河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析.pdf

物流科技 2023 年第 21 期 11 月上收稿日期：2023-02-08基金项目：2022 年河南省科技厅软科学项目“河南省现代农业物流发展的系统动力学分析及对策研究”（222400410218）作者简介：史燕（1981），女，陕西临潼人，南阳师范学院经济与管理学院，讲师，硕士，研究方向：农产品物流、农产品供应链。引文格式：史燕.河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析J.物流科技，2023,46(21):17-21.誗理论研究誗文章编号：1002-3100 渊2023冤 21-0017-05Logistics Sci-Tech November,2023（the first half）物流科技 2023 年第 21 期 11 月上摘要：发展现代农业物流是实现河南农业高质量发展、助推乡村振兴的必然选择。文章把河南现代农业物流看作复杂经济系统，对其运行机制和运行行为进行系统动力学分析，运用规范的系统动力学方程，进行模型测试及场景模拟，为探索优化河南现代农业物流发展路径寻找依据。关键词：河南省；农业；现代农业物流；系统动力学中图分类号：F252.8文献标志码：ADOI：10.13714/ki.1002-3100.2023.21.004Abstract:Developing modern agricultural logistics is an inevitable choice to realize the high quality development of agriculture inHenan and boost the strategy of rural revitalization.In this paper,the modern agricultural logistics of Henan Province is regardedas a complex economic system,the system dynamics analysis of its operating mechanism and operating behavior is carried out,and the standardized system dynamics equation is used to conduct model testing and scene simulation,so as to find the basis forexploring and optimizing the development path of modern agricultural logistics of Henan Province.Key words:Henan Province;agriculture;modern agricultural logistics;system dynamics1河南省现代农业物流系统动力学的适用性分析河南现代农业物流是一个影响因素众多、运行机理复杂的经济系统。系统内各因素互为因果，且多表现为非线性、高阶次性等特点，无法运用单一的定性或定量方法进行分析研究。系统动力学是系统科学理论与计算仿真紧密结合，研究系统反馈结构与行为的一门科学。系统动力学认为，系统行为模式与特性主要取决于其内部结构。反馈是 X 影响 Y，反过来 Y 通过一系列因果链来影响 X，变量之间的影响表现为多维性、高阶次、非线性等特性。因此，系统动力学具有在处理复杂系统问题上的先天优势，其具备信息反馈、因素相互影等分析机制，能够处理定性、定量数据，进而对系统进行仿真分析。把河南现代农业物流看作复杂经济系统，对其运行机制和运行行为进行系统动力学分析，可以摸清影响河南现代农业物流各因素变化的行为逻辑，进而运用规范的系统动力学方程，对影响因素进行定量化处理，并进行模型测试及模拟，为探索优化河南现代农业物流发展路径寻找动力依据。2河南省现代农业物流系统边界的确定本文把经济因素、农业物流供给因素、农业物流需求因素、成本因素、科技创新因素纳入系统边界，同时考虑到现代农业物流的投入回报周期以及行业发展特性，因此设置模型的运行时间周期为20152030 年，即 15 年时长。具体如表 1 所示。3河南省现代农业物流系统动力学的模型构建3.1河南省现代农业物流系统的因果关系分析模型的因果关系分析是构建系统动力学模型的基础和关键，其能够有效梳理模型变量间的逻辑关系，并明晰模型变量间的动力演化机制，本研究使用 Vensim PLE 软件绘制河南现代农业物流系统的因果关系图，如图 1 所示。根据图 1，得到以下主要反馈回路：回路（1）：农业物流国家人才培养政策出台数寅（+）农业物流人员工资水平寅（+）农业物流人才数寅（+）农业物流创河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析Dynamic Modeling and Scenario Analysis of Modern Agricultural Logistics System in Henan Province史燕（南阳师范学院 经济与管理学院，河南 南阳 473061）SHI Yan（School of Economics&Management,Nanyang Normal University,Nanyang 473061,China）表 1模型系统边界因素主要变量经济河南省 GDP、河南农业 GDP 等农业物流供给农业物流从业人数、农业物流国家财政投入、行业自身投入等农业物流需求农业物流运输需求量成本河南农业物流成本科技创新物流创新专利数、物流科技研发投入水平、创新培训投入资金水平等17物流科技 2023 年第 21 期 11 月上河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析新研究人员数寅（+）农业物流从业人员数寅（+）河南物流增加值寅（+）农业物流运输完成量寅（+）河南省 GDP寅（+）河南省农业 GDP寅（+）农业物流产值寅（+）河南农业产业结构寅（+）农业物流国家人才培养政策出台数，该回路反映了国家对农业物流人才培养的重视程度是提升河南经济发展水平、优化农业产业结构的重要因素之一。回路（2）：农业物流运输完成量寅（+）河南省 GDP寅（+）农业物流国家财政投入寅（-）河南省农业物流成本寅（-）农业物流运输需求量寅（+）农业物流国家人才培养政策出台数寅（+）农业物流人员工资水平寅（+）农业物流人才数寅（+）农业物流创新研究人员数寅（+）农业物流从业人员数寅（+）河南物流增加值寅（+）农业物流运输完成量，该回路反映了河南农业物流供给水平的提升，对河南经济发展、农业物流成本降低，以及农业物流从业人员数量增加等因素都起到积极影响。回路（3）：河南省农业 GDP寅（+）物流科技研发投入寅（+）物流创新专利数寅（+）农业物流运输需求量寅（+）农业物流国家人才培养政策出台数寅（+）农业物流人员工资水平寅（+）农业物流人才数寅（+）农业物流创新研究人员数寅（+）农业物流从业人员数寅（+）河南物流增加值寅（+）农业物流运输完成量寅（+）河南省农业 GDP，该回路反映了河南农业经济水平的提高，对农业物流领域的科技创新、农业物流需求水平、人才培养等方面都起到积极的正向作用。3.2河南省现代农业物流系统流图及动力学模型的构建在因果关系图及因果回环的基础上，根据各变量之间的关系与数据，建立模型流图，如图 2 所示。农业物流运输完成量农业物流运输需求量河南省农业物流成本河南物流增加值创新培训投入资金水平物流创新专利数农业物流国家财政投入农业物流国家人才培养政策出台数农业物流从业人员数河南省 GDP农业物流人员工资水平农业物流创新研究人员数农业物流人才数物流科技研发投入河南农业产业结构农业物流行业投资河南大学生毕业人数农业物流产值河南省农业 GDP行业自身投入图 1河南省现代农业物流系统因果关系图创新培训投入资金水平农业物流运输变化率财政科技研发投入比例行业自身投入物流科技研发投入物流科技研发投入变化农业物流运输完成量物流创新专利数农业物流运输需求量需求量变化农业物流国家人才培养政策出台数河南农业产业结构河南省农业物流成本农业物流人员工资水平农业物流行业投资农业物流投资比例农业物流产值农业物流国家财政投入河南大学生毕业人数农业物流人才数河南省农业 GDP河南省农业 GDP 变化农业物流创新研究人员数河南省 GDP 增长率河南省 GDP 变化河南 GDP农业物流从业人员数河南物流增加值物流变化量图 2河南现代农业物流系统流图根据河南现代农业物流系统流图，确定模型主要研究变量及参数种类，变量大部分数据主要来源是 20112021 年的 河南省统计年鉴 ，部分缺失数据主要根据历年数据进行估算得到。模型中主要变量的动力学方程如表 2 所示。3.3河南省现代农业物流系统模型的检验（1）历史检验模型的历史检验是指把仿真模拟数据与真实历史数据进行误差的对比分析，如果两者误差在可接受范围内，表明通过模型所描述的系统行为与实际情况相符，模型的准确性较高，可以用来进行政策模拟实验。本研究随机选取 20152020 年河南省GDP 进行仿真模拟，结果如表 3 所示。表 3 表明，检验变量的历史检验结果误差均在 5%范围以内，模型能够较好描述相关变量走势，通过历史检验，可以用于后续模拟分析。18物流科技 2023 年第 21 期 11 月上（2）参数的灵敏度检验本研究通过提升农业物流创新水平 10%对河南省农业 GDP 进行重新模拟，发现河南省农业 GDP 在相关参数变化的情况下，其结果变化也在合理范围内，具有敏感性，如图 3 所示。4河南省现代农业物流系统的仿真结果分析对河南农业物流成本、河南农业运输完成量、河南农业 GDP 能够反映河南现代农业物流发展水平的三个主要变量进行政策应用场景仿真分析，选取政策因素分别为区域政府财政投入、物流创新专利数、区域农业人才数。模拟以上三个变量在不同政策情境下的发展变化情况，对河南现代农业物流系统进行优化分析。4.1政府财政投入表 2河南省现代农业物流系统动力学方程体系及变量单位动力学方程变量单位（01）FINAL TIME=2030年（02）INITIAL TIME=2015年（03）SAVEPER=TIME STEP年（04）TIME STEP=1年（05）农业物流产值=河南省农业 GDP*0.2亿元（06）农业物流人员工资水平=IF THEN ELSE（农业物流国家人才培养政策出台数逸100 000,1，农业物流国家人才培养政策出台数/100）万元（07）农业物流人才数=农业物流人员工资水平*0.03+河南大学生毕业人数*0.007 5人（08）农业物流从业人员数=农业物流创新研究人员数*25-13人（09）农业物流创新研究人员数=创新培训投入资金水平*（河南省农业 GDP+农业物流人才数）人（10）农业物流国家人才培养政策出台数=农业物流运输需求量*0.064+（河南农业产业结构*农业物流行业投资）个（11）农业物流国家财政投入=河南省 GDP*0.25亿元（12）农业物流投资比例=0.2Dmnl（13）农业物流行业投资=河南省农业 GDP*0.006 4+农业物流国家财政投入+农业物流投资比例亿元（14）农业物流运输变化率=0.02Dmnl（15）农业物流运输完成量=INTEG（物流变化量，1 360）万吨（16）农业物流运输需求量=需求量变化*2.64万吨（17）创新培训投入资金水平=0.5亿元（18）河南农业产业结构=农业物流产值*0.25Dmnl（19）河南大学生毕业人数=46.3万人（20）河南物流增加值=0.7*LN（河南省 GDP*农业物流从业人员数）万吨（21）河南省 GDP=INTEG（河南省 GDP 变化，37 084.1）亿元（22）河南省 GDP 变化=河南省 GDP*河南省 GDP 增长率亿元（23）河南省 GDP 增长率=0.075Dmnl（24）河南省农业 GDP=INTEG（河南省农业 GDP 变化，7 299.58）亿元（25）河南省农业 GDP 变化=（农业物流运输完成量*0.5+河南省农业 GDP*0.05+河南省 GDP*0.084）亿元（26）河南省农业物流成本=农业物流国家财政投入*0.04亿元（27）物流创新专利数=物流科技研发投入*0.005+0.2万件（28）物流变化量=农业物流运输变化率*农业物流运输完成量+河南物流增加值万吨（29）物流科技研发投入=物流科技研发投入变化*0.85亿元（30）物流科技研发投入变化=行业自身投入+河南省农业 GDP*财政科技研发投入比例+农业物流产值*0.032亿元（31）行业自身投入=530+Time*0.042亿元（32）财政科技研发投入比例=0.2Dmnl（33）需求量变化=物流创新专利数*3.76+农业物流运输完成量*0.42-河南省农业物流成本*0.007 6万吨表 3河南省 GDP 仿真数据与历史数据对比结果表河南省 GDP（亿元）真实值模拟值误差（%）河南省 GDP（亿元）真实值模拟值误差（%）201537 08437 6771.60201849 93650 3030.74201640 24941 1112.14201953 71854 8272.06201744 82545 6021.73202054 99756 3182.40河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析19物流科技 2023 年第 21 期 11 月上将政府财政投入在原有基础上提升 10%、20%后，观察河南农业物流成本、河南农业运输完成量及河南农业 GDP 的变化情况，其仿真结果如图 4 至图 6 所示。20152017201920212023202520272029Time（Year）20 00015 00010 0005 0000河南省农业 GDP：基准情景河南省农业 GDP：灵敏度检验图 3模型参数灵敏度检验图 4河南省农业物流成本相对于政府财政投入的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）河南省农业物流成本：基准情景河南省农业物流成本：政府财政投入提升 10%河南省农业物流成本：政府财政投入提升 20%2 0001 5001 0005000图 6河南省农业 GDP 相对于政府财政投入的影响图 5河南省农业物流运输完成量相对于政府财政投入的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）农业物流运输完成量：基准情景农业物流运输完成量：政府财政投入提升 10%农业物流运输完成量：政府财政投入提升 20%7 0005 2503 5001 750020152017201920212023202520272029Time（Year）河南省农业 GDP：基准情景河南省农业 GDP：政府财政投入提升 10%河南省农业 GDP：政府财政投入提升 20%40 00030 00020 00010 0000从图 4 至图 6 可以看出，政府财政投入增加，河南农业物流成本下降，河南农业运输完成量和农业经济总量提高。这充分表明，加大区域政府财政在农业物流基础设施、科技创新、专业人才等方面的投入，可增强农业物流供给能力，缩减农业物流费用，降低农业物流成本，提升农业物流运行效率，进而推进农业整体发展水平。农业物流的季节性、区域性、专业性对时间、空间、农业技术的高要求使得农业物流系统建设存在跨度大、变化多等复杂特性。因此，必须从宏观层面整体协调，政府各部门应发挥积极作用，组织协调，加大政策支持力度，优化政策环境，提升财政投入，鼓励和引导农业物流发展，为优化现代农业物流系统提供坚而有力的支持。4.2物流创新专利数将物流创新专利数在原有基础上提升 10%、20%后，观察河南农业物流成本、河南农业运输完成量及河南农业 GDP 的变化情况，其仿真结果如 7 至图 9 所示。图 7河南省农业物流成本相对于物流创新专利数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）河南省农业物流成本：基准情景河南省农业物流成本：物流创新专利数提升 10%河南省农业物流成本：物流创新专利数提升 20%2 0001 5001 0005000图 8河南省农业物流运输完成量相对于物流创新专利数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）农业物流运输完成量：基准情景农业物流运输完成量：物流创新专利数提升 10%农业物流运输完成量：物流创新专利数提升 20%7 0005 2503 5001 7500从图 7 至图 9 可以看出，物流创新专利数增加，河南农业物流成本下降，河南农业运输完成量、河南农业 GDP 提高，且物流创新专利数对河南农业物流运输完成量和农业 GDP 的贡献程度随其幅度的增加进一步提高。仿真结果表明，科技创新对农业物流运行效率、物流资源利用率等方面的推动作用降低了农业物流运行成本，在农业物流装备、基建、管理方式等方面提高了农业物流供给能力和综合效益，进而促进了河南农业经济发展。显然，科技创新是农业高质量发展的原始动力，是传统农业产业升级、实现农业现代化的核心。4.3农业人才数将农业人才数在原有基础上提升 10%、20%后，观察河南农业物流成本、河南农业运输完成量及河南农业 GDP 的变化情河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析20物流科技 2023 年第 21 期 11 月上况，其仿真结果如图 10 至图 12 所示。从图 10 至图 12 可以看出，农业人才数增加，河南农业物流成本下降，河南农业运输完成量、河南农业 GDP 提高，且农业人才数对河南农业物流运输完成量和农业 GDP 的贡献程度随其幅度的增加进一步提高。仿真结果表明，强化现代农业物流人才支持，可有效推动农业物流领域科创水平，使得农业物流成本下降，供给能力提升，农业发展水平提高。事实证明，建设现代农业物流，观念是根本，人才培养是关键。因此，培养现代农业物流的人文创新意识、探索农业物流人才的培养模式，创新农业物流人才的引进方式，是优化河南现代农业物流系统，实现农业高质量发展的关键因素。通过对河南现代农业物流系统建模及场景仿真分析表明，增加政府财政投入、提升科创水平、强化人才支撑能够明显优化河南现代农业物流的系统行为。结果证明，农业物流供给能力得到提升，运行成本下降，河南农业物流系统的运行效率和质量明显提高。参考文献：1黄京华.基于现代农业的农业物流发展策略研究J.汉江师范学院学报，2018(1):92-95.2李琰，哈奔，李红霞.基于系统动力学的西安现代农业物流发展的对策研究J.安徽农业科学，2011(24):15096-15099.3河南省统计局.河南省统计年鉴（20112021）M.北京：中国统计出版社，2011-2021.4柳赵郑.河南省现代农业物流面临的问题及其对策研究D.郑州：河南农业大学，2009.5刘月明，赵晗.发展现代农业物流 促进农村经济腾飞Z.2004.6陈家伍.河南发展现代农业物流的优势分析J.河南农业，2010(4):18-19.7余国忠,等.农业物流与现代农业之间的互动关系研究Z.衢州市公路运输管理处，2008.8王之泰.现代物流学M.北京：北京中国物资出版社，1995.9何美玲，安勇峰，蒲俊.江苏省现代农业物流系统动力学建模及优化J.江苏大学学报，2021(5):31-37.图 9河南省农业 GDP 相对于物流创新专利数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）40 00030 00020 00010 0000河南省农业 GDP：基准情景河南省农业 GDP：物流创新专利数提升 10%河南省农业 GDP：物流创新专利数提升 20%图 10河南省农业物流成本相对于农业人才数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）2 0001 5001 0005000河南省农业物流成本：基准情景河南省农业物流成本：农业人才数提升 10%河南省农业物流成本：农业人才数提升 20%图 11河南省农业物流运输完成量相对于农业人才数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）8 0006 0004 0002 0000农业物流运输完成量：基准情景农业物流运输完成量：农业人才数提升 10%农业物流运输完成量：农业人才数提升 20%图 12河南省农业 GDP 相对于农业人才数的影响20152017201920212023202520272029Time（Year）40 00030 00020 00010 0000河南省农业 GDP：基准情景河南省农业 GDP：农业人才数提升 10%河南省农业 GDP：农业人才数提升 20%河南省现代农业物流系统动力学建模及场景分析21