基于DEA模型的上海國際航運中心物流效率的比較研究

（上海海事大學物流研究中心 上海 200135）

國際航運中心作為國際航運樞紐，是國際航運業的關鍵環節，推動了相關區域經濟的發展［1］．在世界主要的國際航運中心中，主要有3種模式：以市場交易和提供航運服務為主的航運中心，如倫敦國際航運中心；以腹地貨物集散服務為主，腹地型的國際航運中心，如鹿特丹和紐約；以中轉為主，中轉型的國際航運中心，如香港和新加坡［2］．文中選取的上海、天津、大連、青島、香港、安特衛普、鹿特丹和新加坡8個港口中，鹿特丹為腹地型，香港和新加坡為中轉型，國內的一些港口還在探索適合自己的國際航運模式．

物流水平已經成為一個國家或地區整體實力的重要指標之一［3］．Alan Stainer認為物流效率的評價，可以被劃分為單因素投入的效率評價，如衡量勞動、資本或技術投入在物流行為改善中所起作用的評估，以及多因素效率評價，包括所需全部勞動、物資、設備、能量與其他投入［4］．近年來，上海港口的吞吐量以高于每年20%的增長率快速發展．但是，上海與其他國際航運中心相比，在國際中轉方面則落后較多．據統計，在2010年，上海港口的國際中轉量只達到了5%，而在新加坡，國際中轉量則達到了85%．同時在港口物流服務方面，上海與其他航運中心城市還存在一定的差距．對物流效率進行評價，有利于加快技術進步，加強管理，合理分配資源，減少浪費，促進上海國際航運中心健康、可持續地發展．

1 理論研究

1.1 DEA理論

數據包絡分析法（data envelopment analysis，DEA）被大致定義為具有多個輸入或輸出的決策單元（DMU）的測量效率的非參數方法［5］．DEA方法有較多模型，其中應用最為廣泛的是CCR模型和BCC模型，在本文的分析過程中也是應用了這2個模型．CCR模型假設規模報酬不變，用來評價決策單元間的相對有效性，可以同時對決策單元的規模有效性和技術有效性進行研究；BCC模型則是允許規模報酬可變，由此便可衡量DMU的純技術效率（pure technical efficiency，PTE）．若將CCR模型所得效率值除以BCC模型效率值，即可求得DMU的規模效率值［6］．BCC模型是將CCR模型所求算的生產效率，分解為純技術效率與規模效率（scale efficiency，SE），以了解欠缺效率的原因是純技術效率還是規模效率．

1.2 DEA基本模型

1．2．1 CCR模型 假設有n個決策單元（decision making units，DMU），每個 DMU 都有m種類型的輸入（表示對資源的耗費）以及s種類型的輸出（表明成效的信息量），用Xj＝（x1j，x2j，…，xmj）T和Yj＝（y1j，y2j，…，ymj）T分別表示輸入向量和輸出向量，變量V＝（v1，v2，…，vm）T和U＝（u1，u2，…，us）T作為權系數．定義每個決策單元相應的效率評價指數為

式中：xij為第j個DMU對第i種輸入的投入量，xij＞0；yrj為第j個DMU對第r種輸出的產出量，yrj＞0；vi為第i種輸入的重要性或權；ur為第r種輸出的重要性或權．

由定義可知，總可以適當地選取ur，vi，使得hj≤1；對評價單元h的值越大，表明評價單元能夠用相對較少的輸入得到相對多的輸出．

現在要對第0個DMU進行效率評價，以權系數U，V為變量，以第0個DMU的效率指數為目標函數，以所有的DMU（包括DMU0）的效率指數為約束，即hj≤1，j＝0，1，…，n，構造如下的最優化模型，將決策單元j記作j－DMU：

這是一個分式規劃問題，該模型的解先用矩陣形式表示，再用Charnes－Cooper變換，轉化為一個等價的線性規劃問題．可變換成下面的線性規劃模型：

如果解S＋＝0，S－＝0，θ＝1，則決策單元為DEA有效．此時，該決策單元既是規模有效又是技術有效，說明在這n個決策單元組成的系統中，決策單元j0的生產要素已經達到最佳組合，并取得最佳產出效果．若解θ＜1時，稱決策單元j0為非DEA有效．說明該決策單元規模無效且技術無效．在這n個決策單元組成的經濟體系中，j0可以通過組合將投入原來的投入的θ倍而能夠保持原產出不變．

1．2．2 BCC模型 當生產可能集的假設不符合現實時，可以去掉其錐性假設，得到BCC模型：

2 上海國際航運中心物流效率的比較研究

2.1 物流效率評價指標的確定

按照DEA評價模型的要求，選擇DMU必須是同一類型，即要滿足3個基本的特征：相同的目標和任務、相同的外部環境以及相同的輸入和輸出指標．所選取的航運中心有以下幾個共同點：（1）目標任務相同．這8個口岸城市已經成為當前全球資源配置的最重要平臺．在經濟全球化進程不斷加深的大環境下，包括上海在內的航運中心在市場經濟杠桿的指導下，共同擔負著優化全球資源配置、調整全球產業結構的任務，它們也都是物流設施先進、物流效率較高、值得上海國際航運中心學習的港口；（2）外部環境相同．這8個航運中心雖然處于不同的國家或地區，但是對其物流效率起主要作用的已經不僅僅局限于所在的國家和地區，它們負擔的功能決定了其外部環境是全球的政治經濟環境；（3）輸入／輸出指標相同．本文擬采用的輸入／輸出指標體系、擬比較的績效指數都是相同的．

2．1．1 輸入指標 航運中心的硬件設施條件對航運中心物流效率的影響集中反映在碼頭前沿水深、堆場及倉庫的總面積上．碼頭前沿水深是必須考慮的輸入指標，集裝箱船舶日益大型化的趨勢對港口碼頭的水深條件提出了更高的要求．堆場及倉庫的總面積則影響了碼頭的運作效率．如果面積較大，裝卸過程中的翻箱率就較低，可以有更多的場吊機械用于船舶裝卸，港口物流的存儲和裝卸效率就高．

航運中心的軟件設施包括核心腹地的經濟總量、口岸通關能力和信息化水平．在一般情況下，腹地經濟總量和航運中心的輸入及輸出量呈正相關關系，經濟腹地越發達，對航運中心形成與建設的需求就越強烈，投入和支持的力度就越大，航運中心的產出也就越多．由于貨物通關手續繁雜，常耗費不少時間，故簡化通關手續，提高口岸通關能力將有助于提升港口物流運輸的競爭力．

2．1．2 輸出指標 主要包括貨物吞吐量和集裝箱吞吐量．貨物吞吐量是航運中心最主要的產出指標，也是衡量航運中心物流效率最重要的指標．盡管近些年來集裝箱吞吐量指標變得越來越重要，但是貨物吞吐量指標仍最為重要．由于集裝箱是高附加值貨物國際運輸的最佳形式，且集裝箱吞吐量的發達程度直接關系到腹地經濟的發達與成熟程度．因此，港口集裝箱吞吐量已成為判斷國際航運中心的重要指標之一．

2.2 運用DEA模型評價物流效率

由于數據收集較為困難，本文根據相關統計數據（見表1），并結合航運中心、港口物流等領域專家打分，應用軟件DEAP2．1求解相應的線性規劃問題．假設規模報酬可變，并固定輸出的前提下，應用BCC模型，將技術效率分解為純技術效率和規模效率．

表1 航運中心的輸入及輸出指標

從表2的結果分析得出：（1）大連和安特衛普的技術效率相對較高，盡管上海和天津的技術效率相對較低，但總體是呈發展趨勢；（2）上海的總效率相對較低的原因是上海的技術效率接近于平均水平而規模效率低于平均水平，表明上海港的建設主要依靠的是擴大生產規模．從表1的輸出指標來看，上海港的貨物吞吐量和集裝箱吞吐量已躍居第一，但總效率卻明顯低于世界公認的幾大國際航運中心，超負荷的運轉限制了其港口物流的進一步發展．從經濟學的角度來看，國際航運中心是港口經濟發展的一部分，即航運中心的建設和港口經濟的發展是一致的．鑒于貨物吞吐量不能完全反應港口中后期的發展，因此上海國際航運中心的建設不能只著重于港口貨物吞吐量及其國際排名，也不能將港口的基礎運輸設施作為惟一的建設指標，而應集中在航運服務、港口建設及整合和協調其他子系統方面，利用自己的優勢形成自己的特色．

表2 DEA模型結果

集裝箱深水港的建設已經成為上海國際航運中心的核心問題，雖然目前上海港的碼頭前沿水深相對不夠，但是隨著大小洋山港的建設，上海港將成為一個擁有50多個大型集裝箱泊位，水深達15m的深水良港．同時上海港積極應用信息技術、網絡技術等對碼頭運營、堆場、機械設備進行實時管理，提升碼頭生產效率，擴大港口吞吐能力．

上海與鹿特丹、香港同樣擁有廣闊的經濟腹地，且核心腹地的經濟都較為發達．香港依托中國大陸，連接歐美，而向東南亞，其轉口貿易中的中轉貨運物流占其港口吞吐量的83%以上．鹿特丹港的貨物幾乎100%來自歐陸腹地，海關監管的基本政策是簡單、高效、高質．其港務管理局不斷創新管理機制，進行功能調整，由先前的港務管理功能向物流鏈管理功能轉變，建設信息港，發展增值物流．上海港應利用其腹地優勢，加快內河航道建設，完善貨運道路網絡，大力發展水水中轉，形成以上海為中心，江浙為兩翼，長江流域為腹地的東北亞國際樞紐港，基本形成規模化、集約化的現代港口集疏運體系．

對規模效率值進行分析發現，除了大連和安特衛普外，其他所有航運中心的規模效率都小于1，這表明航運中心的規模效率遞增趨勢較大，即在現行的基礎設施條件下，適當改善各項硬件和軟件設施的條件就會帶來更高的物流效率水平．在這8個航運中心中，只有香港港的物流效率水平是呈下降趨勢的，這是因為目前香港的物流水平已達到最大產出規模，而且隨著近幾年香港港吞吐量增長緩慢，港商競相將投資轉向了深圳港．但由于香港政府一直重視物流業的發展，健全法律制度，提供金融與保險等一系列物流援助或服務、快捷高效的海關通關服務等，因此香港依舊是運輸及物流樞紐中心．

3 結 論

1）為了提高上海國際航運中心的物流效率，必須均衡發展港口各項設施的投入，片面追求單方面的指標，將會導致瓶頸效應，限制物流效率水平的提高．上海港單純依靠規模效率的提高，將會造成效率低下．

2）物流的發展對經濟的發展非常重要，而港口物流作為聯結國際間水陸運輸的核心樞紐更是舉足輕重．通過港口物流效率分析發現上海港物流發展還存在一些建設性難題．如需加強集疏運體系建設，提高信息化水平等．

3）DEA模型的應用使得上海港可以更加客觀地了解和評價自身的物流競爭力，從而有針對性地進行改進．同時DEA模型也可以用于其他交通運輸行業，如航空、鐵路、公路等行業的物流效率評價及排序．

［1］ HU Wenxiu．Aim to international shipping center［J］．China′s Foreign Trade，2009，13：29－30．

［2］王 杰．國際航運中心形成與發展的若干理論研究［D］．大連：大連海事大學，2007．

［3］ELLRAM L．Fundamentals of logistics management［M］．Irwin：McGram－Hill，1998．

［4］PRODUCTIVITY A S．Performance measurement and management in logistics［J］．Asia Pacific Journal of Marketing and Logistics，1996（8）：46－63．

［5］COOPER W W，SEIFORD L M．Data envelopment analysis［M］．Kluwer：Kluwer Academic Publishers，2000．

［6］郝 海，蹤家峰．系統分析與評價方法［M］．北京：經濟科學出版社，2007．