Analysis of Food Safety Supply Based on BP Neural Network Model
周桢①② ZHOU Zhen；张胜军③ ZHANG Sheng-jun
（①无锡环境科学与工程研究中心，无锡 214153；②江南大学环境与土木工程学院，无锡 214153
③江苏理工学院，常州 213001）
（①Wuxi Environmental Science and Engineering Research Center，Wuxi 214153，China；
②School of Environmental and Civil Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214153，China；
③Jiangsu University of Technology，Changzhou 213001，China）
摘要：本研究尝试将BP神经网络引入食品安全市场的研究，以江苏省无锡市为例，通过消费者和农户调研，对生产者支付意愿模型进行模拟与预测。结果表明，不能将提高消费者的支付意愿作为提高生产者的食品安全支付意愿的唯一手段，建立食品安全可追溯体系、保障食品安全信息的高效传递才是解决食品安全问题的根本途径。
Abstract: This study attempts to introduce BP neural network into the food safety market. Taking Wuxi City of Jiangsu Province as an example, the model of producers' willingness to pay is simulated and predicted through consumer and farmer surveys. The results show that it is not the only means to improve the willingness of consumers to pay for food safety. Establishing a food safety traceability system and ensuring efficient delivery of food safety information is the fundamental way to solve food safety problems.
关键词：消费者；生产者；支付意愿；BP神经网络
Key words: consumer；producer；willingness to pay；BP neural network
中图分类号：TS201.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0072-02
0 引言
由于食品的特殊性，市场价格不反映不可观察的质量，因食品质量缺陷而产生的问题很难追究到生产者的层面，因此，生产者有强烈的动机将质量降低到尽可能最低的水平（质量提高不免费前提下），此处的最低水平标准可以是法定的，也可以是消费者提供质量不合格证据的水平[10]。
在不考虑政府政策、经济环境、媒体等对消费者和生产者影响的前提下，消费者对安全食品的支付意愿取决于食品质量，假设只有一个消费者，他会消费0或1单位商品。食品的质量用S来表示，相应的价格为P，可用消费者剩余来表示消费者的偏好，见公式（1）。
■ （1）
式中θ为偏好参数，也可以与人们的收入对应，收入较高的消费者偏好较高的质量（θ>1，在给定价格的情况下，消费者都偏好高质量）；设C为生产者的生产成本，质量高的食品，S=1，成本为C1；质量低的食品，S=0，成本为C0，C0∈[0，C1]。当消费者购买的是安全食品时，消费者剩余为U=θS-P>0；当消费者购买到不安全的食品时，消费者剩余U=0。只有当θ>C1时，生产者才愿意生产安全食品，否则消费者愿意支付的价格低于生产者的成本，生产者将没有动力继续生产、销售安全食品，此时生产安全食品是有效率的。如果生产者以价格P销售质量为1的食品，生产者的利润为P-C1，如果不销售，生产者的利润为0。假设在购买前消费者是不了解食品质量的，在不考虑其他因素的前提下，显然生产者出于自身利益考虑，不会去生产和销售安全食品，生产者生产不安全食品可以额外获得的收入为C1-C0，同时也不会因质量降低而减少需求。假设在购买前消费者是了解食品质量的，消费者不愿为不安全食品进行支付，即消费者愿意支付的价格P=0，除非C0=0，否则生产者无法补偿成本，市场将消失，在这种情况下，生产者只能选择生产安全食品。
因此，生产者利润见公式（2）。
■ （2）
由于种种原因，消费者掌握信息的能力不同，对于食品质量安全的了解程度也不同。掌握质量信息的消费者对未掌握质量信息的消费者可以产生正的外部影响，在消费过程中，他们可以提醒未掌握信息的消费者，这样会有更多对质量安全的需求来促使生产者提高食品质量。假设掌握质量信息的消费者比例为α，这部分消费者在购买之前就了解食品质量，如果质量高，这部分消费者就愿意支付θ，否则就为0。其余（1-α）的消费者只有在购买后才能了解食品产品质量。
如果这些食品是安全食品，掌握信息的消费者就会选择购买，生产者获得的利润为α（P-C1）；如果这些食品质量低，就不会购买。对于不掌握信息的（1-α）部分的消费者来说，先假定他们不会购买，那么这些食品的需求只来自于掌握质量信息的消费者，这时生产者的最优选择，也是唯一选择就是提供安全食品。不掌握质量信息的消费者预期食品质量是高的，也会选择购买——前后行为是相矛盾的。之后，假定不掌握信息的消费者会自行进行购买，如果提供安全食品，生产者的利润是（P-C1）；如果提供不安全食品，生产者的利润为（1-α）（P-C0）。所以当且仅当P-C1≥（1-α）（P-C0），即αP≥C1-（1-α）C0时，生产者会提供高质量产品。可以看出，只有当价格充分高、掌握质量信息的消费者比例较高时，生产者才愿意提供安全食品。即只有当消费者对安全食品有着较高的支付意愿，并且掌握质量信息的消费者比例较高时，生产者才愿意进行食品安全供给。只有生产者愿意提供安全食品，安全食品市场才能发展壮大。消费者和生产者是相互促进、相互制约的安全食品供需主体，共同形成了食品安全有效供给的前提。
1 实证分析
基于泰勒尔博弈模型的研究结论，本研究利用BP神经网络模型，对生产者支付意愿模型进行模拟与预测，探讨生产者支付意愿与消费者支付意愿、掌握食品安全信息的消费者比例之间的数量关系。
研究方案与数据说明：
在研究对象方面，将研究对象界定为无公害蔬菜，其种植范围较广，消费者的接受程度较高。蔬菜各品种都有其特殊性，相互之间存在较大差异，而计量结果的准确性会受到特殊性和差异性的影响，因此，在研究无公害蔬菜时，将以具体的无公害韭菜作为研究对象。
调研过程中，将消费者和生产者（以农户为例）作为调研对象。本研究选取江苏省无锡市为实地调研地点，于无锡市惠山区、锡山区、滨湖区、江阴市和宜兴市总共发放调研问卷300份，其中消费者调研问卷150份、农户调研问卷150份，剔除掉不符合要求的样本（包括未完成、信息错误、漏答关键问题等问卷），最终获得消费者有效问卷数138份，农户有效问卷数127份。
通过调研发现，82.61%的消费者愿意为无公害蔬菜额外支付一定的额外费用，但是大部分消费者的支付意愿不高，平均支付意愿为14.41%。有24人不愿意额外多支付，大部分不愿意额外进行支付的消费者认为应有国家职能部门来保证食品的安全，其余消费者将对蔬菜质量不了解、无法确保蔬菜质量的安全性作为阻碍自己额外进行支付的首要原因，也有个别消费者是出于自身经济收入的考虑，这也从侧面说明消费者对食品安全的信任度很低。同时，通过“您是否了解您所购买蔬菜的质量安全程度”的问题来分析掌握信息的消费者比例，有23人回答其是了解蔬菜质量信息的。掌握食品质量安全信息的这部分消费者仅占调研样本的16.67%。
生产者方面，超过90%的农户愿意为蔬菜质量的改善额外付出一定的成本，平均支付意愿为8.82%。仍有11个农户虽然名义上种植的是无公害蔬菜，但完全不愿意支付比常规蔬菜更多的成本，这些农户不愿意进行额外支付所考虑的原因主要有：①市场销售过程中无法将无公害蔬菜与常规蔬菜区别开来；②无公害蔬菜与常规蔬菜的市场价格相差不大；③农户不清楚无公害蔬菜的生产技术，认为常规蔬菜的生产方式就是无公害蔬菜的生产方式；④农户没有能力进行额外的支付。大部分农户都将市场因素作为阻碍自己进行额外支付的首要原因，这也说明了市场需求仍然是影响农户选择最重要的因素。
2 结论与启示
消费者和生产者对安全食品的支付意愿与食品市场的健康发展息息相关，消费者食品安全的支付意愿和掌握食品安全信息的消费者比例对生产者的支付意愿起着重要的推动作用。只有当消费者对安全食品有着较高的支付意愿，并且掌握质量信息的消费者比例较高时，生产者才愿意供给安全食品。消费者和生产者是相互促进、相互制约的安全食品供需主体，是食品安全有效供给的必要前提。
基于无锡市农户与消费者食品安全支付意愿的实证研究，可以发现，消费者支付意愿与掌握食品安全信息的消费者比例这2个因素共同作用于生产者支付意愿。当食品安全管理体系不完善、信息传递效率低下时，要想获得安全质量的食品，消费者需要支付的价值远高于生产者实际的生产成本；而当食品体系完善时，消费者支付的价值与生产者支付的成本大致相同。因此，在考虑通过提高生产者支付意愿的方式来保障食品质量安全时，采取提高消费者支付意愿的方法显然是不可行的，安全食品销售价格的上涨会增加消费者的消费负担，某种程度上会抑制消费，并间接降低生产者的生产热情，与此同时，食品价格的上升代表着消费者实际收入的减少，势必会造成社会福利水平的下降，压缩了食品安全所带来的社会效用；提高掌握信息的消费者比例才是保障食品质量安全的可行之策，换句话说，就是要提高食品质量信息的传递效率，增强食品安全体系的透明度。
针对以上分析结论，要提高生产者安全生产的支付意愿，彻底解决食品安全问题，需要切实地提高食品安全信息的透明度，贯彻食品安全流通可追溯体系，建立高效的信息传递机制，保证食品安全问题可以追溯到供应链各节点乃至于生产者层面上，才能有效保障食品安全的供给，解决食品安全问题。
参考文献：
[1]谭新政，褚俊．商品售后服务管理与评价研究报告[J]．商品与质量，2012，10（41）：8-32.
[2]泰勒尔．产业组织理论[M]．北京：中国人民大学出版社，1997.
[3]程鉴冰．最低质量标准政府规制研究[J]．中国工业经济，2008，2（2）：40-47.
[4]王华书，徐翔．微观行为与农产品安全——对农户生产与居民消费的分析[J].南京农业大学学报:社会科学版，2004，3（1）：23-28.
[5]何芬，马承伟．遗传算法优化人工神经网络模型在日光温室湿度预报中的应用[J]．中国农学通报，2008，24（1）：492-295.
[6]王新利，赵琨.基于神经网络的农产品物流需求预测研究[J].农业技术经济，2010（2）：62-68.
[7]高大启.有教师的线性基本函数前向三层神经网络结构研究[J].电路与系统学报，1997，8（3）：32-38.
[8]Zweiri Y H. Optimization of a Three-Term Back propagation Algorithm Used for Neural Network Learning[J]. World Academy of Science, Engineering and Technology, 2007(12): 1844-1845.
[9]周开利，康耀红.神经网络模型及其MATLAB仿真程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.
[10]江卫东.基于AHP和BP神经网络的企业R&D人员胜任力评价[J].系统工程理论与实践，2007，6（6）：56-63.
[11]鹿应荣，杨印生，刘洪霞.基于BP神经网络的非线性组合预测模型在粮食物流需求预测中的应用[J].吉林大学学报:工学版，2008，9（2）：61-64.
[12]杨万江，李勇，李剑锋，等.我国长江三角洲地区无公害农产品生产的经济效益分析[J].中国农村经济，2004（4）：17-23.
[13]杨金深.无公害蔬菜生产投入的成本结构分析[J].农业经济问题，2005（11）：16-21. |
