基于聚類分析的檢驗檢疫流程問題研究①

上海海事大學物流研究中心 劉中明 馬占鑫 林國龍

出入境檢驗檢疫，是指政府的一個行政部門，以保護國家整體利益和社會為衡量標準，以法律、行政法規、國際慣例或進出口國法規要求為準則，對進出境的貨物、交通運輸工具、人員及其事項等進行檢驗檢疫、管理、認證，并提供官方的檢驗檢疫證明、民間檢驗檢疫公正和鑒定證明的全部活動。我國的檢驗檢疫按照檢務活動的不同可分為動植物檢驗檢疫、商品檢驗檢疫和衛生檢驗檢疫[1]。隨著貿易全球化的發展和資源全球性流動，國際貿易越來越頻繁，進出口通關效率在國際貿易便利性中越來越被重視，同時對其研究也越來越多樣化。在影響通關效率的所有因素中出入境檢驗檢疫是最重要因素之一。

目前對貿易便利性和通關效率的研究在國內外都是一個熱點問題。1994年世界海關組織技術委員會在借鑒美國、日本海關類似革新的基礎上，通過了一項測評貨物通關時間的研究(TRS)，這項研究針對國際海關貨物通關時間的研究，旨從海關處著手發現影響通關效率的問題和瓶頸，并針對問題和瓶頸提出相應的評價[2]。Stefan Aniszewski[3]對風險評估定位中心進行研究評估，以期加快通關速度和提高服務水平，增加貿易便利性。

在出入境檢驗檢疫問題上，國內外學者從信息平臺、技術和自動控制系統等方面做過很多的研究。Mayberry Peter和 Franken Jessica[4]從自動化信息技術方面闡述信息技術對出入境檢驗檢疫和進出口的貿易影響。射頻識別技術的使用和基于射頻識別技術設計并實現自動通關控制系統，提高了檢驗檢疫通關安全和信息的保密性，提高服務柔性[5，6]。以上對于檢驗檢疫問題的研究都是基于信息水平和技術水平的增加，加快檢驗檢疫速度。對于檢驗檢疫流程問題的研究不僅少而且只是做了定性的研究，劉媛媛、常青[7，8]從定性角度分析研究了在國際貿易快速發展和貿易量激增的背景下，對傳統的出入境檢驗檢疫流程措施進行分析研究，并提出改進的空間，為優化和改進檢驗檢疫流程提供方向。在檢驗檢疫具體實施過程中仍有許多課題需要研究。

本文采用聚類分析的研究方法，以SPSS軟件為運行背景，對數據進行分類并對結果結合實際操作進行分析，有針對性地提出在運作環節出現的問題，并就問題提出建議，改進和優化工作流程。

1 聚類分析原理

聚類分析是研究如何將研究的對象(樣品或指標)按照多個方面的特征進行綜合分類的一種多元統計方法[9]。

聚類分析的目的是根據樣本(對象、模式、實例)之間的相似性對數據集進行合理的分割，當相似性大于一定閥域值或參數時，我們就把這樣的樣本歸為一簇形成一類。下面給出一般聚類分析的描述：(1)給定一個待分類的對象集合。(2)確定指標集合，即選擇影響樣本的關鍵因素，構成指標集合，對給定對象集合每個元素采集指標值，這樣就得到樣本集合以此作為分類的依據。(3)確定閥域值。這個叫法比較多，有標定、參數、相似度等，雖然叫法不一，但是表達的意思是相同的，且使用的統計量大致一樣有數量積、夾角余弦、主觀評定等多種。(4)聚類。即利用專業統計學軟件，根據算法模型對待定分類的對象集合進行分類。

2 進出口貿易通關流程和出入境檢驗檢疫流程

2.1 空港進口通關網絡流程圖

飛機到港，停機坪工作人員進行貨物的卸載、運輸、入庫、查驗等一系列操作。實物方面有入境貨物隨著工作環節流動的貨物流，同時在后臺電子數據交換中心，有伴隨貨物流動的信息流。隨著通關工作的進行，以貨物流和信息流為主線形成了空港進口通關網絡流程圖，如圖1所示。

圖1 空港進口通關網絡流程圖

2.2 出入境檢驗檢疫工作流程

由上面通關流程圖可以知道在整體的通關流程當中檢驗檢疫是通關過程中至關重要的一個環節。在上圖中標出的框架1中的流程環節是檢驗檢疫的工作流程框架。檢驗檢疫工作流程從代理申報人或企業進行申報開始到貨物施檢完畢放行結束，按照工作的先后順序可畫出出入境檢驗檢疫工作流程圖，如圖2 所示。

圖2 出入境檢驗檢疫工作流程圖

3 數據采集

3.1 數據采集原則

(1)數據采集源權威可靠。數據采集過程中最大程度地避免人為識別樣本因素的干擾，本文主要采用回顧歷史數據的方法展開研究。以某空港為目標，連續(檢驗檢疫處理流程是一個連續不間斷過程，選取的樣本數據也為連續時間內的數據)選取一周的數據。根據貨物在檢驗檢疫中流向以及各環節作業的模式，以有關單位計算機管理系統的存儲數據為基準。例如，海關部門的CIQ2000綜合業務系統(空港版)、SITA網有關數據、電子口岸物流信息平臺、企業管理系統，等等。少部分采用人工的方式收集數據。

(2)采樣點選取的標準。選取采樣點是以梳洗后的檢驗檢疫工作流程環節為標準。由圖2檢驗檢工作流程圖可知，在檢驗檢疫工作環節中存在并列和交匯。為在采集樣本點時間數據時有明確分割點，每個時間數據都只對應一個樣數據，故在不影響取樣和破壞檢驗檢疫工作的流暢性和完整性情況下對檢驗檢疫工作流程進行梳理，以梳理的檢驗檢疫工作流程環節為采樣點標準，確定采樣點。

3.2 數據采集

選取某機場連續一周以進口貨物報關單形式申報并完成放行的所有空運貨物數據。例如采集數據開始時間是2012年5月17日，那么結束時間為2012年5月22。采取樣本數據的有效樣本空間數量為63600。

3.3 數據的預處理

(1)采集數據的清洗。由于實際的工作中存在貿易量波動，貿易量突發的過高和過低都會影響數據的使用結果，同時在實際的數據傳遞和保存中也會出現數據的遺失和錯誤，因此需要對采集后的樣本進行清洗。第一是日放行報關單量低于日均放行報關單量50%的當日的數據樣本。第二是計算機產生缺項的數據。第三是異常報關單數據。

(2)采集數據的壓縮。本文主要研究檢驗檢疫工作流程問題，分析的數據樣本都要是正常的整流程，因此由于二次申報、轉關等其他因素導致檢驗檢疫通關環節不在正常周期內，此類數據樣本予以剔除。第一是非法檢貨物。第二是空運進口的鮮活數據。第三是轉關貨物數據。

(3)數據的降維。以關鍵工作環節為原則對數據樣本進行降維。關鍵工作環節即上一工作環節和下一工作環節有明顯的不同。關鍵工作環節的選取具有代表性和清晰性，在問題分析當中可以很快速的進行定位到那一工作環節出現問題。由圖2檢驗檢疫工作流程圖可清晰地看到，檢驗檢疫關鍵環節工作大致分為三類：申報、查驗、放行。如表1為原始數據降維后的表格。

表1 降維后數據表格

3.4 數據預處理的結果

以SPSS 19.0軟件為運行背景，對數據進行清洗、壓縮和降維。在進行如上處理后所得到的時間樣本數據是各個樣本點的時間，聚類過程中使用的是時間段數據，因此需要以下面公式進行時間段處理：報單待檢(T1)=檢務受理時間-代理申報時間；查驗放行(T2)=放行受理時間-檢務受理時間。經過數據預處理后得到新的數據樣本如表2所示。

表2 預處理后數據表格

4 聚類結果和分析說明

4.1 K-means聚類結果

傳統的聚類算法有五種：基于劃分的聚類、基于密度的聚類、基于層次的聚類、基于網格的聚類等。五種聚類算法各有特點，本案例選取典型的基于劃分的K-means聚類算法，這種算法有效率高，能夠有效地快速的實現待聚類對象的劃分。根據上面給出的數據，以每個時間段數據這一屬性對數據進行聚類，運算采用SPSS 19.0 為運算環境。

表3 各聚類數的個案占比表

由表3可知，以SPSS軟件為運算背景，把所采集的數據進行聚類所得到聚類別數分別為2、3、4和5各種情況個案數占比。當聚類數為4和5時發現，兩者第1類占比量非常低僅0.03%，故認為這聚類數不適合。把數據聚為兩類不具有代表性，故本文把聚類數指定為3類。如下是指定聚類數為3，所得聚類結果。圖3是以時間屬性為標準所得聚類結果。圖4是以附注屬性為聚類標準所得聚類結果。

圖3 各聚類類別占比

圖4 各包裝占比

表4 各類別中成分比重表

表5 各類別聚類中心及檢驗周期占比表

4.2 結果分析說明

由圖3知第二類只占1%，因為第2類所占數量過少因此對其不做詳細分析。由表5可知，第2類在在檢驗放行階段需要長時間，即說明需要用復雜的、耗時很久檢驗方式進行查驗后才能確定是否放行。例如有的種子需要在實驗室培植后才能放行，這種貨物在實際中很少，所以符合實際情況。

把1、3兩類放在一起進行比對分析。由表5知第1類在T2階段用時比第2類多近3倍，由表4知在第1類中比重最大的為普通包裝貨物占41%，第3類中占比最大的是木質包裝貨物占64%，因此說明影響第3類貨物在T2階段用時遠小于第1類的最大原因是木質包裝貨物，因為其檢驗方式簡單，技術成熟可以快速地進行查驗檢放行。

由表5比較發現兩類在報單待檢等待(T1)階段用時相當，對周期進行同一化，發現在T1階段第3類用時是第1類的3倍，在第3類中木質包裝貨物最多，所以對木質包裝貨物影響最大。木質包裝由于檢驗檢疫方式簡單，技術成熟查驗階段用時少，可以很快進行查驗放行，但是因為其在T1階段的耗時影響了木質包裝貨物整體檢驗檢疫通關時間，降低了檢驗檢疫通關效率。故木質包裝貨物在檢驗檢疫流程中報單申報階段存在報單排隊問題。

5 結論與展望

由數據入手研究問題是一直以來的熱門研究方法，這種研究方法擁有很強的客觀性與說服性。研究表明木質包裝貨物在檢驗檢疫流程報單待檢階段存在報單排隊問題，由于木質包裝在實際工作中占查驗貨物數總量最多，加快木質包裝貨物的檢驗檢疫通關速度很有必要。

據此提出解決方案，在當前的檢驗檢疫通道中增加一個單通道，使木質包裝貨物與其他貨物分開進行報單，可以大大加快木質包裝貨物的報單速度，可以很好地解決報單排隊問題。

在貿易全球化、資源全球流動的時代背景下，國際貿易量激增，隨著節奏加快時間附加價值凸顯，所以提高通關效率對國際貿易尤為重要。檢驗檢疫是國際貿易通關中必不可少的環節，因此其效率的提升將是對通關效率的直接促進。在未來“大通關”的模式下，海關作用將逐漸降低，同時檢驗檢疫的地位逐漸提升，其在防止由貿易引起的物種入侵、環境破壞和生態安全上有不可替代的作用。

[1]陳皖.現代國際物流發展對檢驗檢疫的新要求[J].國際物流,2011(5).

[2]Rue du Marché.GUIDE TO MEASURE THE TIME REQUIRED FOR THE RELEASE OF GOODS Version 2[M].WORLD CUSTOMS ORGANIZATION,2011.

[3]Aniszewski,S.Risk Assessment/Targeting Centres Study Report[R].WORLD CUSTOMS ORGANIZATION,2011.

[4]Peter,M& Jessica,F.Customs service advances automated export/import processing[J].Nonwovens Industry,2005,36(3).

[5]Chaug-Ing Hsu& Hsien-Hung Shih.Applying RFID to reduce delay in import cargo customs clearance process[J].Computers & Industrial Engineering,2009(57).

[6]Fang Zhang, Dagui Huang.Design and Implementation of Automatic Clearance Control System Based on RFID[J].Proceedings of the 7thWorld Congress on Intelligent Control and Automation,2008(1).

[7]劉媛媛.提升出入境檢驗檢疫流程的幾點措施分析[J].求實,2011(2).

[8]常青.基于服務藍圖的檢驗檢疫業務流程優化思考[J].中國檢驗檢疫,2009(1).

[9]孫鵬崗.聚類算法研究及其在網絡模塊性分析中的應用[D].西安電子科技大學,2011.