基于灰色模型的上海港集裝箱吞吐量預測

楊金花，楊藝

(上海海事大學交通運輸學院，上海 201306)

0 引言

海港應如何應對?

自2010年以來，上海港貨物和集裝箱吞吐量均居世界第一，因此，上海港可謂實至名歸的國際大港.在世界金融危機和歐債危機的沖擊下，上海港在2009年之后雖一直保持著吞吐量的增長，但增速放緩.長期以來，上海港把增加港口生產力作為港口發展規劃的重點，那么集裝箱港口目前是否存在產能過剩問題?在全球生產和消費疲軟蕭條的時期，上

1 上海港集裝箱碼頭吞吐量預測

灰色預測模型中的灰色時間序列法最大的優點是對于樣本少和數據無規律的狀況均適用，同時可以通過殘差模型進行修正提高預測的精度.［1]本文選用灰色模型GM(1，1)對上海港未來3年的集裝箱吞吐量進行預測.

1.1 模型的建立［2]

設時間序列X0有n個觀察值，X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，通過累加生成新序列X1={X1(1)，X1(2)，X1(3)，…，X1(n)}，式中:

對于非負數據，累加次數越多，則隨機性弱化越多，當累加次數足夠大后，可認為時間序列已由隨機序列變為非隨機序列.一般隨機序列的多次累加序列可用指數曲線逼近，則GM(1，1)相應的微分方程為

式中:α為發展灰數;μ為內生控制灰數.設β為待估參數向量，β=(α μ)T，利用最小二乘法求解，可得 β =(BTB)－1BTYn，式中:

求解微分方程，即可得預測模型:

1.2 數據與預測

上海港2007—2012年的集裝箱吞吐量見表1.根據式(1)～(3)，得到預測模型:(k+1)=46 231.698 8e0.054982658k－43 616.498 8.通過該模型可得到2007—2012年及2013—2017年上海港集裝箱吞吐量預測值(分別見圖1和表2).

表1 2007—2012年上海港集裝箱吞吐量

圖1 上海港GM(1，1)預測值及歷年集裝箱吞吐量散點圖

2 上海港集裝箱碼頭通過能力計算

集裝箱碼頭通過能力指該集裝箱碼頭在一定時期內，在碼頭設施既定及勞動力一定時，在一定的組織管理條件下，碼頭各生產要素在得到合理利用時所能裝卸的標準箱數量.［3]集裝箱碼頭通過能力的計算方法在我國經歷過一系列的變革.［4]本文根據《港口集裝箱碼頭分級標準》［3]，采用集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力的計算方法.

表2 2013—2017年上海港集裝箱吞吐量預測值

2.1 通過能力計算方法

式中:Pt為集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力，TEU;η為集裝箱專用碼頭每百米岸線通過能力修正系數，可根據碼頭經營環境、管理水平、庫場條件、集疏運條件以及碼頭大門能力、口岸條件等因素確定，一般可取0.5～1.0;n是為每百米岸線配備的集裝箱裝卸橋數量;p是為集裝箱碼頭配備的集裝箱裝卸橋設計臺時效率，TEU/h;Ty為碼頭年運營天數，可根據各港歷史水文、氣象資料取值，一般取330～350 d;tg為晝夜裝卸作業時間，不少于22 h，一般取24 h;Ap為裝卸橋利用率;K1為集裝箱標準箱折算系數，K1=1+σ，σ為40英尺集裝箱所占比例;K2為裝卸橋同時作業干擾系數;K3為裝卸船作業倒箱率，包括開關艙蓋.Ap，K1，K2，K3的取值見表3.

表3 集裝箱碼頭分級參數

表3中各類型集裝箱碼頭的定義如下:A，B，C，D，E型集裝箱專用碼頭指裝卸條件能夠分別滿足載質量為5 000 t(載箱量350～700 TEU)，10 000 t(載箱量700～1 050 TEU)，30 000 t(載箱量1 900～3 500 TEU)，50 000 t(載箱量3 500 ～5 650 TEU)，70 000 t(載箱量5 651～6 630 TEU)的集裝箱專用船舶滿載時作業要求的集裝箱碼頭.

2.2 數據與計算

上海港各集裝箱碼頭的泊位、設備及堆場情況見表4.

表4 上海港各集裝箱碼頭泊位、設備及堆場情況

參考《港口集裝箱碼頭分級標準》［3]對碼頭設備的分級可知，上海港各港區中由浦集、振東、明東、張華浜、軍工路和中海經營的集裝箱碼頭屬于B型，由滬東經營的外高橋四期碼頭屬于C型，由盛東經營的洋山深水港區一、二期碼頭和由冠東經營的洋山深水港區三期碼頭屬于D型.因為B型碼頭中外高橋港區的條件優于張華浜、軍工路和中海碼頭，所以選取的參數略有差異［5-7]，具體的參數選取及計算結果見表5.

表5 上海港各港區集裝箱碼頭參數選取及計算結果

綜上，經參數調整后的上海港集裝箱碼頭總通過能力為4 261.74萬TEU，此數值與實際情況稍有偏差，如:浦集碼頭通過能力的計算數值為239.65萬TEU，而其在2008年實際完成的通過量為294萬TEU;中海碼頭通過能力的計算數值為33.71萬 TEU，略小于中海碼頭官網公布的每年35萬TEU通過能力.由此可見，雖然已對參數進行調整，但通過能力的計算值仍略低于實際通過能力.

3 上海港產能過剩問題判斷分析

3.1 產能過剩的標準

由于港口生產的不平衡性、機械設施維修保養的需要以及港口建設的超前性(港口設施的建設需要較長周期)，為確保港口生產的正常進行，港口的通過能力應大于其實際的吞吐量，但這應在一個合理的范圍內.如果港口的通過能力遠遠大于其實際所需作業量即吞吐量，則為產能過剩.［8]

歐美國家一般通過產能利用率或設備利用率指標衡量是否存在產能過剩現象及產能過剩的程度.集裝箱碼頭的產能利用率為集裝箱吞吐量與集裝箱碼頭通過能力的比值，即:產能利用率=集裝箱吞吐量/集裝箱碼頭通過能力×100%.美聯儲的衡量標準為:當產能利用率達到85%，即可認為該項產業實現了產能的充分利用;當產能利用率超過90%，則可認為其產能不足;當產能利用率遠低于79%～83%的范圍，則可認為其存在產能過剩［9].

3.2 產能過剩問題判斷

用上海港近幾年集裝箱碼頭吞吐量對比其總通過能力，可得上海港集裝箱碼頭的產能利用率(見表6).

表6 上海港集裝箱碼頭產能利用率

根據美聯儲的產能過剩衡量標準可以發現，2012至2013年上海港集裝箱碼頭有輕微的產能過剩，2014至2015年產能可達充分利用，2016年后上海港集裝箱碼頭將會出現產能不足的情況.

根據交通運輸部批復的上海港未來發展規劃，上海港在2020年集裝箱吞吐量將達4 500萬TEU.目前，洋山港正在建設深水港區四期工程，擬建立7個載質量為50 000～70 000 t的集裝箱船泊位，岸線長度為2 800 m，實際年吞吐量400萬TEU，計劃在2015年底基本建成并投入生產.綜合來看，上海港的規劃發展是合理的，可以得出結論:上海港集裝箱碼頭不存在產能過剩問題.

4 結束語

隨著上海航運中心地位的確立，上海港集裝箱貿易量長期處于高位增長態勢.雖然近期上海港集裝箱碼頭通過能力能滿足吞吐量增長需求，但從長遠發展考慮，上海港必須走內涵建設和精細化發展道路，從擴能角度出發，提高勞動生產效率，挖掘既有碼頭設施能力.

從式(4)可以看出，影響碼頭通過能力的參數有 η，n，p，Ty，tg，Ap，K1，K2，K3等.從碼頭自身角度看，η可改進的空間最大.影響該修正系數的因素有腹地貨源情況、周邊碼頭的競爭情況、信息化水平、裝卸裝配水平、裝卸工人業務水平、庫場條件、集疏運條件、口岸環境和大門條件等.在計算中，上海港各集裝箱碼頭采用的該修正系數的平均值為0.86.該修正系數的取值是0.5～1.0，如果修正系數取最大值即1.0，則上海港集裝箱碼頭以現有的設施設備情況可得的通過能力將擴大至4 839.92萬TEU，碼頭將有很大的儲備能力(見圖2).同時通過改善軟性條件，如加快貨物通關時間、改善港區集疏運體系、提高港口員工業務水平、提高信息化水平［10-15]，也可大大提高勞動生產率，從而提高集裝箱碼頭通過能力.

圖2 上海港集裝箱碼頭通過能力與吞吐量情況對比

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