【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 規(guī)劃的基礎(chǔ)。港口吞吐量預(yù)測(cè)是港口基本的運(yùn)量預(yù)測(cè)，在確定港口的發(fā)展方向、基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模、深水泊位的選址和港口的經(jīng)營(yíng)策略等方面，都起著重要的、不可缺少的作用【8】。港口吞吐量預(yù)測(cè)方法中最常見的為指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法和回歸分析預(yù)測(cè)法，此外灰色預(yù)測(cè)法、彈性系數(shù)法和遺傳規(guī)劃法等也常用于港口吞吐量預(yù)測(cè)，每種預(yù)測(cè)法都有其特點(diǎn)和適用范圍，在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)加以選擇。（1）指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法【8,9】指數(shù)平滑預(yù)測(cè)的指導(dǎo)思想是港口吞吐量要受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、進(jìn)出口貿(mào)易政策等因素的影響而呈現(xiàn)一定的隨機(jī)性?；谶@種思想，指數(shù)平滑法認(rèn)為，數(shù)據(jù)的重要性按時(shí)間上的近遠(yuǎn)成非線性遞減，近期數(shù)據(jù)影響大，權(quán)數(shù)也大；遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)影響小，權(quán)數(shù)也小。根據(jù)平滑次數(shù)的不同，有一次、二次、三次和高次平滑。指數(shù)平滑法的優(yōu)點(diǎn)在于：對(duì)不同時(shí)間的數(shù)據(jù)的非等權(quán)處理更加符合實(shí)際；實(shí)用中僅需選擇一個(gè)模型參數(shù)α即可預(yù)測(cè)；預(yù)測(cè)模型能自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)模式的變化而加以調(diào)整。但指數(shù)平滑法以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行預(yù)測(cè)的前提是過(guò)去存在的各種因素的影響和發(fā)展趨勢(shì)將在今后繼續(xù)下去，當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)突然上升或下降時(shí)，指數(shù)平滑法就難以適應(yīng)，因此用于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)誤差較大。（2）回歸預(yù)測(cè)法【8,10,11】回歸預(yù)測(cè)法是一種通過(guò)分析事物之間的因果關(guān)系和影響程度進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。港口吞吐量與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間都有相互關(guān)系，可以選擇某一經(jīng)濟(jì)變量作為相關(guān)關(guān)系分析中的自變量，以港口吞吐量作為應(yīng)變量，根據(jù)因素的統(tǒng)計(jì)資料運(yùn)用最小二乘法擬合出回歸模型，再利用回歸模型進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析?；貧w模型是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理推導(dǎo)出的，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都予以同等重視，既適用于時(shí)間序列，也適用于具有因果關(guān)系的非時(shí)間序列，而且除了預(yù)測(cè)外，還可以對(duì)預(yù)測(cè)模型和預(yù)測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和分析?；貧w預(yù)測(cè)存在需要數(shù)據(jù)量大、要求分布較典型、計(jì)算量大等缺點(diǎn)，而且要求與腹地經(jīng)濟(jì)存在較高的相關(guān)性，但事實(shí)上現(xiàn)在要準(zhǔn)確地確定一個(gè)港口的腹地是非常困難的，當(dāng)腹地的地域范圍、經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生變化時(shí)，回歸預(yù)測(cè)所得結(jié)果與實(shí)際情況往往會(huì)有較大的誤差，因而這種預(yù)測(cè)方法一般只用于近短期的預(yù)測(cè)。（3）灰色預(yù)測(cè)【12,13,14】灰色預(yù)測(cè)模型是以時(shí)間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)對(duì)象本身過(guò)去的變化趨勢(shì)來(lái)外推的。它與一般的時(shí)間序列法區(qū)別在于：一般的時(shí)間序列模型是以差分方程的形式來(lái)描述的，只能反映對(duì)象變化的階段性和短暫過(guò)程；而灰色理論所建立的預(yù)測(cè)模型是以微分方程形式來(lái)描述的，能夠反映事物變化發(fā)展的連續(xù)性和較長(zhǎng)過(guò)程，因此它能克服一般時(shí)間序列分析法的不足，不但能作短期預(yù)測(cè)，中期預(yù)測(cè)置信度也較高，對(duì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)亦具有一定的參考價(jià)值。（4）彈性系數(shù)法【8,13】彈性系數(shù)法是以彈性經(jīng)濟(jì)學(xué)為理論基礎(chǔ)，以各種經(jīng)濟(jì)變量為考察對(duì)象，利用數(shù)學(xué)方法，在各變量之間建立函數(shù)關(guān)系，研究經(jīng)濟(jì)變量之間的相互依存關(guān)系及其變動(dòng)規(guī)律性，為人們做出合理的經(jīng)濟(jì)決策提供較精確的理論依據(jù)。港口的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在著必然的聯(lián)系。評(píng)價(jià)港口發(fā)展?fàn)顩r的一個(gè)重要指標(biāo)是港口的吞吐量，而衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如國(guó)民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值等，與港口吞吐量之間存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。因此可以應(yīng)用彈性理論的基本方法，來(lái)考察港口吞吐量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)之間的彈性系數(shù)，依據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃來(lái)分析預(yù)測(cè)港口吞吐量。彈性系數(shù)法用于近短期預(yù)測(cè)的效果較好，而在中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展受到許多復(fù)雜因素的影響，彈性系數(shù)會(huì)有變化，因而在具體預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)結(jié)合港口及所在地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體狀況，適時(shí)修正彈性系數(shù)，才可能會(huì)得到符合實(shí)際的預(yù)測(cè)結(jié)果。（5）遺傳規(guī)劃方法【15,16】遺傳規(guī)劃是進(jìn)化算法的一個(gè)分枝，它依據(jù)自然選擇原理和生物進(jìn)化論，通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的處理，給出一種進(jìn)化函數(shù)，通過(guò)遺傳操作，進(jìn)行循環(huán)迭代，隨機(jī)搜索出問(wèn)題解。遺傳規(guī)劃是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，還處于不斷的發(fā)展之中，目前應(yīng)用較多的用來(lái)解決符號(hào)回歸問(wèn)題。符號(hào)回歸問(wèn)題主要是確定用符號(hào)表示的函數(shù)，這種函數(shù)以給定的精度擬合給定的樣本數(shù)據(jù)。遺傳規(guī)劃在符號(hào)回歸中的應(yīng)用是利用個(gè)體理想值與實(shí)際值之間的誤差作為遺傳的驅(qū)動(dòng)力。符號(hào)回歸的過(guò)程包括數(shù)學(xué)函數(shù)形態(tài)的確定、函數(shù)中常量和系數(shù)的確定。集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)模型的建立也可看作符號(hào)回歸問(wèn)題，應(yīng)用遺傳規(guī)劃，能自動(dòng)找出集裝箱吞吐量隨時(shí)間變化的規(guī)律，無(wú)需事先確定各變量之間的函數(shù)關(guān)系，無(wú)需研究復(fù)雜的影響因素，而且簡(jiǎn)單易行。 寧波港集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)方法的選用以前曾有文獻(xiàn)對(duì)寧波港的集裝箱吞吐量做出過(guò)預(yù)測(cè)【15,17,18】，但從寧波港這幾年的集裝箱發(fā)展情況來(lái)看，預(yù)測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)小于實(shí)際完成的吞吐量。港口吞吐量增長(zhǎng)本質(zhì)是灰的，它既包含有許多已被人們所確知的因素，也存在著大量人們正在研究或還未認(rèn)知的因素。已知因素有歷史上港口吞吐量、港口現(xiàn)有泊位規(guī)模、機(jī)械設(shè)備配備狀況、倉(cāng)儲(chǔ)堆場(chǎng)條件、腹地經(jīng)濟(jì)狀況以及制約港口吞吐量的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素等。未知因素有影響腹地經(jīng)濟(jì)的政策、技術(shù)水平、改革力度、自然災(zāi)害以及未來(lái)的吞吐量和其它制約因素等。這許多因素的變化都會(huì)影響到港口吞吐量的變化，但要準(zhǔn)確地確定這些因素與港口吞吐量的定量關(guān)系卻是非常困難的。鑒于預(yù)測(cè)的本質(zhì)是個(gè)灰色問(wèn)題，因而本文擬用灰色系統(tǒng)理論對(duì)寧波港的集裝箱吞吐量進(jìn)行預(yù)測(cè)。灰色預(yù)測(cè)過(guò)程主要有以下五個(gè)步驟【19】。步驟一：建?？尚行耘袛嘣诮Ｖ?，首先要判斷時(shí)間序列是否適合作為GM（1，1）建模序列。對(duì)于給定的時(shí)間序列，計(jì)算級(jí)比： （31）進(jìn)而得到級(jí)比序列，對(duì)于，若滿足，則認(rèn)為該時(shí)間序列是可以作為高精度的建模序列的，否則就要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。步驟二：數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)于級(jí)比檢驗(yàn)不合格的時(shí)間序列，要進(jìn)行數(shù)據(jù)變換處理，使變換后的序列其級(jí)比落于可容覆蓋中。通常可用對(duì)數(shù)處理、方根處理、平移處理的方法來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以得到適合高精度建模要求的時(shí)間序列。令為原始序列，為的次對(duì)數(shù)序列，為的次方根序列，為的平移序列，有，。步驟三：GM（1，1）建模GM（1，1）建模的內(nèi)容主要是：l 參數(shù)a（發(fā)展系數(shù)）與b（灰作用量）的辨識(shí)；l GM（1，1）模型的選取。通常涉及的模型有定義型、內(nèi)涵型和白化型。定義型： （32）內(nèi)涵型： （33）白化型： （34）令為GM（1，1）建模序列，令為的1AGO序列（一次累加生成），其中按公式35求取。 （35）令為的均值序列，其中按公式36求取。 （36）則GM（1，1）的定義型模型可表述公式32，并可表示為下述矩陣方程：yN=BP （37）yN= （38）B= （39）P= （310）為求得參數(shù)a、b，引入中間參數(shù)C、D、E、F：C= （311）D= （312）E= （313）F= （314）則GM（1，1）參數(shù)a與b可用公式315和公式316求取。 （315） （316）步驟四：檢驗(yàn)①殘差檢驗(yàn)按公式317求取殘差相對(duì)值，一般要求，最好是。 （317）按公式318求取精度，一般要求，最好是。 （318）②級(jí)比偏差值檢驗(yàn)按公式319求取級(jí)比偏差，一般要求，最好是。 （319）步驟五：預(yù)測(cè)通過(guò)GM（1，1）模型獲取指定時(shí)區(qū)的預(yù)測(cè)值。 寧波港集裝箱吞吐量預(yù)測(cè)寧波港歷史集裝箱吞吐量記錄如表33所列。表33 寧波港歷年集裝箱吞吐量（單位：萬(wàn)TEU）年份1990年1991年1992年1993年1994年1995年1996年吞吐量年份19971998年1999年2000年2001年2002年2003年吞吐量資料來(lái)源：根據(jù)寧波港在線信息整理第一步：選擇原始數(shù)列根據(jù)寧波港集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，選擇1998~2003年集裝箱吞吐量（，，，）為建模數(shù)據(jù)。第二步：數(shù)據(jù)的預(yù)處理 按31式計(jì)算原始序列的級(jí)比，得到級(jí)比序列為（，，），由于n=6，則，所以該序列不能作為建模序列。 取對(duì)建模數(shù)據(jù)作平移處理，得到新的序列為（，,，，），相應(yīng)的級(jí)比序列為(, , , ,)，經(jīng)級(jí)比判斷，該序列符合建模條件，因而作為建模原始序列。對(duì)原始序列作1AGO，得到生成序列=（，，,1370）。第三步：模型參數(shù)的辨識(shí) 按公式313131314計(jì)算得到，C=，D=，E=，F(xiàn)=，根據(jù)公式31316，求得GM（1，1）參a與b，a=－，b=，b/a=－。第四步：建立預(yù)測(cè)模型 （320）以此模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到寧波集裝箱吞吐量1998~2003年的灰預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果（如表34所示）。表34 寧波港集裝箱吞吐量灰預(yù)測(cè)結(jié)果比較年份殘差相對(duì)值預(yù)測(cè)值實(shí)際值1998199920002001200220032004200520062007200820092010 以代入預(yù)測(cè)模型。 以代入預(yù)測(cè)模型。第五步：檢驗(yàn) 根據(jù)表34的結(jié)果，得到殘差相對(duì)值序列為（, ,）。根據(jù)公式31318計(jì)算得到，=%10%，精度=%90%。 經(jīng)上述檢驗(yàn)表明，該模型的精度很高，預(yù)測(cè)結(jié)果可信。第四章 寧波港集裝箱通過(guò)能力分析方法 港口通過(guò)能力概述 港口通過(guò)力的內(nèi)涵 港口通過(guò)能力一般有理論通過(guò)能力、營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力和后備通過(guò)能力等三種表述【20】。 港口理論通過(guò)能力是指港口在一定時(shí)期內(nèi)，港口設(shè)施設(shè)備、勞動(dòng)力和組織管理等條件一定時(shí)，最大限度地利用港口各生產(chǎn)要素所能裝卸的一定結(jié)構(gòu)的貨物的量值。理論通過(guò)能力是港口的飽和通過(guò)能力或最大通過(guò)能力，它由港口營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力和后備通過(guò)能力兩部分組成。 港口營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力就是通常所說(shuō)的實(shí)際通過(guò)能力，是指港口在一定時(shí)期內(nèi)，在港口設(shè)施設(shè)備為既定和勞動(dòng)力為一定時(shí)，在一定的組織管理?xiàng)l件下，港口各生產(chǎn)要素在得到合理利用時(shí)所能裝卸的一定結(jié)構(gòu)的貨物的量值。它是企業(yè)核定通過(guò)能力、編制生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)。 港口后備通過(guò)能力則是為了應(yīng)付運(yùn)輸工具或貨物密集到港時(shí)的那部分能力，在非高峰時(shí)則以閑置狀態(tài)存在著。在理論通過(guò)能力一定時(shí)，擴(kuò)大后備能力，就是壓縮營(yíng)運(yùn)能力。這樣，雖然可以縮短船舶排隊(duì)待泊時(shí)間，但卻會(huì)提高港口的成本；反之，雖然可以降低企業(yè)的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，但卻會(huì)延長(zhǎng)船舶在港排隊(duì)待泊時(shí)間，增加貨主和船東的負(fù)擔(dān)。因此，理論通過(guò)能力為一定時(shí)，港口完成的吞吐量不同就會(huì)得到不同的經(jīng)濟(jì)效益，即不同的后備能力會(huì)得到不同的經(jīng)濟(jì)效益；若要取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，后備能力應(yīng)是最合理的規(guī)模。因此，港口通過(guò)能力（指營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力）是在理論通過(guò)能力為一定時(shí)，以經(jīng)濟(jì)效益最佳為前提所承擔(dān)的貨運(yùn)量。通常，港口的設(shè)計(jì)通過(guò)能力就是營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力。 港口理論通過(guò)能力與營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力兩者的區(qū)別在于生產(chǎn)要素利用程度的不同。理論通過(guò)能力是在生產(chǎn)要素得到最大限度利用時(shí)的能力，而營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力則是在其得到合理利用是的能力。要提高營(yíng)運(yùn)能力，既可能通過(guò)提高理論通過(guò)能力（即提高各項(xiàng)生產(chǎn)要素的效率）達(dá)到，也可通過(guò)提高碼頭泊位的利用率，即通過(guò)提高各項(xiàng)生產(chǎn)要素時(shí)間上的使用強(qiáng)度達(dá)到。但是，如果利用率超過(guò)了合理范圍，雖然會(huì)降低港口的成本，卻會(huì)延長(zhǎng)船舶在港排隊(duì)待泊時(shí)間，從而航運(yùn)企業(yè)的成本增加，在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中，應(yīng)該通過(guò)提高理論通過(guò)能力來(lái)提高營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力。 影響港口通過(guò)能力的因素影響港口通過(guò)能力的主要因素一般有：（1）到港貨物貨物對(duì)港口通過(guò)能力的影響主要表現(xiàn)為：貨物種類及其特性，貨物批量、包裝形式、單件重量、貨物在流向和時(shí)間上的分布特征等。貨物種類及其特性會(huì)影響到作業(yè)的連貫性。如危險(xiǎn)貨物通常都需要集中在某一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，這勢(shì)必使裝卸橋的利用率下降。貨物的包裝形式及其強(qiáng)度等因素會(huì)影響到貨物在庫(kù)場(chǎng)里的單位面積堆存定額，而貨物的批量則影響到庫(kù)場(chǎng)里所需通道的多少，從而影響庫(kù)場(chǎng)的堆存能力。貨物到港的不平衡程度會(huì)影響到港口的營(yíng)運(yùn)通過(guò)能力，因?yàn)樵谕掏铝恳欢〞r(shí)，貨物到港越均衡，船舶排隊(duì)的時(shí)間就越短，設(shè)備的合理利用率也就可能更高一些。（2）港口設(shè)施設(shè)備條件港口的設(shè)施和設(shè)備是港口企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們的規(guī)模、性能和技術(shù)狀態(tài)，是確定港口通過(guò)能力的基本依據(jù)。進(jìn)港航道的寬度、水深、曲率半徑及其可利用的潮位將限制進(jìn)港船舶的最大尺度和到港船舶數(shù)。錨地的規(guī)模、水深、遮蔽程度及其距泊位的距離決定著港口水上過(guò)駁能力、船舶讓檔時(shí)間以及港口對(duì)船隊(duì)的安排能力。泊位的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、水深及其裝卸設(shè)備的數(shù)量、技術(shù)性能和技術(shù)狀態(tài)都決定著泊位的通過(guò)能力。倉(cāng)庫(kù)和堆場(chǎng)的面積及其布置（如是否規(guī)則，與碼頭前沿的距離，庫(kù)場(chǎng)的相對(duì)位置），進(jìn)出庫(kù)場(chǎng)的方便程度和庫(kù)場(chǎng)使用的機(jī)械等都會(huì)影響泊位的通過(guò)能力。其它輔助設(shè)施和設(shè)備的情況，如供電能力、計(jì)量能力、港內(nèi)運(yùn)輸能力、裝卸機(jī)械的維修能力、港內(nèi)導(dǎo)航設(shè)備等也都會(huì)影響到主要設(shè)施和設(shè)備能力的充分發(fā)揮。（3）港口布局港口碼頭的布局，碼頭前沿、堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)的相對(duì)位置，碼頭前沿的操作場(chǎng)地，機(jī)械作業(yè)是否會(huì)互相干擾；水域、陸域面積是否滿足需