基于灰色預(yù)測法的北海港口貨物吞吐量研究

李 楠 孫曉燕（通訊作者） 陳慧敏

（1.廣西財經(jīng)學(xué)院，廣西 南寧 530003；2.北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院，北京 100102）

一、引言

北海港是廣西壯族自治區(qū)的三大海港之一，是廣西對外開放的重要港口。隨著中國與東盟各國的國際貿(mào)易往來日益增長以及在中歐班列多式聯(lián)運(yùn)中承擔(dān)了海上運(yùn)輸作業(yè)，近年來北海港的貨物吞吐量呈現(xiàn)迅猛增長趨勢，其港口碼頭的場地和相關(guān)設(shè)備使用開始面臨巨大的挑戰(zhàn)。為了港口的更好發(fā)展，為了提高港口基礎(chǔ)設(shè)施的充分利用，為了提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，有效針對港口貨物吞吐量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測就顯得尤為重要。港口的吞吐量是衡量港口生產(chǎn)指標(biāo)和發(fā)展水平的重要依據(jù)[1]，一般來說，沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況往往由其所在地區(qū)港口的發(fā)展水平?jīng)Q定，因此對港口吞吐量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，使管理部門能夠提前做好貨物運(yùn)輸、調(diào)度以及存儲等方面的規(guī)劃預(yù)案，不但能提升港口運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而且能促進(jìn)國際貿(mào)易向著良好態(tài)勢發(fā)展，對當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

本文分析了北海港口2015年～2019年的數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建北海港口貨物吞吐量的GM（1，1）模型，對2020年～2024 年港口貨物吞吐量做出了預(yù)測，同時對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)地分析總結(jié)。所得結(jié)果不僅可以為運(yùn)營管理部門和運(yùn)輸企業(yè)合理配備運(yùn)輸力量給予一定的理論支撐，而且可以為貨運(yùn)系統(tǒng)相關(guān)規(guī)劃布局提供更為可靠的理論依據(jù)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，能夠在一定程度上為北海市政府部門制定港口未來發(fā)展計劃提供依據(jù)。

二、預(yù)測方法理論

雖然我國的港口貨物需求預(yù)測歷史較短，但是隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和港口貨運(yùn)地位的不斷提升，近幾年港口貨物需求預(yù)測方法和模型也得到了廣泛的研究。常用的預(yù)測方法包括趨勢曲線模型，擴(kuò)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來的方法，回歸模型，灰色理論以及考慮了實際數(shù)據(jù)特征的組合預(yù)測模型[2]。其中GM(1， 1)模型是灰色預(yù)測中應(yīng)用最廣泛的一種模型，其主要原理是采用累加運(yùn)算，減弱實際數(shù)據(jù)的動態(tài)隨機(jī)性，生成有較強(qiáng)規(guī)律的數(shù)據(jù)序列，然后建立微分方程，從而預(yù)測事物未來的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。

1. GM（1， 1)模型的步驟[3]

③建立GM(1， 1)模型： x(0)(k)+az(1)k＝b；

⑤求解時間響應(yīng)序列：

GM（1， 1）模型：x(0)(k)+az(1)(k)＝b時間響應(yīng)序列為：

2.誤差檢驗

在運(yùn)用GM（1，1）模型進(jìn)行預(yù)測時，必須先進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)檢驗。模型中的發(fā)展系數(shù)a影響著預(yù)測精度，-a越大，預(yù)測誤差就越大。因此，只有-a在特定范圍內(nèi)時，才適合利用GM（1，1）模型進(jìn)行預(yù)測。

①若-a≤0.3，則GM（1，1）模型適合用于進(jìn)行中長期預(yù)測；

②若0.3＜-a≤0.5，則GM（1，1）模型適合作短期預(yù)測，作中長期預(yù)測應(yīng)該要慎用；

③若0.5＜-a≤0.8，應(yīng)當(dāng)慎用GM（1，1）模型作短期預(yù)測；

④若0.8＜-a＜1，需要用殘差修正GM（1，1）模型；

⑤若-a＞1，則不適合采用GM（1，1）模型作預(yù)測。

GM（1，1）模型適合用于含有不確定因素的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測歷史數(shù)據(jù)較少、波動較小的系統(tǒng)時，可以得到較為理想的預(yù)測值。

三、北海港的貨物吞吐量預(yù)測

1.數(shù)據(jù)來源

本次預(yù)測的數(shù)據(jù)來源于《廣西統(tǒng)計年鑒2020》，“18-5主要年份港口貨物吞吐量”，選擇其中的2015年～2019年北海港的貨物吞吐量數(shù)據(jù)作為主要研究對象，其原始數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2015年～2019年北海港貨物的實際吞吐量（單位：萬噸）

2.數(shù)據(jù)運(yùn)算

①根 據(jù) 表1可 以 建 立 序 列X（0）＝[2468，2750，3169，3387，3496]，即可對X（0）作一次累加生成： X(1)＝x(1)(1)， x(1)(2)， x(1)(3)， x(1)(4)， x(1)(5)＝[2468，5218，8387，11774，15270]；

②對X(1)作緊鄰均值生成：

令Z(1)(k)＝0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1)，得：

Z(1)＝z(1)(2)+z(1)(3)+z(1)(4)+z(1)(5)＝[3843，6802.5，10080.5，13522]；

③計算系數(shù)a，b

因為：

④確定預(yù)測模型

根據(jù)以上運(yùn)算，可建立GM（1， 1）的預(yù)測方程為：

所以能夠得到：

3.誤差檢驗

表2 GM（1， 1）模型檢驗誤差

從精度檢驗的結(jié)果可知，GM（1， 1）模型實際值與模擬值的相對誤差在0～3.6%之間，發(fā)展系數(shù)a＝-0.075187≤0.3，精度檢驗結(jié)果相對理想。因此，該樣本數(shù)據(jù)可以利用GM（1， 1）模型進(jìn)行北海港口貨物吞吐量的中長期預(yù)測。

4.預(yù)測結(jié)果

根據(jù)以上分析，基于GM（1， 1）預(yù)測模型可預(yù)測北海市2020年～2024年的港口貨物吞吐量：

其預(yù)測結(jié)果如表3所示。

表3 2020年～2024年北海港貨物預(yù)測吞吐量 （單位：萬噸）

從表3數(shù)據(jù)可知，2020年～2024年北海市港口貨物吞吐量將由2020年的3847.33萬噸增加至2024年的5197.24萬噸，五年間即將增加了1349.91萬噸，從整體上看，北海市港口貨物吞吐量遞增趨勢非常明顯，但目前北海市港口碼頭的場地和相關(guān)設(shè)備使用已經(jīng)趨于飽和，與增長勢頭兇猛的貨物吞吐量相比，科學(xué)規(guī)劃、加快港口物流的發(fā)展，已經(jīng)是迫在眉睫。

四、北海港物流發(fā)展的建議

1.政府政策積極引導(dǎo)，完善各方環(huán)境建設(shè)

首先，基礎(chǔ)設(shè)施是物流發(fā)展的基礎(chǔ)，建議北海市政府積極拓展融資渠道，大力實施招商引資，加快資金投入，促進(jìn)北海港裝卸搬運(yùn)工程不斷優(yōu)化，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境建設(shè)；其次，以《港口法》為基本框架，制定與港口管理配套的規(guī)章制度，營造港口發(fā)展的良好法律環(huán)境；第三，突破港口發(fā)展的地方觀念，從省級層面出臺相關(guān)政策，立足于整個北海區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，支持港口碼頭進(jìn)行資源整合，充分發(fā)揮各職能部門的作用，依托外貿(mào)出口、臨港企業(yè)等發(fā)展方式[4]，積極搭建基于港口資源跨區(qū)域合作和交流平臺，探索實行更優(yōu)的監(jiān)管制度，為港口發(fā)展?fàn)I造良好的政策環(huán)境，共同促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.利用信息化技術(shù)，提高物流效率

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代物流已從單純點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)輸走向供應(yīng)鏈管理，現(xiàn)代港口發(fā)展也離不開信息化管理，政府相關(guān)部門可積極引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)發(fā)展和利用信息化技術(shù)，搭建港口合作信息化網(wǎng)絡(luò)平臺[5]，實現(xiàn)港口政府部門內(nèi)部、政府部門與物流企業(yè)以及物流企業(yè)之間的信息和資源交流共享，協(xié)調(diào)政府各部門以及各企業(yè)之間的正常運(yùn)作，數(shù)據(jù)無縫對接，大力降低物流成本，提高物流效率，促進(jìn)港口離岸貿(mào)易和遠(yuǎn)程物流的發(fā)展。

3.整合多方資源，提高港口集疏運(yùn)效率

政府相關(guān)部門可基于港城協(xié)調(diào)發(fā)展理念，通過整合多方資源，從宏觀角度做好港口的整體規(guī)劃，積極構(gòu)建以北海港為核心的現(xiàn)代物流大交通體系，優(yōu)化港口集疏運(yùn)體系結(jié)構(gòu)，推進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展，形成港口、高速公路、高鐵相互銜接，輻射全國的重要交通樞紐，提高港口集疏運(yùn)效率。

4.加深校企合作，培養(yǎng)智慧物流型人才

物流行業(yè)的發(fā)展離不開人才的支撐，建議北海市政府協(xié)同物流企業(yè)、北海市各高校，大力推動產(chǎn)教研深度融合，創(chuàng)新發(fā)展，針對當(dāng)前傳統(tǒng)物流向智慧物流轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實，探索智慧物流背景下物流專業(yè)人才的培養(yǎng)。

五、結(jié)語

通過樣本數(shù)據(jù)與預(yù)測值對比進(jìn)行實例驗證，相比于傳統(tǒng)的預(yù)測方法，GM（1，1）模型預(yù)測的貨物吞吐量預(yù)測精度和準(zhǔn)確性更高，處理過程更簡單。本文基于灰色預(yù)測理論的GM（1，1）預(yù)測方法建立北海港港口貨物吞吐量的預(yù)測模型，對未來五年內(nèi)的北海港港口貨物吞吐量進(jìn)行預(yù)測，并基于預(yù)測結(jié)果對北海港物流發(fā)展的提出了建議，希望在一定程度上為北海市政府部門制定港口未來發(fā)展計劃提供依據(jù)。