中国内陆集装箱出口中转港选择模型

丁明明，梁承姬

(上海海事大学 科学研究院，上海 201306)

0 引言

随着改革开放和对外贸易的不断发展，中国已被公认为重要的世界工厂和国际集装箱增长的策源地.现阶段我国港口集装箱业务规模居于世界前列，2011年前10个月，我国集装箱出口累计达280万TEU，同比增长47.2%.因此，在沿海港口中建设和发展国际性和区域性的航运中心，是实现国家发展战略的需要，是中国港口适应国际航运市场发展的需要，也是我国参与东北亚国际集装箱中转港竞争的需要.

我国大陆地区幅员广阔，港口集中分布在东部沿海区域，使得集装箱从各地区到港口的成本相差很大.内陆地区的出口商选择最优的出口中转港将有助于降低外贸成本，促进扩大外贸收益，进而促进对外贸易.因此，对于集装箱出口商、尤其是处在两个基本同质港口之间的集装箱货物出口商而言，选择最优集装箱出口中转港，是摆在眼前的很难作出正确决策的实际问题.

目前，国内外对出口中转港的选择研究主要通过定性评价分析［1-4]和建立模型［5-6]两种方式.黄健元等［1-2]介绍一种基于模糊一致矩阵理论的多层次决策优选方法，以新加坡港、香港港、深圳港等8个东亚地区港口为例，采用分类采集的方法确定各港口的各项评价指标值，并在建立各系统综合评价值的基础上分析我国大陆有关港口业的竞争优势和劣势，得出这8个港口集装箱运输竞争力的综合排名.王喜成等［3]运用模糊综合评价法对港口物流系统进行评价，建立评价指标体系，并以环渤海地区主要港口为例对港口物流系统进行计算评价.姜宝等［4]将增长率和数据包络分析(Data Envelopment Analysis，DEA)数值分别作为波士顿矩阵的纵轴和横轴，揭示2001—2007年间东北亚3国12个重要集装箱港口竞争地位的变化，指出通过使用DEA和波士顿矩阵的分析方法，可以为港口经营者的未来规划和发展提供经营信息.HUANG等［5]建立“集装箱中转港对比模型(PTC模型)”对台湾地区的国际型港口进行研究，并确定高雄港为台湾地区最适宜的中转港.杜鹃等［6]应用复杂网络理论，将集装箱网络的基本统计特性参数作为集装箱支线港影响程度因子，计算网络中每个节点的影响系数，并将该系数加入中转港选址模型中，修正集装箱网络运输中各环节位置的相关效益矩阵，从而建立中转港选址的整数规划模型，通过模型求解确定集装箱中转港的位置.董岗［7]通过班轮航线、港口评价、比例关系、社会距离和非对称层次矩阵对港口进行顾客选择、聚合链接、自我中心和层次结构分析，研究得出东亚航线骨干网络的构成及发展格局.刘伟等［8]针对自由贸易区政策对国际港口物流发展的影响进行探讨，指出实施自由贸易区政策对国际物流枢纽港建设、提高港口竞争力具有强大的推进作用.肖钟熙［9]将港口的发展战略分为3个层次，并提出不同层次上的发展战略以及发展战略与宏观调控的关系.

本文分析我国内陆地区集装箱出口的现状，认为其中存在的主要问题就是中转运输中由于集装箱出口中转港选择不当造成的外贸成本偏高，在此基础上针对上海港、天津港和深圳港等3大港口建立出口中转港选择数学模型，使得内陆集装箱在出口过程中所获得的效用最大.效用价值包括3个部分:集装箱运输费用的效用价值、集装箱出口中转港作业的效用价值和出口中转港物流系统的优势效用价值.其中，出口中转港物流系统的效用价值通过模糊综合评判法求得.最后给出具体算例，求得基于港口竞争力的集装箱出口中转港选择方案.

1 中国沿海港口现状及出口中转港的确立

我国的沿海港口可以划分为环渤海、长江三角洲、珠江三角洲、东南沿海和西南沿海等5个港口群体.5大集装箱港口群中以长三角、珠三角和环渤海等3个集装箱港口群为主，集装箱吞吐量占全国总吞吐量的90%，其中长三角地区集装箱吞吐量最高，珠三角和环渤海地区次之.

根据我国集装箱港口的发展政策，上海港、深圳港和天津港是国家重点发展港口.20世纪深圳特区和浦东新区的开发带动了深圳港和上海港的发展，21世纪天津滨海新区的建设带动天津港的发展，3大港口的吞吐量在各自港口群中均名列前茅.因此，本文选择这3个港口作为候选出口中转港.

上海港位于长三角前沿，居我国18 000 km大陆海岸线的中部、扼长江入海口，地处长江东西运输通道与海上南北运输通道的交汇点，是我国沿海的主要枢纽港和我国参与国际经济大循环和对外开放的重要口岸.2010年，上海港货物及集装箱吞吐量均位居世界第1位.

深圳港位于珠三角南部，珠江入海口东岸，分东西港区:东部港区位于南海大鹏湾西北部，主要包括盐田和沙渔涌、下洞等港区;西部港区位于珠江口东岸入海前缘，主要包括蛇口、赤湾、妈湾、东角头和福永等港区.东西港区均与香港九龙半岛隔海相望.

天津港地处渤海湾西端，海河入海口处，是环渤海的港口中与内陆地区距离最短的港口，是首都北京的海上门户，也是亚欧大陆桥东端起点.天津港是我国华北、西北和京津地区的重要水陆交通枢纽，立体交通集疏运体系颇具规模.

3大港口的自然情况和基础设施对比见表1.

近年来3大港口的货物和集装箱吞吐量上升，其中上海港和深圳港的优势相对明显，天津港与这两个港口还有一定差距，见图1和2.

表1 天津港、深圳港、上海港等3大港口对比

2 中国内陆集装箱出口中转港物流系统评价

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法.该方法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象作出总体评价.

本文结合港口物流发展的现状与趋势，在对港口物流系统进行评级时，选取如下评价指标:E1为物流规模，衡量港口物流作业规模大小;E2为基础设施，衡量港口物流系统具备的设施和装备;E3为集疏运体系，衡量港口集疏运网络及对各种运输方式的协调作用;E4为物流信息技术，衡量与港口物流系统相关的信息支持系统;E5为物流服务，衡量港口物流服务能否满足客户需求.

针对上述指标选定子评价指标，利用层次分析法建立指标权重集;根据上述图表中的对比数据，请专家对各项指标优劣进行评分;根据评价指标的优劣程度，最优的指标评分为5，欠优的指标评价值依次为4，3，2，1.如根据图 1 可以看出，上海港、天津港和深圳港的货物吞吐量可依次被评为5分，4分，3分.再如根据表1中的数据，上海港、深圳港和天津港水深可依次被评为5分，5分，3分.对各位专家的打分进行汇总后，最终得分情况见表2.

基于以上各指标的权重及评分数据进行模糊综合评价，其中分层次评价指标 E1=(E11，E12，E13，E14)，各项权重为 w1=(0.375，0.375，0.125，0.125)，单元素评价矩阵则计算E1层的指标值如下:

同理可得

高层次评价指标 E=(E1，E2，E3，E4，E5)，其中各项权重为 w=(0.495 6，0.231 9，0.084 8，0.137 4，0.050 3)，则可通过综合评判得

3大港口物流系统的得分情况为:天津港3.548 0分，深圳港 4.000 1 分，上海港4.716 6 分.将上述得分归一化，得到3大港口物流系统的优势效用:天津港为0.709 6，深圳港为 0.800 0，上海港为 0.943 3.

表2 物流系统评价指标和权重［3]及各港口物流系统评分

3 中国内陆集装箱出口中转港选择数学模型

假设出口集装箱的来源地个数为m，候选中转港个数为n，集装箱目的地个数为l，建立数学模型如下.

符号定义:集装箱来源地集合为 M={1，2，…，i…，m}，i∈M;候选中转港集合为 N={1，2，…，j…，n}，j∈N;集装箱目的地集合为 L={1，2，…，k…，l}，k∈L;Xij为从 i经过 j转运并卸载的集装箱数量;Xjk为从j到目的地k的集装箱数量;Cij为出口集装箱从i到j的运输费用;为 Cij的效用价值，，∀i;Cjk为出口集装箱从j到k的运输费用;为 Cjk的效用价值，=(mjin Cjk)/Cjk，∀k;Pj为j的集装箱装卸费用;为Pj的效用价值，为i提供的集装箱集合;Dk为k需要的集装箱集合;Wj为j对集装箱的装卸能力;Vj为通过模糊综合评价分析确定的j的物流系统优势效用值.

目标函数:

在选择出口中转港时，需考虑的目标效用值分为3部分:①集装箱运输费用的效用价值，由集装箱从来源地到出口中转港的运输费用和集装箱从出口中转港到目的地的运输费用两部分组成;②集装箱在出口中转港作业的效用价值;③出口中转港物流系统的优势效用价值.目标函数应使3部分效用价值之和最大，须先通过计算将效用值归一化，使其具有统一的量纲，再进行相加计算.

约束条件(1)要求从i发出的集装箱数量不得超过其供应能力;约束条件(2)要求发往k的集装箱数量应等于该港口的集装箱需求量;约束条件(3)是对中转箱的约束，即由i运至j的集装箱数量等于从j运往k的集装箱数量;约束条件(4)要求在j进行装卸作业的集装箱数量不应超过其作业能力;约束条件(5)规定所有运输的集装箱数量必须为整数.

本文从简化的角度只考虑出口中转港选择对出口成本效用的影响，而不考虑集装箱出口中的时间价值.

4 数值计算和分析

设某航运公司某月出口集装箱200 000 TEU，分别来自我国华东、中南、华北、西南和西北地区，其中华东地区的出口量占全国55.0%，中南、华北、西南和西北地区出口量分别占 33.0%，8.0%，2.4%和1.6%.出口集装箱发往欧洲、北美洲、东盟、日本、南美洲、韩国、非洲和澳大利亚，分别占出口箱量的27.7%，27.2%，12.3%，10.8%，8.2%，6.1%，5.3%和2.4%.归一化的海运费用效用见表3.

表3 归一化的海运费用效用

将第2节所得各港口物流系统的优势效用值代入模型中，用Lingo进行计算，得出该航运公司通过各港口出口箱量以及出口箱的来源地和目的地，见表4～7和图3.

表4 归一化的国内运输费用效用

表5 归一化的各港口集装箱装卸效率效用

表6 按集装箱来源地划分在各港口的中转箱量TEU

表7 按集装箱目的地划分在各港口的中转箱量TEU

图3 各中转港向目的地发送的集装箱比例

5 结束语

根据我国沿海港口的现状及内陆集装箱出口中存在的问题，结合国内外对集装箱出口中转港确定问题的研究，提出一个旨在对我国集装箱出口中转港进行评估的模型，该模型由模糊综合评价法和整数规划数学模型组成.运用此模型对我国沿海出口港问题进行计算，结果显示，决定出口商选择出口中转港的主要因素是内陆运输成本，即集装箱从来源地到出口中转港的运输费用.尽管该模型未能具体解释出口箱在各港口之间的分配细节，但得出的各港口出口箱量分布比例大致与实际相符，可以为集装箱出口商在选择最优出口中转港时提供理论依据.

［1]黄健元，严以新.东亚地区国际港口集装箱运输竞争力系列研究之三——港口集装箱竞争力评价模型与指标值的确定［J].水运管理，2004(10):11-13.

［2]黄健元，严以新.东亚地区国际港口集装箱运输竞争力系列研究之四——东亚地区国际港口集装箱运输竞争力的综合评价［J].水运管理，2004(11):9-11.

［3]王喜成，王景敏.基于FCE的港口物流系统评价研究［J].中国商贸，2009(07):111-112.

［4]姜宝，李剑.基于DEA的东北亚港口的绩效评价研究［J].海洋开发与管理，2008(12):87-92.

［5]HUANG Wen-Chih，CHANG Hsu-Hsi，WU Ching-Tsyr.A model of container transshipment port competition:an empirical study of international ports in Taiwan［J].J Marine Sci＆ Technol，2008(16):19-26.

［6]杜鹃，王学峰.基于复杂网络的集装箱集散港选址模型研究［J].珠江水运，2010(03):64-65.

［7]董岗.基于班轮航线的东北亚港口发展格局［J].上海海事大学学报，2010，31(2):1-7.

［8]刘伟，王学锋.自由贸易区政策与国际港口物流发展研究［J].上海海运学院学报，2004，25(2):77-81.

［9]肖钟熙.港口发展战略的层次［J].上海海运学院学报，1993，14(2):22-27.