沿海地区贸易枢纽型水产品物流中心选址

胡永仕,吕书浩,秦晨阳

(福建理工大学 交通运输学院,福州 350118)

我国作为水产品贸易大国,水产品进出口量与进出口贸易额都具有较大的国际竞争力。其中,沿海地区在水产品贸易中居于主导地位并发挥重要作用[1]。近年来,受国际形势和新冠疫情等因素影响,水产品贸易呈现出增长乏力状态[2]。2022年4月,国务院印发《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》,指出力争降低物流成本、经济运行轻盈化[3]。水产品物流中心作为连接国内外水产品贸易市场的桥梁,合理的区位选址有助于形成国内大循环、国内国际双循环相互促进的水产品贸易发展格局,促进沿海地区海洋经济的高质量发展。

物流中心选址是涉及经济、社会、政策、环境等多种因素的复杂运筹问题,其研究方法大致可分为定性和定量两大类。但因定性分析方法主观性较强,目前,对于物流中心选址问题的研究主要沿袭两大思路:一类是基于评价指标体系构建的多准则决策方法[4],如层次分析法(AHP)[5]、模糊层次分析法(F-AHP)[6]、网络分析法(ANP)[7]、数据包络分析法(DEA)[8]、优劣解距离法(TOPSIS)[9]等,或采用将上述两种或两种以上方法相结合的方式对物流选址方案开展评价[10];另一类则是从数学方法角度进行物流中心选址,如重心法[11]、P-中值模型法[12]、CFLP模型法[13]等,或考虑覆盖率、满意度、风险控制、成本等因素[14-15]构建多目标规划模型,通过启发式算法对模型进行求解。

随着计算机技术的发展,地理信息系统(GIS)逐步运用到物流中心选址并进行辅助决策;范月娇[16]运用GIS技术在模拟环境下辅助实现枢纽型物流中心选址;Shahparvari等[17]提出一种由GIS、线性规划和多准则妥协解排序方法(VIKOR)相集成的两阶段方法,解决伊朗西北地区城市货物集散物流中心的区位选址问题;Ulutas等[18]提出一种基于GIS确定备选区域,模糊逐步加权评估比率分析和组合折衷解评估相结合的多准则决策选址模型,解决土耳其锡瓦斯省物流中心选址问题;Cakmak等[19]运用GIS产生P-中值模型所需空间信息,通过二进制粒子群优化算法求解土耳其伊斯坦布尔的城市物流中心选址问题。

通过梳理文献可以发现,以往研究多倾向于在给定备选地中筛选出最佳物流中心,易忽略潜在区位,而GIS技术的运用可以辅助物流中心选址决策。基于此,一些学者结合上述方法对物流中心进行选址,但普遍缺少对物流中心的功能定位及影响因素分析。因此,文中对沿海地区贸易枢纽型水产品物流中心的影响因素及选址工作展开研究,运用GIS技术实现水产品空间数据分析,同时结合影响水产品物流中心选址的特殊因素,采用GIS与EWM-TOPSIS相集成的选址方法进行实践性探索,以使得选址结果更符合现实要求。

1 水产品物流中心选址影响因素分析

不同于传统物流中心选址,文中考虑以水产品贸易为主的沿海地区枢纽型水产品物流中心选址,除物流中心选址的一般原则和影响因素之外[20],还受其特殊的选址原则和影响因素制约。根据水产品特性及贸易特点将水产品物流中心选址归纳为以下三点。

1)考虑到水产品近海供销以及远洋运输,水产品物流中心区位应靠近港口码头集散中心海岸线,水产加工、养殖在沿岸应具有集群效应,依托水产品高值聚集地的沿海区域更具优势。

2)水产品具有易腐易烂、季节周期性强、传递渠道及辐射范围广等性质,需考虑地区经济发展、水产品供需量、冷链冷库建设、企业发展潜力、冷链政策扶持等因素为导向的区域竞争力对水产品物流中心的承载能力。

3)水产品冷链运输成本远高于普通运输成本[21],水产品物流中心与供需地之间的距离保证了水产品物流中心建成后的效益,对冷链物流成本控制、水产品物流网络布局以及可持续发展具有重要意义。

针对沿海地区水产品物流中心选址特性,提出初选、比选、终选的综合选址方法,如图1所示。

图1 水产品物流中心选址流程

2 水产品物流中心综合选址方法

2.1 空间数据分析初选

在进行区域设施选址的研究中,大部分文献[22-24]直接给出备选地或通过专家建议、经验分析等方式获取。随着GIS技术在交通、物流等领域交相融合运用的发展,考虑沿海地区水产品产量以及进出口贸易现状,将GIS中的空间数据分析应用于水产品物流中心备选地选取,实现对初选备选地的选址。

2.1.1 探索性空间数据分析

GIS空间数据分析是用于研究地理对象空间分布规律和计算空间性质的地理计量数据分析技术,可分为确定性空间数据分析和探索性空间数据分析。其中探索性空间数据分析是指应用统计学理论,并结合图形图表对不确定性空间信息加以处理、分析,以实现模型结构和求解的确定性[25]。针对水产品物流中心备选地的选址,在建立县级政区面要素图层的基础上,运用探索性空间数据分析方法研究水产品空间分布特征,以辅助初选决策分析。

2.1.2 空间自相关

全局空间自相关主要用来验证空间整体趋势,分析区域内部空间位置和空间要素值之间的依赖关系或异质程度。采用莫兰指数(Moran′sI)衡量反映相邻空间地区要素之间的差异或相似程度,如式(1)～(2)所示。

(1)

(2)

ZI为Z得分,表示标准差的倍数,是对Moran′sI的显著性评估。其中E[I]表示期望,V[I]表示方差,如式(3)所示。

(3)

不同置信度下会有临界Z得分和P值,其值可以反映要素空间的相关性。零假设通常认为是要素值在空间上的分布呈现随机状态,判断在给定要素情况下是否拒绝零假设,如表1所示,Z得分和P值通常成对出现,验证实验要素是显著性聚集或离散模式。

表1 不同置信度下临界Z得分和P值

2.1.3 热点分析

空间聚类分析是基于空间地理位置关系,并按照特定的规则来获得数据的空间分布特征。冷、热点聚类分析需要考虑相邻地区的要素环境,只有地区周边要素值均处于高值或低值时才会认定为热区或冷区,孤立的高值或低值不会形成冷、热点区域。热点地区的水产量高值区更加集中,在水产品物流中心的初选阶段,选取热点地区作为备选地,高值聚集海岸线附近有利于水产进出口流通贸易。

(4)

(5)

(6)

式中:aj为地区j处的水产品产量;bi,j为相邻地区i、j间的空间权重;q为地区总数。

2.2 EWM-TOPSIS比选

EWM-TOPSIS比选方法[26]是采用熵权法赋予评价指标权重,再通过逼近理想解的方法对备选方案进行排序。对于沿海地区水产品物流中心选址,需要综合考虑影响区域竞争力的各方面因素且初选备选地方案较少。运用EWM-TOPSIS能够在一定程度避免层次分析法等赋权的主观性及专家意见法的局限性,筛选出区域竞争力较强的水产品物流中心地区。

2.2.1 评价指标构建

在借鉴相关文献[27]并对贸易枢纽型水产品物流中心影响因素进行综合分析后,选取县级政区海洋经济发展状况、水产品供需量、水产加工、销售企业发展潜力、冷库建设成本和冷链政策扶持状况作为准则层指标。

2.2.2 模型构建

2.2.2.1 构建初始矩阵

通过第一阶段的初步选址,确定m个备选地、n个区域竞争力评价指标,备选地评价指标构成初始矩阵Y。其中yij表示第i个备选地的第j个评价指标数值,如式(7)所示。

(7)

2.2.2.2 生成标准矩阵

由于评价指标的量纲及单位不同,需要对指标数值进行归一化处理。

正向指标为

(8)

负向指标为

(9)

归一化处理后,得到标准矩阵为

(10)

2.2.2.3 熵值计算

第j项评价指标的熵值为

(11)

2.2.2.4 熵权计算

(12)

1-ej为第j项评价指标的差异系数。差异系数反映区域竞争力评价指标的重要程度,某一项指标的熵值越小,其相应的差异系数越大,此项指标在水产品物流中心选址所占权重会越大。

2.2.2.5 建立评价矩阵

评价指标的熵权与标准矩阵相乘得到评价矩阵

V=(vi,j)m×n=(WjXi,j)m×n=

(13)

2.2.2.6 确定正理想解与负理想解

正理想解

(14)

负理想解

(15)

2.2.2.7 计算欧式距离

(16)

(17)

2.2.2.8 计算贴近度

(18)

ci为水产品物流中心备选地方案与理想方案的相对贴近度,介于0～1之间,方案排序数值越大表示此区域的竞争力越大。

2.3 最小化阻抗模型终选

最小化阻抗模型[28]是将水产品物流中心设置在合适区域,使得各县级政区水产品从县域中心供需地到达备选物流中心的加权行驶距离之和最短,降低冷链运输成本,提高选址经济性。

2.3.1 模型假设

假设一:将县级政区面要素转点的中心点作为县域水产品供需地点。

假设二:不考虑行驶方向(单行道)对请求点与设施点距离阻抗的影响。

假设三:每个供需点至少由一个备选水产品物流中心为其提供服务。

2.3.2 参数说明

F表示目标函数;K为k个供需地集合,K={1,2,…,k};L为l个备选水产品物流中心集合,L={1,2,…,l};λk为供需地权重系数,由水产品供需量确定;fk,l为供需地k到备选水产品物流中心l的路网距离;λkfk,l为从县域供需地到达水产品物流中心的加权行驶距离;H为拟建设水产品物流中心个数;rl、Sk,l为0～1决策变量;rl=1表示选择l处作为水产品物流中心,否则为0;Sk,l=1表示水产品物流中心l为供需地k提供服务,否则为0。

2.3.3 模型建立

(19)

(20)

(21)

Sk,l≤rl,k∈K,l∈L

(22)

rl,Sk,l∈{0,1},k∈K,l∈L

(23)

式中:目标函数式(19)表示水产品供需地到物流中心总的加权行驶距离最小化;式(20)表示拟建设水产品物流中心数量;式(21)表示每个水产品供需地只能由一个水产品物流中心提供服务;式(22)表示只有备选水产品物流中心被选中时,才能为水产品供需地提供服务;式(23)表示约束条件的0～1决策变量。

3 案例分析

我国水产分布沿海岸线北有辽宁、山东等地,南方主要集中在浙江、福建、广东等附近地区。福建省位于东南沿海且水产资源丰富,是我国水产品生产贸易大省。以福建省水产品物流中心选址为例,建设有利于水产进出口贸易的枢纽型区域水产品物流中心,能够有效提高进出口贸易周转率,促进当地水产品生产、加工、销售企业的协调与配合发展,有效节省物流费用,促进依托海洋资源城市未来交通、环境、社会发展,从而促进福建省海洋经济的高质量发展。

3.1 初选地区分析

3.1.1 全局空间自相关

运用GIS空间数据分析技术,选取公共边界、结点、重叠面要素作为影响因素建立空间权重矩阵,在福建省县级政区面要素图层基础上分析水产品产量字段的全局空间自相关性。结果如表2所示。

表2 全局自相关求解结果

全局空间自相关获得结果显示:当莫兰指数为0.145 788,Z得分为2.224 275,P值为0.026 130,表明水产品分布在空间上呈现正相关特征,福建省相邻县级政区集聚特征明显,整体存在空间依赖性。根据表1临界值分区,P-value值小于0.05,Z值大于1.95且小于2.58,可以推断当置信度为95%时水产品产量在空间地区上的分布呈现出高强度聚类特征。

3.1.2 热点分析

表3 初选热区

通过热点分析的结果可知福建省水产品热点区域分布趋势突出,依地理位置可分为南北临海两大集聚片区。其中,福州市平潭县、莆田市秀屿区、漳州市云霄县、漳州市漳浦县、漳州市东山县、漳州市平和县热点显著性统计置信度为90%,福州市罗源县热点显著性统计置信度为95%,福州市马尾区、福州市连江县热点显著性统计为99%置信度,无冷点集聚县级政区,内陆地区基本无显著性聚类特征,与实际“沿海多、内陆少”特征相符。因此,选取热点县级政区福州市马尾区、福州市连江县、罗源县、平潭县、莆田市秀屿区、漳州市云霄县、漳浦县、东山县、平和县等9个县、区作为福建省水产品物流中心的初选备选地。

3.2 比选地区分析

通过空间数据分析初选得到水产高值聚集地区,综合考虑以上区域海洋经济发展、水产品供需量、水产加工、销售企业发展潜力、冷库建设成本和冷链政策扶持状况等5个方面,选取地区生产总值等10个相关指标,构建水产品物流中心选址区域竞争力评价指标体系,运用EWM-TOPSIS方法筛选出区域竞争力较大、具备物流中心承载能力的地区。其数据主要来源于《中国海洋经济统计年鉴》《福建省统计年鉴》及地区工业用地出让最低价标准等,如表4所示。

表4 水产品物流中心选址竞争评价指标

根据备选地指标层竞争评价指标生成初始矩阵,如表5所示。初始矩阵归一化处理后生成标准矩阵,如表6所示。

表5 初始矩阵数据取值

表6 标准矩阵数据取值

各指标熵值、差异系数、权重系数如表7所示。

表7 熵值、差异系数、权重系数取值

通过各指标的权重值计算评价矩阵,如表8所示。结合各指标到正、负理想解的欧氏距离及相对贴近度,并根据贴近度数值进行选址排名,如表9所示。

表8 评价矩阵数据取值

表9 欧式距离、贴近度、选址排名

根据相对贴近度排序结果可知,福州市马尾区的相对贴近度为0.682 6,在所有备选地中排名第一,其余依次为福州市连江县、漳州市漳浦县、福州市平潭县、莆田市秀屿区、福州市罗源县、漳州市东山县、漳州市云霄县、漳州市平和县。

3.3 终选地区分析

经过比选阶段得到东山县、云霄县、平和县的相对贴近度小于0.3,其作为水产品物流中心备选地的承载能力不足,不利于水产品物流中心建设以及水产品进出口贸易。因此,以相对贴近度大于0.3的其他6个县域作为终选水产品物流中心的备选地,终选具体步骤如下所述。

1)对福建省道路调查以及土地调查数据的基础上,建立福建省各级道路网络图层、县和区边界面要素、点要素等图层。

2)导入福建省内省道、县道、乡道等道路,其中在道路交叉点处作打断处理并将处理好后的路网建立道路网络数据集。

3)通过空间数据分析模块的位置分配功能,将各县、区面要素转点要素质心作为水产品供需地及备选物流中心,距离容差设置为1 km,县域水产品供需量作为权重,因此,式(19)中权重系数λk算式为

(24)

式中:μ为某一水产供需地供给量和需求量均值;τ为各水产供需地供给量和需求量均值的总和。

设置水产品物流中心的数量分别为1、2、3,并进行求解,求解结果如表10所示。

表10 最小化阻抗模型求解结果

在实际建设过程中,考虑到水产品物流中心建设成本以及长期规划与收益,为避免建设重复性以及辐射范围过窄,拟建设发展1～2个水产品物流中心更为合适。因此,比较分析县域综合指标以及供需合理性、运销经济性:若建设一个水产品物流中心,选在马尾区;若建设两个水产品物流中心,选在马尾区和漳浦县最为合适。

3.4 选址结果分析

目前,福州市马尾区和漳州市漳浦县陆海交通便利,以水产品为主导的海洋经济发展迅速,其中马尾区拥有全国最大的水产品交易中心,致力于打造国际冷链物流枢纽,作为水产品物流中心现实基础优势突出,与福建省实际水产品物流中心规划相符。另外,结合福建省地理位置特点及最小化阻抗模型选址结果,漳浦县可作为二级水产品物流中心,与马尾区形成“南北物流网络”布局,促进水产品物流中心建成后的长期收益,为相关决策者提供决策依据。

4 结 论

1)从水产品物流中心的功能定位出发,分析总结其特殊选址原则和影响因素,提出GIS与EWM-TOPSIS相结合的综合选址方法。

2)将GIS的空间数据分析以及位置分配运用到选址过程中,同时考虑区域对水产品物流中心的承载能力,量化沿海地区水产品物流中心选址竞争评价体系。

3)通过福建省面向海内外水产贸易的水产品物流中心选址实例实现选址过程,其选址方案与目前建设和规划基本一致,验证选址方法的可行性与有效性,提升选址的时间效率。

文中提出的选址方法普遍适用于沿海地区水产品物流中心选址,可为其他沿海地区的选址布局提供新的思路和理论参考。但由于选址工作的复杂性和数据可获得性的不足,使得研究难免存在偏差疏漏及未考虑到的潜在影响因素,为此,后续仍将进一步深入探讨。