基于GM（1，1）模型的青岛港物流需求预测研究

傅彦峰 （青岛科技大学 经济与管理学院，山东 青岛 266061）

0 引 言

随着经济全球化的深入推进，物流的活动范围、数量都在快速扩大，港口作为对外交际联络的窗口，在促进国际贸易和区域发展的过程中起着至关重要的作用。港口的商业政策、基础设施、供应链网络不断完善，会吸引大量优质资源到此，各关联企业聚集在一起，数量越来越多，质量也越来越高，形成了规模经济，以优化资源配置，从而带动区域经济的发展。青岛市拥有地理优势，是整个沿黄河流域最重要的出海口，是东北亚国际航运的交通枢纽，是一个国际性的综合交通枢纽城市。受益于国家政策、战略的加持，青岛成为了新亚欧大陆桥经济走廊的主要节点和海上合作战略支点城市。因此，青岛港具有非常大的发展潜力，制定科学的发展战略尤为重要。

明确物流需求变化趋势可以为港口未来的系统规划及功能定位提供可靠的依据，使港口物流活动高效率、高质量地运行。因而越来越多的学者开始预测港口的物流需求。高秀春等[1]通过构建BP神经网络预测曹妃甸港的物流需求，并提出了曹妃甸港未来发展现代物流的建议；李洪磊等[2]基于灰色预测理论对大连港口的物流需求进行了预测；陈艳等[3]运用系统动力学的相关理论与建模方法对青岛港未来的货物吞吐量进行了预测。其中，灰色预测方法和BP神经网络法在预测研究时应用得较为广泛；除此之外，利用ARIMA模型、趋势曲线模型或组合模型等方法也可以对物流需求进行较为准确的预测[4-7]。

综上所述，本文以青岛港2017—2021年的货物吞吐量为数据基础，通过构建GM（1，1）模型对未来五年青岛港港口的物流需求进行预测及分析，进而根据预测结果结合实际情况为青岛港未来的发展提出相应的建议。

1 预测港口物流需求的重要性

港口物流需求预测是优化港口物流活动、强化港口物流管理的关键举措之一，可以作为可靠的参考依据指导并调节相关人员的管理活动及战略。

港口是物资在克服时间、空间界限过程中的关键节点，它不只是一个周转站，更是一个结合供应链物流、智慧物流、物流金融等思想为用户提供物料的仓储、运输、流通加工及信息处理等多功能、一体化的综合性增值服务的核心区域。它也是一个跨行业、跨部门、跨领域、渗透性强的复合型区域，拥有强大的产业聚集功能，整个供应链网络相关的企业都会因港口兴旺而被吸引、聚集到一起。强化港口物流管理能让港口内的商业资源、信息等得到充分的交流与共享，使港口内各类关联企业有效联系在一起，促进产业结构升级，降低物流成本，提高运营效率，推动经济发展，同时强化对港口周边区域经济活动的辐射能力，促进区域经济发展。

此外，优化港口物流活动还可以合理配置资源，降低物流成本及区域内的物资交易成本，加强区域间资金、信息、物力、人力等资源的聚集和交流，形成产业集群，在良好的发展环境下促使各行各业协同发展，优化资源整合，打造一个综合性的供应网络，提高港口的运营效率，从而提升港口的竞争优势。

上述内容准确预测了港口物流需求在制定港口发展战略、确定港口定位、优化港口物流活动、优化产业结构等方面发挥着至关重要的作用。

2 构建GM(1,1)预测模型

2.1 模型介绍

2.2 模型构建

第一步：对数据进行检验与处理。设原始序列为x（0）=（x（0）（1），x（0）（2），...，x（0）（n）），计算原始数据的级比以验证GM（1，1）模型能否使用。其中级比计算公式为：

第二步：对原始数列x（0）进行一次累加得到x（1），x（1）=（x（1）（1），x（1）（2），...，x（1）（n）），其中，x（1）（k）可表示为：

第三步：构建微分方程。对x（1）序列分别建立白化微分方程和灰色微分方程。白化微分方程表示为：

灰色微分方程的基本形式表示为：

其中，a为发展系数，表示数列x（0）和x（1）的发展走向。b代表灰色作用量，用于衡量数据的变化。此外，z（1）（k）可以由x（1）（k）进行修正得到：

第六步：将a和b的值代入原微分方程中，取初始值x（1）（1）=x（0）（1），然后对模型数据进行累减处理，得到最终预测模型并进行预测。

通过构建海淀区战略性新兴产业专业技术人才紧缺度指数来衡量岗位的紧缺程度。岗位紧缺度指数基于收集数据进行建构，从岗位人数需求量、岗位在行业内企业的需求情况、岗位在时间上的紧缺情况进行衡量。

2.3 模型检验

为了验证预测值数据是否可靠，在得到预测值后需对模型的精度进行检验，本文采用事前检验法，即利用后验差比和小误差概率的值来检验预测值是否可靠。

首先定义残差项ζk0，其计算公式为：

利用后验差比C值与小误差概率P值来确定模型的精度，精度检验表如表1所示。

3 模型预测结果分析

3.1 数据整理

本文采用2017—2021年青岛港港口货物吞吐量作为预测指标，详细数据见表2。

表2 2017—2021 年青岛港货物吞吐量

3.2 结果分析

首先对2017—2021五年的青岛港港口货物吞吐量进行级比检验，结果如表3所示。

表3 GM（1，1）模型级比检验结果

结果表明4个级比值λ均处于Q=（0.717，1.33）的区间范围内，即本数据适合构建GM（1，1）模型，不需要进行平移转换操作。

继而利用SPSS对GM（1，1）模型进行计算，代入表2中的数据，计算结果如表4所示。

表4 GM（1，1）模型精度检验结果

由表4可知，后验差比C值为0.004 3，远小于0.35；且小误差概率P值为1.000，大于0.9。对比精度检验表可知，模型的精度非常高，可以较为贴切地预测青岛港未来物流需求的发展趋势。

通过对模型进行计算可得发展系数a=-0.492，灰色作用量b=50 731.966 3。通过对未来五年青岛港的货物吞吐量进行预测得到如表5所示的结果。

表5 青岛港2022—2026 年货物吞吐量预测结果

为了更直观地反映模型的拟合情况及其预测趋势，制作折线图如图1所示。

图1 模型预测结果

由图1可以看出，模型的拟合程度较好，青岛港未来五年的物流需求量呈现出逐年上升的趋势，2026年青岛港货物吞吐量预测将会达到80 000万吨以上，港口物流会持续保持高水平的发展态势。然而，此结果只是在2017—2021年青岛港港口货物吞吐量的数据基础上进行计算预测的，实际上港口物流发展的影响因素很多，包括自然环境、社会环境、国际环境、港口的基础设施设备条件、周围港口体系竞争状况等，具有一定的不确定性。

因此，客观来讲，该预测结果具有相对可靠性，虽无法确保未来青岛港港口的货物吞吐量一定会达到预测值，但可以预判青岛港物流市场的发展潜力，为制定未来的发展战略提供了可靠的参考依据。

3.3 发展对策与建议

对上述结果进行分析可知，青岛港的物流需求会逐年稳步提升，但就目前情况来看，虽然青岛港的货物吞吐量位居世界前列，但其物流服务水平相对落后，物流增值服务的附加价值低，无法使利益最大化，且目前青岛港还没有形成一个完善且稳定的物流供应链网络，非常容易导致缺货等问题。因此，为了保证青岛港的港口物流水平稳步提升，尽可能避免不确定性因素的影响，最大程度地带动青岛市的经济发展，可以从以下几个方面入手来提高青岛港对物流市场的把控度。

3.3.1 拓宽港口物流服务功能

青岛港主营业务单一，物流增值服务的附加价值低，只能挣到所谓的“车马费”。随着计算机网络技术、信息技术、物联网技术等高新技术在物流方面的应用越来越广，港口不能仅停留在提供物资装卸、运输、仓储和商贸等基础功能且各类港口的物流服务功能雷同的阶段，而应主动拓展物流服务功能，依靠高新技术手段朝着传统物流服务功能和集技术、金融、信息于一体的现代多元化服务功能的方向拓展，延伸港口的物流服务功能，促进产业结构升级，提升物流运营效率，将青岛港的高物流需求优势最大限度地发挥出来。

3.3.2 深化国际合作、临港合作，建立供应链联盟

虽然青岛港的货物吞吐量位居世界前列，但缺货问题仍然是制约青岛港发展的瓶颈，因此要深化国际合作、临港合作及与企业的合作，整合内外资源，将竞争关系转化为合作关系，建立供应链联盟，实现优势互补，形成一个以青岛港为核心的稳定的供应链网络，在保障货源的同时也能保证销路。政府在出台相应利好政策的同时要以高物流服务质量水平为亮点吸引企业、临港与国际建立长期、稳定的合作，建立供应链联盟，如此一来不仅可以快速有效地应对市场变化，且在市场环境发生变化时容易抓住新的市场机遇，还能充分利用现有的外部资源，迅速为客户设计出一套低成本的个性化解决方案，高效率、高质量地开展新项目，加强对市场的把控度。

3.3.3 布局港口联动发展

青岛市的地理位置具有得天独厚的优势，“海陆空铁邮”五港并存。“空铁轨邮”联合起来可以作为国际客运大动脉，通过游客旅游消费额带动当地经济发展；“空海铁陆”联合起来就是国际货运大动脉，当它们协同发展时，货运物流成本会大大降低，同时效率会大大提高。要布局港口联动，首先需消除各港口间的信息壁垒，提升各港口的数字化水平，搭建数字化信息共享平台，促进港口之间的信息交流，做好统筹工作，提高物流运营效率，减少资源浪费。然后需要完善港口集散运行体系，提高物流效率。铁路不发达是青岛物流交通网络的一大弱点，据有关部门统计，青岛市海铁联运占比不到3%，从青岛港进来的大量货物的物流压力都堆积在公路上。因此，要有长远的眼光，提前规划建设青岛市铁路网络，为港口联动发展布局。

3.3.4 完善港口基础设施设备配套

近年来青岛港港口货物的吞吐量逐年增加，货物流通频繁，而基础设施建设配套却相对落后，导致港口吞吐能力趋于饱和，大大限制了港口未来的升级部署。从预测结果来看，未来港口的货物吞吐量在逐年稳定提升，倘若配套基础设施设备跟不上，将会出现港口承载能力满负荷的状态，从而严重影响港口经济效益。因此，要统筹兼顾，合理规划物流硬件配套设施的更新，虽然短期内会产生大量建设成本，但未来硬件设施与软件的配套运行，能让港口物流水平上一个新的台阶，实现“降本增效”。

3.3.5 做好港口物流人才储备工作

为了打造世界一流的现代化智能港口，青岛港港口物流正在朝着专业化、信息化的方向快速发展，为了避免港口在发展过程中产生人才缺口，应做好物流人才储备工作。一方面可以从健全政策体系、加大宣传力度等角度入手，积极引进经验丰富的高素质物流人才；另一方面可以深化校企合作，防止课堂教学与实际工作相脱离，根据岗位的实际需求培养专业人才，做到因时制宜。

4 结 论

本文通过构建GM(1,1)模型预测了未来五年青岛港港口物流需求，得到未来五年青岛港港口物流的需求分别为66 456.986万吨、69 807.571万吨、73 327.084万吨、77 024.042万吨、80 907.391万吨，经验证，该模型精度较好，预测值比较可靠。以预测结果为参考依据，结合青岛港的发展现状，从拓展物流服务功能、建立供应链联盟、布局港口联动、完善基础设施设备配套、制定人才储备战略五个方面提出了青岛港的发展对策与建议。

总之，青岛港要充分发挥高物流需求的优势，在大环境利好的条件下抓住机遇，大力发展现代物流，推动“港产城”一体化发展，打造链接上合、覆盖省内、辐射沿黄、横贯欧亚、联通日韩东盟的国际物流大通道，以促进区域经济的高质量发展。