基于SFA法的集装箱港口规模效率研究_艾亚钊

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技术与方法基于SFA法的集装箱港口规模效率研究艾亚钊1,周坤晓2

(1.东莞职业技术学院物流工程系,广东东莞523808;2.东莞理工学院计算机学院,广东东莞523808)

[摘要]为了弄清集装箱港口的最优规模,改进规模效率水平,利用随机前沿分析法(SFA)对我国珠三角的5个集装箱港口进行了实证分析,提出了改进集装箱港口规模效率的两个途径:(1)改变投入水平,(2)调整投入比例。[关键词]交通运输经济;规模效率;随机前沿分析;集装箱港口;效率提升[中图分类号]U674.1[文献标识码]A[文章编号]1005-152X(2015)01-0141-04

StudyonScaleEfficiencyofContainerPortsBasedonSFA

AiYazhao1,ZhouKunxiao2

(1.DepartmentofLogisticsEngineering,DongguanVocational&TechnicalCollege,Dongguan523808;2.SchoolofComputer,DongguanUniversityofTechnology,Dongguan523808,China)

Abstract:Inthispaper,inordertoclarifytheoptimalscaleofcontainerportsandimprovetheirscaleefficiency,weusedthestochasticfrontieranalysistostudyempiricallythefivecontainerportsintheZhujiangRiverDelta,andproposedthetwopathstoimprovethescaleefficiencyofthem.Keywords:transportationeconomy;scaleefficiency;stochasticfrontieranalysis;containerport;efficiencyimprovement

[收稿日期]2014-08-15[基金项目]东莞职业技术学院基金项目(2013c14)[作者简介]艾亚钊(1979-),男,河南许昌人,武汉理工大学硕士,东莞职业技术学院物流工程系讲师,主要研究方向:港口与航运管理;周坤晓(1981-),男,湖北钟祥人,香港城市大学博士,武汉大学博士,东莞理工学院计算机学院讲师,主要研究方向:物联网应用。

艾亚钊,等:基于SFA法的集装箱港口规模效率研究doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2015.01.045

1引言港口效率(PortEfficiency)的研究始于1980年代,早期对港口效率的理论研究多集中在单投入、单产出模型上,后来发展为多投入、多产出模型,同时伴随着大量的实证研究,把港口效率细分为技术效率、配置效率、规模效率、综合效率和X效率等[1]。这得益于自20世纪20年代末美国经济学柯布(CWCobb)和保罗·道格拉斯(PaulHDouglas)提出Cobb-Doug-las生产函数以来其长盛不衰的研究和应用。港口规模效率(ScaleEfficiency,SE)是指资源投入规模对生产效能的影响,即衡量企业要素投入比例是否得当[2]。国内外对港口效率的研究方法主要集中在传统的回归分析法、指标分析法、数据包络分析法(DEA)和随机前沿分析法(SFA),其中指标法和DEA法是非参数化方法,传统的回归分析法和SFA法是参数化的方法。指标分析法基于生产相关的经济假设,通过指标公式建立投入和产出的数量指标集,确定生产率指标。它易于计算但不能说明规模经济效应和投入替代效应中的技术变革。常用的指标分析方法主要是全要素生产率(TFP)法。李林(2009)采用TFP法对我国部分港口的生产率进行测算,得出港口腹地经济和企业所有权归属指标对港口全要素生产率起

积极作用,而港口企业规模对港口全要素生产率起负作用。DEA法通过比较观测值与生产边界的距离确定效率值,其优点是对生产过程不存在先验的结构上的假设,缺点是偏离敏感值高,没有考虑测量误差和统计噪音,无法检验具体样本效率指标的统计显著性。Tongzon(2001)[3]、杨华龙、匡海波(2007)、张小蒂(2013)[4]均采此法。SFA(StochasticFrontierAnalysis)法是随机性参数方法,与传统的回归分析方法相比,SFA能够计算出经济主体特定分布假设条件下的生产非效率,即不同的主体有不同的非效率。与DEA法相比,SFA法考虑了非效率和正常统计噪音两方面的随机因素,承认每个经济主体的特定的非效率和生产/成本前沿面,而无需像传统的线性回归方法那样进行修正,并能像DEA那样通过与前沿面的对比来衡量效率值。SFA法的优点在于:(1)它揭示了关于生产技术变量的相关信息,并区分不同的变量对产出的影响程度,(2)它考虑了统计噪音,因此它可以检验假设的有效性,(3)它对不同的生产环境有很大的灵活性,函数形式可以多样化,(4)可以对周围环境或者外部影响因素建模。缺点是:(1)构建前沿面函数时已有先验的结构性安排,(2)需要对非效率因素的分布进行假设。Otieno(2011)[5]、Cullinane和Song(2002)[6]、郭辉(2005)采用此法。国外关于港口规模效率(SE)的研究集中在两个方面,一是通过比较研究分析港口规模对港口总体效率的影响,如Liu

--141技术与方法物流技术2015年第34卷1月刊(上半月)

(1995),Tongzon(2001)等;二是通过投入产出水平、技术效率、纯技术效率等衡量港口的规模经济状况。如TheoNotteboom(2000)、Athanasios(2009)等。国内对港口规模效率的研究很少,研究方法上以DEA法为主,如钟祖昌(2013)[7]采用DEA模型评估港口企业规模效率。目前尚未发现采用SFA法对港口规模效率进行分析的文献。本文利用SFA法对港口规模效率作出分析,旨在从定量的角度更好地分析影响集装箱港口规模效率的因素,并结合珠三角港口的实际情况进行实证分析。

2SFA效率函数模型SFA生产函数模型由Aigner、Lovell和Schmidt、Meeusen和Broeck、Battese和Corra于1977年分别提出,SFA在确定性生产函数的基础上,提出了具有复合扰动项的随机边界模型。对于时间序列上的面板数据,Battese和Coelli于1992年提出了纯效率模型,表达如下:lnyit=lnxitβ+()Vit-Uit(1)

Uit=Ui

exp()-η()t-Ti=1,2,⋯,n;t=1,2,⋯,T

其中:yit为第i企业在第t期的产出向量;xit为第i企业在第t期的投入向量;β为参数向量;Vit为随机误差,服从独立同分布,Vitiid~N(0,σ2v),与Uit相独立;η为标量参数;Uit为技术无效率项,独立同分布于非负的截断正态分布,U

itiid~N(mit,σ2u

)。

Battese和Coelli考虑了外生因素作为协变量对无效率分布的影响,于1995年提出了改进的模型,适用于面板数据:lnyit=lnxitβ+()Vit-Uit(2)

mit=zitδi=1,2,⋯,n;t=1,2,⋯,T其中:yit、xit、β、Vit的含义与式(1)相同;Uit为技术无效率项,由多个无效率因素组成,独立同分布于非负的截断正态分布,Uitiid~N(mit,σ2u);Zit为影响效率的外生变量向量;δ为参数向量。如果模型的确定性生产函数部分包含了外生变量,该模型就是纯效率模型,式(1)为纯效率模型,式(2)为全效率模型,即式(2)中把外生变量从确定性生产函数中剥离,只是在随机无效率项中包含外生变量。外生变量在纯效率模型中同时影响效率和产出,而在全效率模型中只影响效率而不影响产出。因此,通过对纯效率和全效率的比较,可以分析出影响效率和产出的因素。

3对规模效率模型的改进港口规模效率是指港口生产要素投入规模对生产效能的影响,数学表达为实际规模与最优规模的比,如图1所示。对任意实际观察值A,图1中的曲线即为随机生产前沿面(生产边界),B为面向产出的最优技术效率,D为面向投入的最优技术效率,C为对应任意观测点A的最优生产规模(TheMostProductiveScaleSize,MPSS)。则有面向产出的规模效率表达式:

SE=yimaxxi

y,ix,i

(3)

已知TransLog函数形式的随机前沿面表达式:lny,i=β0+∑n=1Nβnlnxin+12∑n=1N∑m=1Nβnmlnxinlnxim(4)

βnm为对称负定矩阵。对应于投入值xi的规模弹性ε表达式为:

ε(xi)=∑n=1N(βn+∑n=1Nβnmlnxim

)(5)

设存在一个k,使得对应于MPSS的投入值x'i与实际投入值xi存在关系:x'i=κxi,则当规模弹性ε(xi)为1时,x'i与xi重合。令:

ε(x'i)=∑n=1Næèçöø÷βn+∑n=1Nβnmlnx'im

=1

ε(x'i)=∑n=1Næèçöø÷βn+∑n=1Nβnmlnx'im+æèçöø÷∑n=1N∑m=1Nβnm

lnκ=1

ε(x'i)=ε(xi)+æèçöø÷∑n=1N∑m=1Nβnm

lnκ=1(6)

lnk=1-ε(xi)∑n=1n∑

m=1n

βnm

则有下式成立:

SE(xi

)=yimax/xiy,ix,i=κyimaxy,i=κf(xi

)

f(κxi

)

lnSE(xi)=lnκ+lnf(xi)-lnf(κxi)由TransLog函数形式的随机前沿面表达式:lnf(xi)=β0+∑n=1Nβnlnxin+12∑n=1N∑m-1Nβnmlnxinlnxim

lnf(κxi)=β0+∑n=1Nβn(lnxin+lnκ)+12∑n=1N∑m=1Nβnm(lnxin+lnκ)(lnxim+lnκ)

可以得出:lnSE(xi)=lnκ-∑n=1Nβnlnκ-(∑n=1N∑m=1Nβnmlnxin)lnκ-12∑n=1N∑m=1Nβnm(lnκ)2

lnSE(xi)=(1-ε(xi))lnκ-12∑n=1N∑m=1Nβnm(lnκ)2(7)

将式(6)代入式(7)得:lnSE(xi)=(1-εi)2

2∑nN∑

mN

βnm

SE(xi

)=exp((1-εi)22∑nN∑mNβnm)(8)

minixix?ixXYmaxiyiy?

iyA

BC

D

O图1规模效率分析示意图

yi'

xi'

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