基于DEA-SBM模型的集裝箱港口效率分析

樸貞人 趙一飛

摘 要：本研究旨在通過評(píng)估中國和韓國的集裝箱樞紐港口的效率，為港口運(yùn)營(yíng)發(fā)展指明方向。 使用DEA-SBM（Slack Based Measurement）方法分析了2004年至2017年上海、寧波、青島和釜山四個(gè)集裝箱港口的運(yùn)營(yíng)效率并進(jìn)行排名。該研究將碼頭總面積（㎡）、泊位長(zhǎng)度（m）、橋吊（臺(tái)）數(shù)量及其他裝卸設(shè)備（臺(tái)）數(shù)量作為投入變量，集裝箱貨物吞吐量（TEU）作為產(chǎn)出變量，并通過松弛量（Slacks），提出達(dá)到效率性邊界的方法。結(jié)果表明，青島港和上海港是相對(duì)效率較高的港口，超過一半的碼頭在相對(duì)效率上高于平均水平。

關(guān)鍵詞：港口; 集裝箱碼頭; 運(yùn)營(yíng)效率; DEA-SBM模型; 比較分析

一、引言

港口的運(yùn)營(yíng)對(duì)國家和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大影響， 為占據(jù)港口的主動(dòng)權(quán)，近年來東北亞主要集裝箱港口采取加速擴(kuò)充港口設(shè)施、推進(jìn)裝卸設(shè)備運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化和堆場(chǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)化的策略強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并實(shí)施相關(guān)戰(zhàn)略來提高港口競(jìng)爭(zhēng)力，以期成為該區(qū)域樞紐港口。

然而，各集裝箱港口間以吸引貨量為目的的激烈的貨物競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致設(shè)施過度建造以及碼頭收益縮減，因此需要從港口資源利用率角度對(duì)港口資源的投入量進(jìn)行研究。

近年來， DEA-SBM（Slack Based Measurement）模型被廣泛應(yīng)用在環(huán)境、區(qū)域、企業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行效率評(píng)價(jià)。范丹等（2013）使用DEA-SBM，對(duì)1999年至2010年中國能源效率及節(jié)能減排效率進(jìn)行了分析。馮志軍（2013）把綠色創(chuàng)新效率作為研究主題，并使用了DEA-SBM方法對(duì)中國30個(gè)省級(jí)地區(qū)進(jìn)行了實(shí)證考察。 Cheng等（2018）針對(duì)2009年至2016年中國東北三省的能源效率進(jìn)行了分析。羅俊浩（2014）利用 DEA-SBM對(duì)2005年至2011年間的中國8個(gè)集裝箱港口的環(huán)境效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。馮烽（2017）選定固定成本、可變費(fèi)用、管理費(fèi)用作為投入變量;吞吐量和凈利潤(rùn)作為產(chǎn)出變量進(jìn)行2010-2015年的17個(gè)港口上市公司的效率分析。PARK（2008）使用進(jìn)出口量、船舶進(jìn)出港艘次、港口財(cái)政收入作為3個(gè)產(chǎn)出變量，靠岸能力、裝卸能力作為2個(gè)投入變量，進(jìn)行了20個(gè)韓國港口的運(yùn)營(yíng)效率分析。LEE等（2015）使用DEA-SBM模型，對(duì)2009年至2014年貨運(yùn)代理公司的效率進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn) 15家企業(yè)中，只有30%運(yùn)營(yíng)效率較高。

但基于DEA分析模型，僅僅止步于投入變量與產(chǎn)出變量間單純的效率研究，這對(duì)于港口效率研究還是有很大的局限性。另外，目前很少有研究將中韓主要樞紐港口作為DEA-SBM模型對(duì)象。在這一點(diǎn)上，本研究克服了DEA模型存在的問題，利用DEA-SBM模型對(duì)2004-2017年間的東北亞樞紐港口——上海港、寧波舟山港、青島港與釜山港這4個(gè)港口的20個(gè)碼頭進(jìn)行效率評(píng)價(jià)。

二 、研究方法

所謂效率，即“投入產(chǎn)出比”，是一個(gè)同時(shí)考慮到效率和效果屬性的概念。DEA分析方法可以接受多重投入變量和產(chǎn)出變量，因此這種方法的優(yōu)點(diǎn)是即使無法確定加權(quán)值，也可以對(duì)決策單位的效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。DEA曾在港口、機(jī)場(chǎng)、工廠、醫(yī)院、學(xué)校等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用（Chin et al.，2009; Wang et al.，2008; Ji et al.，2016）。在港口領(lǐng)域，很多研究利用 DEA， DEA-SBM， Malmquist， SFA（Stochastic Frontier Analysis）模型對(duì)港口競(jìng)爭(zhēng)力和港口效率進(jìn)行計(jì)算分析（Woo et al.， 2011; 羅俊浩等.， 2011， 2012， 2013， 2014）。

DEA法的局限性在于，由于沒有考慮到產(chǎn)出要素的松弛量，因此很難準(zhǔn)確分析效率且很難把握提高效率需要首先考慮的因素。為了解決這一問題，Tone（2001）的研究中提出了SBM模型。SBM 模型跟傳統(tǒng)的 DEA 模型相比，是一種更具嚴(yán)謹(jǐn)性的效率評(píng)價(jià)方法，該模型進(jìn)行效率計(jì)算時(shí)，不受指標(biāo)單位的影響，是一種非徑向、非角度的 DEA 方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng) DEA 模型由于徑向和角度的選擇所帶來的缺陷。另外，在SBM模型中，各DMU將投入量最小化的同時(shí)，將產(chǎn)出量最大化來計(jì)算效率，優(yōu)點(diǎn)就是排序清晰明了。Tone（2001）提出的SBM模型如下;

（1）

s.t.（2）

式中：ρ為效率值， m和s 分別為投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)的類別數(shù)目;為松弛變量，分別代表投入和產(chǎn)出冗余; 和 分別為決策單元的投入和產(chǎn)出向量， 和 分別為向量 和 中的第i和第j個(gè)元素;X和Y分別為所有決策單元組成的投入和產(chǎn)出矩陣; λ 為權(quán)重向量。SBM模型認(rèn)為只有當(dāng)投入要素與產(chǎn)出要素的松弛變量全部為0時(shí)，才是有效率的。決策單元確定的情況下，只有當(dāng) ρ≥1時(shí)，即各個(gè)投入要素的松弛變量與產(chǎn)出要素的松弛變量，也就是 = =0時(shí)，才可認(rèn)為此DMU的集裝箱港口碼頭的運(yùn)營(yíng)最有效率。當(dāng)ρ<1時(shí)，DMU的集裝箱港口碼頭的運(yùn)營(yíng)效率較低，也就是說當(dāng)松弛量S≠0時(shí)，會(huì)存在投入過度而產(chǎn)出不足的問題，因此調(diào)節(jié)和改善投入量和產(chǎn)出量很有必要。

SBM模型分析綜合考慮了投入與產(chǎn)出要素松弛量，優(yōu)點(diǎn)是可以克服過度計(jì)算效率的問題，在需要提高效率時(shí)，能把握首要考慮的要素。 （Hong Gyun PARK， 2010; 羅俊浩 等; 2014）。

三、實(shí)證分析及結(jié)果

（一）指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來源

決策單元相似性和同質(zhì)性越高，對(duì)于研究結(jié)果可信度的影響越大（ Park et al.， 2012）。本研究中的決策單元以2004年到2017年的20個(gè)集裝箱碼頭為對(duì)象，即上海港的上海滬東集裝箱碼頭、上海浦東國際集裝箱碼頭、上海盛東集裝箱碼頭、上海明東集裝箱碼頭、上海冠東國際集裝箱碼頭、上港集團(tuán)振動(dòng)集裝箱碼頭、寧波港的寧波港集團(tuán)鎮(zhèn)海港埠、寧波港北侖第二集裝箱碼頭、寧波港吉碼頭、寧波遠(yuǎn)東碼頭、寧波北侖國際集裝箱碼頭、寧波大榭招商國際碼頭、青島港的青島前灣集裝箱碼頭、青島遠(yuǎn)港國際集裝箱碼頭、釜山港的子城臺(tái)（HBCT）、神仙臺(tái)（KBCT）、新港2（PNC）、新港3（HJNC）、新港4（HPNT）、新港5（BNCT）碼頭。

從14年間的效率計(jì)算結(jié)果來看，寧波港集團(tuán)鎮(zhèn)海港埠（0.7964）、青島遠(yuǎn)港國際集裝箱碼頭（0.7447）、上港集團(tuán)振動(dòng)集裝箱碼頭（0.6842）、上海浦東國際集裝箱碼頭（0.6815）、青島前灣集裝箱碼頭（0.6616）呈現(xiàn)出效率較高的集裝箱碼頭。寧波港北侖第二集裝箱（0.5963）、上海明東集裝箱碼頭（0.5954）、上海滬東集裝箱碼頭（0.5633）、寧波北侖國際集裝箱碼頭（0.5539）、上海冠東國際集裝箱碼頭（0.5071）、釜山新港3（HJNC）（0.4624）、釜山新港4（HPNT）（0.4441）、上海盛東集裝箱碼頭（0.4379）、寧波遠(yuǎn)東碼頭（0.4116）是效率中等的集裝箱碼頭。釜山港的神仙臺(tái)（KBCT） （0.3913） 、寧波港吉碼頭（0.3913）、子城臺(tái)（HBCT） （0.3455）、寧波大榭招商國際碼頭（0.3425）、釜山新港2（PNC） （0.3361）、釜山新港5（BNCT） （0.2737）則是效率較低的集裝箱碼頭。

從松弛量分析可以看出，各港口需增加的吞吐量大致如下：神仙臺(tái)（KBCT） 3，491，110TEU， 寧波港吉碼頭 4，330，290TEU， 子城臺(tái)（HBCT） 3，413，244TEU， 寧波大榭招商國際碼頭 3，276，082TEU， 釜山新港2（PNC） 5，200，070TEU， 釜山新港5（BNCT） 3，272，441TEU。

寧波港集團(tuán)鎮(zhèn)海港埠、青島遠(yuǎn)港國際集裝箱碼頭、上海浦東國際集裝箱碼頭雖然規(guī)模不大，但效率卻是最高的。上海冠東國際集裝箱碼頭、釜山新港2（PNC）從碼頭層面來看，泊位長(zhǎng)度等投入要素過大，相反作為產(chǎn)出要素的集裝箱貨物吞吐量卻相對(duì)較低，因此在效率上評(píng)價(jià)較低。通常來講，隨著2012年釜山新港5（BNCT）新碼頭的建造，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生其他相鄰碼頭貨量大幅增加的情況，然而這種其他碼頭應(yīng)該享受到的反射性利益，現(xiàn)實(shí)中并沒有實(shí)質(zhì)性的增加。此外就上海外高橋港和釜山港北港而言，貨運(yùn)量正在越來越快地從舊港向新港轉(zhuǎn)移，使運(yùn)營(yíng)商的吞吐量大幅降低。

由此可知，提升港口運(yùn)營(yíng)能力是十分重要的課題研究，比起增加投入，盲目擴(kuò)張?jiān)O(shè)施，港口更應(yīng)該找到方法利用現(xiàn)有的投入要素增加產(chǎn)出，提高集裝箱碼頭的效率。港口負(fù)責(zé)人和決策人需要找出對(duì)策，通過準(zhǔn)確預(yù)測(cè)貨物需求，避免集裝箱碼頭的盲目擴(kuò)張，統(tǒng)一碼頭功能，整合集裝箱碼頭。另外，還應(yīng)該采取相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略，提升集裝箱碼頭活力，將重點(diǎn)放在港口運(yùn)營(yíng)效率上，增加產(chǎn)出，例如對(duì)船公司進(jìn)行營(yíng)銷活動(dòng)、實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)制度等來增加寄港停泊。

本研究的意義在于對(duì)東北亞代表性樞紐港口相對(duì)效率進(jìn)行了計(jì)算。通過研究得出，比起港口設(shè)施，更應(yīng)該引入系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略，提高運(yùn)營(yíng)效率，增加集裝箱吞吐量。進(jìn)一步講，低效決策單元（DMU）使得以最佳集裝箱碼頭為基礎(chǔ)進(jìn)行標(biāo)桿管理成為可能。從而避免過分減少輸入和輸出因子，使之可以作為建立碼頭運(yùn)營(yíng)方案的參考資料來靈活應(yīng)用。

當(dāng)然，本研究也存在一定的的局限性，本文僅從效率的分析結(jié)果來看需要改善的點(diǎn)，僅憑此研究結(jié)果還不足以對(duì)各港口提出具體的長(zhǎng)期發(fā)展建議。還需要使用與先行研究不同的輸入和輸出變量來綜合考慮，例如成本方面、服務(wù)方面和內(nèi)地連通性等。

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作者簡(jiǎn)介：

樸貞人（1983-），女，韓國人，上海交通大學(xué)中美物流研究院碩士研究生，研究方向：港口與集裝箱碼頭運(yùn)營(yíng)管理;

趙一飛（1962-），本文通訊作者，男，上海人，上海交通大學(xué)安泰經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，副教授，博士，研究方向：航運(yùn)與物流管理。

（上海交通大學(xué) ?上海 ?200240）