基于灰色系統(tǒng)理論的物流需求預(yù)測(cè)*
——以連云港港為例

□ 劉慶慶，鄭 琰，孫 萌，裴哲焱

(南京林業(yè)大學(xué) 汽車(chē)與交通工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

港口的發(fā)展對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)有著極其巨大的影響，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)做出了重要的貢獻(xiàn)，如今，港口在世界貿(mào)易中擔(dān)任著越來(lái)越重要的角色。連云港港作為“一帶一路”倡議下的一個(gè)重要港口，其物流的發(fā)展勢(shì)必會(huì)更上一層樓[1]。所以，本文選取連云港港為例，對(duì)連云港港未來(lái)的物流需求進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析確定了港口物流需求的主要指標(biāo)；其次，采用GM(1，1)模型對(duì)連云港港2020-2024這五年的物流需求量做出預(yù)測(cè)；最后，根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)連云港港物流的發(fā)展提出了相關(guān)意見(jiàn)[2]。

1 連云港港概況

連云港港是江蘇省最北部的海港，它是我國(guó)25個(gè)沿海港口之一，還是我國(guó)最早一批開(kāi)放的港口，也是長(zhǎng)三角地區(qū)港口群的三大主體港之一。它不僅僅是對(duì)外開(kāi)放的重要窗口，還是我國(guó)綜合運(yùn)輸體系的重要樞紐港口[3]。

2 物流需求預(yù)測(cè)方法介紹

表1 物流需求預(yù)測(cè)方法介紹

本文選擇灰色預(yù)測(cè)法進(jìn)行分析，因?yàn)榛疑A(yù)測(cè)法的計(jì)算工作量小，可用于短期、中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度高。灰色預(yù)測(cè)法是指在進(jìn)行定量分析的時(shí)候，所獲得的數(shù)據(jù)不全面、不充分，某些變量還不是很明確，這種情況下，定量分析處于一種不透明的狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)逐步被累積，通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理來(lái)尋找數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，由此反映出系統(tǒng)變化的規(guī)律[4]。

3 灰色關(guān)聯(lián)分析

3.1 指標(biāo)的選擇

港口物流就是依托港口資源，利用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)條件，結(jié)合特殊的地理優(yōu)勢(shì)開(kāi)展的物流活動(dòng)。由于運(yùn)輸貫穿整個(gè)物流過(guò)程，因此當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸需求可以在很大程度上反映該地區(qū)的物流需求[5]。連云港作為一個(gè)港口城市，其主要的物流活動(dòng)就是港口物流，全市的貨運(yùn)總量很大程度上都是要運(yùn)送到港口進(jìn)行水路運(yùn)輸，所以全市的貨運(yùn)總量可以作為反應(yīng)物流需求的一個(gè)指標(biāo)。港口是進(jìn)行水路運(yùn)輸?shù)闹饕獔?chǎng)所，影響水路運(yùn)輸發(fā)展水平的重要指標(biāo)是港口貨運(yùn)吞吐量，所以，港口貨運(yùn)吞吐量可作為另一個(gè)反映物流需求的指標(biāo)。物流作為一種在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，可與全市的貨運(yùn)總量和港口貨物吞吐量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，以確定更加具有代表性的指標(biāo)[6]。

3.2 指標(biāo)的確定

3.2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析原理

灰色關(guān)聯(lián)分析的原理是指在進(jìn)行分析的時(shí)候，物質(zhì)世界中，有許多因素可以反映一個(gè)現(xiàn)象，但是它們之間的關(guān)系不是很明確，很難區(qū)分各個(gè)因素之間的密切程度。此時(shí)，不利于把握主要矛盾和主要特征，導(dǎo)致各個(gè)因素之間的主要關(guān)系很難被研究。

①關(guān)聯(lián)系數(shù)。

關(guān)聯(lián)系數(shù)定義為η(k)

②關(guān)聯(lián)度。

3.2.2 分析選取的指標(biāo)

前文已經(jīng)確定了將要選取國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值和全市的貨運(yùn)總量和港口貨物吞吐量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，以確定更加具有代表性的指標(biāo)。本文選取了2010-2019年這十年間的連云港市的國(guó)民生產(chǎn)總值(GDP)和全市貨運(yùn)總量以及港口貨物吞吐量的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

表2 連云港物流需求數(shù)據(jù)

因?yàn)樗鼈兊膯挝徊灰唬跏贾挡煌瑸榱舜_保計(jì)算的準(zhǔn)確性，將數(shù)列X1、X2和X0的所有數(shù)據(jù)除以該數(shù)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸一化處理，再進(jìn)行計(jì)算。

表3 初始化處理后的數(shù)據(jù)

分辨率ρ取0.5，計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。

表4 各指標(biāo)各年份對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)

各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度為r1=0.52，r2=0.72。由此可以看出，r2>r1，所以港口貨物吞吐量相比全市貨運(yùn)總量更加能夠代表連云港的物流需求。因此，本文選取港口貨物吞吐量這個(gè)指標(biāo)。

4 GM(1,1)預(yù)測(cè)模型

4.1 GM(1,1)模型的建立

4.2 GM(1,1)模型檢驗(yàn)

①殘差檢驗(yàn)

②關(guān)聯(lián)度檢驗(yàn)

③后驗(yàn)差檢驗(yàn)

(2)計(jì)算絕對(duì)誤差序列的標(biāo)準(zhǔn)差：

模型精度好的要求是C<0.35且P>0.95；模型精度合格的要求是C<0.50且P>0.80；模型精度勉強(qiáng)合格的要求是C<0.65且P>0.70；當(dāng)C≥0.65且P≤0.70的時(shí)候，模型精度不合格。

要用建立的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，要求通過(guò)以上三種檢驗(yàn)方法的檢驗(yàn)，否則需要通過(guò)殘差修正，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)測(cè)。

5 連云港港物流需求預(yù)測(cè)

5.1 連云港港GM(1,1)物流需求預(yù)測(cè)

前文已經(jīng)陳述，將要采用連云港港的港口貨物吞吐量作為預(yù)測(cè)模型的指標(biāo)。

由圖1可以看出，連云港港口的貨物吞吐量近年來(lái)一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)，但2019年的貨物吞吐量不到2010年的貨物吞吐量的兩倍，說(shuō)明增長(zhǎng)率不高。

圖1 連云港港的港口貨物吞吐量

根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，按照上文的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。首先我們得到發(fā)展灰數(shù)為-0.04，控制灰數(shù)為16943.89。已知a和μ，根據(jù)預(yù)測(cè)模型公式：

可以計(jì)算出連云港港口貨物吞吐量的預(yù)測(cè)值。

表5 港口實(shí)際貨物吞吐量和預(yù)測(cè)吞吐量統(tǒng)計(jì)表

5.2 連云港港物流需求預(yù)測(cè)檢驗(yàn)

根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行殘差檢驗(yàn)計(jì)算，接著計(jì)算出絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，組成各自的序列。

相對(duì)誤差小于0.5%，模型精度高。

計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，并進(jìn)行檢驗(yàn)。

表7 港口貨物吞吐量的實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的關(guān)聯(lián)系數(shù)

由表7可知每個(gè)年份的實(shí)際的港口貨物吞吐量與計(jì)算出的未來(lái)的港口貨物吞吐量的關(guān)聯(lián)系數(shù)，由此得到關(guān)聯(lián)度為0.7123，大于0.60，符合檢驗(yàn)準(zhǔn)則。

模型經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后，可以用于預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的公式為X(0)(k+1)=X(1)(k+1)-X(1)(k)。

利用GM(1,1)模型對(duì)連云港港2020-2024年的物流需求進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖2 連云港港2020-2024年的貨物吞吐量預(yù)測(cè)示意圖

由圖2我們可以看出，連云港港的港口貨物吞吐量在穩(wěn)步增長(zhǎng)，在未來(lái)的五年里，連云港2024年的港口貨物吞吐量將會(huì)超過(guò)30000萬(wàn)噸，相比較2020年增長(zhǎng)了4592萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為17.8%[7]。

6 結(jié)論

前文已經(jīng)預(yù)測(cè)出了連云港港口未來(lái)五年的港口貨物吞吐量，顯而易見(jiàn)的是連云港港的物流需求將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢。為了促進(jìn)港口物流需求的提升，連云港港應(yīng)該充分發(fā)揮“一帶一路”倡議的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展水路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸?shù)穆?lián)合服務(wù)，提高中歐班列的運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，構(gòu)建綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系[8]。現(xiàn)在的物流競(jìng)爭(zhēng)是物流信息技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，連云港港不僅要加強(qiáng)港口基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，還要加強(qiáng)物流信息平臺(tái)的建設(shè)。無(wú)論如何，人是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主體，加強(qiáng)港口物流專業(yè)人才的培養(yǎng)也可以進(jìn)一步提升港口物流水平[9]。只有這樣，才能使得港口物流管理更加科學(xué)，進(jìn)一步促進(jìn)港口物流的發(fā)展。