基于DEMATEL-ANP-ISM模型的煤炭供應鏈風險管理評價

傅 茹

（安徽理工大學 經濟與管理學院，安徽 淮南 232001）

隨著“雙碳”戰略目標的提出，煤炭行業供應鏈再次引發關注。煤炭行業的健康發展離不開煤炭供應鏈這一多主體、多環節的復雜系統。我國煤炭供應鏈龐雜多樣且風險頻發。在整合功能的過程中，受產銷地分布不均、安全生產、季節性波動、各環節難以聯通等多種不確定因素的影響，［1］煤炭供應鏈的各個環節在運行時都存在潛在風險。任何環節的中斷或破壞都可能給整個煤炭供應鏈系統帶來巨大影響。因此，對煤炭供應鏈進行風險管理非常必要。只有對各個環節的風險因素進行識別、分析和評價，才能有效提高煤炭供應鏈風險管理水平，為實現煤炭行業清潔高效發展及“雙碳”目標賦能。

一、文獻綜述

近年來，國內外許多學者對煤炭供應鏈的風險管理進行了研究。李國杰和王冬冬將煤炭供應鏈的風險因素劃分為內部因素和外部因素，包括煤炭生產、煤炭運輸和中轉、煤炭消費、自然環境、經濟、政治環境和國際市場等因素并提出風險管控措施。［2-3］蔣林等引入層次分析法（AHP）建立煤炭供應鏈風險評價層次結構模型，從供應、需求、信息和環境4個方面構造判斷矩陣并計算綜合權重。［4］呂濤從內外因方面分析了煤電供應鏈的脆弱性，運用相關系數分析和多元線性回歸模型得出影響電煤平穩運行的主要因素。［5］劉佳等利用故障樹分析和貝葉斯網絡模型對煤炭供應鏈上中下游短期和長期脆弱性進行網絡參數計算，通過實證分析找出供應鏈的薄弱環節。［6］針對一般風險評價方法識別風險時結果可靠性不足的問題，莫聰穎等結合突變理論，運用熵權法構建煤炭供應鏈風險模糊動態評價指標體系，以確定指標權重。［7］Zhou等考慮煤炭供應鏈風險和模糊性產生的不確定性，建立了兩階段隨機整數規劃模型，提出了多級煤炭供應鏈的聯合規劃能力和分配網絡優化方法。［8］李巍巍等采用IAHPEntropy集成賦權的方式對煤炭供應鏈整體進行綜合績效評價，指出煤炭供應鏈績效提升的關鍵在于流通環節管理，強調流通環節對解決產銷之間矛盾的重要作用。［9］藺雷和任永珍在低碳經濟背景下，從供應鏈管理視角指出煤炭供應鏈管理存在組織結構分散、信息管理體制不健全、供應鏈管理人才匱乏、低碳環保配套設備不足等問題。［10-11］劉虹結合山西煤炭產業發展現狀，將煤炭供應鏈面臨的金融監管風險劃分為宏觀系統風險、供應鏈系統風險、信用風險、資產質量風險以及操作風險，并提出對應的風險控制策略。［12］孫林輝等基于AHP-ABC法從進口和生產兩個層面建立煤炭供應鏈煤源環節風險評價指標體系，得到影響煤源環節的關鍵風險因素。［13］

綜上，當前研究大部分是對煤炭供應鏈風險進行定性評價后給出應對策略，對風險指標的量化研究不是很多，缺少實證檢驗。學者們的研究主要集中于煤炭供應鏈產供銷或其中某一環節的風險因素，對風險管理指標體系的構建不夠完善。煤炭供應鏈作為一個復雜的系統，整體組織結構松散，供應鏈管理存在問題。本文在煤炭供應鏈產供銷風險的基礎上綜合考慮外部環境風險和組織管理風險，采用DEMATEL-ANP-ISM組合法定量求解系統各指標間的因果關系和綜合權重，分析煤炭供應鏈風險管理的關鍵影響指標，旨在提高我國煤炭供應鏈風險管理水平。

二、DEMATEL-ANP-ISM模型建立

DEMATEL法通過兩兩比較因素間的關系強弱，計算并確定因素間的因果關系和各因素在系統中的重要度。［14-15］ANP在AHP的基礎上考慮各因素或相鄰層次之間的相互影響，利用“超矩陣”進行綜合分析得出各因素的指標權重。［16］DEMATEL-ANP組合計算各影響因素的綜合權重值，在此基礎上，采用ISM法，以層次關系示意圖揭示各因素的相互關系及關鍵所在。［17］煤炭供應鏈風險管理評價指標間相互影響、相互作用，適合運用DEMATEL-ANP-ISM模型處理這樣復雜的系統。

（一）煤炭供應鏈基本結構

煤炭供應鏈是指圍繞煤炭生產核心企業，從原煤開采開始，到制成配煤、中間商品煤，最后由銷售運營商通過物流運輸把煤炭送到以電力、鋼鐵、化工、建材、冶金等為代表的煤炭消費企業手中，煤炭原材料生產商、運輸商、銷售商和最終消費者形成統一的整體網鏈運作系統。煤炭供應鏈基本結構見圖1所示。

圖1 煤炭供應鏈基本結構

（二）煤炭供應鏈風險管理指標體系構建

本文基于供應鏈管理理論，通過系統閱讀相關文獻，結合既有研究成果，綜合考慮煤炭供應鏈外部環境風險、生產風險、流通風險、需求風險和組織管理風險等5個層面的風險指標，形成一級評價指標。在采訪煤炭行業資深學者及對煤炭企業進行實地考察調研的基礎上，遵循全面性、可行性、科學性和代表性等原則，對指標進行提煉歸納、調整修正，最終確定15個二級指標，詳見表1。

表1 煤炭供應鏈風險管理指標體系

1.外部環境風險層面

結合文獻，［2-3，5］選取自然災害、政府規劃、國民經濟運行情況、國際形勢4個二級評價指標。煤炭供應鏈面臨難以預測和控制的自然災害，并受到政府法律法規和政策支持程度的影響。國家對煤炭行業投資、貸款政策的變化、利率及匯率的波動以及國民經濟增長的速度和結構變化等經濟風險都會對煤炭供應鏈造成沖擊。煤炭進出口具有高度集中且易受國際形勢演變影響的特征，這使我國煤炭行業在經濟全球化背景下難以及時應變，增加煤炭供應鏈的脆弱性。

2.生產風險層面

結合文獻，［2，18-19］選取資源獲取風險、地質勘探風險、開采安全風險、商品煤加工風險4個二級評價指標。我國煤炭產地分布不均，受地理條件和經濟技術水平限制，大規模開發和釋放優質煤炭資源增加了煤炭獲取的風險。煤炭地質勘探工作具有很強的不確定性，勘探需較長的周期、工作對象的復雜特殊性、技術不確定性等其他因素也加大了煤炭勘探工作的難度。煤炭挖掘的動態化使煤炭開采工作存在很多安全隱患，缺乏先進安全監測設備和開采設備的問題加劇了煤炭安全開采的風險。受限于配煤工藝及設備，一些煤炭企業無法完全滿足高質量商品煤的洗選加工要求，難以進行科學混配和嚴格控制入爐煤雜質含量。產需矛盾和供求差距導致客戶流失是商品煤加工環節不可忽視的風險。

3.流通風險

根據現有文獻，［20-22］選取運輸通道發展情況、配送業務效率2個二級評價指標。運輸通道發展情況指標能反映鐵路發展與國民經濟量的增長和擴張速度之間的差距。而配送業務效率指標反映的是在跨省區調度用煤時，煤炭配送時間與訂單要求時間的對比情況。煤炭物流信息平臺大多數搭建不夠完善，信息傳輸速度慢、配送效率低。

4.需求風險

結合文獻，［10-11，23-24］選取新能源應用和雙碳目標提出2個二級評價指標。新能源應用指標能反映低碳經濟背景下，新能源開發利用會對煤炭企業的原煤生產規劃和煤炭運輸部門的運輸方案產生直接影響。雙碳目標提出指標能反映在雙碳時代，煤炭供應方式發生改變，煤炭供應鏈面臨倒逼煤炭淘汰落后產能、加快研發和推廣應用節能降碳先進技術，同時也承擔著在能源轉型過程中兜底保障的責任。

5.組織管理風險

結合文獻，［11-12，25-27］選取信息管理系統搭建、利益分配風險和信用風險3個二級評價指標。這些指標能反映煤炭供應鏈各節點間聯通的信息流管控與組織平臺的搭建情況，煤碳企業是否能有效地進行信息共享及做出合理決策。因煤炭供應鏈利益分配不合理，獲利水平低的節點企業合作態度不夠強烈，消極履行合同條件，容易造成巨大的信用風險和經濟損失，不利于煤炭供應鏈實現協同一體化運作。

（三）運用DEMATEL法分析各指標間作用關系

煤炭供應鏈風險管理指標體系中各指標間存在著影響關系。使用問卷調查法，收集煤炭行業專家對不同指標之間關系強弱的判斷。采用0-4標度法表明指標間的影響程度，其中0代表沒有影響，4代表有很強的影響。建立直接影響矩陣D，并對其進行標準化處理，得到標準化直接關系矩陣X。

計算綜合影響矩陣T，其中I為單位矩陣

對綜合影響矩陣T=(tij)nxn進行分析，令，記Ci+Ri為第i個指標的中心度M，Ci+Ri為第i個指標的原因度N。

（四）運用DEMATEL-ANP法求解綜合權重值

借助前文建立的評價指標體系，結合綜合影響矩陣T，構建ANP網絡結構圖，分析各指標間的影響關系。其中，單箭頭首端指標對末端指標存在影響，雙箭頭代表相互影響，煤炭供應鏈風險管理指標網絡結構如圖2所示。從ANP法極限超矩陣中選取代表全局權重的列向量ω與DEMATEL法得出的中心度相乘，計算各因素的綜合權重值Z。

圖2 煤炭供應鏈風險管理指標網絡結構

（五）運用ISM法確定可達矩陣

ISM法根據DEMATEL-ANP法的運算結果制作層級拓撲圖，以展示系統因素的因果層次，階梯結構。

計算整體影響矩陣T1，其中I為單位矩陣：

根據閾值λ（λ∈［0,1］）構建鄰接矩陣L來簡化系統結構，便于劃分后續結構：

其中為綜合影響矩陣T的平均值，σ為標準差?？蛇_矩陣Q的計算公式為：

三、實例計算

以淮北地區的某煤炭企業供應鏈為例進行計算。應用前文建立的DEMATEL-ANP-ISM模型，繪制調查問卷，內容包括各指標間影響關系調查表、重要度調查表和指標評價表。共向10名從事煤炭供應鏈研究的專家、5名煤炭企業管理者、4名煤炭管理局工作人員和13名煤炭交易市場工作人員發放調查問卷，收回有效問卷29份，問卷有效率91%。根據收回的數據，確定一級、二級指標間的直接影響矩陣D。

（一）運用DEMATEL法計算影響度、被影響度、中心度和原因度

根據式（2）—（4）計算可得綜合影響矩陣T，見表2。（因空間有限，僅展示一級指標的影響綜合矩陣。）

表2 煤炭供應鏈風險管理評價指標綜合影響矩陣T

通過Matlab軟件計算出二級指標的影響度、被影響度、中心度和原因度，中心度越大，表示該指標的重要程度越高；如果原因度為正，表明該因素對其他因素影響大，稱為原因因素；反之稱為結果因素。計算結果見表3。

表3 二級指標影響度、被影響度、中心度和原因度

由表3可知，B1—B7、B11和B12的原因度值大于0，屬于原因因素；其他6個二級指標的原因度值都小于0，屬于結果因素。即商品煤加工風險、運輸通道發展情況、配送業務效率、信息管理系統搭建、利益分配風險和信用風險容易受到其他因素的影響，需對其加強監管。由中心度排序可知，新能源應用、國民經濟運行情況、雙碳目標提出、政府規劃等二級指標對系統的影響最大。

（二）運用DEMATEL-ANP法計算綜合權重值

根據直接影響矩陣D設計調查問卷，對專家打分進行整理，構建判斷矩陣。［28］借助Super Decisions計算出極限超矩陣W*，選取極限超矩陣中的列向量ω作為全局權重，可得二級指標的全局權重，結果見表4。根據式（7）計算得到綜合權重值Z，見表5。

表4 二級指標間的局部權重、全局權重

表5 煤炭供應鏈風險管理評價指標的ANP權重、綜合權重

分析表5可知，國民經濟運行情況、雙碳目標提出、政府規劃、商品煤加工風險和國際形勢綜合權重數值相對較大，因此需要對這5個指標予以重視。國民經濟發展的健康狀況直接影響到煤炭供應鏈的各個環節，因為經濟增速持續影響煤炭市場狀況。經濟轉型升級要求煤炭產業結構調整以實現可持續發展，因此國民經濟運行情況對其他指標的影響最大。而商品煤加工風險雖然綜合權重排序較為靠前，但其屬于結果因素，受其他指標的影響。因此，需要多個因素發揮共同作用，促進其發展完善。

（三）運用ISM法建立多級遞階結構模型

根據式（10），由綜合影響矩陣T 計算可得該矩陣的平均值和標準差分別為=0.11985 ，σ=0.08608，λ=+σ=0.20593。根據式（8）—（10）可得到可達矩陣。通過分析可達矩陣，得到各影響因素的可達集Pi和先行集Si。當因素滿足等式Pi=Pi∩Si（i=1,2,…,n）時，可確定這些因素為同一個層級。根據劃分出來的層級構建出煤炭供應鏈風險管理關鍵影響因素的ISM解釋結構圖。［29］

利用Matlab軟件計算出煤炭供應鏈風險管理關鍵影響指標的可達集、先行集、交集、層級，計算結果見表6。

表6 風險管理關鍵影響指標可達集、先行集、交集、層級

由表6及可達矩陣可以繪制出煤炭供應鏈風險管理關鍵影響指標的ISM解釋結構圖，見圖3。

圖3 煤炭供應鏈風險管理關鍵影響指標ISM解釋結構

四、研究結論與建議

（一）結論

第一，國民經濟運行情況和國際形勢是煤炭供應鏈風險管理的根本影響因素，綜合權重排序靠前，同時為原因因素，對煤炭供應鏈風險管理影響最顯著。

第二，自然災害、政府規劃、新能源應用、雙碳目標提出、信息管理系統搭建屬于影響煤炭供應鏈風險管理的深層因素。其中，自然災害、政府規劃、新能源應用、雙碳目標提出為原因因素，信息管理系統搭建為結果因素。自然災害雖是原因類因素，但為不可控風險，綜合權重較小。而信息管理系統搭建綜合權重排序靠后，容易受其他因素影響。

第三，資源獲取風險、地質勘探風險、開采安全風險是煤炭供應鏈風險管理的中層影響因素和原因因素。資源獲取風險排序相對靠前，地質勘探風險、開采安全風險排名靠后。

第四，商品煤加工風險、運輸通道發展情況、配送業務效率、利益分配風險、信用風險是煤炭供應鏈風險管理的表層因素兼結果因素，容易受到其他因素的影響。

（二）建議

1.關注國內外經濟、政治形勢

煤炭供應鏈各個環節的經營主體要密切關注國內國際經濟、政治、社會動態。各經營主體也應積極參與行業調研、出席相關技術論壇報告、咨詢專家建議意見等，捕捉與煤炭相關的動向，預測國家可能出臺的相關政策措施，提前調整經營戰略部署。

2.建立預防機制，做好災情應急預案

加強對自然災害的監測力度、災情管理是關鍵。通過加強風險普查和災情安全教育，提前識別潛在風險，并采取相應的預防和管理措施，及時做好風險隱患排查和緊急預案工作，提高抗災能力。

3.強化企業對技術創新的重視

開展科學技術攻關以提高煤炭洗選加工水平，精準適配用戶需求，破解煤炭低效利用、分質分級利用、低階煤提質轉化等現實難題。同時，我國要實現雙碳目標亟需解決的問題依然突出，能源結構、產業結構調整與工業化、城鎮化進程的矛盾依然存在。數智技術對企業碳減排及優化升級助力顯赫，有利于激發我國經濟發展新活力。清潔高效利用煤炭以促進減污降碳，實現高碳能源低碳化利用。

4.強化安全生產意識，健全完善安全生產責任落實制度

安全生產對煤炭供應鏈風險管理意義重大，必須加大對安全生產的投入。企業要引進智能化的開采設備和安全監測系統，堅決執行對工作人員的專業技術水平培訓。同時，企業也要定期進行設備檢查維護并及時更新換代，保證每一個員工的人身安全。要將安全生產責任落實到每一個員工身上，煤礦定時安全生產大檢查不可浮于表面。同時，政府相關部門也要健全完善安全督導檢查責任制度。

5.加強信息管理系統建設，促進煤炭供應鏈信息化發展

將煤炭生產、洗選加工、運輸、配送、消耗納入統一的大數據收集、處理和存儲管理系統，以解決供應鏈優化和交互運作的現實問題。一方面，為煤炭供應鏈眾多參與方打通交流渠道，及時溝通傳遞供應鏈上的潛在風險。通過網絡可視化服務與全程資源共享，可全方位展示煤炭開采、加工及運送等環節。利用大數據分析簡化煤炭流通環節、優化配送業務流程設計、精準定位追蹤風險源，從而控制風險。另一方面，可以保障供應鏈各方的參與和協同運作。信息公開透明有助于產、運、銷各節點企業勇于揭示問題，建立穩定的信任關系，減少因管理水平低下和信息不對稱導致的煤炭供需矛盾升級。協同運作有利于供應鏈各節點企業為落實雙碳目標共同規劃，推動煤炭產業綠色轉型，以及涉煤行業清潔高效發展，切實保證煤炭供應鏈各參與方的利益。