基于綜合集成賦權(quán)法的集裝箱港口集疏運績效評價

胡玉潔,王育紅

（寧波大學 海運學院,浙江 寧波 315832）

集裝箱等標準化運載單元的廣泛應(yīng)用,信息技術(shù)的發(fā)展,加之不同運輸方式各具技術(shù)優(yōu)勢和局限性,促使基于多方式協(xié)同的集裝箱港口集疏運體系成為當代集裝箱運輸業(yè)發(fā)展的新趨勢和新方向[1].然而,現(xiàn)有的集疏運統(tǒng)計評價指標框架還不夠完善[2].盡管交通部門每年定期公布我國集裝箱運輸行業(yè)發(fā)展指標情況,但是這些指標都是基于公路、鐵路、內(nèi)河水路、民航等單種運輸方式進行的定義和統(tǒng)計,且每種運輸方式的評價指標不盡相同[2].因此,現(xiàn)有的交通評價指標無法統(tǒng)籌考慮多種運輸方式,暫不能對集裝箱港口集疏運發(fā)展水平進行科學評價.鑒于此,本文在現(xiàn)有文獻的基礎(chǔ)上結(jié)合集裝箱運輸?shù)奶攸c,構(gòu)建一個適用于公、鐵、水3 種集裝箱港口集疏運方式的績效評價指標框架,結(jié)合層次分析法和熵值法計算各指標的復合權(quán)重,并進行案例分析,以驗證指標體系的合理性.

1 集裝箱港口集疏運績效評價

績效評價是一個監(jiān)測和分析的過程,以確定系統(tǒng)在預期目標方面的表現(xiàn)[3],科學的績效評價指標在協(xié)助決策、量化目標、衡量進展方面可發(fā)揮關(guān)鍵作用.因此,建立合理實用的績效評價體系有利于推進港口集裝箱集疏運的理論發(fā)展.然而,現(xiàn)有文獻表明,針對港口集裝箱集疏運的績效評價研究還十分有限.目前該方面的相關(guān)研究主要分為3類:(1)貨運方式選擇研究;(2)路網(wǎng)評價研究;(3)多式聯(lián)運效率評價研究.

貨運方式選擇研究通常以運輸利益相關(guān)者的偏好和經(jīng)驗作為選擇運輸方式的依據(jù)[4-6].而一個理想的集裝箱港口集疏運績效評價體系應(yīng)滿足承運人、貨主和交通管理部門等利益相關(guān)者的需求,這兩種研究的目標在一定程度上是一致的.統(tǒng)計調(diào)查表明,在以往的文獻中重復次數(shù)較多的指標分別是:(1)運輸速度[4,6-13];(2)運輸成本[6-13];(3)準時性[4,7,9-10,13];(4)可靠性[4,6,8,13];(5)服務(wù)頻率[7,9];(6)靈活性[6,8-9].

制定科學的路網(wǎng)規(guī)劃和實施方案是提高路網(wǎng)運輸能力、滿足交通需求和充分發(fā)揮投資效益的基礎(chǔ),而路網(wǎng)現(xiàn)狀分析和評價是編制路網(wǎng)規(guī)劃的重要依據(jù)和步驟[14].因此,路網(wǎng)評價是充分發(fā)揮貨運網(wǎng)絡(luò)整體效率的前提,在建立港口集裝箱集疏運績效評價指標時應(yīng)借鑒該方面的研究.對現(xiàn)有文獻進行整理統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn),路網(wǎng)評價指標大致可以分為3 類:(1)路網(wǎng)技術(shù)評價指標,如里程飽和率[14-16]、路網(wǎng)密度[14-17]等,該類指標主要用來揭示路網(wǎng)的使用質(zhì)量,驗證路網(wǎng)方案的合理性;(2)路網(wǎng)經(jīng)濟評價指標,如固定資產(chǎn)投資[15]、運輸成本[15,18]等,該類指標主要用來評價路網(wǎng)的經(jīng)濟效益和經(jīng)濟適應(yīng)性;(3)路網(wǎng)服務(wù)評價指標,如可得性[19-20]、事故率[21]等,該類指標主要用來評價路網(wǎng)提供的服務(wù)質(zhì)量好壞.

多式聯(lián)運一般以集裝箱為運載單元,采用兩種及以上運輸方式共同完成運輸過程.因此,多式聯(lián)運效率評價指標往往與集裝箱運輸相關(guān),例如安全性[2,22]、可靠性[2,22]、運輸時間[2,22-24]、環(huán)境因素[2,24-25]、流動性[23,26]和運輸成本[2,22-23,25-26]等,這為集裝箱港口集疏運績效評價研究提供了參考.

上述3 類研究分別從運輸決策者偏好、路網(wǎng)評價指標以及運營效率角度對集裝箱港口集疏運涉及的3 種不同運輸方式進行分析評價,為本文建立績效評價指標體系奠定了良好的基礎(chǔ).然而,貨運方式選擇研究往往以承運人和貨主的偏好建立評價指標體系,因此在該類研究中更重視運輸效率和效益而忽略各集疏運方式對社會環(huán)境造成的影響;路網(wǎng)績效評價的研究對象多為公路和鐵路,因此該類研究的評價指標大多不適合水路運輸;多式聯(lián)運效率評價研究常因較難搜集到實際數(shù)據(jù)而采用定性指標.另外,目前的經(jīng)濟社會對集裝箱港口集疏運的需求不再局限于高附加值貨物的運輸,同時對其運輸效率、運輸成本、運輸服務(wù)質(zhì)量和可持續(xù)性發(fā)展等方面也提出了更高的要求,這使得現(xiàn)有的集裝箱港口集疏運績效評價指標亟需更新和補充.

2 研究方法

2.1 評價指標體系建立

本文在分析未來集裝箱港口集疏運發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,結(jié)合既有國內(nèi)外研究成果,構(gòu)建了一個適合3 種集裝箱港口集疏運方式的多標準評價指標框架,如圖1 所示.

圖1 集裝箱港口集疏運績效評價指標體系

集裝箱港口集疏運績效評價指標體系的一級指標包括以下4 個方面:

(1)運輸能力.

集裝箱港口集疏運的戰(zhàn)略目標之一是最大程度地提高運力進而節(jié)省運輸時間.3 種集疏運方式的運輸能力從運輸速度、運輸網(wǎng)密度和單程最大載箱量3 個角度進行衡量.運輸速度指運輸集裝箱時平均每小時行駛的公里數(shù);運輸網(wǎng)絡(luò)密度可以反映不同區(qū)域的通達性,不少路網(wǎng)規(guī)劃類文獻都把運輸網(wǎng)密度作為評價運輸網(wǎng)合理發(fā)展的主要技術(shù)指標;單程最大載箱量指一輛載具每次最多可裝載的標準集裝箱數(shù).

(2)集疏運成本.

如圖2 所示,港口集裝箱集疏運成本主要包括3 部分:①集疏運過程中產(chǎn)生的裝卸費用;②水路和鐵路集裝箱運輸鏈的兩端由公路短駁運輸,因此在計算二者運輸成本時,需要將兩端公路短駁費用考慮在內(nèi);③運往港口過程產(chǎn)生的運輸費用.

圖2 集裝箱港口集疏運成本構(gòu)成

(3)服務(wù)質(zhì)量.

先進的集疏運方式應(yīng)當安全可靠且便利[14].因此,本文主要對3 種港口集裝箱集疏運方式的準時性、貨物安全、貨物跟蹤、彈性和可達性進行評價.準時性衡量某種運輸方式能否在貨主規(guī)定時間內(nèi)將集裝箱運至目的地;貨物安全衡量集裝箱在集疏運過程中的貨損情況;貨物跟蹤指GIS、GPS、條碼技術(shù)、射頻技術(shù)等多種貨物跟蹤相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用程度;彈性指自我調(diào)節(jié)以應(yīng)對外部變化的能力,外部變化包括客戶需求和自然環(huán)境的變化.可達性用來反映3 種集疏運方式與集裝箱港口的銜接協(xié)調(diào)程度.在本文中,可達性由3 種集疏運方式完成的吞吐量衡量.

(4)可持續(xù)性.

交通運輸在促進經(jīng)濟快速發(fā)展的同時也帶來一系列社會和環(huán)境問題,如交通量增加帶來交通事故的增加、交通工具排放的污染物逐年增加、噪聲污染的影響也逐年加劇.這些都會對人身健康和安全造成影響,因此應(yīng)將每百萬噸公里二氧化碳排放量、噪聲和交通事故造成的平均經(jīng)濟損失納入評價指標體系中.

2.2 權(quán)重計算

在評價體系中,每個指標對實現(xiàn)預期目標和功能的影響程度不同,因此,需要計算每個指標的權(quán)重來衡量其相對重要性.根據(jù)計算權(quán)重時原始數(shù)據(jù)的來源不同,可以將賦權(quán)方法分為3 類[27]:主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法、主客觀綜合集成賦權(quán)法(簡稱綜合集成賦權(quán)法).主觀賦權(quán)法在根據(jù)屬性本身含義確定權(quán)重方面具有優(yōu)勢,但客觀性較差;而客觀賦權(quán)法在不考慮屬性實際含義的情況下確定權(quán)重具有優(yōu)勢,但不能體現(xiàn)決策者對不同屬性的重視程度,有時會出現(xiàn)確定的權(quán)重與屬性實際重要程度相悖的情況.基于此,本文采用綜合集成賦權(quán)法,其計算方法為:

式中:W表示某一指標的組合權(quán)重;α為比例系數(shù)(0≤α≤1),根據(jù)Lagrange 極值原理可以求出比例系數(shù)的值[28-29],通過計算得出α為0.6[29];WAHP和WEntropy分別表示某一指標的層次分析法權(quán)重和熵值法權(quán)重.

2.2.1 層次分析法權(quán)重計算

(1)構(gòu)建判斷矩陣.

選擇在集疏運領(lǐng)域具有深厚造詣的多位專家,包括港口企業(yè)高管、高校教授等,向他們發(fā)放“專家評分表”.專家使用1 到9 及其倒數(shù)的偏好等級(表1)確定同一層中兩個指標之間的相對重要性,構(gòu)造比較判斷矩陣B:

表1 判斷矩陣標度及其含義

(2)計算層次分析法權(quán)重.

通過公式(2)計算判斷矩陣的特征值和特征向量.如果判斷矩陣B為一致性矩陣,滿足

則每個指標關(guān)聯(lián)的最大特征值(λmax)對應(yīng)的特征向量即為權(quán)向量WAHP.

(3)一致性檢驗.

判斷矩陣的一致性由一致性比率(Consistency Ratio)RC進行判別.具體計算公式如下:

式中:k為判斷矩陣階數(shù);IR為隨機一致性指標.表2 給出了與k階矩陣對應(yīng)的隨機一致性指標值.

表2 隨機一致性指標值

一般認為當一致性比率RC<0.1 時,構(gòu)造的判斷矩陣具有較好的一致性,可以通過檢驗;反之則表示構(gòu)造的判斷矩陣不符合一致性檢驗,應(yīng)對矩陣加以修正.

2.2.2 熵值法權(quán)重計算

(1)數(shù)據(jù)歸一化處理.

由于需要使指標原始數(shù)值與標準化之后的指標值呈線性關(guān)系,因此在使用熵值法計算權(quán)重時,一般選擇閾值法中Min-Max 的歸一化(標準化)法消除指標量綱.假設(shè)評價框架中有m個備選方案,n個評價指標.

當評價指標為效益型指標時,

當評價指標為成本型指標時,

效益型指標是屬性值越大越好的指標,例如運輸速度、準時性;成本型指標是屬性值越小越好的指標,例如裝卸費用、二氧化碳排放量.yij是經(jīng)過歸一化處理的第i個樣本中的第j項指標值,xij為第i個樣本中的第j項指標數(shù)據(jù)原始值,和分別為當前處理的所有樣本中第j項指標的最大值和最小值.

(2)計算各指標熵值ej.

式中:ej為第j項指標的熵值;pij為第j項指標下第i個指標值所占的比重.

(3)計算熵值法權(quán)重.

根據(jù)所得熵值ej計算各項指標權(quán)重Wj,所得即為熵值法權(quán)重WEntropy.

3 案例驗證

3.1 概況

2016 年6 月,“寧波舟山港-浙贛湘集裝箱海鐵公多式聯(lián)運示范工程”被交通運輸部、國家發(fā)展與改革委員會列入全國第一批多式聯(lián)運示范工程,該項目有效促進了寧波舟山港海、鐵、公3 種集裝箱港口集疏運方式的發(fā)展和有機結(jié)合.2017 年,浙江沿海港口集裝箱吞吐量為2 687 萬TEU,內(nèi)河集裝箱和鐵路集裝箱吞吐量增長迅猛,分別達到60萬TEU 和150 萬TEU,近年來均保持兩位數(shù)以上增長[30].2019 年,浙江沿海港口集裝箱吞吐量達到了3 063 萬TEU,集裝箱內(nèi)河航線持續(xù)加密,集裝箱班列陸續(xù)開行,不斷挑戰(zhàn)公路集疏運的主導地位.本文選取寧波舟山港-浙贛湘集裝箱海鐵公多式聯(lián)運示范工程項目中寧波舟山港-紹興段作為案例,驗證指標體系的合理性.

3.2 數(shù)據(jù)收集與計算

通過搜索相關(guān)文獻、政府和企業(yè)統(tǒng)計公報、行業(yè)分析公報以及發(fā)放專家調(diào)查表來收集數(shù)據(jù),具體數(shù)據(jù)及來源見表3.收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過無量綱處理后作為輸入項,以計算3 種集裝箱港口集疏運方式的績效得分.運輸能力和服務(wù)質(zhì)量均屬于效益型指標,集疏運成本和可持續(xù)性均屬于成本型指標.分別根據(jù)公式(6)和(7),將各指標屬性值進行無量綱處理,計算結(jié)果為:

根據(jù)公式(1)～(10),經(jīng)過計算得到各指標的綜合權(quán)系數(shù)向量:

表3 指標屬性值及數(shù)據(jù)來源

將各指標的權(quán)重乘以其無量綱化后的屬性值,然后相加獲得每種備選方案的績效得分,具體計算公式為:

通過計算,寧波舟山港的公路、鐵路和內(nèi)河水路集疏運績效評價得分分別為0.46、0.51 和0.32.

3.3 評價結(jié)果分析

作為寧波舟山港集疏運的績效評價結(jié)果,鐵路集疏運的得分高于其余兩種集疏運方式符合目前的實際情況.原因在于:一方面,寧波舟山港至紹興雙層集裝箱班列于2018 年12 月成功首發(fā),該班列以每周7 列的發(fā)車頻率開行,雙層集裝箱班列相較普通的單層貨運列車,運量可提高30%以上,降低了物流成本,該班列的開行有效提升了寧波舟山港至紹興的鐵路集疏運效率和效益;另一方面,從可持續(xù)性的角度來看,鐵路集疏運依然具有突出的優(yōu)勢,故而成為寧波舟山港集裝箱的首選集疏運方式.

由公式(12)的權(quán)重計算結(jié)果可知,在13 個指標中,運輸費用(C2-3)、可達性(S1-5)、貨物安全(S1-2)、短駁費用(C2-2)、交通事故平均經(jīng)濟損失(S2-3)這5 個指標對集裝箱港口集疏運績效評價存在很大影響.因此,通過20 組敏感性實驗對這5 個指標進行敏感性分析,進而獲得結(jié)果的魯棒性和可行性[41].圖3 顯示了更改5 個重要指標權(quán)重時對3 種集疏運方式績效得分排名的影響,徑向距離坐標表示每種集疏運方式的績效得分.更改指標C2-3的權(quán)重(-20%,-10%,+10%,+20%),并計算3 種集疏運方式的績效得分,其結(jié)果對應(yīng)圖3 中的實驗1～4.采用同樣的方法分別更改指標S1-5、S1-2、C2-2、S2-3的權(quán)重,并計算3 種集疏運方式的績效得分,結(jié)果分別對應(yīng)圖3 中的實驗5～8、9～12、13～16、17～20.由圖3 易看出,“鐵路集疏運A2”在20 組實驗中均獲得了最高分.因此,可得結(jié)論,本文建立的評價指標框架和計算方法為公、鐵、水3 種集裝箱港口集疏運方式提供了精確而穩(wěn)定的績效評價排名.

圖3 敏感性分析結(jié)果

4 結(jié)語

集裝箱運輸具有高效便捷、安全可靠、經(jīng)濟集約等優(yōu)點,是物流研究和應(yīng)用的趨勢.在對集裝箱港口集疏運績效影響因素進行綜合分析的基礎(chǔ)上,本文從運輸能力、集疏運成本、服務(wù)質(zhì)量和可持續(xù)性4 個角度構(gòu)建了同時適合3 種集裝箱港口集疏運方式的績效評價指標框架,并計算了各指標的權(quán)重.作為實例驗證,該方法適用于寧波舟山港集裝箱集疏運系統(tǒng),20 組敏感性實驗驗證了結(jié)果的魯棒性和可行性.本文建立的評價指標框架和計算方法將為后續(xù)多式聯(lián)運系統(tǒng)績效評價研究奠定基礎(chǔ).