基于DEA模型的我國沿海上市港口物流效率評價

崔宇昕，華美霞，李若梅

（福州大學 經濟與管理學院，福建 福州 350100）

1 文獻綜述

國外的物流績效評價研究相對較早，隨著物流業的快速發展，對物流企業績效評價也越來越多。1990年以后，物流績效評價研究的主要內容是評價指標體系和評價方法。文獻[2]在研究中曾提到評價物流績效的因素有：及時性、可信賴、便捷及庫存可控性。并且每個因素的分布值都有不同的得分：最優值、可達到值和實際值等標準。

國內物流績效評價的研究相對來說比較晚。經濟全球化的發展，以及信息網絡技術的普遍應用，為港口物流的發展提供了有力的支撐，對其進行績效評價的相關課題也開始有更多研究方向。

國內眾多學者不僅重新定義了港口物流系統的內涵，而且從不同方向研究港口物流績效，選用的方法有層次分析法、主成分分析法、平衡計分卡發（BSC）以及綜合指標體系評價法。其港口物流績效評價有一定的意義，但若采用的評價指標體系著重于財務分析，容易導致指標體系不清晰，可操作性較低，且績效評價模型不夠精細，測算結果與實際易出現較大偏差。

本文選取2018年13個上市港口的資料作為數據來源，其經營能力強、規模較大、投入產出的效益顯著，具有較好的代表性，而且數據較容易獲取，數據來源真實可靠。評價指標體系的建立是基于港口物流作業相關的人、財、物三大資源，從港口物流作業活動消耗的成本數據出發，建立較科學、合理的指標體系和評價模型。本文所用的數據包絡分析法相對較成熟，通過建立DEA模型，對各港口的投入產出效率做評價分析，對港口物流作業中的技術有效性、純技術有效性和規模有效性做出判斷，從而綜合分析港口投入產出的效益。

選取2018年而不是2019年的數據的原因有以下幾點：（1）2019年年末爆發新冠肺炎疫情，數據雖然可以獲得，但是其分析多了一個不確定因素。疫情可能帶來港口貨源大幅度減少、設備閑置等問題，都會使分析結果失真；（2）對于規模以上港口，2019年的部分數據未匯總，導致收集困難。

2 DEA模型

2.1 DEA模型描述

本文選取DEA方法（數據包絡分析）通過明確地考慮多種投入和多種產出來對中國上市港口的港口物流效率進行計算、分析和比較。本文選擇DEA方法的原因是：這個方法避免了計算每項投入的成本，而是將其轉化為效率比率的分子和分母，因此，DEA計算出的指標往往比其他指標更客觀；DEA方法的權重不受主觀因素的影響。因為其權重是數學規劃產生的，并不需要預先設定，如此排除了人的經驗及其他會讓數據失真的因素，是客觀性很強的方法。DEA方法的原理主要是通過不變的決策單元的輸入和輸出值，借助于運籌學和數理統計的方法和數據確定相對有效的生產前沿面，將各個決策單元映射到DEA的生產前沿面上，并通過比較決策單元偏離DEA前沿面的程度評價他們的相對有效性[3]。

DEA方法有兩個經典模型：一個是CCR模型，它適用于假設DMU處于固定規模報酬情形；另一個是BCC模型，它適用于DMU處于變動規模報酬情形下。CCR可以用于幫助筆者判斷技術和規模是否同時有效，因為其引入了松弛變量s+和剩余變量s-。BCC模型是在CCR基礎上演變而來的，它將技術效率拆成兩部分的乘積：純技術效率和規模效率，使分析更加精準和有針對性[4]。本文采用BCC模型，原因是CCR模型沒有辦法測算出針對效率總體有效性的規模效率，導致了其使用范圍較為局限。BCC模型不僅考慮到了規模效率，還能精準地測算出每個被評價的DMU的規模效率的值，使研究結論更加真實，且并不是每個DMU都是固定報酬規模的[5]。另一方面，利用DEAP2.1軟件進行運算時，選擇BCC模型運行得出的結果能給評價分析提供更多的信息。從兩模型的優缺點進行分析比較，發現BCC模型比CCR模型更加符合港口物流業的發展情況，因此，采用變動規模報酬情況下的BCC模型。

DEA方法中的BCC模型如下：

式中：λj是單位組合系數，也是形成有效前沿面的關鍵，它能連接各個有效點；s+、s-是松弛變量和剩余變量，其表示的含義各不相同，均不小于0。二者在λj的基礎上從水平和垂直兩方向延伸，使原有的有效前沿面形成完整的包絡面，θ則表示決策單元離完整包絡面的一種徑向優化量，簡而言之是一種“距離”。

2.2 指標選取和指標體系建立

基于上述模型，建立評價中國上市港口物流效率的模型。指標選取遵循的原則是用最小的投入得到最大的產出[6]。因此，從各種資源進行全面選擇指標（人、財、物等），以財務要素管理費用、人力要素職工人數、物理要素固定資產凈值作為投入因素，吞吐量和營業利潤作為產出要素。具體指標見表1。

表1 中國上市港口物流效率評價指標體系

本文的研究對象分別為中國2018年13個上市港口的物流效率。本文根據中國地理區位劃分出了華北、華中和華南三個區域，在這三個區域內選取地理位置彼此相近的的幾個港口。劃分大區的原因是：為吸引腹地提供貨物物流及其衍生服務，其發展規模和性質相似，相互依存，相互制約。這樣一類相似的港口在同一個區域內相關性高，便于研究不同區位的港口物流效率及其腹地經濟的發展情況，對于研究港口有重大意義。本文選取了華北、華中、華南地區比較有規模且有代表性的港口，其中，有些港口擁有國際航運中心的地位，研究其物流效率對于其他相似類型港口更具參考意義，也能更科學地指導中國港口群的發展。

本文的原始統計數據來自于各個上市港口的年報以及各個港口的統計年鑒。具體數據見表2。

表2 數據收集

以青島港為例，利用收集到的數據，對其2018年的港口物流效率建立BCC模型：

在采用DEA模型對港口物流效率進行評價時，在明確投入和產出指標變量時，決策單元的技術效率及規模效益等不受投入、產出量綱的影響，所以，建立DEA模型前不需對各指標數據進行無量綱化處理，這樣可以有效地避免人為數據處理誤差等主觀因素的影響[7]。將指標變量導入DEAP2.1軟件，對得出的結果進行分析。

3 軟件結果分析

3.1 效率結果分析

如表3中，技術效率反映的是綜合的技術效率，純技術效率反映的是當規模處于最優水平下DMU投入要素的生產效率，規模效率體現的是實際規模與最優規模的差異程度。在投入一定的前提下，被評價的決策單元產出抵達最大化的程度，通常表現為被評價決策單元的產出與在當前技術水平下所能達到的最大產出之比[8]。

其中純技術效率和規模效率可以組成綜合的技術效率。技術效率是純技術效率和規模效率的乘積。純技術效率和規模效率的產生原因各不相同，由管理和技術等因素影響的生產效率叫做純技術效率，由企業規模因素影響的生產效率叫做規模效率[9]。

從13個決策單元整體水平看，技術效率平均值為0.540，說明我國主要上市港口效率并不高，資源配置和資源使用效率等的綜合能力存在一定的問題。平均純技術效率為0.627，平均規模效率為0.845，說明兩者均未達到DEA有效，且純技術效率更低，物流效率受純技術效率的制約更嚴重，港口在經營時，企業的管理技術很大程度的限制了港口發展。

13個上市港口中，營口港、上海港、廣州港、鹽田灣這四個港口技術效率均為1，達到了DEA有效。在DEA無效的港口中又分為兩種情況，第一種是連云港、廈門港、珠海港，它們對應的純技術效率都大于規模效率，說明是由于規模的因素制約了港口物流效率的提升，而且這3個港口的規模收益變化均為遞增狀態，說明是由于其規模過小而導致規模效率無效。第二種是青島港、天津港等7個港口，他們的純技術效率低于規模效率，說明是由于港口的管理和技術因素制約了港口效率。

根據表3樣本按地區劃分后，統計整理數據，如圖1所示。

表3 2018年中國上市港口物流效率及排序

圖1 2018年我國各港口群物流效率平均值

從圖1可知，華中地區、華南地區平均技術效率、平均純技術效率均高于全國平均水平，說明其物流效率較高，但是這兩個地區平均規模效率低于全國平均水平，說明規模的大小是制約該地區港口物流發展的重要因素。華北地區出現了平均規模效率最高，但平均技術效率、平均純技術效率最低的問題，說明對于這些老牌的港口而言，雖然其規模與其生產能力相適配，規模經濟效應明顯，但其落后的技術和人員管理方法卻嚴重制約了港口物流效率的提升。

3.2 投入產出結果分析

根據軟件運行結果整理出表4，其中，s1-表示“管理費用”的投入冗余，s2-表示“職工人數”的投入冗余，s3-表示“固定資產凈值”的投入冗余，s1+表示“吞吐量”的產出不足，s2+表示“營業利潤”的產出不足。當si-或si+等于0，則表示沒有投入冗余或產出不足的問題，投入產出相對合理。非零則代表著其對應的投入要素存在著投入冗余或產出不足，需要對投產要素進行調整。其中，營口港、上海港、廣州港和鹽田港的相關數據均為0，表明其DEA強有效，其投入產出較為合理，無需要再進行調整。

表4 2018中國各上市港口松弛變量

3.3 DEA非有效單元調整優化

結合DEAP的運行結果及“投影”原理，對DEA無效的港口進行調整，使其能達到最優規模。根據軟件結果統計得到表5，其中original value表示的是原始值，radial movement是徑向變量，即投入冗余值；slack movement表示松弛變量取值，即產出不足值，projected value是達到DEA有效的最優值。由于本文使用的是投入主導的DEA模型，產出屬于不可控因素，因此，只對投入要素進行調整。

表5 DEA非有效單元調整表

下面以青島港為例，根據軟件運算結果對港口調整情況進行詳細闡述。

青島港的第一產出沒有出現冗余情況，第二產出現了產出不足的問題，同時第一投入要素有投入冗余36 433.59，第二投入要素有投入冗余7 667.024=6 514.822+1 152.202，第三投入要素有投入冗余1 095 296.743=986 162.563+109 134.18。這個結果代表，按照2018年的產出，管理費用可以減少36 433.59萬元，職工人數可以減少7 667.024，固定資產凈值可以減少1 095 296.743萬元。這說明要使物流效率達到所期望的有效值，可以通過提高基礎設施運作效率和改善從業人員的管理模式來實現。

同時，根據表5的調整方案，為了使投入產出最優化，我們可以將青島港的管理費用調整為目標值11 722.7萬元，職工人數調整為944人，固定資產凈值調整為208 168.827萬元。

同理，可以得出其他港口的調整方案?？傮w來說，在這9個非有效DEA決策單元中，都存在了很明顯的投入產出不合理的現象，在目前投入要素的水平下，大部分港口都未能達到其潛在的產能，尤其是連云港，按照目前的投入要素，其潛在的營業利潤可以是現在的十五倍。而且，從投入要素調整方面來看，大部分港口的職工人數調整的幅度是最大的，投入要素減少了50%以上。

3.4 港口瓶頸分析

為了更好地了解各港口存在的問題，接下來我們結合實際情況分別對每個港口進行闡述。

青島港、天津港和大連港是環渤海港口群的三大中心港口，但這三個港口的技術效率較低，在投入產出調整情況中，三者都存在一定的產出不足，青島港營業利潤產出不足，天津港和大連港吞吐量產出不足。這類老牌港口是對外開放的重要口岸，有著得天獨厚的港區位優勢，具有重要的戰略地位和發展意義，但由于建設較早，港口碼頭布局落后，基礎設施不完善，在港口功能建設方面未能滿足現代化生產的需要，導致生產效率不夠高。其次，長期以來，我國的港口存在著所謂的“軍備競賽”現象，低水平的競爭導致很多港口為了獲得更多的發展機會，進行盲目投資建設，規模擴大，但卻缺乏科學的規劃和合理的布局，導致產能過剩，資源浪費嚴重。

對于同處北方的營口港而言，其在遼寧省的地位僅次于大連港。營口港是東北地區最大的貨物運輸港，作為全國重要的綜合性主樞紐港，其地理位置優越，具有良好的腹地經濟和自然條件，為遼寧、吉林、黑龍江三省及內蒙古東部帶來很大的經濟輻射效應。但是，作為營口港集疏運重要通道的營口市，城市交通水平未能很好地匹配港口的運輸能力，使得港口無法將其最大的運輸能力發揮出來。其次，營口與經濟腹地的交通無法實現有效銜接，導致東三省及內蒙古四盟在向營口港輸送貨物時受到一定的限制。在環渤海港口群，存在大連、營口、秦皇島、天津、煙臺五個“主樞紐港”，布局不夠合理，在腹地劃分上，營口港和錦州港、大連港有重疊的部分，競爭激烈，導致其規模受限，發展受阻。

連云港的技術效率在所有研究對象中居于末尾。連云港是我國前期對外開放的大型港口之一，是沿海地區的重要樞紐港，大宗能源貨物海運的重要樞紐港，也是新海上絲綢之路的起點之一，經濟腹地工業生產供給貨源能力強，同時擁有較好的政策指引。但連云港存在制約港口發展的一系列問題，其整體的基礎設施建設落后，運輸結構有待完善，總體發展后勁不足。港口綜合設計已經無法滿足當前發展的需要，各項生產作業的綜合技術效率低，機械設備老化、鐵路運輸能力較差等問題突出，導致港口的固定資產成本投入過高，而這些硬件設施的限制，讓連云港的信息化建設難以發展。此外，東部沿海各港口的競爭環境一直比較激烈，而連云港腹地位于蘇北、魯南等地區，多為傳統老工業發展城市，經濟發展水平有限，對外商貿往來不發達，無法為連云港的發展提供強有力的經濟支撐，導致港口發展速度減緩。

反觀與連云港地理位置接近的寧波港，從投入產出調整看，其第一、第二產出都較為合理，但投入冗余情況十分嚴重。寧波港因為其優越的地理環境和區位優勢，獲得了迅猛的發展。但也因為發展過快、規模過大而導致了一些問題。寧波港位于長江三角洲區域，雖然地域經濟的發達帶來了機遇，但港口也面臨著資源日益緊張的現象，港口岸線長度、土地面積都受到限制，集疏運條件無法滿足生產需要；另外，由于相關專業的人才培養體系不夠完善，高校教育資源不夠平衡，導致物流專業人才相對緊缺，使得寧波港的員工知識技能水平相對較低。

上海港面臨的瓶頸包括：一，港口核心競爭力不足。由于科學技術的不斷進步，大型化的集裝箱船舶被普遍應用，港口提供的服務卻無法跟上新的發展趨勢，限制了上海港的發展。二，內陸集疏運系統各個交通方式組合不合理，運輸方式比例失衡。例如：洋山港距離陸地的大橋只能進行公路運輸，公路占比高，單位成本高，但是資源利用率卻不高，還易造成環境污染。三，港口物流園區的優點無法顯現。上海港有一些港區仍然從事粗放的件雜貨和散貨業務，其物流設備專業化、信息花、標準化水平明顯不足。

廈門港是東南沿海重要的港口之一，也是福建省數一數二的出?？冢浒l展依舊存在很明顯的短板。從物流效率看，廈門港的規模效率和純技術效率均未實現有效，吞吐量和營業利潤存在很大的產出不足，產能較低?；A設施建設方面，廈門港的設施設備標準化水平低，船舶接卸能力和通航能力較為落后。與長三角、珠三角以及海峽東岸的港口相比，廈門港的船舶數量、航線覆蓋率低，貨物貨值較低，導致其在面臨激烈的競爭時，無法有力地抵抗來自于周邊地區的壓制和夾擊。同時，福建省產業經濟的發展受到一定的限制，無法為廈門港提供足夠多的貨物，加上周邊港口的競爭，廈門港輻射的地域難以擴大，導致了其貨源并不充足，發展受限。

廣東省的珠海港規模效率在各港口中僅高于連云港，規模收益變化卻是遞增，說明其規模過小制約了港口效率的提升。珠海港以珠海市轄區、珠江三角洲西部地區為經濟腹地，服務于珠海市外向型經濟和臨港工業發展，擁有良好的地理條件，而且珠海港是唯一的既能夠連接內江航道，又緊挨著國際航道的港口，具有發展多式聯運的先天優勢。但是由于發展時間較短和“以港興市”定位不夠明確，導致港口規模小，集聚效應差，貨物吞吐量和生產性泊位數等遠比不過同在珠江三角洲區域的廣州港和赤灣港，因此，其所能帶來的經濟效應較低。

反觀同處廣東省的赤灣港，其位于深圳經濟特區西部的南頭半島頂端，處于珠江口東岸，具有良好的地理位置優勢，港口發展規模大，綜合發展能力和潛力較高，是比較有代表性的大型港口之一。但赤灣港在港口物流發展的管理費用投入上存在較大的冗余，因自身港口物流作業活動規模大，各項作業生產要素投入大，一定程度上使得港口管理費用投入過多，但沒有產生合理的管理效益，造成資金成本的增加。同時，其在人才儲備及升級上也存在一些問題，高水平技術人員缺乏，港口整體技術性支撐不夠充分，缺乏一定的創新能力和調整優化意識。

廣東省內DEA有效的廣州港，地處我國外向型經濟最活躍的珠江三角洲地區中心，經濟腹地廣袤，區位優勢明顯。廣州港周圍的交通網和內陸集疏運體系也相當完善。但是其發展也存在一定問題：一，廣州港周圍的港口物流企業競爭力有待加強。與國際一流港口物流相比，廣州港周圍的企業的經營理念、技術、管理水平等都比較落后，信息化程度低，側面反映了其在人才方面有一定缺口；二，港口物流設施有待加強。廣州港的吞吐量存在一定缺陷，無法滿足其經濟腹地的運輸需求，并且其內河航運服務不夠完善，河海聯運的優勢未能發揮出來。

鹽田港是珠三角集裝箱港群中的天然良港，港口地理環境較優越，DEA有效。但經過筆者查證，限制其發展的一個重要因素是其陸域縱深遠遠低于國際標準，并且作為一個吞吐量巨大的港口，其在國內的陸域縱深排名也是比較靠后的，限制了其集裝箱作業能力。要解決這一問題，鹽田港需要規劃統籌用地，精細化設計土地規模，以求在保持一定柔性的情況下，用最合適的陸域縱深產生最大的港口物流效能。

本次實驗對象中唯一處于廣西的北部灣港從投入產出調整看，其吞吐量的目標產出可以達到目前的四倍以上，說明其還有較大的物流需求未能激發出來，而且投入要素冗余情況較為嚴重，尤其純技術效率作為提升物流效率的主要因素，成為制約北部灣港口的重要問題。北部灣港作為我國西南地區僅有的出?？?，是東盟通道的重要樞紐。作為其主要經濟腹地的廣西省經濟相對落后，高新技術人才匱乏，專業技術人才占比過少，成為制約北部灣港快速發展的重要因素。其問題主要表現為信息化建設、技術及管理等方面人員配備不足，員工老齡化趨勢明顯，人才需求與供給的矛盾日益突出。同時，北部灣港口的信息化建設落后，與其他發達的沿海港口相比有較大差距，存在明顯的技術投入效益低的問題，難以支撐港口的快速發展，主要表現為生產管理信息化水平不高，互聯網的應用不夠成熟，智慧港口建設的核心技術和建設規劃缺乏。這些因素也是制約北部灣港效率提升的主要因素之一。

4 總結與建議

根據我國港口的經營狀況和已發現的問題，本文從三個方面提出港口物流效率的改進措施：

（1）為了提高我國港口的純技術效率，從提高技術水平和更新管理理念出發，引進信息化和高科技設備，提高港口生產的自動化和標準化水平，從而提升生產效率，提高資源的利用程度。另外，改善落后的管理模式，提升港口從業人員專業技能和知識素養，引進擁有專業管理知識的管理者，通過采用科學有效的管理方式，提升港口管理水平。

（2）為了提高我國港口的規模效率，需要解決以下三個問題：一是地理條件限制規模發展；二是腹地經濟無法匹配港口生產水平；三是周邊港口競爭激烈，導致港口發展受限。對于地理條件的限制，我們可以對港口的優劣勢進行分析，明確港口的功能定位，通過取長補短的方式避開港口發展的短板。對于腹地經濟的影響，可以通過“以港興市”和港區聯動的方式，針對腹地具有的特色資源，利用港口的輻射功能，帶動腹地發展。對于港口競爭激烈的現象，應通過尋求合作和建立聯盟，力求獲得雙贏。并且通過港口聯盟，可以使資源最大化利用，形成強有力的競爭優勢。

（3）對于港口投入和產出的冗余，要注重資源的合理配置。在港口建設中，應避免同質化建設，要合理利用資金，打造獨特的競爭優勢，綜合考慮港口的自然地理區位特點、港區整體土地規劃，采用整體優化的科學計算方法，使得投入資金的效益最大化，盡量避免出現投入擁擠、產出不足的現象。