岳崇山 馬福婷

基于灰色系統(tǒng)理論的冀西北地區(qū)物流需求預(yù)測分析

岳崇山 馬福婷

本文以灰色系統(tǒng)理論思想為指導(dǎo)，運(yùn)用灰色GM(1,1)模型，以貨運(yùn)量表征物流規(guī)模。根據(jù)冀西北地區(qū)近10年來的物流需求變化，建立了灰色預(yù)測的GM(1,1)模型，預(yù)測冀西北地區(qū)今后5年的物流需求，為政府規(guī)劃地區(qū)物流發(fā)展提供相關(guān)理論參考。

物流需求；灰色系統(tǒng)；GM(1,1)模型；需求預(yù)測

冀西北地區(qū)是指河北省西北部的冀西北地區(qū)及周邊區(qū)縣地區(qū)，東靠承德市，東南毗連北京市，西南與山西省、北與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界，總面積3.68萬平方公里，轄7區(qū)13縣，歷來是中國北方重要的物資集散地和對歐貿(mào)易的重要陸路商埠，是華北地區(qū)重要的工業(yè)基地和交通樞紐，有“塞外明珠”之稱。近年來，依托獨(dú)特的區(qū)位、交通、礦產(chǎn)資源和旅游等資源，冀西北地區(qū)政府全力發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)，打造“京冀晉蒙交界區(qū)域中心城市”，全方位發(fā)展公路、鐵路和航空交通運(yùn)輸網(wǎng)，各類物流基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)，冀西北地區(qū)現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展前景看好。

隨著物流產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，區(qū)域物流逐漸成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的主要組成部分，并且對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的影響越來越顯著。但物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的制定及可行性研究等如果缺乏物流需求的定量依據(jù)，這勢必會造成物流系統(tǒng)規(guī)劃的盲目性和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重復(fù)性等問題，從而阻礙物流產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，根據(jù)調(diào)研地區(qū)物流產(chǎn)業(yè)各指標(biāo)的過往數(shù)據(jù)，對區(qū)域物流環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測是十分有必要的。

在對物流需求進(jìn)行預(yù)測時(shí)，典型的方法有聚焦預(yù)測法、指數(shù)平滑法、回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型、灰色預(yù)測模型等等。其中，鄧聚龍教授創(chuàng)立的灰色系統(tǒng)理論能夠處理“部分信息未知或者部分信息已知”的“貧信息”，“小樣本”的不確定性系統(tǒng)，可以較高精度地預(yù)測這類系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。灰色系統(tǒng)理論建立以來，成功地應(yīng)用于工程控制、生態(tài)系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、未來學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域。作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，物流產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究方興未艾。影響物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)數(shù)據(jù)中，不可測因素干擾多，已知和未知的信息兼有，符合灰色系統(tǒng)理論的特征，因此可以用灰色系統(tǒng)理論對區(qū)域經(jīng)濟(jì)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測。本文根據(jù)物流信息的復(fù)雜性和不確定性等特點(diǎn)，利用灰色系統(tǒng)理論對冀西北地區(qū)的物流需求進(jìn)行量化研究，并以此為基礎(chǔ)對該地區(qū)的物流產(chǎn)業(yè)作出理論預(yù)測，以期對冀西北地區(qū)物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)。

一、灰色系統(tǒng)預(yù)測模型的構(gòu)造

灰色系統(tǒng)預(yù)測模型也稱為GM（Grey Model）模型，利用灰色系統(tǒng)預(yù)測模型能夠?qū)λ芯肯到y(tǒng)的發(fā)展變化進(jìn)行全局觀察，分析和長期預(yù)測。下面將介紹灰色系統(tǒng)預(yù)測模型中極為重要一種，GM(1,1)模型，建模過程如下。

第一步，數(shù)據(jù)處理。

設(shè)原始數(shù)據(jù)為時(shí)間數(shù)據(jù)數(shù)列:

對原始數(shù)據(jù)列進(jìn)行一次累加，得累加生成數(shù)列

第二步，建立模型。

設(shè)

那么GM(1,1)模型的微分方程（白化方程）為

這里（2）式用于計(jì)算預(yù)測值。（1）式中的a稱為發(fā)展系數(shù)，b稱為內(nèi)省控制灰度。GM(1,1)模型的發(fā)展系數(shù)a有著十分重要的指導(dǎo)意義，它深刻地影響著模型的精度，即

（1）當(dāng)-α≤0.3時(shí)，GM(1,1)模型可用于中長期預(yù)測；

（2）當(dāng)0.3＜-α≤0.5時(shí)，GM(1,1)模型可用于短期預(yù)測，中長期預(yù)測慎用；

（3）當(dāng)0.5＜-α≤0.8時(shí)，GM(1,1)模型做短期預(yù)測應(yīng)當(dāng)十分謹(jǐn)慎；

（4）當(dāng)0.8＜-α≤1時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用殘差修正GM(1,1)模型；

（5）當(dāng)-α＞1時(shí)，不宜采用GM(1,1)模型做預(yù)測。第三步，精度檢驗(yàn)。

由此可以得到殘差均值和平均相對誤差為:

第四步，進(jìn)行預(yù)測。

二、基于灰色系統(tǒng)理論的冀西北地區(qū)物流需求預(yù)測分析

因?yàn)槲锪饕?guī)模是能夠從數(shù)量上反映物流需求和物流產(chǎn)業(yè)的指標(biāo)，所以本文主要從物流規(guī)模角度衡量特定地區(qū)的物流發(fā)展水平。物流規(guī)模主要包括裝卸搬運(yùn)、包裝、運(yùn)輸、流通加工等物流作業(yè)量。這其中運(yùn)輸是物流過程中最基本的活動(dòng)，它貫穿于物流過程的各個(gè)方面，而運(yùn)量的多少也決定著諸如搬運(yùn)、裝卸、包裝等物流活動(dòng)，因而我們可以使用貨運(yùn)量來預(yù)測特定地區(qū)的基本的物流需求水平?；谝陨显?，在冀西北地區(qū)物流產(chǎn)業(yè)研究中，我們主要使用貨運(yùn)量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行物流需求預(yù)測建模。

2002年～2012年，冀西北地區(qū)的貨運(yùn)統(tǒng)計(jì)中，公路貨運(yùn)量占了非常大的比重，因此我們采用公路貨運(yùn)量的數(shù)據(jù)來對冀西北地區(qū)的物流需求進(jìn)行模擬預(yù)測。2002年～2012年，冀西北地區(qū)貨運(yùn)量原始數(shù)據(jù)見表1，數(shù)據(jù)來源于2002年～2012年冀西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)年鑒。

表1 張家口市貨運(yùn)量原始數(shù)據(jù)（2002年～2012年）

第一步，數(shù)據(jù)處理。原始數(shù)據(jù)X(0)列取自2002年至2012年，共有11個(gè)數(shù)據(jù)，即

X(0)=(4708,4742,4956,5271,5390,5528,5666,5716,5722,5846,5895)

對原始數(shù)據(jù)X(0)進(jìn)行一次累加，記新生成列為～$m{X}^{（1）}，$～則

第二步，建立模型。利用數(shù)學(xué)軟件（這里使用的是Maple13），可以對冀西北地區(qū)物流需求規(guī)模建立～GM（1。1）～模型。

Yn= (4742,4956,5271,5390,5528,5666,5716,5722,5846,5895)T,

即a=-0.02175197315，b=4797.255259。因?yàn)?a<0.3，所以我們建立的模型可以進(jìn)行中長期預(yù)測。將a、b值帶入到（1）式，得～GM(1,1)～預(yù)測模型為:

第三步，精度檢驗(yàn)。

首先，計(jì)算出冀西北地區(qū)2002年～2012年物流規(guī)模的預(yù)測值，然后，將預(yù)測值與實(shí)測值進(jìn)行比較，得到實(shí)測值和預(yù)測值的絕對誤差序列（即殘差的絕對值）和相對誤差序列，如表2所示。

表2 實(shí)測值和預(yù)測值的比較

因?yàn)橄鄬φ`差的均值△=2.02%，所以模型的精度等級為二級，故可以使用我們建立的模型對冀西北地區(qū)物流規(guī)模進(jìn)行預(yù)測。

第四步，進(jìn)行預(yù)測。

利用我們建立的模型，可以對冀西北地區(qū)未來五年物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模（以2013年～2017年的公路貨運(yùn)量為例）進(jìn)行預(yù)測，見表3。

表3 張家口市公路貨運(yùn)量預(yù)測（2013年～2017年）

三、結(jié)論與建議

通過運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論建立冀西北地區(qū)物流需求量預(yù)測模型，以該地區(qū)2002～2012年貨運(yùn)量為依據(jù)，外推出該地區(qū)2013～2017年貨運(yùn)量的值。預(yù)測的結(jié)果看，未來五年冀西北地區(qū)的物流需求水平逐步提升，呈現(xiàn)出平穩(wěn)增長的態(tài)勢。

但是，我們也應(yīng)當(dāng)注意到隨著時(shí)間的推移，未來的一些擾動(dòng)因素，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，政策變化，大型交通運(yùn)輸網(wǎng)的變動(dòng)，天災(zāi)等，將不斷影響模型的預(yù)測精度，需要及時(shí)的補(bǔ)充新的數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行不斷地改進(jìn)，使預(yù)測值與實(shí)際變化更加吻合。隨著灰色系統(tǒng)的發(fā)展，老數(shù)據(jù)的意義將漸漸降低，應(yīng)當(dāng)不斷補(bǔ)充新數(shù)據(jù)的同時(shí)及時(shí)地去掉老數(shù)據(jù)。這樣我們建立的模型才能更好地反映本地區(qū)物流系統(tǒng)的變化，根據(jù)實(shí)際情況，不斷的進(jìn)行新陳代謝，以期提高預(yù)測精度。

為了使冀西北地區(qū)的物流產(chǎn)業(yè)能夠快速走上科學(xué)、快速、可持續(xù)發(fā)展的道路，特提出以下建議:第一、加大物流專業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)力度；第二、增加冀西北地區(qū)物流基礎(chǔ)設(shè)施投資；第三、從政策稅收等方面對這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶植；第四、開展具有一定產(chǎn)業(yè)特色的物流園區(qū)。

課題項(xiàng)目:

基于灰色系統(tǒng)理論的冀西北地區(qū)物流需求預(yù)測分析，張家口市2012年度科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（No. 1221012E）。

[1]周啟蕾.物流學(xué)概論[M].北京:清華大學(xué)出版社.2009. 111-119.

[2]謝識予.計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2010.136-144.

[3]劉思峰,謝乃明等.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用（第四版）[M]．北京:科學(xué)出版社,2008:1-224.

[4]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1990.1-20.

（作者單位：河北北方學(xué)院理學(xué)院、河北北方學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）