基于Fuzzy-ISM 模型的港口創新發展路徑研究
——以天津港為例

張念祖，解 琨

（1.上海大學 管理學院，上海 200444；2.云南財經大學 物流學院，云南 昆明 650221）

0 引 言

港口作為典型的開放式交互運輸主體，具有運作結構復雜、發展影響要素多元化、業務時間及空間跨度大等特征。港口發展的影響要素能夠從多維度出發進行分析研究，例如，港口的綜合基礎設施、生產力、經營環境、發展潛力等[1]。此外，國內外眾多學者通過熵權TOPSIS分析法[2]、復雜網絡分析法[3]、協同發展模型[4]、系統動力學模型[5]等研究方法對多元化港口發展影響因素進行探討分析，以研究各要素對港口發展的影響以及其間的關系，并根據分析結果提出針對性的港口發展策略。

眾多學者聚焦不同的研究角度，對港口的創新發展進行了多方面的深入分析。隨著互聯網技術的發展，利用先進生產力賦能港口運作，實現自動化和智慧化港口管理，已成為港口建設發展的首要目標之一。楊凱等（2022）以及李昕昱（2022）明確了智慧港口的發展建設需求，強調了大數據在智慧港口建設中的重要作用，并提出了數字化智慧港口建設方案[4-5]。

港口多元化影響因素創新發展研究離不開科學的方法論支撐。Fuzzy-ISM模型方法在運營管理中的多影響因素研究領域中已得到廣泛應用。Fuzzy-ISM模型在原有ISM模型的基礎上，引入模糊理論，進一步量化要素間的影響程度的大小，使得研究決策更加科學全面。劉森等（2021）利用Fuzzy-ISM對影響物流園區選擇的市場因素、成本因素、社會影響因素、政策因素以及區位因素進行內在邏輯分析，針對不同層次的影響因素提出選址建議[6]；汪振雙等（2020）利用交叉影響矩陣相乘法，對建筑垃圾處理PPP項目的Fuzzy-ISM模型進行求解分析，為運營方識別項目中的關鍵風險因素提供科學合理的優化方法[7]。

1 港口創新發展相關影響因素

文章根據搜集的相關文獻將影響港口創新發展的關鍵要素歸納為五個層面，并在各類層面下對具體要素進行深入分析，各層面及其下相關要素如表1所示。

表1 港口創新發展影響因素

2 Fuzzy-ISM 模型

Fuzzy-ISM模型（如圖1所示）則是在ISM解釋結構模型的基礎上，利用直覺模糊理論對每對變量之間的關系進行量化評價，即利用變量之間的隸屬度和非隸屬度。Fuzzy-ISM模型的關鍵實施步驟如下所示。

圖1 Fuzzy-ISM 模型

步驟1：建立模糊度評價矩陣，其中：αij∈[0，1]和βij∈[0，1]分別表示隸屬度和非隸屬度。

步驟2：計算隸屬度和非隸屬度之間的差值θ（x）。

步驟3：構建鄰接矩陣。

將模糊度評價矩陣與特定的閾值a和b進行比較，得到鄰接矩陣，其中xij∈{0，1}。

得到的鄰接矩陣如矩陣A所示。

步驟4：利用布爾矩陣運算規則獲得可達矩陣。

設I為單位矩陣，有如下公式。

當滿足公式（3）時，得到可達矩陣M，其中Mij∈{0，1}。

步驟5：劃分層級并繪制解釋結構模型圖。

首先，確定可達矩陣中Si因素的可達集合U（Si）、先行集合O（Si），具體公式分別如下所示。

式（4）中的U（Si）為可達矩陣M中每一行Si所對應矩陣元素為1的所有列因素的集合，mij為矩陣M第i行第j列的元素。

式（5）中的O（Si）為可達矩陣M中每一列Si所對應矩陣元素為1的所有行因素的集合，mij為矩陣M第i行第j列的元素。

其次，當U（Si）∩O（Si）時，將Si確定為第一層級，然后將矩陣M中Si這一因素剔除，再重復上述步驟，同理直到確定出底層的因素集，則可繪制因素的ISM關系圖。

研究在Fuzzy-ISM模型的基礎上，利用MICMAC方法對各要素之間的關系進行更深入的刻畫。MICMAC分析法主要利用象限圖分析不同影響因素在綜合系統中的特性以及相互之間的關系，能夠幫助決策者根據不同變量的性質采取針對性的措施，達到要素間平衡發展。MICMAC方法的關鍵性指標有因素驅動力（Xi）和因素依賴度（Yi）。

3 實例分析

通過咨詢專家，獲得原始模糊評價數據，按照公式（1）計算隸屬度與非隸屬度之間的差值；取專家經驗值作為閾值，即a=0.5，b=0.2利用公式（2）能夠進一步得出鄰接矩陣；根據公式（3）以及布爾矩陣運算規則，得到港口創新發展影響因素的可達矩陣；最并得到相應的港口創新發展影響因素Fuzzy-ISM多層遞階圖。層級劃分表及Fuzzy-ISM多層遞階圖分別如圖2所示。

圖2 天津港創新發展影響因素Fuzzy-ISM 多層遞階圖

根據相關數據能夠得到MICMAC象限圖，如圖3所示。

圖3 天津港創新發展影響因素MICMAC 象限圖

4 結果分析

通過天津港創新發展影響因素Fuzzy-ISM多層遞階圖和MICMAC象限圖能夠得出如下結論。

聯動象限中的天津港創新發展影響因素一般具有較高的驅動力和依賴度，既易對其他因素產生不同程度的影響，又易受到其他因素的影響，波動性較高且難以把握。目前本文所提出的天津港創新發展影響因素都不屬于聯動象限，能夠在一定程度上表明不同層面的天津港創新發展影響因素具有一定的穩定性，便于進行統籌規劃。

獨立象限中的天津港創新發展影響因素驅動力較強，依賴度相對較弱，一般不易受其他因素的影響，對其他因素具有較強的影響力，是港口創新發展中的關鍵性因素。從層級角度來看，上述影響因素分布在第六層級、第五層級、第四層級以及第三層級。由Fuzzy-ISM模型可知，層級越高說明影響力度越大。S1政治經濟政策屬于頂層設計層面，主要涵蓋政府機關所制定的港口創新發展宏觀戰略。S2港口產業鏈完整度作為天津港企業發展的重要前提條件，能夠根據S1政治經濟政策對產業結構進行積極調整，大力發展高新企業，構建全方位、多層次、寬領域的行業生態環境。S6智慧數據平臺作為連接深層次因素和中間層次因素的關鍵點，發揮著中介效應。S6智慧數據平臺主要為S7智慧服務平臺和S8智慧調度平臺等影響因素提供底層的數據支撐，構建大容量、多種類的信息資源池以提供多元化智慧服務和高效智慧調度方案。S9節能減排能力、S10污染處理能力、S11可再生資源利用能力等影響因素相互影響且均屬于綠色港口層。通過上述綠色港口層影響因素，天津港能夠進一步推進“低碳”“零碳”建設，建立危險廢物規范化管理體系，提升清潔能源的使用效率，從而在一定程度上降低因自身發展所帶來的能源采購成本和碳排放成本。

依賴象限中的天津港創新發展影響因素具有較強的依賴度以及較低的驅動力，容易受其他因素的影響，是港口創新發展中的直接性因素。從層級角度來看，上述影響因素分布在第二層級以及第一層級。由Fuzzy-ISM模型可知，層級越低說明影響越直接。S4運營能力主要以天津港貨物吞吐量為主，綜合反應港口發展態勢及潛力。S5運作成本主要指港口在運營過程中產生的各類相關成本費用，包括港口基礎設施的維修折舊費用、人工管理費用、碳排放成本、能源采購成本等。S4運營能力以及S5運作成本作為港口運作層面的創新發展影響因素，受智慧港口層面以及綠色港口層面等因素影響較大。此外，S4運營能力與S5運作成本相互影響，二者之間存在著背反效益，天津港運營能力的提升會導致更多的資金、技術、建設投入，在一定程度上會增加相應的運作成本；同時，降低天津港投資建設力度會在一定程度上使得運營規模下降。S12政府、S13客戶、S14企業等是天津港創新發展最直接的影響因素。天津港的創新發展與三者緊密相關。此外，三者受S4運營能力以及S5運作成本等因素影響較大，天津港高效的運營能力以及較低的運作成本能夠促進天津市政府增加稅收，推動天津市工業和服務業的良性發展；能夠招商引資，優化天津港港區企業結構以及布局；能夠為顧客提供更高性價比的服務，提升客戶滿意度。

自發象限中的天津港創新發展影響因素的驅動力和依賴度相對其他象限都較低，受其他因素影響和影響其他因素的程度都處于中等水平，易于把握。從層級角度來看，上述因素都分布在第三層級，屬于影響天津港創新發展的中間層因素S3基礎設施綜合反映了天津港建設規劃能力，其建設程度能夠在一定程度上對S4運營能力和S5運作成本產生影響。S7智慧服務平臺和S8智慧調度平臺，能夠依托S6智慧數據平臺所提供的大數據資源池，將物聯網、云計算、傳感器等互聯網技術應用于天津港的實際運營之中，實現港口各類資源要素的無縫連接和各功能模塊的協同聯動。此外，S7智慧服務平臺能夠為S8智慧調度平臺提供運籌優化導向，S8智慧調度平臺能夠更好地完善S7智慧服務平臺的運作模式，二者相輔相成，從而形成良性循環發展。

5 天津港創新發展路徑研究

5.1 完善政治經濟政策，優化港區產業結構

政府機關一方面應不斷完善自由貿易試驗區、保稅區以及進出口商貿中心政策機制，拓展延伸天津港業務，推動進出口貿易的發展，增加天津港的運營能力和融資能力；另一方面應出臺相應政策，以優化貨物“一站式”的訂艙、報關、報檢、簽發、提單等手續過程，減少運作成本，提升運營效率，進一步擴大市場規模。此外，基于“雙循環”發展格局、“雙碳”綠色目標以及交通強國建設發展綱要等宏觀戰略政策，政府機關應不斷完善智慧港口與綠色港口建設政策體系，落實相應的建設方針，為港口朝向智慧化與可持續化方向的轉型升級提供有力的政策支持。

天津港優化港區產業結構的具體措施如下：第一，整合港口產業資源，推動一體化進程。港區各大企業應聚焦高質量發展，以優質資源為牽引，打造集航運、物流、文旅、貿易、金融等多元化服務于一體的港口產業鏈集成平臺。第二，明確企業核心競爭力，實現職能互補。港區各大企業應明確自身核心發展優勢，實現生產運作資源的針對性傾斜，同時與港區其他企業建立戰略性合作關系，共建產業發展命運共同體。第三，大力發展高新技術產業，逐步擴大港區產業規模。港區企業應在保留傳統加工制造業的基礎上，不斷發展高新技術，優化港區產品和產能結構，延伸港口價值鏈，吸引更多高科技產業入駐，為港區產業持續發展注入活力。

5.2 完善港口基礎設施，建設智慧綠色港口

天津港應從安全性、智能性、環保性等層面不斷完善基礎設施建設情況。在安全性方面，天津港需將安全管理擺在運營發展的第一位，定期對港口安全基礎設施進行全方位檢查修繕，對于達到使用年限以及不符合安全生產需求的設備進行報廢處理。此外，天津港需注重危險品存儲設施，對其進行實時動態監控管理，避免災害的發生。在智能性方面，天津港應加大對于智能設施設備資金的支持力度，逐步實現自動化設施全港區覆蓋，提升基礎設施的智慧運營能力，構建萬物互聯的智慧基礎設施生態體系。在環保性方面，天津港一方面需不斷推行使用光伏發電、風能發電、潮汐發電等清潔能源發電設備，持續為港口生產運作提供穩定的清潔電力；另一方面需不斷完善綠色環保基礎設施設備，加強對抑塵設備、污水處理站、空氣凈化器等設施的投資建設。

從建設智慧港口的角度來看，天津港除繼續完善港口無人駕駛、自動化運營等智慧服務模式外，應更加注重智慧港口的一體化發展，即以CPS、云計算、ERP、MES等技術系統為支撐，統籌規劃港口各服務板塊關鍵要素的銜接，推進港口數字化轉型。在數字化智慧港口建設模式中，各核心業務板塊應不斷加強信息流通速率，實現運作流程的透明性，解決因信息不對稱所導致的誤差問題；各核心業務板塊需對人、船、機、場、貨等生產要素進行全方位感知，實現港口運營生產協同一體化；各核心業務板塊應基于后端智慧港口服務解決方案資源池，為前端用戶提供針對性、定制化服務。從建設綠色港口的角度來看，天津港的內陸運輸和海洋運輸應不斷發揮海鐵聯運的作用，選擇單位能耗量較少的輪船以及火車，減少廢氣污染物的排放。此外，天津綠色港口建設需要加強港區工業廢棄物排放管理，優化海洋生態圈治理；利用綠色科技系統，結合潮汐能、風能等資源，凈化物流運輸環境；同時積極發展逆向回收物流，實現對廢棄物的優化處理。

5.3 共建港口發展平臺，實現多方互利共贏

國家層面的政府、社會層面的企業、個人層面的客戶是影響港口創新發展的關鍵主體，滿足上述多方主體的服務需求是港口創新發展的重要前提。政府從國家宏觀發展的角度出發，需要港口創新發展起到帶動片區經濟發展、帶動服務行業轉型升級的作用；企業從組織經濟發展的角度出發，需要港口創新進一步提升自身盈利能力、不斷擴大市場規模；客戶從消費服務的角度出發，需要港口創新帶來更高品質的服務。天津港應以各類需求為導向，以現有創新發展資源為牽引，構建戰略性合作發展平臺，將多方主體利益緊密結合，深刻把握各項訴求的核心要點，打破港口與多方合作主體的利益邊界，實現共性發展的交叉融合。一方面，天津港應統籌規劃多方主體的關鍵性需求，為其提供精細化以及定制化的服務模式；另一方面，天津港應將港口創新發展過程中的各類要素與多方主體利益緊密結合，形成港口創新發展共同體，進而通過發揮各類主體的核心資源優勢以實現港口創新發展與多方主體利益最大化共贏的局面。