基于FA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市電子商務(wù)物流競爭能力研究

趙文德，胡子瑜，黃麗娟，盛 鑫

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.廣州大學(xué) 工商管理學(xué)院，廣東 廣州 510006）

1 導(dǎo)論

電子商務(wù)物流作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中起著重要作用。電子商務(wù)物流已經(jīng)從簡單的經(jīng)營業(yè)態(tài)發(fā)展成為一個市場容量巨大的產(chǎn)業(yè)，并逐漸形成電子商務(wù)物流產(chǎn)業(yè)生態(tài)，在城市層面，互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)物流已成為決定城市競爭力的重要因素，促進(jìn)電子商務(wù)物流的發(fā)展也被視為提高城市綜合競爭力水平的有力手段。

電子商務(wù)物流作為現(xiàn)代化商業(yè)模式的典范，是城市優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)城市服務(wù)功能和競爭力的重要手段。目前，有關(guān)全面評價城市電子商務(wù)物流競爭力的深入研究尚不多見，電子商務(wù)物流的研究主要集中在概念界定、內(nèi)涵和經(jīng)驗[1-2]、影響因素[3]、模式與路徑[4-5]、消費(fèi)者行為[6]上。

Komlosi E和Páger B[7]在應(yīng)用全球創(chuàng)業(yè)和發(fā)展指數(shù)（GEDI）證明國家級創(chuàng)業(yè)績效之后，采用全球競爭力指數(shù)（GCI）構(gòu)建城市集聚效應(yīng)指標(biāo)體系，并利用指標(biāo)的相關(guān)性和聚類分析進(jìn)行城市集中度對國家競爭力和創(chuàng)業(yè)績效的影響研究。Domareskiruiz T C等[8]運(yùn)用了競爭力分析模型和規(guī)劃模型對庫里蒂巴公共關(guān)系的需求進(jìn)行調(diào)查，分析了城市規(guī)劃作為旅游目的地的競爭優(yōu)勢對城市旅游形象的貢獻(xiàn)，確定了城市規(guī)劃在城市旅游發(fā)展中的重要性和相關(guān)性。劉中艷和羅瓊[9]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法從顯示性指標(biāo)和分析性指標(biāo)兩個角度構(gòu)建了適合地級城市的旅游競爭力測度指標(biāo)體系?；粼聘：屯跤癫蔥10]從商貿(mào)流通的視角研究了城市電子商務(wù)物流的綜合競爭能力，并從人力資源、基礎(chǔ)設(shè)施和財政保障等角度構(gòu)建數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）模型進(jìn)行實證研究，最后給出相適應(yīng)的對策和建議。楊堅爭等[11]在對跨境電子商務(wù)運(yùn)營流程詳細(xì)梳理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了問卷設(shè)計，運(yùn)用因子分析法對我國各地的跨境電子商務(wù)應(yīng)用狀況進(jìn)行了研究分析，針對跨境電子商務(wù)發(fā)展中存在的困境和痛點問題，給出了具有建設(shè)性的對策建議。阿里研究院發(fā)布的《2014年中國電子商務(wù)示范城市發(fā)展指數(shù)報告》從電商發(fā)展指數(shù)和電商服務(wù)指數(shù)兩個層面對中國電子商務(wù)示范城市進(jìn)行綜合排名。李征[12]從吸引力、管理力和輻射力3個層面，運(yùn)用基于AHP的灰色關(guān)聯(lián)評價模型，對城市的電子商務(wù)物流影響力進(jìn)行實證分析。浩飛龍等[13]運(yùn)用空間分析法和多元線性回歸，從省域和城市兩個層級分析電子商務(wù)物流發(fā)展水平的空間分布特征，并探討其影響因素。

綜合國內(nèi)外研究，其一，過多強(qiáng)調(diào)電子商務(wù)物流對城市綜合能力的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，而忽略了社會、創(chuàng)新、人力等重要要素的影響，因而導(dǎo)致對城市電子商務(wù)物流競爭能力的研究存在局限性。其二，以定性研究為主，缺乏可靠的經(jīng)驗證據(jù)，尤其是缺乏對城市電子商務(wù)物流經(jīng)濟(jì)、社會基礎(chǔ)以及創(chuàng)新基礎(chǔ)的定量分析。因此，本文有兩點創(chuàng)新之處：一則剔除傳統(tǒng)定性研究的主觀因素影響，所構(gòu)建的城市電子商務(wù)物流評價體系能夠更加多層次、多視角、全面客觀反映城市的綜合競爭力水平；二則在遵循評價原則的基礎(chǔ)上，提出了基于FA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市電子商務(wù)物流競爭能力評價模型，以更為全面和客觀地評價城市的電子商務(wù)物流競爭能力水平，既可推進(jìn)電子商務(wù)物流影響經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的相關(guān)研究，也可為促進(jìn)我國電子商務(wù)物流產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

2 城市電子商務(wù)物流競爭力評價模型構(gòu)建

2.1 因子分析（FA）模型的建立

英國心理學(xué)家C.Spearman在20世紀(jì)初率先提出用于綜合評價的因子分析模型，是指研究從變量群中提取共性因子的統(tǒng)計技術(shù)。該模型的特點是使用了大量的未知參數(shù)，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在傳統(tǒng)的多變量分析中使用模型的未知參數(shù)數(shù)目。因子分析的基本原理是通過降維的思想把聯(lián)系相關(guān)度較強(qiáng)的研究變量分在同一類中，最終把所有原始指標(biāo)融合為能夠較好解釋整體的公共因子[14]。因子分析統(tǒng)計模型建立中的簡約性經(jīng)驗原則要求一旦發(fā)現(xiàn)不能進(jìn)一步產(chǎn)生顯著效應(yīng)的擬合指標(biāo)數(shù)據(jù)，就立即停止參數(shù)數(shù)目的增加。通過因子分析模型分析，可以用較少合理數(shù)量的公因子反映原始數(shù)據(jù)的主體信息，在對原始信息有效解釋的前提下減少信息的過度丟失，其原理如圖1所示。

因子分析在綜合評價方面有其他評價方法不可比擬的優(yōu)點，該方法的成功源于它的探索性，其各種變量之間的數(shù)據(jù)關(guān)系在研究中可以反復(fù)檢驗和論證。首先假設(shè)研究對象的個數(shù)為p，設(shè)定p個變量分別為用F代表多個變量具有相同解釋原因的公共因子，兩個公共因子的內(nèi)積等于零，即兩兩正交。εi代表那些影響其他變量的特殊因素的特殊因子，兩者相互獨立。于是因子分析的數(shù)學(xué)模型可表示為：

可以表示為下列矩陣形式：

其中X=(X1,X2,…,XP)T，F(xiàn)表示公共因子，F(xiàn)=(F1,F2,…,Fq)T，ε表示特殊因子，ε=(ε1,ε2,…,εq)T。

這里A=（aij）p×q稱為因子載荷矩陣，aij是第i個變量在第j個因子上的負(fù)荷。如果把變量Xi看成n維空間上的一點，則aij表示它在坐標(biāo)軸F上的投影。aij的大小表明了xi對公共因子Fj的依賴程度。

圖1 因子分析原理圖

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立

Rumelhart和McClelland在20世紀(jì)80年代中提出適用于模擬訓(xùn)練和仿真且具有較小誤差效應(yīng)的BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。因為它們的簡單性和有效性，能夠快速從模式中提取有用的信息。BP模型消除了傳統(tǒng)回歸方法在變量相互關(guān)系映射上的缺陷，準(zhǔn)確地建立了輸入變量和輸出變量之間的映射關(guān)系[15-16]。

如圖2所示，假設(shè)輸入層的變量為m，其中m=(X1,X2,...,X18)，輸出層的變量為n，其中輸出層和變量個數(shù)為1，隱藏層的變量為k。隱藏層的輸出是bj，其中θj是隱藏層的閾值，θk為輸出層的閾值，f1為隱藏層的傳遞函數(shù)，f2為輸出層傳遞函數(shù)，wij為從輸入層到隱藏層的權(quán)重，wjk為從隱藏層到輸出層的權(quán)重。然后可以得到網(wǎng)絡(luò)的輸出yk，所需的輸出tk，具體模型公式如下：

計算輸出層的輸出yx如下：

通過網(wǎng)絡(luò)實際輸出定義錯誤函數(shù)，如下所示：

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 實證分析

3.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

3.1.1 城市電子商務(wù)物流競爭能力評價指標(biāo)體系的構(gòu)建。城市電子商務(wù)物流競爭能力評價指標(biāo)選取應(yīng)遵循可比性、完整性、易獲取性、非重疊性、定量與定性相結(jié)合等原則[17-18]。綜合以上，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為了能夠全面客觀的反映城市的電子商務(wù)物流競爭能力水平，在參考相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，引入信息基礎(chǔ)、人力基礎(chǔ)和創(chuàng)新基礎(chǔ)等新穎因素，從經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、物流基礎(chǔ)、信息基礎(chǔ)、商業(yè)基礎(chǔ)、消費(fèi)基礎(chǔ)、人力基礎(chǔ)和創(chuàng)新基礎(chǔ)等七個層面構(gòu)建了城市電子商務(wù)物流競爭能力評價指標(biāo)體系，本文構(gòu)建的評價指標(biāo)體系見表1。

表1 城市電子商務(wù)物流競爭能力評價指標(biāo)體系

3.1.2 數(shù)據(jù)來源及說明。國家電子商務(wù)示范城市是指電子商務(wù)應(yīng)用較為普及，電子商務(wù)年度交易總額較高的城市。其目的是降低能耗，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)[12]。第一批國家電子商務(wù)示范城市包括上海、北京、廣州、深圳在內(nèi)的23個城市，第二批國家電子商務(wù)示范城市包括東莞、長沙、西安在內(nèi)的30個城市，兩批共計53個城市。本文以國家電子商務(wù)示范城市名單為研究對象，從中抽取30個城市作為研究樣本，運(yùn)用基于FA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市電子商務(wù)物流競爭能力評價模型進(jìn)行評價。

根據(jù)所構(gòu)建的城市電子商務(wù)物流競爭能力評價體系，選取城市2015年相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。所構(gòu)建的城市電子商務(wù)物流競爭能力評價體系中的18個指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于各城市統(tǒng)計局公布的2015年度統(tǒng)計年鑒、各城市社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計公報等。

3.2 數(shù)據(jù)分析及結(jié)果

3.2.1 因子分析。因子分析的前提條件是原始指標(biāo)體系中各變量間的聯(lián)系相關(guān)度較強(qiáng)，KMO和Bartlett檢驗?zāi)軌蛴行Т_定本文中的30個樣本數(shù)據(jù)是否適合因子分析，KMO統(tǒng)計量越接近1，變量相關(guān)性越強(qiáng)，因子分析效果越好；Bartlett球形檢驗結(jié)果可以判斷顯著性是否較好。SPSS的因子分析詳細(xì)結(jié)果見表2。

表2 因子分析的前提條件檢驗

通過因子分析可以看到，5.815作為第一個主成分特征值，32.303%是其所能夠解釋的原始變量的變差；32.037%是第二個主成分能夠解釋的原始變量的變差；第三個主成分能夠解釋10.332%的原始變量的變差，6.889%是第四個主成分能夠解釋的原始變量的變差，合計前四個主成分可以解釋81.561%的原始變量信息，有較好的代表性，因此提取這4個公因子，見表3。

表3 解釋的總方差

由SPSS19.0軟件計算得到各城市公因子得分及排名。從表4可以得知，北京、上海、廣州、深圳在第l公因子上的得分分別為4.505 2、1.504 0、-1.149 1、1.351 0，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他城市，這表明在經(jīng)濟(jì)能力和消費(fèi)能力上，這些城市擁有無法比擬的優(yōu)勢；在第2公因子上蘇州、南京、廣州、深圳得分最高，說明該類地區(qū)電子商務(wù)的消費(fèi)能力和創(chuàng)新能力對電子商務(wù)物流發(fā)展有正面影響；在第3公因子上蘇州、哈爾濱、重慶、貴陽的得分較高，說明其電子商務(wù)的物流基礎(chǔ)和信息基礎(chǔ)比較合理；在第4公因子上福州、上海得分最高，說明其人力資源相對充足。以各公因子特征值方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)反映全國30個城市電子商務(wù)物流競爭能力的綜合測評得分，測算模型為：F=0.396 1×F1+0.392 8×F2+0.126 7×F3+0.084 4×F4，式中，各城市的公因子得分分別為F1、F2、F3、F4；各城市的綜合得分為F。依據(jù)SPSS工具測算和合理微調(diào)，測算出全國30個樣本城市的電子商務(wù)物流競爭能力的綜合得分和排序。

3.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析。本文根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱的主要函數(shù)，結(jié)合已建立的城市電子商務(wù)物流競爭能力評價系統(tǒng)和上述因子分析后的樣本集，構(gòu)建三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行綜合評價。選取其中30個城市進(jìn)行樣本訓(xùn)練，將構(gòu)建經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、物流基礎(chǔ)、信息基礎(chǔ)、商業(yè)基礎(chǔ)、消費(fèi)基礎(chǔ)、人力基礎(chǔ)、創(chuàng)新基礎(chǔ)等共計18個指標(biāo)進(jìn)行因子分析，所得到的因子得分矩陣作為輸入層，隱藏層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元節(jié)點個數(shù)為10，輸出層的節(jié)點數(shù)為1。

用Matlab工具進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，可以得到BP模型的訓(xùn)練過程和誤差趨勢、預(yù)測誤差圖以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)曲線擬合結(jié)果。測試結(jié)果如圖3和圖4所示。

表4 各城市電子商務(wù)物流競爭能力因子得分表

圖3 BP模型的訓(xùn)練過程

圖4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)曲線擬合

由圖3和圖4分析可知，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真模擬結(jié)果和期望結(jié)果誤差在較優(yōu)合理區(qū)間內(nèi)，通過Matlab工具所構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠很好的反映輸入層指標(biāo)與輸出層結(jié)果之間的關(guān)系。結(jié)合SPSS因子分析（FA）所得到的各城市得分與排名，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對其進(jìn)行模擬仿真，并進(jìn)行最終的綜合評價。通過對比，前后評價結(jié)果的誤差在較優(yōu)的合理區(qū)間內(nèi)，基于FA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市電子商務(wù)物流評價模型能夠進(jìn)行較為客觀、全面的定性分析和驗證，不僅使綜合評價結(jié)果得到了量化分析，同時還保證了評價結(jié)果的相對合理性和準(zhǔn)確性。

結(jié)合上述結(jié)果，將各城市的綜合得分進(jìn)行梯隊劃分，見表5。其中，北京、上海、廣州、深圳、杭州電子商務(wù)物流競爭能力綜合得分排在前五名，分別是1.792 2、1.436 5、0.927 7、0.725 7、0.338 2；長春、太原、呼和浩特電子商務(wù)物流競爭能力綜合得分排名靠后，分別為-0.513 3、-0.544 8、-0.589 1。根據(jù)電子商務(wù)物流競爭能力綜合得分情況，將30個樣本城市劃分為三個梯隊，其中第一梯隊為北京、上海、廣州、深圳，該梯隊具有雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和人才支撐，擁有完善的電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)支撐體系、發(fā)達(dá)的物流體系和信息基礎(chǔ)設(shè)施。第二梯隊包含了杭州、天津、成都、蘇州、武漢、重慶、南京、長沙，該梯隊的城市在經(jīng)濟(jì)上有著實力較強(qiáng)的腹地支撐，交通區(qū)位優(yōu)越，政策和環(huán)境支持，與電子商務(wù)相配套的基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施齊全，跨境電商貿(mào)易繁榮。第三梯隊為寧波、西安、合肥、沈陽、泉州、鄭州、濟(jì)南、福州、廈門，該梯隊的城市不僅有著便捷的交通區(qū)位優(yōu)勢，同時還擁有因為歷史積淀形成的特色產(chǎn)業(yè)，例如作為海上絲綢之路起點的泉州，不僅擁有悠久燦爛的歷史文化底蘊(yùn)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目前已經(jīng)在紡織鞋服、建筑建材、工藝陶瓷制品、電子信息、旅游服務(wù)等方面具有眾多本地特色和優(yōu)勢的知名品牌，同時還具有濃厚的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和氛圍，創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新意識與電商結(jié)合，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。第四梯隊包含哈爾濱、貴陽、南寧、石家莊、昆明、南昌、長春、太原、呼和浩特，該梯隊城市的電子商務(wù)物流競爭能力相對較弱，不僅缺乏區(qū)位和政策上的優(yōu)勢，同時相關(guān)的物流基礎(chǔ)配套設(shè)施不完善，人才資源供給不足，電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勁不足[19-20]。

表5 因子得分下的城市梯隊分類

4 結(jié)束語

本文構(gòu)建了基于FA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市電子商務(wù)物流發(fā)展競爭能力評價模型，利用因子分析方法對全國30個電子商務(wù)示范城市進(jìn)行定量分析，通過所提取的經(jīng)濟(jì)與商業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新與消費(fèi)基礎(chǔ)、物流與信息基礎(chǔ)、人力基礎(chǔ)等因子來深入分析城市電子商務(wù)物流發(fā)展目前存在的問題以及主要影響因素。在此基礎(chǔ)上，將SPSS對城市電子商務(wù)原始數(shù)據(jù)分析所得到的因子得分矩陣進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的模擬和仿真，運(yùn)用訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法進(jìn)行城市電子商務(wù)物流競爭能力評價，并將其劃分為不同的城市梯隊。通過結(jié)論給我們的啟示如下：

（1）借助不同主體間的協(xié)同合作力量，結(jié)合城市特色和區(qū)位優(yōu)勢，摸索與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展相匹配的電子商務(wù)物流新模式和新路徑，以政府為依托和指導(dǎo)，以電商示范基地和電子商務(wù)物流龍頭企業(yè)為載體，深度促進(jìn)電子商務(wù)物流與農(nóng)業(yè)、工業(yè)、金融、文化、物流、旅游等具有本地特色優(yōu)勢行業(yè)的融合創(chuàng)新。

（2）大力發(fā)展與電子商務(wù)物流相關(guān)的配套服務(wù)業(yè)，借力互聯(lián)網(wǎng)新工具實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新升級。加強(qiáng)電子商務(wù)交易安全認(rèn)證及信用體系建設(shè)，加快電子商務(wù)認(rèn)證應(yīng)用推廣，推動第三方支付平臺建設(shè)，深化物流配送體系建設(shè)。鼓勵和支持電子商務(wù)相關(guān)配套服務(wù)企業(yè)的成立和發(fā)展，逐步建立專業(yè)化、多元化的服務(wù)體系，促進(jìn)網(wǎng)商與服務(wù)商、服務(wù)商與服務(wù)商之間的交流與合作，發(fā)揮電子商務(wù)服務(wù)業(yè)的集聚效應(yīng)。

（3）加強(qiáng)電子商務(wù)物流人才培養(yǎng)，促進(jìn)電子商務(wù)知識共享。為了實現(xiàn)城市電子商務(wù)物流的健康持續(xù)、綠色高效發(fā)展，充足“造血式”的人力資源支撐保障是關(guān)鍵。建議政府、企業(yè)、學(xué)校、協(xié)會等通力合作，采取多種模式相結(jié)合的方式，大力培養(yǎng)電子商務(wù)物流人才。同時，通過優(yōu)秀評選、媒體報道、講座論壇等方式，促進(jìn)應(yīng)用電子商務(wù)物流的經(jīng)驗交流和知識共享，營造良好的氛圍，支持電子商務(wù)人才成長。

（4）鼓勵示范城市先行先試，探索制度創(chuàng)新，始終保持領(lǐng)先性電子商務(wù)物流迅速發(fā)展，不斷帶來新突破、新需求。建議鼓勵示范城市不斷追求電子商務(wù)物流產(chǎn)業(yè)相關(guān)制度的創(chuàng)新、電子商務(wù)物流相關(guān)配套服務(wù)的創(chuàng)新、電子商務(wù)物流管理體系的創(chuàng)新等，最大限度釋放電子商務(wù)物流的發(fā)展?jié)摿?，示范城市由此才能始終保持領(lǐng)先性，從而更好地發(fā)揮示范帶動作用。

由于研究時間和地域有限，本文存在一定的局限性。具體地，由于城市電子商務(wù)物流競爭能力的影響因素眾多，在今后的研究中可以考慮加入電子商務(wù)物流生態(tài)類指標(biāo)因素，使評價模型得到進(jìn)一步的完善。另外，在數(shù)據(jù)分析部分，所選取的30個城市數(shù)據(jù)可以作為樣本代表，但是在一定程度上具有地域局限性。因此，今后的研究可以考慮收集更多地域性的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證和改進(jìn)。