全自動化與傳統集裝箱碼頭投入產出比較研究

葉雅妮 丁 濤

(武漢理工大學交通學院 武漢 430063)

0 引 言

碼頭和自動化的關系在當今世界計算機技術迅猛進步的背景下越來越緊密.我國自動化集裝箱碼頭建設起步較晚，但隨著“一帶一路”尤其是21世紀海上絲綢之路政策的發布，我國集裝箱碼頭向高端自動化碼頭的發展趨勢明顯加速.

全自動化集裝箱碼頭和傳統集裝箱碼頭的投入產出狀況如何？國內外許多學者分析港口投入產出指標，采用數據包絡分析或其衍生等模型對港口的競爭力進行分析[1-3].另一些學者研究投入產出表內部經濟關系，建立經濟貢獻模型[4-5]，但針對全自動化集裝箱碼頭和傳統集裝箱碼頭的對比投入產出分析研究還不多見.本文基于同等規模的傳統集裝箱碼頭和全自動化集裝箱碼頭，從財務、國民經濟評價和發展機遇等角度比較兩個碼頭的投入產出效益.

1 碼頭基礎數據

以廣東某碼頭構建基于同等規模的傳統集裝箱碼頭和全自動化集裝箱碼頭，兩個碼頭均設計建立四個5萬t級的多用途泊位，建成達產后吞吐量如下：初期集裝箱吞吐量為45萬TEU/年，通過增加設備逐年增加吞吐量，最終形成180萬TEU/年吞吐能力.

根據規模，傳統集裝箱碼頭應每個泊位配備3臺單小車岸橋；水平運輸配備120輛集卡；每臺岸橋配備4臺輪胎吊或軌道龍門吊；堆場共配備12臺正面吊，20臺叉車.

而全自動化集裝箱碼頭則需每個泊位配備3臺雙小車岸橋；水平運輸配備60輛AGV小車；每臺岸橋配3臺自動化軌道吊(ARMG).兩個碼頭的設計布局規劃見圖1.

圖1 設計集裝箱碼頭布局規劃示意圖

兩個碼頭建設期均為2.5年，計算期為23年.根據市場調研和專家咨詢，以廣東某港口為基準，從工程費用、其它費用和預留費用角度估計兩個集裝箱碼頭的投資.估計傳統集裝箱碼頭的投資約為213 284萬元，建設期之后3年內每年增加21 229萬元設備投資；全自動化集裝箱碼頭的投資估算為290 964萬元，建設期之后3年內每年增加34 871萬元設備投資.

2 財務分析

在項目計算期內，按行業基準折現率計算各年凈現金流量現值的代數和即為凈現值.資金流入現值總額與資金流出現值總額相等即凈現值等于零時的折現率為內部收益率，采用插入法計算內部收益率.投資項目各年的凈現金流量按基準收益率折成現值之后，凈現金流量累計現值等于零時的年份為投資回收期.兩個碼頭的財務指標計算結果見表1.

表1 兩個集裝箱碼頭財務指標

由表1可知，不管是所得稅前海是所得稅后，傳統集裝箱碼頭的內部收益率和凈現值都比全自動化集裝箱碼頭高，傳統集裝箱碼頭的投資回收期比全自動化集裝箱碼頭小.

3 碼頭國民經濟分析

國民經濟評價分為直接效益和間接效益，其中間接效益又分為前向波及作用、后向波及作用和消費波及作用.首先，將兩個集裝箱碼頭的建設總投資根據投入產出表分配到各個部門，分配結果見表2.

表2 國民經濟相關部門投入資金分配表 萬元

3.1 相關系數計算

根據廣東省2015年投入產出表，計算涉及的相關系數，包括兩個碼頭建設波及部門的2015年廣東省增值系數、直接消耗系數、完全消耗系數、分配系數以及完全需求系數.

1) 國內生產總值增值系數zj為第j部門最初投入占總投入的比值.含義是單位總投入所能產生的國內生產總值，為

(1)

式中：zj為國內生產總值增值系數；vj為第j部門最初投入；Xj為第j部門總投入.所有增值系數組成增值系數向量Z=(z1,z2,…,zn)T

2) 直接消耗系數aij為橫向第j部門生產單位產品所需要直接消耗的列向第i部門的產品價值量.反映了各部門之間相互耗用產品的數量關系與一定技術水平下各部門之間的技術經濟聯系，為

(2)

式中：aij為直接消耗系數；xij為第j部門生產所需要直接消耗的第i部門的產品價值量；Xj為第j部門總投入.所有直接消耗系數組成直接消耗系數矩陣A=(aij)n×n

3) 完全消耗系數bij：是指第j部門提供單位最終使用需要直接消耗和間接消耗的第i部門的產品數量.完全消耗等于直接消耗和間接消耗之和，為

(3)

式(3)寫成矩陣、向量形式：

B=A+BA即B=(I-A)-1-I

(4)

式中：I為單位矩陣；(I-A)-I為列昂惕夫逆矩陣，又稱為完全需求系數矩陣，完全需求系數矩陣等于完全消耗系數矩陣和單位矩陣的和，單位矩陣的含義是本部門產出的單位最終產出本身.

4) 分配系數dij為指國民經濟各部門生產的產品在中間使用和最終使用等各種用途之間的分配比例，為

(5)

式中：dij為分配系數；xij為第i部門給第j部門提供的產品數量；Xi為第i部門的總產出；Mi為第i部門的進口、國內省外流入之和.其中，Xi+Mi為第i部門產品總供給量(包含進口和國內省外流入).

3.2 直接效益計算

碼頭建設直接創造的增加值是指碼頭作為生產者，通過提供裝卸、運輸、拆拼箱等服務，取得勞動報酬，產生經濟增加值，本身對國民經濟產生貢獻.直接經濟效益為

Ed=ZTX

(6)

式中：Ed為碼頭建設直接創造的增加值；Z碼頭建設相關部門國內生產總值增值系數；X為計算期碼頭建設總投資根據投入產出表分配到各個部門的投入額.

根據直接經濟貢獻計算公式可得傳統集裝箱碼頭的國民經濟直接貢獻為

Ed=∑zjXj=5.29 億元

全自動化集裝箱碼頭的國民經濟直接貢獻為

Ed=∑zjXj=7.07 億元

3.3 間接效益計算

1) 碼頭的后向波及作用是指生產碼頭建設中間投入產品所創造的增加值.

后向波及作用公式為

Eb=ZTBX

(7)

式中：Eb為碼頭建設的后向波及作用；Z為所有部門增值系數組成增值系數向量；B為完全消耗系數矩陣；X為計算期碼頭建設分部門總投入矩陣即表2所示部分，未涉及的部門計為0.

2) 碼頭的前向波及作用是指以碼頭建設為中間投入的產品的生產所創造的增加值.前向波及作用公式為

(8)

式中：zj為碼頭建設前向波及部門的國內生產總值增值系數；dij為碼頭建設前向波及部門對碼頭建設產品的分配系數；aij為碼頭建設前向波及部門對碼頭建設產品的直接消耗系數；Xj為計算期碼頭建設總產出.

3) 碼頭建設的消費波及作用是指上述碼頭建設直接與間接創造的增加值形成的國民收入，通過直接分配與使用而再次引起的國民收入增量.消費波及作用公式為

(9)

式中：b為邊際消費傾向(2015年廣東省的邊際消費傾向83.7%)；Ed為碼頭建設直接創造的增加值；Eb為碼頭建設的后向波及作用；Ef為碼頭建設的前向波及作用.

經計算，兩個集裝箱碼頭對廣東省各經濟部門的間接貢獻見表3.

表3 傳統集裝箱碼頭和全自動化集裝箱碼頭的間接貢獻計算結果 億元

由表3可知，雖然全自動化集裝箱碼頭的總投資是傳統集裝箱碼頭的1.27倍，但全自動化集裝箱碼頭的直接貢獻是傳統集裝箱碼頭的1.35倍，后向波及作用是傳統集裝箱碼頭的1.28倍，前向波及作用是傳統集裝箱碼頭的1.83倍，消費波及作用是傳統集裝箱碼頭的1.82倍.

4 港口發展前景

中國港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮，以智能化為引領的第六代港口正在開創更安全綠色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式.國家針對智慧港口建設的制度和支持力度，表明了發展智能化港口的決心[6].

面對全球工業4.0和“互聯網+”的發展趨勢，目前我國已自主開發并投入使用TOS全自動化碼頭智能生產管理控制系統和wellocean類腦智能港口系統，自動化集裝箱碼頭成為了智慧港口當前及未來發展的一個重點.

雖然目前自動化碼頭還存在資金、技術、管理、規范和標準上的缺陷，缺少社會大環境的支持，距離智慧港口的自我適應階段還有一段路要走，但自動化集裝箱碼頭降低了人工成本，減小了生產的危險性，提高了全球供應鏈的可預見性，其環保并憑借24h不間斷的生產提高了作業效率，積極適應船舶大型化大趨勢，必將為供給側結構性改革，以及產業鏈質量與效益重構、加快轉型升級，注入巨大新動能[7].

5 結 論

1) 傳統集裝箱碼頭的內部收益率和凈現值比全自動化集裝箱碼頭的高，投資回收期比全自動化集裝箱碼頭短.對于希望資金流動速率快的投資方來說，建設傳統集裝箱碼頭更有利.

2) 全自動化集裝箱碼頭不管是直接貢獻還是間接貢獻都比傳統集裝箱碼頭要大，說明全自動化集裝箱碼頭對于區域的經濟帶動作用更明顯，從國民經濟角度，從國家戰略角度，建設全自動化集裝箱港口更有利.

3) 從長遠看，全自動化集裝箱港口更加貼合時代發展趨勢，是國家倡導建設智慧港口的重點.