【供应链】疫苗安全的生命线--运筹学inside冷链物流

【供应链】疫苗安全的生命线--运筹学inside冷链物流

文章作者:陈旭东
审稿人: @覃含章
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前言:周末,一觉醒来,长生医药疫苗事件刷爆了朋友圈,疫苗是事关人生命的特殊医药产品,在研发,生产,流通,以及使用接种的全供应链各个环节都必须严格遵守相关操作规范和国家标准。这次长生事件问题爆发在生产环节,但绝不能忘记的是在流通环节,历史上爆发过多次疫苗供应链的安全事件:


1、疫苗供应链流通

疫苗由于其产品的特殊性,属于冷链物流范畴,是一个涉及生产、储藏、销售、运输众多环节的系统工程,国际疫苗生产经营巨头对疫苗冷链定义为在对疫苗的生产、储藏、销售。运输(配送)等直到注射前的各个环节始终保持在疫苗所需要的低温环境下,防止疫苗由于温度变化而失效甚至变质,从而保证疫苗的质量和药效的一项特殊的冷链物流系统工程根据已经发生的疫苗管理漏洞事件以及疫苗行业内的一些研究表明,运输是冷链中最薄弱的环节,虽然疫苗是药品众多种类中的一种,但是疫苗的流通方式与普通商品、一般药品、甚至冷藏冷冻药品也存在明显的差异。一般药品的流通体系是从工厂开始,经过一级经销商到二级经销商(或更多级),最终通过销售终端(医院/药房)到达消费者手中,疫苗作为药品中的一个品种,管理上虽然也严格遵循 GMP 和 GP两大药品管理体系,但是疫苗的流通则完全不同于上述药品分销体系。疫苗是由厂家发货给经销,由经销商销售给省级或市级疾病预防控制中心(Center for Disease Control and Prevention,简称CDC)然后进一步下发到区级或直接到社区医院接种点,如下图所示:

经过比较可以发现,疫苗流通的要求更为严格,行业门槛更高。同时,由于疫苗遵循疾病预防控制中心从省市到区县再到社区医院(接种点)的逐级配送模式,在市内进行小批量、零星配送的情况较多。一些省市采取招标形式选取物流供应商,但数量顶多也就 1~2 家。这使得企业在进行配送线路安排的时候,可选择的共享配送网络的物流供应商非常少,疫苗的短途运输呈现单个配送中心向多个目的地连续配送的特征。

2、疫苗冷链供应链的特殊性

虽然疫苗要求的存储运输环境温度比较单一,但是其冷藏运输的难度却远远大于食品生鲜,主要体现在以下两个方面:

(1)产品特性的不同。【1】目前我国食品生鲜产品对货物的冷链保障基本上只重视定性,即保持货物是“冷”的就可以了,而不是定量。虽然不同食品都有其最佳存储温度,但是食品生鲜冷链物流行业中不同温度层的货物混装的情况非常普遍。以水果的存储环境温度为例,部分水果之间的存储温度有近 14℃的温差,但是按不同水果存储温度进行分别冷藏运输的物流公司却少之甚少。造成这样的冷藏运输现状的原因有两个:第一,一定程度上的温度差异不会立即对食品生鲜产品的品质造成直接影响。例如冰激凌的最佳保存温度是-26℃,但即使在-18℃下进行运输对其品质的影响也是微乎其微。第二,一定程度上的温度差异不会对食用这些食品生鲜产品的消费者造成严重危害。即使由于长时间超温运输导致出现产品变质也很容易被消费者分辨出来。例如苹果、香蕉、西瓜等水果的混装运输,即使温度上不能达到每个产品的最佳存储温度但也仅影响到水果的新鲜度和口感。同鸡、鸭、鱼肉、奶制品一样,如果由于温差过大导致腐败变质或者冷冻伤害,消费者也能很容易地进行分辨。所以,在进行食品生鲜的冷藏运输时,操作容错范围较大,运输各个环节的操作灵活性大,流程简单,硬件要求低,操作人员的压力小。


(2)损失代价不同。首先看可能造成的直接经济损失,疫苗的价格从一支几十元到近千元不等,由于体积小、价值高,单车货值非常高。以上海市二类疫苗配送的情况来看,一辆 1.5 吨的冷藏车满载的情况下的平均货值可达 60 万元人民币,最高货值可达到 400 万元人民币。很少有食品生鲜产品可以达到这样的货值。再者,即使食品生鲜也进行类似疫苗运输使用的温度记录,审核该温度记录的严格程度会远远低于后者。食品生鲜运输过程中的少量温度记录偏差并不会对于该批次产品的品质或者客户验收造成太大障碍。然而当疫苗的运输过程中出现异常温度时,即使温差只有0.5℃或者温度异常持续时间仅 1 分钟。该疫苗也有可能会遭到收货方的拒收。这时,发货方就不得不启动偏差处理程序。所谓“偏差处理”,就是对疫苗在存储或者运输过程中出现的偏离法律法规所要求的存储运输环境要求时的处置流程。假设 A 公司生产的甲型疫苗在其经销商的运输过程中出现了偏离 2℃~8℃存储运输要求的温度,那么 A 公司的经销商就必须有义务将该偏离的情况,即该批次运输温度记录通报给 A 公司。A 公司将会累加该甲型疫苗从其生产合格后的所有超温时间。如果超温时长小于该型疫苗的药效稳定性所能承受的时长会判定该疫苗安全有效可以继续使用,反之则判定该疫苗已不安全,需要进行报损销毁处理。 不论是由于疫苗报废产生的直接经济损失还是由于进行偏差处理延迟交货的商业损失,对于疫苗的经营者和物流供应商而言都是巨大的数额,所以疫苗的冷链运输工作存在极高的风险。同时,由于公众对与疫苗冷链物流的安全十分敏感。在运输过程中不允许出现任何超温情况是疫苗冷藏运输奉行的原则,是一线操作人员不能突破的“红线”,更是其与食品生鲜冷藏运输的一个最根本的区别。严格控制冷链温度超温的时间,分析疫苗冷链超温的原因,是冷链物流中区别于其他物流运输问题的重要特征:


3、疫苗运输问题的特征

除了生产或经营疫苗的企业自己拥有的经过验证的冷藏车辆以外,第三方物流企业如要提供疫苗冷藏运输服务,其用于运输的冷藏车辆也必须通过委托企业的验证后才可以使用。同时,由于严格的温度控制要求以及不可与其他食品生鲜产品混装的要求。第三方物流提供的疫苗冷藏车长途运输服务基本上只有整车运输,没有零担。运输委托方根据疫苗配送量的大小选择相应吨位和容积的冷藏车。所以,冷藏车长途运输成本随运输量的增加呈阶梯式上升趋势,在疫苗进入省内或市内运输阶段后,其管理权限从企业移交给疾病预防控制中心。在疾病预防控制中心的体系内,不论是省市级对区级的配送,还是区级对区内社区医院疫(接种点)的配送,【2】均存在以下运输特征:

(1) 以行政区为单位的单个发货地对多目的地进行配送;

(2) 单个客户的平均货物需求量小;

(3) 客户要求送达的时间较为集中,收货时间短;

(4) 每车次配送的客户数量较多;

(5) 市区内限行使得配送车辆只可以是中小型货车;

(6) 退货不单独执行,为送货时取回;

(7) 若配送车辆为冷藏车,通常为经过验证的配送企业自有车辆;

由于疫苗的收货单位为医疗机构,对收货时间有明确要求,配送一旦延迟就无人收取货物,需要进行二次配送。由于疫苗冷藏运输的特殊性,运输公司必须在运输途中对疫苗进行特殊包装以保证疫苗在配送途中全程处于一定的温度区间,但由于该包装有效的时间是有效的,一旦运输时间超过了冷链包装的有效时间,就很容易导致超温引发疫苗失效,所以,疫苗的短途配送路径优化是带有硬时间窗的市内配送路径最优化问题(Vehicle Routing Problems with Time Windows, VRPTW),必须运用运筹学的方法对路径进行合理优化。

含时窗限制之车辆途程问题(VRPTW)相对于车辆途程问题(VRP),必须额外考虑到运送时间与时间窗口,其主要的原因来自顾客有服务时间的最后期限和最早开始服务时间的限制。故在此限制条件之下,原本VRP问题除了空间方面的路径(Routing)考虑之外,还必须要加上时间上的排程(Scheduling)考虑,同时由于场站也有时间窗的限制,也间接造成路径长度的限制,由此可知VRPTW的总巡行成本不仅包含运送成本,还需要考虑时间成本,以及未在时间窗限制内送达的处罚成本。因此,若要得到一个好的解答,时间和空间(Temporal and Spatial)问题的探讨是非常重要的。由于VRPTW比VRP问题多考虑了一样时窗的因素,因此在解法上较VRP问题更为复杂,而根据Taillard(1997)等人的分类,求解VRPTW的方法可以分为六种,【3】分述如下。

  1.以分枝界限法求算之精确解法(Exact Algorithm Based on Branch-and-BoundTechniques):Kolen(1987)利用这种方式可以求得精确解,但是只能解决六至十五个节点的问题,因此求解的范围过小,仅适用于小型问题。

  2.途程建构启发式算法(Route Construction Heuristics):在一问题中,以某节点选择原则或是路线安排原则,将需求点一一纳入途程路线的解法。如Soloman(1987)的循序建构法(SequentialInsertion Heuristics)。

  3.途程改善启发式算法(Route Improvement Heuristics):先决定一个可行途程,也就是一个起始解,之后对这个起始解一直做改善,直到不能改善为止。而常见的是节线交换法(Edge Exchange Procedure),如Lin(1965)所提出的K-Optimal,以及Potvin与Rousseau(1993)提出一考虑旅行方向的交换算法。

  4.合成启发式算法(Composite Heuristics):此种解法混合了途程建构启发式算法与途程改善启发式算法,如Russell(1995)所提出的HybridHeuristics便是混合了Potvin与Rousseau(1993)所提出的平行插入法,并在之中加入路线改善法的合成启发式算法;Roberto(2000)也提出的属于平行插入法与内部交换改善法的合成启发式解法来求解VRPTW的问题。

  5.依据最佳化之启发式算法(Optimization-Based Heuristics):如Koskosidis(1992)等人利用混合整数规划模块,再透过启发式算法,将原始问题分解成指派/分群的子问题的一系列的巡行以及排程问题。

  6.通用启发式算法(Metaheuristics):传统区域搜寻方法的最佳解常因起始解的特性或搜寻方法的限制,而只能获得局部最佳解,为了改善此一缺点,近年来在此领域有重大发展,是新一代的启发式解法,包含禁忌法(Tabu Search)、模拟退火法(Simulated Annealing)、遗传算法(Genetic Algorithm)和门坎接受法(Threshold Accepting)等,可以有效解决局部最佳化的困扰。如Potvin(1996)等人、Taillard(1997)等人均利用Tabu Search的方式来求解VRPTW的问题。


4、未来展望

目前我国医药公司、疫苗生产商的种种乱象,某种意义上便来自于管理层对于“科学管理”的漠视。早在2010年,记者王克勤在《中国经济时报》发表了调查报道《山西疫苗乱象调查》,2016年网易财经也与王克勤进行了深度访谈,其内容现在来看仍是令人振聋发聩。他指出:“疫苗需要避光、冷温、冷链储存的高蛋白制品,一般疫苗在2到8度,有的疫苗在0度左右,或者比0度低一点储存,把标签贴上去就有了一个新问题,疫苗的大包装箱里有中包装盒,中包装盒里有小包装盒,每个盒的上贴标签,所有冷库里放的东西上面有一层霜,冷温下是贴不上去的,只能在常温下贴,于是他们把大量疫苗从冷库里运出来放在广场上晒,晾干,然后再雇工人贴标签,三四年之久,有的流程是三到四个小时,有的流程是八个小时,疫苗最大问题是不得高温、不得曝光,这两个要素都具备了,因此所有的标签疫苗即意味着高温曝光。”“我在山西当时调查时一位车队副队长跟我讲,疾控中心总共有两台冷藏车,其中一台冷藏车的制冷系统坏了,这样的车依然从太原往运城、临汾(在运输疫苗)。”“制度存在问题,制度存在漏洞,对整个经营疫苗的企业和公司资质的审核规定不详尽、不严格,对整个运营过程中的监管不到位,当时我们发现了这一系列的问题。这就提出了一个问题,怎么让疫苗在全国更安全,我们当时提出《疫苗条例》应该修订。”因此,我们在此也呼吁国家有关部门和相关企业,能严肃考虑出台新的疫苗政策,并彻底重视在冷链疫苗输运中的供应链和科学管理问题,给孩子们一个更加光明灿烂的明天【4】。

参考文献:

【1】 疫苗冷藏运输策略的应用研究 郑浩 上海交通大学

【2】 中国疫苗冷链物流的运营管理问题研究 陈文彬 上海外国语大学

【3】 邓宇佑(硕士).求解医院运输部门运输中心个数最佳化之研究(D).成功大学工业管理研究所硕士论文,1991年

【4】 王克勤专访实录,网易财经:王克勤专访实录


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编辑于 2018-07-26

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