基于GO-FLOW的航空冷链物流安全风险管理

魏 然，陈丙成，李艳华

（1.中国民航大学交通科学与工程学院，天津 300300；2.中国南方航空股份有限公司上海分公司，上海 201803；3.北京交通大学交通运输学院，北京 100044）

近年来，食品、药品等安全问题一直是被重点关注的民生问题，而冷链运输是保障食品、药品安全的重要手段。特别是2020 年新型冠状病毒肺炎疫情背景下，冷链运输逆势增长，航空运输在疫苗运输中显得尤为重要，但冷链物流安全性问题愈发凸显。据统计，高达30%的冷链药品报废都归因于物流。而航空物流环节多、接口多、程序复杂，使得航空冷链物流运输“断链”问题严重，且存在于各个环节，成为冷链货物多式联运的发展瓶颈。因此，分析航空冷链物流运输的安全性，并建立标准程序来规避风险，成为航空冷链物流运输领域重点研究方向之一。

为了对冷链物流安全性或可靠性进行研究，国内专家学者运用GO-FLOW 法对不同冷链物流领域进行研究：朱新球[1]研究O2O（ontime to office）生鲜海产品冷链物流系统风险评价；邱祝强等[2]研究蔬菜物流安全风险分析；邹毅峰等[3]研究荔枝冷链物流安全评价；杨芳等[4]研究苹果冷链物流系统安全性评价；黄欣等[5]研究冷鲜肉物流安全评价；程文等[6]研究乳制品冷链物流系统安全性评价分析，进行GO-FLOW 程序运算，分析系统各环节的可靠性和故障率，找出了影响系统安全性的关键环节并提出了解决思路。针对航空冷链物流的研究主要集中在现状的研究：赵旭东等[7]分析了全球医药、生鲜市场前景，并与国外主要航空货运物流公司对比，提出应大力发展基础设施，特别是航空冷链相关技术及设备；吴俊涛[8]分析了中国航空冷链物流发展存在的问题并提出了相应对策。

这些研究多关注于某些特定种类冷链货物的冷链物流系统安全性分析，而关于航空冷链物流的研究文献相对匮乏，大多是对中国航空冷链物流发展现状、问题及发展建议的定性分析，鲜有对航空冷链物流安全风险的系统性分析。为此，本文基于GO-FLOW 法的定量分析方法测算航空冷链物流运输流程中的风险，识别航空冷链物流运输中风险来源，提出了相应规避风险的建议。本研究在解决了航空冷链物流安全性问题后，可以有效解决冷链货物多式联运的关键技术难题。

1 研究方法与模型

GO-FLOW 法是一种有效的系统可靠性分析方法。20 世纪80 年代以后，在GO 法的基础上，Matsuoka等[9]开发了能够处理时间相关性的可靠性方法——GOFLOW 法。GO-FLOW 法的基本思想是把流程图直接翻译成GO-FLOW 图，并用操作符代表具体的单元或部件，用信号流连接操作符，代表具体的物流或者逻辑上的运输通道，适用于有一定操作程序、状态随时间变化或有阶段性任务等复杂系统的安全性和可靠性分析[10-12]。

在GO-FLOW 法中有14 种标准操作符，应用的类型和符号如图1 所示，其中：S（t）表示主输入信号强度；P（t）表示次输入信号强度；R（t）表示在时间点t 输出信号强度。

图1 GO-FLOW 操作符Fig.1 GO-FLOW instruction signs

时间点的个数有n 个，依次用t1，t2，…，tn来表示。而一个系统的安全性越好，则其信号流强度也越高。本文主要使用的操作符定义与计算公式如下[9-10，13]。

操作符类型21 通常用来模拟只有两种状态的元部件。输出信号强度的计算公式为

式中Pg代表元部件的成功率。

操作符类型25 用来模拟单信号发生器，给出时间点ti的输出信号强度R（ti），其中i=1，2，…，n。

操作符类型35 用来模拟正在工作但是失效率随时间增长的元件，输出信号强度的计算公式为

式中：λ 表示失效率，且被假设不随时间而改变；d 表示时间跨度。输出信号强度R（t）被主输入信号S（t）所影响。

鉴于航空冷链物流系统具有多环节、时序性的特点，运用GO-FLOW 法可以准确得出各时间点的安全性，从而识别出关键控制点，进而对其实施控制管理，以便更好地提高整条航空冷链的安全性。

2 航空冷链物流运输的GO-FLOW 分析

2.1 航空冷链物流运输流程

目前由于中国航空物流一体化运作模式较少，所以航空冷链物流运输还是以航空货运的集中托运为主要组织模式。根据航空货运集中托运的业务程序，航空冷链物流运输包括从发货人交货开始到接货人收货间的货运代理人（简称货代）代理、机场货站地面操作和航空公司空中运输等一系列业务流程，具体流程如图2 所示。

图2 航空冷链物流运输流程Fig.2 Flow chart of aviation cold chain logistics

由图2 可知，航空冷链物流运输包括了始发地验货、冷藏车运输、机场入库、安检、装机、航空运输、目的地机场卸货、入库、取货、交货等多个环节。每个环节在具体操作过程中会由于设备、人员、信息传递、操作规范等方面的原因导致航空冷链物流运输中的货物出现损坏或损毁。

2.2 航空冷链物流运输GO-FLOW 图

为了简化问题，仅将重要流程列入航空冷链物流运输流程，如图3 所示。

图3 航空冷链物流运输的操作流程Fig.3 Aviation cold chain logistics operation process

根据航空冷链物流运输的操作流程图，建立航空冷链物流运输GO-FLOW 图，如图4 所示。

图4 航空冷链物流运输GO-FLOW 图Fig.4 GO-FLOW chart of aviation cold chain logistics

根据航空冷链物流运输流程，定义了9 个时间点（段），分别与图3 中9 个阶段相对应，即时间点（段）①～⑨分别为：发货人交货的时刻、货物在始发地冷藏车地面运输时间段、始发地机场货站安检时刻、货物在始发地机场货站冷库储存时间段、货物在始发地机场停机坪装机时刻、货物在空中运输时间段、货物在目的地机场停机坪卸货时刻、货物在目的地冷藏车地面运输时间段、收货人接货时刻。整个航空冷链物流运输共有13 个信号流（1～10 代表信号流）和10 个操作符。

（1）信号流。航空冷链物流运输过程，冷链货物的温度、品质等可能会发生变化。保障航空冷链物流运输的安全，就是减少冷链货物品质损耗，保证全程温度可控。因此，可以用信号流强度表示航空冷链物流运输的安全性[3]。信号强度越高，说明安全性越好。

（2）发货人交货（时间点①）是整个航空冷链物流运输的起点，选用“操作符类型25”表示。

（3）在航空冷链物流运输中机场货站安检（时间点③）、停机坪装机（时间点⑤）、停机坪卸货（时间点⑦）、收货人接货（时间点⑨）等4 个环节存在好或坏两种状态，选用“操作符类型21”表示。

（4）在地面运输（时间段②和⑧）、冷库储存待运（时间段④）、空中运输（时间段⑥）等4 个环节时间消耗较长，这期间可能导致航空冷链货物的安全性降低，选用“操作符类型35”表示。

2.3 计算规则及参数设定

根据GO-FLOW 法的计算公式（1）、（2）与航空公司实际调研和相关数据统计，列出了图4 中所有操作符的类型和相关参数，如表1 所示。

表1 航空冷链物流运输系统中各操作符的数据参数Tab.1 Data parameters of each operator in aviation cold chain logistics

3 航空冷链物流运输的安全性计算

3.1 计算过程与结果

GO-FLOW 法是从信号发生器开始，逐个计算输出信号在所有时间点的强度，直到最后一个信号。最后计算出来的输出信号强度则代表整体冷链物流运输系统的可靠程度或安全程度。该测算过程基本遵循“逐一提高各环节可靠程度，考察系统整体可靠程度提升”的原则。从各环节同时呈现成功率较低的情况开始，测算系统安全性。当航空冷链物流运输流程中各环节同时呈现成功率最低时，系统安全性仅有0.609，如表2 所示。通过对航空冷链物流运输的关键环节安全性进行改进，对系统安全性的影响情况参照表2计算过程进行逐个测算，如表3 所示，具体如下：

表2 航空冷链物流运输各环节同时呈现成功率最低时系统安全性计算结果Tab.2 Calculation result of system safety when each operator in the aviation cold chain logistics is at the lowest success level

表3 提高关键环节可靠度后系统安全性计算结果Tab.3 The calculation result of system reliability after the improvement of reliability in key link

（1）提高机场安检环节的安全性，将机场安检环节的成功率由最初的0.900 提高到1.000，其他环节安全性不变（见表1），则系统安全性计算结果为0.677，安全性在原有基础上（0.609）提高了11.2%；

（2）提高机坪装机与卸货环节的安全性，将机坪装机与卸货环节的成功率由最初的0.900 提高到1.000，其他环节安全性不变（见表1），则系统安全性计算结果为0.752，安全性在原有（0.609）基础上提高了23.5%；

（3）同时提高安检环节和机坪装机、卸货环节的安全性，即安检环节和机坪装机、卸货环节的成功率由最初的0.900 均提高到1.000，其他环节安全性不变（见表1），则系统安全性计算结果为0.835，安全性在原有（0.609）基础上提高了37.1%；

（4）在（3）的基础上，提高空中运输过程的安全性，将空中运输过程中冷链货物随时间推移的失效率由0.005 降低到0.001，则系统安全性计算结果为0.856，安全性在上述（0.835）基础上又提高了2.5%；

（5）在（3）的基础上，提高冷库储存待运过程的安全性，将储存待运过程中冷链货物随时间推移的失效率由0.007 降低到0.002，则系统安全性计算结果为0.861，安全性在上述（0.835）基础上又提高了3.1%，如果删去冷库储存待运过程，则系统安全性计算结果为0.871，安全性在上述（0.835）基础上又提高4.3%；

（6）在（3）的基础上，提高地面运输过程的安全性，将地面运输过程中冷链货物随时间推移的失效率由0.009 降低为0.002，则系统安全性计算结果为0.908，安全性在上述（0.835）基础上又提高8.7%。

3.2 计算结果分析

由上述定量分析可知，单独增加某环节安全性可使总系统安全性增加，增加幅度排名前三的情况为：

（1）增加停机坪装机与卸货安全性可使总系统安全性增加23.5%，属第一关键环节；

（2）增加机场安检安全性可以使总系统安全性增加11.1%，属第二关键环节；

（3）降低两次地面运输过程中货物失效率可以使总系统安全性增加8.7%，属第三关键环节。

4 航空冷链物流运输关键环节的风险控制策略

根据GO-FLOW 法计算结果，提高航空冷链物流运输安全性的核心是优化机坪装机和卸货、机场安检和两次地面运输3 个关键环节。结合航空冷链货物运输时间和温度特性，航空冷链物流运输要实现标准化流程、依托智能化与信息化及多主体协同推进。

1）优化关键流程

航空冷链货物要建立“先卸后装、优先运输和优先交付”的作业流程，对时间、温度敏感性货物提供装运优先通道和申请优先安检，建立飞机装货前30 min从冷库运至机坪的操作流程，尽可能减少冷链货物暴露在货站和机坪的时间，提高该环节的安全性。

2）优化设施设备

推广实施保温隔热罩服务、机坪温控车服务，实现航空冷链货物与外界不良环境的最大程度隔绝，航空运输逐步使用主动式温控的航空集装箱，地面运输除了冷藏车外，可以通过采用低成本的惰性冰板和隔热材料设计小型冷藏集装箱，以便于运输和配送，提高运输环节的安全性。

3）优化制度体系

探索建立航空货运安全体系——受信任的托运人概念，采取“航空冷链货物预先安检”的模式，逐步推广基于信用分级、差异化分级等冷链运输安检政策，采取前置安检的形式，推动安全管理和安保环节前移，避免航空冷链因开包等造成的风险。

5 结语

运用GO-FLOW 法识别出航空冷链物流运输流程各环节的风险来源，并从流程、设备、制度体系等方面提出业务规范和风险防控策略。航空冷链物流具有市场前景和社会价值，其安全性又关系到国计民生，需要国家、行业和企业3 个层面共同发力[14]。

（1）加快推进标准化建设，形成航空冷链物流发展的制度环境。明确各个环节的规范化操作，提高航空冷链物流运输的安全性，保护消费者合法权益和人民生命安全。

（2）加快“智能化+设施设备”建设，形成航空冷链物流发展的智慧环境。推广先进的冷链相关设施设备，建设信息可追溯的系统平台，提高航空冷链物流运输的效率和安全性。

（3）加快全球化体系认证建设，航空冷链物流标准积极与国际标准对接，鼓励更多市场主体参与全球的体系认证，以更加积极、开放的姿态加入全球竞争中倒逼企业变革。