基于灰色模型的上海港集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)

楊金花，楊藝

(上海海事大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，上海 201306)

0 引言

海港應(yīng)如何應(yīng)對(duì)?

自2010年以來(lái)，上海港貨物和集裝箱吞吐量均居世界第一，因此，上海港可謂實(shí)至名歸的國(guó)際大港.在世界金融危機(jī)和歐債危機(jī)的沖擊下，上海港在2009年之后雖一直保持著吞吐量的增長(zhǎng)，但增速放緩.長(zhǎng)期以來(lái)，上海港把增加港口生產(chǎn)力作為港口發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)，那么集裝箱港口目前是否存在產(chǎn)能過剩問題?在全球生產(chǎn)和消費(fèi)疲軟蕭條的時(shí)期，上

1 上海港集裝箱碼頭吞吐量預(yù)測(cè)

灰色預(yù)測(cè)模型中的灰色時(shí)間序列法最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于樣本少和數(shù)據(jù)無(wú)規(guī)律的狀況均適用，同時(shí)可以通過殘差模型進(jìn)行修正提高預(yù)測(cè)的精度.［1]本文選用灰色模型GM(1，1)對(duì)上海港未來(lái)3年的集裝箱吞吐量進(jìn)行預(yù)測(cè).

1.1 模型的建立［2]

設(shè)時(shí)間序列X0有n個(gè)觀察值，X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，通過累加生成新序列X1={X1(1)，X1(2)，X1(3)，…，X1(n)}，式中:

對(duì)于非負(fù)數(shù)據(jù)，累加次數(shù)越多，則隨機(jī)性弱化越多，當(dāng)累加次數(shù)足夠大后，可認(rèn)為時(shí)間序列已由隨機(jī)序列變?yōu)榉请S機(jī)序列.一般隨機(jī)序列的多次累加序列可用指數(shù)曲線逼近，則GM(1，1)相應(yīng)的微分方程為

式中:α為發(fā)展灰數(shù);μ為內(nèi)生控制灰數(shù).設(shè)β為待估參數(shù)向量，β=(α μ)T，利用最小二乘法求解，可得 β =(BTB)－1BTYn，式中:

求解微分方程，即可得預(yù)測(cè)模型:

1.2 數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)

上海港2007—2012年的集裝箱吞吐量見表1.根據(jù)式(1)～(3)，得到預(yù)測(cè)模型:(k+1)=46 231.698 8e0.054982658k－43 616.498 8.通過該模型可得到2007—2012年及2013—2017年上海港集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)值(分別見圖1和表2).

表1 2007—2012年上海港集裝箱吞吐量

圖1 上海港GM(1，1)預(yù)測(cè)值及歷年集裝箱吞吐量散點(diǎn)圖

2 上海港集裝箱碼頭通過能力計(jì)算

集裝箱碼頭通過能力指該集裝箱碼頭在一定時(shí)期內(nèi)，在碼頭設(shè)施既定及勞動(dòng)力一定時(shí)，在一定的組織管理?xiàng)l件下，碼頭各生產(chǎn)要素在得到合理利用時(shí)所能裝卸的標(biāo)準(zhǔn)箱數(shù)量.［3]集裝箱碼頭通過能力的計(jì)算方法在我國(guó)經(jīng)歷過一系列的變革.［4]本文根據(jù)《港口集裝箱碼頭分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》［3]，采用集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力的計(jì)算方法.

表2 2013—2017年上海港集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)值

2.1 通過能力計(jì)算方法

式中:Pt為集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力，TEU;η為集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力修正系數(shù)，可根據(jù)碼頭經(jīng)營(yíng)環(huán)境、管理水平、庫(kù)場(chǎng)條件、集疏運(yùn)條件以及碼頭大門能力、口岸條件等因素確定，一般可取0.5～1.0;n是為每百米岸線配備的集裝箱裝卸橋數(shù)量;p是為集裝箱碼頭配備的集裝箱裝卸橋設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)效率，TEU/h;Ty為碼頭年運(yùn)營(yíng)天數(shù)，可根據(jù)各港歷史水文、氣象資料取值，一般取330～350 d;tg為晝夜裝卸作業(yè)時(shí)間，不少于22 h，一般取24 h;Ap為裝卸橋利用率;K1為集裝箱標(biāo)準(zhǔn)箱折算系數(shù)，K1=1+σ，σ為40英尺集裝箱所占比例;K2為裝卸橋同時(shí)作業(yè)干擾系數(shù);K3為裝卸船作業(yè)倒箱率，包括開關(guān)艙蓋.Ap，K1，K2，K3的取值見表3.

表3 集裝箱碼頭分級(jí)參數(shù)

表3中各類型集裝箱碼頭的定義如下:A，B，C，D，E型集裝箱專用碼頭指裝卸條件能夠分別滿足載質(zhì)量為5 000 t(載箱量350～700 TEU)，10 000 t(載箱量700～1 050 TEU)，30 000 t(載箱量1 900～3 500 TEU)，50 000 t(載箱量3 500 ～5 650 TEU)，70 000 t(載箱量5 651～6 630 TEU)的集裝箱專用船舶滿載時(shí)作業(yè)要求的集裝箱碼頭.

2.2 數(shù)據(jù)與計(jì)算

上海港各集裝箱碼頭的泊位、設(shè)備及堆場(chǎng)情況見表4.

表4 上海港各集裝箱碼頭泊位、設(shè)備及堆場(chǎng)情況

參考《港口集裝箱碼頭分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》［3]對(duì)碼頭設(shè)備的分級(jí)可知，上海港各港區(qū)中由浦集、振東、明東、張華浜、軍工路和中海經(jīng)營(yíng)的集裝箱碼頭屬于B型，由滬東經(jīng)營(yíng)的外高橋四期碼頭屬于C型，由盛東經(jīng)營(yíng)的洋山深水港區(qū)一、二期碼頭和由冠東經(jīng)營(yíng)的洋山深水港區(qū)三期碼頭屬于D型.因?yàn)锽型碼頭中外高橋港區(qū)的條件優(yōu)于張華浜、軍工路和中海碼頭，所以選取的參數(shù)略有差異［5-7]，具體的參數(shù)選取及計(jì)算結(jié)果見表5.

表5 上海港各港區(qū)集裝箱碼頭參數(shù)選取及計(jì)算結(jié)果

綜上，經(jīng)參數(shù)調(diào)整后的上海港集裝箱碼頭總通過能力為4 261.74萬(wàn)TEU，此數(shù)值與實(shí)際情況稍有偏差，如:浦集碼頭通過能力的計(jì)算數(shù)值為239.65萬(wàn)TEU，而其在2008年實(shí)際完成的通過量為294萬(wàn)TEU;中海碼頭通過能力的計(jì)算數(shù)值為33.71萬(wàn) TEU，略小于中海碼頭官網(wǎng)公布的每年35萬(wàn)TEU通過能力.由此可見，雖然已對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但通過能力的計(jì)算值仍略低于實(shí)際通過能力.

3 上海港產(chǎn)能過剩問題判斷分析

3.1 產(chǎn)能過剩的標(biāo)準(zhǔn)

由于港口生產(chǎn)的不平衡性、機(jī)械設(shè)施維修保養(yǎng)的需要以及港口建設(shè)的超前性(港口設(shè)施的建設(shè)需要較長(zhǎng)周期)，為確保港口生產(chǎn)的正常進(jìn)行，港口的通過能力應(yīng)大于其實(shí)際的吞吐量，但這應(yīng)在一個(gè)合理的范圍內(nèi).如果港口的通過能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其實(shí)際所需作業(yè)量即吞吐量，則為產(chǎn)能過剩.［8]

歐美國(guó)家一般通過產(chǎn)能利用率或設(shè)備利用率指標(biāo)衡量是否存在產(chǎn)能過?，F(xiàn)象及產(chǎn)能過剩的程度.集裝箱碼頭的產(chǎn)能利用率為集裝箱吞吐量與集裝箱碼頭通過能力的比值，即:產(chǎn)能利用率=集裝箱吞吐量/集裝箱碼頭通過能力×100%.美聯(lián)儲(chǔ)的衡量標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)產(chǎn)能利用率達(dá)到85%，即可認(rèn)為該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能的充分利用;當(dāng)產(chǎn)能利用率超過90%，則可認(rèn)為其產(chǎn)能不足;當(dāng)產(chǎn)能利用率遠(yuǎn)低于79%～83%的范圍，則可認(rèn)為其存在產(chǎn)能過剩［9].

3.2 產(chǎn)能過剩問題判斷

用上海港近幾年集裝箱碼頭吞吐量對(duì)比其總通過能力，可得上海港集裝箱碼頭的產(chǎn)能利用率(見表6).

表6 上海港集裝箱碼頭產(chǎn)能利用率

根據(jù)美聯(lián)儲(chǔ)的產(chǎn)能過剩衡量標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)，2012至2013年上海港集裝箱碼頭有輕微的產(chǎn)能過剩，2014至2015年產(chǎn)能可達(dá)充分利用，2016年后上海港集裝箱碼頭將會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)能不足的情況.

根據(jù)交通運(yùn)輸部批復(fù)的上海港未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，上海港在2020年集裝箱吞吐量將達(dá)4 500萬(wàn)TEU.目前，洋山港正在建設(shè)深水港區(qū)四期工程，擬建立7個(gè)載質(zhì)量為50 000～70 000 t的集裝箱船泊位，岸線長(zhǎng)度為2 800 m，實(shí)際年吞吐量400萬(wàn)TEU，計(jì)劃在2015年底基本建成并投入生產(chǎn).綜合來(lái)看，上海港的規(guī)劃發(fā)展是合理的，可以得出結(jié)論:上海港集裝箱碼頭不存在產(chǎn)能過剩問題.

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著上海航運(yùn)中心地位的確立，上海港集裝箱貿(mào)易量長(zhǎng)期處于高位增長(zhǎng)態(tài)勢(shì).雖然近期上海港集裝箱碼頭通過能力能滿足吞吐量增長(zhǎng)需求，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮，上海港必須走內(nèi)涵建設(shè)和精細(xì)化發(fā)展道路，從擴(kuò)能角度出發(fā)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，挖掘既有碼頭設(shè)施能力.

從式(4)可以看出，影響碼頭通過能力的參數(shù)有 η，n，p，Ty，tg，Ap，K1，K2，K3等.從碼頭自身角度看，η可改進(jìn)的空間最大.影響該修正系數(shù)的因素有腹地貨源情況、周邊碼頭的競(jìng)爭(zhēng)情況、信息化水平、裝卸裝配水平、裝卸工人業(yè)務(wù)水平、庫(kù)場(chǎng)條件、集疏運(yùn)條件、口岸環(huán)境和大門條件等.在計(jì)算中，上海港各集裝箱碼頭采用的該修正系數(shù)的平均值為0.86.該修正系數(shù)的取值是0.5～1.0，如果修正系數(shù)取最大值即1.0，則上海港集裝箱碼頭以現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備情況可得的通過能力將擴(kuò)大至4 839.92萬(wàn)TEU，碼頭將有很大的儲(chǔ)備能力(見圖2).同時(shí)通過改善軟性條件，如加快貨物通關(guān)時(shí)間、改善港區(qū)集疏運(yùn)體系、提高港口員工業(yè)務(wù)水平、提高信息化水平［10-15]，也可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而提高集裝箱碼頭通過能力.

圖2 上海港集裝箱碼頭通過能力與吞吐量情況對(duì)比

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