)故障，排除故障。

2)強(qiáng)化專業(yè)人員培訓(xùn)，確保專業(yè)人員技能過關(guān)。管理復(fù)雜的溫控制藥運(yùn)輸需要高度的專業(yè)知識和真正的全球網(wǎng)絡(luò)，為確保服務(wù)的連續(xù)性和最佳控制，運(yùn)輸必須由受過培訓(xùn)的公司人員處理，特別是在新興國家，應(yīng)為所有工作人員提供更高水平的溫控培訓(xùn)和專業(yè)知識，必須由專業(yè)人士承擔(dān)疫苗接種工作。

3)提高冷鏈物流技術(shù)水平，提高裝卸搬運(yùn)自動化程度。使用自動分揀機(jī)、自動引導(dǎo)搬運(yùn)車(AGV)等設(shè)備，減少包裝破損；在多節(jié)點(diǎn)卸貨作業(yè)中，為控制溫度超標(biāo)問題，可在冷藏車尾部加裝擋風(fēng)簾或者卸貨緩沖區(qū)；加強(qiáng)對裝卸搬運(yùn)作業(yè)過程的員工操作培訓(xùn)優(yōu)化作業(yè)流程，減少疫苗在常溫狀態(tài)下的暴露時間，增加計時設(shè)備詳細(xì)記錄每個環(huán)節(jié)的暴露時間，達(dá)到一定暴露時間的疫苗進(jìn)行廢棄處理。

4)提高冷鏈庫存儲存環(huán)境的監(jiān)督控制，建立完善的預(yù)警機(jī)制，及時發(fā)現(xiàn)不良狀況。對冷庫管理人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提高專業(yè)水平；對儲存產(chǎn)品進(jìn)行分類，根據(jù)不同的儲存要求調(diào)整適宜溫度；組織人員定期對制冷監(jiān)控等設(shè)備進(jìn)行檢查并詳細(xì)記錄運(yùn)行狀況，提高制冷水平，保證連續(xù)制冷能力；使用RFID技術(shù)對冷庫進(jìn)行跟蹤管理，提升倉儲作業(yè)效率與準(zhǔn)確率，保障倉儲作業(yè)全程冷鏈，引入智能管理系統(tǒng)，將倉庫運(yùn)作流程全面導(dǎo)入管理系統(tǒng)，在倉儲管理過程中，要不斷提升管理技術(shù)，優(yōu)化倉儲系統(tǒng)，做到產(chǎn)品“早進(jìn)早出”、“多進(jìn)多出”，減少耗損。

5)規(guī)劃合理的接種點(diǎn)數(shù)量及地點(diǎn)，有效減少疫苗暴露時間，選擇交通便利，基礎(chǔ)設(shè)施完善的接種點(diǎn)，嚴(yán)格落實(shí)接種操作規(guī)范，取出冷藏柜的疫苗及時接種，超出冷藏有效期的疫苗必須有完善的廢棄處理流程；加大疫苗安全檢查與整改投入，提高相關(guān)人員制度執(zhí)行力。

4 結(jié)論

1)結(jié)合應(yīng)急物流、冷鏈物流、風(fēng)險管理等相關(guān)理論，從人員因素、設(shè)施設(shè)備因素、環(huán)境因素、管理因素4個層面分析重大疫情下疫苗冷鏈物流加工包裝環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)、裝卸搬運(yùn)環(huán)節(jié)、接種環(huán)節(jié)的風(fēng)險點(diǎn)，最終確定16個風(fēng)險評估指標(biāo)，并建立疫苗冷鏈物流風(fēng)險評估指標(biāo)體系。

2)以貝葉斯理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理模型。以印度新冠疫苗物流為例，引入相關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)后，對該國疫苗冷鏈物流狀況進(jìn)行實(shí)證分析，得出該國疫苗冷鏈物流系統(tǒng)的風(fēng)險大小，主要影響因素為車載制冷故障、接種時人員操作不當(dāng)、裝卸環(huán)境不當(dāng)、暴露時間過長以及冷庫制冷設(shè)備故障等。

3)在疫情風(fēng)險動態(tài)變化情境下，本文提出的風(fēng)險評估模型具有一定應(yīng)用價值，根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果提出一系列針對性的風(fēng)險控制措施。