中國內陸集裝箱出口中轉港選擇模型

丁明明，梁承姬

(上海海事大學 科學研究院，上海 201306)

0 引言

隨著改革開放和對外貿易的不斷發(fā)展，中國已被公認為重要的世界工廠和國際集裝箱增長的策源地.現(xiàn)階段我國港口集裝箱業(yè)務規(guī)模居于世界前列，2011年前10個月，我國集裝箱出口累計達280萬TEU，同比增長47.2%.因此，在沿海港口中建設和發(fā)展國際性和區(qū)域性的航運中心，是實現(xiàn)國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要，是中國港口適應國際航運市場發(fā)展的需要，也是我國參與東北亞國際集裝箱中轉港競爭的需要.

我國大陸地區(qū)幅員廣闊，港口集中分布在東部沿海區(qū)域，使得集裝箱從各地區(qū)到港口的成本相差很大.內陸地區(qū)的出口商選擇最優(yōu)的出口中轉港將有助于降低外貿成本，促進擴大外貿收益，進而促進對外貿易.因此，對于集裝箱出口商、尤其是處在兩個基本同質港口之間的集裝箱貨物出口商而言，選擇最優(yōu)集裝箱出口中轉港，是擺在眼前的很難作出正確決策的實際問題.

目前，國內外對出口中轉港的選擇研究主要通過定性評價分析［1-4]和建立模型［5-6]兩種方式.黃健元等［1-2]介紹一種基于模糊一致矩陣理論的多層次決策優(yōu)選方法，以新加坡港、香港港、深圳港等8個東亞地區(qū)港口為例，采用分類采集的方法確定各港口的各項評價指標值，并在建立各系統(tǒng)綜合評價值的基礎上分析我國大陸有關港口業(yè)的競爭優(yōu)勢和劣勢，得出這8個港口集裝箱運輸競爭力的綜合排名.王喜成等［3]運用模糊綜合評價法對港口物流系統(tǒng)進行評價，建立評價指標體系，并以環(huán)渤海地區(qū)主要港口為例對港口物流系統(tǒng)進行計算評價.姜寶等［4]將增長率和數(shù)據(jù)包絡分析(Data Envelopment Analysis，DEA)數(shù)值分別作為波士頓矩陣的縱軸和橫軸，揭示2001—2007年間東北亞3國12個重要集裝箱港口競爭地位的變化，指出通過使用DEA和波士頓矩陣的分析方法，可以為港口經(jīng)營者的未來規(guī)劃和發(fā)展提供經(jīng)營信息.HUANG等［5]建立“集裝箱中轉港對比模型(PTC模型)”對臺灣地區(qū)的國際型港口進行研究，并確定高雄港為臺灣地區(qū)最適宜的中轉港.杜鵑等［6]應用復雜網(wǎng)絡理論，將集裝箱網(wǎng)絡的基本統(tǒng)計特性參數(shù)作為集裝箱支線港影響程度因子，計算網(wǎng)絡中每個節(jié)點的影響系數(shù)，并將該系數(shù)加入中轉港選址模型中，修正集裝箱網(wǎng)絡運輸中各環(huán)節(jié)位置的相關效益矩陣，從而建立中轉港選址的整數(shù)規(guī)劃模型，通過模型求解確定集裝箱中轉港的位置.董崗［7]通過班輪航線、港口評價、比例關系、社會距離和非對稱層次矩陣對港口進行顧客選擇、聚合鏈接、自我中心和層次結構分析，研究得出東亞航線骨干網(wǎng)絡的構成及發(fā)展格局.劉偉等［8]針對自由貿易區(qū)政策對國際港口物流發(fā)展的影響進行探討，指出實施自由貿易區(qū)政策對國際物流樞紐港建設、提高港口競爭力具有強大的推進作用.肖鐘熙［9]將港口的發(fā)展戰(zhàn)略分為3個層次，并提出不同層次上的發(fā)展戰(zhàn)略以及發(fā)展戰(zhàn)略與宏觀調控的關系.

本文分析我國內陸地區(qū)集裝箱出口的現(xiàn)狀，認為其中存在的主要問題就是中轉運輸中由于集裝箱出口中轉港選擇不當造成的外貿成本偏高，在此基礎上針對上海港、天津港和深圳港等3大港口建立出口中轉港選擇數(shù)學模型，使得內陸集裝箱在出口過程中所獲得的效用最大.效用價值包括3個部分:集裝箱運輸費用的效用價值、集裝箱出口中轉港作業(yè)的效用價值和出口中轉港物流系統(tǒng)的優(yōu)勢效用價值.其中，出口中轉港物流系統(tǒng)的效用價值通過模糊綜合評判法求得.最后給出具體算例，求得基于港口競爭力的集裝箱出口中轉港選擇方案.

1 中國沿海港口現(xiàn)狀及出口中轉港的確立

我國的沿海港口可以劃分為環(huán)渤海、長江三角洲、珠江三角洲、東南沿海和西南沿海等5個港口群體.5大集裝箱港口群中以長三角、珠三角和環(huán)渤海等3個集裝箱港口群為主，集裝箱吞吐量占全國總吞吐量的90%，其中長三角地區(qū)集裝箱吞吐量最高，珠三角和環(huán)渤海地區(qū)次之.

根據(jù)我國集裝箱港口的發(fā)展政策，上海港、深圳港和天津港是國家重點發(fā)展港口.20世紀深圳特區(qū)和浦東新區(qū)的開發(fā)帶動了深圳港和上海港的發(fā)展，21世紀天津濱海新區(qū)的建設帶動天津港的發(fā)展，3大港口的吞吐量在各自港口群中均名列前茅.因此，本文選擇這3個港口作為候選出口中轉港.

上海港位于長三角前沿，居我國18 000 km大陸海岸線的中部、扼長江入?？?，地處長江東西運輸通道與海上南北運輸通道的交匯點，是我國沿海的主要樞紐港和我國參與國際經(jīng)濟大循環(huán)和對外開放的重要口岸.2010年，上海港貨物及集裝箱吞吐量均位居世界第1位.

深圳港位于珠三角南部，珠江入?？跂|岸，分東西港區(qū):東部港區(qū)位于南海大鵬灣西北部，主要包括鹽田和沙漁涌、下洞等港區(qū);西部港區(qū)位于珠江口東岸入海前緣，主要包括蛇口、赤灣、媽灣、東角頭和福永等港區(qū).東西港區(qū)均與香港九龍半島隔海相望.

天津港地處渤海灣西端，海河入?？谔?，是環(huán)渤海的港口中與內陸地區(qū)距離最短的港口，是首都北京的海上門戶，也是亞歐大陸橋東端起點.天津港是我國華北、西北和京津地區(qū)的重要水陸交通樞紐，立體交通集疏運體系頗具規(guī)模.

3大港口的自然情況和基礎設施對比見表1.

近年來3大港口的貨物和集裝箱吞吐量上升，其中上海港和深圳港的優(yōu)勢相對明顯，天津港與這兩個港口還有一定差距，見圖1和2.

表1 天津港、深圳港、上海港等3大港口對比

2 中國內陸集裝箱出口中轉港物流系統(tǒng)評價

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評標方法.該方法根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數(shù)學對受到多種因素制約的事物或對象作出總體評價.

本文結合港口物流發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢，在對港口物流系統(tǒng)進行評級時，選取如下評價指標:E1為物流規(guī)模，衡量港口物流作業(yè)規(guī)模大小;E2為基礎設施，衡量港口物流系統(tǒng)具備的設施和裝備;E3為集疏運體系，衡量港口集疏運網(wǎng)絡及對各種運輸方式的協(xié)調作用;E4為物流信息技術，衡量與港口物流系統(tǒng)相關的信息支持系統(tǒng);E5為物流服務，衡量港口物流服務能否滿足客戶需求.

針對上述指標選定子評價指標，利用層次分析法建立指標權重集;根據(jù)上述圖表中的對比數(shù)據(jù)，請專家對各項指標優(yōu)劣進行評分;根據(jù)評價指標的優(yōu)劣程度，最優(yōu)的指標評分為5，欠優(yōu)的指標評價值依次為4，3，2，1.如根據(jù)圖 1 可以看出，上海港、天津港和深圳港的貨物吞吐量可依次被評為5分，4分，3分.再如根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，上海港、深圳港和天津港水深可依次被評為5分，5分，3分.對各位專家的打分進行匯總后，最終得分情況見表2.

基于以上各指標的權重及評分數(shù)據(jù)進行模糊綜合評價，其中分層次評價指標 E1=(E11，E12，E13，E14)，各項權重為 w1=(0.375，0.375，0.125，0.125)，單元素評價矩陣則計算E1層的指標值如下:

同理可得

高層次評價指標 E=(E1，E2，E3，E4，E5)，其中各項權重為 w=(0.495 6，0.231 9，0.084 8，0.137 4，0.050 3)，則可通過綜合評判得

3大港口物流系統(tǒng)的得分情況為:天津港3.548 0分，深圳港 4.000 1 分，上海港4.716 6 分.將上述得分歸一化，得到3大港口物流系統(tǒng)的優(yōu)勢效用:天津港為0.709 6，深圳港為 0.800 0，上海港為 0.943 3.

表2 物流系統(tǒng)評價指標和權重［3]及各港口物流系統(tǒng)評分

3 中國內陸集裝箱出口中轉港選擇數(shù)學模型

假設出口集裝箱的來源地個數(shù)為m，候選中轉港個數(shù)為n，集裝箱目的地個數(shù)為l，建立數(shù)學模型如下.

符號定義:集裝箱來源地集合為 M={1，2，…，i…，m}，i∈M;候選中轉港集合為 N={1，2，…，j…，n}，j∈N;集裝箱目的地集合為 L={1，2，…，k…，l}，k∈L;Xij為從 i經(jīng)過 j轉運并卸載的集裝箱數(shù)量;Xjk為從j到目的地k的集裝箱數(shù)量;Cij為出口集裝箱從i到j的運輸費用;為 Cij的效用價值，，?i;Cjk為出口集裝箱從j到k的運輸費用;為 Cjk的效用價值，=(mjin Cjk)/Cjk，?k;Pj為j的集裝箱裝卸費用;為Pj的效用價值，為i提供的集裝箱集合;Dk為k需要的集裝箱集合;Wj為j對集裝箱的裝卸能力;Vj為通過模糊綜合評價分析確定的j的物流系統(tǒng)優(yōu)勢效用值.

目標函數(shù):

在選擇出口中轉港時，需考慮的目標效用值分為3部分:①集裝箱運輸費用的效用價值，由集裝箱從來源地到出口中轉港的運輸費用和集裝箱從出口中轉港到目的地的運輸費用兩部分組成;②集裝箱在出口中轉港作業(yè)的效用價值;③出口中轉港物流系統(tǒng)的優(yōu)勢效用價值.目標函數(shù)應使3部分效用價值之和最大，須先通過計算將效用值歸一化，使其具有統(tǒng)一的量綱，再進行相加計算.

約束條件(1)要求從i發(fā)出的集裝箱數(shù)量不得超過其供應能力;約束條件(2)要求發(fā)往k的集裝箱數(shù)量應等于該港口的集裝箱需求量;約束條件(3)是對中轉箱的約束，即由i運至j的集裝箱數(shù)量等于從j運往k的集裝箱數(shù)量;約束條件(4)要求在j進行裝卸作業(yè)的集裝箱數(shù)量不應超過其作業(yè)能力;約束條件(5)規(guī)定所有運輸?shù)募b箱數(shù)量必須為整數(shù).

本文從簡化的角度只考慮出口中轉港選擇對出口成本效用的影響，而不考慮集裝箱出口中的時間價值.

4 數(shù)值計算和分析

設某航運公司某月出口集裝箱200 000 TEU，分別來自我國華東、中南、華北、西南和西北地區(qū)，其中華東地區(qū)的出口量占全國55.0%，中南、華北、西南和西北地區(qū)出口量分別占 33.0%，8.0%，2.4%和1.6%.出口集裝箱發(fā)往歐洲、北美洲、東盟、日本、南美洲、韓國、非洲和澳大利亞，分別占出口箱量的27.7%，27.2%，12.3%，10.8%，8.2%，6.1%，5.3%和2.4%.歸一化的海運費用效用見表3.

表3 歸一化的海運費用效用

將第2節(jié)所得各港口物流系統(tǒng)的優(yōu)勢效用值代入模型中，用Lingo進行計算，得出該航運公司通過各港口出口箱量以及出口箱的來源地和目的地，見表4～7和圖3.

表4 歸一化的國內運輸費用效用

表5 歸一化的各港口集裝箱裝卸效率效用

表6 按集裝箱來源地劃分在各港口的中轉箱量TEU

表7 按集裝箱目的地劃分在各港口的中轉箱量TEU

圖3 各中轉港向目的地發(fā)送的集裝箱比例

5 結束語

根據(jù)我國沿海港口的現(xiàn)狀及內陸集裝箱出口中存在的問題，結合國內外對集裝箱出口中轉港確定問題的研究，提出一個旨在對我國集裝箱出口中轉港進行評估的模型，該模型由模糊綜合評價法和整數(shù)規(guī)劃數(shù)學模型組成.運用此模型對我國沿海出口港問題進行計算，結果顯示，決定出口商選擇出口中轉港的主要因素是內陸運輸成本，即集裝箱從來源地到出口中轉港的運輸費用.盡管該模型未能具體解釋出口箱在各港口之間的分配細節(jié)，但得出的各港口出口箱量分布比例大致與實際相符，可以為集裝箱出口商在選擇最優(yōu)出口中轉港時提供理論依據(jù).

［1]黃健元，嚴以新.東亞地區(qū)國際港口集裝箱運輸競爭力系列研究之三——港口集裝箱競爭力評價模型與指標值的確定［J].水運管理，2004(10):11-13.

［2]黃健元，嚴以新.東亞地區(qū)國際港口集裝箱運輸競爭力系列研究之四——東亞地區(qū)國際港口集裝箱運輸競爭力的綜合評價［J].水運管理，2004(11):9-11.

［3]王喜成，王景敏.基于FCE的港口物流系統(tǒng)評價研究［J].中國商貿，2009(07):111-112.

［4]姜寶，李劍.基于DEA的東北亞港口的績效評價研究［J].海洋開發(fā)與管理，2008(12):87-92.

［5]HUANG Wen-Chih，CHANG Hsu-Hsi，WU Ching-Tsyr.A model of container transshipment port competition:an empirical study of international ports in Taiwan［J].J Marine Sci＆ Technol，2008(16):19-26.

［6]杜鵑，王學峰.基于復雜網(wǎng)絡的集裝箱集散港選址模型研究［J].珠江水運，2010(03):64-65.

［7]董崗.基于班輪航線的東北亞港口發(fā)展格局［J].上海海事大學學報，2010，31(2):1-7.

［8]劉偉，王學鋒.自由貿易區(qū)政策與國際港口物流發(fā)展研究［J].上海海運學院學報，2004，25(2):77-81.

［9]肖鐘熙.港口發(fā)展戰(zhàn)略的層次［J].上海海運學院學報，1993，14(2):22-27.