蔣惠園，謝云云，鄧國清，裴大菊，張龍俊

（1.武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063；2.湖北省交通廳，湖北 武漢 430030）

1 引言

近年來我國港口發(fā)展迅速，港口間競爭日益激烈，港口功能定位重復(fù)、港口效益下降等問題日益嚴(yán)重，根據(jù)國家“推進(jìn)資源節(jié)約集約利用”及交通運(yùn)輸部提出的深化區(qū)域港口一體化發(fā)展改革等指示，各地紛紛開展港口資源整合。

目前對港口資源整合方面的研究主要集中在港口資源整合的現(xiàn)狀[1-3]、存在問題、整合經(jīng)驗[4]、整合思路、整合后港口資源配置效率[5]等方面，對港口資源整合方案進(jìn)行評價的較少；已有的方案評價方法多采用案例分析法、模糊綜合評價法、主成分分析法、因子分析法等，過于依賴人為主觀因素且權(quán)重難以確定，或統(tǒng)計量大，對模型的適用性、可行性造成一定的質(zhì)疑，同時降低了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。為此，本文創(chuàng)新性地將云物元模型應(yīng)用到港口資源整合方案評價中，能較好地實現(xiàn)定性描述與定量描述間相互轉(zhuǎn)化，避免人為主觀性帶來的誤差，使評價結(jié)果更具合理性，并采用GA-AHP法確定各指標(biāo)權(quán)重，避免了傳統(tǒng)AHP法一致性檢驗的被動性問題。

2 港口資源整合內(nèi)涵及評價指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 港口資源整合內(nèi)涵

港口資源整合是把港口內(nèi)部彼此相關(guān)但彼此分離的港口職能和港口外部彼此經(jīng)濟(jì)利益相獨(dú)立但是又擁有共同使命的可合作伙伴，利用組織和協(xié)調(diào)的手段進(jìn)行整合，通過合理的功能布局實現(xiàn)港口之間的功能互補(bǔ)與協(xié)調(diào)發(fā)展，形成一個全方位、多功能、多類型的港口綜合體，提升港口核心競爭力[6-7]。整合后形成的港口綜合體中，根據(jù)港口規(guī)模、發(fā)展水平等的不同，港口間的定位也有所不同，一般包括干線港、支線港和喂給港。港口資源整合情況如圖1所示。

圖1 港口資源整合前后對比

港口資源整合目標(biāo)：重構(gòu)港口管理體制和經(jīng)營機(jī)制，實現(xiàn)港口功能布局合理，港口資源利用水平顯著提高，港口綜合競爭力顯著增強(qiáng)，建成港口一體化發(fā)展的功能布局[8]、資源配置和管理體制；推進(jìn)港口共建共享、基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通，提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，提高服務(wù)水平。

2.2 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

港口資源整合涉及諸多利益方，影響因素復(fù)雜。根據(jù)港口資源整合內(nèi)涵，參考相關(guān)港口資源整合評價的研究成果，建立由三個層次指標(biāo)構(gòu)成的港口資源整合方案評價指標(biāo)體系，詳見表1。評價指標(biāo)體系設(shè)立1個總目標(biāo)，即港口資源整合方案評價；3個一級指標(biāo)，分別為整合力度、整合風(fēng)險、整合預(yù)期效果；9個二級指標(biāo)。

表1 港口資源整合方案比選評價指標(biāo)

3 基于云物元的港口資源整合方案評價模型構(gòu)建

3.1 遺傳層次分析法理論

GA-AHP 法是利用遺傳算法對層次分析法進(jìn)行優(yōu)化，以建立的判斷矩陣為種群，通過選擇、雜交、變異等遺傳操作算子，搜索出一致性最高的判斷矩陣，再計算指標(biāo)權(quán)重，有效地解決了傳統(tǒng)AHP 法一致性檢驗的被動性問題。

首先構(gòu)建判斷矩陣。按照9 分位比率進(jìn)行兩兩對比，構(gòu)建判斷矩陣B。其次確定指標(biāo)權(quán)重。在AHP法中各評價指標(biāo)權(quán)值為wk且大于零，并滿足由層次分析法中判斷矩陣原理可得：

當(dāng)左側(cè)取值為零時，判斷矩陣為完全一致性矩陣，該檢驗轉(zhuǎn)化為如下約束條件下的問題：

其中：CIF（n）為一致性函數(shù)，wi為權(quán)重（即優(yōu)化變量），采用Matlab遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)滿足CIF（n）＜0.1時，一致性檢驗通過。

3.2 云物元模型基本理論

（1）云模型。云模型是一種用于定性定量之間相互轉(zhuǎn)換的不確定性分析方法，采用數(shù)學(xué)的語言描述雙重不確定性現(xiàn)象。云模型的基本單元被稱為“云”或者“云滴”（cloud），可用聯(lián)合概率的形式來表示。

（2）物元理論。物元是物元理論分析中的基本細(xì)胞，其由事物名稱N、事物特征c、事物特征對應(yīng)的值v組成，表達(dá)式為R=(N,c,v)。其中，特征名稱c的取值范圍稱為經(jīng)典域，即各指標(biāo)量值對應(yīng)的評價等級的取值范圍[11]。

（3）云物元模型建立。云物元模型是將物元模型與云模型相結(jié)合，對待評價事物進(jìn)行分析[10]。本文利用云模型具有處理事物不確定性的獨(dú)特優(yōu)勢，將物元理論中的等級界限確定數(shù)值v用正態(tài)云替代，將其轉(zhuǎn)換為具有模糊性的變量，即為云物元模型，表示為：

s為常量，由相應(yīng)指標(biāo)的雙重不確定性決定，可根據(jù)情況對其進(jìn)行調(diào)整。

（4）云物元關(guān)聯(lián)函數(shù)。云物元模型關(guān)聯(lián)函數(shù)是將評價對象的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成云評估中的有效數(shù)據(jù)，步驟如下：

③視數(shù)值x為一個云滴，得出數(shù)值x與該正態(tài)云物元之間的關(guān)聯(lián)度：

3.3 港口資源整合方案評價模型的構(gòu)建

（1）確定指標(biāo)權(quán)重

①構(gòu)建判斷矩陣。依據(jù)表1港口整合方案評價指標(biāo)體系，結(jié)合港口資源整合實際情況及業(yè)內(nèi)專家調(diào)查，構(gòu)建一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的判斷矩陣。

②計算指標(biāo)權(quán)重。用GA-AHP計算評估指標(biāo)權(quán)重值。首先構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)M文件，設(shè)置遺傳參數(shù)，使用Matlab遺傳算法工具箱求解，結(jié)果見表2。其中一致性指標(biāo)值都遠(yuǎn)小于0.1，全部通過檢驗。

表2 評價指標(biāo)權(quán)重值

（2）建立港口資源整合方案的標(biāo)準(zhǔn)云。將港口資源整合方案評估結(jié)果分為好、較好、一般、差4個等級，等級界限參考值見表3。

根據(jù)公式（6）、（7）、（8）結(jié)合表3，計算得出資源整合方案比選指標(biāo)的等級界限云模型，其中每項三個數(shù)字分別表示云模型的數(shù)字特征見表4。

表3 港口資源整合方案二級指標(biāo)分級規(guī)則

表4 港口資源整合方案比選指標(biāo)等級界限云模型

（3）港口資源整合方案評價

①二級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。將各二級指標(biāo)評價值視作一個云滴，運(yùn)用式（8）計算其各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。

②一級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。一級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度由二級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度加權(quán)得到，計算公式如下：

式中：kj(pi)為第i個待評價指標(biāo)層對第j個港口資源方案等級的關(guān)聯(lián)度；kj(vi)為第i 個二級指標(biāo)對港口資源方案等級j 的關(guān)聯(lián)度；wij為二級指標(biāo)對于第i 個一級指標(biāo)層的相對權(quán)重。

③港口資源整合方案的綜合關(guān)聯(lián)度計算公式見式（11）：

式中：kj(p)為第j個港口資源方案等級的關(guān)聯(lián)度；kj(pi)為第i 個一級指標(biāo)對港口資源方案等級j 的關(guān)聯(lián)度；wi為一級指標(biāo)對于總目標(biāo)的相對權(quán)重。

評價等級判定是依據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則，即由式（8）計算出的關(guān)聯(lián)度最大的kj(p)對應(yīng)的j 即為港口資源整合方案評價所在的等級。

4 實證分析

自“十三五”以來，湖北省港口隨經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展取得巨大成就，基礎(chǔ)設(shè)施得到進(jìn)一步完善，港口吞吐能力大幅增加。然而，湖北省港口快速發(fā)展的同時仍然存在岸線資源利用不合理，港口同質(zhì)化發(fā)展、整體競爭力不足，綜合交通運(yùn)輸體系不盡完善等問題，亟需通過港口資源整合實現(xiàn)港口增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，提升湖北省港口服務(wù)能力和競爭力，提高水運(yùn)市場份額。

湖北省港口以長江干線港口為主，漢江港口為輔。從區(qū)域港口群的視角來看，區(qū)域港口群存在明顯的地位差別，即武漢城市圈港口群高于宜昌城市圈港口群，宜昌城市圈港口群高于襄陽城市圈港口群，且武漢城市圈港口群有明顯的優(yōu)勢。因此湖北省可采用“一省一港”模式即“單頭方案”進(jìn)行整合，也可“雙頭并重”采用“雙頭方案”進(jìn)行整合即“武漢城市圈+宜昌-襄陽城市圈”。

（1）單頭方案。湖北省港口資源整合單頭方案實施進(jìn)程，如圖2所示。

圖2 單頭方案示意圖

（2）雙頭方案?！半p頭方案”即整合宜昌城市圈港口群和襄陽城市圈港口群實施進(jìn)程，如圖3所示。

運(yùn)用所建模型對所提出的湖北省港口資源整合方案的單頭方案和雙頭方案進(jìn)行評價。兩個方案的二級評價指標(biāo)值見表5。

圖3 雙頭方案示意圖

表5 各方案評價指標(biāo)值

以單頭方案為例，將各二級指標(biāo)視為一個云滴，根據(jù)表5和式（9），利用Matlab 軟件編程，試驗1 500次，得到各二級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，見表6。

表6 單頭方案二級評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

由表2中的二級指標(biāo)權(quán)重、表6及式（10），計算得到單頭方案一級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，見表7。

表7 單頭方案一級評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)度

由表2中的一級指標(biāo)權(quán)重、表7及式（11）計算得出湖北省港口整合方案綜合關(guān)聯(lián)度。用同樣的方法計算雙頭方案的各級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及綜合關(guān)聯(lián)度，由于篇幅原因，僅列出雙頭方案的綜合關(guān)聯(lián)度，見表8，兩個方案的得分云模型如圖4、圖5所示。

表8 港口資源整合各方案綜合關(guān)聯(lián)度

圖4 單頭方案得分云模型分布圖

圖5 雙頭方案得分云模型分布圖

根據(jù)隸屬度最大原則及表8的數(shù)據(jù)可知，單頭方案評價最大得分為0.371 63，等級為較好，雙頭方案評價最大得分為0.139 01，等級為一般。此外，從兩個方案得分云模型分布圖可以看出，單頭方案圖形較為集中，表明評估結(jié)果的分散程度較小，而雙頭方案的評估結(jié)果分散程度較高。綜上可知，湖北省港口資源整合宜采用單頭方案。

5 研究結(jié)論

通過對港口資源整合的內(nèi)涵進(jìn)行分析，結(jié)合湖北省港口自身的特點(diǎn)提出港口資源整合的單頭方案和雙頭方案。將云模型引入到物元模型中，實現(xiàn)定性與定量數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換，為資源整合方案比選提供一種新的方法；并采用遺傳層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定，保障了整合方案比選的準(zhǔn)確性。評價結(jié)果顯示：單頭方案綜合效果處于“較好”等級，在整合力度、整合預(yù)期效果方面具有較大優(yōu)勢，但整合風(fēng)險較大，因此在實施的過程中要注意多部門間溝通協(xié)調(diào)、利益分配、加強(qiáng)市場監(jiān)管工作，杜絕不合理定價，防范壟斷競爭等。