基于灰色预测法的北海港口货物吞吐量研究

李 楠 孙晓燕（通讯作者） 陈慧敏

（1.广西财经学院，广西 南宁 530003；2.北京经济管理职业学院，北京 100102）

一、引言

北海港是广西壮族自治区的三大海港之一，是广西对外开放的重要港口。随着中国与东盟各国的国际贸易往来日益增长以及在中欧班列多式联运中承担了海上运输作业，近年来北海港的货物吞吐量呈现迅猛增长趋势，其港口码头的场地和相关设备使用开始面临巨大的挑战。为了港口的更好发展，为了提高港口基础设施的充分利用，为了提高经济效益和社会效益，有效针对港口货物吞吐量进行准确预测就显得尤为重要。港口的吞吐量是衡量港口生产指标和发展水平的重要依据[1]，一般来说，沿海地区的经济状况往往由其所在地区港口的发展水平决定，因此对港口吞吐量进行精准预测，使管理部门能够提前做好货物运输、调度以及存储等方面的规划预案，不但能提升港口运转效率，而且能促进国际贸易向着良好态势发展，对当地区域经济的发展具有重要的意义。

本文分析了北海港口2015年～2019年的数据，通过构建北海港口货物吞吐量的GM（1，1）模型，对2020年～2024 年港口货物吞吐量做出了预测，同时对预测结果进行了详细地分析总结。所得结果不仅可以为运营管理部门和运输企业合理配备运输力量给予一定的理论支撑，而且可以为货运系统相关规划布局提供更为可靠的理论依据，从而提高经济效益和社会效益，能够在一定程度上为北海市政府部门制定港口未来发展计划提供依据。

二、预测方法理论

虽然我国的港口货物需求预测历史较短，但是随着科学技术的飞速发展和港口货运地位的不断提升，近几年港口货物需求预测方法和模型也得到了广泛的研究。常用的预测方法包括趋势曲线模型，扩展神经网络算法、BP（Back Propagation）神经网络算法等基于神经网络发展起来的方法，回归模型，灰色理论以及考虑了实际数据特征的组合预测模型[2]。其中GM(1， 1)模型是灰色预测中应用最广泛的一种模型，其主要原理是采用累加运算，减弱实际数据的动态随机性，生成有较强规律的数据序列，然后建立微分方程，从而预测事物未来的发展状况和趋势。

1. GM（1， 1)模型的步骤[3]

③建立GM(1， 1)模型： x(0)(k)+az(1)k＝b；

⑤求解时间响应序列：

GM（1， 1）模型：x(0)(k)+az(1)(k)＝b时间响应序列为：

2.误差检验

在运用GM（1，1）模型进行预测时，必须先进行样本数据检验。模型中的发展系数a影响着预测精度，-a越大，预测误差就越大。因此，只有-a在特定范围内时，才适合利用GM（1，1）模型进行预测。

①若-a≤0.3，则GM（1，1）模型适合用于进行中长期预测；

②若0.3＜-a≤0.5，则GM（1，1）模型适合作短期预测，作中长期预测应该要慎用；

③若0.5＜-a≤0.8，应当慎用GM（1，1）模型作短期预测；

④若0.8＜-a＜1，需要用残差修正GM（1，1）模型；

⑤若-a＞1，则不适合采用GM（1，1）模型作预测。

GM（1，1）模型适合用于含有不确定因素的系统进行预测，预测历史数据较少、波动较小的系统时，可以得到较为理想的预测值。

三、北海港的货物吞吐量预测

1.数据来源

本次预测的数据来源于《广西统计年鉴2020》，“18-5主要年份港口货物吞吐量”，选择其中的2015年～2019年北海港的货物吞吐量数据作为主要研究对象，其原始数据如表1所示。

表1 2015年～2019年北海港货物的实际吞吐量（单位：万吨）

2.数据运算

①根 据 表1可 以 建 立 序 列X（0）＝[2468，2750，3169，3387，3496]，即可对X（0）作一次累加生成： X(1)＝x(1)(1)， x(1)(2)， x(1)(3)， x(1)(4)， x(1)(5)＝[2468，5218，8387，11774，15270]；

②对X(1)作紧邻均值生成：

令Z(1)(k)＝0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1)，得：

Z(1)＝z(1)(2)+z(1)(3)+z(1)(4)+z(1)(5)＝[3843，6802.5，10080.5，13522]；

③计算系数a，b

因为：

④确定预测模型

根据以上运算，可建立GM（1， 1）的预测方程为：

所以能够得到：

3.误差检验

表2 GM（1， 1）模型检验误差

从精度检验的结果可知，GM（1， 1）模型实际值与模拟值的相对误差在0～3.6%之间，发展系数a＝-0.075187≤0.3，精度检验结果相对理想。因此，该样本数据可以利用GM（1， 1）模型进行北海港口货物吞吐量的中长期预测。

4.预测结果

根据以上分析，基于GM（1， 1）预测模型可预测北海市2020年～2024年的港口货物吞吐量：

其预测结果如表3所示。

表3 2020年～2024年北海港货物预测吞吐量 （单位：万吨）

从表3数据可知，2020年～2024年北海市港口货物吞吐量将由2020年的3847.33万吨增加至2024年的5197.24万吨，五年间即将增加了1349.91万吨，从整体上看，北海市港口货物吞吐量递增趋势非常明显，但目前北海市港口码头的场地和相关设备使用已经趋于饱和，与增长势头凶猛的货物吞吐量相比，科学规划、加快港口物流的发展，已经是迫在眉睫。

四、北海港物流发展的建议

1.政府政策积极引导，完善各方环境建设

首先，基础设施是物流发展的基础，建议北海市政府积极拓展融资渠道，大力实施招商引资，加快资金投入，促进北海港装卸搬运工程不断优化，不断完善基础设施环境建设；其次，以《港口法》为基本框架，制定与港口管理配套的规章制度，营造港口发展的良好法律环境；第三，突破港口发展的地方观念，从省级层面出台相关政策，立足于整个北海区域经济发展，支持港口码头进行资源整合，充分发挥各职能部门的作用，依托外贸出口、临港企业等发展方式[4]，积极搭建基于港口资源跨区域合作和交流平台，探索实行更优的监管制度，为港口发展营造良好的政策环境，共同促进区域经济的发展。

2.利用信息化技术，提高物流效率

随着全球经济的迅速发展，现代物流已从单纯点对点运输走向供应链管理，现代港口发展也离不开信息化管理，政府相关部门可积极引导相关企业发展和利用信息化技术，搭建港口合作信息化网络平台[5]，实现港口政府部门内部、政府部门与物流企业以及物流企业之间的信息和资源交流共享，协调政府各部门以及各企业之间的正常运作，数据无缝对接，大力降低物流成本，提高物流效率，促进港口离岸贸易和远程物流的发展。

3.整合多方资源，提高港口集疏运效率

政府相关部门可基于港城协调发展理念，通过整合多方资源，从宏观角度做好港口的整体规划，积极构建以北海港为核心的现代物流大交通体系，优化港口集疏运体系结构，推进多式联运发展，形成港口、高速公路、高铁相互衔接，辐射全国的重要交通枢纽，提高港口集疏运效率。

4.加深校企合作，培养智慧物流型人才

物流行业的发展离不开人才的支撑，建议北海市政府协同物流企业、北海市各高校，大力推动产教研深度融合，创新发展，针对当前传统物流向智慧物流转型的现实，探索智慧物流背景下物流专业人才的培养。

五、结语

通过样本数据与预测值对比进行实例验证，相比于传统的预测方法，GM（1，1）模型预测的货物吞吐量预测精度和准确性更高，处理过程更简单。本文基于灰色预测理论的GM（1，1）预测方法建立北海港港口货物吞吐量的预测模型，对未来五年内的北海港港口货物吞吐量进行预测，并基于预测结果对北海港物流发展的提出了建议，希望在一定程度上为北海市政府部门制定港口未来发展计划提供依据。