產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移下的海上絲綢之路沿線集裝箱港口的投資決策研究

楊忠振, 陳東旭, 宮之光

(寧波大學(xué) 海運學(xué)院，浙江 寧波 315211)

0 引言

經(jīng)濟(jì)全球化導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)地與消費地嚴(yán)重分離，誘發(fā)大量的交通運輸需求。過去30年隨著中國世界工廠地位的確立，中國與歐美間的貿(mào)易量持續(xù)增加，圍繞貿(mào)易貨物在中國和歐美之間形成了世界級的海運主走廊，走廊兩端出現(xiàn)了龐大的港航物流產(chǎn)業(yè)集群。目前，全球排名前20的港口中10個在中國，5個在歐洲或北美。但是，在主航線中間地帶由于既無大的制造業(yè)集群也沒有大規(guī)模消費地，因此港口規(guī)模與地位都無法與兩端的相提并論。例如，MSR沿線只有5個港口排名世界前20，其新加坡港、巴生港和丹戎帕拉帕斯港均是借助中轉(zhuǎn)功能才奠定的世界級港口的地位。

上述現(xiàn)象正在或即將發(fā)生變化，由于勞動力和土地成本的增加，中國的區(qū)位優(yōu)勢逐漸下降，相當(dāng)數(shù)量的制造業(yè)開始向其他區(qū)位優(yōu)勢明顯的區(qū)域轉(zhuǎn)移。由于海上絲綢之路沿線地區(qū)工資水平普遍低于中國，部分地區(qū)甚至僅為中國的14.8%，因此MSR沿線國家有望成為新的全球制造業(yè)基地，他們與其他國家的貿(mào)易將逐漸增多，原本的地區(qū)性港口很難滿足新的需求，MSR沿線港口能力不足將成為制約其制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。由于貨物運輸需求與港口供給之間存在著“雞-蛋”的互動關(guān)系，因此MSR沿線有必要增加港口供給，以在滿足運輸需求的同時，改善可達(dá)性，提升區(qū)位優(yōu)勢，促進(jìn)制造業(yè)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)移。

很顯然互為因果的“雞-蛋”的正向反饋存在上界，例如：增加港口供給可促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展，增加勞動力和土地的需求，導(dǎo)致工資和地價升高，最終使得承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的優(yōu)勢逐漸走低。因此，港口規(guī)模對制造業(yè)轉(zhuǎn)移規(guī)模的邊際效益是遞減的，當(dāng)港口投資的邊際收入無法覆蓋邊際成本時，港口投資會出現(xiàn)負(fù)收益。反過來，制造業(yè)的持續(xù)增加也會導(dǎo)致港口運輸需求超出土地和岸線資源、生態(tài)環(huán)境以及末端運輸?shù)哪芰Φ纳舷蕖?/p>

因此，分析制造業(yè)向MSR沿線的轉(zhuǎn)移趨勢，明確沿線地區(qū)港口需求與供給間的均衡狀態(tài)，優(yōu)化沿線港口的投資，實現(xiàn)港口利益最大化，成為MSR沿線向新的世界級制造中心演變過程中關(guān)鍵問題。由于港口投資與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移之間具有主從式邏輯關(guān)系，因此可用雙層規(guī)劃予以描述。其中，港口投資是領(lǐng)導(dǎo)者，在上層決定著港口的服務(wù)水平，進(jìn)而影響制造業(yè)向港口腹地轉(zhuǎn)移的規(guī)模；制造業(yè)轉(zhuǎn)移是跟隨者，在下層選擇生產(chǎn)地點和運輸路徑。分析上下層之間的反饋關(guān)系，可明確不同港口投資方案下的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移狀況，得到集裝箱港口投資的優(yōu)化方案。

1 文獻(xiàn)回顧

有關(guān)港口投資的研究主要有三類：1)投資規(guī)模優(yōu)化，涉及優(yōu)化方法、算法及影響因素分析；2)港口規(guī)模與母城經(jīng)濟(jì)間的關(guān)系研究，涉及單位港口規(guī)模對母城經(jīng)濟(jì)的影響；3)港口投資方案評價，涉及港口投資的可行性。

在第一類研究中，Dan[1]以投資金額、在港時間與內(nèi)陸運輸成本之和最小為目標(biāo)，建立港口投資與定價模型。Meersman[2]研究了港口競爭、港口交通波動性等不確定因素對投資的影響。Demirci[3]考慮裝卸車環(huán)節(jié)對港口能力的影響，用仿真的方法研究港口投資。黎繼子等[4]將遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，建立投資決策模型，提高了模型求解的收斂速度。李和忠等[5]和Kuang等[6]關(guān)注港口效率，借助擴(kuò)張型實物期權(quán)描述投資決策的柔性價值，實現(xiàn)港口多階段投資的有效整合。Allahviranloo等[7]建立考慮投資成本、貨物運輸網(wǎng)絡(luò)等約束的模糊整數(shù)規(guī)劃模型。匡海波等[8～10]借助動態(tài)規(guī)劃和隨機(jī)規(guī)劃，建立考慮港口效率及生態(tài)承載率的多期投資優(yōu)化模型。Musso等[11]指出港口規(guī)模過小將增加擁堵成本，過大會增加操作成本，并以最小化總成本為目標(biāo)構(gòu)建優(yōu)化模型。盡管此類研究為港口投資決策提供了方法，但對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移下的港口投資問題缺乏針對性。

在第二類研究中，張燕等[12]用格蘭杰檢驗和VAR動態(tài)分析，驗證港口與區(qū)域經(jīng)濟(jì)間的因果關(guān)系。郭秀娟[13]、申勇鋒等[14]、姜超雁等[15～17]和葉宜丹[18]基于投入產(chǎn)出法測算港口規(guī)模對區(qū)域GDP、就業(yè)等的貢獻(xiàn)。楊家其等[19]、高琴等[20]依據(jù)柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)測算吞吐量對腹地經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)。此類研究解釋了港口規(guī)模和區(qū)域經(jīng)濟(jì)、勞動力需求之間的邏輯及數(shù)量關(guān)系，是港口投資優(yōu)化的基礎(chǔ)。在第三類研究中，李新然等[21]建立了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的港口投資效益預(yù)警模型，并驗證了模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。Han等[22]考慮國家風(fēng)險、基礎(chǔ)設(shè)施水平等，評價跨國港口投資方案。這兩類成果是港口投資優(yōu)化的前提，本文將投資回報率作為約束條件，以提高港口投資優(yōu)化方法的實用性。

2 問題描述

MSR沿線港口投資與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移之間存在圖1所示的正反饋關(guān)系，即投資港口可提高港口能力(①)，減少貨物通過港口的阻抗，同時影響港口腹地的工資水平和土地成本(②)。而制造業(yè)基于港口阻抗、勞動力和土地成本轉(zhuǎn)移(③)，轉(zhuǎn)移規(guī)模決定著港口需求、勞動力需求及經(jīng)濟(jì)水平(④)，進(jìn)而反作用于港口阻抗、勞動力和土地成本(⑤)。

圖1 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移背景下港口投資雙層決策問題的邏輯關(guān)系

產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是企業(yè)個體再選址行為的宏觀體現(xiàn)，為研究港口投資對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的影響，可把制造業(yè)看作是以年產(chǎn)值為單位的連續(xù)個體。假設(shè)貨物銷售價格不變，則個體企業(yè)以廣義成本(生產(chǎn)+運輸成本)最小為目標(biāo)再選址生產(chǎn)。此時，產(chǎn)品生產(chǎn)+運輸過程類似于交通運輸需求在運輸網(wǎng)絡(luò)上由出發(fā)地移動到目的地的過程。例如，圖2為由2個產(chǎn)地(1和2)和3個消費地(j′)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。不考慮產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時，可將生產(chǎn)+運輸各環(huán)節(jié)抽象成具有不同同行阻抗的路段。其中，路段集合A1代表生產(chǎn)環(huán)節(jié)，阻抗包括土地成本、勞動力工資和稅收；路段集合A2代表生產(chǎn)側(cè)的內(nèi)陸運輸環(huán)節(jié)，阻抗包括運輸費用和運輸時間；路段集合A3代表在港環(huán)節(jié)，阻抗包括港口收費和在港時間；路段集合A4代表海上運輸環(huán)節(jié)，阻抗包括海運費用和時間；路段集合A5代表消費側(cè)的港口卸船環(huán)節(jié)和內(nèi)陸運輸環(huán)節(jié)，阻抗包括港口使費、在港時間和內(nèi)陸運輸成本。假設(shè)消費地的需求不變，則A5路段的阻抗為常數(shù)，決策時可忽略。

圖2 無產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時的生產(chǎn)+運輸網(wǎng)絡(luò)

圖3 有產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時的生產(chǎn)+運輸網(wǎng)絡(luò)圖

3 數(shù)學(xué)模型

3.1 基本假設(shè)

S1:全球市場對產(chǎn)品的需求不變；S2:不考慮制造企業(yè)搬遷成本；S3:其他港口的裝卸費率不變；S4:其他港口腹地的土地及勞動力成本不變；S5:銷往國際市場的產(chǎn)品均經(jīng)由港口運輸；S6:海運和陸運的運輸費率不變；S7:不考慮資金的時間價值。

3.2 模型結(jié)構(gòu)

上層模型

(1)

s.t.: (Z1-W)/C>r

(2)

NQ1+NQ0≤NQ

(3)

NQ1∈N*

(4)

C=hc×NQ1

(5)

pc≤pfp≤pfmax

(6)

式(1)表示港口收益最大；式(2)為投資回報率約束；式(3)為港口規(guī)模約束；式(4)為碼頭數(shù)量的非負(fù)整數(shù)約束；式(5)為投資額和泊位量之間的關(guān)系式；式(6)為港口使費定價約束。

下層模型

式(7)為下層模型的目標(biāo)函數(shù)；式(8)～(10)為流量約束，保證貨物流量非負(fù)且守恒；式(11)為阻抗函數(shù)；式(12)為0-1變量；式(13)為GDP函數(shù)，與港口投資和制造業(yè)轉(zhuǎn)移相關(guān)；式(14)為地價函數(shù)，由港口投資后的GDP決定；式(15)為工資函數(shù)，根據(jù)劉易斯拐點可知，當(dāng)勞動力從過剩走向短缺為轉(zhuǎn)折點工資開始上升。

4 案例分析

MSR途徑東盟十國、南亞四國、肯尼亞、沙特阿拉伯、埃及、蘇丹等，約65%的沿線國家具有承接制造業(yè)的可能，但當(dāng)?shù)氐母劭谀芰χ萍s著制造業(yè)的發(fā)展。斯里蘭卡斯政府一直擬通過發(fā)展科倫坡港區(qū)位國家的優(yōu)勢，促進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)向斯轉(zhuǎn)移。這里選取科倫坡港為研究對象，在制造業(yè)向斯轉(zhuǎn)移的情況下，優(yōu)化科倫坡港集裝箱碼頭的投資與定價。

4.1 使用數(shù)據(jù)

根據(jù)中國商務(wù)部等部門聯(lián)合發(fā)布的《對外投資合作國別地區(qū)指南-2014版》得到斯里蘭卡的幾項數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 斯里蘭卡的幾項數(shù)據(jù)指標(biāo)

將世界貿(mào)易按洲際板塊分成6個區(qū)域，即歐洲、亞洲、北美洲、南美洲、大洋洲和非洲。分別選取各區(qū)域內(nèi)最大的港口作為卸貨港，即鹿特丹港、上海港、洛杉磯港、里約熱內(nèi)盧港、悉尼港、亞歷山大港。中國和斯里蘭卡到各區(qū)域的貨物價值如表2所示。

表2 中國和斯里蘭卡與世界各地間貿(mào)易分布(單位：億美元/年)

4.1 求解結(jié)果及分析

把上層模型的目標(biāo)函數(shù)值作為適應(yīng)度值，用遺傳算法求解雙層模型。有計算結(jié)果可知，考慮制造業(yè)轉(zhuǎn)移時，科倫坡港應(yīng)投資新建8個集裝箱泊位，碼頭費率應(yīng)為111美元/TEU。此時，港口新增收益0.73億美元/年，投資回報率為7.30%，高于4.5%的銀行貸款收益率。在該方案下，斯里蘭卡的年GDP增加值由788.24億美元上升到1106.59億美元，增長40.39%，制造業(yè)工人的工資由420美元/月增長到625美元/月。可見港口投資對斯里蘭卡的宏觀經(jīng)濟(jì)和居民收入均有正向刺激作用。

在優(yōu)化的港口投資和費率下，斯里蘭卡出口到其他區(qū)域的貨量如圖4所示，出口貨值由149.6億美元/年增長到462.7億美元/年，增長209%。可以說每年增加的313.1億美元的出口貨物就是中國向斯里蘭卡轉(zhuǎn)移的制造業(yè)的年生產(chǎn)值，因此投資港口可明顯地促進(jìn)制造業(yè)向MSR沿線轉(zhuǎn)移。投資建設(shè)科倫坡港后，中國出口到各區(qū)域的貨物都有所減少，但比例并不明顯(如圖5)，這是因為中國制造業(yè)出口總量大，轉(zhuǎn)移的只是小部分。

圖4 不同港口規(guī)模下斯里蘭卡到各地的出口量對比

圖5 中國到各區(qū)域出口貨值的變化

為分析新增泊位對港口收益的影響，分別計算不同投資規(guī)模所對應(yīng)的港口的邊際收益和累計新增收益，如圖6所示。可以看出，邊際收益隨新增泊位先升后降，當(dāng)新建8個以上泊位時，投資的邊際收益為負(fù)。由于新增收益等于其腹地承接的制造業(yè)的出口運輸成本與港口投資及維護(hù)成本的差值，因此可通過港口投資規(guī)模對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的影響，來進(jìn)解釋新增泊位對港口收益的影響。

新增泊位數(shù)對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等的影響如圖7所示，其中，累計產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移貨值與新增泊位數(shù)正相關(guān)(圖7中虛線)，新增1～4個泊位時，上升速率接近常數(shù)；新增4個以上泊位時，上升速率降低；新增8個以上泊位時，上升速率趨近于0。這是由于新增4個以下泊位時，勞動力供大于求，工資不隨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移而上升(圖7中圓點折線)，土地成本上升幅度較小(圖7中方形折線)，港口成本變化幅度較小，即港口需求與供給能力的比值接近定值，新增泊位所誘增的邊際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移貨值相對固定；新增4個以上泊位后，勞動力從過剩走向短缺，工資上升，土地成本上升，港口成本相應(yīng)上升，因此邊際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移貨值逐漸降低；當(dāng)投資新建8個以上泊位時，單位港口投資所誘增的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移量進(jìn)一步下降，趨近于0，額外的港口投資所誘增的營業(yè)收入不足以覆蓋投資成本，因此在該階段累計收益呈遞減趨勢(圖7中的曲線)。

圖6 港口新增收益隨投資規(guī)模變化的情況

圖7 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移量、工資、地價隨投資規(guī)模的變動情況

隨著投資的進(jìn)一步增加(如，新建10個泊位)，港口所在地的生產(chǎn)+運輸成本與中國的持平，斯里蘭卡無法通過港口投資吸引制造業(yè)，科倫坡港對制造業(yè)發(fā)展的抑制作用消失，由新增碼頭和誘增的制造業(yè)所導(dǎo)致的高工資和高地價成為腹地發(fā)展制造業(yè)的新瓶頸。

5 結(jié)論

本文構(gòu)建了考慮產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的港口投資規(guī)模與定價優(yōu)化模型，結(jié)合港口投資對區(qū)域工資水平及地價的影響，基于產(chǎn)業(yè)在再選址過程中追求總成本最小的用戶平衡原理，將產(chǎn)品的生產(chǎn)+運輸環(huán)節(jié)類比成運輸需求從出發(fā)地到目的地的移動過程。在虛擬的超級網(wǎng)絡(luò)上，描述產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的過程，通過港口投資與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移行為間的相互反饋，分析港口投資與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移之間的相互影響關(guān)系，得到最優(yōu)的港口投資方案與港口使費標(biāo)準(zhǔn)。

為驗證模型，以科倫坡港集裝箱碼頭投資為例進(jìn)行數(shù)值分析，結(jié)果表明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移規(guī)模與港口投資規(guī)模正相關(guān)，但由于新增港口規(guī)模和產(chǎn)業(yè)規(guī)模會導(dǎo)致工資上漲和土地溢價，當(dāng)勞動力+土地成本與中國持平時，科倫坡港的投資對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的影響到達(dá)上界，腹地的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不再隨港口投資的增加而增大。另外，一定范圍內(nèi)港口投資收益與港口投資規(guī)模之間亦在正相關(guān)，且同樣存在上界。因此，對港口投資者而言，合理把握港口供給與港口需求之間的正反饋關(guān)系及其上界，找出港口收益曲線的拐點，是最大化港口投資收益的關(guān)鍵。