基于动态仿真的航运服务业对港口的影响

傅海威

(宁波工程学院 国际港口与物流研究中心， 浙江 宁波 315211)

基于动态仿真的航运服务业对港口的影响

傅海威

(宁波工程学院 国际港口与物流研究中心， 浙江 宁波 315211)

为梳理航运服务业与港口间的内在联系，揭示航运服务业对港口的影响程度，从物流、金融、科技和法律等4方面阐述航运服务业与港口间的动态关系。在此基础上，构建航运服务业对港口影响的系统动力学模型。通过宁波港口的实际案例验证模型的有效性，并通过动态仿真揭示航运服务业对港口货物吞吐量的影响程度。结果显示：物流对港口货物吞吐量的影响最强，金融的影响次之，科技与法律的影响较弱。

航运服务业； 港口； 系统动力学； 仿真

港口货物吞吐量的迅速增长促使物流、金融、科技及法律等航运服务产业在港口毗邻区域集聚。发展航运服务业是推动港口转型升级的重要途径，但因航运服务业分类繁杂，如何识别其对港口的影响一直是业界关注的焦点。

20世纪90年代以来，随着港口逐渐朝着全球供应链中心嬗变升级，港口毗邻区域涌现出众多航运服务企业。[1]航运服务业能为港口和航运生产活动提供物流、金融、信息及法律咨询等方面的服务。[2]航运服务企业的空间集聚有助于推动港口功能的持续转型，进而影响全球港口海运的格局。[3]

有关航运服务的研究[4]于1970年代中期发轫于德国及荷兰等欧洲主要港口国家。随着海运集装箱时代的到来，航运服务业对港口的影响日趋深远，并越来越受相关学者的关注。[5]SATTA等[6]运用普通最小二乘法对港口企业的IPO数据进行回归分析，发现港口企业在金融市场上的表现会影响未来从资本市场获取金融资源的能力及融资相关成本。CARLAN等[7]利用成本收益法分析港口社区系统对港口企业的影响，研究证实科技应用能提升港口企业的收益。此外，国内相关学者也已做出一些有意义的探讨。梁双波等[2]研究航运服务区的形成演化机理，认为航运服务区与港口、城市间的相互影响呈网络化。曹卫东[8]分析航运服务企业的区位特征及空间联系，证实航运服务企业的空间分布受港口功能升级的影响。

总体来看，已有研究多集中于分析某种或某几种航运服务细分产业对港口的影响，整体视域的系统性研究相对匮乏。鉴于此，尝试运用动力学思想探讨航运服务业与港口之间的相互关系，并运用系统动力学模型动态仿真航运服务业对港口的影响程度，为制定航运服务业相关政策提供理论支持。

1 研究方法

1.1 动态模型下的航运服务业与港口的关系分析

航运服务业与港口之间的关系见图1，两者相互影响并处于动态平衡状态。一方面，港口为其周边的航运服务产业提供货流资源，促进航运服务集聚区的形成和发展；另一方面，航运服务业通过为港口提供服务和支持，促进港口货物吞吐量的增长。

图1 航运服务业与港口之间的关系

基于图1所示的关系，可分别对物流、金融、科技和法律等4个航运服务细分产业与港口之间的关系进行识别，建立相应的子系统。具体的因果关系分析如下。

1.1.1物流与港口

物流与港口息息相关。物流形成的货源集聚为港口发展提供充足的货运需求，外贸货物的对外运输主要通过港口完成。现代港口的发展方向已不再是简单的港口货物装卸，主要的沿海港口和内河港口都是重要的物流及交通运输中心。[9]随着港口的发展逐渐向腹地延伸，港口对腹地物流服务体系的依赖会不断增大。[10]完善的物流通道布局、高效的物流周转能极大地提升港口的货物集疏运效率。[11]航运物流的发展也能提升水运周转量，进而增加港口的货物吞吐量。物流与港口的因果关系见图2。

1.1.2金融与港口

港口产业是资本密集型产业，港口经济的发展需有大量的资金支持。[12]金融对港口的支持主要体现在以下2个方面：

图2 物流与港口的因果关系

(1) 对港口基础设施的投资。港口基础设施投资金额巨大，建设周期较长，往往无法通过港口企业自身的收入来实现，因此需通过银行长期贷款保障资金供给。[13]港口投资虽然资金回收周期较长，但具有稳定的收益率，对长期金融资本也有一定的吸引力。[14]港口基础设施的改善能提升港口的通过能力，为港口货物吞吐量的增长创造硬性条件。[15]

(2) 对航运业的金融支持。航运金融主要包括船舶融资、船舶保险、资金结算和航运衍生品等。航运金融服务能为发展壮大航运企业和抵御周期性波动提供资金保障，促进航运业的长期可持续发展。[16]良好的航运金融环境能增加地区的水路运输周转量，带动港口货物吞吐量的增长。金融与港口的因果关系见图3。

图3 金融与港口的因果关系

1.1.3科技与港口

港口功能的代际更替通常伴随港口科技的更新换代。港口新技术的应用会推动港口设施及设备运营能力的提升。[17]例如，船舶大型化带来深水泊位的建设和码头大型装卸设备的应用。[18]港口逐渐成为物流中心、信息中心和商贸中心，对科技含量提出了新的要求。[19]无论是设施及设备的电气化、自动化水平，还是港口单证数据的信息化处理、新一代管理信息系统的应用，都能提高港口的运营效率和通过能力，进而促进港口货物吞吐量的增长。[20]科技与港口的因果关系见图4。

1.1.4法律与港口

良好的法律环境是港口发展的必要保障。[21]法律业主要通过以下2个途径对港口货物吞吐量产生影响。

图4 科技与港口的因果关系

(1) 通过改善法律环境，吸引企业入驻。当法律业形成一定规模时，会改善港口的生存环境。[22]在有法律保障的环境下，航运企业会形成集聚，企业的数量会增加，从而促进水运周转量的增长。[23]

(2) 减少违法行为带来的损失。法律本身对违法行为具有威慑力。对港口岸线的违法占用和货物运输中的违法行为都会造成港口货物吞吐量的损失。[24]营造良好的守法氛围、提供更多的法律咨询和协助可减少这一损失，从而保障港口运输的正常进行。

法律与港口的因果关系见图5。

图5 法律与港口的因果关系

1.2 SD模型

根据“1.1”节的分析，考虑系统内部的平衡性，构建完整的流程图(见图6)。以下假设用于确定模型的边界，即模型考虑物流、金融、科技和法律等4个航运服务细分产业与港口之间的关系，其他因素与港口之间的关系不予考虑。

图6 航运服务业与港口的系统流程图

模型的主要变量关系式为

1) GDP=INTEG(GDP增量，GDP初值)；

2) 港口通过能力增量=DELAY1[(港口基础设施投资+港口科技投资)×港口通过能力投资贡献率，港口项目建设周期]；

3) 港口货物吞吐量=港口通过能力×通过能力因子+水路运输周转量×周转量因子+违法损失挽回×损失挽回因子；

4) 水路运输周转量=物流规模×规模因子+航运金融规模×金融因子+港航企业数量×数量因子。

系统动力学模型可通过仿真试验处理复杂的时变系统问题。通过改变某个变量的数值，可观察其他变量的变化情况。为反映航运服务业对港口的影响，可通过调整航运服务各细分产业的规模数据(比如将各细分产业规模数据增加一定比例)来观察港口货物吞吐量仿真值的变化情况，进而判断各细分产业对港口的影响程度。

2 仿真实例

2.1 数据来源

宁波港是我国东南沿海重要的综合性港口之一。宁波港与舟山港合并以后，港口货物吞吐量连续8 a位居世界第一。近年来，宁波的航运服务业迅速发展，先后成立了宁波航运交易所、宁波大宗商品交易所等一大批服务机构，逐渐形成了极具竞争力的港口经济圈。

这里以宁波地区为研究对象，分析数据主要来自于《宁波统计年鉴》和《宁波交通年鉴》等相关统计年鉴及港航相关部门的实地调研。金融规模数据用金融业增加值表示，物流规模数据用交通运输与邮政业增加值表示，科技规模数据用R&D投入金额表示，法律规模数据用从业律师数量表示。港口货物吞吐量数据采用合并之后的宁波舟山港的数据，这是考虑到两港合并之后大宗商品运输增量被有规划地转移到舟山新建码头，而宁波舟山港的航运服务主要由宁波地区提供。

2.2 模型检验

模型采用系统动力学专用软件Vensim进行系统仿真分析。对模型进行机械错误检验、量纲一致性检验和有效性检验，结果较为理想。分别以2005年和2015年为起始年及最终年，以1 a为仿真时间步长进行仿真模拟。物流、金融、科技及法律的仿真值与实际值比较见图7。

a)物流规模b)金融规模

图7 各细分产业规模的仿真值与实际值比较

由图7可知，仿真得到的预测值与实际值非常接近，误差在可接受的范围(10%)内，基本上能反映系统变量的真实变化趋势。

2.3 影响测度与结果

为分析航运服务业对港口货物吞吐量的影响，以2005年为基期，对港口货物吞吐量进行仿真预测，预测期至2025年。同时，将物流规模、金融规模、科技规模和法律规模的数值分别上调50%，以观察港口货物吞吐量的变化状况，进而分析各细分产业对港口货物吞吐量的影响程度。仿真运算结果见图8。

为更清楚地判断各细分产业对港口货物吞吐量的影响，可对各细分产业规模分别增加10%，20%，30%，40%及50%之后的港口货物吞吐量2025年预测终值的增加量进行测算，测算结果见图9。

图8 各细分产业对港口货物吞吐量影响

图9 各细分产业规模按比例变化之后港口货物

由图8和图9可知：当按不同比例分别增加物流规模、金融规模、科技规模和法律规模数值之后，物流规模的数值变动对港口货物吞吐量增长值的贡献最大，远远超过其他产业；科技规模和法律规模的增长对港口货物吞吐量增长值的影响较小。由此可见，现阶段影响宁波港口货物吞吐量的主要因素是物流，其次为金融、科技和法律的影响较小。究其原因主要是当前宁波港口的发展依然较多地依赖于传统的物流产业，这与其物流节点城市的地位相匹配；而宁波的金融、科技和法律产业的规模相对较小，制约了其对港口的支持作用。此外，与宁波相邻的上海拥有较为成熟的高端航运服务产业，也会产生一定的“虹吸”效应。

因此，当前促使宁波港口货物吞吐量增长最有效的途径是发展物流产业。同时，如何提升金融、科技和法律等高端航运支持性服务业对港口发展的带动作用也值得政府管理部门重视，并采取相应的政策措施加以引导。

3 结束语

发展航运服务业是港口转型升级的重要手段，航运服务业的复杂性为研究其与港口之间的关系增添了阻碍。为清晰地揭示航运服务业与港口货物吞吐量之间的内在联系和影响路径，本文以物流、金融、科技和法律等4个航运服务细分产业为切入点，构建航运服务业与港口影响的系统动力学模型，并通过宁波港的仿真实例验证模型的有效性，测度各细分产业对港口货物吞吐量变化的影响程度。通过研究，得到以下结论：

1) 基于SD的系统模型能有效建立航运服务业与港口之间的动态平衡关系，更加直观地反映各变量之间的相互联系，为清楚地认识航运服务业与港口系统的内在关系提供方法支持。

2) 基于SD的系统模型可准确反映各细分产业的规模变化对港口货物吞吐量变化的定量影响，有助于定量评估各细分产业与港口之间的关系。

3) 案例仿真结果显示，物流依然是推动港口货物吞吐量增长的主要因素，金融的影响居中，科技和法律的影响较小。

本文全面、定量地分析了航运服务业与港口货物吞吐量之间的关系，并构建了完整的动态模型。研究克服了多产业对港口影响的测度问题，有助于丰富港口系统领域的理论研究成果。本文对港口影响的分析仅限于吞吐量，未考虑环境污染等其他因素，这将是未来进一步研究的方向。

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DynamicSimulationofImpactofShippingServicesonPort

FUHaiwei

(International Port and Logistics Research Center, Ningbo University of Technology, Ningbo 315211, China)

The rapid growth of port throughput leads to gathering of shipping services in, for example, logistics, finance, technology and law in port areas. The development of shipping services plays an important role in transformation and upgrading of a port. Due to the diversity of shipping services, how to identify their impact on port development deserves studying. The functions of logistics, finance, technology, and law services in this regard are focused on and a system dynamics model reflecting the effects of shipping services on port. Simulations are performed based on the data from Ningbo port to verify the model. Dynamic simulations show that logistics has the strongest impact on port throughput, finance next, and the technology and law services the least.

shipping services; port; system dynamics; simulation

2015-09-11

国家自然科学基金(41501142;41771139;41671132);浙江省自然科学基金(LY15D010003);江苏省博士后基金(1402116C);宁波市哲学社会科学学科带头人培育项目(G15XK10)；2013年宁波市与中国社科院共建研究中心课题(201310)

傅海威(1981—)，男，浙江宁波人，副教授，硕士生导师，研究方向为港口物流。E-mail:Richard_0518@hotmail.com

1000-4653(2018)01-0117-05

U691

A