本發(fā)明涉及一種定量的鋼鐵需求預測方法及其預測方程構建方法，具體涉及一種基于人均GDP與人均鋼鐵消費間“S”形物理模型，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法構建其預測方程的方法以及基于該預測方程的鋼鐵需求預測方法。
背景技術：
：目前鋼鐵需求預測方法總體可分為四類：類比分析法、宏觀經(jīng)濟多因素分析法、部門預測法和數(shù)學模型法。類比分析法通過與發(fā)展方式類似的發(fā)達國家或地區(qū)進行類比，抽取其相同發(fā)展階段鋼鐵消費指標，并以此為依據(jù)得出預測對象的鋼鐵需求。它是一種定性分析的方法，具有較強的主觀性，缺乏嚴謹性和科學性，其預測的準確性和可靠性難以保證。宏觀經(jīng)濟多因素分析法是運用宏觀經(jīng)濟分析對全球未來鋼鐵需求進行預測，其構建在對宏觀經(jīng)濟發(fā)展預判的基礎上。國際鋼鐵協(xié)會在全面分析全球經(jīng)濟發(fā)展趨勢的基礎上，對全球未來鋼鐵需求進行過預測。其中，通過分析鋼鐵消費強度對未來鋼鐵需求進行預測是宏觀經(jīng)濟多因素分析的重要內(nèi)容，國際鋼鐵協(xié)會率先提出應用金屬消耗強度研究鋼鐵需求的方法，該方法依據(jù)鋼鐵消費強度的歷史變化，推演和判斷未來變化趨勢，給出預測期鋼鐵消費強度值，進而得出相應的鋼鐵需求。宏觀經(jīng)濟多因素分析法對未來各經(jīng)濟指標的變化多依據(jù)主觀判斷或歷史趨勢的推演，缺乏對其內(nèi)在規(guī)律的把握，預測中往往出現(xiàn)很大偏差。部門預測法是在系統(tǒng)總結不同部門鋼鐵消費歷史數(shù)據(jù)和部門發(fā)展間相互關系的基礎上，通過對各部門未來發(fā)展趨勢的判定，預測部門乃至國家的鋼鐵需求。該方法存在以下弊端：其一是基礎數(shù)據(jù)往往龐大復雜，收集、統(tǒng)計終端部門數(shù)據(jù)涉及的范圍廣、工作量大、數(shù)據(jù)獲得難度大，易造成統(tǒng)計缺失，使相關數(shù)據(jù)的真實可靠性難以保證；其二是終端消費預測僅依據(jù)終端部門的發(fā)展推演消費量的變化趨勢，缺乏對不同發(fā)展階段的鋼鐵消費與經(jīng)濟發(fā)展基本規(guī)律的宏觀把握，易導致消費預測出現(xiàn)較大偏差。數(shù)學模型法是指運用數(shù)學方法模擬鋼鐵消費歷史軌跡，得出模型方程，并以此預測未來需求的方法，主要方法包括回歸模型預測、時間序列模型預測和灰色預測等，運用數(shù)學模擬法對未來鋼鐵需求進行預測的共同點是：構建數(shù)學經(jīng)濟的線性或非線性模型，尋求資源需求與經(jīng)濟發(fā)展之間的數(shù)學規(guī)律。缺陷在于：這種單純的數(shù)學模型過分依賴經(jīng)濟計量的結果，對相關歷史數(shù)據(jù)進行線性或非線性的分析判斷，只簡單考慮經(jīng)濟因素與鋼鐵消費之間的數(shù)學聯(lián)系，忽略了鋼鐵消費與社會經(jīng)濟發(fā)展的本質(zhì)內(nèi)涵，難以全面、正確反映事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，在短時間內(nèi)可能具有一定的準確性，但對長尺度的鋼鐵需求判斷會產(chǎn)生較大誤差。上述這些方法存在的共同缺陷是缺乏對鋼鐵需求與經(jīng)濟發(fā)展間長尺度定量關系的把握，僅用以往數(shù)據(jù)模擬、推演或類比未來，預測缺乏科學性和準確性，結果偏差大。提高中長期鋼鐵需求預測的準確性、客觀性對科學制定國家規(guī)劃以及未來鋼鐵行業(yè)和相關企業(yè)的發(fā)展均具有非常重要的意義。此外，本申請人已經(jīng)獲得授權的專利《基于“S”形模型的能源需求預測方法》(專利號201110041497.8)，提供了一種基于“S”形模型的能源需求預測方法，其是建立在人均GDP與人均能源消費間“S”形物理模型基礎上，運用數(shù)學方法構建的一種一次能源需求定量預測方法。歷史預測結果檢驗表明，其對國家或地區(qū)的一次能源需求預測準確性更高、更切合實際。但是，該方法對鋼鐵需求預測并不適用，難以達到預期的精度。技術實現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明基于本申請人已經(jīng)獲得授權的專利《基于“S”模型的能源需求預測方法》(專利號201110041497.8)的思路，構建了全新的人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型，提供一種結果更精確的鋼鐵需求預測方法，具體是基于上述已經(jīng)獲得的能源需求預測方法的專利基礎上，進行了擴展，包括對關鍵點選取、模型曲線形態(tài)構建、參數(shù)選用等方面，做了進一步的優(yōu)化，使其相較現(xiàn)有的基于“S”形模型的能源需求預測方法更適合于對鋼鐵需求的預測。本發(fā)明提供一種基于S形模型的鋼鐵需求預測方法，以人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型為基礎，以人均GDP為自變量，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，結合不同國家或區(qū)域歷史數(shù)據(jù)構建鋼鐵消費需求預測方程，從而實現(xiàn)對國家/地區(qū)的鋼鐵中、長期需求的準確定量預測，包括如下步驟：S1：收集各國人均鋼鐵消費及各國人均GDP歷史數(shù)據(jù)，以人均GDP為橫坐標，人均鋼鐵消費為縱坐標構建“S”形曲線；S2：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型；S3：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型；S4：構建“S”形曲線數(shù)學模型：在人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型的基礎上，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法構建以人均GDP為自變量的鋼鐵需求預測方程，即曲線趨勢性擬合方程；S5：預測GDP值：按照預測流程給定預測時長及相關的人均GDP量值；S6：將步驟S5得到的GDP量值代入步驟S4中得到的方程中，求得不同國家/地區(qū)的鋼鐵需求預測結果；其中，所述步驟S2包括：S21：根據(jù)人均鋼鐵消費增幅的變化規(guī)律確定“S”形曲線上的三個關鍵點：人均鋼鐵消費進入高增長期的起飛點，人均鋼鐵消費增幅由大到小的轉折點以及人均鋼鐵消費增速為零或開始為負增長的零增長點；S22：根據(jù)三個關鍵點分別將“S”形曲線劃分為四個區(qū)間：緩慢增長區(qū)、快速增長區(qū)、增速減緩區(qū)以及零/負增長區(qū)；其中，所述步驟S3包括：S31：搜集二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度等數(shù)據(jù)；其中，二產(chǎn)比例是指在國民經(jīng)濟核算中，第二產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分比，鋼鐵消費強度是指創(chuàng)造單位GDP(百萬美元)所投入的鋼鐵消費量(噸)；S32：分析“S”形曲線關鍵點與二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度之間的關系。其中，所述步驟S4包括如下步驟：S41：構建人均鋼鐵消費值S與人均GDP值G的擬合方程：Σk=1jakdkSdGk=f(S,G)---(1)]]>其中，ak為待定常數(shù)，j＝2，f(S,G)為S與G的多項式或周期性函數(shù)；S42：基于對已有數(shù)據(jù)的分析，給出方程(1)的具體方程：dSdG+σ1(S-Si)2+σ2=0---(2)]]>其中，σ1、σ2為待定常數(shù)，并且σ1σ2＜0；且曲線在轉折點Pi(Gi,Si)處有方程：Δ2SΔG2=ΔΔGΔSΔG=0---(3)]]>其中，Gi和Si分別為轉折點處的人均GDP值和人均鋼鐵消費值；S43：解出方程(2)在曲線起飛點前以及零增長點后曲線呈現(xiàn)平坦狀態(tài)的雙曲正切函數(shù)：S-Si＝Atanh(α(G-Gi))(4)其中，A為雙曲正切函數(shù)的幅值，單位與S相同，為待定常數(shù)；S44：當曲線為非平坦時，方程(4)則成為：S-Si=Aexp(α1(G-Gi))-exp(-α3(G-Gi))2cosh(α2(G-Gi))---(5)]]>其中，α1、α2、α3為指數(shù)常數(shù)，單位與G-1相同；S45：由方程(5)得曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化的方程，分別如下：S-Si＝A+A(α2-α3)(G-Gi)＝A+ρl(G-Gi)(6)S-Si＝0.5A(α1+α3)(G-Gi)＝ρi(G-Gi)(7)S-Si＝A+A(α1-α2)(G-Gi)＝A+ρv(G-Gi)(8)其中，ρl、ρi、ρv分別為曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化區(qū)域的斜率值；S46：由方程(6)～(8)得α1、α2、α3待定常數(shù)與斜率相聯(lián)系的方程，分別如下：α1=ρ1+ρi+ρv2A---(9)]]>α2=ρ1+2ρi-ρv2A---(10)]]>α3=-ρ1+2ρi-ρv2A---(11)]]>同時曲線在零增長點處有：tanh(α1(Gv-Gi))tanh(α2(Gv-Gi))=α1α2-1,dSdG=0---(12);]]>S47：將(9)、(10)二式代入方程(12)得：tanh(η1A-1)tanh(η2A-1)＝η3(13)其中，η1＝0.5(ρl+ρi+ρv)(Gv-Gi)(14)η2＝0.5(ρl+2ρi-ρv)(Gv-Gi)(15)η3=ρ1+ρi+ρvρ1+2ρi-ρv---(16);]]>S48：由具體數(shù)據(jù)給出Gi、Si、Gv、ρl、ρi、ρv值，代入方程(13)中計算出A值；其中，Gv表示曲線中頂點(Vertex)位置的人均GDP數(shù)值；S49：由方程(9)～(11)式依次計算出α1、α2、α3值，得出曲線趨勢性擬合方程，即鋼鐵需求預測方程，也即方程(5)的具體形式?；谏鲜鲣撹F需求預測方法，本發(fā)明同時提供一種日本的鋼鐵需求預測方法，其將日本的人均GDP代入下述方程式求得預測結果：S=342+340exp[0.0002(G-6100)]-exp[-0.00026(G-6100)]2cosh[0.000215(G-6100)].]]>基于上述鋼鐵需求預測方法，本發(fā)明同時提供一種美國的鋼鐵需求預測方法，其將美國的人均GDP代入下述方程式求得預測結果：S=260+260exp[0.0002(G-6300)]-exp[-0.00032(G-6300)]2cosh[0.00025(G-6300)].]]>基于上述鋼鐵需求預測方法，本發(fā)明同時提供一種德國的鋼鐵需求預測方法，其將德國的人均GDP代入下述方程式求得預測結果：S=225+225exp[0.00025(G-4500)]-exp[-0.00033(G-4500)]2cosh[0.000252(G-4500)].]]>基于上述鋼鐵需求預測方法，本發(fā)明同時提供一種英國的鋼鐵需求預測方法，其將英國的人均GDP代入下述方程式求得預測結果：S=210+760exp[0.00002(G-6000)]-exp[-0.00019(G-6000)]2cosh[0.00025(G-6000)].]]>基于上述鋼鐵需求預測方法，本發(fā)明同時提供一種法國的鋼鐵需求預測方法，其將法國的人均GDP代入下述方程式求得預測結果：S=250+550exp[0.000015(G-5800)]-exp[-0.00018(G-5800)]2cosh[0.0002(G-5800)].]]>本發(fā)明另外提供一種目標國家或國家集團的鋼鐵需求預測方法，包括如下步驟：S1：將全球主要國家進行預測基本單元劃分，形成經(jīng)濟發(fā)展水平和模式相仿的國家集團；S2：構建目標國家或國家集團人均鋼鐵消費與人均GDP歷史軌跡；S3：根據(jù)目標國家或國家集團經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃或GDP增長趨勢，確定預測區(qū)間內(nèi)人均GDP增長方案；S4：構建的鋼鐵消費“S”形理論模型，并依據(jù)構建的鋼鐵消費“S”形理論模型，進行重要轉變點的初始參數(shù)設定；S5：按照GDP增長趨勢，在預測目標國家或國家集團所屬增長區(qū)內(nèi)，根據(jù)其增長模式進行分段預測；S6：用消費強度、產(chǎn)業(yè)結構、城市化率等參數(shù)的變化趨勢進一步進行一致性檢驗。本發(fā)明還提供一種基于S形模型的鋼鐵需求預測方法的預測方程的構建方法，其以人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型為基礎，以人均GDP為自變量，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，結合不同國家或區(qū)域歷史數(shù)據(jù)構建鋼鐵消費需求預測方程，包括如下步驟：S1：收集各國人均鋼鐵消費及各國人均GDP歷史數(shù)據(jù)，以人均GDP為橫坐標，人均鋼鐵消費為縱坐標構建“S”形曲線；S2：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型；S3：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型；S4：構建“S”形曲線數(shù)學模型：在人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型的基礎上，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法構建以人均GDP為自變量的鋼鐵需求預測方程，即曲線趨勢性擬合方程；其中，所述步驟S2包括：S21：根據(jù)人均鋼鐵消費增幅的變化規(guī)律確定“S”形曲線上的三個關鍵點：人均鋼鐵消費進入高增長期的起飛點，人均鋼鐵消費增幅由大到小的轉折點以及人均鋼鐵消費增速為零或開始為負增長的零增長點；S22：根據(jù)三個關鍵點分別將“S”形曲線劃分為四個區(qū)間：緩慢增長區(qū)、快速增長區(qū)、增速減緩區(qū)以及零/負增長區(qū)；其中，所述步驟S3包括：S31：搜集二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度數(shù)據(jù)；其中，二產(chǎn)比例是指在國民經(jīng)濟核算中，第二產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分比；鋼鐵消費強度是指創(chuàng)造單位GDP(百萬美元)所投入的鋼鐵消費量(噸)；S32：分析“S”形曲線關鍵點與二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度之間的關系。所述的基于S形模型的鋼鐵需求預測方法的預測方程的構建方法，其步驟S4包括如下步驟：S41：構建人均鋼鐵消費值S與人均GDP值G的擬合方程：Σk=1jakdkSdGk=f(S,G)---(1)]]>其中，ak為待定常數(shù)，j＝2，f(S,G)為S與G的多項式或周期性函數(shù)；S42：基于對已有數(shù)據(jù)的分析，給出方程(1)的具體方程：dSdG+σ1(S-Si)2+σ2=0---(2)]]>其中，σ1、σ2為待定常數(shù)，并且σ1σ2＜0；且曲線在轉折點Pi(Gi,Si)處有方程：Δ2SΔG2=ΔΔGΔSΔG=0---(3)]]>其中，Gi和Si分別為轉折點處的人均GDP值和人均鋼鐵消費值；S43：解出方程(2)在曲線起飛點前以及零增長點后曲線呈現(xiàn)平坦狀態(tài)的雙曲正切函數(shù)：S-Si＝Atanh(α(G-Gi))(4)其中，A為雙曲正切函數(shù)的幅值，單位與S相同，為待定常數(shù)；S44：當曲線為非平坦時，方程(4)則成為：S-Si=Aexp(α1(G-Gi))-exp(-α3(G-Gi))2cosh(α2(G-Gi))---(5)]]>其中，α1、α2、α3為指數(shù)常數(shù)，單位與G-1相同；S45：由方程(5)得曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化的方程，分別如下：S-Si＝A+A(α2-α3)(G-Gi)＝A+ρl(G-Gi)(6)S-Si＝0.5A(α1+α3)(G-Gi)＝ρi(G-Gi)(7)S-Si＝A+A(α1-α2)(G-Gi)＝A+ρv(G-Gi)(8)其中，ρl、ρi、ρv分別為曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化區(qū)域的斜率值；S46：由方程(6)～(8)得α1、α2、α3待定常數(shù)與斜率相聯(lián)系的方程，分別如下：α1=ρ1+ρi+ρv2A---(9)]]>α2=ρ1+2ρi-ρv2A---(10)]]>α3=-ρ1+2ρi-ρv2A---(11)]]>同時曲線在零增長點處有：tanh(α1(Gv-Gi))tanh(α2(Gv-Gi))=α1α2-1,dSdG=0---(12);]]>S47：將(9)、(10)二式代入方程(12)得：tanh(η1A-1)tanh(η2A-1)＝η3(13)其中，η1＝0.5(ρl+ρi+ρv)(Gv-Gi)(14)η2＝0.5(ρl+2ρi-ρv)(Gv-Gi)(15)η3=ρ1+ρi+ρvρ1+2ρi-ρv---(16);]]>S48：由具體數(shù)據(jù)給出Gi、Si、Gv、ρl、ρi、ρv值，代入方程(13)中計算出A值；其中，Gv表示曲線中頂點位置的人均GDP數(shù)值；S49：由方程(9)～(11)式依次計算出α1、α2、α3值，得出曲線趨勢性擬合方程，即鋼鐵需求預測方程，也即方程(5)的具體形式。本發(fā)明提供的基于S形模型的鋼鐵需求預測方法及其預測方程構建方法，通過構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型，并運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，形成了全新的適用于不同國家/地區(qū)的中長期鋼鐵需求的定量預測技術和方法，從根本上解決了以往預測缺乏理論支撐、結果偏差大、可信度低的問題，其主要用于對國家/地區(qū)的中長期鋼鐵需求預測，其成果可直接應用于鐵礦的勘查、開發(fā)，鋼鐵生產(chǎn)、利用及貿(mào)易等領域。附圖說明圖1：基于S形模型的鋼鐵需求預測方法流程圖；圖2-a：各個國家的人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形曲線圖；圖2-b：三種人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型示意圖；圖3：人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型圖；圖4：人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型圖；圖5：日本的鋼鐵需求預測方程曲線圖；圖6：美國的鋼鐵需求預測方程曲線圖；圖7：德國的鋼鐵需求預測方程曲線圖；圖8：英國的鋼鐵需求預測方程曲線圖；圖9：法國的鋼鐵需求預測方程曲線圖。具體實施方式以下將結合本發(fā)明的具體實施方式，詳細陳述本發(fā)明的技術方案及其所能實現(xiàn)的技術效果。圖1所示為本發(fā)明的基于S形模型的鋼鐵需求預測方法流程圖，如圖所示，本發(fā)明提供的基于“S”形模型的鋼鐵需求預測方法，主要以人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型為基礎，以人均GDP為自變量，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，結合不同國家或區(qū)域歷史數(shù)據(jù)構建鋼鐵需求預測方程，從而實現(xiàn)對國家/地區(qū)的鋼鐵中、長期需求的準確定量預測，其主要包括如下步驟：S1：收集各國人均鋼鐵消費及各國人均GDP歷史數(shù)據(jù)，以人均GDP為橫坐標，人均鋼鐵消費為縱坐標構建“S”形曲線：系統(tǒng)總結英、美、日、德、法等11個典型發(fā)達國家/地區(qū)百余年的人均鋼鐵消費與人均GDP相關關系，如圖2-a所示，為各個國家的人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形曲線圖，由圖可知，各個國家，人均鋼鐵消費的增長隨人均GDP的增長呈現(xiàn)“S”形變化軌跡，即伴隨人均GDP的不斷增長，人均鋼鐵消費量呈現(xiàn)“快速上升-達到轉折點-趨于穩(wěn)定/緩慢下降”的“S”形變化趨勢。S2：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型：如圖2-b所示，為本發(fā)明的三種人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型示意圖，如圖所示，根據(jù)人均鋼鐵消費峰值的高低差異還可以進一步將“S”形曲線分為三類：1)高“S”形，以日本為代表，包括加拿大，簡稱“日-加”型，其基本特點是人均鋼鐵消費起點高、增長快、峰值點高，人均鋼鐵消費量峰值大致為500-600千克；2)中“S”形，以美國和德國為代表，包括澳大利亞，簡稱“美-德”型，其特征是隨人均GDP的增長，人均鋼鐵消費增長較快，轉折點到來時的峰值比高“S”形低，大致為400-450千克；3)低“S”形，以英國和法國為代表，包括意大利和西班牙，簡稱“英-法”型，其特征是人均鋼鐵消費起點低、增長慢、峰值點低于以上兩類，大致為350-400千克，這三種類型峰值點出現(xiàn)的時間基本一致，基本集中于人均GDP10000-12000美元(1990GK美元，下同)范圍內(nèi)。其中，步驟S2具體包括如下步驟：S21：根據(jù)人均鋼鐵消費增幅的變化規(guī)律確定“S”形曲線上的三個關鍵點：人均鋼鐵消費進入高增長期的起飛點，人均鋼鐵消費增幅由大到小的轉折點以及人均鋼鐵消費增速為零或開始為負增長的零增長點；S22：根據(jù)三個關鍵點分別將“S”形曲線劃分為四個區(qū)間：緩慢增長區(qū)、快速增長區(qū)、增速減緩區(qū)以及零/負增長區(qū)。如圖3所示，為本發(fā)明的人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型圖：根據(jù)人均鋼鐵消費增幅的變化規(guī)律確定了“S”形曲線的三個重要關鍵點，它們具有相對固定的人均GDP數(shù)值，共同確定了“S”形曲線的大致形態(tài)：1)起飛點：鋼鐵需求進入高增長期的起始點，集中于人均GDP2500-3000美元處，人均鋼鐵消費增長明顯開始提速；2)轉折點：人均鋼鐵消費增幅由大到小的轉變點，集中于人均GDP6000-7000美元處；3)零增長點：鋼鐵需求的轉折點，即人均鋼鐵消費增速為零或開始負增長的起始點，集中于人均GDP10000-12000美元處，越過該點，人均鋼鐵消費不再增長或緩慢下降；通過三個關鍵點將“S”形軌跡劃分為緩慢增長區(qū)、快速增長區(qū)、增速減緩區(qū)以及零/負增長四個區(qū)間：1)緩慢增長區(qū)：起飛點之前，人均GDP<2500-3000美元，經(jīng)濟發(fā)展緩慢，人均鋼鐵消費呈低緩爬行的增長趨勢；2)快速增長區(qū)：起飛點-轉折點之間，2500-3000美元<人均GDP<6000-7000美元，人均鋼鐵消費增長最快的區(qū)域；3)增速減緩區(qū)：轉折點與零增長點之間，6000-7000美元<人均GDP<10000-12000美元，人均鋼鐵消費增長趨勢變緩的區(qū)域；4)零/負增長區(qū)：零增長點之后，人均GDP>10000-12000美元，這一區(qū)域的人均鋼鐵消費增速趨近于零，并保持在一個較穩(wěn)定的水平，之后呈緩慢下降的態(tài)勢。S3：構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型；其中，所述步驟S3包括：S31：搜集二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度等數(shù)據(jù)；其中，二產(chǎn)比例是指在國民經(jīng)濟核算中，第二產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分比。鋼鐵消費強度是指創(chuàng)造單位GDP(百萬美元)所投入的鋼鐵消費量(噸)。S32：分析“S”形曲線關鍵點與二產(chǎn)比例、城市化率以及鋼鐵消費強度之間的關系。如圖4所示，為本發(fā)明的人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型圖，在人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型的基礎上，通過對典型發(fā)達國家人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形曲線和鋼鐵消費強度倒“U”形軌跡的系統(tǒng)分析和深入研究，結合鋼鐵消費與產(chǎn)業(yè)結構演化、城市化水平發(fā)展和鋼鐵消費強度之間的內(nèi)在聯(lián)系，闡述了起飛點、轉折點、零增長點與經(jīng)濟社會發(fā)展的重要指標之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而構建了人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型：首先，起飛點，即人均鋼鐵消費的高速增長的開始點，意味著一個國家開始步入工業(yè)化社會，同時也是經(jīng)濟進入快速發(fā)展階段的開端，也是工業(yè)化進程、城市化進程均開始進入加速增長期的開始。起飛點之前，人均鋼鐵消費較少，且增長緩慢，農(nóng)業(yè)社會特點顯著。越過此點，伴隨著人均GDP的增加，人均鋼鐵消費就進入快速增長區(qū)間。同時，城市化水平也快速提升。其次，轉折點，即人均鋼鐵消費增幅由大到小的轉變點，人均鋼鐵消費增幅達到最大值。越過這一點，人均鋼鐵消費就進入緩慢增長區(qū)間，它與經(jīng)濟社會發(fā)展的重要指標均具有對應關系：1)與鋼鐵消費強度的轉折點具有對應關系：標志著越過此點后鋼鐵消費對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻程度開始下降，即經(jīng)濟發(fā)展對鋼鐵消費的依賴程度開始減緩。2)與第二產(chǎn)業(yè)比例轉折點具有對應關系：說明轉折點是工業(yè)化過程中產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生重大調(diào)整的起始點和關鍵結點的重要內(nèi)涵。第二產(chǎn)業(yè)增加值的比例下降意味著第二產(chǎn)業(yè)開始讓位于第三產(chǎn)業(yè)，標志著經(jīng)濟結構重大轉型的開始。轉折點附近，第二產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展并逼近轉折點，極大地拉動了鋼鐵消費。轉折點以后，第二產(chǎn)業(yè)所占比例逐漸降低，同時以低耗鋼為特點的第三產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展階段，這種特征帶動了鋼鐵消費強度明顯下降的趨勢。此時，國家基礎設施建設、社會財富積累和城市化率均達到較高水平，產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整是人均鋼鐵消費增速趨緩的關鍵。3)與城市化率具有一定的內(nèi)在聯(lián)系：轉折點以前國家基礎設施建設和城市化進程均高速增長，人均鋼鐵消費增幅也不斷上升。轉折點之后，城市化水平增速減緩，人均鋼鐵消費增速也開始減緩。最后，零增長點，是人均鋼鐵消費增速為零或開始負增長的起點，越過此點，城市化率保持穩(wěn)定，人均鋼鐵消費不再增長或呈緩慢下降的趨勢，意味著一個國家的基礎設施建設基本完備，與這些材料消耗相關的社會財富積累水平已較高。多數(shù)發(fā)達國家人均鋼鐵消費零增長點時，二產(chǎn)比例已經(jīng)越過轉折點，第三產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻率超過70％，多數(shù)國家城市化率達65％-75％。S4：構建“S”形數(shù)學模型：在人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形物理模型的基礎上，運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法構建以人均GDP為自變量的鋼鐵需求預測方程，即曲線趨勢性擬合方程，具體包括如下步驟：S41：人均鋼鐵消費與人均GDP從一個相對穩(wěn)態(tài)到另一相對穩(wěn)態(tài)的“S”形，可采用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，給出人均鋼鐵消費量S與人均GDP數(shù)據(jù)G的擬合方程：Σk=1jakdkSdGk=f(S,G)---(1)]]>其中，ak為待定常數(shù)，j＝2、f(S,G)為S與G的多項式或周期性函數(shù)；S42：基于對已有數(shù)據(jù)的分析，給出方程(1)的具體方程：dSdG+σ1(S-Si)2+σ2=0---(2)]]>其中，σ1、σ2為待定常數(shù)，并且σ1σ2＜0；且曲線在轉折點Pi(Gi,Si)處有方程：Δ2SΔG2=ΔΔGΔSΔG=0---(3)]]>其中，Gi和Si分別為轉折點處的人均GDP值和人均鋼鐵消費值；S43：解出方程(2)在曲線起飛點前以及零增長點后曲線呈現(xiàn)平坦狀態(tài)的雙曲正切函數(shù)：S-Si＝Atanh(α(G-Gi))(4)其中，A為雙曲正切函數(shù)的幅值，單位與S相同，為待定常數(shù)；S44：當曲線為非平坦時，方程(4)則成為：S-Si=Aexp(α1(G-Gi))-exp(-α3(G-Gi))2cosh(α2(G-Gi))---(5)]]>其中，α1、α2、α3為指數(shù)常數(shù)，單位與G-1相同；S45：由方程(5)得曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化的方程，分別如下：S-Si＝A+A(α2-α3)(G-Gi)＝A+ρl(G-Gi)(6)S-Si＝0.5A(α1+α3)(G-Gi)＝ρi(G-Gi)(7)S-Si＝A+A(α1-α2)(G-Gi)＝A+ρv(G-Gi)(8)其中，ρl、ρi、ρv分別為曲線在起飛點前、轉折點臨近區(qū)域、零增長點后線性變化區(qū)域的斜率值；S46：由方程(6)～(8)得α1、α2、α3待定常數(shù)與斜率相聯(lián)系的方程，分別如下：α1=ρ1+ρi+ρv2A---(9)]]>α2=ρ1+2ρi-ρv2A---(10)]]>α3=-ρ1+2ρi-ρv2A---(11)]]>同時曲線在零增長點處有：tanh(α1(Gv-Gi))tanh(α2(Gv-Gi))=α1α2-1,dSdG=0---(12);]]>S47：將(9)、(10)二式代入方程(12)得：tanh(η1A-1)tanh(η2A-1)＝η3(13)其中，η1＝0.5(ρl+ρi+ρv)(Gv-Gi)(14)η2＝0.5(ρl+2ρi-ρv)(Gv-Gi)(15)η3=ρ1+ρi+ρvρ1+2ρi-ρv---(16);]]>S48：由具體數(shù)據(jù)給出Gi、Si、Gv、ρl、ρi、ρv值，代入方程(13)中計算出A值；其中，Gv表示曲線中頂點(Vertex)位置的人均GDP數(shù)值；S49：由方程(9)～(11)式依次計算出α1、α2、α3值，得出曲線趨勢性擬合方程，即鋼鐵需求預測方程，也即方程(5)的具體形式。S5：預測GDP值：按照預測流程給定預測時長及相關的人均GDP量值。S6：將步驟S5得到的人均GDP量值代入步驟S4中得到的方程中，求得不同國家/地區(qū)的鋼鐵需求預測結果。最后，還可以將通過本發(fā)明的預測方法得到的預測結果與類似的預測結果的數(shù)據(jù)進行對比評估，同時將通過本發(fā)明的預測方法得到的預測結果與其它不同的預測方法得到的結果進行對比評估。本發(fā)明人通過上述預測方法，得到了如下幾個典型的國家的鋼鐵需求預測方程：高“S”曲線國家的典型代表為日本，其預測方程為：S=342+340exp[0.0002(G-6100)]-exp[-0.00026(G-6100)]2cosh[0.000215(G-6100)],]]>預測方程曲線圖見圖5；中“S”曲線國家的典型代表為美國和德國，其預測方程分別為：S=260+260exp[0.0002(G-6300)]-exp[-0.00032(G-6300)]2cosh[0.00025(G-6300)],]]>S=225+225exp[0.00025(G-4500)]-exp[-0.00033(G-4500)]2cosh[0.000252(G-4500)],]]>預測方程曲線圖分別見圖6和圖7；低“S”曲線國家的典型代表為英國和法國，其預測方程分別為：S=210+760exp[0.00002(G-6000)]-exp[-0.00019(G-6000)]2cosh[0.00025(G-6000)],]]>S=250+550exp[0.000015(G-5800)]-exp[-0.00018(G-5800)]2cosh[0.0002(G-5800)],]]>預測方程曲線圖分別見圖8和圖9。以中國未來20年鋼鐵需求預測為例，具體預測方法如下：(1)提取中國近60年人均鋼鐵消費與人均GDP數(shù)據(jù)；(2)確定方程相關參數(shù)，得到中國鋼鐵需求方程如下：S=350+350exp[0.000155(G-5600)]-exp[-0.0003(G-5600)]2cosh[0.000285(G-5600)],]]>式中S為人均鋼鐵消費量(kg)，G為人均GDP值(美元)；(3)根據(jù)中國經(jīng)濟歷史增長趨勢及未來經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，給定預測期內(nèi)的GDP增率及總量預期，見表1；表1：中國預測期內(nèi)的GDP增率及總量預期(4)代入預測期內(nèi)的人均GDP值，計算得出相應的鋼鐵需求預測結果，見表2。表2：預測期內(nèi)鋼鐵需求預測結果為了說明方程的有益結果，將中國鋼鐵需求預測方程進行誤差結果比較和分析，結果如下：中國鋼鐵需求預測方程誤差結果分析年份2010201120122013人均GDP值(美元)7341.907974.148534.369118.15預測鋼鐵消費量(億噸)6.276.646.867.01實際鋼鐵消費量(億噸)6.126.686.887.25誤差(％)2.45％-0.60％-0.29％-3.31％從結果分析來看，通過數(shù)學模型構建的方程計算求得的中國鋼鐵消費量和實際發(fā)生的鋼鐵消費量比較，誤差均在5％以內(nèi)，誤差非常小。綜上，本發(fā)明提供的基于S形模型的鋼鐵需求預測方法及其預測方程，通過構建人均鋼鐵消費與人均GDP的“S”形理論模型，并運用趨勢分析以及雙曲正切數(shù)學方法，形成了全新的適用于不同國家/地區(qū)的中長期鋼鐵需求的定量預測技術和方法，從根本上解決了以往預測缺乏理論支撐、結果偏差大、可信度低的問題，其主要用于對國家/地區(qū)的中長期鋼鐵需求預測，其成果可直接應用于鐵礦的勘查、開發(fā)，鋼鐵生產(chǎn)、利用及貿(mào)易等領域。當前第1頁1 2 3