基于投影寻踪法的区域物流低碳竞争力评价及实证研究

李玉民，刘旻哲，郭利利

(郑州大学管理工程学院，郑州450001)

0 引言

低碳物流伴随低碳经济而产生，低碳经济是在可持续发展理论指导下通过转变经济增长方式以期达到经济发展和环境保护相互协调的目的，低碳物流以低能耗、低排放、低污染为基础，以最大程度地降低物流活动碳排放为核心，通过管理制度创新、技术创新实现物流业与环境的可持续发展。区域物流低碳竞争力是在一定的区域环境条件下，综合运用低碳物流技术、信息技术以及先进物流组织模式等，以最小化的碳排放完成物流目标的能力。目前学者从不同角度对相关问题进行了较深入的研究。P.J.Daughery等较早地从企业资源的角度研究了物流能力，认为物流能力是有效提高资源利用率的战略途径［1］。S.Fawcett等基于企业国际化经营环境探讨了物流能力与企业运营效率的关系，指出信息技术可以大幅提高物流能力，从而提升企业运营效率［2］。马士华等以物流运作能力、物流要素能力为基础构建了物流能力，从有无能力约束两方面分析了供应链竞争关系，找到了竞争力最强的供应链［3］。卞文良等从物流效力、物流实力及物流潜力三方面构建了国家物流行业竞争力评价模型，运用因子分析测算了不同国家物流行业竞争力，对不同国家的物流业竞争力进行客观评价［4］。从文献分析可以看出，学者们从地域［5-7］或供应链［8-9］的角度对物流综合竞争力进行了深入分析，但在低碳经济背景下区域物流低碳竞争力方面还缺乏研究。物流业是能源消耗大户，也是碳排放大户，其中运输环节的能源消耗量、碳排放量比重均超过20%，并且仍然呈现快速增长的趋势。所以，有必要对区域物流低碳竞争力进行客观评价，掌握区域物流低碳发展水平，以便对区域物流低碳竞争力进行充分把握，采取有力措施引导区域物流低碳竞争力发展与提升，对于转变经济发展方式、促进低碳经济发展具有重要意义。

首先，从低碳物流竞争环境、低碳物流服务能力以及低碳物流发展水平三方面构建区域物流低碳竞争力指标体系。其次，通过投影寻踪(projection pursuit，PP)［10-11］方法测度区域内评价对象的物流低碳竞争力指数，用以反映评价对象的物流低碳竞争力水平高低，根据该指数的散布图可以对评价对象进行排序、分类。最后，以河南为例测度其18个地市的物流低碳竞争力，以此为基础将河南地市划分为4个层次，并利用钻石模型［12］对各层次地市的低碳物流发展进行相应分析。

1 区域物流低碳竞争力指标体系构建

1.1 指标体系构建

依据指标的科学性、灵敏性、定义清晰、可量化性与可比性等原则选取评价指标，构建区域物流低碳竞争力指标体系［13-14］(表1)。

1.2 评价指标分析

1.2.1 低碳物流竞争环境。区域低碳物流发展环境是影响物流低碳竞争力水平的外部因素，主要涉及经济环境、社会环境、区位交通环境。区域经济的成熟度决定了区域物流发展水平，是提升物流低碳竞争力的前提，一般而言，经济越发达的地区物流低碳竞争力就越强。人均国内生产总值等指标直接反映了区域物流低碳竞争的经济发展程度。物流行业固定资产投资是区域物流低碳竞争的基础，直接影响物流基础设施的建设、低碳物流技术的研发力度以及低碳物流设备的装备水平等。社会环境主要包括低碳物流引导性政策如财税支持、约束性政策如节能减排指标，以及低碳物流法律法规等，对于提升物流业的低碳化水平具有引导或强制作用。优越的地理区位和交通条件也有利于提升物流低碳竞争力。低碳物流政策环境、地理区位条件等定性指标邀请专家按照0～9从低到高打分，采用群决策理论［16］最终确定指标分值。

表1 区域物流低碳竞争力指标体系Tab.1 The index system of low carbon competitiveness of regional logistics

1.2.2 低碳物流服务能力。区域物流的低碳发展离不开“硬件”与“软件”的相互配合、相互支持。便利、高效的交通路网能够大幅度提高物流运输效率，提升物流业的服务能力，以液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)为动力的新能源载货汽车的投入使用有助于改善能源消费结构。重载车辆使传统运输具备了专业化、规模化，降低了单位成本和能耗分摊。这些降碳“硬件”的投入使用是降低物流碳排放直接有效的措施。集全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、不停车电子收费系统(ETC)等功能于一体的智能交通系统(ITS)可以便捷地规划出最佳运输路线，避免了运输车辆的绕行。基于互联网(含移动互联网)技术的信息平台能够有效连接车源与货源，降低了车找货、货找车的盲目性，同时甩挂运输、多式联运等先进运输方式能够显著提升运输工具的满载率和利用效率，从而进一步提高物流运作效率。所以，物流信息技术、先进运输方式等物流“软件”在提升物流低碳竞争力方面也扮演者重要角色。

1.2.3 低碳物流发展水平。主要包含物流效率、物流碳排放水平。物流效率主要指外在的物流社会化程度指标和内在的物流运营效率指标。物流社会化水平指物流从业人数占第三产业就业人数的比例，是衡量物流社会化程度的指标。一般来说，物流社会化程度越高，物流发展水平越高，物流效率也就越高。物流碳排放水平主要包括单位GDP换算碳排放量和物流行业单位产值能耗两个因素。单位GDP换算碳排放量是衡量经济低碳发展程度的指标，与经济规模、能源结构、工业化程度等有关，是物流低碳化发展的外部低碳环境，可以通过GDP、综合能源消费量、碳排放系数换算而成。物流行业单位产值能耗是物流能耗与增加值的比值。

2 区域物流低碳竞争力评价模型

投影寻踪法基于样本数据基本属性，采取降维的方法将高维数据投影到低维空间(一般是一到三维)上，应用投影指标函数描述样本数据结构，当投影指标函数达到最优状态时的投影值即是各层次指标对评价结果的影响程度。该方法避免了模糊综合评价、层次分析法等评价方法受主观因素的影响［17］。

区域物流低碳竞争力指标体系是一组高维数据，可采用降维的方法将它投影到一维子空间上，通过投影值函数来反映评价对象物流低碳竞争力水平的高低，对其进行差异化比较可以得到不同地市竞争力的排序和分类。区域物流低碳竞争力评价模型构建如下。

(1)评价指标的标准化。设i地市第j个评价指标为Xij，则 Xij的样本集是{Xij│i=1，2，…，n;j=1，2，…，p}。为消除量纲、统一各指标值的变化范围，对指标进行标准化处理:Xij为正向因子，xij=(Xij-min Xij)/(max Xijmin Xij);Xij为负向因子，xij=(max Xij-Xij)/(max Xijmin Xij)。其中，正向因子指人均国内生产总值等越大越有利于提高物流低碳竞争力的指标，负向因子指单位GDP换算碳排放量等越小越有利于提高物流低碳竞争力的指标，xij是标准化后的指标值序列。

(2)构造投影指标函数。将p维数据{xij│j=1，2，…，p}换算成→α={α1，α2，…，αp}投影方向的一维投影值 zi，i=1，2，…，n，即区域物流低碳竞争力指数。依据指数zi的一维散布图对评价对象进行排序分类。其中，zi的散布图具备2个特征:①投影点团在整体上尽量散开;②局部投影点允许出现密集的状态或者形成若干点团。则:

其中，→α可通过构造投影指标函数Q(α)求解:

式中:S(α)是zi的标准差;D(α)是zi的投影局部密度。计算公式为:

(3)优化投影指标函数。当投影目标函数Q(α)取最大值时所对应的投影方向→α为最优投影方向，同时也是二级指标对物流低碳竞争力影响的程度，即:

3 定性指标值的量化方法

邀请相关专家按0～9对定性指标进行评价，然后采用群决策理论确定各定性指标值。计算评价矩阵的差异度、相似度可以客观地得出每位专家的可信程度。

(1)计算相似度。把评价矩阵的特征向量转换成行向量β1，β2，…，βm以便和m个专家做出的评判相对应。令ηk表示βi与βj的空间位置关系，则相似度为:

λk越大说明第k个专家与其他专家的评价差异性越大。

(3)计算可信度。若ωk是第k个专家的可信度，则专家可信度矩阵为 ω(ω1，ω2，…，ωm)，其中:

(5)计算定性指标值。公式为:C=Aωw。式中:C是定性指标值;A是专家判断值。

4 实证研究

河南是全国重点规划开发的功能区中原经济区的主体，是重要的交通枢纽和物流中心。国务院《中原经济区规划》提出要“建设绿色中原”，交通部“十二五”规划、河南“十二五”规划均指出要大力推进低碳物流的发展，实现单位货物周转量的能源消耗量、碳排放量比2005年下降10%，11%。河南在提高物流低碳竞争力方面具备良好的外部环境和内在基础。以河南省18个地市为评价对象，将各地市的指标数据量化(表2)后，计算分析区域物流低碳竞争力水平。

4.1 区域物流低碳竞争力指数

按照区域物流低碳竞争力评价模型计算可得最优投影方向为→α=(0.207，0.301，0.146，0.266，0.176，0.114，0.273，0.135，0.121，0.199，0.302，0.131，0.116，0.302，0.170，0.123，0.210，0.204，0.175，0.138，0.284，0.173，0.283)，可知智能交通系统应用水平(C14)、新能源载货汽车数量(C11)、物流行业固定资产投资(C2)、物流社会化水平(C21)、物流行业单位产值能耗(C23)、交通运输条件(C7)、低碳物流政策环境(C4)等因素对河南区域物流低碳竞争力影响较大(图1)。

表2 河南区域物流低碳竞争力指标数据Tab.2 Low carbon competitiveness index data of regional logistics in Henan Province

图1 河南区域物流低碳竞争力指标的权重投影Fig.1 Regional logistics low carbon competitiveness projection direction in Henan Province

将投影值→α带入指数zi的计算公式中，即可得到河南省各区域物流低碳竞争力指数，以3，2，1为分类临界值，将河南区域物流低碳竞争力水平划分为4个层次(图2)。

图2 河南区域物流低碳竞争力指数及层次分类Fig.2 Low carbon competitiveness index and level of regional logistics in Henan Province

4.2 结果分析

经济环境、社会环境、区位交通等一级指标对区域物流低碳竞争力的影响大小及排序在不同的地区存在显著的差异(图3)。

图3 二级指标对区域物流低碳竞争力影响Fig.3 Influence of the second level index to the regional logistics’low carbon competitiveness

(1)强竞争力区(Ⅰ类)。只包含郑州。郑州是河南省省会，中原经济区核心城市，全国性综合交通枢纽，拥有得天独厚的区位交通条件。近年来郑州物流行业固定资产投资逐年加大，CNG加气站逐年增加，低碳物流基础设施越来越完善;同时，社会化分工合作促使物流业务外包逐年增加，物流社会化水平进一步提高，为郑州发展低碳物流提供了良好基础。大量以CNG为动力的新能源载货汽车的使用优化了物流用能结构，显著降低了物流成本，同时降低了物流运输环节的碳排放。“十二五”期间郑州在先进技术、企业主体、政策扶持等方面加大了对发展低碳物流的支持力度，深入推进了物流行业低碳化发展。构建的运输管理体系集成了智能交通系统、互联网技术，并与多式联运、甩挂运输等先进运输方式进行无缝衔接，具有准时、高效的特点，使低碳物流管理向精细化方向迈进一大步。从区域物流低碳竞争力指标来看，无论在竞争环境还是低碳物流服务能力方面郑州都遥遥领先于其他地市。纵向来看，郑州下一步仍需要大力发展第三方物流，提升先进运输方式和物流社会化水平，增加对物流公共信息平台建设的投资，同时加大对去碳技术、新能源汽车研发与推广的支持力度。

(2)较强竞争力区(Ⅱ类)。包含洛阳、南阳、新乡、商丘。其中，洛阳、南阳地理位置优越，是河南省经济重镇，加工制造业和商贸服务业发达，是国家二级物流园区布局城市，是河南省重要的物资集散地。两市低碳物流基础设施较为完善，工业基础雄厚，高科技产业园发展势头良好，新能源载货汽车、载重汽车等低碳物流技术与装备应用水平较高。新乡、商丘依托独特区位优势大力开展多式联运等多种先进运输方式，并依托物流公共信息平台，进一步提高了物流低碳化管理水平和物流效率，显著降低了物流碳排放，增强了物流低碳竞争力。

(3)中等竞争力区(Ⅲ类):包含信阳、驻马店、焦作、平顶山、周口、开封、许昌、安阳、漯河、三门峡。其中，平顶山煤炭资源丰富，电力和化工是两大优势产业，迅速发展的经济带动了低碳物流基础设施的投资，但在低碳物流技术装备和物流信息技术的应用水平上还存在一定差距，物流社会化水平、先进运输方式等软性指标上缺乏有力的竞争，需要调整物流用能结构和运营方式促进低碳物流发展。许昌、安阳是国家二级物流园区布局城市，在低碳物流基础设施、综合交通运输方式、物流信息化方面具有竞争优势，但在人均国内生产总值、物流行业人均贡献、邮政业务量、社会消费品零售总额等低碳物流宏观经济环境指标上表现不佳。物流系统属于经济子系统，经济发展水平极大地影响着区域物流的发展水平。其他地市都有着类似的发展低碳物流的薄弱环节，所以，该竞争力层次的地市在河南区域物流低碳竞争力中处于中等水平，应该结合自身低碳物流发展实情，选择发展低碳物流的突破点。

(4)弱竞争力区(Ⅳ类):包含濮阳、鹤壁、济源。其中，濮阳、鹤壁是河南重要的农业地市，工业基础薄弱，商贸服务业等第三产业规模较小，物流社会化水平较低，缺乏推动低碳物流发展的动力，低碳物流基础设施、新能源汽车等低碳物流装备投资不足。济源位于河南西北部山区，远离河南经济核心郑州，区位交通条件制约了低碳物流的快速发展，且在低碳物流基础设施、智能交通系统、先进运输方式、物流社会化水平等指标上缺乏竞争力。该竞争力层次的地市应该调整经济结构，提高第三产业在国民经济中的比例，加大低碳物流基础设施投资力度。

4.3 实证研究小结

河南不同地区的物流低碳竞争力差异较大。4个层次地市的物流低碳竞争力指数均值分别是3.878，2.355，1.636，0.705，其中Ⅰ类地市的物流低碳竞争力指数约是Ⅳ类地市的5.5倍，指数最高的郑州约是最低的济源的9.3倍。

河南物流低碳竞争力强弱与低碳物流技术与装备、物流信息技术、先进运输方式以及低碳物流政策密切相关。郑州、洛阳、南阳、新乡是河南经济发达地区，保障了低碳技术和新能源应用技术的投资研发力度，显著提高了低碳物流装备水平。同时，郑州、洛阳等地市加强了低碳物流政策引导，甩挂运输、多式联运等先进运输方式的应用水平明显高于其他地市。

重视发挥政府在提升物流低碳竞争力中的作用。在当前低碳经济发展阶段，政府对区域物流低碳竞争力的发展起着重要的推动作用。政府可以通过财税支持、相关政策法规引导企业对减排技术、低碳物流设备的研发力度，注重完善信息平台建设，加大先进运输方式的推广力度，促进新能源载货汽车的普及率，降低物流行业单位产值能耗，提升区域物流低碳竞争力。

5 结论

针对以往低碳物流研究的不足，从低碳物流竞争环境、低碳物流服务能力、低碳物流发展水平三方面构建了区域物流低碳竞争力评价指标体系。低碳物流竞争环境是物流低碳竞争力面临的外部环境，低碳物流服务能力是提升物流低碳竞争力的基础，低碳物流发展水平代表区域低碳物流的产出水平。

应用投影寻踪法定量测度了区域物流低碳竞争力指数，其中，对定性指标采取群决策理论的方法赋值合成，最大程度避免了主观因素对评价对象的干扰。

基于投影寻踪法对河南省区域物流低碳竞争力进行了实证研究，测算结果与实际相符，模型具有较强的说服力。智能交通系统应用水平、新能源载货汽车数量、物流行业固定资产投资、物流社会化水平、交通运输条件、物流行业单位产值能耗、低碳物流政策环境等因素对物流低碳竞争力影响较大。当前情况下，提高区域物流低碳竞争力需要充分发挥政府的引导和推动作用。

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