港口与产业互动的系统动力学模型

本节以系统动力学和区域经济学的相关理论为基础 ，对港口与产业各要素之间的关系进行因果分析，并构建港口与产业互动的系统动力学模型。

一、因果关系分析

系统动力学的建模过程是：因果关系图→流图→数学建模。如果事件A（原因）引起事件B（结果），AB间便形成因果关系。若A增加引起B增加，称AB构成正因果关系；若A增加引起B减少，则是负因果关系。两个以上因果关系链首尾相连构成反馈回路，亦分正负反馈回路。因果关系图是反映系统各个要素之间因果反馈关系的框图。本节将运用系统动力学中的因果关系分析，深入探究港口系统与城市系统各要素之间的互动机制。

以上分别对港口、产业系统和环境系统做了分析。然而，港口系统与产业系统之间相辅相成、相互影响，构成了更为复杂的港口与产业互动系统。为了更为深入地分析港口系统与产业系统的相互作用和影响，研究港口与产业互动的基本原理，采用系统动力学中的因果反馈环来分析系统各个组成部分之间的相互关系（见图3‐6）。

港口与产业互动系统的每个子系统都有自己的结构特点和功能 ，子系统之间彼此相互联系、相互影响。通过反馈环能够清楚表达系统中各个要素之间的定性关系，是系统动力学研究中的关键环节。以下将对主要反馈环进行分析，以探究港口和产业互动系统内部各个因素之间的相互影响。

（1）人均GDP与港口营业收入形成正反馈环。人均GDP的增加将提高临港传统工业、新兴临港工业和新兴临港服务业的产值。显然，这些临港产业产值的增加将直接带来进出口总额的提升，提高港口货物吞吐量，进而提升临港服务业的产出。临港服务业产值的增加将增加港口的进出口，提高港口的营业收入。人均GDP与港口营业收入之间的关系，不仅反映了港口与产业之间的互动关系，而且体现了城市经济环境对临港产业和港口发展的重要影响。

（2）港口科技投入、大专以上人员比例与人均GDP形成正反馈环。港口科技投入和大专以上人员比例的增加，将提升港口的创新能力，进而提高港口的核心竞争力和盈利能力。显然，港口盈利能力的增加必然能够提高人均GDP水平。

（3）临港工业研发投入占总产值百分比、高新技术企业占比与新兴临港工业产值和新兴临港服务业产值形成正反馈环。随着创新能力在市场竞争中占据越来越重要的地位，临港工业研发投入的增加，能够提高高新技术企业占比。而高新技术企业比例的增长，则意味着新兴临港工业和新兴临港服务业科技水平的提升，从而提高了新兴临港工业和新兴临港服务业的竞争能力以及产出。

（4）港口基础设施投入与港口营业收入形成正反馈环。港口基础设施是港口增加航线，扩大规模的基础，能够增强港口自身的竞争能力，增加港口的吞吐量，进而增加港口营业收入。当前港口之间竞争日趋激烈，增大投入，扩大规模，提高服务能力，提升服务水平，是众多港口的战略重点。

（5）港口科技投入与增值业务服务产值形成正反馈环。港口科技投入的增加，将促进港口信息化水平和创新水平的提升。一方面，信息化水平的提高，将提升港口的运营效率，拓展增值业务服务范围；另一方面，港口创新水平的提升，将有助于港口开展业务咨询、金融服务等具有较高附加值的增值业务。

二、系统动力学模型的构建

（一）系统动力学建模的步骤

1.找出问题；

2.对问题产生的原因形成动态假设；

3.从问题根源出发，建立计算机仿真模型系统；

4.对模型进行测试，确保现实中的行为能够再现于计算机模型系统；

5.运用仿真模型进行预测和分析；

6.依据分析结果，提出解决问题的方案或对策。

（二）系统动力学模型

本书构建的港口与产业互动模型使用由Ventana公司开发的Ven‐sim软件。Vensim是在全球和国内获得最广泛使用的系统动力学建模软件，它具有图形化的建模方法，除具有一般的模型模拟功能外，还具有复合模拟、数组变量、真实性检验、灵敏性测试、模型最优化等强大功能。Vensim提供对于模型的结构分析和数据集分析。Vensim有Vensim PLE，PLEPlus，Professional和DSS版本。本书使用Vensim PLE。

以上通过相关性分析、因子分析和回归分析确定了港口与产业互动系统中各个要素之间的动态方程。由此可以构建港口与城市的系统动力学模型（见图3‐7）。