基于系統(tǒng)聚類(lèi)分析法的港口貨物吞吐量和裝卸效率分析

浦煜+滕志強(qiáng)+王曉峰

【摘 要】 為明確港口的業(yè)務(wù)類(lèi)型，使港口資源得到進(jìn)一步優(yōu)化，從港口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)出發(fā)，利用聚類(lèi)算法分析港口生產(chǎn)現(xiàn)狀。以集裝箱為例，通過(guò)SPSS軟件，選用2012年我國(guó)主要港口的集裝箱吞吐量和裝卸效率作為特征變量，利用系統(tǒng)聚類(lèi)將港口業(yè)務(wù)類(lèi)型分為4大類(lèi)。對(duì)港口吞吐量與平均裝卸效率進(jìn)行聚類(lèi)分析，對(duì)提高港口管理水平、優(yōu)化資源配置以及建設(shè)規(guī)劃有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 港口；吞吐量；裝卸效率；系統(tǒng)聚類(lèi)；SPSS

0 引 言

我國(guó)海岸線長(zhǎng)，港口資源豐富，自2002年港口管理體制改革后，我國(guó)港口實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，各地區(qū)也紛紛重視港口的建設(shè)，投入大量的資源和資本，力圖打造對(duì)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)有較強(qiáng)帶動(dòng)能力的港口，因而吞吐量在近些年得到了迅速的提升。但是，在貨物吞吐量大幅增加的背后，效率并未得到相應(yīng)的提高，且制約了港口對(duì)經(jīng)貿(mào)發(fā)展的促進(jìn)作用；因此，有必要對(duì)港口進(jìn)行聚類(lèi)分析，進(jìn)一步改善港口管理水平，提高港口整體效益。

貨物吞吐量和平均裝卸效率是港口發(fā)展的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，本文將港口的內(nèi)外貿(mào)貨物吞吐量和平均裝卸效率作為聚類(lèi)分析的特征變量，其中：貨物吞吐量從量上反映出港口的大小；平均裝卸效率從細(xì)節(jié)上反映出港口管理水平以及資源優(yōu)化等，也在一定程度上反映出港口發(fā)展勢(shì)頭的強(qiáng)弱。根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)聚類(lèi)對(duì)港口進(jìn)行聚類(lèi)分析，客觀地反映出港口發(fā)展的現(xiàn)狀和資源優(yōu)化情況，為港口的管理以及建設(shè)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 港口聚類(lèi)的基本原理和方法

聚類(lèi)分析方法是根據(jù)變量（或樣品或指標(biāo)）的屬性或特征的相似性，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法將其逐步分型劃類(lèi)，從而得到反映樣品之間親疏的譜系圖。本文采用的系統(tǒng)聚類(lèi)是目前最常用的聚類(lèi)方法之一，其基本思想：聚類(lèi)初始化，每個(gè)樣本自成一類(lèi)，按照指定的距離計(jì)算公式計(jì)算出每個(gè)類(lèi)別之間的距離，將距離最近的兩類(lèi)合并為一類(lèi)；重新計(jì)算各個(gè)類(lèi)別之間的距離，并將距離最近的類(lèi)別合并成一類(lèi)；如此進(jìn)行下去，直到所有的類(lèi)別歸為一類(lèi)。

聚類(lèi)步驟：

步驟1 使用式（1）計(jì)算各個(gè)港口類(lèi)的平均裝卸效率，使用式（2）計(jì)算出港口類(lèi)之間的特征距離，得到特征距離矩陣D0，各港口集合自成一類(lèi)。

步驟2 在矩陣D0非對(duì)角線的元素中找出最小元素，設(shè)為dij，將Gi與Gj合并成一類(lèi)GM1，則{Gi，Gj}即GM1的全部樣本港口；使用式（3）計(jì)算出GM1的平均裝卸效率，使用式（4）計(jì)算出GM1港口類(lèi)的貨物吞吐量。

步驟3 使用式（2）計(jì)算GM1與其他港口類(lèi)別的距離，得到距離矩陣D1。

步驟4 重復(fù)步驟2和步驟3，直到所有的港口類(lèi)別歸為一類(lèi)。

2 港口聚類(lèi)分析

港口作為一個(gè)沿海順江城市的重要經(jīng)濟(jì)窗口，起到運(yùn)輸不同貨物的作用。為了挖掘航運(yùn)過(guò)程中的潛在規(guī)律，更進(jìn)一步地發(fā)揮港口對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好作用，有必要從港口的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)出發(fā)，探究港口在某類(lèi)貨物下的港口管理水平和資源配置情況，為港口的發(fā)展方向以及策略提供一定的指導(dǎo)作用，也能從全局的角度對(duì)港口的布局建設(shè)提供參考。目前聚類(lèi)分析在各個(gè)領(lǐng)域都得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，但從港口貨物吞吐量和平均裝卸效率兩個(gè)方面對(duì)港口進(jìn)行聚類(lèi)分析是一種新的嘗試。

本文以集裝箱為例，從港口集裝箱的吞吐量和平均裝卸效率兩個(gè)方面分析港口發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.1 港口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的選取

根據(jù)2013年港口集裝箱吞吐量的排名情況，選取大連、東莞、佛山、福州、廣州、海口、連云港、南京、寧波舟山、欽州、青島、泉州、日照、廈門(mén)、汕頭、上海、深圳、太倉(cāng)、天津、溫州、武漢、張家港、重慶等23個(gè)港口（下文圖表中以數(shù)字代表各個(gè)港口）。

2.2 指標(biāo)選取

本文選取2013年我國(guó)主要港口集裝箱的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，原因在于：一方面，2012年國(guó)際經(jīng)濟(jì)和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)都經(jīng)歷了一個(gè)疲軟階段，經(jīng)濟(jì)各方面的增速相對(duì)于2011年都有所回落，而2013年相較于2012年有著良好的發(fā)展期望[1]，選用2013年港口集裝箱的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)降低了經(jīng)濟(jì)不穩(wěn)定造成的影響；另一方面，為了避免短時(shí)間集裝箱吞吐量突變或者季節(jié)變化對(duì)整體的影響，本文的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為1年。

2.3 港口聚類(lèi)

通過(guò)SPSS軟件，使用系統(tǒng)聚類(lèi)（質(zhì)心聚類(lèi)）算法，以集裝箱吞吐量和平均裝卸效率作為兩個(gè)特征變量，對(duì)港口進(jìn)行聚類(lèi)，得到2013年各港口聚類(lèi)譜系情況（見(jiàn)圖1）。從圖1可知：在距離為0時(shí)，每個(gè)港口各自成一類(lèi)；當(dāng)距離逐漸變大時(shí)，港口類(lèi)逐漸合并，直到最終合并為一類(lèi)。

由各集裝箱港口聚類(lèi)分析結(jié)果（見(jiàn)表1）可知：（1）吞吐量高的港口則分屬于“大”類(lèi)型港口，吞吐量低的港口則分屬于“小”類(lèi)型港口；（2）平均裝卸效率高的港口被劃分為“強(qiáng)”類(lèi)型，平均裝卸效率低的港口被劃分為“弱”類(lèi)型。

吞吐量從量上反映出一個(gè)港口的整體發(fā)展現(xiàn)狀，也是港口實(shí)力的一種表現(xiàn)形式，同時(shí)其變化趨勢(shì)也反映出港口的潛在發(fā)展能力[2]；平均裝卸效率則是從細(xì)節(jié)上反映出港口當(dāng)下的運(yùn)作狀況，也反映出港口的資源優(yōu)化、管理水平，對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)港口的發(fā)展有著直接影響。從表1可以看出：小―強(qiáng)型港口和大―強(qiáng)型港口只占較少一部分，說(shuō)明只有較少一部分港口能夠利用自身?xiàng)l件優(yōu)化資源配置，使港口處于高效運(yùn)作狀態(tài)；其他一部分港口雖然吞吐量高，但是未能很好地利用當(dāng)下的設(shè)施及資源條件更進(jìn)一步地提升港口裝卸效率，從而造成了一定程度上的資源浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許憲春.2012―2013年經(jīng)濟(jì)形勢(shì)分析和展望[J].全球化，2013（2）：18-36.

[2] 李世泰.港口核心競(jìng)爭(zhēng)力影響因素及分析評(píng)價(jià)研究[J].特區(qū)經(jīng)濟(jì)，2006（7）：327-328.endprint