基于Fuzzy-ISM 模型的港口创新发展路径研究——以天津港为例

张念祖，解 琨

（1.上海大学 管理学院，上海 200444；2.云南财经大学 物流学院，云南 昆明 650221）

0 引 言

港口作为典型的开放式交互运输主体，具有运作结构复杂、发展影响要素多元化、业务时间及空间跨度大等特征。港口发展的影响要素能够从多维度出发进行分析研究，例如，港口的综合基础设施、生产力、经营环境、发展潜力等[1]。此外，国内外众多学者通过熵权TOPSIS分析法[2]、复杂网络分析法[3]、协同发展模型[4]、系统动力学模型[5]等研究方法对多元化港口发展影响因素进行探讨分析，以研究各要素对港口发展的影响以及其间的关系，并根据分析结果提出针对性的港口发展策略。

众多学者聚焦不同的研究角度，对港口的创新发展进行了多方面的深入分析。随着互联网技术的发展，利用先进生产力赋能港口运作，实现自动化和智慧化港口管理，已成为港口建设发展的首要目标之一。杨凯等（2022）以及李昕昱（2022）明确了智慧港口的发展建设需求，强调了大数据在智慧港口建设中的重要作用，并提出了数字化智慧港口建设方案[4-5]。

港口多元化影响因素创新发展研究离不开科学的方法论支撑。Fuzzy-ISM模型方法在运营管理中的多影响因素研究领域中已得到广泛应用。Fuzzy-ISM模型在原有ISM模型的基础上，引入模糊理论，进一步量化要素间的影响程度的大小，使得研究决策更加科学全面。刘森等（2021）利用Fuzzy-ISM对影响物流园区选择的市场因素、成本因素、社会影响因素、政策因素以及区位因素进行内在逻辑分析，针对不同层次的影响因素提出选址建议[6]；汪振双等（2020）利用交叉影响矩阵相乘法，对建筑垃圾处理PPP项目的Fuzzy-ISM模型进行求解分析，为运营方识别项目中的关键风险因素提供科学合理的优化方法[7]。

1 港口创新发展相关影响因素

文章根据搜集的相关文献将影响港口创新发展的关键要素归纳为五个层面，并在各类层面下对具体要素进行深入分析，各层面及其下相关要素如表1所示。

表1 港口创新发展影响因素

2 Fuzzy-ISM 模型

Fuzzy-ISM模型（如图1所示）则是在ISM解释结构模型的基础上，利用直觉模糊理论对每对变量之间的关系进行量化评价，即利用变量之间的隶属度和非隶属度。Fuzzy-ISM模型的关键实施步骤如下所示。

图1 Fuzzy-ISM 模型

步骤1：建立模糊度评价矩阵，其中：αij∈[0，1]和βij∈[0，1]分别表示隶属度和非隶属度。

步骤2：计算隶属度和非隶属度之间的差值θ（x）。

步骤3：构建邻接矩阵。

将模糊度评价矩阵与特定的阈值a和b进行比较，得到邻接矩阵，其中xij∈{0，1}。

得到的邻接矩阵如矩阵A所示。

步骤4：利用布尔矩阵运算规则获得可达矩阵。

设I为单位矩阵，有如下公式。

当满足公式（3）时，得到可达矩阵M，其中Mij∈{0，1}。

步骤5：划分层级并绘制解释结构模型图。

首先，确定可达矩阵中Si因素的可达集合U（Si）、先行集合O（Si），具体公式分别如下所示。

式（4）中的U（Si）为可达矩阵M中每一行Si所对应矩阵元素为1的所有列因素的集合，mij为矩阵M第i行第j列的元素。

式（5）中的O（Si）为可达矩阵M中每一列Si所对应矩阵元素为1的所有行因素的集合，mij为矩阵M第i行第j列的元素。

其次，当U（Si）∩O（Si）时，将Si确定为第一层级，然后将矩阵M中Si这一因素剔除，再重复上述步骤，同理直到确定出底层的因素集，则可绘制因素的ISM关系图。

研究在Fuzzy-ISM模型的基础上，利用MICMAC方法对各要素之间的关系进行更深入的刻画。MICMAC分析法主要利用象限图分析不同影响因素在综合系统中的特性以及相互之间的关系，能够帮助决策者根据不同变量的性质采取针对性的措施，达到要素间平衡发展。MICMAC方法的关键性指标有因素驱动力（Xi）和因素依赖度（Yi）。

3 实例分析

通过咨询专家，获得原始模糊评价数据，按照公式（1）计算隶属度与非隶属度之间的差值；取专家经验值作为阈值，即a=0.5，b=0.2利用公式（2）能够进一步得出邻接矩阵；根据公式（3）以及布尔矩阵运算规则，得到港口创新发展影响因素的可达矩阵；最并得到相应的港口创新发展影响因素Fuzzy-ISM多层递阶图。层级划分表及Fuzzy-ISM多层递阶图分别如图2所示。

图2 天津港创新发展影响因素Fuzzy-ISM 多层递阶图

根据相关数据能够得到MICMAC象限图，如图3所示。

图3 天津港创新发展影响因素MICMAC 象限图

4 结果分析

通过天津港创新发展影响因素Fuzzy-ISM多层递阶图和MICMAC象限图能够得出如下结论。

联动象限中的天津港创新发展影响因素一般具有较高的驱动力和依赖度，既易对其他因素产生不同程度的影响，又易受到其他因素的影响，波动性较高且难以把握。目前本文所提出的天津港创新发展影响因素都不属于联动象限，能够在一定程度上表明不同层面的天津港创新发展影响因素具有一定的稳定性，便于进行统筹规划。

独立象限中的天津港创新发展影响因素驱动力较强，依赖度相对较弱，一般不易受其他因素的影响，对其他因素具有较强的影响力，是港口创新发展中的关键性因素。从层级角度来看，上述影响因素分布在第六层级、第五层级、第四层级以及第三层级。由Fuzzy-ISM模型可知，层级越高说明影响力度越大。S1政治经济政策属于顶层设计层面，主要涵盖政府机关所制定的港口创新发展宏观战略。S2港口产业链完整度作为天津港企业发展的重要前提条件，能够根据S1政治经济政策对产业结构进行积极调整，大力发展高新企业，构建全方位、多层次、宽领域的行业生态环境。S6智慧数据平台作为连接深层次因素和中间层次因素的关键点，发挥着中介效应。S6智慧数据平台主要为S7智慧服务平台和S8智慧调度平台等影响因素提供底层的数据支撑，构建大容量、多种类的信息资源池以提供多元化智慧服务和高效智慧调度方案。S9节能减排能力、S10污染处理能力、S11可再生资源利用能力等影响因素相互影响且均属于绿色港口层。通过上述绿色港口层影响因素，天津港能够进一步推进“低碳”“零碳”建设，建立危险废物规范化管理体系，提升清洁能源的使用效率，从而在一定程度上降低因自身发展所带来的能源采购成本和碳排放成本。

依赖象限中的天津港创新发展影响因素具有较强的依赖度以及较低的驱动力，容易受其他因素的影响，是港口创新发展中的直接性因素。从层级角度来看，上述影响因素分布在第二层级以及第一层级。由Fuzzy-ISM模型可知，层级越低说明影响越直接。S4运营能力主要以天津港货物吞吐量为主，综合反应港口发展态势及潜力。S5运作成本主要指港口在运营过程中产生的各类相关成本费用，包括港口基础设施的维修折旧费用、人工管理费用、碳排放成本、能源采购成本等。S4运营能力以及S5运作成本作为港口运作层面的创新发展影响因素，受智慧港口层面以及绿色港口层面等因素影响较大。此外，S4运营能力与S5运作成本相互影响，二者之间存在着背反效益，天津港运营能力的提升会导致更多的资金、技术、建设投入，在一定程度上会增加相应的运作成本；同时，降低天津港投资建设力度会在一定程度上使得运营规模下降。S12政府、S13客户、S14企业等是天津港创新发展最直接的影响因素。天津港的创新发展与三者紧密相关。此外，三者受S4运营能力以及S5运作成本等因素影响较大，天津港高效的运营能力以及较低的运作成本能够促进天津市政府增加税收，推动天津市工业和服务业的良性发展；能够招商引资，优化天津港港区企业结构以及布局；能够为顾客提供更高性价比的服务，提升客户满意度。

自发象限中的天津港创新发展影响因素的驱动力和依赖度相对其他象限都较低，受其他因素影响和影响其他因素的程度都处于中等水平，易于把握。从层级角度来看，上述因素都分布在第三层级，属于影响天津港创新发展的中间层因素S3基础设施综合反映了天津港建设规划能力，其建设程度能够在一定程度上对S4运营能力和S5运作成本产生影响。S7智慧服务平台和S8智慧调度平台，能够依托S6智慧数据平台所提供的大数据资源池，将物联网、云计算、传感器等互联网技术应用于天津港的实际运营之中，实现港口各类资源要素的无缝连接和各功能模块的协同联动。此外，S7智慧服务平台能够为S8智慧调度平台提供运筹优化导向，S8智慧调度平台能够更好地完善S7智慧服务平台的运作模式，二者相辅相成，从而形成良性循环发展。

5 天津港创新发展路径研究

5.1 完善政治经济政策，优化港区产业结构

政府机关一方面应不断完善自由贸易试验区、保税区以及进出口商贸中心政策机制，拓展延伸天津港业务，推动进出口贸易的发展，增加天津港的运营能力和融资能力；另一方面应出台相应政策，以优化货物“一站式”的订舱、报关、报检、签发、提单等手续过程，减少运作成本，提升运营效率，进一步扩大市场规模。此外，基于“双循环”发展格局、“双碳”绿色目标以及交通强国建设发展纲要等宏观战略政策，政府机关应不断完善智慧港口与绿色港口建设政策体系，落实相应的建设方针，为港口朝向智慧化与可持续化方向的转型升级提供有力的政策支持。

天津港优化港区产业结构的具体措施如下：第一，整合港口产业资源，推动一体化进程。港区各大企业应聚焦高质量发展，以优质资源为牵引，打造集航运、物流、文旅、贸易、金融等多元化服务于一体的港口产业链集成平台。第二，明确企业核心竞争力，实现职能互补。港区各大企业应明确自身核心发展优势，实现生产运作资源的针对性倾斜，同时与港区其他企业建立战略性合作关系，共建产业发展命运共同体。第三，大力发展高新技术产业，逐步扩大港区产业规模。港区企业应在保留传统加工制造业的基础上，不断发展高新技术，优化港区产品和产能结构，延伸港口价值链，吸引更多高科技产业入驻，为港区产业持续发展注入活力。

5.2 完善港口基础设施，建设智慧绿色港口

天津港应从安全性、智能性、环保性等层面不断完善基础设施建设情况。在安全性方面，天津港需将安全管理摆在运营发展的第一位，定期对港口安全基础设施进行全方位检查修缮，对于达到使用年限以及不符合安全生产需求的设备进行报废处理。此外，天津港需注重危险品存储设施，对其进行实时动态监控管理，避免灾害的发生。在智能性方面，天津港应加大对于智能设施设备资金的支持力度，逐步实现自动化设施全港区覆盖，提升基础设施的智慧运营能力，构建万物互联的智慧基础设施生态体系。在环保性方面，天津港一方面需不断推行使用光伏发电、风能发电、潮汐发电等清洁能源发电设备，持续为港口生产运作提供稳定的清洁电力；另一方面需不断完善绿色环保基础设施设备，加强对抑尘设备、污水处理站、空气净化器等设施的投资建设。

从建设智慧港口的角度来看，天津港除继续完善港口无人驾驶、自动化运营等智慧服务模式外，应更加注重智慧港口的一体化发展，即以CPS、云计算、ERP、MES等技术系统为支撑，统筹规划港口各服务板块关键要素的衔接，推进港口数字化转型。在数字化智慧港口建设模式中，各核心业务板块应不断加强信息流通速率，实现运作流程的透明性，解决因信息不对称所导致的误差问题；各核心业务板块需对人、船、机、场、货等生产要素进行全方位感知，实现港口运营生产协同一体化；各核心业务板块应基于后端智慧港口服务解决方案资源池，为前端用户提供针对性、定制化服务。从建设绿色港口的角度来看，天津港的内陆运输和海洋运输应不断发挥海铁联运的作用，选择单位能耗量较少的轮船以及火车，减少废气污染物的排放。此外，天津绿色港口建设需要加强港区工业废弃物排放管理，优化海洋生态圈治理；利用绿色科技系统，结合潮汐能、风能等资源，净化物流运输环境；同时积极发展逆向回收物流，实现对废弃物的优化处理。

5.3 共建港口发展平台，实现多方互利共赢

国家层面的政府、社会层面的企业、个人层面的客户是影响港口创新发展的关键主体，满足上述多方主体的服务需求是港口创新发展的重要前提。政府从国家宏观发展的角度出发，需要港口创新发展起到带动片区经济发展、带动服务行业转型升级的作用；企业从组织经济发展的角度出发，需要港口创新进一步提升自身盈利能力、不断扩大市场规模；客户从消费服务的角度出发，需要港口创新带来更高品质的服务。天津港应以各类需求为导向，以现有创新发展资源为牵引，构建战略性合作发展平台，将多方主体利益紧密结合，深刻把握各项诉求的核心要点，打破港口与多方合作主体的利益边界，实现共性发展的交叉融合。一方面，天津港应统筹规划多方主体的关键性需求，为其提供精细化以及定制化的服务模式；另一方面，天津港应将港口创新发展过程中的各类要素与多方主体利益紧密结合，形成港口创新发展共同体，进而通过发挥各类主体的核心资源优势以实现港口创新发展与多方主体利益最大化共赢的局面。