基于非线性主成分分析法的省域物流发展综合评价模型 李飞

基基于于非非线线性性主主成成分分分分析析法法的的省省域域物物流流发发展展综综合合评评价价模模型型 摘 要：本文建立了省域物流发展评价客 观的指 标体系，利用非 线性主成分分析法 对各地 区的 物流 发展状况进 行分析，再利用新得到的综合主成分指 标代替原 来较 多的 评价指 标建立模型， 对河南各 个地区的物流 发展综合实力进行评价。 结果表明， 该方法能 够把复杂 的问题简 化，所 得结论 客观、可信、有 说服力。 Pick to: this paper established the provincial logistics development evaluation objective index system, using the nonlinear principal component analysis of the regional logistics development, and then analyze the new obtained integrated principal component index was used to replace the many evaluation index model building, the henan the regional logistics development comprehensive strength are evaluated. The results show that this method can simplify the complex problem, the conclusion is objective and reliable, persuasive. 【关键词 】：区域物流；非 线性主成分分析法； 综合评价 1 引言 区域物流是指在 区域范 围内 的一切物流活 动，包括 运输 、保管、包装、装卸、流通加工 和信息 传递 等功能 实体性的流 动以及物流 过程中各 环节 的物品 运动 。它是区域经济 核心 竞争 力 的组成都分，也是 经济发 展水平的重要 标志。因此科 学地评价区域现代物流 发展水平， 对科学 决策、改善 现代经济发 展环境、促 进物流企 业的发展和其 它企业的物流 发展、提升 区域现代物 流竞争 力和推 动整个区 域国民经济 健康 发展都具有十分重要的意义 2。 物流（Logistics）是指物品从供应向接收地的实体流动过程。根据实际需 要，将运输、存储、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功 能实施有机结合。流通领域中的物流成本一般包括库存/运送成本、运输成本、 发代方面的费用（货主费用）和管理费用，其中：库存/运送成本：利息、仓储、 税收、折旧、残损、人力和保险费用；运输成本：货运成本（公路、铁路、水 运、空运、管道）；货代方面的费用（货主费用）；管理费用：Ax（库存成本+ 运输成本，A为一常量，其取值范围视具体情况而定）。企业的物流成本由供应 物流子系统、生产物流子系统、销售物流子系统和废弃物物流子系统中的显性 成本（固定成本）和隐性成本（变动成本）构成。显性成本存在于运输、仓储、 装卸、搬运、配送、流通加工和信息传递等具体的基础设施、设备资源和运作 过程中，隐性成本存在于由于物流运作不畅导致的库存费用增加所形成的资金 利息成本、库存资金占用的机会成本和市场反应慢的损失及管理不善造成的货 物损失和损坏的成本。? 物流被经济学家称为“第三利润源泉”。与许多发达国家物流业比较，中 国物流成本要高得多。有关资料显示，美国物流业成本仅占整个运营成本的9 左右，而中国物流业成本则占20。从库存情况来看，中国企业产品的周转周 期为35天45天，而国外一些企业的产品库存时间不超过10天。另外，中国企 业更愿用自己的车队，但货物空载率达37以上，同时因包装问题而造成的货 物损失每年达150亿元，货物运输每年损失500亿元人民币。国家有关权威部门 的数据表明，发达国家物流成本占GDP比重为10，我国这一数据占到了GDP比 重的16以上，我国如果能在未来3年内将此数据成功地降到15，那么节省的 社会经济总值将达到2400亿元。近年来我国物流业的各种经济指标有大幅增长。 据中国物流信息中心测算：2003年，全国社会物流总产值达295437亿元，同比 增长27；2004年达到38.4亿元，同比增长29.9，增幅比上年同期提高2.9个 百分点。物流总值高速增长，表明经济增长对物流需求越来越大，经济发展对 物流的依赖程度越来越高。 根据中国物流与采购联合会、中国物流信息中心的测算，如果踢除价格因 素，2004年需要运输的实物量增长率约为20，而实际完成的货运总量只增长 了10.6%，供给与需求增幅之间存在9个百分点的差距，我国物流业存在巨大的 发展潜力。 近年 来，尽管对物流 领域有不少 研究,但对区 域物流 发展评价的 研究较少。文 献3建立了 区 域现代物流 发展评价指 标体系；文 献4采用 层次分析法制定 评价指 标并 采用模糊 评价方法 进行了 研究；文 献2从区 域物流系 统目标研 究入手，通 过目标逐步分解建立物流系统评 价指 标体系， 并 采用人工神 经网络 模型 进行具体的 评价，然而文 献24却带有一些主 观成分；文 献5构建了 区 域物流 网络评 价指 标体系，用雷 达图进 行了分析，但 选用指 标太少，不 够全面。 还有一些文章 从区 域物流 发展与区 域经济 的关系、存在的 问题 和对策，以及 区域物流 发展规划 和战略等方面 进行了 研究， 它们没 有给出具体的 评价结果。本文 应用非 线性主成分分析法建立了省域物流发 展的 综合评价模型， 并对 河南各 个地区的物流 发展水平 进行综合评价。 2 非线性主成分分析法 为了全面的 进行评价，所 选用的 评价指 标常常 较多， 进行评价时非常 复杂 。主成分分析法 利用降 维的思想，把原 来较 多的 评价指 标用较少的 综合主成分指 标来 代替， 综合指 标保留了原 始变量的 绝大多 数信息，且彼此 间互不相 关，能 够使复杂问题简单 化。因此，可以采用主成 分分析 对省内各地 区的物流 发展进行综合评价 12。 但是 传统 主成分分析方法存在两个 不足之 处 13,14：一是 综合评价的 实际结 果与评 价指 标间 的相 关程度高低成正比， 评价指 标间 相关程度越高，主成分分析的结果越好。 当指标间 相关性 小时，每一 个主成分承 载的信息量就少， 为满 足累 计方差 贡献 率达到一定水平 (通常 为85%以上 )， 可能需要 选取较多的主成分， 这样 主成分分析法的 降维作用 就不明 显；二是主成分分析是一种 线性降 维技术，只能 处理线性问题 。实际问题 常常存在非 线性关系，如果 简单 地用 进行线性处 理，必然 导致评价结果的偏差。基于以上分析，本文运用非 线性主成分分析方法，对省内各地 区的物流 发展进行综合评价。 设有n个区域， p个指标。 1. 对原始 数据作 对数 中心化 变换 ： =l og - 1 = 1l og 其中， 表示第 i个区域的第 j个指标值 ，i=1,2,n,j=1,2,p。 2. 计算对数 中心化的 样本协方差矩 阵。 = ( ) 3. 从样 本协方差矩 阵S出发求主成分。 设特征 值为 和相 应的特征向量 ,得到主成分。 1 2 . 0 = = 1 4. 第j个主成分的方差 贡献 率为。当累计方差 贡献 率达到一 = = 1 = 1 定值（一般不小于 85%）时，取前 m个主成分，即 认为这 m个主成分就以 较少的指 标综 合 体现了原 来p个评价指 标的信息。 用各 个主成分的方差 贡献 率作 为权 重， 线性加 权求和得到 综合评价函 数,即 = = 1 反映了第 t个地区物流 发展的 综合实力 值越高， 说明该地区物流 发展综合实力越强，反之 则 越弱。 3 区域物流发展综合评价 3.1 区域物流发展综合评价指标体系 根据可比性、完整性、易获取性、重叠性、客观性等原则，结合省域物流的基本特征， 建立了省域物流发展评价指标体系。这些指标从不同角度反映了省域物流的发展特征：社会 经济发展类：综合反映了各地区物流发展的社会经济基础，包括GDP（X1万元 )、人均 GDP(X2元)、 城镇居民平 均可支配收入 (X3元)、农村居民 人均纯收入 (X4元)；生产消费流通类：包括农 业总产值 (X5万元 )、工业总产值 (X6万元 )、建筑业总产值 (X7万元 )、社会消费品零售总额(X8 万元 )。它们分别从生产、消费等不同角度反映了区域物流服务的需求状况和需求规模；交 通运输类：反映了省域物流发展的物质基础，包括全社会货运量(X9万吨 )、公路密度 (X10km-1)； 人力资源类：反映了物流发展的人力资源，包括高等学校在校人数(X11万人 )；信息发展 水平类：反映了物流信息发展水平，包括邮电业务总量(X12万元 )、电话部数 (X13万部 )、互联 网用户数 (X14户) 3.2 区域物流发展综合评价模型的建立 应用非线性主成分分析法对河南各个地区的物流发展综合评价，评价指标体系 原始数据 表1 河南各个地区物流发展综合评价原始数据（2004） Table 1 The data of regional logistics developmental integrated evaluation in Henan, 2004 地区 12345678891 0 1 1 1 2 郑州13778 86 212 33 936 4 418 3 6308 33 5935 458 1444 281 155869 42 607 6 0.9 78 558579 23 541.35 开封34574 13 723 14 660 3 238 1 9713 772 1111 781 1926 74 128622 6 324 3 1.1 05 141815 68 136.13 洛阳24245 46 356 3 564 6 778 6 3578 68 2423 698 3535 674 356488 5 231 3 2.3 45 321342 45 342.32 平顶 山 23425 2 215 62 653 2 342 4 5422 13 5634 23 3675 3 646747 4 342 4 3.2 3 213432 42 213.32 安阳45623 46 523 34 235 4 562 3 3425 342 4352 352 2321 5 543574 5 234 5 1.5 3 144523 45 213.32 鹤壁23413 4 452 53 532 5 673 4 4367 457 7654 74 5456 4 856544 5 231 2 2.4 3 135635 63 123.35 新乡45235 42 435 23 523 5 354 23 5235 523 5234 52 9767754576 4 342 3 2.7 6 435675 64 342.43 焦作64353 45 543 24 643 5 323 2 7543 56 4534 5 8777454345 44 654 5 3.3 4 43456 36 175.23 许昌23413 3 563 5 543 25 432 3 5427 54 9679 667 3454675454 56 345 3 1,1 1 56743 53 321.54 用MATLAB6.5进行数据处理，求出各主成分的特征值和特征向量，并求得对应的 方差贡献率及累计方差贡献率 为了减少信息损失，使综合评价最大程度地接近原始状态，本文取前5个主 成分，此时累计方差贡献率为96.18%，这5个主成分以96.18%的精度体现了原始 指标体系。这5个主成分和各指标的线性关系式如下： Y1=0.1267X1-0.4332X2-0.2755X3-0.3163X4+0.3358X5-0.0102X6- 0.1679X7+0.2296X8-0.0049X9- 0.4243X10+0.2185X11+0.3365X12+0.2679X13+0.1172X14 Y2=0.0204X1+0.1054X2-0.2169X3-0.1884X4- 0.7755X5+0.1687X6+0.1612X7+0.051X8+0.0288X9- 0.1113X10+0.2003X11+0.1214X12+0.0761X13+0.4166X14 Y3=-0.0847X1+0.1741X2+0.1551X3+0.194X4-0.0015X5-0.0174X6-0.7798X7- 0.1523X8-0.1895X9+0.0711X10-0.0686X11+0.2092X12+0.0725X13+0.4178X14 Y4=0.1952X1+0.3058X2+0.1174X3+0.1381X4+0.0128X5+0.4141X6+0.085X7+0.0 47X8-0.5499X9-0.4769X10-0.1714X11+0.1437X12+0.0121X13-0.2728X14 Y5=0.1933X1-0.041X2+0.1754X3+0.2548X4+0.0796X5-0.5807X6+0.3902X7- 0.1913X8-0.4085X9-0.1667X10+0.2414X11+0.0935X12+0.0987X13+0.248X14 以主成分的特征值与方差贡献率构造出物流发展综合评价模型Z，Z是主成分 Y1、Y2、Y3、Y4、Y5的线性组合，即 Z=0.2926Y1+0.0755Y2+0.0636Y3+0.0271Y4+0.0126Y5 4 模型应用和分析 利用此模型可以得到河南各个地区物流发展的综合评价结果，见表3。 根据表3的物流发展综合评价结果，可以将河南各个地区物流发展综合实力 大致分为下面5个层次：第1层次（Zt0.9）为郑州地区，物流发展综合实力遥 遥领先；第2层次（0.85Zt0.9）包含周口、南阳、商丘、洛阳4个地区，物 流发展综合实力很强；第3层次（0.75Zt0.85）包括驻马店、信阳、平顶山 安阳、许昌、新乡、开封7个地区，物流发展综合实力较强；第4层次 （0.6Z0.75）包括濮阳、焦作、漯河、三门峡、鹤壁5个地区，物流发展综 合实力稍弱；第5层次（Zt0.6）为济源地区，物流发展综合实力最弱。 这5个层次都有自己各自的特点：郑州市是河南省政治、经济、文化中心， 为全国重要的交通、通讯枢纽，是新亚欧大陆桥上的重要城市，处于我国交通 大十字架的中心位置；商贸发达，是国务院确定的3个商贸中心试点城市之一； 是国家开放城市和历史文化名城。工业商业、人才科研、交通信息等优势明显， 发展物流所依托的各种资源都是最好的。周口、南阳、商丘、洛阳等地区， 总体经济实力优势明显，生产消费活跃，交通设施完善，信息发展水平较高。 这5个地区发展物流的基础都很好，物流发展的综合实力很强。驻马店交通便 利，是国家和省重要的粮油生产基地，工业门类齐全，有一批具有一定知名度 的骨干企业；信阳农业生产初步实现优质化、规模化、特色化，工业有一定