基于主成分分析法在物流園區(qū)選址中的應(yīng)用

王文玲　陳大鵬

摘要:物流園區(qū)選址在整個(gè)物流系統(tǒng)中占有非常重要的地位,需要決策者綜合考慮多種因素。通過(guò)比較物流園區(qū)選址的方法,運(yùn)用主成分分析的方法,選擇最佳物流園區(qū)地址。通過(guò)實(shí)例說(shuō)明該方法的有效性,并且能很好地解決物流園區(qū)的選址問(wèn)題。在進(jìn)行選擇時(shí)可以借助多元統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS,以便減少計(jì)算量,得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

關(guān)鍵詞:物流園區(qū);主成分分析法;選址;應(yīng)用

中圖分類號(hào):F272文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

Abstract: Logistics zone's site selection is crucial to logistics planning, which involves numerous elements. By comparing the logistics zone site selection method, this paper chooses principle component analysis to select the best logistics zone address. By citing example, it demonstrates the validity of this method that can well solve the location-choosing of logistics zone. Can make use of SPSS sofeware to choose the best logistics zone address in order to reduce the computation and get accurate results.

Key words: logistics zone; principle component analysis; location-choosing; application

1物流園區(qū)選址問(wèn)題研究現(xiàn)狀

物流園區(qū)是由多家專業(yè)從事物流服務(wù)、擁有多種物流設(shè)施的不同類型物流企業(yè)在空間上相對(duì)集中分布而形成的場(chǎng)所,是具有一定規(guī)模和綜合服務(wù)功能的物流結(jié)點(diǎn)。作為現(xiàn)代物流發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施,物流園區(qū)擁有眾多的建筑物、構(gòu)筑物以及固定的機(jī)械設(shè)備,占地規(guī)模和投資較大,一旦建成很難搬遷,如果選址不當(dāng),將會(huì)付出巨大的代價(jià),造成難以挽回的損失。因此,物流園區(qū)選址需要進(jìn)行科學(xué)的論證與系統(tǒng)的規(guī)劃[1]。

在物流園的選址方法上,目前尚未形成特別成熟的有效方法,通常使用的有定性和定量?jī)煞N方法。這些方法都有一定的適用范圍和缺陷,大多數(shù)定量模型只考慮了運(yùn)輸費(fèi)用和固定的建設(shè)費(fèi)用,很少考慮其他的因素,尤其是無(wú)法量化的因素;而定性模型則帶有決策者的很大主觀因素,有時(shí)評(píng)價(jià)的客觀性不高。當(dāng)然,有些方法能有效地解決以上缺陷。如凌春雨等提出的改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法,將層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析法結(jié)合成改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法,對(duì)物流園區(qū)的選址問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià),從而得到最佳的物流園區(qū)建設(shè)方案[2]。劉磊、鄭國(guó)華等的粗糙理論與德?tīng)柗品ㄏ嘟Y(jié)合的方法,以大量數(shù)據(jù)為依據(jù),通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)分析,在保留關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的前提下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化,找出各個(gè)候選方案的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的內(nèi)在規(guī)律,從而克服其他方法的主觀性、復(fù)雜性和模糊性,以取得比較好的評(píng)價(jià)體系[3]。相關(guān)的研究還有《基于ELECTRE方法的物流園區(qū)選址方案評(píng)估》、《灰色關(guān)聯(lián)決策在物流園區(qū)投資方案選擇中的應(yīng)用》與《組合評(píng)價(jià)法在物流園區(qū)選址中的應(yīng)用》等。

本文在以上研究的基礎(chǔ)上提出了采用主成分分析法對(duì)物流園選址問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)。其優(yōu)點(diǎn)在于權(quán)重的確定是基于數(shù)據(jù)分析而得出的指標(biāo)之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系,不受主觀因素的影響,而且各主成分之間相互獨(dú)立,減少信息交叉,對(duì)分析評(píng)價(jià)有利。

2物流園區(qū)選址的基本原則與影響因素

物流園區(qū)選址是指在一個(gè)具有若干供應(yīng)點(diǎn)及若干需求點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)選一個(gè)地址來(lái)設(shè)立物流園區(qū)的規(guī)劃過(guò)程。有關(guān)物流園區(qū)位置的選擇,將顯著影響實(shí)際運(yùn)營(yíng)的效率與成本,以及日后倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)模的擴(kuò)大與發(fā)展。因此,在決定物流園區(qū)的選址方案時(shí),必須遵循一些基本的原則,并謹(jǐn)慎參考相關(guān)因素。

2.1物流園區(qū)選址的基本原則

(1)符合城市的總體發(fā)展規(guī)劃。物流園區(qū)的選址必須與城市的總體規(guī)劃相適應(yīng),因?yàn)樵诔鞘锌傮w規(guī)劃中已經(jīng)確定了城市范圍內(nèi)用地的總體規(guī)劃。

(2)位于城市邊緣地帶,靠近貨物轉(zhuǎn)運(yùn)樞紐。物流園區(qū)的用地規(guī)模通常很大,考慮地價(jià)因素,以及對(duì)環(huán)境和城市交通的負(fù)面影響,通常布置在城市邊緣地帶。為保證充足的貨物需求及貨物周轉(zhuǎn)問(wèn)題,物流園應(yīng)靠近貨物轉(zhuǎn)運(yùn)樞紐。

(3)靠近城市交通主干道的出入口處,對(duì)外交通便捷。物流園區(qū)內(nèi)有大量的貨物集散,為方便貨物的出入,園區(qū)需要規(guī)劃布局在交通便捷的干道進(jìn)出口處。

(4)充分利用現(xiàn)有的物流資源,預(yù)留足夠的發(fā)展空間。為減少成本,避免重復(fù)建設(shè),應(yīng)優(yōu)先考慮將現(xiàn)有倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、貨場(chǎng)等改造成為適應(yīng)現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的物流園區(qū)。另外,物流園區(qū)的選址應(yīng)預(yù)留發(fā)展空間,以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。

2.2物流園區(qū)選址的影響因素

(1)社會(huì)因素。物流園區(qū)選址要綜合考慮以下社會(huì)效益:①能夠較好地緩解對(duì)城市交通的壓力;②盡可能減輕對(duì)城市居民的干擾,尤其要減輕或消除噪音干擾;③要盡量減少對(duì)大氣的污染;④要考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境景觀的影響,有一定綠化覆蓋率;⑤對(duì)候選地的氣象、地質(zhì)和水文條件等自然環(huán)境進(jìn)行綜合考慮。

(2)經(jīng)濟(jì)因素。物流園區(qū)選址的經(jīng)濟(jì)效益因素包括:①因物流園區(qū)與工商業(yè)聯(lián)系緊密,最好能靠近大型企業(yè);②接近消費(fèi)市場(chǎng),一般位于城市邊緣;③要求運(yùn)輸成本低,以便降低物流費(fèi)用;④設(shè)計(jì)在地價(jià)較低的地方;⑤物流園區(qū)要能很好地帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

(3)技術(shù)效能。物流園區(qū)的技術(shù)效能包括:①功能完備,既有綜合性的配送中心設(shè)施,又有專業(yè)性的配送中心設(shè)施;②功能可靠,既能提供綜合性的服務(wù),又能提供專業(yè)性的服務(wù);③多式聯(lián)運(yùn)協(xié)調(diào)、方便可達(dá)性較好;④靠近交通主干道,特別是靠近高等級(jí)公路主干道出入口,力求運(yùn)輸距離最短;⑤靠近公路貨運(yùn)集散中心,同時(shí)力求靠近鐵路樞紐、港口和航空中心等。

2.3物流園區(qū)選址方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

綜合考慮已有的物流園區(qū)選址方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,結(jié)合實(shí)際情況,經(jīng)分析得到:雖然影響物流園區(qū)選址的因素很多,但這些因素可概括為經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和技術(shù)效能三個(gè)主要方面,而每個(gè)方面又有著其具體的影響因素。具體分析,建立如表1的物流園區(qū)選址方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3應(yīng)用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)物流園區(qū)選址方案

3.1主成分分析法

主成分分析法是將多個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)變量轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它在保持原始數(shù)據(jù)信息量損失最少的前提下,通過(guò)線性變換將原始自變量集合由高維空間映射成一個(gè)低維空間,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維。主成分分析法以其客觀性在社會(huì)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)在于權(quán)重的確定是基于數(shù)據(jù)分析而得出的指標(biāo)之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系,不受主觀因素的影響,而且各主成分之間相互獨(dú)立,減少信息交叉,對(duì)分析評(píng)價(jià)有利。

3.2應(yīng)用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)物流園區(qū)選址方案的步驟

假設(shè)物流園區(qū)選址有n個(gè)方案(數(shù)據(jù)序列),每個(gè)方案有m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(變量)。

(1)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。由于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的量綱是不一致的,而且數(shù)據(jù)間的差異很大,這就需要對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,即將各種不同量綱的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為同量綱的指標(biāo)。

設(shè)觀測(cè)樣本矩陣:X=

式中,m——評(píng)價(jià)方案數(shù),n——指標(biāo)數(shù)。

則標(biāo)準(zhǔn)化處理公式:z=

式中為第j個(gè)指標(biāo)的平均數(shù)=x, S為第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差S=x-,其中x為i方案中j指標(biāo)的值。i

=1,2,…,m, j=1,2,…,n。

(2)求相關(guān)系數(shù)矩陣R及其特征值、特征向量,并確定主分量。對(duì)應(yīng)于相關(guān)系數(shù)矩陣R,求得特征方程R-λI其中I為單位矩陣的n個(gè)非負(fù)特征根,并將其按大小排列為λ≥λ≥…λ≥0,這些特征根便是主分量的方差,它們的大小描述了各個(gè)主分量在描述被評(píng)價(jià)對(duì)象時(shí)所起作用的大小。

對(duì)應(yīng)于任一特征根λ的特征向量LL=L,L,…,L可由方程組為R-λIL=0求得其中t=1,2,…,n。

由特征向量組成的綜合指標(biāo)為:y=LZ+LZ+…LZ, t=1,2,…,n。

式中,Z,Z,…,Z為樣本確定的規(guī)范化指標(biāo)值;綜合指標(biāo)y即為第一主分量,y為第二主分量,…,y為第n主分量,并且它們所包含的指標(biāo)體系的信息量依次減少。

(3)求方差貢獻(xiàn)率,確定主分量的個(gè)數(shù)。

η=

式中:η表示該變量在所有變量中的相對(duì)地位,對(duì)系統(tǒng)綜合貢獻(xiàn)率(累加可得表示信息含量的累計(jì)貢獻(xiàn)率);λ表示某個(gè)指標(biāo)的特征根即方差,反映了該指標(biāo)在評(píng)價(jià)中的地位。

(4)確定主成分的個(gè)數(shù)。根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率來(lái)選取指標(biāo)的個(gè)數(shù),當(dāng)取k+1個(gè)主成分與取k個(gè)主成分時(shí)樣本排序不變,則表示選取k個(gè)主成分可維持評(píng)價(jià)的穩(wěn)定性。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),累計(jì)貢獻(xiàn)率通常取85%。

(5)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值。由上一步選取前k個(gè)主成分,先根據(jù)主成分關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的線性組合系數(shù)計(jì)算每個(gè)方案主成分C;然后按各主成分貢獻(xiàn)率η對(duì)被選取的前k個(gè)主成分進(jìn)行線性加權(quán)便得到系統(tǒng)評(píng)價(jià)綜合值F。

C=cz, F=ηz

式中:C為第i個(gè)規(guī)劃方案的某一主成分的值;c為正交變換系數(shù);η為第l個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率。

(6)實(shí)施綜合評(píng)價(jià)。對(duì)物流園區(qū)選址的方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并進(jìn)行排序,得出評(píng)價(jià)結(jié)論。

4算例分析

某城市擬建一個(gè)綜合性的物流園區(qū),其候選地址有3個(gè),記為方案A,方案B,方案C。物流園區(qū)選址的影響因素很多,我們根據(jù)物流園區(qū)的性質(zhì),結(jié)合本城市的實(shí)際情況,選擇其中比較重要的因素,作為此城市物流園區(qū)選址的指標(biāo)。這些因素主要包括自然環(huán)境條件、對(duì)城市居民影響、運(yùn)輸成本、地價(jià)、功能的完善程度等5個(gè)方面。我們通過(guò)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù),結(jié)合專家打分得出此城市3個(gè)候選地址的評(píng)價(jià)矩陣如表2:

運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行主成分分析,即可得特征值及方差貢獻(xiàn)率表,如表3:

從表3可以看出,前兩項(xiàng)的特征根的累計(jì)貢獻(xiàn)率為100%﹥85%,說(shuō)明前兩個(gè)主成分已經(jīng)基本包括物流配送中心的各方面重要指標(biāo),所以可以用第一主成分和第二主成分作為評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo),進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

前兩個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量為:

e=0.5149,-0.5370,-0.3835,0.1068,0.5367

e=0.2521,0.1212,0.5576,0.7716,0.1243

則

F=0.5149*X-0.5370*X-0.3835*X+0.1068*X+0.5367*X

F=0.2521*X+0.1212*X+0.5576*X+0.7716*X+0.1243*X

綜合評(píng)測(cè)值:F=0.7740*F+0.2560*F

主成分分析結(jié)果見(jiàn)表4。