苑靖國

(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

渤海灣是中國北方重要的入?？?，也是京津冀經(jīng)濟(jì)發(fā)展的源泉。港口和航運(yùn)的發(fā)展需要大量的航海類人才，京津冀發(fā)展離不開航海類人才。航海類人才包括船舶駕駛專業(yè)人才、輪機(jī)工程專業(yè)人才、海事管理專業(yè)、造船專業(yè)、水動(dòng)力研究專業(yè)以及航運(yùn)管理、港口作業(yè)衍生的相關(guān)的很多專業(yè)人才。準(zhǔn)確預(yù)測未來京津冀區(qū)域航海類人才的招生數(shù)量對(duì)京津冀區(qū)域的發(fā)展有重要意義。京津冀區(qū)域航海類高職院校前些年的招生數(shù)量是可以通過調(diào)研得到的已知信息，而京津冀區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)航海類高職人才的需求是一個(gè)內(nèi)在的、不透明的未知信息，但其中必定有潛在的規(guī)律，正是基于這樣一個(gè)背景，擬運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論模型預(yù)測未來5年京津冀區(qū)域航海類高職院校招生數(shù)量。

一、灰色系統(tǒng)理論概述

(一)灰色系統(tǒng)理論簡介

灰色系統(tǒng)理論的主要功能就是能處理“看似沒有什么規(guī)律，但事實(shí)上內(nèi)部存在一定規(guī)律”的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)處理后能預(yù)測其發(fā)展規(guī)律。通過對(duì)小樣本中的已知的信息的進(jìn)行處理、再處理，使其生成有價(jià)值的信息，并最終提取出有價(jià)值的信息。這樣就掌握了“看似沒規(guī)律實(shí)則有規(guī)律”的這個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)在變化規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)行為的有效控制?；疑到y(tǒng)理論的構(gòu)思是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)觀測得出觀測數(shù)據(jù)，然后對(duì)觀測數(shù)據(jù)序列進(jìn)行累加生成從而得到一個(gè)新的序列,這樣系統(tǒng)的灰度就被降低了，隨機(jī)性也就被淡化了,在這一過程之后，力爭發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在的有序的規(guī)律，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。因此，灰色預(yù)測理論認(rèn)為：數(shù)據(jù)集合若存在潛在的規(guī)律性，則可以應(yīng)用灰色預(yù)測模型。

(二)GM(1,1)模型

使用GM(1,l)模型對(duì)招生數(shù)量這一離散數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并輸出預(yù)測數(shù)據(jù)。GM(1,1)模型是以時(shí)間發(fā)展為主線，針對(duì)隨機(jī)的原始數(shù)據(jù)，建立原始的數(shù)列,對(duì)原始數(shù)列進(jìn)行一次累加生成新數(shù)列，然后再對(duì)生成的新數(shù)列進(jìn)行緊鄰均值生成運(yùn)算，再次生成另一個(gè)新數(shù)列，從而使原始數(shù)列的灰度降低，隨機(jī)性降低，為后續(xù)的運(yùn)算精確度提供了保證。再對(duì)新生成的數(shù)列建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用回歸計(jì)算，得到數(shù)列發(fā)展的回歸方程，實(shí)現(xiàn)了由離散的點(diǎn)到連續(xù)的線性方程的建模計(jì)算。然后以時(shí)間發(fā)展為軸，預(yù)測輸出未來時(shí)間內(nèi)回歸方程的其他點(diǎn)的數(shù)據(jù)值，最后再按照累減運(yùn)算，得到未來預(yù)測出的原始數(shù)列的未來時(shí)間內(nèi)的預(yù)測值。經(jīng)過灰色理論幾十年的發(fā)展應(yīng)用，無數(shù)次的實(shí)踐證明,當(dāng)已知的部分信息的序列符合或大致符合指數(shù)變化規(guī)律時(shí),運(yùn)用該模型來建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測是非常適合的。下面詳細(xì)敘述灰色預(yù)測模型GM(1,1)的構(gòu)思：

1.設(shè)X(0)為非負(fù)序列:

設(shè)X(0)=(x(0)(1)，x(0)(2),…,x(0)(n)),其中，x(0)(k)≥0，k=1,2,…,n

2.為了減少數(shù)列的隨機(jī)性和雜亂無章性，降低系統(tǒng)的灰度，需要對(duì)數(shù)列進(jìn)行一次累加生成新數(shù)列，如下：

X(1)為X(0)的一次累加生成序列：

3.接下來，為了順利進(jìn)行建模計(jì)算，進(jìn)一步降低系統(tǒng)灰度，需要對(duì)一次累加生成數(shù)列進(jìn)一步處理，做緊鄰均值計(jì)算，生成第三個(gè)數(shù)列，

即：Z(1)為X(1)的緊鄰均值生成序列：

Z(1)=(z(1)(2)，z(1)(3),…,z(1)(n))

則稱灰色微分方程x(0)(k)+az(1)(k)=b為GM(1,1)模型。

G表示grey(灰色)，M表示model(模型)，GM(1，1)表示1階的、1個(gè)變量的模型。

則GM(1，1)模型x(0)(k)+az(1)(k)=b的最小二乘估計(jì)參數(shù)列滿足：

(2)GM(1，1)模型x(0)(k)+az(1)(k)=b的時(shí)間響應(yīng)式，

(3)取x(1)(0)=x(0)(1)，

6. GM(1,l)模型精度檢驗(yàn)

GM(1,l)模型檢驗(yàn)方法有很多種，比如殘差檢驗(yàn)、均方差檢驗(yàn)等，其中使用簡便而且精確度也能為人接受的是殘差檢驗(yàn)。

殘差檢驗(yàn):

殘差檢驗(yàn)是一種很簡單也很容易想到的方法，就是將預(yù)測的數(shù)據(jù)和實(shí)際的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)進(jìn)行比較然后運(yùn)算最終得出誤差的方法。

7.用灰色理論預(yù)測模型對(duì)X(0)進(jìn)行預(yù)測。

二、京津冀區(qū)域航海類高職招生調(diào)研

目前，京津冀范圍內(nèi)有幾所航海類高職院校。其招生規(guī)模以天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院最大，航海輪機(jī)專業(yè)每年招生總數(shù)在1500人左右、河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院次之，兩個(gè)專業(yè)每年的招生規(guī)模大概在250人、秦皇島興榮海事中等職業(yè)學(xué)校每年大概招生60人。在京津冀協(xié)同發(fā)展的過程中離不開航海類人才，京津冀協(xié)同發(fā)展需要的航海類人才的具體數(shù)量是影響京津冀發(fā)展的一個(gè)重要因素，也是影響京津冀區(qū)域航海類職業(yè)院校辦學(xué)的一個(gè)及其重要的因素。

(一)天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院

天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院是目前中國北方地區(qū)招生規(guī)模最大的航海類高職院校，其目標(biāo)是培養(yǎng)海運(yùn)人才，兼具培養(yǎng)環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)緊缺型人才。學(xué)院在辦好航海技術(shù)系和輪機(jī)工程系等主要院系的同時(shí)，努力開拓進(jìn)取，通過幾年的不懈奮斗，國際游輪乘務(wù)與旅游管理系已經(jīng)實(shí)力大增，現(xiàn)在已經(jīng)成為國際郵輪聯(lián)盟的領(lǐng)頭院校。這是學(xué)院在航海技術(shù)系和輪機(jī)工程系之后又一個(gè)有重要影響力的大系。下面是天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院近5年招生數(shù)據(jù)。

(二)河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院每年培養(yǎng)大量的航海類人才，是一所歷史悠久的航海高職院校。學(xué)院的另一辦學(xué)亮點(diǎn)是培訓(xùn)工作。學(xué)院每年進(jìn)行大量的短期證書培訓(xùn)，約為9260人。其招生數(shù)量如下：

表1 天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院招生數(shù)據(jù)

表2 河北省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院招生數(shù)據(jù)

(三)秦皇島興榮海事中等職業(yè)學(xué)校

秦皇島興榮海事中等職業(yè)學(xué)校也是一所成立多年的航海院校。上至航海相關(guān)專業(yè)的學(xué)歷教育，下至航海相關(guān)的船員培訓(xùn)，學(xué)校都能勝任。從2013年至2017年過去5年，該校招生數(shù)據(jù)如下表所示。

經(jīng)過對(duì)上述三所航海院校招生數(shù)據(jù)的總結(jié)得到京津冀區(qū)域所有學(xué)?？傮w招生情況：

表3 秦皇島興榮海事中職業(yè)校招生數(shù)據(jù)

表4 京津冀航海類學(xué)校總體招生數(shù)據(jù)

從上面數(shù)據(jù)可以看出，三所航海類職業(yè)院校的招生情況各不相同。經(jīng)過調(diào)研得知，上述幾所航海類高職院校的就業(yè)情況也比較接近，能達(dá)到95%以上，就業(yè)前景很好。因?yàn)檫\(yùn)營國際航線的航運(yùn)公司，每年要招收大量的船舶駕駛類畢業(yè)生，由于航海技術(shù)和輪機(jī)工程兩個(gè)專業(yè)的畢業(yè)生，入職航運(yùn)公司后，人才流失比較嚴(yán)重，多數(shù)人上船工作10年左右或不到10年就轉(zhuǎn)到陸地上改行做其他工作以方便照顧家庭。所以未來航海類專業(yè)的就業(yè)也會(huì)一直保持良好的就業(yè)前景。故此，可以近似認(rèn)為航海類專業(yè)招生的人數(shù)都能順利就業(yè)。因此，本課題就以幾所院校的招生情況為根據(jù)，利用灰色系統(tǒng)理論模型對(duì)上述院校的招生數(shù)據(jù)進(jìn)行建模并計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的推論。

三、利用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測模型進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測

京津冀區(qū)域航海高職院校過去5年的招生數(shù)量是一個(gè)已知的小部分信息，是存在一定的隨機(jī)性，并受到國家政策和高考人數(shù)等諸多因素的影響，可以把招生數(shù)量的影響因素作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，其表面上看來，沒有什么規(guī)律，但是其內(nèi)部存在這潛移默化的規(guī)律，所以在得到調(diào)研數(shù)據(jù)這部分已知信息的基礎(chǔ)上，本文以2013-2017年期間京津冀區(qū)域航海類專業(yè)總招生總數(shù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測模型進(jìn)行計(jì)算，并最終得出未來5年京津冀區(qū)域航海類專業(yè)招生總數(shù)。具體步驟如下：

(一)以京津冀區(qū)域航海類專業(yè)總招生總數(shù)建立數(shù)列，

X(0)=(x(0)(1)，x(0)(2),…,x(0)(n)) =(2454, 2310, 2494, 2532, 2767)

(二)對(duì)數(shù)列進(jìn)行一次累加生成序列為：

得：X(1)=(2454, 4764, 7258, 9790, 12557)

(三)Z(1)為X(1)的緊鄰均值生成序列：

Z(1)=(z(1)(2)，z(1)(3),…,z(1)(n)),

上述數(shù)列的緊鄰均值生成序列為：

Z(1)=(3609.0， 6011.0， 8524.0， 11173.5)

于是

=(2454,4785，7259,9886,12674)

(六)還原出X(0)的模擬值。

得：

(七)檢驗(yàn)誤差。

殘差檢驗(yàn):

表5 京津冀區(qū)域航海類專業(yè)總招生總數(shù)誤差檢驗(yàn)表

平均相對(duì)誤差

所以對(duì)京津冀區(qū)域航海專業(yè)、輪機(jī)工程專業(yè)和郵輪乘務(wù)專業(yè)三個(gè)專業(yè)的招生總數(shù)預(yù)測精確度為98.44%，符合要求。

(八)用灰色理論預(yù)測模型對(duì)未來5年京津冀區(qū)域航海專業(yè)、輪機(jī)工程專業(yè)和郵輪乘務(wù)專業(yè)三個(gè)專業(yè)的招生總數(shù)進(jìn)行預(yù)測，輸出未來5年京津冀區(qū)域航海專業(yè)、輪機(jī)工程專業(yè)和郵輪乘務(wù)專業(yè)三個(gè)專業(yè)的招生總數(shù)預(yù)測數(shù)值。

=(15635,18778，22115,25657,29417)

還原出X(0)的模擬值。

所以預(yù)測出未來五年即2018年-2022年，京津冀區(qū)域航海專業(yè)、輪機(jī)工程專業(yè)和郵輪乘務(wù)專業(yè)三個(gè)專業(yè)的招生總數(shù)分別為2961人，3143人，3337人,3542人，3760人。

(九)本文接下來運(yùn)用灰色理論預(yù)測模型按照上述步驟分別對(duì)京津冀區(qū)域所有學(xué)校中航海技術(shù)專業(yè)招生總數(shù)、輪機(jī)工程專業(yè)招生總數(shù)進(jìn)行了預(yù)測，得出如下數(shù)據(jù)：

1.預(yù)測出從2018年至2022年五年，京津冀區(qū)域航海專業(yè)招生數(shù)量分別為1155人，1186人，1218人，1251人,1284人。

2.預(yù)測出從2018年至2022年五年，京津冀區(qū)域輪機(jī)工程專業(yè)招生數(shù)量分別為911人，955人，1001人,1051人，1102人。

四、結(jié)束語

(一)成果

本文首先在理論方面對(duì)灰色系統(tǒng)理論的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究,然后對(duì)京津冀區(qū)域航海類高職院校的招生情況進(jìn)行了深度調(diào)研，獲得了精確的招生調(diào)研數(shù)據(jù)，并對(duì)調(diào)研的招生數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析，然后利用灰色系統(tǒng)理論知識(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果顯示，區(qū)域內(nèi)航海相關(guān)專業(yè)今后5年招生總數(shù)分別為2961人，3143人，3337人,3542人，3760人；京津冀區(qū)域航海技術(shù)專業(yè)招生數(shù)量分別為1155人，1186人，1218人，1251人,1284人；京津冀區(qū)域輪機(jī)工程專業(yè)招生數(shù)量分別為911人，955人，1001人,1051人，1102人。

(二)存在的不足之處

1.由于京津冀區(qū)域航海類人才的需求度以及航海類專業(yè)的招生人數(shù)受到的影響因素較多，雖然是一個(gè)灰色系統(tǒng)，但是用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測的數(shù)據(jù)僅僅是一個(gè)理論值，如果受到國家政策等大的因素影響后，不可避免的會(huì)出現(xiàn)預(yù)測數(shù)據(jù)的誤差。

2. 在預(yù)測的實(shí)際應(yīng)用中，不是說預(yù)測輸出了未來5年的招生數(shù)據(jù)就一勞永逸，而是需要逐年根據(jù)實(shí)際招生數(shù)量進(jìn)行再次運(yùn)算，加以修正，這樣才能取得更好的效果。這樣把實(shí)際的數(shù)據(jù)及時(shí)的補(bǔ)充到老的數(shù)列中，形成逐年更新的原始數(shù)列，往往能取得更好的效果。

3.現(xiàn)實(shí)的情況,京津冀區(qū)域航海類人才需求度還會(huì)很大程度上受國家宏觀政策、政府機(jī)構(gòu)采取的措施、投入的資金等諸多隨機(jī)因素的影響,這些隨機(jī)因素除了信息不完全確知外,整個(gè)京津冀地區(qū)院校招生數(shù)量具有一定的模糊性，往往很難用精確的數(shù)學(xué)計(jì)算得出，所以如果能考慮用模糊數(shù)學(xué)、隨機(jī)數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)來處理這一問題，或許能得到更加準(zhǔn)確的預(yù)測數(shù)據(jù)。

4.隨著京津冀區(qū)域各方面的的發(fā)展,京津冀區(qū)域?qū)胶ｎ惾瞬判枨蠖葧?huì)不斷地變化,其影響因素也將不斷變化,因此在以后的應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)不同的形勢考慮不同的因素,以適應(yīng)不同的需要

(三)結(jié)論

文章以一些離散的數(shù)據(jù)建立原始數(shù)列，然后進(jìn)行累加生成新數(shù)列，在做均值生成處理再產(chǎn)生新數(shù)列，從而將系統(tǒng)的灰度降低，使預(yù)測的隨機(jī)性降低，這種灰色GM(1,l)模型對(duì)預(yù)測一些隨機(jī)的、沒有明顯規(guī)律的事物往往有很好的效果，可以說是很適合的一種預(yù)測方法。從預(yù)測結(jié)果可以清楚的看到，數(shù)據(jù)是呈現(xiàn)上升趨勢。這表明伴隨著京津冀區(qū)域各方面的發(fā)展，航海類人才的需求逐年增加，所以我們可以逆向思維，得出京津冀區(qū)域航海類人才的需求也在逐年增加。預(yù)測數(shù)據(jù)僅僅是一個(gè)理論數(shù)據(jù)，實(shí)際情況，需要逐年對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，經(jīng)過逐年再次運(yùn)算，對(duì)已經(jīng)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的修正，以期獲得更加穩(wěn)定和精確的數(shù)據(jù)。航海類高職院校要實(shí)時(shí)把握區(qū)域發(fā)展的動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整辦學(xué)策略，必要時(shí)開辟新專業(yè)來迎合市場需求，以市場為導(dǎo)向，培養(yǎng)高、精、尖的航海類畢業(yè)生，這樣才能立于不敗之地。