基于DEA模型的京津冀港口煤炭物流效率分析
朱粤 刘崇献
摘要：通过对于京津冀四个重要煤炭港口物流效率的分析，运用DEA模型进行研究，直观了解京津冀港口群的煤炭实际运作，为港口相關政策的出台和发展计划的制定提出一定的借鉴依据，优化资源配置，使京津冀港口群煤炭运输发挥现有优势，促进京津冀地区煤炭经济的可持续发展。
关键词：效率;DEA;煤炭;港口
Abstract： With the increasingly fierce competition of ports， how to enhance the competitiveness of the port and highlight its development advantages has become the top priority.Uses DEA model to analyze and study the logistics efficiency of four important coal ports in Beijing， Tianjin and Hebei， which can intuitively understand the actual operation of coal in Beijing， Tianjin and Hebei ports.Optimize the allocation of resources， make the coal transportation of Beijing-Tianjin-Hebei port group play its existing advantages， and promote the sustainable development of coal economy in Beijing-Tianjin-Hebei region.
Keywords： Efficiency;DEA; Coal;Port
我国煤炭产出总体呈现北多南少，西多东少，煤炭运输形成“北煤南运，西煤东运”的局面。京津冀港口地处“环渤海”沿海港口群，是华北地区的主力煤炭输出港。
一、京津冀港口煤炭物流的发展现状
2017年，我国北方主要发煤港口合计发运煤炭达7.26亿吨，同比增长11.9%。京津冀五大港口煤炭吞吐量合计6.66亿吨，占我国北方发煤港口煤炭发运量的91.7%。秦皇岛港吞吐量重回“第一运煤大港”行列，黄骅港紧跟其后，全年完成煤炭吞吐量位居北方港口第二位[1]（见表1）。
从煤炭物流的流向看，京津冀四大港口是我国“三西”煤炭实现“北煤南运”的主要下水港，其中秦皇岛港、唐山港和黄骅港分别是北方三大运煤通道的主要下水港和枢纽港，吞吐量都超过一亿吨接近两亿吨，而天津港过去主要是汽运煤的主要下水港，除了黄万铁路之外，缺乏专用运煤铁路线，目前受到环渤海禁止汽运煤政策影响，煤炭吞吐量将受到显著影响，导致2017年天津港成为我国前十大港口中唯一出现吞吐量下降的港口。
京津冀港口群煤炭通道主要包括大秦线、神骅线、蒙冀线等铁路线。大秦线配套港口主要是秦皇岛港，京秦和京山2条铁路干线直达秦皇岛港，秦皇岛场地堆存着山西、内蒙、陕西、河北等地发运的140多个煤种，大型煤电企业如中煤、神华、伊泰、同煤、浙能、国电、中石化等均在秦皇岛等安家落户;神朔黄线配套港口主要是黄骅港;蒙冀线于2015年建成，配套港口则为唐山港。大秦、朔黄线是“北煤南运，西煤东运”的主要通道，担负着煤炭外运任务，煤炭运输比例高达100%。近年来，煤炭供求旺盛，铁路运量大幅增加。2014年，大秦线规划新增运力投放1500万吨，运力继续处于饱和状态，且秦皇岛、曹妃甸港同质化竞争激烈，呈现运力瓶颈。但黄骅港和天津港配套能力投放滞后，分流和挖潜导致煤炭北通道运力相对宽松。但是随着近年来，限制汽运政策的出台，煤炭铁路运输受到影响，天津港面临汽运煤资源被秦皇岛港、曹妃甸港分流，以天津港为例，2017年4月底停止接收公路运输煤炭，煤炭及制品吞吐量同比下滑 30.15%。
二、京津冀港口煤炭物流效率的实证分析
（一）实证方法选择
目前研究港口物流效率，数据包络分析法（DEA）是运用最为广泛的一种方法。本文将运用DEA方法，从多个时点对京津冀港口煤炭物流效率开展比较静态研究。
DEA方法由美国运筹学家Charnes，Cooper等人在评价部门间的相对有效性的基础上发展而来的，即DEA模型，是一种统计分析的方法。DEA模型分为CCR模型和BCC模型。CCR模型通过引入松弛变量s+和剩余变量s-，来判定是否同时技术有效和规模有效。BCC模型是在CCR基础上演变而来的，它将技术效率拆成纯技术效率和规模效率两部分，使分析更加精准。
（二）指标选取
本文拟对京津冀港口群中四个重要港口进行效率分析，选取天津港、秦皇岛港、唐上港、黄骅港作为研究样本。
本文选择以实物量计量的一类作为投入要素，包括泊位数量、煤炭泊位年通过能力和铁路通道设计运输能力等港口的基础设施。同样，产出变量我们选取煤炭及制品吞吐量作为产出变量。
我们以2010年、2013年、2016年、2017年4个港口相关数据进行DEA分析，投入产出指标如表2所示。
（三）港口物流效率分析
整理得到的数据通过DEAP-xp1计算各港口的综合效率值、纯技术效率值和规模效率值，所得结果见表3：
通过以上CCR模型和BCC模型，对于DEAP-xp1软件计算的效率值可以解释为1时表示港口的综合效率和纯技术效率为DEA有效，而若小于1则表示非DEA无效;当纯技术效率值为1、综合技术效率不为1时，则纯技术效率有效，综合技术效率无效主要是由规模无效造成的，说明该港口在不增加现有投入的基础上可以获得更多的产出[2]。规模报酬递增表示增加现有投入可以获得更多的产出回报，规模报酬递减表示即使在现有投入上增加也无法获得相应比例的收益增加。
1.效率值分析
根据时间线来看，由表3可知，2010年、2013年、2016年这三个节点年份天津港的综合效率值从非DEA有效增加达到DEA有效。这和天津港近年来的基本情况有着很大关系，2016年受相关扶持政策影响，天津港的汽运煤集港数量增加，煤炭运量快速增长，2016年天津港煤炭的吞吐量创历史最高纪录，占货物吞吐量的24%，这说明天津港在不断提高通航能力，整体水平不断提高。但是，2017年随着部分天津港汽运煤受限，回归到铁路运输，在铁路调度等方面存在困难，一定程度上导致综合效率降低。
秦皇岛港作为“北煤南运”大通道中的主枢纽港，担负着东南沿海电煤运输以及国家外贸煤炭出口的主要任务。秦皇岛港2017年的综合效率值处于DEA有效，说明秦皇岛港投资建设相对比较成功，近年来发展势头不错，整体上技术设施利用率和机械化水平不断提高，虽然2016年综合效率呈现非DEA有效， 受大秦线运量下降、进港资源减少等因素影响，从2016年四月份开始，受我国实施严格的限产政策影响，导致煤炭供应端收缩，煤矿生产和销售数量大幅减少。此外，受准池线分流影响，部分内蒙煤炭由大秦线转到准池线，拉动朔黄线和黄骅港运量大增，造成传统的第一运煤大通道：大秦线发运量持续下降，大秦线每日发运量由125万吨下降到89万吨。大秦线配套港口也受影响，秦皇岛港进港资源减少，场存保持在250—350万吨的低库存，船等货现象屡见不鲜，港口空泊成为常态[3]。2016年11月秦港方面，通过加强与矿路航电等各方的协调联系，增加货源调进，提高场存数量，确保了下游用煤需求，综合效率恢复到DEA有效体现得淋漓尽致。
而对于唐山港的综合效率值呈下降趋势，从2010年DEA有效发展到2016年变为非DEA有效，唐山港从2016年到2017年，纯技术效率呈下降趋势，规模效率呈上升趋势，受国家去产能政策，水电等清洁能源挤压，进口煤冲击的多重因素影响，沿海内贸煤市场持续低迷，港口同质化竞争更加激烈[4]。唐山港主要是由京唐港区和曹妃甸港区组成，京唐港以煤炭、矿石、一般散杂货和集装箱内贸等运输为主，战略地位显著，但是近年来，京唐港区大力推进以集装箱业务为重点的港口功能拓展，集装箱吞吐量比重不断提升，而煤炭吞吐量占比较小，对于煤炭运输存在资源过剩、利用不合理等现象;曹妃甸港区主要是以煤炭、矿石等大型干散货运输为主，直通曹妃甸港区的张唐铁路从2015年建成后投入运营。2016年，国投京唐港、国投曹妃甸港和京唐老港吞吐量出現下跌，总体上综合效率较低，但是唐山港口群积极吸纳优质资源，吸引客户拉运，确保了港口煤炭吞吐量保持稳中有升的态势，所以从2016年到2017年综合效率值呈现上升态势。从京津冀协同发展的资源配置整合和产业发展升级与转移角度来看，唐山港有着非常得天独厚的资源环境条件，但是泊位利用率偏低，需要进一步加强管理，提高管理效率。
根据效率结果可以看出，黄骅港四个年份节点均为DEA有效，自运营以来，黄骅港综合港区利用区位和业务优势，相继与山西、陕西、内蒙古等近百家货主签订下水煤炭合同，使下水煤炭业务成为业务新亮点[5]。虽然煤炭吞吐第一大港还是秦皇岛港，但是黄骅港竞争优势依然明显，具有独特的煤炭集港优势，综合物流成本相对偏低，未来前景乐观，四大港口综合效率、规模效率对比见图1和图2。
DEA的CCR模型提供了投入和产出指标松弛变量，不为0的变量所对应的指标是制约港口效率的因素。投入指标的松弛量代表既定产出水平下某一投入指标相对于其在有效前沿面上投影的冗余量;产出指标的松弛量则代表某一产出指标相对其在有效前沿面上投影的不足量。松弛变量可以提供DEA无效港口向有效前沿面调整的方向，在哪些方面表现不足，哪些投入需要减少或增加，使调整更加具有针对性。
效率值小于1的港口即为效率无效的港口，这些港口无效主要是存在投入冗余和产出不足这两种现象。对于秦皇岛港、黄骅港和天津港的投入冗余和产出冗余都是0，这和DEA有效是相符的。而对于综合效率无效的唐山港，在产出不变的情况下，三个投入变量都要相应减少18.77、6315.52、10303.49;从产出不足角度来看，产出增加1089.94，泊位煤炭年通过能力减少14698.06就能实现DEA有效。
三、结论及建议
京津冀四大港口的综合效率还有一定的提升空间，存在投入冗余和产出不足的现象。从最新效率分析来看，天津港和秦皇岛港得益于煤炭运输资源的合理配置和高效率的管理，效率值达到DEA有效，而唐山港和黄骅港的纯技术效率值达到1，但规模无效从而造成非DEA有效。我们可以通过效率分析和投入冗余分析，更确切地找出制约港口效率的因素，为决策者提供参考建议。
从2016年煤炭效率分析结果可知，秦皇岛港和唐山港在煤炭运输资源利用率上都处于较低的状态，且规模效率也不高;2017年的京津冀四大港口煤炭运输效率，秦皇岛港受政策影响，进行煤炭运输资源的合理配置和高效率的管理使得综合效率值达到1，黄骅港仍保持综合效率为1的状态，然而天津港受到“公转铁”的影响，呈现非DEA有效;唐山港综合效率值上升，但是要达到DEA有效还要加强技术和规模方面的管理与建设。
港口效率受到多种因素的影响，不仅受到关于内部因素的影响，例如泊位数量、泊位长度、铁路通道设计运输能力、泊位年通过能力等，还会受到外部因素，例如政府政策等因素的影响。
通过对四大港口的效率分析和投影分析，结合港口间的发展现状，给出以下几点建议。
（一）港口群协同发展，实现共赢
通过效率分析和投入产出分析，规模无效是导致综合效率值低的原因，而规模无效部分原因是由港口间的恶性竞争造成的。应该紧跟相关政策，推动京津冀的协同发展，构建功能合理、分工明确、优势互补、内外通联的港口群。京津冀的协同发展会一定程度上推动区域港口资源互补。根据各港口的临港定位，结合京津冀协同发展战略，对于以集装箱和件杂货为主的综合性大港——天津港，以石油、铁矿石、煤炭为主的综合性港口且铁路通道运输能力不断加强的唐山港，作为世界最大煤炭输出港的秦皇岛港，以及以煤炭、石油化工产品、加工产品等运输为主的北方大型物流中心、“西煤东运”的最便利的出海口——黄骅港，要建立一体化的机制，走集约路线，实现差异化协同发展模式，最大化发挥各港口比较优势，优势互补，码头资源互补，避免资源闲置情况，提高港口效率，尽可能从根源上解决京津冀港口群的恶性竞争，实现由各个独立向港口群的实质性转变，实现共赢。
（二）建设煤炭供应链，一体化服务
近年来，四大港口在煤炭运输方面的投入在当前煤炭供给不足的情况略显冗余，并且河北省内港口在功能上略显单一，大部分都集中在煤炭、石化产品、铁矿石等大宗散货上，其他业务占比小[6]。建立一个以煤炭物流为主的供应链物流是解决京津冀四大港口煤炭运输效率低下的有效途径，由专业化的企业平台通过资源整合的形式，将各个煤炭供应链价值节点有机衔接起来，是新的港口运作商务模式，此平台专注于解决煤炭流通节点中影响物流效率的各个因素，不依附于任何港口，能够实现港口煤炭供应链一体化发展，将在根源上解决港口定位和资源分配问题。
（三）加强信息化建设，构建现代化港口
京津冀四大港口之间的物流信息无法实现共享与协作，信息不透明导致港口间的协同合作变得更加困难，所以建立信息平台，建设以ERP（企业资源系统）、CRM（客户关系管理系统）、SCM（供应链管理系统）等现代化技術的现代化网络系统，建立四大港口间的信息联动机制，整合煤炭港口供应链，包括煤矿、铁路、港口、船公司、电厂用户以及港口与港口之间的各种信息资源，最大限度地实现相关信息共享[7]，从而建设现代化港口，实现各港口的可持续发展。
[参考文献]
[1]2017年北方主要发煤港口共发运煤炭7.26亿吨[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/219810666_751989.
[2]周婷婷.基于数据包络分析的我国主要港口效率研究[D].重庆交通大学.
[3]2016年秦港煤炭运输形势分析[EB/OL].http：//www.cctd.com.cn/show-270-157219-1.html.
[4]国际煤炭网.2016年唐山港煤炭吞吐量稳中有升毫不示弱[ED/OL].http：//coal.in-en.com/html/coal-2419767.shtml.
[5]黄骅港综合港区再辟煤炭运输新模式[ED/OL].http：//finance.sina.com.cn/roll/2016-03-10/doc-ifxqhmve9007805.shtml.
[6]李虹.京津冀一体化背景下港口物流发展对策研究[J].物流科技，2014，37（2）.
[7]侯贵宾，陈红梅.津冀煤炭港口“热身”一体化[J].港口物流，2016（9）.
（责任编辑：张彤彤）
