基于灰色模型的上海港集装箱吞吐量预测

2014-07-23杨金花杨艺

上海海事大学学报 2014年2期

杨金花，杨艺

(上海海事大学交通运输学院，上海 201306)

0 引言

海港应如何应对?

自2010年以来，上海港货物和集装箱吞吐量均居世界第一，因此，上海港可谓实至名归的国际大港.在世界金融危机和欧债危机的冲击下，上海港在2009年之后虽一直保持着吞吐量的增长，但增速放缓.长期以来，上海港把增加港口生产力作为港口发展规划的重点，那么集装箱港口目前是否存在产能过剩问题?在全球生产和消费疲软萧条的时期，上

1 上海港集装箱码头吞吐量预测

灰色预测模型中的灰色时间序列法最大的优点是对于样本少和数据无规律的状况均适用，同时可以通过残差模型进行修正提高预测的精度.［1]本文选用灰色模型GM(1，1)对上海港未来3年的集装箱吞吐量进行预测.

1.1 模型的建立［2]

设时间序列X0有n个观察值，X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，通过累加生成新序列X1={X1(1)，X1(2)，X1(3)，…，X1(n)}，式中:

对于非负数据，累加次数越多，则随机性弱化越多，当累加次数足够大后，可认为时间序列已由随机序列变为非随机序列.一般随机序列的多次累加序列可用指数曲线逼近，则GM(1，1)相应的微分方程为

式中:α为发展灰数;μ为内生控制灰数.设β为待估参数向量，β=(α μ)T，利用最小二乘法求解，可得 β =(BTB)－1BTYn，式中:

求解微分方程，即可得预测模型:

1.2 数据与预测

上海港2007—2012年的集装箱吞吐量见表1.根据式(1)～(3)，得到预测模型:(k+1)=46 231.698 8e0.054982658k－43 616.498 8.通过该模型可得到2007—2012年及2013—2017年上海港集装箱吞吐量预测值(分别见图1和表2).

表1 2007—2012年上海港集装箱吞吐量

图1 上海港GM(1，1)预测值及历年集装箱吞吐量散点图

2 上海港集装箱码头通过能力计算

集装箱码头通过能力指该集装箱码头在一定时期内，在码头设施既定及劳动力一定时，在一定的组织管理条件下，码头各生产要素在得到合理利用时所能装卸的标准箱数量.［3]集装箱码头通过能力的计算方法在我国经历过一系列的变革.［4]本文根据《港口集装箱码头分级标准》［3]，采用集装箱专用码头每百米岸线通过能力的计算方法.

表2 2013—2017年上海港集装箱吞吐量预测值

2.1 通过能力计算方法

式中:Pt为集装箱专用码头每百米岸线通过能力，TEU;η为集装箱专用码头每百米岸线通过能力修正系数，可根据码头经营环境、管理水平、库场条件、集疏运条件以及码头大门能力、口岸条件等因素确定，一般可取0.5～1.0;n是为每百米岸线配备的集装箱装卸桥数量;p是为集装箱码头配备的集装箱装卸桥设计台时效率，TEU/h;Ty为码头年运营天数，可根据各港历史水文、气象资料取值，一般取330～350 d;tg为昼夜装卸作业时间，不少于22 h，一般取24 h;Ap为装卸桥利用率;K1为集装箱标准箱折算系数，K1=1+σ，σ为40英尺集装箱所占比例;K2为装卸桥同时作业干扰系数;K3为装卸船作业倒箱率，包括开关舱盖.Ap，K1，K2，K3的取值见表3.

表3 集装箱码头分级参数

表3中各类型集装箱码头的定义如下:A，B，C，D，E型集装箱专用码头指装卸条件能够分别满足载质量为5 000 t(载箱量350～700 TEU)，10 000 t(载箱量700～1 050 TEU)，30 000 t(载箱量1 900～3 500 TEU)，50 000 t(载箱量3 500 ～5 650 TEU)，70 000 t(载箱量5 651～6 630 TEU)的集装箱专用船舶满载时作业要求的集装箱码头.

2.2 数据与计算

上海港各集装箱码头的泊位、设备及堆场情况见表4.

表4 上海港各集装箱码头泊位、设备及堆场情况

参考《港口集装箱码头分级标准》［3]对码头设备的分级可知，上海港各港区中由浦集、振东、明东、张华浜、军工路和中海经营的集装箱码头属于B型，由沪东经营的外高桥四期码头属于C型，由盛东经营的洋山深水港区一、二期码头和由冠东经营的洋山深水港区三期码头属于D型.因为B型码头中外高桥港区的条件优于张华浜、军工路和中海码头，所以选取的参数略有差异［5-7]，具体的参数选取及计算结果见表5.

表5 上海港各港区集装箱码头参数选取及计算结果

综上，经参数调整后的上海港集装箱码头总通过能力为4 261.74万TEU，此数值与实际情况稍有偏差，如:浦集码头通过能力的计算数值为239.65万TEU，而其在2008年实际完成的通过量为294万TEU;中海码头通过能力的计算数值为33.71万 TEU，略小于中海码头官网公布的每年35万TEU通过能力.由此可见，虽然已对参数进行调整，但通过能力的计算值仍略低于实际通过能力.

3 上海港产能过剩问题判断分析

3.1 产能过剩的标准

由于港口生产的不平衡性、机械设施维修保养的需要以及港口建设的超前性(港口设施的建设需要较长周期)，为确保港口生产的正常进行，港口的通过能力应大于其实际的吞吐量，但这应在一个合理的范围内.如果港口的通过能力远远大于其实际所需作业量即吞吐量，则为产能过剩.［8]

欧美国家一般通过产能利用率或设备利用率指标衡量是否存在产能过剩现象及产能过剩的程度.集装箱码头的产能利用率为集装箱吞吐量与集装箱码头通过能力的比值，即:产能利用率=集装箱吞吐量/集装箱码头通过能力×100%.美联储的衡量标准为:当产能利用率达到85%，即可认为该项产业实现了产能的充分利用;当产能利用率超过90%，则可认为其产能不足;当产能利用率远低于79%～83%的范围，则可认为其存在产能过剩［9].

3.2 产能过剩问题判断

用上海港近几年集装箱码头吞吐量对比其总通过能力，可得上海港集装箱码头的产能利用率(见表6).

表6 上海港集装箱码头产能利用率

根据美联储的产能过剩衡量标准可以发现，2012至2013年上海港集装箱码头有轻微的产能过剩，2014至2015年产能可达充分利用，2016年后上海港集装箱码头将会出现产能不足的情况.

根据交通运输部批复的上海港未来发展规划，上海港在2020年集装箱吞吐量将达4 500万TEU.目前，洋山港正在建设深水港区四期工程，拟建立7个载质量为50 000～70 000 t的集装箱船泊位，岸线长度为2 800 m，实际年吞吐量400万TEU，计划在2015年底基本建成并投入生产.综合来看，上海港的规划发展是合理的，可以得出结论:上海港集装箱码头不存在产能过剩问题.

4 结束语

随着上海航运中心地位的确立，上海港集装箱贸易量长期处于高位增长态势.虽然近期上海港集装箱码头通过能力能满足吞吐量增长需求，但从长远发展考虑，上海港必须走内涵建设和精细化发展道路，从扩能角度出发，提高劳动生产效率，挖掘既有码头设施能力.

从式(4)可以看出，影响码头通过能力的参数有 η，n，p，Ty，tg，Ap，K1，K2，K3等.从码头自身角度看，η可改进的空间最大.影响该修正系数的因素有腹地货源情况、周边码头的竞争情况、信息化水平、装卸装配水平、装卸工人业务水平、库场条件、集疏运条件、口岸环境和大门条件等.在计算中，上海港各集装箱码头采用的该修正系数的平均值为0.86.该修正系数的取值是0.5～1.0，如果修正系数取最大值即1.0，则上海港集装箱码头以现有的设施设备情况可得的通过能力将扩大至4 839.92万TEU，码头将有很大的储备能力(见图2).同时通过改善软性条件，如加快货物通关时间、改善港区集疏运体系、提高港口员工业务水平、提高信息化水平［10-15]，也可大大提高劳动生产率，从而提高集装箱码头通过能力.