基于GM(1，1)的防城港港口貨物吞吐量預(yù)測及分析

劉明英 翁世洲 黃鳳青

(廣西民族師范學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，廣西 崇左 532200)

一、引言

隨著國際貿(mào)易與經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快，跨國、跨地區(qū)貿(mào)易越來越普遍，港口貿(mào)易的國際地位不斷提升，并逐漸成為國家與國家、地區(qū)間的主要貿(mào)易方式。對港口貨物吞吐量進(jìn)行科學(xué)有效預(yù)測，有利于港口貿(mào)易及世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展。吞吐量預(yù)測作為港口規(guī)劃決策的基礎(chǔ)工作，在決策前期尤為重要，若吞吐量預(yù)測失真，將會給港口帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，影響整個城市甚至全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。作為中國沿海12個主樞紐港之一的防城港，與世界上80多個國家和地區(qū)的220多個港口有貿(mào)易往來，對防城港貨物吞吐量進(jìn)行預(yù)測可為防城港乃至北部灣經(jīng)濟(jì)圈提供重要信息。

現(xiàn)階段防城港港口內(nèi)共有29個作業(yè)泊位，包括25個生產(chǎn)性泊位，14個深水泊位，標(biāo)準(zhǔn)集裝箱通過能力為25萬個[1]，碼頭建立的倉儲面積超180萬平方米。未來在我國華南地區(qū)，將會形成以香港國際樞紐港為中心并涵蓋廣州南沙港、深圳鹽田國際港、北部灣港區(qū)等組成的港口群[2]。防城港的優(yōu)勢逐漸顯露出來：

首先，從地理區(qū)位看，防城港位于中國海岸線西南部，與東盟國家水陸相連，有國家級口岸5個，防城港與相鄰的欽州港、北海港組成北部灣進(jìn)出口貿(mào)易港群。從長遠(yuǎn)看，防城港依賴良好的地理位置及國家政策支持，未來可能成為我國西南地區(qū)貨物吞吐量最多的港口之一。

其次，從交通運(yùn)輸看，防城港港區(qū)目前已基本形成海運(yùn)、鐵路及陸路運(yùn)輸為一體的交通運(yùn)輸體系。在海洋運(yùn)輸方面，與多個國家開通了集裝箱航線，與越南開通了客運(yùn)航線。鐵路運(yùn)輸上，已開通了防城港—南寧線、南寧—昆明線，作為出海大通道的南昆線可以攬云南、貴州、四川的運(yùn)輸，并且可以直達(dá)防城港碼頭[3]。公路運(yùn)輸方面，防城港周圍建有四通八達(dá)的道路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，主干與分支縱橫交錯連接，交通運(yùn)輸便利。

第三，影響未來防城港貨物吞吐量發(fā)展的關(guān)鍵因素是相對落后的信息網(wǎng)絡(luò)無法及時有效地對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，導(dǎo)致信息傳遞不及時。由于信息網(wǎng)絡(luò)方面一些制約因素的存在，防城港真實的貨物吞吐量與潛在的但實現(xiàn)困難的理論測算吞吐量存在差距，但隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，防城港港口具有無限發(fā)展前景。

二、貨物吞吐量預(yù)測方法概述及適用性分析

(一)預(yù)測方法概述

通過搜集相關(guān)文獻(xiàn)，可歸納出用于港口貨物吞吐量預(yù)測的方法主要包括定性及定量分析方法兩類。由于港口貨物吞吐量的預(yù)測需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，而定性的分析方法存在不確定性，因而在實際中運(yùn)用較少。

定量的分析方法主要有因果分析法、組合預(yù)測法以及時間序列法等，常見的時間序列的方法有移動平均法、指數(shù)平滑法和灰色預(yù)測法。在貨物吞吐量的研究方面，國外在早期就已經(jīng)有較多的成果。De Neufville與Tsunokawa(1981)[4]運(yùn)用吞吐量作為指標(biāo)來研究港口績效，取得較好效果。Gregory A.Godfrey和Warren B.Powell(2000)[5]基于指數(shù)平滑預(yù)測模型，證明這些方法在操作和應(yīng)用上比ARIMA方法更簡單，且在預(yù)測誤差方面比ARIMA方法更精確。Mark G-oh(2002)[6]表示組合預(yù)測模型是當(dāng)前對物流預(yù)測方法研究中的重點，定量預(yù)測方法是主要方面。

在國內(nèi)，1982年鄧聚龍?zhí)岢龌疑碚揫7]，研究掌握的數(shù)據(jù)較少且存在較大不確定性的理論，得到中外學(xué)者在研究中的應(yīng)用。王在明(2005)[8]以武漢港港口貨物吞吐量和集裝箱吞吐量為例，以GM(1,1)模型和殘差修正GM(1,1)模型進(jìn)行預(yù)測，得到精度較高的預(yù)測結(jié)果。施澤軍(2008)[9]在灰色GM(1,1)和三次指數(shù)平滑法基礎(chǔ)上采用加權(quán)組合預(yù)測的方法，實現(xiàn)了對寧波港吞吐量預(yù)測。

(二)防城港貨物吞吐量預(yù)測適用性分析

不同學(xué)者研究影響貨物吞吐量方向存在差別，可推斷出不同因素會影響港口貨物吞吐量的預(yù)測，多數(shù)是不可量化指標(biāo)，收集和整理數(shù)據(jù)難度大。而防城港仍處于落后狀態(tài)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面不完善，缺乏科學(xué)統(tǒng)計指標(biāo)，無法獲取大樣本數(shù)據(jù)，適合采用灰色預(yù)測方法。因此，本文將從防城港港口的實際出發(fā)，采用灰色預(yù)測模型對防城港的貨物吞吐量進(jìn)行預(yù)測。

三、灰色預(yù)測模型GM(1，1)的建立

灰色模型(Grey Model)，簡記為GM模型[10]。一般的模型是一個n階、h變量的微積分模型，簡記為GM(n，h)模型，本文討論的是1階1個變量情形。主要采用殘差檢驗、關(guān)聯(lián)度檢驗及誤差檢驗三種方法檢驗。

GM(1,1)是一階微分方程模型，其形式是

(1)

設(shè)有原始數(shù)列

X(0)(t)={x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n),}

作一次累加生成，得到

X(0)(t)={x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n),}

對方程(1)作離散化處理，得到

取k=1,2,…,n-1，便有下列等式組

則代入向量記號,得

(2)

待估向量

(3)

令t=k+1，得到其時間響應(yīng)函數(shù)

(4)

即得GM(1，1)模型灰色預(yù)測計算公式。

四、防城港貨物吞吐量預(yù)測實證分析

(一)灰色預(yù)測模型貨物吞吐量實例驗證

根據(jù)防城港港口運(yùn)作實際情況，將防城港港口貨物吞吐量作為模型的參考指標(biāo)，選取2011—2016年防城港貨物吞吐量的數(shù)據(jù)，預(yù)測分析2016—2021年防城港港口的貨物吞吐量，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2011—2016年防城港港口貨物吞吐量 單位：萬噸

數(shù)據(jù)來源：Wind資訊。

第一步，對原始數(shù)據(jù)列X(0)(k)作一次累加生成，得到

X(1)(k)={1940,4051,……,55218,57986}

將B,YN代入(3)式，計算得

第三步，建立預(yù)測模型：

根據(jù)(4)式，其時間響應(yīng)函數(shù)

第四步，模型檢驗。

1.殘差檢驗

表2 殘差值q(k)和相對誤差值e(k)

由圖1可以看出，模型相對誤差均低于15%，且絕大部分誤差范圍在10%以內(nèi)，模型具備較大可行性。

2.關(guān)聯(lián)度檢驗

將原始數(shù)據(jù)作為母序列，預(yù)測值作為子系列，分別作處理，并計算出對應(yīng)的時刻絕對差，得到結(jié)果如表3所示。序列X0(t)與Xi(t)在時刻k的關(guān)聯(lián)系數(shù)用公式表示為：

圖1 2011-2016年防城港貨物吞吐量實際值與預(yù)測值折線圖

表3 各個時刻相關(guān)數(shù)據(jù)

其中ρ∈[0,1]稱為分辨系數(shù)，一般ρ=0.5。

由表可以得出：最小絕對差Δmin=0，最大絕對差Δmax=0.19。

3.誤差檢驗

在對誤差檢驗時考慮數(shù)據(jù)的相關(guān)特征，故選取較有代表性的平均絕對百分比誤差作為評價指標(biāo)，平均絕對百分比誤差：

經(jīng)計算得，MAPE=0.0578，表明文章中建立的灰色預(yù)測模型是合理有效的。

第五步，利用模型預(yù)測。基于建立的模型對防城港2016—2021年的港口貨物吞吐量進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測值如表4所示。

(二)結(jié)論及分析

由于原始數(shù)據(jù)具有大波動，在建模初期存在較大不確定性。通過上述建模及防城港實例的運(yùn)用，對防城港近期22個季度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過計算得出一組有明顯增長趨勢的預(yù)測數(shù)據(jù)，對預(yù)測數(shù)據(jù)及原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三種檢驗及對比。驗證結(jié)果均小于15%，故本文中采用的種方法適用于防城港港口貨物吞吐量的預(yù)測。由預(yù)測結(jié)果可知防城港貨物運(yùn)輸將迅速發(fā)展，因此應(yīng)對港口進(jìn)行戰(zhàn)略整合，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加速貨物物流服務(wù)鏈搭建，提高港口作業(yè)的經(jīng)營管理水平和服務(wù)效率。

五、防城港港口發(fā)展策略及建議

根據(jù)防城港發(fā)展的現(xiàn)狀以及貨物吞吐量的預(yù)測(具體數(shù)據(jù)見表4)，提出防城港港口未來發(fā)展的建議，即在現(xiàn)有水平上，不斷提高各項性能指標(biāo)，為貨主及客戶提供高質(zhì)量、低成本、多功能、現(xiàn)代化、信息化、多樣化、一體化的物流服務(wù)，并從防城港的實際情況出發(fā)，提出以下建議：

表4 2016—2021年防城港港口貨物吞吐量預(yù)測值 單位：萬噸

(一)加強(qiáng)設(shè)施建設(shè)，完善交通網(wǎng)絡(luò)

由預(yù)測結(jié)果可知，未來五年內(nèi)防城港港口季度貨物吞吐量將突破4000萬噸，相比過去最高水平的3070萬噸，增幅超過30%。因此，為了保障港口裝卸效率，縮短貨物在港滯留時間，應(yīng)在物流園區(qū)內(nèi)建設(shè)相應(yīng)數(shù)量的倉庫用于存放不能及時周轉(zhuǎn)的貨物，同時可加強(qiáng)支柱貨物的專用碼頭的進(jìn)一步完善，搭建一批適用性強(qiáng)的作業(yè)設(shè)施設(shè)備[11]。交通運(yùn)輸方面，構(gòu)建“六橫七縱八支線”的高速公路體系，蘭州—?？诟咚俟?，防城港路段擴(kuò)建全長達(dá)138公里[12]，同時實現(xiàn)各市的縣縣通高速，可為防城港搭建四通八達(dá)的干線運(yùn)輸體系，促使在港口的運(yùn)輸車輛得到及時疏散，創(chuàng)造優(yōu)越的運(yùn)輸環(huán)境。

(二)提高管理水平，延伸附加服務(wù)

信息化水平的高低直接影響著整個管理系統(tǒng)運(yùn)行，但目前防城港信息化管理水平不高。通過建立完善的物流信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，推廣使用EDI技術(shù)，提高對信息的獲取及整理管理水平。針對貨物吞吐量第一季較少、第四季較多的相對明顯的季節(jié)性特點，應(yīng)及時與合作方多加溝通，加強(qiáng)信息共享，消除明顯的季節(jié)性影響，從而提高信息管理水平。同時防城港港區(qū)內(nèi)應(yīng)為客戶提供專業(yè)化、個性化、差異化服務(wù)及多樣化的增值服務(wù)，重視跨境電商的發(fā)展。

(三)把握政策機(jī)遇，適時調(diào)整方案

港口作業(yè)與物流活動息息相關(guān)，國家對新興的物流產(chǎn)業(yè)有較大的扶持力度，因此應(yīng)積極主動了解參透“十三五”規(guī)劃綱要中的物流規(guī)劃相關(guān)政策，充分利用好政府給予的發(fā)展扶持資金及發(fā)展物流方面的優(yōu)惠政策。同時，對于不合理的方案決策要及時作出調(diào)整，如簡化繁雜的收費(fèi)程序，促使港口向更好方向發(fā)展。

六、結(jié)語

通過對防城港港口貨物吞吐量的預(yù)測及其現(xiàn)狀的研究，從中發(fā)現(xiàn)諸多問題與機(jī)遇，據(jù)此提出了適宜防城港在今后發(fā)展中可采用的相關(guān)建議，以便能為防城港的發(fā)展決策中提供參考。由于時間的倉促及數(shù)據(jù)的不足，對于預(yù)測方法只采用了兩種，存在較大的不確定性，未來的研究會將研究方向置于影響港口貨物吞吐量的因素，對其進(jìn)行多種方式模型檢測，隨著時間的發(fā)展對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行動態(tài)修正，以便得到更多有效數(shù)據(jù)。