中德兩國(guó)供需關(guān)系視角下疫情中醫(yī)院防護(hù)物資供應(yīng)研究

關(guān)鍵詞：醫(yī)療物資；個(gè)人防護(hù)用品；供需關(guān)系；疫情防控；儲(chǔ)備

中圖分類號(hào)：F252.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：2096-7934（2023）04-0018-13

一、引言

新冠肺炎疫情最初暴發(fā)之時(shí)，中國(guó)和德國(guó)對(duì)疫情差異巨大的處置方式均取得了良好的效果。德國(guó)州政府具有制定防疫對(duì)策的權(quán)力，州政府能因地制宜制定政策的彈性被認(rèn)為有助于疫情防控［1］。中國(guó)也被認(rèn)為通過強(qiáng)制性的大規(guī)模公共衛(wèi)生干預(yù)措施，成功控制了疫情［2］。然而，面對(duì)疫情中快速增長(zhǎng)的防護(hù)需求，口罩、防護(hù)服、面罩等醫(yī)院防護(hù)物資出現(xiàn)短缺，使得醫(yī)護(hù)人員暴露在風(fēng)險(xiǎn)之中［3］。武漢的醫(yī)護(hù)人員被迫重復(fù)使用防護(hù)用品［4］，德國(guó)調(diào)查同樣顯示防護(hù)物資供應(yīng)的嚴(yán)重不足［5］。

德國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于聯(lián)邦政府和州政府各司其職，因地制宜制定防疫政策的靈活性和適應(yīng)性被認(rèn)為是防疫成功的關(guān)鍵所在［6］。德國(guó)政府舉措的合法性非常重要，有研究指出掃除法律障礙是保障物資供應(yīng)的關(guān)鍵，德國(guó)的法律保證了聯(lián)邦衛(wèi)生部門有權(quán)對(duì)防疫物資的供應(yīng)鏈進(jìn)行干涉。同時(shí)修訂的《傳染病保護(hù)法》簡(jiǎn)化了行政程序［7］。德國(guó)是世界上第三大口罩和眼部防護(hù)進(jìn)口國(guó)［8］。德國(guó)面臨的挑戰(zhàn)是易受到進(jìn)口限制的影響。中國(guó)和馬來西亞是主要的防護(hù)物資出口國(guó)［9］，也是德國(guó)最主要的防疫物資來源地。德國(guó)關(guān)于疫情應(yīng)對(duì)研究主要集中在掃除法律障礙［10］、增加醫(yī)護(hù)人員勞動(dòng)力［11］、接觸追蹤［12］、醫(yī)療支出融資［13］，缺乏對(duì)防疫物資系統(tǒng)性的研究。Pfenninger and Kaisers［14］探究了烏爾姆大學(xué)醫(yī)院對(duì)于防疫物資的需求。但是，關(guān)于防疫物資供應(yīng)的研究局限在對(duì)于醫(yī)院防疫物資來源、分配過程研究不足。

中國(guó)方面，醫(yī)療資源的跨地區(qū)調(diào)度保證了中國(guó)醫(yī)療系統(tǒng)免于在疫情的沖擊下崩潰［15］。中國(guó)對(duì)于供應(yīng)鏈的控制有效緩解了物資問題，在短缺發(fā)生時(shí)，政府將生產(chǎn)商與醫(yī)院直接對(duì)接保證了貨源流向關(guān)鍵需求。相比之下，西方國(guó)家存在政府和衛(wèi)生保健采購(gòu)機(jī)構(gòu)通過相同的第三方采購(gòu)，進(jìn)一步增加了供應(yīng)鏈脆弱性［16］。中國(guó)衛(wèi)健委對(duì)醫(yī)院需求的統(tǒng)計(jì)和統(tǒng)一分配也避免了同一單位向多個(gè)供應(yīng)商訂貨。中國(guó)具有的另一優(yōu)勢(shì)是本地保有大量的生產(chǎn)商［17］。政府向供應(yīng)商采購(gòu)過剩物資的承諾消除了供應(yīng)商對(duì)需求不確定性的顧慮，刺激供應(yīng)商增產(chǎn)。

兩國(guó)物資供應(yīng)方式的相互學(xué)習(xí)能夠進(jìn)一步改善物資供應(yīng)。本研究希望通過對(duì)比尋找值得借鑒的改善方法。尋求改善方案需要解開造成短缺的原因：①需求突然地增加超過了供應(yīng)鏈的調(diào)節(jié)范圍；②恐慌造成民眾囤積物資，放大的需求加劇供應(yīng)鏈中斷；③物資儲(chǔ)備的失效；④外國(guó)政府的出口限制造成進(jìn)口中斷［18］。盡管有一些供應(yīng)鏈?zhǔn)侄文軌蚓徑馍鲜鲈蛟斐傻亩倘?，但是主?dǎo)防控的醫(yī)療保健系統(tǒng)和相應(yīng)管理部門缺乏供應(yīng)鏈認(rèn)識(shí)，造成缺乏物資庫(kù)存規(guī)劃和預(yù)警系統(tǒng)［19］。

現(xiàn)有的研究主要通過分析疫情響應(yīng)過程案例提出相應(yīng)建議，獲得的建議主要有以下幾類：

①建立早期預(yù)警［20-21］［19］。這包括對(duì)疫情的預(yù)警和防疫物資的預(yù)警，即政府和衛(wèi)生部門在出現(xiàn)疫情風(fēng)險(xiǎn)和物資消耗量快速增加的情況下做出響應(yīng)。少數(shù)具有敏銳嗅覺、提前囤積物資的醫(yī)院的確受到較小的短缺影響。但是缺乏定量研究，未能明確所需的集體儲(chǔ)備量以及為此增加的物資供應(yīng)量。

②物資的統(tǒng)一采購(gòu)、分配和管理［21］［19］［22］。在供應(yīng)中斷市場(chǎng)失效的情況下，各醫(yī)療部門各自訂購(gòu)物資會(huì)造成重復(fù)訂購(gòu)、競(jìng)爭(zhēng)和混亂。盡管中國(guó)實(shí)施了物資的統(tǒng)一分配，但是由于啟動(dòng)時(shí)間較晚，未避免出現(xiàn)物資短缺。因此，物資管控時(shí)機(jī)和潛力是一個(gè)值得研究的問題。

③物資的本地化生產(chǎn)［20］［23］［22］?，F(xiàn)有的建議仍然缺乏具體方案。本地化生產(chǎn)最主要的問題是產(chǎn)品缺乏成本優(yōu)勢(shì)，從而打擊生產(chǎn)商的積極性。

④建立防護(hù)物資儲(chǔ)備庫(kù)存［20］。但是目前缺乏儲(chǔ)備規(guī)模的估計(jì)。以上單一舉措難以徹底解決缺貨問題，本文將試圖估計(jì)這些措施對(duì)于改善物資供應(yīng)的效果。

現(xiàn)有研究還提到了一些輔助性的建議，這些建議難以提供決定性的幫助。Best and Williams［20］的研究從領(lǐng)導(dǎo)和管理經(jīng)驗(yàn)的角度，總結(jié)了一系列管理舉措的改善建議包括為醫(yī)院分級(jí)、建立產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、增加訂單透明度、社區(qū)共享物資、增加供應(yīng)鏈彈性、共享產(chǎn)品特征信息和需求信息、增加物流活動(dòng)的可視化、建立相應(yīng)框架。Beaulieu et al.［21］提到建立需求管理系統(tǒng)、政策決策者和疾控部門的良好合作、加強(qiáng)衛(wèi)生部門與供應(yīng)商的關(guān)系。這些建議沒能給予實(shí)施效果估計(jì)。Zhang et al.的研究強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，明確個(gè)人職責(zé)和問責(zé)制度，建立信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)獲取準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)，將物資供應(yīng)納入應(yīng)對(duì)決策程序和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)與供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)的連通性，以及省外的合作［19］。Cohen and "Rodgers提到了在醫(yī)院成本計(jì)算模型中去除購(gòu)買個(gè)人防護(hù)裝備的利潤(rùn)動(dòng)機(jī)［3］。

Zhu et al.構(gòu)建博弈模型，認(rèn)為政府產(chǎn)能補(bǔ)貼有助于原材料供應(yīng)商和生產(chǎn)商的資源投入，從而增加產(chǎn)能［24］。但是該種方法缺乏對(duì)于補(bǔ)貼規(guī)模的測(cè)算。同時(shí)，該研究忽略了投資和產(chǎn)能爬坡的延遲，在短期內(nèi)對(duì)產(chǎn)能提升的效果存疑。更嚴(yán)重的問題是該研究是基于企業(yè)獲得完全信息的前提下，與現(xiàn)實(shí)中企業(yè)未獲取完整信息、產(chǎn)生市場(chǎng)顧慮的情況不符。部分研究從微觀角度尋求解決方法，Liglis et al.提到了防護(hù)物資的重復(fù)利用［25］，但是這會(huì)增加感染風(fēng)險(xiǎn)，是出現(xiàn)可預(yù)見性短缺的方法之一。還有一些研究試圖通過增材制造的技術(shù)創(chuàng)新，在極短的時(shí)間內(nèi)將實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)防疫物資的臨時(shí)據(jù)點(diǎn)，增加供應(yīng)鏈的彈性［26］，但是難以大規(guī)模生產(chǎn)，也缺少質(zhì)量測(cè)試和認(rèn)證。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)先前的研究集中在以易感-感染-恢復(fù)（SIR）模型為基礎(chǔ)的疫情的預(yù)測(cè)、感染人數(shù)的估算［27-28］和政策反饋研究。針對(duì)防疫物資的研究仍然存在空白。

危機(jī)的發(fā)展有了更高的需求，政策制定者和公眾尋求更集中的研究。馬憲禮等人呼吁對(duì)防疫物資供應(yīng)和儲(chǔ)備的進(jìn)一步改善［29］。Feng et al.呼吁增加庫(kù)存［30］?；诖?，應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析多種策略的反饋機(jī)制，給予更具體的建議和效果估計(jì)，發(fā)現(xiàn)實(shí)施過程中尚未注意到的潛在問題。

二、模型設(shè)計(jì)

本研究模擬中國(guó)武漢市和德國(guó)北威州（Nordrhein-Westfalen）在第一波疫情發(fā)生時(shí)90天的物資供需情況。這兩個(gè)地區(qū)均為各自國(guó)家中暴發(fā)最早、受災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū)。武漢市和北威州的模擬時(shí)間跨度分別為2020年的1-3月和3-5月。物資的需求通過在崗醫(yī)生數(shù)量和感染人數(shù)估計(jì)。物資供應(yīng)則包括了物資生產(chǎn)、分配和消耗。并將物資分配終點(diǎn)分為醫(yī)院和零售商，如圖1所示。

物資需求部分，需要分別考慮醫(yī)院方面的需求和居民的需求。醫(yī)院方面的需求由在崗醫(yī)護(hù)人員數(shù)量確定。隨著非住院就診人數(shù)、住院人數(shù)和發(fā)熱就診人數(shù)的增加，待命醫(yī)生存量逐漸向在崗醫(yī)護(hù)人員存量移動(dòng)。Furman et al.的研究［31］指出86%的口罩、面罩類的防護(hù)物資需求不是在與病人互動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，而是醫(yī)院規(guī)范要求產(chǎn)生的。這意味著通過感染人數(shù)直接估計(jì)防疫物資的消耗量可能產(chǎn)生誤導(dǎo)。筆者認(rèn)為以當(dāng)日在崗醫(yī)生數(shù)量對(duì)需求進(jìn)行估算是合理的。兩者有兩項(xiàng)可見的區(qū)別：

①在崗醫(yī)生的增加存在延遲，引起的物資消耗也會(huì)產(chǎn)生延遲。

②若醫(yī)生的數(shù)量達(dá)到上限，則防護(hù)物資的需求不再增加。值得一提的是這里的發(fā)熱就診人群特指尚未感染病毒的發(fā)熱人群，因?yàn)檎{(diào)研發(fā)現(xiàn)居民對(duì)于疫情風(fēng)險(xiǎn)的感知會(huì)造成發(fā)熱就診比例的增加，引起就醫(yī)需求的增加。居民的需求根據(jù)居民緊張程度確定，居民緊張程度由是根據(jù)感染人數(shù)確定。居民緊張程度隨著感染人數(shù)的增加而增加且有一天的信息延遲。

物資的供應(yīng)部分是一條從生產(chǎn)到分配和消耗的鏈條。具體而言，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品經(jīng)過生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)入產(chǎn)成品庫(kù)存，生產(chǎn)率取決于生產(chǎn)能力和日產(chǎn)目標(biāo)。生產(chǎn)率存在爬坡的過程，日產(chǎn)目標(biāo)則取決于訂單。在分配環(huán)節(jié)，產(chǎn)成品將被運(yùn)往中間庫(kù)存，中間庫(kù)存代表的是分銷商或者政府為應(yīng)對(duì)缺貨設(shè)立的配送中心。中間庫(kù)存的貨源除了生產(chǎn)以外還有進(jìn)口。中間庫(kù)存分配至醫(yī)院庫(kù)存或者零售商庫(kù)存，最終醫(yī)院庫(kù)存和零售商庫(kù)存將被消耗。在消耗環(huán)節(jié)，醫(yī)院的消耗率取決于醫(yī)院需求和醫(yī)院庫(kù)存，零售商的售出率則取決于居民需求和零售商庫(kù)存。

該模型還提供了兩個(gè)重要功能。其一是政府物資管控。政府管控會(huì)造成三方面的影響。

①阻止物資向零售商流動(dòng)，統(tǒng)一指揮，集中保障醫(yī)院的物資供應(yīng)。

②采取增產(chǎn)鼓勵(lì)和組織措施，加快產(chǎn)能爬坡。

③提高醫(yī)院存儲(chǔ)目標(biāo)，從3天提升至12天的儲(chǔ)備量。政府管控的啟動(dòng)時(shí)機(jī)是當(dāng)過去7天醫(yī)院物資滿足率小于0.95。

其二是需求反饋生產(chǎn)的機(jī)制。醫(yī)院存儲(chǔ)目標(biāo)根據(jù)醫(yī)院日需求和目標(biāo)儲(chǔ)備天數(shù)確定。醫(yī)院存儲(chǔ)目標(biāo)和庫(kù)存的差值決定醫(yī)院日訂單。零售商日訂單數(shù)量則是根據(jù)居民需求確定的。醫(yī)院日訂單和零售商日訂單合并后就成為了生產(chǎn)商的日產(chǎn)目標(biāo)。在產(chǎn)能充足的情況下，生產(chǎn)商會(huì)根據(jù)日產(chǎn)目標(biāo)確定當(dāng)日產(chǎn)量。顯然疫情中會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)能不足的情況，生產(chǎn)率會(huì)受到產(chǎn)能的制約。日產(chǎn)目標(biāo)高于生產(chǎn)能力時(shí)，產(chǎn)能會(huì)逐步增加，產(chǎn)能增長(zhǎng)速率具有極限。

另外，研究設(shè)立了四個(gè)假想的情景，通過上述模型尋求可能的改善方案。

情景一：物資管控，模擬物資管控和未管控的情形下，物資供應(yīng)的差別。

情景二：探究物資在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)能的影響，探討物資本土化生產(chǎn)的重要性。

情景三：假設(shè)建立傳染病預(yù)警機(jī)制，當(dāng)感染人數(shù)超過10人時(shí)，啟動(dòng)物資管控和防護(hù)物資增產(chǎn)。

情景四：假設(shè)持有戰(zhàn)略庫(kù)存，探究庫(kù)存規(guī)模的對(duì)緩解疫情的影響。

三、參數(shù)確定

模型參數(shù)是根據(jù)關(guān)于中德兩國(guó)的文獻(xiàn)估計(jì)的。文獻(xiàn)中指定的參數(shù)包括每日新增感染人數(shù)、每位患者所需的醫(yī)護(hù)人員數(shù)量、每位醫(yī)護(hù)人員所需的防疫物資數(shù)量、平均住院時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)能力、防疫物資進(jìn)口量和待命醫(yī)生數(shù)量。

（一）感染人數(shù)的估計(jì)

本文通過新增感染人數(shù)判斷醫(yī)院人數(shù)規(guī)模。中國(guó)新增感染人數(shù)來自武漢市衛(wèi)建委［32］和湖北省衛(wèi)建委［33］。德國(guó)北威州的數(shù)據(jù)來源于羅伯特·科赫研究所［34］。德國(guó)和中國(guó)的平均住院時(shí)長(zhǎng)分別為8天［35］和11天［36］。則估計(jì)的在院感染人數(shù)則分別等于8天和11天新增患者的累積。

（二）發(fā)熱人數(shù)的估計(jì)

醫(yī)院發(fā)熱患者就診增長(zhǎng)量超過新冠疾病就診人數(shù)，居民對(duì)感染該傳染病的擔(dān)憂導(dǎo)致了發(fā)熱患者就診比例的增加。也有可能是疫情初期檢測(cè)不足導(dǎo)致實(shí)際感染人數(shù)被低估，這在世界范圍內(nèi)是普遍現(xiàn)象［28］。發(fā)熱患者對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)的沖擊不容忽視。德國(guó)的一項(xiàng)針對(duì)2020年4-5月份新冠肺炎疫情暴發(fā)初期發(fā)熱門診的研究中提到，出現(xiàn)流感癥狀的人群僅8.0%感染了新冠病毒［37］。武漢疫情初期流行性病學(xué)研究同樣顯示，10.7%的發(fā)熱患者最終判定為新冠病毒感染者［38］。因此在本文德國(guó)模型中，每增加一名在院感染人數(shù)就帶來12.5名發(fā)熱患者。中國(guó)的模型中一名感染者帶來9.3名發(fā)熱患者。

（三）待命醫(yī)生規(guī)模的估計(jì)

根據(jù)世界銀行［39］的數(shù)據(jù)，中國(guó)每千人有2.0名醫(yī)師、2.7名護(hù)士。德國(guó)每千人有4.3名醫(yī)師，13.5名護(hù)士。武漢人口1300萬，北威州人口1800萬。武漢有61100名醫(yī)護(hù)人員。德國(guó)有320400名醫(yī)護(hù)人員。假設(shè)德國(guó)和中國(guó)50%的醫(yī)護(hù)人員可以用于新冠救治，那么中國(guó)的待命醫(yī)護(hù)人員可以設(shè)為為30550。德國(guó)的待命醫(yī)護(hù)人員為160200。與此同時(shí)，中國(guó)存在跨省派遣醫(yī)護(hù)人員，援助數(shù)量達(dá)到33966人［33］，而德國(guó)則不存在醫(yī)護(hù)人員的跨地區(qū)調(diào)度［11］。最終將武漢的待命醫(yī)生數(shù)量設(shè)為64516人。

（四）防護(hù)物資需求

從感染人數(shù)轉(zhuǎn)換為防護(hù)物資的需求量需要知道平均每位患者所需的醫(yī)生數(shù)量，和平均每位在崗醫(yī)生所需的防護(hù)物資數(shù)量?，F(xiàn)已知平均每位重癥患者需要6位醫(yī)護(hù)人員，每位輕癥患者需要0.8位醫(yī)護(hù)人員。疫情初期中國(guó)重癥比例是35%［40］，德國(guó)是28%［35］。因此中國(guó)平均每個(gè)病人需要2.62名醫(yī)護(hù)人員，德國(guó)每個(gè)病人需要2.256名醫(yī)護(hù)人員。盡管有研究認(rèn)為中國(guó)每位醫(yī)生每天配備一套防護(hù)衣［41］，但是按照規(guī)范防護(hù)服的更換標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)每位醫(yī)護(hù)人員每天消耗5個(gè)單位的防護(hù)物資。德國(guó)平均每天每位醫(yī)護(hù)人員配備5.09套防護(hù)服［14］。

（五）產(chǎn)能增長(zhǎng)極限

本文假設(shè)由于春節(jié)假期初始生產(chǎn)能力為零。根據(jù)中國(guó)工信部在新聞發(fā)布會(huì)上提供的信息［42］，2020年1月28日全國(guó)日產(chǎn)量防護(hù)服不到1萬套，2月24日達(dá)到20萬套。假設(shè)日產(chǎn)量是時(shí)間的一次函數(shù)，日產(chǎn)能增量極限是6550件。德國(guó)主要依靠進(jìn)口，3-5月進(jìn)口量達(dá)2719噸。北威州州占德國(guó)的人口比例為21%，由此假設(shè)北威州獲得進(jìn)口物資571噸，折合228.4萬件，平均每天進(jìn)口2.46萬件防護(hù)服。根據(jù)中國(guó)海關(guān)的數(shù)據(jù)，湖北的關(guān)口沒有直接進(jìn)口物資，物資均由其他省份進(jìn)口。因此不再安排中國(guó)方面的進(jìn)口流量變量。

四、模型檢驗(yàn)

首先該模型通過了單位檢驗(yàn)，非負(fù)性檢驗(yàn)，確保了模型本身的正確性。

通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的比較實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)性檢驗(yàn)，如圖2所示。中國(guó)醫(yī)院物資配送、中國(guó)在崗醫(yī)護(hù)人員數(shù)量，以及德國(guó)病床占用量的平均絕對(duì)誤差為18793、5326、105，平均絕對(duì)百分比誤差為33%、36%、55%，均方根誤差為31833、7302、167，均方根百分比誤差為53%、60%、80%。模擬與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)緊密相關(guān)，模擬能夠反映真實(shí)狀況。另外，由于缺乏德國(guó)供應(yīng)鏈時(shí)間單位小于1個(gè)月的時(shí)序數(shù)據(jù)，很難完全了解潛在的供應(yīng)模式，存在不確定性。盡管如此，本研究對(duì)比了模擬和統(tǒng)計(jì)的月進(jìn)口和銷售數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，平均百分比誤差分別為2.58%和5.06%，均方根百分比誤差為4.47%和6.98%，誤差較小。

該模型使用了三個(gè)重要自變量進(jìn)行敏感性分析：新增感染人數(shù)、待命醫(yī)生數(shù)量和產(chǎn)能增量極限。兩國(guó)原有的生產(chǎn)能力幾乎不影響物資供應(yīng)，中國(guó)方面是由于春節(jié)假期，初始產(chǎn)能被認(rèn)為是零，同時(shí)德國(guó)方面3-5月產(chǎn)量同比下降［43］，原材料供應(yīng)受到限制，始終低于產(chǎn)能。通過計(jì)算關(guān)鍵結(jié)果對(duì)自變量的相對(duì)變化幅度來評(píng)估結(jié)果對(duì)參數(shù)的敏感性。在所有指標(biāo)中，大多數(shù)彈性小于0.5，模型顯示出良好的穩(wěn)定性，如表1所示。影響最大的是武漢新增感染人數(shù)增量對(duì)醫(yī)院入庫(kù)的影響。敏感參數(shù)對(duì)鑒別供需影響的額外不確定性至關(guān)重要。具體而言，若新增感染人數(shù)增多，醫(yī)院獲得的物資也會(huì)增多。這主要是由于中國(guó)出現(xiàn)病例但尚未出現(xiàn)缺貨的前置時(shí)間長(zhǎng)，更多病例使得需求增加，刺激提前生產(chǎn)。而德國(guó)相同參數(shù)的不敏感，是由暴發(fā)提前期短和增產(chǎn)能力較弱導(dǎo)致的。除此之外，武漢醫(yī)院需求對(duì)新增感染人數(shù)的彈性超過了0.5，這意味著，中國(guó)有較多增派醫(yī)護(hù)人員的空間。相比之下，北威州則難以進(jìn)一步增加醫(yī)生數(shù)量。

五、結(jié)果

（一）物資滿足率的差異

中國(guó)和德國(guó)的物資滿足率遵循的相同的變化模式，如圖3（a）所示，當(dāng)感染人數(shù)急劇上升后物資滿足率快速下降，隨后隨物資供應(yīng)的改善，物資滿足率逐漸上升。中國(guó)在疫情早期感染人數(shù)上升緩慢，因此出現(xiàn)疫情到出現(xiàn)缺貨的時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)29天。盡管德國(guó)在1月和2月出現(xiàn)零星病例，但是由于傳播鏈被認(rèn)為已完全切斷，與三月的暴發(fā)相互獨(dú)立，因此在德國(guó)方面的研究時(shí)間范圍主要在3月至5月。中國(guó)和德國(guó)的物資缺貨的緩解能力有所差異，中國(guó)的緩解速度明顯優(yōu)于德國(guó)，物資滿足率小于1的天數(shù)分別為41天和80天，90天內(nèi)平均物資滿足率分別為72%和34%。

（二）中德物資供應(yīng)的差異

中國(guó)比德國(guó)擁有更強(qiáng)的生產(chǎn)能力，如圖3（b）所示。中國(guó)的增產(chǎn)速度更快，春節(jié)期間停工停產(chǎn)使得中國(guó)疫情開始產(chǎn)量較低。中國(guó)保有產(chǎn)能大于德國(guó)且增產(chǎn)速度快。增產(chǎn)速度遠(yuǎn)高于德國(guó)的原因包括長(zhǎng)期的生產(chǎn)積累了相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，勞動(dòng)力更容易調(diào)配以及政府政策的刺激和支持。盡管德國(guó)也提供了防疫物資生產(chǎn)補(bǔ)貼以鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)防護(hù)物資的生產(chǎn)，但該政策起效時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，難以應(yīng)對(duì)短時(shí)的物資短缺。中國(guó)實(shí)行了醫(yī)療資源的跨地區(qū)調(diào)配。伴隨著醫(yī)療隊(duì)伍馳援武漢，“誰派遣，誰保障”的政策要求派遣地供應(yīng)該屬地醫(yī)療隊(duì)的相應(yīng)物資，促使武漢醫(yī)院防護(hù)物資獲得量快速增長(zhǎng)。

德國(guó)生產(chǎn)沒有明顯上漲，反而有所下降，這是由于原材料依賴于國(guó)際供應(yīng)鏈。盡管2021年至2022年出現(xiàn)了產(chǎn)量同比增長(zhǎng)。但3-5月2020年比2019年同期下降了20.9%。對(duì)于德國(guó)而言這意味著缺失本土上游供應(yīng)鏈的前提下，防護(hù)物資生產(chǎn)的本土化是無效的。

對(duì)于低價(jià)值的個(gè)人防護(hù)物資產(chǎn)成品，德國(guó)同樣依賴于進(jìn)口，進(jìn)口具有很大的不確定性。3-4月德國(guó)進(jìn)口受阻，5月物資供應(yīng)得到緩解，進(jìn)口量大幅提升。中國(guó)和德國(guó)進(jìn)口物資的占比分別達(dá)到13%和84%。

（三）中德物資需求的差異

在正常情況下，一部分發(fā)熱患者并不會(huì)就診，但是由于疫情的暴發(fā)，群眾對(duì)感染的擔(dān)憂導(dǎo)致許多未感染病毒的發(fā)熱患者就醫(yī)，這會(huì)增加醫(yī)護(hù)人員對(duì)物資的消耗，使物資短缺提早來臨。德國(guó)醫(yī)院僅接收重癥患者，緩解了物資供應(yīng)緊張問題。德國(guó)僅17%的新冠患者住院，減少了醫(yī)療物資的需求量。

中國(guó)感染人數(shù)的峰值更高，出院標(biāo)準(zhǔn)更高，患者平均住院時(shí)間更長(zhǎng)，德國(guó)為7天，相比之下中國(guó)為11天。這造成了對(duì)防疫物資需求的增加。同時(shí)中德不同的收治策略同樣造成了不同的需求。中國(guó)“應(yīng)收盡收”的收治政策利于實(shí)現(xiàn)“清零”，同時(shí)也對(duì)物資供應(yīng)提出更高的挑戰(zhàn)。德國(guó)注重保障醫(yī)療系統(tǒng)原有的功能。在輕癥患者收治方面較為謹(jǐn)慎。僅11%的醫(yī)護(hù)人員出現(xiàn)了跨部門調(diào)度［44］。盡管德國(guó)的收治策略有利于減少防護(hù)物資的需求，但德國(guó)北威州患者數(shù)量是中國(guó)武漢的71%，防護(hù)物資的總需求卻是中國(guó)的2.2倍。這種差異來源于德國(guó)第一波疫情持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，需求峰值低但是波長(zhǎng)較長(zhǎng)。在收治容量足夠的前提下，更高的收治比例阻斷疫情傳播，有助于減少防護(hù)物資的需求。本文通過以下四個(gè)情景尋求可能的解決方案。

（四）物資管控的效果

中國(guó)已經(jīng)實(shí)施的物資管控效果非常顯著，顯著增加了物資供應(yīng)，物資滿足率相較于未管控增加了26.6%，如圖4（a）所示。更早的管控盡管阻止民眾獲得物資，但是能夠保證醫(yī)院物資的供應(yīng)。德國(guó)方面企業(yè)沒有被強(qiáng)制要求優(yōu)先供應(yīng)醫(yī)院。企業(yè)出于道德考慮，自發(fā)將物資優(yōu)先供應(yīng)醫(yī)院。圖4（b）比較了德國(guó)是否實(shí)行物資管控對(duì)北威州物資滿足率的影響。物資滿足率上升了2.64%，效果非常有限。

（五）本地化生產(chǎn)的效果

增加本地化生產(chǎn)產(chǎn)能能明顯增加供應(yīng)量，但是前提條件是充足的原材料供應(yīng)。當(dāng)?shù)聡?guó)初始產(chǎn)能分別增加至二倍、三倍和四倍時(shí)，物資滿足率分別上升3.6%、7.2%、10.8%，如圖4（d）所示。假設(shè)中國(guó)的初始產(chǎn)能增加與德國(guó)相同的量，武漢的物資滿足率變化情況如圖4（c）所示，分別上升0.75%、1.28%、2.12%。盡管有很多呼聲保有本地產(chǎn)能［20］，但是這可能是一種誤導(dǎo)。初始產(chǎn)能并不能夠使疫情中的情況發(fā)生巨大的改觀，這是由于需求增量和原有需求之間巨大的差異所造成的。這意味著即使不考慮保有產(chǎn)能的成本因素，非疫情期間本國(guó)的防護(hù)物資需求均由本國(guó)生產(chǎn)，也無法有效改善疫情中的缺貨問題。當(dāng)然本國(guó)生產(chǎn)的積累的知識(shí)技術(shù)有助于緊急產(chǎn)能增長(zhǎng)。為了觀察增產(chǎn)能力的影響，本研究設(shè)置了三種增長(zhǎng)速率，分別為日增產(chǎn)初始產(chǎn)能的10%、20%和30%。中國(guó)日增產(chǎn)速率約為21%。德國(guó)在原材料充足的前提下，物資滿足率分別上升18%、28%、35%，中國(guó)物資滿足率變化率則分別為-2.2%、0%、5.8%，如圖4（c）、圖4（d）所示。顯然，增產(chǎn)能力比長(zhǎng)期持有生產(chǎn)能力更有效，物資短缺時(shí)間和物資短缺程度將大幅收窄。但是仍然難以完全填補(bǔ)空缺。同時(shí)，由于原材料的限制，德國(guó)在增產(chǎn)方面存在困難。德國(guó)防護(hù)服在2020年3-5月的產(chǎn)能同比下降了9.8%-28.1%，平均缺口達(dá)91144件每天。德國(guó)僅依靠提升原材料供應(yīng)就能顯著改善生產(chǎn)，如圖4（d）所示。中國(guó)則沒有觀察到明顯的原材料供應(yīng)問題。

（六）疫情預(yù)警的效果

疫情預(yù)警旨在疫情暴發(fā)時(shí)安排快速增產(chǎn)，使得早期物資缺貨問題得以改善。疫情監(jiān)測(cè)能夠?yàn)橹袊?guó)增加多達(dá)29天的準(zhǔn)備時(shí)間。缺貨推遲6天發(fā)生，提前9天結(jié)束，平均物資滿足率大幅提升19.9%，效果顯著。德國(guó)方面，由于疫情暴發(fā)速度非常快，提前準(zhǔn)備期很少，效果甚微。通過監(jiān)測(cè)本地疫情增加產(chǎn)能的方式不適用于德國(guó)。盡管如此，德國(guó)預(yù)警仍有空間。德國(guó)零號(hào)病人在2月初被發(fā)現(xiàn)，傳播鏈被很快切斷。德國(guó)3月疫情真正暴發(fā)源自于意大利。德國(guó)應(yīng)當(dāng)在鄰國(guó)出現(xiàn)疫情時(shí)采取物資增產(chǎn)計(jì)劃，可爭(zhēng)取多達(dá)17天的增產(chǎn)時(shí)間和多達(dá)10萬件的產(chǎn)量。其效果可視作等同于10萬件應(yīng)急儲(chǔ)備，物資滿足率上升2.29%。

根據(jù)疫情監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)存在著出現(xiàn)過剩的風(fēng)險(xiǎn)，如果疫情沒有出現(xiàn)，中國(guó)一個(gè)月的多余物資生產(chǎn)量將達(dá)到305萬件，德國(guó)將達(dá)到16萬件。生產(chǎn)商不愿意承擔(dān)需求不確定下的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，使得提前生產(chǎn)難以實(shí)行。共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)政策有助于企業(yè)增產(chǎn)。政策可以是采購(gòu)剩余防護(hù)物資的合約或者采購(gòu)防護(hù)物資的訂單。

（七）庫(kù)存建立的效果

庫(kù)存能夠明顯改善早期缺貨情況，在防疫物資10萬、20萬、120萬、300萬的儲(chǔ)備規(guī)模下，中國(guó)物資滿足率上升了2.29%、4.25%、8.39%、13.37%，德國(guó)物資滿足率上升了2.52%、4.04%、9.64%、20.66%，如圖4（e）（f）所示。補(bǔ)足策略是缺貨數(shù)量的一半。儲(chǔ)備數(shù)量越多，維持物資供應(yīng)水平的時(shí)間越長(zhǎng)。從圖中觀察到，當(dāng)物資儲(chǔ)備量下降時(shí)，儲(chǔ)備物資開始填補(bǔ)大約一半的缺貨量。隨后儲(chǔ)備消耗殆盡，僅依靠生產(chǎn)和進(jìn)口供貨，物資滿足率急劇下降，出現(xiàn)斷崖。最后，隨著物資供應(yīng)的改善，物資滿足率逐步回升。物資滿足率目標(biāo)應(yīng)當(dāng)根據(jù)可獲得儲(chǔ)備量制定，有計(jì)劃地釋放庫(kù)存，填平物資滿足率洼地，以免儲(chǔ)備耗盡，而出現(xiàn)供應(yīng)斷崖。在模擬的90天內(nèi)，中德物資缺貨量分別達(dá)到了221萬件和1058萬件。德國(guó)供應(yīng)難以在短時(shí)間內(nèi)改善，因此需要更多的儲(chǔ)備物資。兩國(guó)物資滿足率最低為50%、70%、90%時(shí)所需的物資數(shù)量。在中國(guó)這些數(shù)字分別為14萬、26萬、40萬，在德國(guó)分別為316萬、520萬、729萬。

另外，值得注意的是當(dāng)中國(guó)儲(chǔ)備規(guī)模達(dá)到300萬時(shí)，在最初一波疫情結(jié)束后庫(kù)存有剩余。假設(shè)儲(chǔ)備的補(bǔ)貨策略是完全滿足醫(yī)院的需求，即使物資儲(chǔ)備量大于基準(zhǔn)模型的缺貨總量，仍然出現(xiàn)缺貨，如圖4（e）所示。這是由于缺貨大幅減少，增產(chǎn)緊迫性降低，增產(chǎn)行為被推遲。可見充分利用庫(kù)存關(guān)鍵是形成缺貨預(yù)判，在缺貨發(fā)生前組織增產(chǎn)。結(jié)合疫情預(yù)警形成增產(chǎn)預(yù)案是一種避免此類問題的途徑。

此外，盡管未來疫情的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間未知，但是武漢所需的最大儲(chǔ)備量是固定且可以計(jì)算的。這是由于兩方面的限制：其一是醫(yī)院物資需求存在上限，更嚴(yán)重的疫情不會(huì)大幅增加物資需求。其二是產(chǎn)能爬坡最終能夠滿足峰值需求，使得更長(zhǎng)疫情期的物資需求將通過生產(chǎn)滿足。具體而言，假設(shè)疫情持續(xù)使醫(yī)護(hù)人員的數(shù)量維持在最大值，在產(chǎn)能和進(jìn)口數(shù)量完全滿足需求前，需要通過消耗庫(kù)存使物資滿足率維持在100%。武漢所需最大物資儲(chǔ)備量為1670萬件，比新冠肺炎疫情期間的缺貨量高出了656%。庫(kù)存會(huì)帶來昂貴的成本，長(zhǎng)期維持庫(kù)存水平和質(zhì)量，持續(xù)投資維護(hù)是政府所面臨的挑戰(zhàn)。

六、結(jié)論和討論

通過在崗醫(yī)生數(shù)量推斷防疫物資的需求，發(fā)現(xiàn)德國(guó)可調(diào)配的醫(yī)生數(shù)量限制了防護(hù)物資的需求。中國(guó)武漢醫(yī)院需求對(duì)新增感染人數(shù)變動(dòng)的彈性大于0.5。德國(guó)北威州僅為0.03。中國(guó)醫(yī)院仍有增加在崗醫(yī)護(hù)人員數(shù)量的能力，防護(hù)物資的需求仍有可能增加。同時(shí)，由于中國(guó)新增感染人數(shù)的增加刺激生產(chǎn)，醫(yī)院入庫(kù)量對(duì)其有很強(qiáng)的敏感性。

中國(guó)的物資供應(yīng)有改善空間。首先，產(chǎn)能增量極限對(duì)物資供應(yīng)有一定影響。醫(yī)院入庫(kù)對(duì)其的彈性為0.47。其次，中國(guó)物資跨地區(qū)調(diào)配貢獻(xiàn)了武漢78%的物資供應(yīng)。最后，中國(guó)較高的出院標(biāo)準(zhǔn)和輕癥人群收治增加了物資需求，但更好的疫情控制減少疫情高峰持續(xù)時(shí)間，使武漢物資需求遠(yuǎn)低于德國(guó)。德國(guó)58%的防疫物資依賴于進(jìn)口，進(jìn)口物資受到限制。同時(shí)上游原材料限制使德國(guó)防護(hù)服產(chǎn)能下降20.9%。總體上北威州的缺貨問題比武漢更嚴(yán)重。由于缺乏本土生產(chǎn)能力，物資供應(yīng)緩解速度緩慢。

以下是四個(gè)情景的總結(jié)。首先，中國(guó)物資管控非常有效，德國(guó)則效果有限，這是因?yàn)榈聡?guó)從出現(xiàn)病例到感染人數(shù)快速上升的暴發(fā)期時(shí)間很短，尚未有大量物資流向醫(yī)院外的其他消費(fèi)者。另一個(gè)原因是，德國(guó)企業(yè)主動(dòng)優(yōu)先供應(yīng)醫(yī)院使得發(fā)往醫(yī)院物資的比例足夠高。其次，由于疫情暴發(fā)后物資需求和原本產(chǎn)能的巨大差異，本地長(zhǎng)期持有產(chǎn)能不能使疫情中的物資供應(yīng)得到巨大改善，增產(chǎn)能力是關(guān)鍵。再次，根據(jù)本地感染人數(shù)疫情預(yù)警增加產(chǎn)量，中國(guó)能獲得29天的準(zhǔn)備時(shí)間，增加大約287萬件物資供應(yīng)，物資滿足率提升19.9%。德國(guó)則無法提前。德國(guó)應(yīng)根據(jù)鄰國(guó)的疫情情況安排增產(chǎn)，早期識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素最為關(guān)鍵。世界各國(guó)普遍漏報(bào)病例［28］。通過疫情預(yù)警提早生產(chǎn)也存在問題。需求尚未產(chǎn)生時(shí)的提前生產(chǎn)存在產(chǎn)量過剩風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)不愿增產(chǎn)?？尚械慕鉀Q方法是政府采購(gòu)儲(chǔ)備或政府給予采購(gòu)剩余防護(hù)物資的承諾。最后，武漢和北威州應(yīng)當(dāng)建立的庫(kù)存規(guī)模預(yù)計(jì)分別為1670萬件和1633萬件。若庫(kù)存數(shù)量不能完全滿足需求，則需要緩釋策略。同時(shí)也需要警惕儲(chǔ)備帶來的供貨緊迫度降低，阻礙增產(chǎn)。疫情預(yù)警與充分的預(yù)案能夠避免此類情況。

本研究形成了一套概念、方法描述供需關(guān)系和供應(yīng)過程。概念上，利用開發(fā)的模型對(duì)比了疫情暴發(fā)初期中國(guó)武漢市和德國(guó)北威州防疫物資的供需關(guān)系。模型涵蓋了按比例的感染新冠的住院病例、非住院病例和居民緊張帶來的未感染新冠的發(fā)熱就診病例；醫(yī)生數(shù)量根據(jù)病例的需求進(jìn)行增減調(diào)節(jié)；以及其他影響醫(yī)院防疫物資數(shù)量的因素。雖然這些機(jī)制是直觀合理的，但是對(duì)于影響因素機(jī)制的取舍、推斷物資供應(yīng)量和需求量，定量估計(jì)也是必不可少的。這樣的研究是新穎的。定量也有助于解釋中德兩國(guó)的差異。系統(tǒng)內(nèi)的行為反饋揭示了潛在的物資供應(yīng)改善空間。

本研究存在一些局限性。第一個(gè)限制是物資跨省和州的不確定性。假設(shè)北威州按照人口占比獲得相應(yīng)比例的物資，但州與州之間存在異質(zhì)性。第二個(gè)限制是系統(tǒng)內(nèi)部的異質(zhì)性。部分醫(yī)院提前囤積物資緩解自身物資緊張的問題，但減少了市場(chǎng)上流通的物資數(shù)量，可能造成缺貨問題的提前、物資分配的不公以及所需物資量的低估。第三個(gè)限制是新冠疫情后可能導(dǎo)致供應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。另外還有一些局限性來自于現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜性。首先，文章沒有考慮防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的臨時(shí)調(diào)整。降低防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)有助于提升防護(hù)物資的覆蓋能力，從而使防疫物資的收益最大化。其次，將醫(yī)院作為最高優(yōu)先級(jí)的供應(yīng)單位，沒有考慮醫(yī)院以外的高優(yōu)先級(jí)需求。

如果在未來醫(yī)院防護(hù)物資的供應(yīng)獲得了保證，這只是開始。中國(guó)方面起初僅僅要求低風(fēng)險(xiǎn)以上人群才需要佩戴醫(yī)用口罩；德國(guó)方面則不對(duì)民眾佩戴口罩作出建議［30］。中國(guó)是用了一些口罩替代品或重復(fù)使用口罩緩解物資緊張情況，但這會(huì)增加醫(yī)護(hù)人員的感染風(fēng)險(xiǎn)［30］。已經(jīng)有研究證實(shí)了公眾佩戴口罩減少40%的感染［45］。也有研究討論在疫情期間向公眾提供防護(hù)物資的必要性，特別是口罩［46］［30］［47］，他們意識(shí)到推廣口罩的最大障礙在于供應(yīng)問題和對(duì)一線醫(yī)護(hù)人員需求的擠壓。因此更高層次供應(yīng)的研究是必要的。對(duì)防護(hù)物資供應(yīng)問題的關(guān)注和更深入的研究亟待加強(qiáng)。

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Research on Protective Equipment Supplies to Hospitals During

Pandemics from A Supply-demand Perspective in the

Case of China and Germany

HUO Jia-zhen， YAN Ze-xuan

（School of Economics and Management， Tongji University， Shanghai，200092）

Abstract： Hospitals worldwide had a lack of protective supplies at the start of the COVID-19 pandemic due to a sharp rise in demand， putting healthcare workers in danger."By exchanging knowledge， China and Germany may increase their supplies."We employed system dynamics to simulate demand generation， supply production， and distribution for Wuhan， China， and Nordrhein-Westfalen， Germany."The findings indicate that variations in hospital admission regulations， healthcare personnel limits， and protection standards had an effect on the demand."Initial production capacity has limited effect on the supply."The German supply chain is subjected to the supply of raw materials."The study identifies the effects of epidemic surveillance and early warning， material storage， and increasing production rate on improving supplies."This study has important theoretical and practical significance for understanding the changing process of supply and demand under the condition of a demand surge.

Keywords：medical supply; personal protective equipment; supply and demand; epidemic prevention and control; storage

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金中德合作項(xiàng)目“重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件下的國(guó)際應(yīng)急供應(yīng)鏈規(guī)劃與運(yùn)作協(xié)調(diào)”（M310）