孫家慶， 唐麗敏， 黨琴琴， 曹盛楠

(大連海事大學(xué) 交通運(yùn)輸管理學(xué)院，遼寧 大連 116026)

0 引 言

集裝箱內(nèi)襯袋是一種新型的能夠儲(chǔ)存和運(yùn)輸各種無(wú)危險(xiǎn)液體和化學(xué)制品的容器，被置于20英尺的集裝箱內(nèi),最理想地利用集裝箱運(yùn)輸方式.與傳統(tǒng)編織袋類小包裝和噸裝袋物流模式相比，集裝箱內(nèi)襯袋物流模式不僅能解決大宗散裝非危險(xiǎn)粉體貨物門到門運(yùn)輸所涉及的新型包裝載體的技術(shù)問(wèn)題，而且倡導(dǎo)經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和便利性的經(jīng)營(yíng)理念.尤其是隨著綠色物流理念日益在歐美國(guó)家得到廣泛認(rèn)同[1-4]，傳統(tǒng)上散貨運(yùn)輸?shù)念w粒、粉體等貨物，如谷物、面粉、塑料粒子、各種化工用原料等,也轉(zhuǎn)換成集裝箱內(nèi)襯袋運(yùn)輸[5].

近年來(lái)，綠色物流、港航物流與環(huán)境的關(guān)系在我國(guó)得到較為深入的研究.[6-8]隨著我國(guó)成為化工品的生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，化工物流量也隨之迅猛增加，許多學(xué)者[9-11]對(duì)化工物流市場(chǎng)、化工物流模式及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等進(jìn)行研究.目前，我國(guó)顆?；て肺锪鞔蠖嗳匝赜脗鹘y(tǒng)的袋裝包裝工藝，既浪費(fèi)資源也給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響.隨著顆?；て肺锪饔伞白⒅亟?jīng)濟(jì)性”向“經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性并重”的方向轉(zhuǎn)型，顆?；て肺锪饕矊⒅鸩讲捎眉b箱內(nèi)襯袋物流模式(見(jiàn)圖1)，但對(duì)于這種新型物流模式的效果以及如何加大推廣力度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者仍缺少研究.基于此，本文借鑒相關(guān)學(xué)者[12-14]應(yīng)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論的實(shí)踐，對(duì)顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式的經(jīng)濟(jì)效果與政策模擬進(jìn)行深入探討，并基于節(jié)能環(huán)保的視角提出加快推進(jìn)該物流模式的相關(guān)建議.

圖1 顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式

1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立與檢驗(yàn)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與假設(shè)

圖2 物流模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖2所示，改進(jìn)的顆?；て肺锪飨到y(tǒng)是由經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、物流和能源所構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng).該動(dòng)態(tài)系統(tǒng)起源于化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值，化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值與顆?；て肺锪髁恐g是相互促進(jìn)的正向關(guān)系.隨著顆粒化工品物流量的增多,大量的能源被消耗，排放的污染物加重環(huán)境污染.環(huán)境污染會(huì)制約化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也限制顆?；て肺锪髁康目沙掷m(xù)增長(zhǎng).一方面，目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略從“重經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)輕環(huán)境保護(hù)”向“保護(hù)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)并重”轉(zhuǎn)變，環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng);另一方面，化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)自然會(huì)帶來(lái)環(huán)保投資能力增強(qiáng)，擁有環(huán)保技術(shù)的支持，環(huán)境污染的壓力勢(shì)必得以舒緩.

本文重點(diǎn)分析物流與經(jīng)濟(jì)、物流與環(huán)境、物流與能源之間的關(guān)系，因此，改進(jìn)的顆?；て肺锪飨到y(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型主要基于假設(shè)：(1)只考慮化工品物流業(yè)和化學(xué)工業(yè)之間的關(guān)系，未考慮化學(xué)工業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系;(2)主要考慮化工品物流業(yè)對(duì)能源和環(huán)境的影響，未考慮化學(xué)工業(yè)中其他部門對(duì)能源和環(huán)境的影響;(3)假設(shè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定，各種運(yùn)輸方式的貨物周轉(zhuǎn)量以及能源消耗穩(wěn)定增長(zhǎng);(4)從顆?；て肺锪髂Ｊ降腃O2排放入手，對(duì)物流的節(jié)能減排效果進(jìn)行分析.

1.2 模型因果關(guān)系與反饋結(jié)構(gòu)分析

系統(tǒng)各變量之間的因果關(guān)系見(jiàn)圖3.

圖3 物流模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型因果關(guān)系

從圖中不難看出模型中包括3條回路.回路1：化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值→+化工品價(jià)值總額→+化工品物流總費(fèi)用→+化工品物流總產(chǎn)值→+顆粒化工品物流量→+顆?；て肺锪髻M(fèi)用→+顆?；て樊a(chǎn)業(yè)增加值→+化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值;回路2：化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值→+化工品價(jià)值總額→+化工品物流總費(fèi)用→+化工品物流總產(chǎn)值→+顆?；て肺锪髁俊?顆?；て肺锪髻M(fèi)用→+物流能源消耗→+CO2排放→+污染損失→-化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值;回路3：化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值→+環(huán)保投資→+顆?；て肺廴局卫碣M(fèi)→+CO2減少量→-污染損失→-化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值.

結(jié)合顆粒化工品物流模式系統(tǒng)的因果關(guān)系，運(yùn)用Vensim，可形成反饋結(jié)構(gòu)圖,見(jiàn)圖4.

1.3 模型參數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)

參數(shù)表達(dá)式主要采用時(shí)間序列回歸及數(shù)學(xué)推導(dǎo)方式得到.回歸預(yù)測(cè)用于宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，而數(shù)學(xué)推導(dǎo)主要用于物流能源消耗的計(jì)算.

圖4 物流模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型反饋結(jié)構(gòu)

(1)回歸預(yù)測(cè).模型中化工品物流總產(chǎn)值與顆?；て肺锪髁?、顆粒化工品產(chǎn)業(yè)增加值與顆?；て肺锪髻M(fèi)用、化工品物流總費(fèi)用與化工品價(jià)值總額等經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列間的定量關(guān)系，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)處理后進(jìn)行計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析、建立變量之間的回歸模型得出.以顆?；て樊a(chǎn)業(yè)增加值與顆?；て肺锪髻M(fèi)用之間關(guān)系為例，應(yīng)用EXCEL中散點(diǎn)圖趨勢(shì)線得出y=0.867 6x+31.315(其中y表示顆?；て樊a(chǎn)業(yè)增加值，x表示顆粒化工品物流費(fèi)用)，R2=0.923，說(shuō)明y與x之間的擬合度很高.

(2)數(shù)學(xué)推導(dǎo).利用數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法確定物流能源消耗，建立4種運(yùn)輸方式貨物周轉(zhuǎn)量、3類能源消耗及CO2排放之間的關(guān)系.設(shè)第i種運(yùn)輸方式貨物周轉(zhuǎn)量為Ti,第i種運(yùn)輸方式單位貨物周轉(zhuǎn)量消耗的第j種能源量為Cij，則總能源消費(fèi)

由于模型中能源單位統(tǒng)一用標(biāo)準(zhǔn)煤替代，所以Cij在模型中意義為第i種運(yùn)輸方式單位貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量.

1.4 模型參數(shù)的確定

模型預(yù)測(cè)范圍為2001—2015年，其中2001—2010年為模型的檢驗(yàn)?zāi)?，步長(zhǎng)為1年.模型參數(shù)的確定采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)常用的參數(shù)確定方法，如觀察法、經(jīng)驗(yàn)法、估計(jì)法、擬合法等.

總產(chǎn)值增長(zhǎng)系數(shù)：由于化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)率波動(dòng)較大，模型總產(chǎn)值增長(zhǎng)系數(shù)以表函數(shù)形式反映不同時(shí)期內(nèi)化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)的差異.總產(chǎn)值增長(zhǎng)系數(shù)決定產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)自然增長(zhǎng)率.利用Vensim中〈Time〉函數(shù)表示2001—2010年實(shí)際增長(zhǎng)系數(shù)，假設(shè)預(yù)測(cè)年(2011—2015年)化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)平穩(wěn)，根據(jù)擬合法將系數(shù)設(shè)定為0.205滿足模型要求.

化工品物流總費(fèi)用：根據(jù)《中國(guó)物流年鑒》可以得到GDP、社會(huì)物流總費(fèi)用、化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值的歷年數(shù)據(jù)，通過(guò)各變量之間的比例關(guān)系可以推導(dǎo)出化工品物流總費(fèi)用.

顆?；て肺锪骺傎M(fèi)用：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法以及相關(guān)化工網(wǎng)站的資料，顆?；て肺锪骺傎M(fèi)用約占化工品物流總費(fèi)用的三分之一，本文取0.3.

顆?；て肺锪髁浚焊鶕?jù)CNKI年度行業(yè)數(shù)據(jù)分析，可以得到化工品鐵路周轉(zhuǎn)量的歷年數(shù)據(jù)，其中，數(shù)據(jù)顯示顆粒化工品鐵路周轉(zhuǎn)量約占化工品鐵路周轉(zhuǎn)量的60%，再根據(jù)各種運(yùn)輸方式下顆粒化工品周轉(zhuǎn)量的比重可以折算出顆?；て房偟奈锪髦苻D(zhuǎn)量.

其他已知參數(shù)及折算參數(shù)見(jiàn)表1.

1.5 模型有效性檢驗(yàn)

在使用Vensim建模的過(guò)程中，使用軟件所提供的編譯檢錯(cuò)和跟蹤功能，完成對(duì)模型結(jié)構(gòu)適用性檢驗(yàn)及對(duì)結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)的一致性檢驗(yàn)，因此，以下只需要對(duì)模型行為的一致性進(jìn)行檢驗(yàn).

(1)模型行為是否重現(xiàn)參考模式.模型的行為應(yīng)該能夠重現(xiàn)各種參考模式，不能重現(xiàn)或再現(xiàn)參考行為模式的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是無(wú)法應(yīng)用的.因全國(guó)化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值和化工品價(jià)值總額這2個(gè)變量具有可比性、準(zhǔn)確性，將這2個(gè)變量定為檢驗(yàn)變量.通過(guò)模擬獲得的這2個(gè)變量的行為模式(見(jiàn)圖5)符合最初的參考模式.

表1 顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)估計(jì)

圖5 行為模型模擬結(jié)果

(2)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的檢驗(yàn).通過(guò)對(duì)表2中相對(duì)誤差的分析可知，模型的仿真模擬值與歷史值的誤差的絕對(duì)值不超過(guò)10%，說(shuō)明運(yùn)行結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)高度擬合.經(jīng)過(guò)上述多方檢驗(yàn)，說(shuō)明建立的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型能有效反映實(shí)際系統(tǒng)，可用于進(jìn)行仿真模擬和政策分析.

2 物流模式效果分析

2.1 環(huán)保效果分析

傳統(tǒng)的顆粒化工品物流過(guò)程中，并不存在集裝箱、內(nèi)襯袋，對(duì)此，根據(jù)模型參數(shù)定義，內(nèi)襯袋、集裝箱占有比例均設(shè)置為0.圖6表示內(nèi)襯袋占有率與物流CO2的排放量的關(guān)系.

表2 化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值與化工品價(jià)值總額模擬效果對(duì)比

圖6 內(nèi)襯袋占有率與物流CO2排放量的關(guān)系

模擬結(jié)果顯示，至2015年若顆粒化工品物流模式中全部采用內(nèi)襯袋包裝，每年可以減排98.31萬(wàn)t的CO2，相對(duì)于傳統(tǒng)的顆?；て肺锪髂Ｊ蕉?內(nèi)襯袋包裝模式節(jié)能減排的效果已經(jīng)相當(dāng)顯著.

當(dāng)集裝箱內(nèi)襯袋物流模式被全部應(yīng)用于顆?；て肺锪髂Ｊ较到y(tǒng)中時(shí)，內(nèi)襯袋、集裝箱占有比例均設(shè)置為100%;鑒于集裝化的運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸模式，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得知集裝箱的貨損污染率為0.2%～1%(本文取1%).由此可以根據(jù)模型計(jì)算出顆?；て肺锪飨到y(tǒng)改進(jìn)后所減少的污染損失.表3為傳統(tǒng)顆?；て肺锪髂Ｊ较屡c改進(jìn)后的顆?；て肺锪髂Ｊ较挛廴緭p失的對(duì)比.

表3 污染損失模擬對(duì)比 億元

由圖6和表3可知,顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式的環(huán)保效果明顯，包裝環(huán)節(jié)每年可以減排近100萬(wàn)t的CO2，而減少的環(huán)境污染損失更是效果顯著，每年大約可節(jié)約環(huán)保投資15億元.

2.2 經(jīng)濟(jì)效果分析

通過(guò)系統(tǒng)模型的模擬計(jì)算，如果顆?；て凡捎谩皟?nèi)襯袋+集裝箱”的物流模式，至2015年化工品產(chǎn)值將增加142億元，可見(jiàn)新模式系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效果明顯.2011—2015年化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值變化見(jiàn)表4.

表4 產(chǎn)業(yè)增加值模擬對(duì)比 億元

3 物流模式的政策模擬與相關(guān)建議

3.1 政策模擬

(1)增加環(huán)保投入.在原有投資的基礎(chǔ)上，按不同比例追加環(huán)保投資，節(jié)能減排效果見(jiàn)圖7.至2015年，當(dāng)環(huán)保投資分別增加0.1%，0.3%和0.5%時(shí)，CO2排放分別降低4%，12%和21%.

(2)調(diào)整運(yùn)輸方式間貨運(yùn)周轉(zhuǎn)比重.公路運(yùn)輸?shù)腃O2排放最大，假設(shè)降低顆?；て饭坟浳镏苻D(zhuǎn)量比重分別為2%,3%和5%，分析對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)程度,模擬結(jié)果見(jiàn)圖8和9.從圖8和9中可得:至2015年，當(dāng)公路貨物周轉(zhuǎn)量分別降低2%，3%和5%時(shí)，CO2排放分別降低10%，16%和26%；能源消耗分別降低7%，11%和18%.

(3)調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu).假設(shè)提高天然氣消費(fèi)比重分別為1%,5%和10%，分析對(duì)CO2排放的影響，模擬結(jié)果見(jiàn)圖10.至2015年,當(dāng)天然氣比重分別增加1%,5%和10%時(shí),CO2排放分別降低1%，5%和11%.

圖9 降低公路貨運(yùn)比重對(duì)物流能源消耗的影響 圖10 提高天然氣消費(fèi)比重對(duì)物流CO2排放量的影響

3.2 對(duì)策建議

顆粒化工品集裝箱內(nèi)襯袋物流模式的推廣與發(fā)展更應(yīng)該著眼于節(jié)能減排的目標(biāo).實(shí)施節(jié)能減排的工作可以從3個(gè)方面進(jìn)行：(1)短期規(guī)劃中應(yīng)增加節(jié)能減排財(cái)政支出，包括增加環(huán)保與科技創(chuàng)新投入;(2)中期規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)調(diào)整顆粒化工品物流業(yè)中運(yùn)輸方式比重，降低公路貨物運(yùn)輸比重，提高鐵路及內(nèi)河航運(yùn)比重，國(guó)家應(yīng)加大對(duì)鐵路及內(nèi)河航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的投資，提高其供給;(3)長(zhǎng)期規(guī)劃中應(yīng)大力改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，積極開發(fā)與推廣新能源，提高液化天然氣等新能源在總能源消耗中的比重，降低環(huán)境污染.

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)顆?；て芳b箱內(nèi)襯袋物流模式的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的定量分析，表明該模式具有良好的資源節(jié)約性及環(huán)保性.此外，在對(duì)該物流模式系統(tǒng)進(jìn)行政策模擬的基礎(chǔ)上，從節(jié)能減排角度提出相關(guān)對(duì)策建議.

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