基于隨機(jī)前沿分析的陽(yáng)邏港集裝箱碼頭技術(shù)效率分析

李旭升，林　樺，柳青云

（武漢理工大學(xué)　交通運(yùn)輸管理系，湖北　武漢　430063）

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基于隨機(jī)前沿分析的陽(yáng)邏港集裝箱碼頭技術(shù)效率分析

李旭升，林樺，柳青云

（武漢理工大學(xué)交通運(yùn)輸管理系，湖北武漢430063）

對(duì)武漢陽(yáng)邏港集裝箱碼頭進(jìn)行介紹，分析港區(qū)技術(shù)效率的影響因素，運(yùn)用SFA理論方法，通過(guò)FRONTIER4.1軟件計(jì)算陽(yáng)邏港集裝箱碼頭2006-2015年的技術(shù)效率，通過(guò)技術(shù)效率的高低對(duì)集裝箱碼頭進(jìn)行分析，最后對(duì)提升陽(yáng)邏港集裝箱裝卸效率提出建議，陽(yáng)邏港應(yīng)適當(dāng)增加流動(dòng)機(jī)械的數(shù)量來(lái)增加產(chǎn)出，保證技術(shù)高效率。

陽(yáng)邏港；隨機(jī)前沿分析法；集裝箱碼頭；技術(shù)效率

1　引言

武漢新港陽(yáng)邏集裝箱二港區(qū)地處天興洲以東70km的長(zhǎng)江岸線上，是湖北省“十一五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。陽(yáng)邏港地處長(zhǎng)江武漢段陽(yáng)邏經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，地理坐標(biāo)東經(jīng)114°32'，北緯30°40'。新碼頭與老碼頭之間作業(yè)平臺(tái)相接，陸域以?xún)蓷l主干道相通。陽(yáng)邏港規(guī)劃建設(shè)投資11億元，建設(shè)5個(gè)5 000t級(jí)兼顧萬(wàn)噸級(jí)船舶泊位，泊位總長(zhǎng)度525m，未來(lái)設(shè)計(jì)年吞吐能力為75萬(wàn)TEU。陸域堆場(chǎng)面積52萬(wàn)m2，港區(qū)其他生產(chǎn)輔助設(shè)施（倉(cāng)庫(kù)、調(diào)度樓）占地約3萬(wàn)m2。規(guī)劃設(shè)置5個(gè)岸橋，港區(qū)道路鋪砌面積44.3萬(wàn)m2，堆場(chǎng)設(shè)備配置齊全，有軌道式龍門(mén)起重機(jī)16臺(tái)；流動(dòng)卡車(chē)等機(jī)械100多臺(tái)；空箱堆高機(jī)4臺(tái)；重箱正面吊2臺(tái)；大小叉車(chē)15臺(tái)，并配有56路監(jiān)控探頭。陽(yáng)邏港作為武漢重點(diǎn)發(fā)展的港口，未來(lái)將建設(shè)以陽(yáng)邏港為主體的集合集裝箱裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、多式聯(lián)運(yùn)等功能的現(xiàn)代物流集散中心。

2　技術(shù)效率及SFA介紹

技術(shù)效率的概念提出到確定經(jīng)歷了很長(zhǎng)的過(guò)程。20世紀(jì)中旬，英國(guó)首先開(kāi)始提出了最早的技術(shù)效率概念。勞動(dòng)力生產(chǎn)率是人們用來(lái)衡量技術(shù)效率的主要指標(biāo)，技術(shù)效率表示的是每個(gè)勞動(dòng)力的投入所獲得的最終產(chǎn)出數(shù)量。但是這個(gè)指標(biāo)并不能完全的反映出技術(shù)效率，因?yàn)槊恳粋€(gè)生產(chǎn)過(guò)程不僅僅包含勞動(dòng)力，還包括其他的必要生產(chǎn)要素。1957年，法雷爾在學(xué)術(shù)界首次提出了技術(shù)效率的前沿測(cè)定方法，在他撰寫(xiě)的生產(chǎn)效率度量的文章中，他將技術(shù)效率定義為企業(yè)產(chǎn)出不變，市場(chǎng)價(jià)格不變的情況下，投入要素總體不變情況下所消耗的最小生產(chǎn)成本，并且將其理論推廣到全行業(yè)領(lǐng)域。萊本施泰因根據(jù)市場(chǎng)變化，于1996年對(duì)技術(shù)效率做了新的定義，他從投入產(chǎn)出角度提出技術(shù)效率是投入要素不變情況下生產(chǎn)實(shí)際值與生產(chǎn)最大值的比值，得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，從此技術(shù)效率開(kāi)始表示每單位投入獲得的最大收益。

隨機(jī)前沿分析方法SFA由Aigner、Lovellamp;Schmidt、Meeusenamp;Broeek與Batteseamp;Corra分別獨(dú)立提出，本文主要介紹ALS模型和BC模型。

（1）ALS模型。ALS模型中，重點(diǎn)需要分析的是誤差擾動(dòng)項(xiàng)εi。擾動(dòng)誤差項(xiàng)可以分為兩部分，第一部分V表示為偶然誤差項(xiàng)也叫隨機(jī)誤差項(xiàng)，第二部分非負(fù)誤差項(xiàng)U用來(lái)表示技術(shù)非效率。用y表示函數(shù)產(chǎn)出變量，為單一值；X表示投入變量。ALS模型的生產(chǎn)函數(shù)表示如下：

式（1）中yi表示來(lái)自第i個(gè)樣本單一產(chǎn)出，是被解釋變量；Xi表示樣本的投入要素，是解釋變量；f（*）表示隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)；β表示未知參數(shù)向量；Vi為一部分的隨機(jī)誤差項(xiàng)，服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。其中隨機(jī)誤差項(xiàng)Vi是由投入變量之外的企業(yè)因素引起的。非負(fù)誤差項(xiàng)Ui之間相互獨(dú)立且服從相同的分布，它的不同主要由可控因素造成。Vi與Ui相互獨(dú)立，且都與Xi相互獨(dú)立。所以在ALS模型中，可以定義技術(shù)效率為：

當(dāng)Ui=O時(shí)，TE=1，yi=f（xi，β）exp（Vi），表示完全技術(shù)有效；

當(dāng)Ui→+∞時(shí)，TE→0，yi→0，生產(chǎn)運(yùn)行完全技術(shù)無(wú)效狀態(tài)；

當(dāng)0＜Ui＜+∞時(shí)，0＜TE＜1，0＜yi＜f（xi，β）exp（Vi），生產(chǎn)處于一般技術(shù)低效狀態(tài)。

由已知的生產(chǎn)函數(shù)和隨機(jī)前沿分布，平均技術(shù)效率的計(jì)算公式為：TE=E［exp（-Ui）］。但要計(jì)算出各樣本的技術(shù)效率卻非常復(fù)雜，因?yàn)殡m然樣本殘差可以算出，但誤差擾動(dòng)項(xiàng)很難求出。因?yàn)殡S機(jī)誤差項(xiàng)是不受模型控制的隨機(jī)變量，獨(dú)立于投入和產(chǎn)出變量；而技術(shù)效率影響因素是根據(jù)實(shí)際情況確定的，并且它必須是非負(fù)值，同時(shí)會(huì)隨著時(shí)間和環(huán)境發(fā)生變化，因此ALS法的運(yùn)用關(guān)鍵是有效的估計(jì)與分解技術(shù)效率。

（2）BC模型。本文采用的是BC模型，此模型的最大優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)于平衡或者不平衡的數(shù)據(jù)都可以同時(shí)采用一個(gè)模型進(jìn)行處理，不需進(jìn)行兩階段進(jìn)行，保證模型準(zhǔn)確性。BC模型的隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)如下：

yit為因變量；xit為自變量；β為待估計(jì)的參數(shù)向量，其中xit和 β為k×1維變量。和ALS模型相同，在BC模型中也可以將誤差項(xiàng)εit分為兩部分：第一部分并服從分布；第二部分Uit指的是技術(shù)效率損失中的非負(fù)隨機(jī)因素。

BC模型也經(jīng)歷過(guò)演變，從開(kāi)始的簡(jiǎn)單分析技術(shù)效率到能夠進(jìn)一步判斷和分析各種投入要素對(duì)技術(shù)效率的影響程度大小，BC模型可以計(jì)算出樣本及個(gè)體的技術(shù)效率值，并對(duì)每個(gè)投入變量對(duì)產(chǎn)出的效率影響進(jìn)行定量分析，即一步法模型。這種模型將技術(shù)非效率表示為一組實(shí)際因素變量的函數(shù)。后來(lái)在式（3）的基礎(chǔ)上，人們假定認(rèn)為Uit獨(dú)立同分布于非負(fù)的截?cái)嗾龖B(tài)分布，即其中：

mit為效率損失指數(shù)；影響技術(shù)效率的p種因素組成的p×1維向量記為Zit；δ為待估參數(shù)。t時(shí)期的生產(chǎn)單位i的技術(shù)效率可表示為：

式（5）中，TE表示的是技術(shù)效率，其中E表示期望值，計(jì)算時(shí)將獨(dú)立的原始數(shù)據(jù)代入公式，便可求得TE。式（5）表示實(shí)際產(chǎn)出與無(wú)誤差擾動(dòng)情況下的理想產(chǎn)出水平之比。當(dāng)干擾項(xiàng)越少的情況下，該比值越大；干擾項(xiàng)多時(shí)，該比值越小。

3　陽(yáng)邏港集裝箱碼頭的SFA技術(shù)效率分析

3.1模型的確定及變量選擇

技術(shù)效率模型中的BC模型是近年來(lái)衡量企業(yè)技術(shù)效率常用的方法，BC模型的優(yōu)勢(shì)主要有三點(diǎn)：隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)前沿面是隨機(jī)的，各投入變量的前沿面各不相同；隨機(jī)前沿中的誤差擾動(dòng)項(xiàng)可以分為幾類(lèi)，能更加真實(shí)的反映出技術(shù)效率水平；分析過(guò)程中可以對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，比如對(duì)結(jié)果進(jìn)行T檢驗(yàn)和似然檢驗(yàn)。同時(shí)這種模型也存在一些缺點(diǎn)：因?yàn)槟Ｐ椭邪瑓?shù)的估算，必須有明確的生產(chǎn)函數(shù)公式；技術(shù)效率隨機(jī)誤差項(xiàng)與技術(shù)無(wú)效項(xiàng)會(huì)受到已知模型分布影響，模型參數(shù)和技術(shù)效率的估計(jì)結(jié)果受到模型制約。

在ALS模型和BC模型中，本文采用的是BC模型，并采用柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)，根據(jù)陽(yáng)邏港實(shí)際情況，確定集裝箱碼頭的投入產(chǎn)出變量和影響因素變量，陽(yáng)邏港集裝箱碼頭技術(shù)效率測(cè)算模型可以表示為：

將技術(shù)非效率Uit的分布均值表示為其影響因素的效率損失函數(shù)；Uit獨(dú)立同分布于均值為mit方差為的非負(fù)的截?cái)嗾龖B(tài)分布。即且：

在使用該模型的過(guò)程中，最重要的環(huán)節(jié)就是投入產(chǎn)出變量的選擇。在參考了近幾年技術(shù)效率測(cè)度有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，最終的投入產(chǎn)出指標(biāo)使用生產(chǎn)法來(lái)選擇。根據(jù)陽(yáng)邏港碼頭的基本情況以及影響碼頭效率的主要因素，選取了集裝箱碼頭泊位長(zhǎng)度、裝卸橋數(shù)量、龍門(mén)吊數(shù)量、流動(dòng)機(jī)械數(shù)量、堆場(chǎng)面積五方面作為集裝箱碼頭技術(shù)效率測(cè)度的投入變量。選取這些變量的主要原因有：

（1）集裝箱碼頭泊位長(zhǎng)度影響碼頭可停靠的船舶數(shù)量，是衡量碼頭裝卸效率的重要因素。

（2）碼頭前沿裝卸橋的數(shù)量影響船舶在港停泊時(shí)間，裝卸橋的裝卸效率會(huì)影響碼頭運(yùn)營(yíng)速度。

（3）堆場(chǎng)龍門(mén)吊數(shù)量對(duì)集裝箱碼頭堆場(chǎng)作業(yè)安排和作業(yè)效率有重大影響。

（4）流動(dòng)機(jī)械的數(shù)量對(duì)集裝箱碼頭集裝箱的流轉(zhuǎn)有很大影響，是影響碼頭效率的重要因素。

（5）堆場(chǎng)面積的大小，影響碼頭轉(zhuǎn)箱效率和翻箱率，對(duì)集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)效率有重要影響。

對(duì)式（6）和（7）中變量進(jìn)行說(shuō)明，見(jiàn)表1。

表1　變量說(shuō)明

3.2技術(shù)效率的計(jì)算

在完成模型的選擇和變量的確定后，將陽(yáng)邏港實(shí)際的投入和產(chǎn)出代入模型計(jì)算，得到陽(yáng)邏港的技術(shù)效率。表2和表3反映的是投入變量和隨機(jī)誤差。

在得到投入與產(chǎn)出的數(shù)據(jù)之后，參考我國(guó)主要港口的投入產(chǎn)出變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將陽(yáng)邏港2006年到2015年投入變量和產(chǎn)出變量的數(shù)據(jù)代入FRONTIER4.1軟件，利用軟件進(jìn)行待估參數(shù)的估算和參數(shù)檢驗(yàn)，得出陽(yáng)邏港近十年的技術(shù)效率，并且根據(jù)實(shí)際情況得到表4和表5。

表5　技術(shù)效率測(cè)算值

運(yùn)用FRONTIER4.1軟件進(jìn)行技術(shù)效率分析不要求所有待定參數(shù)的估計(jì)值均通過(guò)T檢驗(yàn)，只需模型總體通過(guò)單邊似然比LR檢驗(yàn)即可。同時(shí)當(dāng)總體通過(guò)LR檢驗(yàn)且變差率零假設(shè)被拒絕，則可以說(shuō)明BC模型有效，計(jì)量模型參數(shù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上較為可靠，即隨機(jī)前沿生產(chǎn)模型有效，分析表4中的結(jié)果可知，隨機(jī)前沿模型有效。

4　結(jié)論

從軟件運(yùn)行的結(jié)果中可以看出，陽(yáng)邏港近十年的技術(shù)效率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，技術(shù)效率從2006年一般水平的0.7到了2015年高水平的0.96。其中技術(shù)效率提高的主要原因就是吞吐量的增加，也就是產(chǎn)出的增加，在投入變量變化不大的情況下，產(chǎn)出的明顯增大說(shuō)明了技術(shù)效率的提高。但由于陽(yáng)邏港建成時(shí)間較短，各個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)量較少，在隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)有效的情況下，得出的技術(shù)效率可能略有偏差。但總體上來(lái)看，陽(yáng)邏港的技術(shù)效率已經(jīng)達(dá)到很高的水平，即在當(dāng)前的投入情況下，已經(jīng)有了較高的產(chǎn)出水平。在此基礎(chǔ)上，要繼續(xù)保持高效率，就必須保證在當(dāng)前的投入情況下，產(chǎn)出繼續(xù)保持穩(wěn)定。從陽(yáng)邏港實(shí)際來(lái)看，在當(dāng)前的投入情況下，產(chǎn)出已經(jīng)達(dá)到較為飽和，從模型的投入變量中進(jìn)行分析，只有流動(dòng)機(jī)械數(shù)量的變動(dòng)對(duì)港口成本的影響較小，且能很好的增加產(chǎn)出，因此陽(yáng)邏港應(yīng)適當(dāng)增加流動(dòng)機(jī)械的數(shù)量來(lái)增加產(chǎn)出，保證技術(shù)高效率。

［1］童建忠.翻箱率的統(tǒng)計(jì)方法與分析價(jià)值［J］.集裝箱化，2007，（7）：27.

［2］劉樹(shù)坤.中國(guó)玉米生產(chǎn)技術(shù)效率分析［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

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Technical Efficiency of Yangluo Container Harbor Based on Stochastic Frontier Analysis

Li Xusheng，Lin Hua，Liu Qingyun
（Department of Transportation Management， Wuhan University of Technology， Wuhan 430063， China）

In this paper， we introduced the Yangluo container harbor in Wuhan， analyzed the factors influencing its technicalefficiency， used the SFA theory and methodology and the FRONTIER4.1 program to calculate the technical efficiency of the harbor for theperiod from 2006 to 2015， analyzed the level of technical efficiency of the harbor， and at the end， proposed the suggestions to improve thecontainer loading/unloading efficiency at the harbor.

Yangluo harbor； stochastic frontier analysis； container harbor； technical efficiency

F224；U169.6；F550.6

A

1005-152X（2016）07-0087-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.07.020

2016-06-04

李旭升（1993-），男，山東即墨人，碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸規(guī)劃管理；林樺（1963-），女，湖北武漢人，副教授，研究方向：港口、航運(yùn)與綜合物流管理、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)與政策；柳青云，女，武漢理工大學(xué)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)學(xué)生。