全自動(dòng)化與傳統(tǒng)集裝箱碼頭投入產(chǎn)出比較研究

葉雅妮 丁 濤

(武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063)

0 引 言

碼頭和自動(dòng)化的關(guān)系在當(dāng)今世界計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛進(jìn)步的背景下越來(lái)越緊密.我國(guó)自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)起步較晚，但隨著“一帶一路”尤其是21世紀(jì)海上絲綢之路政策的發(fā)布，我國(guó)集裝箱碼頭向高端自動(dòng)化碼頭的發(fā)展趨勢(shì)明顯加速.

全自動(dòng)化集裝箱碼頭和傳統(tǒng)集裝箱碼頭的投入產(chǎn)出狀況如何？國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者分析港口投入產(chǎn)出指標(biāo)，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析或其衍生等模型對(duì)港口的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行分析[1-3].另一些學(xué)者研究投入產(chǎn)出表內(nèi)部經(jīng)濟(jì)關(guān)系，建立經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)模型[4-5]，但針對(duì)全自動(dòng)化集裝箱碼頭和傳統(tǒng)集裝箱碼頭的對(duì)比投入產(chǎn)出分析研究還不多見(jiàn).本文基于同等規(guī)模的傳統(tǒng)集裝箱碼頭和全自動(dòng)化集裝箱碼頭，從財(cái)務(wù)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和發(fā)展機(jī)遇等角度比較兩個(gè)碼頭的投入產(chǎn)出效益.

1 碼頭基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以廣東某碼頭構(gòu)建基于同等規(guī)模的傳統(tǒng)集裝箱碼頭和全自動(dòng)化集裝箱碼頭，兩個(gè)碼頭均設(shè)計(jì)建立四個(gè)5萬(wàn)t級(jí)的多用途泊位，建成達(dá)產(chǎn)后吞吐量如下：初期集裝箱吞吐量為45萬(wàn)TEU/年，通過(guò)增加設(shè)備逐年增加吞吐量，最終形成180萬(wàn)TEU/年吞吐能力.

根據(jù)規(guī)模，傳統(tǒng)集裝箱碼頭應(yīng)每個(gè)泊位配備3臺(tái)單小車(chē)岸橋；水平運(yùn)輸配備120輛集卡；每臺(tái)岸橋配備4臺(tái)輪胎吊或軌道龍門(mén)吊；堆場(chǎng)共配備12臺(tái)正面吊，20臺(tái)叉車(chē).

而全自動(dòng)化集裝箱碼頭則需每個(gè)泊位配備3臺(tái)雙小車(chē)岸橋；水平運(yùn)輸配備60輛AGV小車(chē)；每臺(tái)岸橋配3臺(tái)自動(dòng)化軌道吊(ARMG).兩個(gè)碼頭的設(shè)計(jì)布局規(guī)劃見(jiàn)圖1.

圖1 設(shè)計(jì)集裝箱碼頭布局規(guī)劃示意圖

兩個(gè)碼頭建設(shè)期均為2.5年，計(jì)算期為23年.根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和專(zhuān)家咨詢(xún)，以廣東某港口為基準(zhǔn)，從工程費(fèi)用、其它費(fèi)用和預(yù)留費(fèi)用角度估計(jì)兩個(gè)集裝箱碼頭的投資.估計(jì)傳統(tǒng)集裝箱碼頭的投資約為213 284萬(wàn)元，建設(shè)期之后3年內(nèi)每年增加21 229萬(wàn)元設(shè)備投資；全自動(dòng)化集裝箱碼頭的投資估算為290 964萬(wàn)元，建設(shè)期之后3年內(nèi)每年增加34 871萬(wàn)元設(shè)備投資.

2 財(cái)務(wù)分析

在項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)，按行業(yè)基準(zhǔn)折現(xiàn)率計(jì)算各年凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值的代數(shù)和即為凈現(xiàn)值.資金流入現(xiàn)值總額與資金流出現(xiàn)值總額相等即凈現(xiàn)值等于零時(shí)的折現(xiàn)率為內(nèi)部收益率，采用插入法計(jì)算內(nèi)部收益率.投資項(xiàng)目各年的凈現(xiàn)金流量按基準(zhǔn)收益率折成現(xiàn)值之后，凈現(xiàn)金流量累計(jì)現(xiàn)值等于零時(shí)的年份為投資回收期.兩個(gè)碼頭的財(cái)務(wù)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 兩個(gè)集裝箱碼頭財(cái)務(wù)指標(biāo)

由表1可知，不管是所得稅前海是所得稅后，傳統(tǒng)集裝箱碼頭的內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值都比全自動(dòng)化集裝箱碼頭高，傳統(tǒng)集裝箱碼頭的投資回收期比全自動(dòng)化集裝箱碼頭小.

3 碼頭國(guó)民經(jīng)濟(jì)分析

國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分為直接效益和間接效益，其中間接效益又分為前向波及作用、后向波及作用和消費(fèi)波及作用.首先，將兩個(gè)集裝箱碼頭的建設(shè)總投資根據(jù)投入產(chǎn)出表分配到各個(gè)部門(mén)，分配結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)部門(mén)投入資金分配表 萬(wàn)元

3.1 相關(guān)系數(shù)計(jì)算

根據(jù)廣東省2015年投入產(chǎn)出表，計(jì)算涉及的相關(guān)系數(shù)，包括兩個(gè)碼頭建設(shè)波及部門(mén)的2015年廣東省增值系數(shù)、直接消耗系數(shù)、完全消耗系數(shù)、分配系數(shù)以及完全需求系數(shù).

1) 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增值系數(shù)zj為第j部門(mén)最初投入占總投入的比值.含義是單位總投入所能產(chǎn)生的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，為

(1)

式中：zj為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增值系數(shù)；vj為第j部門(mén)最初投入；Xj為第j部門(mén)總投入.所有增值系數(shù)組成增值系數(shù)向量Z=(z1,z2,…,zn)T

2) 直接消耗系數(shù)aij為橫向第j部門(mén)生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要直接消耗的列向第i部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值量.反映了各部門(mén)之間相互耗用產(chǎn)品的數(shù)量關(guān)系與一定技術(shù)水平下各部門(mén)之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，為

(2)

式中：aij為直接消耗系數(shù)；xij為第j部門(mén)生產(chǎn)所需要直接消耗的第i部門(mén)的產(chǎn)品價(jià)值量；Xj為第j部門(mén)總投入.所有直接消耗系數(shù)組成直接消耗系數(shù)矩陣A=(aij)n×n

3) 完全消耗系數(shù)bij：是指第j部門(mén)提供單位最終使用需要直接消耗和間接消耗的第i部門(mén)的產(chǎn)品數(shù)量.完全消耗等于直接消耗和間接消耗之和，為

(3)

式(3)寫(xiě)成矩陣、向量形式：

B=A+BA即B=(I-A)-1-I

(4)

式中：I為單位矩陣；(I-A)-I為列昂惕夫逆矩陣，又稱(chēng)為完全需求系數(shù)矩陣，完全需求系數(shù)矩陣等于完全消耗系數(shù)矩陣和單位矩陣的和，單位矩陣的含義是本部門(mén)產(chǎn)出的單位最終產(chǎn)出本身.

4) 分配系數(shù)dij為指國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)生產(chǎn)的產(chǎn)品在中間使用和最終使用等各種用途之間的分配比例，為

(5)

式中：dij為分配系數(shù)；xij為第i部門(mén)給第j部門(mén)提供的產(chǎn)品數(shù)量；Xi為第i部門(mén)的總產(chǎn)出；Mi為第i部門(mén)的進(jìn)口、國(guó)內(nèi)省外流入之和.其中，Xi+Mi為第i部門(mén)產(chǎn)品總供給量(包含進(jìn)口和國(guó)內(nèi)省外流入).

3.2 直接效益計(jì)算

碼頭建設(shè)直接創(chuàng)造的增加值是指碼頭作為生產(chǎn)者，通過(guò)提供裝卸、運(yùn)輸、拆拼箱等服務(wù)，取得勞動(dòng)報(bào)酬，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)增加值，本身對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生貢獻(xiàn).直接經(jīng)濟(jì)效益為

Ed=ZTX

(6)

式中：Ed為碼頭建設(shè)直接創(chuàng)造的增加值；Z碼頭建設(shè)相關(guān)部門(mén)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增值系數(shù)；X為計(jì)算期碼頭建設(shè)總投資根據(jù)投入產(chǎn)出表分配到各個(gè)部門(mén)的投入額.

根據(jù)直接經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)計(jì)算公式可得傳統(tǒng)集裝箱碼頭的國(guó)民經(jīng)濟(jì)直接貢獻(xiàn)為

Ed=∑zjXj=5.29 億元

全自動(dòng)化集裝箱碼頭的國(guó)民經(jīng)濟(jì)直接貢獻(xiàn)為

Ed=∑zjXj=7.07 億元

3.3 間接效益計(jì)算

1) 碼頭的后向波及作用是指生產(chǎn)碼頭建設(shè)中間投入產(chǎn)品所創(chuàng)造的增加值.

后向波及作用公式為

Eb=ZTBX

(7)

式中：Eb為碼頭建設(shè)的后向波及作用；Z為所有部門(mén)增值系數(shù)組成增值系數(shù)向量；B為完全消耗系數(shù)矩陣；X為計(jì)算期碼頭建設(shè)分部門(mén)總投入矩陣即表2所示部分，未涉及的部門(mén)計(jì)為0.

2) 碼頭的前向波及作用是指以碼頭建設(shè)為中間投入的產(chǎn)品的生產(chǎn)所創(chuàng)造的增加值.前向波及作用公式為

(8)

式中：zj為碼頭建設(shè)前向波及部門(mén)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增值系數(shù)；dij為碼頭建設(shè)前向波及部門(mén)對(duì)碼頭建設(shè)產(chǎn)品的分配系數(shù)；aij為碼頭建設(shè)前向波及部門(mén)對(duì)碼頭建設(shè)產(chǎn)品的直接消耗系數(shù)；Xj為計(jì)算期碼頭建設(shè)總產(chǎn)出.

3) 碼頭建設(shè)的消費(fèi)波及作用是指上述碼頭建設(shè)直接與間接創(chuàng)造的增加值形成的國(guó)民收入，通過(guò)直接分配與使用而再次引起的國(guó)民收入增量.消費(fèi)波及作用公式為

(9)

式中：b為邊際消費(fèi)傾向(2015年廣東省的邊際消費(fèi)傾向83.7%)；Ed為碼頭建設(shè)直接創(chuàng)造的增加值；Eb為碼頭建設(shè)的后向波及作用；Ef為碼頭建設(shè)的前向波及作用.

經(jīng)計(jì)算，兩個(gè)集裝箱碼頭對(duì)廣東省各經(jīng)濟(jì)部門(mén)的間接貢獻(xiàn)見(jiàn)表3.

表3 傳統(tǒng)集裝箱碼頭和全自動(dòng)化集裝箱碼頭的間接貢獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果 億元

由表3可知，雖然全自動(dòng)化集裝箱碼頭的總投資是傳統(tǒng)集裝箱碼頭的1.27倍，但全自動(dòng)化集裝箱碼頭的直接貢獻(xiàn)是傳統(tǒng)集裝箱碼頭的1.35倍，后向波及作用是傳統(tǒng)集裝箱碼頭的1.28倍，前向波及作用是傳統(tǒng)集裝箱碼頭的1.83倍，消費(fèi)波及作用是傳統(tǒng)集裝箱碼頭的1.82倍.

4 港口發(fā)展前景

中國(guó)港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮，以智能化為引領(lǐng)的第六代港口正在開(kāi)創(chuàng)更安全綠色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式.國(guó)家針對(duì)智慧港口建設(shè)的制度和支持力度，表明了發(fā)展智能化港口的決心[6].

面對(duì)全球工業(yè)4.0和“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)，目前我國(guó)已自主開(kāi)發(fā)并投入使用TOS全自動(dòng)化碼頭智能生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)和wellocean類(lèi)腦智能港口系統(tǒng)，自動(dòng)化集裝箱碼頭成為了智慧港口當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn).

雖然目前自動(dòng)化碼頭還存在資金、技術(shù)、管理、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)上的缺陷，缺少社會(huì)大環(huán)境的支持，距離智慧港口的自我適應(yīng)階段還有一段路要走，但自動(dòng)化集裝箱碼頭降低了人工成本，減小了生產(chǎn)的危險(xiǎn)性，提高了全球供應(yīng)鏈的可預(yù)見(jiàn)性，其環(huán)保并憑借24h不間斷的生產(chǎn)提高了作業(yè)效率，積極適應(yīng)船舶大型化大趨勢(shì)，必將為供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以及產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量與效益重構(gòu)、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，注入巨大新動(dòng)能[7].

5 結(jié) 論

1) 傳統(tǒng)集裝箱碼頭的內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值比全自動(dòng)化集裝箱碼頭的高，投資回收期比全自動(dòng)化集裝箱碼頭短.對(duì)于希望資金流動(dòng)速率快的投資方來(lái)說(shuō)，建設(shè)傳統(tǒng)集裝箱碼頭更有利.

2) 全自動(dòng)化集裝箱碼頭不管是直接貢獻(xiàn)還是間接貢獻(xiàn)都比傳統(tǒng)集裝箱碼頭要大，說(shuō)明全自動(dòng)化集裝箱碼頭對(duì)于區(qū)域的經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用更明顯，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)角度，從國(guó)家戰(zhàn)略角度，建設(shè)全自動(dòng)化集裝箱港口更有利.

3) 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，全自動(dòng)化集裝箱港口更加貼合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，是國(guó)家倡導(dǎo)建設(shè)智慧港口的重點(diǎn).