皖江区域物流与经济发展系统动力学分析

罗红恩，叶 勇，高羽佳，缈桂根

(1．安徽农业大学物流工程系，合肥230000;2．安徽农业大学农业信息学省级重点实验室，合肥230000)

0 引言

物流与经济相互影响、相互作用，物流是影响经济发展的主要要素之一。对物流系统进行系统动力学模拟，可以分析物流和经济的内在联系，为两者的发展提供策略与建议。桂寿平等建立了区域物流系统动力学模型，并推导出了其数学解析式［1］［2］［3］。陈畴镛、蔡小哩建立了区域经济与第三方物流互动发展的系统动力学模型，分析区域经济与第三方物流之间的相互制约、相互促进的关系［4］。杨波等建立区域物流系统动力学模型，对哈尔滨市南岗区区域物流系统的实例分析［5］。在这些研究成果的基础上，本文运用系统动力学软件Vensim PLE，建立系统动力学模型，对皖江城市带区域物流与经济发展的相互关系进行分析，并提出相应的政策建议。

1 区域物流系统分析

区域经济是国民经济子系统。区域经济的发展水平、产业结构、产业布局、产业升级都直接影响了区域物流需求总量和水平;而区域物流产业作为区域经济的基础性产业，其发展有利于促进区域生产力的发展，优化区域产业布局，改善产业结构，提高企业经济效益和国民经济综合能力，增强区域经济竞争力。如何通过区域物流业的发展，有力促进区域经济的形成和发展，同时缓解不同区域经济发展严重失衡的问题，成为我国经济发展中的一个重要课题［6］。

2 系统动力学模型的构建

2．1 系统动力学方法的基本步骤

运用系统动力学认识和解决问题是一个反复循环、逐渐深化、逐渐达到预定目标和满足要求的过程，这个过程大致分为五个步骤［7］:

(1)矛盾与问题分析。明确系统研究的目的和所要解决的问题。分析系统与环境的关系。划定系统边界，分析主要矛盾和变量、内生变量、外生变量、输入量和政策变量。

(2)系统的结构分析。主要任务在于处理系统信息，分析系统的反馈机制。重点在于分析系统整体的和局部的反馈关系，划分系统的层次和子结构，分析变量间的关系、回路间的反馈耦合关系，初步估计系统的主导回路与结构及它们的性质。

(3)模型模拟与政策评估。在模拟与分析的基础上更深入地剖析系统的问题:寻找解决问题的方案并尽可能付诸实施，取得实践结果;获得更丰富的信息、发现新的矛盾和问题，修改模型，包括结构与参数的修改等。

(4)建立数学的规范方程，描述定性与半定性的变量关系。

(5)模型的检验与评估。这一步骤的内容不都是放在最后一起来做的，其中相当多的内容是在上述诸步骤中分散进行的。

2．2 因果关系分析

在研究模型中，不仅要准确地描述现实领域，也要合理地描述控制领域［8］。在物流系统动力学模型中，包括如下的系统要素:

(1)现实领域:经济水平、人口水平、消费水平、物流系统需求、物流系统供给等。

(2)控制领域:国民收入分配政策、人口控制政策、物流系统政策、经济发展政策等。

上述系统要素基本上确定了研究范围，而系统的行为变化取决于上述系统要素的构成及其相互关系。经过上述系统要素分析，在深入剖析物流系统的基础上，可以得到物流系统的因果关系图［9］，如图1 所示。

图1 区域物流系统基本因果关系图

2．3 系统动力学模型的建立

一般地，对于区域综合物流系统，可以划分为三个模块:经济增长子构造、物流需求子构造、物流供应子构造。根据以上三个的子构造模块，在分析区域物流系统因果关系的基础上，得出区域物流系统系统动力学模型，如图2所示。

模型中各变量的表达式如下:

(1)人口出生率=区域人口数量×出生率影响因子。

(2)人口死亡率=区域人口数量×死亡率影响因子。

(3)区域GDP=INTEG(经济自增长率-经济阻碍率，初始值)。

(4)区域人口数量=INTEG(人口出生率-人口死亡率，初始值)。

(5)差异延迟=DELAY3(物流短缺量，差异时间)。

图2 区域物流系统动力学模型

(6)投资效果延迟=DELAY3(物流投资量，延迟时间)。

(7)消费水平=区域GDP×生活消费比例。

(8)物流供应=INTEG(物流供应增长率-物流供应消耗率，初始值)。

(9)物流供应增长率=投资效果延迟。

(10)物流供应消耗率=物流供应*消耗系数。

(11)物流投资量=(物流部门自我投资量+社会对物流部门的投资)×投资效果系数。

(12)物流短缺量=物流需求-物流供应。

(13)物流部门完成运量=物流供应。

(14)物流部门收入=物流部门完成运量*(货运价格影响因子-客运价格影响因子)。

(15)物流部门自我投资量=物流部门收入×物流部门固定投资比例。

(16)物流需求=区域GDP×物流需求系数×货运价格影响因子。

(17)相关信息流、商流需求=(区域人口数量×人口影响因子+消费水平×消费水平影响因子)×货运价格影响因子。

(18)社会对物流部门的投资=区域GDP* ×投资比例。

(19)经济自增长率=区域GDP×GDP增长系数。

(20)经济阻碍率=ABS(差异延迟)。

3 模型的模拟与结果分析

以安徽省皖江城市带产业转移示范区为例，建立皖江区域物流与经济发展系统动力学模型。根据有关资料及安徽省2003～2012年统计年鉴上的数据，运用系统动力软件Vensim PLE对建立的系统动力模型进行模拟与仿真，根据仿真的结果来分析区域物流模型的结构和特性。

3．1 有效性检验

3．1．1 历史数据检验

以2002～2011年实际GDP和区域人口数量对模型进行有效性检验，详见表1。

表1 2002～2011年系统动力学模型有效性检验(单位:亿元、万人)

从表1中可以看出，区域GDP和区域人口数量通过系统动力学模型运行的结果相对于实际值的相对误差，其绝对值分别小于5% 和5‰，拟合度较好。模型的预测度很高，模型与实际系统一致性高，模型是有效的。

3．1．2 灵敏度分析

在上述系统动力学模型的描述中，都假定其中的参数为已知常数。但实际上这些数往往都是一些估计和预测的数字，会随着经济环境的改变而改变。灵敏度分析用于研究参数变化对系统行为的影响程度。如果模型中的参数改变后得到的模拟行为曲线有较大变化，那么此参数是灵敏的;如果参数改变后所得到的模拟行为曲线无较大变化，那么此参数是不灵敏的。

本模型以改变物流需求系数为例测试灵敏度。设物流需求系数为0．40(Current1)，原来为0．20(Current)，分析结果见图3。从图3中可以看出，在物流需求系数改变后，尽管模型的行为曲线在振幅大小上有所差异，但模型的行为变化趋势没有出现大的变动，说明参数是不灵敏的，所以参数灵敏度不高，有利于模型在实际中的应用。

3．2 模型模拟结果分析

通过系统模型的设定，本文主要讨论三种方式。

3．2．1 物流需求变化对经济的影响

如图3所示，物流需求与区域GDP存在正相关关系。如果单独增加物流需求(物流需求系数为 0．40(Current1)，原来为 0．20(Current))，其结果区域GDP不升反降，反之亦然。这是因为在现有的物流服务供给能力不能满足需求的情况下，仅增大物流需求，将使得物流短缺更加严重，导致经济阻碍上升，引起区域GDP下降。

图3 区域GDP相对于物流需求系数的敏感度分析

3．2．2 物流供应变化对经济的影响

提高物流供给能力的措施主要有提高投资效果系数、提高社会对物流部门的投资比例、提高物流部门自我投资比例等方法。本文以提高社会对物流部门的投资比例为例进行说明，投资比例主要与国民收入分配政策、物流系统政策、经济发展政策等有关。

如图4所示，物流供应与区域GDP存在正相关关系，随着社会对物流部门的投资比例的增加(current投资比例为0．02，current2投资比例为0．2)，区域GDP得到一定的提高，原因在于物流投资比例提高后，物流供应增加，满足了社会需求，促进了经济的发展。

3．2．3 物流供需平衡分析

如图5所示，短期内安徽省物流供应大于物流需求，但从长期来看，物流需求始终大于供给，所以应通过多方面的措施加大物流方面的投资，诸如提高投资效果系数、提高社会对物流部门的投资比例、提高物流部门自我投资比例等方法。

图4 区域GDP相对于社会对物流部门投资比例变化图

图5 物流供需平衡分析

4 结论

通过皖江城市带区域物流与经济发展系统动力学模型的建立以及对模型模拟的结果分析，可得出以下结论:

(1)经济发展对物流需求和物流供应均具有促进作用。

(2)单独物流需求增加，经济的发展受到一定的阻碍;单独物流供应增加，带动了经济的发展。主要原因在于投资拉动的经济增长。

(3)安徽省目前物流供需存在不平衡，从长远来看，应加大物流供应，以利于经济的发展。

［1］桂寿平，何秋，朱强．系统动态学在区域物流系统研究中的应用［J］．起重运输机械，2002(7):4-7．

［2］桂寿平，朱强，陆丽芳．区域物流系统动力学模型及其算法分析［J］．华南理工大学学报:自然科学版，2003(10):36-40．

［3］朱强，桂寿平，桂程飞．基于系统动力学的区域物流建模方法的研究［J］．武汉理工大学学报:交通科学与工程版，2003(4):102-105．

［4］陈畴镛，蔡小哩．区域经济与第三方物流互动发展的系统动力学模型［J］．数量经济技术经济研究，2005(7):45-53．

［5］杨波，薛伟．区域物流系统动力学仿真研究［J］．森林工程．2009(1):83-87．

［6］何秋，桂寿平，朱强．区域物流系统动态模型的建立与合理性检验［J］．交通与计算机，2002，20(106):30-33．

［7］王其藩．高级系统动力学［M］．北京:清华大学出版社，1995:196-197．

［8］李国刚，李春发，李广．物流系统工程［M］．大连:东北财经出版社，2009:156-157．

［9］张国伍．交通运输系统分析［M］．成都:西南交通大学出版社，1991:202-208．