基于系統(tǒng)聚類分析法的港口貨物吞吐量和裝卸效率分析

浦煜+滕志強+王曉峰

【摘 要】 為明確港口的業(yè)務(wù)類型，使港口資源得到進一步優(yōu)化，從港口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)出發(fā)，利用聚類算法分析港口生產(chǎn)現(xiàn)狀。以集裝箱為例，通過SPSS軟件，選用2012年我國主要港口的集裝箱吞吐量和裝卸效率作為特征變量，利用系統(tǒng)聚類將港口業(yè)務(wù)類型分為4大類。對港口吞吐量與平均裝卸效率進行聚類分析，對提高港口管理水平、優(yōu)化資源配置以及建設(shè)規(guī)劃有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】 港口；吞吐量；裝卸效率；系統(tǒng)聚類；SPSS

0 引 言

我國海岸線長，港口資源豐富，自2002年港口管理體制改革后，我國港口實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，各地區(qū)也紛紛重視港口的建設(shè)，投入大量的資源和資本，力圖打造對本地區(qū)經(jīng)濟有較強帶動能力的港口，因而吞吐量在近些年得到了迅速的提升。但是，在貨物吞吐量大幅增加的背后，效率并未得到相應(yīng)的提高，且制約了港口對經(jīng)貿(mào)發(fā)展的促進作用；因此，有必要對港口進行聚類分析，進一步改善港口管理水平，提高港口整體效益。

貨物吞吐量和平均裝卸效率是港口發(fā)展的兩項重要指標(biāo)，本文將港口的內(nèi)外貿(mào)貨物吞吐量和平均裝卸效率作為聚類分析的特征變量，其中：貨物吞吐量從量上反映出港口的大??；平均裝卸效率從細節(jié)上反映出港口管理水平以及資源優(yōu)化等，也在一定程度上反映出港口發(fā)展勢頭的強弱。根據(jù)這兩項指標(biāo)數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)聚類對港口進行聚類分析，客觀地反映出港口發(fā)展的現(xiàn)狀和資源優(yōu)化情況，為港口的管理以及建設(shè)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 港口聚類的基本原理和方法

聚類分析方法是根據(jù)變量（或樣品或指標(biāo)）的屬性或特征的相似性，運用數(shù)學(xué)的方法將其逐步分型劃類，從而得到反映樣品之間親疏的譜系圖。本文采用的系統(tǒng)聚類是目前最常用的聚類方法之一，其基本思想：聚類初始化，每個樣本自成一類，按照指定的距離計算公式計算出每個類別之間的距離，將距離最近的兩類合并為一類；重新計算各個類別之間的距離，并將距離最近的類別合并成一類；如此進行下去，直到所有的類別歸為一類。

聚類步驟：

步驟1 使用式（1）計算各個港口類的平均裝卸效率，使用式（2）計算出港口類之間的特征距離，得到特征距離矩陣D0，各港口集合自成一類。

步驟2 在矩陣D0非對角線的元素中找出最小元素，設(shè)為dij，將Gi與Gj合并成一類GM1，則{Gi，Gj}即GM1的全部樣本港口；使用式（3）計算出GM1的平均裝卸效率，使用式（4）計算出GM1港口類的貨物吞吐量。

步驟3 使用式（2）計算GM1與其他港口類別的距離，得到距離矩陣D1。

步驟4 重復(fù)步驟2和步驟3，直到所有的港口類別歸為一類。

2 港口聚類分析

港口作為一個沿海順江城市的重要經(jīng)濟窗口，起到運輸不同貨物的作用。為了挖掘航運過程中的潛在規(guī)律，更進一步地發(fā)揮港口對經(jīng)濟發(fā)展的良好作用，有必要從港口的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)出發(fā)，探究港口在某類貨物下的港口管理水平和資源配置情況，為港口的發(fā)展方向以及策略提供一定的指導(dǎo)作用，也能從全局的角度對港口的布局建設(shè)提供參考。目前聚類分析在各個領(lǐng)域都得到了相對廣泛的應(yīng)用，但從港口貨物吞吐量和平均裝卸效率兩個方面對港口進行聚類分析是一種新的嘗試。

本文以集裝箱為例，從港口集裝箱的吞吐量和平均裝卸效率兩個方面分析港口發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.1 港口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的選取

根據(jù)2013年港口集裝箱吞吐量的排名情況，選取大連、東莞、佛山、福州、廣州、海口、連云港、南京、寧波舟山、欽州、青島、泉州、日照、廈門、汕頭、上海、深圳、太倉、天津、溫州、武漢、張家港、重慶等23個港口（下文圖表中以數(shù)字代表各個港口）。

2.2 指標(biāo)選取

本文選取2013年我國主要港口集裝箱的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行聚類分析，原因在于：一方面，2012年國際經(jīng)濟和國內(nèi)經(jīng)濟都經(jīng)歷了一個疲軟階段，經(jīng)濟各方面的增速相對于2011年都有所回落，而2013年相較于2012年有著良好的發(fā)展期望[1]，選用2013年港口集裝箱的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)降低了經(jīng)濟不穩(wěn)定造成的影響；另一方面，為了避免短時間集裝箱吞吐量突變或者季節(jié)變化對整體的影響，本文的統(tǒng)計時間為1年。

2.3 港口聚類

通過SPSS軟件，使用系統(tǒng)聚類（質(zhì)心聚類）算法，以集裝箱吞吐量和平均裝卸效率作為兩個特征變量，對港口進行聚類，得到2013年各港口聚類譜系情況（見圖1）。從圖1可知：在距離為0時，每個港口各自成一類；當(dāng)距離逐漸變大時，港口類逐漸合并，直到最終合并為一類。

由各集裝箱港口聚類分析結(jié)果（見表1）可知：（1）吞吐量高的港口則分屬于“大”類型港口，吞吐量低的港口則分屬于“小”類型港口；（2）平均裝卸效率高的港口被劃分為“強”類型，平均裝卸效率低的港口被劃分為“弱”類型。

吞吐量從量上反映出一個港口的整體發(fā)展現(xiàn)狀，也是港口實力的一種表現(xiàn)形式，同時其變化趨勢也反映出港口的潛在發(fā)展能力[2]；平均裝卸效率則是從細節(jié)上反映出港口當(dāng)下的運作狀況，也反映出港口的資源優(yōu)化、管理水平，對未來一段時間內(nèi)港口的發(fā)展有著直接影響。從表1可以看出：小―強型港口和大―強型港口只占較少一部分，說明只有較少一部分港口能夠利用自身條件優(yōu)化資源配置，使港口處于高效運作狀態(tài)；其他一部分港口雖然吞吐量高，但是未能很好地利用當(dāng)下的設(shè)施及資源條件更進一步地提升港口裝卸效率，從而造成了一定程度上的資源浪費。

參考文獻：

[1]許憲春.2012―2013年經(jīng)濟形勢分析和展望[J].全球化，2013（2）：18-36.

[2] 李世泰.港口核心競爭力影響因素及分析評價研究[J].特區(qū)經(jīng)濟，2006（7）：327-328.endprint