山东半岛港口群主导型物流网络的优化

黄昶生 周备 +张旭宇

Aug.2017Vol.33No.4

DOI：10.13216/j.cnki.upcjess.2017.04.0006

摘要：山东半岛作为国家“一带一路”战略中的重要支点，在未来货物经由港口进出口中发挥着重要作用。山东半岛港口群主导型物流网络亟待优化与提升，以便为山东半岛与国家“一带一路”对接提供重要支撑。山东半岛港口群主导型物流网络优化主要涉及对其总体物流需求的预测、物流网络节点层次的划分、物流网络通道的设计。研究表明，山东半岛港口群主导型物流网络未来4年的总体需求呈上升态势，山东半岛17个城市可划分为9个一级节点城市和8个二级节点城市，形成“三横三纵”的开放型物流网络。

关键词：山东半岛；港口；主导型物流

中图分类号：U116

文献标识码：A

文章编号：16735595（2017）04003407

如何使国家“一带一路”总体发展战略在山东半岛落地，将山东半岛打造成“一带一路”规划中北方地区的重要战略支撑点，为国家和山东长远规划提供重要基础；山东省城镇体系规划“双核、四带、六区”网络化城镇空间体系背景下如何发挥海港地缘优势来带动各地区经济发展，为各地区发展提供通畅的发展通道；如何立足山东半岛现有条件打造一个对内对外渗透的现代化物流体系，本文认为对山东半岛港口群主导型物流网络进行优化能够在很大程度上解决上述问题。

一、文献回顾

国内外关于物流需求预测的研究基本都集中在需求预测准确性的研究上，这些研究主要经历三个阶段，即传统统计阶段、智能预测阶段、统计学习阶段。传统统计阶段，Rodrigo等在概率论和统计学基础上创造出时空多项物流需求模型，该方法将概率思想引入时间序列法，大大提高了物流需求预测精准度。[1]Donald认为物流需求预测主要分为定性和定量两个方面。其中定性分析主要适用于物流需求基础数据缺失不能够进行精准的数据模型预测的情况；定量分析主要有时间序列法和因果分析法。时间序列法适用于具备简单的数据结构且估算大致物流需求量的情况；因果分析法主要适用于数据量充足且需要精准地估算物流需求量的情况。[2]方威等通过简单的线性回归方程的方法建立GDP与物流需求量的线性关系模型，从而精准地预测物流需求量。[3]智能预测阶段，耿勇等从宏观经济角度出发使用BP神经网络模型构建一套物流需求模型，为物流网络规模和基础设施规划提供了全新的思路。[4]陈治亚等在BP神经网络原理基础上引入粗糙集理论和适度函数概念，从而克服传统BP模型的种种缺陷，提升物流需求预测精确度。[5]统计学习阶段，黄毅等通过SVR方法对广西货运量面板数据进行物流需求预测，同时将该预测结果与回归预测模型结果对比，认为SVR支持向量回归机预测更加精准。[6]陈培友等通过将SVR与PSO粒子群算法相结合构建了SVR-PSO模型，并对最近20多年铁路煤炭货运量进行预测，效果显著。[7]

国内外关于物流中心选址研究存在不同的側重点。国外研究基本以企业物流为视角，以企业物流成本最优为目标。Yurimoto等在研究日本东京区域物流选址时建立了非线性的目标规划模型，以运费最小为限制条件，计算目标最优化时物流中心的位置，最终结果表明，多目标规划方法对于物流中心选址具有良好的科学性。[8]Ye在解决多层次物流网络中心选址问题时，引入改进后的启发式算法，最终表明改进后的启发式算法对多层次物流网络中心选址具有良好的适用性。[9]国内研究基本以政府层面为视角，主要分为主观赋权选址和无主观赋权选址两种观点，张敏等通过AHP法确定物流中心选址因素权重，从而根据排序结果选取最终的物流中心，该方法将主观因素通过AHP引入物流中心选址中，具有一定的适用性。[10]纪寿文等在研究铁路物流中心选址的问题时采用多目标线性规划法中的混合整数规划方法从供需角度出发建立两层中心选址模型，该研究表明混合整数规划方法具有一定的适用性。[11]朱辉根据物流配送中心的特点、职能、选址原则构建了物流配送中心评价指标体系，在分析TOPSIS和灰关联的基础上，结合二者的优点，并采用信息熵确定评价指标的权重，提出了加权灰理想关联熵法的物流配送中心选址方法。[12]

中国石油大学学报（社会科学版）2017年8月

第33卷第4期黄昶生，等：山东半岛港口群主导型物流网络的优化

国内外对于物流通道研究各有不同。国外关于物流通道的研究基本涉及物流通道概念和其特性研究以及物流通道规划研究。Parsons在对美国I-87地区多式联运的物流通道进行研究时，详细分析了该区域内各种交通运输方式的特点从而提出了适合于本地区发展的物流通道设计方案。[13]目前国内关于物流通道研究主要涉及物流通道的规划与优化研究和专项物流通道研究。李万青在进行中国—东盟自由贸易区西南物流通道设计研究时提出要构建以西南和东盟特色经济为出发点的多层次物流通道，从而形成特色物流通道，为中国—东盟自由贸易区的发展提供有力保障。[14]仝新顺等在郑州打造丝绸之路物流通道的研究中提出要从郑州经济特色、经济基础出发，完善物流基础设施建设。[15]

目前，虽然学术界处于统计学习阶段，但仍然要看到传动统计理论以及智能预测理论存在的价值，应该综合各种理论的优点建立改进后的物流需求预测模型。国内外关于物流中心选址的研究认为需要将主观意见引入决策模型中，并根据数据自身属性寻找主观权重与客观权重最优比重点。在物流通道设计方面，国内外研究一致认为要将特色区域经济考虑进去，形成特色经济产生物流通道、物流通道反哺特色经济。本文认为优秀的物流通道设计受到物流需求、物流中心以及区域经济等多种因素的影响，因此，在物流通道设计中要将上述各项因素考虑进决策模型中。

三、山东半岛港口群主导型物流网络优化设计

本研究选取系统科学的方法来对山东半岛物流网络进行节点布局的规划，同时本文为了方便研究选取山东半岛中青岛港、烟台港、日照港作为港口主导型物流网络中的港口节点，主要原因在于山东半岛其他港口无论从吞吐量和影响力来说都远差于以上三个港口。endprint

（一）Fuzzy-AHP与夹角余弦组合赋权的灰色关联投影层次划分模型原理

1.Fuzzy-AHP法（主观赋权原理）

Fuzzy-AHP是模糊数学在AHP的应用，在实际操作中AHP经常受到比较判断矩阵不满足一致性的困扰，可能存在多次修改仍然不能达到一致性标准，在群组决策时AHP方法操作的困难程度相当大。Fuzzy-AHP使得在进行层次分析方法操作时不需要考虑判断矩阵一致性的问题，只需要判定是否满足。

（1）建立模糊标度及其含义表

建立的模糊标度及其含义表如表1所示。

（2）构造模糊互补判别矩阵

构造模糊互补判别矩阵是根据模糊标度及其含义表，通过指标两两对比来构建的，模糊互补判別矩阵满足：（1）aij+aji=1；（2）aii=05；（3）0

（3）构造排序向量

判断∑nj=1aij≤n2-1是否成立：

若∑nj=1aij≤n2-1不成立，则∑nj=1aij>n2-1通过。

排序向量W=（w1，w2，…，wn）T，其中wi=1n∑nj=1aij+1-n2。

2.夹角余弦法（客观赋权原理）

夹角余弦法不同于其他客观赋权方法的地方在于其考虑到各指标重要程度的问题，在偏差幅度基础上加入指标重要程度，使得整体客观赋权更加科学客观。

假设样本数据量有r个，每个样本量都有m个指标维度，aij表示第j个初始样本的第i个指标维度值。

（1）建立各指标维度的理想最优方案U*和最劣方案U*。

U*=（U*1，U*1，…，U*n），U*=（U1*，U2*，…，Um*）

（2）构造各指标与理想最优方案和最劣方案的相对偏差矩阵

各指标与理想最优方案偏差矩阵R=（rij）m×n，I=（δij）m×n

（3）确定评价指标的权重

R的行向量与I的行向量的夹角余弦Ci=∑mj=1rijδij∑mj=1r2ij∑mj=1δ2ij，将C=（C1，C2，…，Cm）归一化：

wi=ci∑ni=1ci，（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）

3.组合赋权的原理

设主观权重为W（1）=（w（1）1，w（1）2，…，w（1）m）T，客观权重为W（2）=（w（2）1，w（2）2，…，w（2）m）T，组合权重为W=（w1，w2，…，wm）T，wi=aw（1）j+（1-a）w（2）j，j=1，2，…，m，a为偏好系数。

4.灰色关联投影物流网络层次划分模型

设评价系统中样本量为n，指标量为m，aij（i=1，2，…，n； j=1，2，…，m）表示第i个评价样本的第j个评价指标的值。

（1）构建评价矩阵

已知样本集B={B1，B2，…，Bn}，指标集X={X1，X2，…，Xm}，从中获得最优评价方案A0，其指标值为a0j。

可获得评价矩阵A=（aij）（n+1）×m，其中i=0，1，…，n； j=1，2，…，m。

（2）初始化数据

构建初始化评价矩阵A′=（a′ij）（n+1）×m，（i=0，1，…，n； j=1，2，…，m）。

（3）构建灰色相关度判断矩阵

判断矩阵R=（rij）（n+1）×m，rij=minnminm

A′0j-A′ij+λmaxnmaxmA′0j-A′ijA′0j-A′ij+λmaxnmaxmA′0j-A′ij，λ∈[0，1]称为分辨系数，主要用于背景环境值高低的调节。

（4）计算加权系数

根据Fuzzy-AHP与夹角余弦组合赋权原理计算的向量W=（w1，w2，…，wm）T，计算新的加权系数W′j （j=1，2，…，m），其中

W′j=w2j∑mk=1w2j

（5）计算灰色关联投影值

根据加权系数和评价数据计算各评价样本的灰色关联度投影值，其中第i个评价对象投影值为：

Di=∑mj=1rijWj

（二）山东半岛港口群主导型物流网络节点的层次划分指标体系构建

在遵循系统性、主观与客观并重、可操作性与稳定性结合、可比性原则下，构建物流节点层次划分指标体系要从系统出发，充分考虑到各物流节点的内在关系，不能独立地评价任何一个节点。根据对未来4年山东半岛港口群主导型物流需求预测结果以及有关物流优化理论，本文认为影响区域物流节点层次划分的指标主要包括区域经济发展指标、区域物流效益指标、区域物流规模指标三个方面。如表2所示：

（三）山东半岛港口群主导型物流网络节点的评价

通常情况下，灰色关联度判断系数计算公式中分辨系数一般为λ=05，根据灰色关联度投影法原理及步骤，通过Matlab计算得到山东半岛港口群主导型物流网络节点城市灰色关联度投影值，如图4所示。

根据《山东统计年鉴》和《中国物流统计年鉴》相关数据获得的物流网络节点城市评价得分结果可以看出，青岛、临沂、潍坊、烟台、济南等城市的物流水平相对较高，而滨州、东营、威海、枣庄、莱芜等城市的物流水平相对较低，以上的评价结果是根据往年的相关数据获得的，其结果的正确性无疑。但作为对山东半岛港口群主导型物流网络优化的研究，其研究结果应面向未来，因此，本研究面向未来的发展来考虑网络节点的划分，从而与国家“一带一路”战略、山东省城镇体系规划以及山东物流业转型升级战略对接。

一级节点：青岛市、烟台市、日照市、潍坊市、临沂市、济南市、济宁市、滨州市、枣庄市。

二级节点：淄博市、东营市、泰安市、威海市、莱芜市、德州市、聊城市、菏泽市。

四、山东半岛港口群主导型物流网络通道设计

山东半岛主要港口本身就处于竞争合作的发展环境中，对港口群主导型物流网络的建设不能从单一港口的建设和发展角度出发，要从整体港口群的建设和发展出发，同时考虑到各港口的经济规模、硬件配置、经营特点等实际情况，从而形成山东半岛布局合理、大中小泊位相结合的先进港口群。目前，山东半岛主要港口的发展定位如表3所示。

考虑到山东半岛主要港口群中，青岛港硬件设置完善、腹地广阔、交通设施完善等因素，本研究将青岛港作为核心“点”；由于青岛港距离国内几条主要国际航线较远，为了把国际大型船舶引导至青岛港进行货物或者集装箱的装运，这就需要发挥烟台港地处国际主要航线的优势，通过发挥烟台港的天然优势建立起与国际大型航运公司的长期合作；根据货物种类和数量规模情况进行分流，青岛港与烟台港和日照港合作，三个港口间形成“点—轴—区”模式，从而联合起来提升山东半岛港口群的竞争力，促进区域发展。

根据现有山东半岛公路铁路网络可知，烟台—济南一线有铁路、高速公路、主要公路，日照—济宁一线有铁路和主要公路，滨州—济宁一线有铁路和主要公路，潍坊—临沂有主要公路，烟台—日照一线有铁路、高速公路和主要公路。考虑到山东半岛港口群主导型物流网络是面向未来的物流网络，本文认为在现有交通网络中应该增设潍坊—滨州交通线，加强日照—济宁一线的高速公路建设，以及重点建设潍坊—临沂一线的铁路和高速公路网络。

根据上文物流节点层次的划分结果，选取一级物流节点城市作为山东半岛港口主导型物流网络的节点基础，从而形成“三横三纵”的开放型物流网络，其中，

“三横”是指滨州—潍坊—烟台线，济南—潍坊—青岛线，济宁—枣庄—临沂—日照线；“三纵”是指滨州—济南—济宁线，潍坊—临沂线，烟台—青岛—日照线。

网络通道设计如图5所示。

五、结论

山东半岛港口群主导型物流网络优化主要涉及物流总体需求预测、物流节点层次划分、物流网络通道设计三个部分，其中物流总体需求的预测为后续物流网络优化提供支撑，物流节点层次的划分为物流网络通道设计提供基础，物流通道连接各节点形成优化后的物流网络。

（1）本文通过对过去10年的总体需求量进行分析，来预测山东半岛港口主导型物流网络未来4年的总体需求，结果显示，未来4年总体需求呈上升态势。

（2）本文通过对统计数据的分析和处理将山东半岛17个城市划分为一级节点城市和二级节点城市，其中将青岛市、烟台市、日照市、潍坊市、临沂市、济南市、济宁市、滨州市、枣庄市作为一级节点城市，将淄博市、东营市、泰安市、威海市、莱芜市、德州市、聊城市、菏泽市作为二级节点城市。

（3）本文在考虑到港口主导型物流网络中港口群协调发展对物流网络效率的带动作用的基础上，结合确定的相关层次节点城市，设计出“三横三纵”的开放型物流网络，其中“三横”是指滨州—潍坊—烟台线，济南—潍坊—青岛线，济宁—枣庄—临沂—日照线；“三纵”是指滨州—济南—济宁线，潍坊—临沂线，烟台—青岛—日照线。

参考文献：

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责任编辑：赵玲

Shandong Peninsula Port Group Oriented Logistics Network Optimization

HUANG Changsheng1， ZHOU Bei1， ZHANG Xuyu2

（1.School of Economics and Management，China University of Petroleum， Qingdao， Shandong 266580， China；

2.Tangshan Branch， China Mobile Group Hebei Co.Ltd.， Tangshan，Hebei 063000，China）

Abstract： Shandong peninsula， as the important fulcrum of "One Belt and One Road" national strategy， plays an important role in the import and export of goods through the port. Shandong peninsulas portled logistics network is in urgent need to optimize and improve to provide important support for docking with the "One Belt and One Road" strategy. Shandong peninsulas portled logistics network optimization mainly relates to three parts： the prediction for overall logistics demand， the demarcation of the logistics network node level and the design of logistics network channel. Research shows that the overall demand of Shandong peninsulas portled logistics network presents the rise in the next four years. This paper divides 17 cities of Shandong peninsula into 9 primary cities and 8 secondary node cities. Whats more， this paper designs a "three horizontal and three vertical" open logistics network.

Key words：Shandong peninsula； port； dominant logisticsendprint