皖江區(qū)域物流與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)動力學分析

羅紅恩，葉 勇，高羽佳，緲桂根

(1．安徽農(nóng)業(yè)大學物流工程系，合肥230000;2．安徽農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)信息學省級重點實驗室，合肥230000)

0 引言

物流與經(jīng)濟相互影響、相互作用，物流是影響經(jīng)濟發(fā)展的主要要素之一。對物流系統(tǒng)進行系統(tǒng)動力學模擬，可以分析物流和經(jīng)濟的內(nèi)在聯(lián)系，為兩者的發(fā)展提供策略與建議。桂壽平等建立了區(qū)域物流系統(tǒng)動力學模型，并推導(dǎo)出了其數(shù)學解析式［1］［2］［3］。陳疇鏞、蔡小哩建立了區(qū)域經(jīng)濟與第三方物流互動發(fā)展的系統(tǒng)動力學模型，分析區(qū)域經(jīng)濟與第三方物流之間的相互制約、相互促進的關(guān)系［4］。楊波等建立區(qū)域物流系統(tǒng)動力學模型，對哈爾濱市南崗區(qū)區(qū)域物流系統(tǒng)的實例分析［5］。在這些研究成果的基礎(chǔ)上，本文運用系統(tǒng)動力學軟件Vensim PLE，建立系統(tǒng)動力學模型，對皖江城市帶區(qū)域物流與經(jīng)濟發(fā)展的相互關(guān)系進行分析，并提出相應(yīng)的政策建議。

1 區(qū)域物流系統(tǒng)分析

區(qū)域經(jīng)濟是國民經(jīng)濟子系統(tǒng)。區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)升級都直接影響了區(qū)域物流需求總量和水平;而區(qū)域物流產(chǎn)業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展有利于促進區(qū)域生產(chǎn)力的發(fā)展，優(yōu)化區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局，改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和國民經(jīng)濟綜合能力，增強區(qū)域經(jīng)濟競爭力。如何通過區(qū)域物流業(yè)的發(fā)展，有力促進區(qū)域經(jīng)濟的形成和發(fā)展，同時緩解不同區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展嚴重失衡的問題，成為我國經(jīng)濟發(fā)展中的一個重要課題［6］。

2 系統(tǒng)動力學模型的構(gòu)建

2．1 系統(tǒng)動力學方法的基本步驟

運用系統(tǒng)動力學認識和解決問題是一個反復(fù)循環(huán)、逐漸深化、逐漸達到預(yù)定目標和滿足要求的過程，這個過程大致分為五個步驟［7］:

(1)矛盾與問題分析。明確系統(tǒng)研究的目的和所要解決的問題。分析系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系。劃定系統(tǒng)邊界，分析主要矛盾和變量、內(nèi)生變量、外生變量、輸入量和政策變量。

(2)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析。主要任務(wù)在于處理系統(tǒng)信息，分析系統(tǒng)的反饋機制。重點在于分析系統(tǒng)整體的和局部的反饋關(guān)系，劃分系統(tǒng)的層次和子結(jié)構(gòu)，分析變量間的關(guān)系、回路間的反饋耦合關(guān)系，初步估計系統(tǒng)的主導(dǎo)回路與結(jié)構(gòu)及它們的性質(zhì)。

(3)模型模擬與政策評估。在模擬與分析的基礎(chǔ)上更深入地剖析系統(tǒng)的問題:尋找解決問題的方案并盡可能付諸實施，取得實踐結(jié)果;獲得更豐富的信息、發(fā)現(xiàn)新的矛盾和問題，修改模型，包括結(jié)構(gòu)與參數(shù)的修改等。

(4)建立數(shù)學的規(guī)范方程，描述定性與半定性的變量關(guān)系。

(5)模型的檢驗與評估。這一步驟的內(nèi)容不都是放在最后一起來做的，其中相當多的內(nèi)容是在上述諸步驟中分散進行的。

2．2 因果關(guān)系分析

在研究模型中，不僅要準確地描述現(xiàn)實領(lǐng)域，也要合理地描述控制領(lǐng)域［8］。在物流系統(tǒng)動力學模型中，包括如下的系統(tǒng)要素:

(1)現(xiàn)實領(lǐng)域:經(jīng)濟水平、人口水平、消費水平、物流系統(tǒng)需求、物流系統(tǒng)供給等。

(2)控制領(lǐng)域:國民收入分配政策、人口控制政策、物流系統(tǒng)政策、經(jīng)濟發(fā)展政策等。

上述系統(tǒng)要素基本上確定了研究范圍，而系統(tǒng)的行為變化取決于上述系統(tǒng)要素的構(gòu)成及其相互關(guān)系。經(jīng)過上述系統(tǒng)要素分析，在深入剖析物流系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以得到物流系統(tǒng)的因果關(guān)系圖［9］，如圖1 所示。

圖1 區(qū)域物流系統(tǒng)基本因果關(guān)系圖

2．3 系統(tǒng)動力學模型的建立

一般地，對于區(qū)域綜合物流系統(tǒng)，可以劃分為三個模塊:經(jīng)濟增長子構(gòu)造、物流需求子構(gòu)造、物流供應(yīng)子構(gòu)造。根據(jù)以上三個的子構(gòu)造模塊，在分析區(qū)域物流系統(tǒng)因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，得出區(qū)域物流系統(tǒng)系統(tǒng)動力學模型，如圖2所示。

模型中各變量的表達式如下:

(1)人口出生率=區(qū)域人口數(shù)量×出生率影響因子。

(2)人口死亡率=區(qū)域人口數(shù)量×死亡率影響因子。

(3)區(qū)域GDP=INTEG(經(jīng)濟自增長率-經(jīng)濟阻礙率，初始值)。

(4)區(qū)域人口數(shù)量=INTEG(人口出生率-人口死亡率，初始值)。

(5)差異延遲=DELAY3(物流短缺量，差異時間)。

圖2 區(qū)域物流系統(tǒng)動力學模型

(6)投資效果延遲=DELAY3(物流投資量，延遲時間)。

(7)消費水平=區(qū)域GDP×生活消費比例。

(8)物流供應(yīng)=INTEG(物流供應(yīng)增長率-物流供應(yīng)消耗率，初始值)。

(9)物流供應(yīng)增長率=投資效果延遲。

(10)物流供應(yīng)消耗率=物流供應(yīng)*消耗系數(shù)。

(11)物流投資量=(物流部門自我投資量+社會對物流部門的投資)×投資效果系數(shù)。

(12)物流短缺量=物流需求-物流供應(yīng)。

(13)物流部門完成運量=物流供應(yīng)。

(14)物流部門收入=物流部門完成運量*(貨運價格影響因子-客運價格影響因子)。

(15)物流部門自我投資量=物流部門收入×物流部門固定投資比例。

(16)物流需求=區(qū)域GDP×物流需求系數(shù)×貨運價格影響因子。

(17)相關(guān)信息流、商流需求=(區(qū)域人口數(shù)量×人口影響因子+消費水平×消費水平影響因子)×貨運價格影響因子。

(18)社會對物流部門的投資=區(qū)域GDP* ×投資比例。

(19)經(jīng)濟自增長率=區(qū)域GDP×GDP增長系數(shù)。

(20)經(jīng)濟阻礙率=ABS(差異延遲)。

3 模型的模擬與結(jié)果分析

以安徽省皖江城市帶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)為例，建立皖江區(qū)域物流與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)動力學模型。根據(jù)有關(guān)資料及安徽省2003～2012年統(tǒng)計年鑒上的數(shù)據(jù)，運用系統(tǒng)動力軟件Vensim PLE對建立的系統(tǒng)動力模型進行模擬與仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果來分析區(qū)域物流模型的結(jié)構(gòu)和特性。

3．1 有效性檢驗

3．1．1 歷史數(shù)據(jù)檢驗

以2002～2011年實際GDP和區(qū)域人口數(shù)量對模型進行有效性檢驗，詳見表1。

表1 2002～2011年系統(tǒng)動力學模型有效性檢驗(單位:億元、萬人)

從表1中可以看出，區(qū)域GDP和區(qū)域人口數(shù)量通過系統(tǒng)動力學模型運行的結(jié)果相對于實際值的相對誤差，其絕對值分別小于5% 和5‰，擬合度較好。模型的預(yù)測度很高，模型與實際系統(tǒng)一致性高，模型是有效的。

3．1．2 靈敏度分析

在上述系統(tǒng)動力學模型的描述中，都假定其中的參數(shù)為已知常數(shù)。但實際上這些數(shù)往往都是一些估計和預(yù)測的數(shù)字，會隨著經(jīng)濟環(huán)境的改變而改變。靈敏度分析用于研究參數(shù)變化對系統(tǒng)行為的影響程度。如果模型中的參數(shù)改變后得到的模擬行為曲線有較大變化，那么此參數(shù)是靈敏的;如果參數(shù)改變后所得到的模擬行為曲線無較大變化，那么此參數(shù)是不靈敏的。

本模型以改變物流需求系數(shù)為例測試靈敏度。設(shè)物流需求系數(shù)為0．40(Current1)，原來為0．20(Current)，分析結(jié)果見圖3。從圖3中可以看出，在物流需求系數(shù)改變后，盡管模型的行為曲線在振幅大小上有所差異，但模型的行為變化趨勢沒有出現(xiàn)大的變動，說明參數(shù)是不靈敏的，所以參數(shù)靈敏度不高，有利于模型在實際中的應(yīng)用。

3．2 模型模擬結(jié)果分析

通過系統(tǒng)模型的設(shè)定，本文主要討論三種方式。

3．2．1 物流需求變化對經(jīng)濟的影響

如圖3所示，物流需求與區(qū)域GDP存在正相關(guān)關(guān)系。如果單獨增加物流需求(物流需求系數(shù)為 0．40(Current1)，原來為 0．20(Current))，其結(jié)果區(qū)域GDP不升反降，反之亦然。這是因為在現(xiàn)有的物流服務(wù)供給能力不能滿足需求的情況下，僅增大物流需求，將使得物流短缺更加嚴重，導(dǎo)致經(jīng)濟阻礙上升，引起區(qū)域GDP下降。

圖3 區(qū)域GDP相對于物流需求系數(shù)的敏感度分析

3．2．2 物流供應(yīng)變化對經(jīng)濟的影響

提高物流供給能力的措施主要有提高投資效果系數(shù)、提高社會對物流部門的投資比例、提高物流部門自我投資比例等方法。本文以提高社會對物流部門的投資比例為例進行說明，投資比例主要與國民收入分配政策、物流系統(tǒng)政策、經(jīng)濟發(fā)展政策等有關(guān)。

如圖4所示，物流供應(yīng)與區(qū)域GDP存在正相關(guān)關(guān)系，隨著社會對物流部門的投資比例的增加(current投資比例為0．02，current2投資比例為0．2)，區(qū)域GDP得到一定的提高，原因在于物流投資比例提高后，物流供應(yīng)增加，滿足了社會需求，促進了經(jīng)濟的發(fā)展。

3．2．3 物流供需平衡分析

如圖5所示，短期內(nèi)安徽省物流供應(yīng)大于物流需求，但從長期來看，物流需求始終大于供給，所以應(yīng)通過多方面的措施加大物流方面的投資，諸如提高投資效果系數(shù)、提高社會對物流部門的投資比例、提高物流部門自我投資比例等方法。

圖4 區(qū)域GDP相對于社會對物流部門投資比例變化圖

圖5 物流供需平衡分析

4 結(jié)論

通過皖江城市帶區(qū)域物流與經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)動力學模型的建立以及對模型模擬的結(jié)果分析，可得出以下結(jié)論:

(1)經(jīng)濟發(fā)展對物流需求和物流供應(yīng)均具有促進作用。

(2)單獨物流需求增加，經(jīng)濟的發(fā)展受到一定的阻礙;單獨物流供應(yīng)增加，帶動了經(jīng)濟的發(fā)展。主要原因在于投資拉動的經(jīng)濟增長。

(3)安徽省目前物流供需存在不平衡，從長遠來看，應(yīng)加大物流供應(yīng)，以利于經(jīng)濟的發(fā)展。

［1］桂壽平，何秋，朱強．系統(tǒng)動態(tài)學在區(qū)域物流系統(tǒng)研究中的應(yīng)用［J］．起重運輸機械，2002(7):4-7．

［2］桂壽平，朱強，陸麗芳．區(qū)域物流系統(tǒng)動力學模型及其算法分析［J］．華南理工大學學報:自然科學版，2003(10):36-40．

［3］朱強，桂壽平，桂程飛．基于系統(tǒng)動力學的區(qū)域物流建模方法的研究［J］．武漢理工大學學報:交通科學與工程版，2003(4):102-105．

［4］陳疇鏞，蔡小哩．區(qū)域經(jīng)濟與第三方物流互動發(fā)展的系統(tǒng)動力學模型［J］．數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究，2005(7):45-53．

［5］楊波，薛偉．區(qū)域物流系統(tǒng)動力學仿真研究［J］．森林工程．2009(1):83-87．

［6］何秋，桂壽平，朱強．區(qū)域物流系統(tǒng)動態(tài)模型的建立與合理性檢驗［J］．交通與計算機，2002，20(106):30-33．

［7］王其藩．高級系統(tǒng)動力學［M］．北京:清華大學出版社，1995:196-197．

［8］李國剛，李春發(fā)，李廣．物流系統(tǒng)工程［M］．大連:東北財經(jīng)出版社，2009:156-157．

［9］張國伍．交通運輸系統(tǒng)分析［M］．成都:西南交通大學出版社，1991:202-208．