我國“海上絲綢之路”沿線港口物流效率分析
——基于三階段DEA模型

曹光求

(廈門大學(xué) 嘉庚學(xué)院，福建 漳州 363105)

2015年3月經(jīng)國務(wù)院授權(quán)，國家發(fā)展改革委、外交部、商務(wù)部發(fā)布了《推動(dòng)共建絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的愿景與行動(dòng)》，其中明確提出要加強(qiáng)上海、天津、寧波—舟山、廣州、深圳、湛江、汕頭、青島、煙臺、大連、福州、廈門、泉州、?？?、三亞等沿海港口建設(shè)。對這些海上絲綢之路港口的物流效率進(jìn)行測評和比較分析，能夠?yàn)檠鼐€港口有效建設(shè)和運(yùn)營管理提供決策支持，推進(jìn)21世紀(jì)海上絲綢之路“國際物流大通道”建設(shè)。

一、文獻(xiàn)綜述

目前對物流效率的研究方法主要分為參數(shù)化方法和非參數(shù)化方法兩類。線性回歸法、隨機(jī)前沿分析是典型的參數(shù)化方法。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法是典型的非參數(shù)分析法。其中數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA，Data Envelopment Analysis)由A. Charnes在1978提出，適用于多個(gè)輸入、輸出指標(biāo)評價(jià)的同類型決策單元，能有效避免主觀性、減少計(jì)算誤差，比較符合對物流效率的評價(jià)要求。劉翠萍發(fā)現(xiàn)自2009年起，關(guān)于中國物流業(yè)效率的研究越來越多，其中多數(shù)文獻(xiàn)研究的是宏觀層面，選擇的決策單元是全國、省域和經(jīng)濟(jì)區(qū)，而針對港口或港口城市的物流效率研究相對較少[1]。例如張璇用三階段DEA模型對新絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶上我國西部省域和周邊地區(qū)的物流業(yè)效率進(jìn)行測評[2]。李娟采用DEA模型對絲綢之路核心區(qū)的物流規(guī)模效率進(jìn)行了測度和時(shí)空維度分析[3]?！耙粠б宦贰背h提出之后，對港口物流效率的相關(guān)研究越來越豐富。李電生將DEA二次相對評價(jià)模型引入到港口物流效率測評，以生產(chǎn)效率和X-效率的測評值為基礎(chǔ)，提出港口物流綜合效率的測算模型[4]。王曉慧采用因子分析對投入變量進(jìn)行降維，再使用DEA模型對我國沿海15個(gè)規(guī)模以上港口的物流效率進(jìn)行測評[5]。倪志敏、秦雯等學(xué)者用DEA-CCR、SE-DEA模型對港口物流效率進(jìn)行測評，再采用Tobit回歸模型對港口物流效率的影響因素進(jìn)行分析[6-7]。

海上絲綢之路背景下對港口物流效率的研究比較少，一些學(xué)者從沿線港口或港口城市的競爭力評價(jià)方面來開展研究，如鄭麗娟采用聚類分析來研究沿線港口城市區(qū)域的物流競爭力[8]。楊忍等運(yùn)用熵權(quán)—層次分析法對海上絲綢之路沿線51個(gè)國家的99個(gè)港口競爭力進(jìn)行評價(jià)[9]。更多的研究是基于沿線的省市等經(jīng)濟(jì)區(qū)域作為決策單元來測評其物流效率。如秦雯采用SE-DEA模型對海上絲綢之路涉及到的山東、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等6個(gè)省份的物流效率進(jìn)行測評[10]。

綜上可見，近年來關(guān)于物流效率、港口物流效率的研究比較豐富，研究方法以DEA基本模型為主。主要不同在于區(qū)域選擇、變量的選取、模型運(yùn)用、影響因素和數(shù)據(jù)來源等方面。分析CNKI中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(2010-2020)發(fā)現(xiàn)，基于我國海上絲綢之路沿線港口物流效率的研究較少。本文采用三階段DEA模型，分析14個(gè)海上絲綢之路港口物流數(shù)據(jù)(剔除三亞港，其定位為文化旅游港)，研究測評各港口的物流效率，為推進(jìn)海上絲綢之路港口物流發(fā)展建設(shè)提供參考建議。

二、基于三階段DEA的港口物流效率評價(jià)模型

(一)三階段DEA模型

三階段DEA模型最大的優(yōu)點(diǎn)在于克服了傳統(tǒng)DEA模型無法分離環(huán)境因素和隨機(jī)誤差的影響，越來越多的學(xué)者采用三階段DEA模型取代傳統(tǒng)DEA模型來測評物流行業(yè)效率，如張竟軼、馬明、莫修梅等[11-13]。

本文借鑒相關(guān)研究，針對港口物流效率評價(jià)，建立三階段DEA模型。在第一階段，采用傳統(tǒng)DEA模型，選擇投入導(dǎo)向的BBC模型，對任一決策單元，投入導(dǎo)向下對偶形式的BCC模型可表示為：

(1)

其中，j=1,2,…,n表示決策單元，X、Y分別是投入、產(chǎn)出向量。若θ=1,S+=S-=0，則決策單元DEA有效；若θ=1,S+≠0或S-≠0，則決策單元弱DEA有效；若θ<1，則決策單元非DEA有效。該模型計(jì)算的效率值為綜合技術(shù)效率(TE)，可以分解為規(guī)模效率(SE)和純技術(shù)效率(PTE)。

在第二階段通過構(gòu)造類似SFA回歸函數(shù)(式2)，剔除環(huán)境因素和隨機(jī)誤差對效率測度的影響：

Sni=(Zi;βn)+νni+μni;i=1,2,…,I；n=1,2,…,N。

(2)

其中，Sni是第i個(gè)決策單元的第n項(xiàng)投入的松弛值；(Zi;βn)是有效差額前沿，Zi是環(huán)境變量，βn是環(huán)境變量的系數(shù)；νni+μni是混合誤差項(xiàng)，νni表示隨機(jī)干擾，μni表示管理無效率。其中是隨機(jī)誤差項(xiàng)，表示隨機(jī)干擾因素對投入松弛變量的影響；μ是管理無效率，表示管理因素對投入松弛變量的影響，假設(shè)其服從在零點(diǎn)截?cái)嗟恼龖B(tài)分布，即通過公式(式3)分離管理無效率項(xiàng)，其中通過公式(式4)計(jì)算隨機(jī)誤差項(xiàng)μ：

(3)

E[νni|νni+μni]=Sni-(Ζi;βn)-E[μni|νni+μni]。

(4)

通過調(diào)整公式(式5)，使得每個(gè)決策單元DMU處于相同的外部環(huán)境中。

(5)

第三階段運(yùn)用調(diào)整后的投入產(chǎn)出變量再次測算各決策單元的效率，此時(shí)的效率已經(jīng)剔除環(huán)境因素和隨機(jī)因素的影響。第三階段的效率值結(jié)果包括：綜合效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率和規(guī)模報(bào)酬?duì)顟B(tài)等。各效率值為1的決策單元對應(yīng)的港口的效率處在生產(chǎn)前沿面，可以視為當(dāng)前時(shí)代背景下和生產(chǎn)力水平下，能夠達(dá)到的最高港口效率水平。以其為參照，其他港口效率則更直觀，在相同的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和時(shí)代水平下，消除了環(huán)境因素、隨機(jī)因素和管理無效率的影響，比較符合實(shí)際的港口效率。在得出第三階段的各效率值的具體數(shù)值之后，進(jìn)一步地將第一階段的效率值和第三階段的效率值進(jìn)行對比分析。觀察環(huán)境因素和隨機(jī)因素在第一階段的計(jì)算中所導(dǎo)致的實(shí)際誤差值，從中可以看出哪些港口的綜合效率被高估或低估。

(二)評價(jià)指標(biāo)選取

港口無法直接生產(chǎn)商品，而主要是提供物流服務(wù)，所以指標(biāo)的選取也有其特殊性。綜合以往的研究文獻(xiàn)，港口指標(biāo)選取方法主要有生產(chǎn)法和間接法兩種。生產(chǎn)法是指將港口看作一家生產(chǎn)企業(yè)來進(jìn)行評價(jià)，將各種基礎(chǔ)設(shè)施作為輸入指標(biāo)，將吞吐量等作為產(chǎn)出指標(biāo)，以此對港口效率進(jìn)行評價(jià)。間接法則是將港口上市公司發(fā)布的間接財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，如固定資產(chǎn)投入等指標(biāo)作為輸入指標(biāo)，將主營業(yè)務(wù)成本，業(yè)務(wù)收入等指標(biāo)作為輸出指標(biāo)，對港口效率進(jìn)行間接評價(jià)。本文基于對數(shù)據(jù)獲取方面的考慮采用生產(chǎn)法作為評價(jià)方法。

1.投入指標(biāo)

主要以泊位長度、泊位數(shù)量、堆場容量和堆場面積和起重機(jī)(岸橋)的數(shù)量等為指標(biāo)，這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是衡量一個(gè)港口的作業(yè)能力、管理能力和對外輻射能力最直觀的參考指標(biāo)?？紤]到指標(biāo)之間相關(guān)性、指標(biāo)的易用性，本文采用的港口投入指標(biāo)為兩個(gè)：生產(chǎn)用碼頭長度和生產(chǎn)性泊位數(shù)。生產(chǎn)用碼頭長度是港口生產(chǎn)力水平的基本體現(xiàn)，是評價(jià)港口效率的最基礎(chǔ)投入要素。生產(chǎn)用泊位數(shù)決定船只在港口外面的等待時(shí)間，如果泊位數(shù)不足，船只到達(dá)港口后將不能馬上進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，需要在港口外等待，造成了時(shí)間浪費(fèi)，港口效率也會(huì)受到極大影響。

2.產(chǎn)出指標(biāo)

港口的產(chǎn)出表現(xiàn)主要反映的是港口的管理能力和經(jīng)營能力，最終表現(xiàn)在港口的貨物吞吐量、集裝箱吞吐量等指標(biāo)上。貨物吞吐量是最直觀的產(chǎn)出數(shù)據(jù)，因此將其作為首個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)。集裝箱在國際航運(yùn)中的貨物運(yùn)轉(zhuǎn)過程中既能保護(hù)貨物安全，又能極大程度地降低運(yùn)輸成本和簡化包裝，和理貨的手續(xù)。因此集裝箱吞吐量也是衡量港口產(chǎn)出的重要指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)也是使用最頻繁，最恰當(dāng)，并且易于控制的因素。

3.環(huán)境變量

港口運(yùn)營除了受到企業(yè)內(nèi)部環(huán)境的影響，還受到外部宏觀環(huán)境的影響，為了剔除環(huán)境因素對港口效率的影響，必須考慮各項(xiàng)環(huán)境因素。考慮到港口實(shí)際情況和數(shù)據(jù)的可獲取性，本文選擇的環(huán)境因素包括：直接經(jīng)濟(jì)腹地GDP、居民可分配收入、直接經(jīng)濟(jì)腹地進(jìn)出口總額。經(jīng)濟(jì)腹地發(fā)展水平的高低反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，優(yōu)良的腹地經(jīng)濟(jì)水平能夠提高港口的貨源豐富程度，對港口效率有重要的影響。腹地城市GDP和居民可分配收入能有效代表腹地城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。地區(qū)進(jìn)出口貿(mào)易額體現(xiàn)了港口的需求，沿海港口的運(yùn)輸是對外貿(mào)易發(fā)展的基本條件，進(jìn)出口貿(mào)易額一定程度上反映了港口的運(yùn)營狀況，在投入不變時(shí)，進(jìn)出口貿(mào)易額可能會(huì)對港口產(chǎn)生較大影響。

綜上所述，本文選取的港口效率評價(jià)指標(biāo)體系具體如表1所示。

表1 海上絲綢之路港口物流效率評價(jià)指標(biāo)

三、實(shí)證分析

(一)數(shù)據(jù)來源

投入和產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)來源為2017-2019年中國港口年鑒、環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)來源為對應(yīng)年度各港口城市的統(tǒng)計(jì)年鑒。跟蹤了2016-2018三年的數(shù)據(jù)，2018年度數(shù)據(jù)見表2。

表2 2018年度海上絲綢之路港口指標(biāo)數(shù)據(jù)

(二)實(shí)證結(jié)果分析

1.第一階段DEA效率結(jié)果

運(yùn)用投入導(dǎo)向規(guī)模報(bào)酬可變的BCC模型，使用Deap2.1軟件對2016-2018年的數(shù)據(jù)進(jìn)行測度分析，結(jié)果如表3所示。

表3 2016-2018年度海上絲綢之路港口第一階段DEA結(jié)果

結(jié)果顯示，2016年至2018年14個(gè)海上絲綢之路港口之間的效率值差異明顯。青島港和深圳港的各效率值均保持為1，說明是相對有效的，處于技術(shù)效率前沿。上海港、寧波—舟山港、湛江港、?？诟鄣木C合技術(shù)效率小于1，但純技術(shù)效率為1，說明無效率是來自規(guī)模的無效率。處于規(guī)模報(bào)酬遞減的港口為上海港、寧波—舟山港和廣州港，這也是吞吐量規(guī)模最大的三個(gè)港口，而對于規(guī)模相對不是很大且發(fā)展較快的港口其規(guī)模報(bào)酬處于遞增狀態(tài)。而排名最后兩位的港口為汕頭港和福州港，其綜合技術(shù)效率不足0.4。因?yàn)橄鄬o效率的港口通過第一階段DEA的測算無法確定主要成因，內(nèi)部資源配置效率、經(jīng)營管理水平、市場業(yè)務(wù)量的波動(dòng)等因素都可能是相對無效率的原因，因此有必要剔除環(huán)境變量和隨機(jī)誤差的影響，更能反映港口物流效率的實(shí)際情況。

報(bào)酬遞減，irs代表規(guī)模報(bào)酬遞增，-代表規(guī)模報(bào)酬不變，下同。

2.第二階段SFA結(jié)果

根據(jù)第一階段的結(jié)果，得到兩個(gè)投入變量(X1和X2)的松弛變量，建立環(huán)境變量(Z1、Z2和Z3)對投入松弛變量的SFA回歸模型，使用Frontier4.1軟件計(jì)算，得到第二階段SFA估計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 第二階段SFA分析結(jié)果

環(huán)境變量Z3的回歸系數(shù)為負(fù)，說明外貿(mào)進(jìn)出口總額的增加有利于減少投入松弛變量，有利于減少投入變量的浪費(fèi)。意味著當(dāng)前港口的開放程度越高，外貿(mào)需求越大，港口的建設(shè)和發(fā)展規(guī)劃越能夠合理進(jìn)行，從而減少對投入的浪費(fèi)。環(huán)境變量Z1和Z2的回歸系數(shù)為正，說明港口腹地GDP和居民人均可支配收入的提高會(huì)加大投入松弛變量，意味著腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的港口更傾向于增加港口投入，不可避免會(huì)造成一些浪費(fèi)。利用SAF回歸結(jié)果的參數(shù)值計(jì)算調(diào)整投入變量。以2018年為例，調(diào)整后的投入變量值如表5所示。

表5 2018年度海上絲綢之路港口投入變量調(diào)整值

3.第三階段DEA效率結(jié)果

使用Deap2.1軟件對調(diào)整后的數(shù)據(jù)進(jìn)行測度分析，結(jié)果如表6所示。

表6 2016-2018年度海上絲綢之路港口第三階段DEA結(jié)果

對比第一階段DEA結(jié)果，從各個(gè)效率均值看第三階段的效率值在2016和2017年度有比較明顯提高，說明大多數(shù)港口的效率在第一階段被低估。2018年度兩個(gè)階段的效率均值對比差異不大，純技術(shù)效率有一定提高，而規(guī)模效率有所降低，說明調(diào)整前的相對高的規(guī)模效率與較好的環(huán)境相關(guān)。總體看，調(diào)整后第三階段的效率評估值更客觀合理。

綜合技術(shù)效率值為規(guī)模效率和純技術(shù)效率的乘積，為進(jìn)一步區(qū)分不同港口的物流效率特征，以規(guī)模效率和純技術(shù)效率作為坐標(biāo)軸建立2018年各港口規(guī)模效率和純技術(shù)效率矩陣圖，以規(guī)模效率均值0.729和純技術(shù)效率值0.882為分析邊界，設(shè)定效率值在均值以上為顯著，如圖1所示。

圖1 2018年度各港口的PTE-SE矩陣圖(港口前數(shù)字為TE排名)

第一類規(guī)模效率和純技術(shù)效率均顯著的港口有青島港、深圳港、湛江港和上海港。其中青島港和深圳港為效率值最優(yōu)的港口。這類港口有著良好的區(qū)位優(yōu)勢，交通便捷，管理技術(shù)、創(chuàng)新水平都比較高。從近三年的數(shù)據(jù)來看，湛江港的進(jìn)步最大，處于快速增長過程中。而上海港處于規(guī)模報(bào)酬遞減狀態(tài)，作為吞吐量規(guī)模最大的港口之一，投資周期會(huì)影響到規(guī)模效率。

第二類規(guī)模效率顯著但純技術(shù)效率不顯著的港口有天津港、廣州港、煙臺港和大連港。其中廣州港處于規(guī)模報(bào)酬遞減狀態(tài)。此類港口區(qū)位優(yōu)勢明顯，港口貨源比較充足，港口規(guī)模相對較大，港口管理的難度也相對困難，在管理技術(shù)上還有上升潛力。

第三類規(guī)模效率不顯著但純技術(shù)效率顯著的港口包括寧波—舟山港、海口港、泉州港和汕頭港。其中寧波—舟山港是規(guī)模報(bào)酬遞減，坐標(biāo)位置也比較靠近上海港，只是規(guī)模效率略低。汕頭港的規(guī)模效率不足0.2，碼頭生產(chǎn)性泊位相對較少、岸線資源較缺乏是主要原因。

第四類規(guī)模效率和純技術(shù)效率都不顯著的港口有兩個(gè)：廈門港和福州港。廈門港在2016年的效率值還處于較高的排名，而在2017、2018年持續(xù)下降，和建設(shè)投入周期調(diào)整有一定關(guān)系。作為海上絲綢之路核心區(qū)最大的港口，廈門港需要充分優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施配備，加強(qiáng)人才引進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新，提高競爭力。

四、結(jié)論與建議

本文以我國14個(gè)海上絲綢之路港口為研究對象，使用三階段DEA模型分析了2016-2018年各港口物流運(yùn)營效率問題。研究結(jié)果表明整體上效率是偏低的，如果不考慮環(huán)境因素，可能會(huì)過分低估純技術(shù)效率值，有時(shí)會(huì)高估規(guī)模效率值。綜上研究，主要政策建議如下：

首先要建立海上絲綢之路港口合作機(jī)制，提升港口整體物流效率。根據(jù)本文研究，14個(gè)海上絲綢之路港口2018年綜合技術(shù)效率的均值為0.639，整體上還有較大的提升空間。以港口物流效率測算為契機(jī)，各港口之間開放合作，減少港口間的不良競爭，充分利用國內(nèi)外資源，優(yōu)化資源配置。各級政府積極引導(dǎo)，全面融入“一帶一路”建設(shè)。港口間避免同質(zhì)化，建立合理的利益共享機(jī)制。積極與國外海絲沿線港口展開合作，參與海外港口項(xiàng)目以積累經(jīng)驗(yàn)，提升整體物流效率水平。其次要精準(zhǔn)定位港口的發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)單個(gè)港口的建設(shè)。每個(gè)港口所在區(qū)域、戰(zhàn)略定位存在較大差異，要求在海上絲綢之路大戰(zhàn)略下做到精準(zhǔn)定位。如深圳港、廣州港要依托珠江三角洲地區(qū)，助力港澳大灣區(qū)發(fā)展，走集群式發(fā)展道路。同屬廣東的汕頭港則需要科學(xué)定位，和珠海港錯(cuò)位發(fā)展，有效整合港口內(nèi)部資源，大幅提升規(guī)模效率。廈門港要建成東南國際航運(yùn)中心，需要進(jìn)一步借助海西戰(zhàn)略和自貿(mào)區(qū)政策優(yōu)勢，積極和長三角港口群、珠三角港口群形成區(qū)域聯(lián)動(dòng)發(fā)展，加強(qiáng)臺海兩岸港口合作，推動(dòng)兩岸共建海上絲綢之路。最后要注意加快智慧型港口建設(shè)。國家智慧港口示范工程如青島港全自動(dòng)集裝箱碼頭、上海洋山四期全自動(dòng)集裝箱碼頭已經(jīng)通過實(shí)踐積累了先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，而隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、北斗導(dǎo)航等新基建的深入開展，智慧型港口建設(shè)成為必然趨勢，也是進(jìn)一步提升港口物流效率的關(guān)鍵所在。此外需要關(guān)注國家大力推行的綠色港口建設(shè)，把綠色循環(huán)低碳的要求融入到智慧港口建設(shè)中去。