基于動態仿真的航運服務業對港口的影響

傅海威

(寧波工程學院 國際港口與物流研究中心， 浙江 寧波 315211)

基于動態仿真的航運服務業對港口的影響

傅海威

(寧波工程學院 國際港口與物流研究中心， 浙江 寧波 315211)

為梳理航運服務業與港口間的內在聯系，揭示航運服務業對港口的影響程度，從物流、金融、科技和法律等4方面闡述航運服務業與港口間的動態關系。在此基礎上，構建航運服務業對港口影響的系統動力學模型。通過寧波港口的實際案例驗證模型的有效性，并通過動態仿真揭示航運服務業對港口貨物吞吐量的影響程度。結果顯示：物流對港口貨物吞吐量的影響最強，金融的影響次之，科技與法律的影響較弱。

航運服務業； 港口； 系統動力學； 仿真

港口貨物吞吐量的迅速增長促使物流、金融、科技及法律等航運服務產業在港口毗鄰區域集聚。發展航運服務業是推動港口轉型升級的重要途徑，但因航運服務業分類繁雜，如何識別其對港口的影響一直是業界關注的焦點。

20世紀90年代以來，隨著港口逐漸朝著全球供應鏈中心嬗變升級，港口毗鄰區域涌現出眾多航運服務企業。[1]航運服務業能為港口和航運生產活動提供物流、金融、信息及法律咨詢等方面的服務。[2]航運服務企業的空間集聚有助于推動港口功能的持續轉型，進而影響全球港口海運的格局。[3]

有關航運服務的研究[4]于1970年代中期發軔于德國及荷蘭等歐洲主要港口國家。隨著海運集裝箱時代的到來，航運服務業對港口的影響日趨深遠，并越來越受相關學者的關注。[5]SATTA等[6]運用普通最小二乘法對港口企業的IPO數據進行回歸分析，發現港口企業在金融市場上的表現會影響未來從資本市場獲取金融資源的能力及融資相關成本。CARLAN等[7]利用成本收益法分析港口社區系統對港口企業的影響，研究證實科技應用能提升港口企業的收益。此外，國內相關學者也已做出一些有意義的探討。梁雙波等[2]研究航運服務區的形成演化機理，認為航運服務區與港口、城市間的相互影響呈網絡化。曹衛東[8]分析航運服務企業的區位特征及空間聯系，證實航運服務企業的空間分布受港口功能升級的影響。

總體來看，已有研究多集中于分析某種或某幾種航運服務細分產業對港口的影響，整體視域的系統性研究相對匱乏。鑒于此，嘗試運用動力學思想探討航運服務業與港口之間的相互關系，并運用系統動力學模型動態仿真航運服務業對港口的影響程度，為制定航運服務業相關政策提供理論支持。

1 研究方法

1.1 動態模型下的航運服務業與港口的關系分析

航運服務業與港口之間的關系見圖1，兩者相互影響并處于動態平衡狀態。一方面，港口為其周邊的航運服務產業提供貨流資源，促進航運服務集聚區的形成和發展；另一方面，航運服務業通過為港口提供服務和支持，促進港口貨物吞吐量的增長。

圖1 航運服務業與港口之間的關系

基于圖1所示的關系，可分別對物流、金融、科技和法律等4個航運服務細分產業與港口之間的關系進行識別，建立相應的子系統。具體的因果關系分析如下。

1.1.1物流與港口

物流與港口息息相關。物流形成的貨源集聚為港口發展提供充足的貨運需求，外貿貨物的對外運輸主要通過港口完成。現代港口的發展方向已不再是簡單的港口貨物裝卸，主要的沿海港口和內河港口都是重要的物流及交通運輸中心。[9]隨著港口的發展逐漸向腹地延伸，港口對腹地物流服務體系的依賴會不斷增大。[10]完善的物流通道布局、高效的物流周轉能極大地提升港口的貨物集疏運效率。[11]航運物流的發展也能提升水運周轉量，進而增加港口的貨物吞吐量。物流與港口的因果關系見圖2。

1.1.2金融與港口

港口產業是資本密集型產業，港口經濟的發展需有大量的資金支持。[12]金融對港口的支持主要體現在以下2個方面：

圖2 物流與港口的因果關系

(1) 對港口基礎設施的投資。港口基礎設施投資金額巨大，建設周期較長，往往無法通過港口企業自身的收入來實現，因此需通過銀行長期貸款保障資金供給。[13]港口投資雖然資金回收周期較長，但具有穩定的收益率，對長期金融資本也有一定的吸引力。[14]港口基礎設施的改善能提升港口的通過能力，為港口貨物吞吐量的增長創造硬性條件。[15]

(2) 對航運業的金融支持。航運金融主要包括船舶融資、船舶保險、資金結算和航運衍生品等。航運金融服務能為發展壯大航運企業和抵御周期性波動提供資金保障，促進航運業的長期可持續發展。[16]良好的航運金融環境能增加地區的水路運輸周轉量，帶動港口貨物吞吐量的增長。金融與港口的因果關系見圖3。

圖3 金融與港口的因果關系

1.1.3科技與港口

港口功能的代際更替通常伴隨港口科技的更新換代。港口新技術的應用會推動港口設施及設備運營能力的提升。[17]例如，船舶大型化帶來深水泊位的建設和碼頭大型裝卸設備的應用。[18]港口逐漸成為物流中心、信息中心和商貿中心，對科技含量提出了新的要求。[19]無論是設施及設備的電氣化、自動化水平，還是港口單證數據的信息化處理、新一代管理信息系統的應用，都能提高港口的運營效率和通過能力，進而促進港口貨物吞吐量的增長。[20]科技與港口的因果關系見圖4。

1.1.4法律與港口

良好的法律環境是港口發展的必要保障。[21]法律業主要通過以下2個途徑對港口貨物吞吐量產生影響。

圖4 科技與港口的因果關系

(1) 通過改善法律環境，吸引企業入駐。當法律業形成一定規模時，會改善港口的生存環境。[22]在有法律保障的環境下，航運企業會形成集聚，企業的數量會增加，從而促進水運周轉量的增長。[23]

(2) 減少違法行為帶來的損失。法律本身對違法行為具有威懾力。對港口岸線的違法占用和貨物運輸中的違法行為都會造成港口貨物吞吐量的損失。[24]營造良好的守法氛圍、提供更多的法律咨詢和協助可減少這一損失，從而保障港口運輸的正常進行。

法律與港口的因果關系見圖5。

圖5 法律與港口的因果關系

1.2 SD模型

根據“1.1”節的分析，考慮系統內部的平衡性，構建完整的流程圖(見圖6)。以下假設用于確定模型的邊界，即模型考慮物流、金融、科技和法律等4個航運服務細分產業與港口之間的關系，其他因素與港口之間的關系不予考慮。

圖6 航運服務業與港口的系統流程圖

模型的主要變量關系式為

1) GDP=INTEG(GDP增量，GDP初值)；

2) 港口通過能力增量=DELAY1[(港口基礎設施投資+港口科技投資)×港口通過能力投資貢獻率，港口項目建設周期]；

3) 港口貨物吞吐量=港口通過能力×通過能力因子+水路運輸周轉量×周轉量因子+違法損失挽回×損失挽回因子；

4) 水路運輸周轉量=物流規模×規模因子+航運金融規模×金融因子+港航企業數量×數量因子。

系統動力學模型可通過仿真試驗處理復雜的時變系統問題。通過改變某個變量的數值，可觀察其他變量的變化情況。為反映航運服務業對港口的影響，可通過調整航運服務各細分產業的規模數據(比如將各細分產業規模數據增加一定比例)來觀察港口貨物吞吐量仿真值的變化情況，進而判斷各細分產業對港口的影響程度。

2 仿真實例

2.1 數據來源

寧波港是我國東南沿海重要的綜合性港口之一。寧波港與舟山港合并以后，港口貨物吞吐量連續8 a位居世界第一。近年來，寧波的航運服務業迅速發展，先后成立了寧波航運交易所、寧波大宗商品交易所等一大批服務機構，逐漸形成了極具競爭力的港口經濟圈。

這里以寧波地區為研究對象，分析數據主要來自于《寧波統計年鑒》和《寧波交通年鑒》等相關統計年鑒及港航相關部門的實地調研。金融規模數據用金融業增加值表示，物流規模數據用交通運輸與郵政業增加值表示，科技規模數據用R&D投入金額表示，法律規模數據用從業律師數量表示。港口貨物吞吐量數據采用合并之后的寧波舟山港的數據，這是考慮到兩港合并之后大宗商品運輸增量被有規劃地轉移到舟山新建碼頭，而寧波舟山港的航運服務主要由寧波地區提供。

2.2 模型檢驗

模型采用系統動力學專用軟件Vensim進行系統仿真分析。對模型進行機械錯誤檢驗、量綱一致性檢驗和有效性檢驗，結果較為理想。分別以2005年和2015年為起始年及最終年，以1 a為仿真時間步長進行仿真模擬。物流、金融、科技及法律的仿真值與實際值比較見圖7。

a)物流規模b)金融規模

圖7 各細分產業規模的仿真值與實際值比較

由圖7可知，仿真得到的預測值與實際值非常接近，誤差在可接受的范圍(10%)內，基本上能反映系統變量的真實變化趨勢。

2.3 影響測度與結果

為分析航運服務業對港口貨物吞吐量的影響，以2005年為基期，對港口貨物吞吐量進行仿真預測，預測期至2025年。同時，將物流規模、金融規模、科技規模和法律規模的數值分別上調50%，以觀察港口貨物吞吐量的變化狀況，進而分析各細分產業對港口貨物吞吐量的影響程度。仿真運算結果見圖8。

為更清楚地判斷各細分產業對港口貨物吞吐量的影響，可對各細分產業規模分別增加10%，20%，30%，40%及50%之后的港口貨物吞吐量2025年預測終值的增加量進行測算，測算結果見圖9。

圖8 各細分產業對港口貨物吞吐量影響

圖9 各細分產業規模按比例變化之后港口貨物

由圖8和圖9可知：當按不同比例分別增加物流規模、金融規模、科技規模和法律規模數值之后，物流規模的數值變動對港口貨物吞吐量增長值的貢獻最大，遠遠超過其他產業；科技規模和法律規模的增長對港口貨物吞吐量增長值的影響較小。由此可見，現階段影響寧波港口貨物吞吐量的主要因素是物流，其次為金融、科技和法律的影響較小。究其原因主要是當前寧波港口的發展依然較多地依賴于傳統的物流產業，這與其物流節點城市的地位相匹配；而寧波的金融、科技和法律產業的規模相對較小，制約了其對港口的支持作用。此外，與寧波相鄰的上海擁有較為成熟的高端航運服務產業，也會產生一定的“虹吸”效應。

因此，當前促使寧波港口貨物吞吐量增長最有效的途徑是發展物流產業。同時，如何提升金融、科技和法律等高端航運支持性服務業對港口發展的帶動作用也值得政府管理部門重視，并采取相應的政策措施加以引導。

3 結束語

發展航運服務業是港口轉型升級的重要手段，航運服務業的復雜性為研究其與港口之間的關系增添了阻礙。為清晰地揭示航運服務業與港口貨物吞吐量之間的內在聯系和影響路徑，本文以物流、金融、科技和法律等4個航運服務細分產業為切入點，構建航運服務業與港口影響的系統動力學模型，并通過寧波港的仿真實例驗證模型的有效性，測度各細分產業對港口貨物吞吐量變化的影響程度。通過研究，得到以下結論：

1) 基于SD的系統模型能有效建立航運服務業與港口之間的動態平衡關系，更加直觀地反映各變量之間的相互聯系，為清楚地認識航運服務業與港口系統的內在關系提供方法支持。

2) 基于SD的系統模型可準確反映各細分產業的規模變化對港口貨物吞吐量變化的定量影響，有助于定量評估各細分產業與港口之間的關系。

3) 案例仿真結果顯示，物流依然是推動港口貨物吞吐量增長的主要因素，金融的影響居中，科技和法律的影響較小。

本文全面、定量地分析了航運服務業與港口貨物吞吐量之間的關系，并構建了完整的動態模型。研究克服了多產業對港口影響的測度問題，有助于豐富港口系統領域的理論研究成果。本文對港口影響的分析僅限于吞吐量，未考慮環境污染等其他因素，這將是未來進一步研究的方向。

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DynamicSimulationofImpactofShippingServicesonPort

FUHaiwei

(International Port and Logistics Research Center, Ningbo University of Technology, Ningbo 315211, China)

The rapid growth of port throughput leads to gathering of shipping services in, for example, logistics, finance, technology and law in port areas. The development of shipping services plays an important role in transformation and upgrading of a port. Due to the diversity of shipping services, how to identify their impact on port development deserves studying. The functions of logistics, finance, technology, and law services in this regard are focused on and a system dynamics model reflecting the effects of shipping services on port. Simulations are performed based on the data from Ningbo port to verify the model. Dynamic simulations show that logistics has the strongest impact on port throughput, finance next, and the technology and law services the least.

shipping services; port; system dynamics; simulation

2015-09-11

國家自然科學基金(41501142;41771139;41671132);浙江省自然科學基金(LY15D010003);江蘇省博士后基金(1402116C);寧波市哲學社會科學學科帶頭人培育項目(G15XK10)；2013年寧波市與中國社科院共建研究中心課題(201310)

傅海威(1981—)，男，浙江寧波人，副教授，碩士生導師，研究方向為港口物流。E-mail:Richard_0518@hotmail.com

1000-4653(2018)01-0117-05

U691

A