基于聚类分析的检验检疫流程问题研究①

上海海事大学物流研究中心 刘中明 马占鑫 林国龙

出入境检验检疫，是指政府的一个行政部门，以保护国家整体利益和社会为衡量标准，以法律、行政法规、国际惯例或进出口国法规要求为准则，对进出境的货物、交通运输工具、人员及其事项等进行检验检疫、管理、认证，并提供官方的检验检疫证明、民间检验检疫公正和鉴定证明的全部活动。我国的检验检疫按照检务活动的不同可分为动植物检验检疫、商品检验检疫和卫生检验检疫[1]。随着贸易全球化的发展和资源全球性流动，国际贸易越来越频繁，进出口通关效率在国际贸易便利性中越来越被重视，同时对其研究也越来越多样化。在影响通关效率的所有因素中出入境检验检疫是最重要因素之一。

目前对贸易便利性和通关效率的研究在国内外都是一个热点问题。1994年世界海关组织技术委员会在借鉴美国、日本海关类似革新的基础上，通过了一项测评货物通关时间的研究(TRS)，这项研究针对国际海关货物通关时间的研究，旨从海关处着手发现影响通关效率的问题和瓶颈，并针对问题和瓶颈提出相应的评价[2]。Stefan Aniszewski[3]对风险评估定位中心进行研究评估，以期加快通关速度和提高服务水平，增加贸易便利性。

在出入境检验检疫问题上，国内外学者从信息平台、技术和自动控制系统等方面做过很多的研究。Mayberry Peter和 Franken Jessica[4]从自动化信息技术方面阐述信息技术对出入境检验检疫和进出口的贸易影响。射频识别技术的使用和基于射频识别技术设计并实现自动通关控制系统，提高了检验检疫通关安全和信息的保密性，提高服务柔性[5，6]。以上对于检验检疫问题的研究都是基于信息水平和技术水平的增加，加快检验检疫速度。对于检验检疫流程问题的研究不仅少而且只是做了定性的研究，刘媛媛、常青[7，8]从定性角度分析研究了在国际贸易快速发展和贸易量激增的背景下，对传统的出入境检验检疫流程措施进行分析研究，并提出改进的空间，为优化和改进检验检疫流程提供方向。在检验检疫具体实施过程中仍有许多课题需要研究。

本文采用聚类分析的研究方法，以SPSS软件为运行背景，对数据进行分类并对结果结合实际操作进行分析，有针对性地提出在运作环节出现的问题，并就问题提出建议，改进和优化工作流程。

1 聚类分析原理

聚类分析是研究如何将研究的对象(样品或指标)按照多个方面的特征进行综合分类的一种多元统计方法[9]。

聚类分析的目的是根据样本(对象、模式、实例)之间的相似性对数据集进行合理的分割，当相似性大于一定阀域值或参数时，我们就把这样的样本归为一簇形成一类。下面给出一般聚类分析的描述：(1)给定一个待分类的对象集合。(2)确定指标集合，即选择影响样本的关键因素，构成指标集合，对给定对象集合每个元素采集指标值，这样就得到样本集合以此作为分类的依据。(3)确定阀域值。这个叫法比较多，有标定、参数、相似度等，虽然叫法不一，但是表达的意思是相同的，且使用的统计量大致一样有数量积、夹角余弦、主观评定等多种。(4)聚类。即利用专业统计学软件，根据算法模型对待定分类的对象集合进行分类。

2 进出口贸易通关流程和出入境检验检疫流程

2.1 空港进口通关网络流程图

飞机到港，停机坪工作人员进行货物的卸载、运输、入库、查验等一系列操作。实物方面有入境货物随着工作环节流动的货物流，同时在后台电子数据交换中心，有伴随货物流动的信息流。随着通关工作的进行，以货物流和信息流为主线形成了空港进口通关网络流程图，如图1所示。

图1 空港进口通关网络流程图

2.2 出入境检验检疫工作流程

由上面通关流程图可以知道在整体的通关流程当中检验检疫是通关过程中至关重要的一个环节。在上图中标出的框架1中的流程环节是检验检疫的工作流程框架。检验检疫工作流程从代理申报人或企业进行申报开始到货物施检完毕放行结束，按照工作的先后顺序可画出出入境检验检疫工作流程图，如图2 所示。

图2 出入境检验检疫工作流程图

3 数据采集

3.1 数据采集原则

(1)数据采集源权威可靠。数据采集过程中最大程度地避免人为识别样本因素的干扰，本文主要采用回顾历史数据的方法展开研究。以某空港为目标，连续(检验检疫处理流程是一个连续不间断过程，选取的样本数据也为连续时间内的数据)选取一周的数据。根据货物在检验检疫中流向以及各环节作业的模式，以有关单位计算机管理系统的存储数据为基准。例如，海关部门的CIQ2000综合业务系统(空港版)、SITA网有关数据、电子口岸物流信息平台、企业管理系统，等等。少部分采用人工的方式收集数据。

(2)采样点选取的标准。选取采样点是以梳洗后的检验检疫工作流程环节为标准。由图2检验检工作流程图可知，在检验检疫工作环节中存在并列和交汇。为在采集样本点时间数据时有明确分割点，每个时间数据都只对应一个样数据，故在不影响取样和破坏检验检疫工作的流畅性和完整性情况下对检验检疫工作流程进行梳理，以梳理的检验检疫工作流程环节为采样点标准，确定采样点。

3.2 数据采集

选取某机场连续一周以进口货物报关单形式申报并完成放行的所有空运货物数据。例如采集数据开始时间是2012年5月17日，那么结束时间为2012年5月22。采取样本数据的有效样本空间数量为63600。

3.3 数据的预处理

(1)采集数据的清洗。由于实际的工作中存在贸易量波动，贸易量突发的过高和过低都会影响数据的使用结果，同时在实际的数据传递和保存中也会出现数据的遗失和错误，因此需要对采集后的样本进行清洗。第一是日放行报关单量低于日均放行报关单量50%的当日的数据样本。第二是计算机产生缺项的数据。第三是异常报关单数据。

(2)采集数据的压缩。本文主要研究检验检疫工作流程问题，分析的数据样本都要是正常的整流程，因此由于二次申报、转关等其他因素导致检验检疫通关环节不在正常周期内，此类数据样本予以剔除。第一是非法检货物。第二是空运进口的鲜活数据。第三是转关货物数据。

(3)数据的降维。以关键工作环节为原则对数据样本进行降维。关键工作环节即上一工作环节和下一工作环节有明显的不同。关键工作环节的选取具有代表性和清晰性，在问题分析当中可以很快速的进行定位到那一工作环节出现问题。由图2检验检疫工作流程图可清晰地看到，检验检疫关键环节工作大致分为三类：申报、查验、放行。如表1为原始数据降维后的表格。

表1 降维后数据表格

3.4 数据预处理的结果

以SPSS 19.0软件为运行背景，对数据进行清洗、压缩和降维。在进行如上处理后所得到的时间样本数据是各个样本点的时间，聚类过程中使用的是时间段数据，因此需要以下面公式进行时间段处理：报单待检(T1)=检务受理时间-代理申报时间；查验放行(T2)=放行受理时间-检务受理时间。经过数据预处理后得到新的数据样本如表2所示。

表2 预处理后数据表格

4 聚类结果和分析说明

4.1 K-means聚类结果

传统的聚类算法有五种：基于划分的聚类、基于密度的聚类、基于层次的聚类、基于网格的聚类等。五种聚类算法各有特点，本案例选取典型的基于划分的K-means聚类算法，这种算法有效率高，能够有效地快速的实现待聚类对象的划分。根据上面给出的数据，以每个时间段数据这一属性对数据进行聚类，运算采用SPSS 19.0 为运算环境。

表3 各聚类数的个案占比表

由表3可知，以SPSS软件为运算背景，把所采集的数据进行聚类所得到聚类别数分别为2、3、4和5各种情况个案数占比。当聚类数为4和5时发现，两者第1类占比量非常低仅0.03%，故认为这聚类数不适合。把数据聚为两类不具有代表性，故本文把聚类数指定为3类。如下是指定聚类数为3，所得聚类结果。图3是以时间属性为标准所得聚类结果。图4是以附注属性为聚类标准所得聚类结果。

图3 各聚类类别占比

图4 各包装占比

表4 各类别中成分比重表

表5 各类别聚类中心及检验周期占比表

4.2 结果分析说明

由图3知第二类只占1%，因为第2类所占数量过少因此对其不做详细分析。由表5可知，第2类在在检验放行阶段需要长时间，即说明需要用复杂的、耗时很久检验方式进行查验后才能确定是否放行。例如有的种子需要在实验室培植后才能放行，这种货物在实际中很少，所以符合实际情况。

把1、3两类放在一起进行比对分析。由表5知第1类在T2阶段用时比第2类多近3倍，由表4知在第1类中比重最大的为普通包装货物占41%，第3类中占比最大的是木质包装货物占64%，因此说明影响第3类货物在T2阶段用时远小于第1类的最大原因是木质包装货物，因为其检验方式简单，技术成熟可以快速地进行查验检放行。

由表5比较发现两类在报单待检等待(T1)阶段用时相当，对周期进行同一化，发现在T1阶段第3类用时是第1类的3倍，在第3类中木质包装货物最多，所以对木质包装货物影响最大。木质包装由于检验检疫方式简单，技术成熟查验阶段用时少，可以很快进行查验放行，但是因为其在T1阶段的耗时影响了木质包装货物整体检验检疫通关时间，降低了检验检疫通关效率。故木质包装货物在检验检疫流程中报单申报阶段存在报单排队问题。

5 结论与展望

由数据入手研究问题是一直以来的热门研究方法，这种研究方法拥有很强的客观性与说服性。研究表明木质包装货物在检验检疫流程报单待检阶段存在报单排队问题，由于木质包装在实际工作中占查验货物数总量最多，加快木质包装货物的检验检疫通关速度很有必要。

据此提出解决方案，在当前的检验检疫通道中增加一个单通道，使木质包装货物与其他货物分开进行报单，可以大大加快木质包装货物的报单速度，可以很好地解决报单排队问题。

在贸易全球化、资源全球流动的时代背景下，国际贸易量激增，随着节奏加快时间附加价值凸显，所以提高通关效率对国际贸易尤为重要。检验检疫是国际贸易通关中必不可少的环节，因此其效率的提升将是对通关效率的直接促进。在未来“大通关”的模式下，海关作用将逐渐降低，同时检验检疫的地位逐渐提升，其在防止由贸易引起的物种入侵、环境破坏和生态安全上有不可替代的作用。

[1]陈皖.现代国际物流发展对检验检疫的新要求[J].国际物流,2011(5).

[2]Rue du Marché.GUIDE TO MEASURE THE TIME REQUIRED FOR THE RELEASE OF GOODS Version 2[M].WORLD CUSTOMS ORGANIZATION,2011.

[3]Aniszewski,S.Risk Assessment/Targeting Centres Study Report[R].WORLD CUSTOMS ORGANIZATION,2011.

[4]Peter,M& Jessica,F.Customs service advances automated export/import processing[J].Nonwovens Industry,2005,36(3).

[5]Chaug-Ing Hsu& Hsien-Hung Shih.Applying RFID to reduce delay in import cargo customs clearance process[J].Computers & Industrial Engineering,2009(57).

[6]Fang Zhang, Dagui Huang.Design and Implementation of Automatic Clearance Control System Based on RFID[J].Proceedings of the 7thWorld Congress on Intelligent Control and Automation,2008(1).

[7]刘媛媛.提升出入境检验检疫流程的几点措施分析[J].求实,2011(2).

[8]常青.基于服务蓝图的检验检疫业务流程优化思考[J].中国检验检疫,2009(1).

[9]孙鹏岗.聚类算法研究及其在网络模块性分析中的应用[D].西安电子科技大学,2011.