共享单车数学建模论文

同济大学 2016 年数学建模竞赛 A 题 单 车 共 享 经 济 共 享 单 车 市 场 分 析 综 合 评 价 模 型 摘要 本文通过搜集共享单车市场的相关数据 主要研究了 互联网 时代下共 享单车行业和市场分析的综合评价问题 建立了行业市场饱和度测算模型 企业 核心竞争力评价 预测模型和学生出行方式预测模型 利用 MATLAB 和 EXCEL 软件实现了对共享单车行业现状多角度的分析 并给出了 利用理化指标评价企业 竞争力的 方法 为企业了解 提高市场竞争力提供了现实依据 在实际应用中有 较大的参考价值 问题一中 我们从上海市共享单车的实际出发 提出了分别基于人口 市区 面积和通勤市场三种计算单车需求量的模型 建立于人口数量的计算模型中 考 虑了人口年龄 性别和受教育程度等不同人群对单车的不同需 求 合理地计算出 了基于人口的共享单车需求量 在依据城市市区面积的计算模型中 建立同心圆 环的计算模型 依据距离市中心的距离 给予不同圆环区域乘以一定比例系数 进而更合理的估 算共享单车需求量 此外 我 们还考虑了基于通勤市场的计算模 型 基于 市区的地铁站以及公交站的数量来计算上海市共享单车的需求量 最后 取三种 模型计算结果的平均值作为上海市单车需求量 分析出虽然市场并没有饱 和 但是整体需求增长会趋缓 增强单车的管理能力 提升服务质量才是共享单 车企业的重要议题 问题二中 我们选取了硬件 软件 产业布局三类评价指标 建立了共享单 车 品 牌 核 心 竞 争 力 模 糊 综 合 评 价 模 型 得 出 摩 拜 ofo 的综合竞争力对比 然后 利用 2016 年 10 11 12 月 2017 年 1 月 两 品 牌 的 用 户 数 量 建 立 灰 色 预 测 模 型 预 测 了 半 年 时 间 内 摩 拜 ofo 两者用户数量的演变情况 推测出 得益于 良 好 的 城 市 扩 张 和 海 外 布 局 ofo 的用户数量将在下半年超越摩拜 然而在今后 较长时间内 中国共享单车市场格局还是两家独大的局面 问题三中 我们选取同济大学四平校区及周边作为研究范围 从共享单车的 车辆配置 App 使用情况 收费标准和覆盖范围四个方面 对现有较流行的 四种共 享单车 进行比较分析 认为 ofo 和 Mobike lite 是综合评价较好 的两家 小鸣单车 在 投 放 量 和 覆 盖 范 围 上 的 不 足 以 及 享 骑 电 单 车 针 对 长 距 离 出 行 的 特 征 限 制 了 其 在校周边的发展 此外 为了研究自行购买自行车的必要性 通过调研 各类共享 单车收费情况和市场自行车价格 比较了两者的平均使用费用 认为对于出行频 率 高 4 公 里 以 内 的 短 距 离 出 行 行 为 自 行 购 买 自 行 车 并 在 使 用 四 年 后 转 售 的 方 式比使用共享单车费用低 68 但共享单车很 大程度上缓解了出行频率低 出行 目的多元的出行难问题 关 键词 共享单车 市 场饱和度测算 模糊综合评价 灰色预测 学生出行方式 一 问 题 背 景 与 分 析 1 1 问题背景 市民出行 最后一公里 问题一直是困扰人们交通出行方式的难点 不仅增 加了人们的出行时间成本和经济成本 还带来了一定社会隐患 例如黑的 黑摩 市场的 滋生对市民人身安全和公共交通的管理都造 成 影响 随着 互联网 经 济 的 兴 起 ofo 摩 拜 等 完 全 市 场 化 的 共 享 单 车 很 有 可 能 解 决 最 后 一 公 里 问 题 不仅有利于推行绿色环保出行 而且摆脱了传统市政公共自行车受停车桩的 限 制 深 受 市 民 欢 迎 1 2 问题分析 1 2 1 问题一的分析 问 题 一 要 求 我 们 分 析 市 场 上 的 共 享 单 车 投 放 量 是 否 已 经 满 足 短 途 出 行 的 要 求 市 场饱和度如何 市场饱和度为产品销量与产品需求量的比值 因此要 分析 共享单车的市场饱和度如何 就必须先估算市场的单车需求量 然后根据 市场上 已经投放的单车数量 才能给出合理的评价 在计算市场需求量方面 我们摈 弃传统的以人口数量和渗透率的简单计算方法 充分考虑人口数量 性 别和受教 育程度等因素 并考虑依据市区面积和通勤市场的计算模型 以求更 加合理的计 算出市场的单车需求量 1 2 2 问题二的分析 问题二要求我们利用利用硬件 软件 投放量 等因素分析市场上几大共享 单 车 品 牌 并 进 行 市 场 格 局 方 面 的 相 关 预 测 由 于 共 享 单 车 市 场 2016 年才快速 发展起来 品牌 很多 且均处于急速竞争扩张阶段 各个公司的相关业绩报告 等信息很难获得 为此我们选取市场份额较大且信息相对完备的摩拜 ofo 进 行分析评价 将评价指标分为硬件 软件 布局三大类 再对这三方面进行细 化 建立模糊综合评价模型 力求全面表现品牌的核心竞争力 在市场格局预测方面 新兴市场变化性极大 因此我们只能选择可视化 同时又具有代表性的各品牌 用户数量 进行相关预测 我们找到了 4 个月的 用户数量 数据 由于样本比较少 因此选择 灰色预测方法 只预测半年 然 后对市场格局进行分析 1 2 3 问题三的分析 为向学弟学妹介绍学校周边共享单车情况 我们决定选取同济大学四平校 区及周边地区作为采样点 从车辆配置 App 使用情况 收费标准和覆盖范围 四方面调研统计共享单车基本情况 再综合评价各自的优缺点 考虑不同出行 里程和出行频率组合下的出行方案 以出行成本最低为决定标准 比较平均使 用时间下使用共享单车的最低费用和自行购买自行车的费用大小 从而为 衡量 学生购买自行车的必要性提供依据 二 模 型 假 设 1 忽略天气 节假日等原因使得地区的自行车需求量与共享 单车供应量发生重 大改变的情况 2 假设 20 岁以下和 60 岁以上的人群暂时没有单车需求 3 假设每座地铁站的单车需求量是相同的 4 忽略除 硬件 软件 布局 之外其他因 素对共享单车核心竞争力评价 的影响 5 假设出行者均以出行成本最小的原则来选择出行方式 三 模 型 符 号 说 明 共享单车需求量 不同类别人口数量 单车市场渗透率 不同城市区域面积 单车投放密度 比例系数 D 地铁站数量 G 公交车站数量 修正比例 地铁站每站单车需求量 据通勤市场计算的单车量 公交站每站单车需求量 模糊评价指标 模糊评价因素集 模糊评价评语集 评判向量 综合竞争力指标 不同评价类别综合指数 x 0 i 用户量原始序列 x 1 i 用户量预测数据 t 单车骑行时间 Z 单车骑行费用 f 出行频率 S 骑行距离 V 骑行速度 n 用户好友数量 四 模 型 建 立 与 求 解 4 1 问题一的模型建立与求解 4 1 1 共 享 单 车 的 市 场 需 求 分 析 共享单车的出现极大的方便了人们的出行 有效地 解决了最后 1 公里的问题 2017 年 4 月 12 日 2017 年共享单车与城市发展白皮书 发布 以下简称 白皮 书 1 这是全国首部 全面展现共享单车通过交通创新模式 促进城市健康发展 的研 究报告 研究发现 创新型的智能共享单车在进入城市不到一年的时间里 成为 小汽车 公交 地铁外的第四大出行方式 小汽车的出行次数减少了 55 黑摩 的的出行次数减少了 53 实现了 自行 车王国 的人性化复兴 智能共享 单车代 表着和谐的生活方式 代表着 互联网 与实体经济的完美结合 不仅 带回了 自行车川流不息的生活气息 还促进市民积极参与城市共建 推动了城市 文 明 低 碳 智 慧 健 康 的 发 展 共享单车在方便人们出行的同时 也因不合理停放也给城市公共空间的管理 带来了极大的困难 大量的单车不仅挤满了街道两旁的人行横道 甚至占据了机 动车道 严重影响了社会公共秩序 因此 合理的 分析共享单车的市场需求和城 市承载量的关系 对于城市的管理和运营公司有效投放单车都具有重要意义 由于各个城市的经济发展 人口 建成区面积以及地形等因素的影响 共享 单车的发展也不均衡 在此 我们仅选择上海市为例进行分析 市场需求受影响 因素较多 因此采用多角度综合分析 从单车 数量与城市人口 建成区面积以及 公 共 交 通 三 方 面 计 算 单 车 需 求 量 图 4 1 单车需求量分析视角 4 1 2 基于人口数量的计算模型 建立最简单的计算模型如下 M p P L 4 1 如果以 2 5 的渗透率来计算 上海市的单车需求量为 60 万辆 但是这样选 择的渗透率不一定合理 不同年龄段人的需求也不一样 为此 我们考虑人口年 龄以及受教育程度 建立计算模型为 1 数据来源 2 数据来源 上海市 2016 年 统 计 年 鉴 http www stats 3 数据来源 百度百科 0ovQcf8aq2T7m3ec Ij6onHSvv5xk4gb21ShpKNlpcHtjW5mRG6tKaXYJ w 7tY54AuN6ZiM8uXqHT05SQe M p Pm Lm Pw Lw 0 5 Pz Lz Pg Lg 0 5 4 2 其中 M p 是单车数量 Pm 是 20 59 岁男性人口的数量 Lm 是 20 59 岁男性 人口对共享单车的需求比例 P 是 20 59 岁女性人口的数量 L 是 20 59 岁女 w w 性人口对共享单车的需求比例 Pz 是 20 59 岁受教育程度为大学专科及以上的 人口数量 Lz 是 20 59 岁受教育程度为大学专科及以上的人口对共享单车的需 求比例 Pg 是 20 59 岁受教育程度为高中及以下的人口数量 Lg 是 20 59 岁受 教育程度为高中及以下的人口对共享单车的需求比例 男性 女性 0 9 1 0 1 9 2 0 2 9 3 0 3 9 4 0 4 9 5 0 5 9 6 0 6 9 70 以 上 年龄 岁 图 4 2 上海市第六次普查人口的性别年龄构 如图 4 2 是上海市第六次普查人口的性别年龄构成 2 从图中我们可以计算 出 20 59 岁的男性人口数量为 856 22 万 20 59 岁的女性人口数量为 788 33 万 根据 白皮 书 男性骑行 的数量 要明显 高于女性 我们 设置男 性的需求比 例为 8 女 性 的 需 求 比 例 为 4 大 体 符 合 目 前 的 市 场 调 研 数 据 图 4 3 是上海市第六次人口普查受教育程度人口的年龄组成 从图中可以计 算 得 出 20 59 岁受教育程度在大学专科及以上的人口数量为 437 54 万 20 59 岁受教育程度在高中及以下的人口数量为 1207 01 万 对于受教育程度不同的人 群 单 车 的 需 求 比 例 也 是 不 同 的 参 考 白 皮 书 数 据 受 教 育 程 度 较 高 的 人 群 对于单车的需求比例更高 我们设置 20 59 岁受教育程度在大学专科及以上的人 群的单车需求比例为 8 20 59 岁受教育程度在高中及以下的人群的单车需求 比例为 4 基 本 符 合 目 前 的 市 场 数 据 分 析 2 数据来源 上海市 2016 年 统 计 年 鉴 http www stats 265 93253 23 213 96 190 98195 78172 06180 55172 06 人口数 万人 76 3066 31 87 0080 80 92 6087 77 73 3793 22 6 9 岁 70 岁以上 100 0080 00 10 14岁 未上过学 65 69岁 60 00 40 00 15 19 岁 小学 60 64 岁 55 59 岁 50 54 岁 45 49岁 20 00 0 00 40 44 岁 20 24 岁 25 29 岁 30 34 岁 35 39 岁 初中 高中 大 学专科 大 学 本 科 研究生 图 4 3 上海市第六次人口普查受教育程度人口的年龄组成 将 上 述 数 据 带 入 模 型 公 式 4 2 计 算 考 虑 到 人 口 数 量 性 别 和 受 教 育 程 度 的 影 响 得 到 上 海 市 单 车 的 整 体 需 求 量 为 91 6 万辆 M P L P L 0 5 P L P L 0 5 p m m w w z z g g 856 22 8 788 33 4 0 5 437 54 8 1207 01 4 0 5 91 6 4 1 3 基于城区面积的计算模型 4 3 在分析共享打车的市场需求中 基于城市建成区的面积是一项很重要的计算 方式 最简单的模型就是面积乘以单车密度 S 4 4 上海市区域总面积为 6340 平 方 公 里 其 中 城 区 面 积 1563 平 方 公 里 假 设 单 车 密 度 为 1000 辆每平方公里 则需要单车数量为 156 3 万辆 图 4 4 上海市城市区域图 Ms i 考虑城区的差异性 单车的密度也将发生变化 图 4 5 是上海市某日凌晨所 有摩拜单车的位置图 从图中可以看出在市中心 外滩 共享单车的密度很大 离市中心越远 单车的密度越小 甚至有些地区的单车密度几乎为零 所以设置 简单的计算公式 4 4 是不合理的 考虑到距离市中心越远 单车的密度越小 我们设置了一个同心圆的计算模型 图 4 6 所示 不同的圆环 单车的密度设 置不同的值 使计算结果更加准确 N s Si i i 1 ri 4 5 其中 M 是依据城区面积计算的单车数量 S 是不同区域的面积 是城 s i i 区 单 车 密 度 r 是比例系数 图 4 5 上海市某日凌晨摩拜单车位置图 图 4 6 同心圆模型 上海市城区面积为 1563 平方公里 近似为一个半径为 22 千米的圆 如图 4 6 所示 共分为四个圆环区域 半径分别为 4 千米 9 千米 15 千米和 22 千 米 如图 4 6 所 示 单 车 的 密 度 设 置 为 2000 辆每平方公里 比例系数从里到外 一次为 1 4 9 4 15 4 22 Ns i i i M S i 1 r 16 3 14 2000 1 81 16 3 14 2000 4 9 225 81 3 14 2000 4 15 484 225 3 14 2000 4 22 81 9 4 6 将所有数据带入公式 4 5 进行计算 得到单车数量为 81 9 万辆 M 4 1 4 基于通勤市场的计算模型 公交站和轨道交通站口都是共享单车市场需求最为强劲的地区 基于通勤市 场进行计算共享单车的市场需求也是一个合理方法 如图 4 6 是摩拜单车停放位 置与上海市地铁站的位置示意图 若以地铁站为中心 以 1 千米为半径画圆 60 以 上 的 单 车 都 位 于 此 区 域 内 根 据 白 皮 书 分 析 数 据 高 达 90 的用户会把共 享单车搭配公交和地铁使用 因此 我们依据通勤市场 建立以下模型 d D Wd G We 1 4 7 其中 是根据通勤市场计算的单车数量 是每座地铁站需要的单车数 量 是 每 座 公 交 站 需 要 的 单 车 数 量 考 虑 到 并 非 所 有 的 单 车 都 集 中 在 地铁 站 和公交站附近区域 在计算中加一个改正比例 这个比例设置为 20 目前 截 止 2015 年 12 月 上海市区共有地铁站 366 座 3 公交站 13941 座 考虑到地 铁 站人流量较大 出站口较多 每座地铁站需要单车数量设置为 400 辆 每座公交 站周围所需单车数量设置为 40 辆 图 4 7 摩拜单车停放位置与上海市地铁站的位置示意图 将 以 上 数 据 带 入 公 式 4 7 进 行 计 算 得 出 上 海 市 所 需 单 车 数 量 为 84 5 万 辆 d D Wd G We 1 366 400 13941 40 1 20 84 5 4 8 以上三种模型计算所得上海市单车需求量分别为 91 6 万辆 81 9 万辆和 84 5 万辆 根据公式 4 6 取其平均值为 86 万辆 M M p Ms Md 1 3 86 4 9 目前市场上投放的共享单车约 50 万辆 虽然市场并没有饱和 但是整体需 求增长会趋缓 考虑到城市管理等因素 继续增加单车投放量没有太大必要 目 前 增强单车的管理能力 提升服务质量才是共享单车企业的重要议题 3 数据来源 百度百科 0ovQcf8aq2T7m3ec Ij6onHSvv5xk4gb21ShpKNlpcHtjW5mRG6tKaXYJ w 7tY54AuN6ZiM8uXqHT05SQe BtB ankEfhlo M M 4 2 问题二的模型建立与求解 问题二 要求从单车硬件 软件 投放量等要素分析市场上几大共享单车品 牌 给出指标刻画它们的核心竞争力 并建立模型讨论在目前形势下 预测共享 单车的市场格局的演变趋势 该问题的解决分为以下三步 步骤一 构建评价模型的指标体系 步骤二 建立模糊综合评价模型 并通过该模型对步骤一得到的指标进行多 指标综合评价 以对共享单车品牌进行评价打分 步骤三 基于灰色系统理论对共享单车企业相关指标进行预测 并通过步骤 二建立的模型预测市场格局变动 4 2 1 共享单车品牌核心竞争力模型的构建 共享单车是一个典型的 互联网 式创新 将移动互联网与传统自行车结 合 摆脱了传统停车桩的限制 其创新的商业模式加之倡导 的 绿色出行 概念 是社会发展大势所趋 资本的大量涌入 致使各种类型的共享单车雨后春笋般出 现 其中市场竞争力最强的摩拜和 ofo 两者合计的市场份额已超过九成 故选取 二者建立其品牌核心竞争力评价模型 选取尽可能全面 合理的评价指标 对这 些指标对品牌竞争力的影响进行综合分析 得到两大品牌核心竞争力模型 图 4 8 各种类型的共享单车品牌 1 共享单车品牌核心竞争力模型构建指标选取原则 共享单车品牌核心竞争力模型构建的指标体系的选取 是能够充分反映共享 单车市场具体状况和和存在问题的指标 从而构成了一整套指标系统 所以需遵 循如下原则 选择科学 合理的指标 1 全 面性 原则 充分考虑影响共享单车品牌竞争力的各种因素 无论是品牌的战略定位 融 资情况 运营管理方式 国家政策倾向 还是涉及单车的质量 外型 使用方式 App 等硬件和软件方面的因素 都给予充分的考虑和分析 才能对最终目标作出 合理的解释 同时全面性也是共享单车品牌核心竞争力模型构建的基础 2 科 学可 靠性原 则 评价指标体系必须建立在科学可靠的基础上 数据的来源是市场普遍认可的 渠道 同时得到相关领域专家 学者的认可 排除主管干扰 客观准确地反映各 大共享单车品牌竞争力的内涵 3 简 明性 原则 建立指标体系时 选择的指标必须实用可行 评价信息易于获得和更新 有 利于掌握和操作 对于一些难以直接测量的因素可以在评价指标体系中转化为与 之相关的可测性因素 通过对可测性因素从而认识那些不可测性因素 完成对评 价对象的总体认识和全面把握 2 评价指标的选取 通过对共享单车市场竞争力的内因分析和可行性研究 结合指导老师意见和 以上的竞争力指标选取原则 建立如下共享单车品牌核心竞争力评价指标体系架 构 图 4 9 共享单车品牌核心竞争力评价指标体系 3 评价指标的分析处理 核心竞争力指标不仅包含定量分析 还有定性比较 如品牌影响力 服务管 理 水 平 等 由 于 共 享 单 车 作 为 一 个 新 兴 产 业 在 2016 年呈 井喷 态势发展 由 于 涉 及 商 业 机 密 本 文 分 析 数 据 以 各 大 咨 询 机 构 发 布 的 行 业 分 析 报 告 为 主 本文采用模糊综合评价方法对共享单车品牌的核心竞争力进行评 价 将评价 目标看成是由多种因素组成的模糊集合 再设定这些因素所能选取的评审等级 组成评价的模糊集合 分别求出各单一因素对各个评审等级的归属程度 然后根 据各个因素在评价目标中的权重分配 通过计算 求出评价的定量解值 本方法 可以通过精确的数字手段处理模糊的评价对象 能对蕴藏信息呈现模糊性的资料 u 4 n n n n n n n n n n n n b b b b 作出比较科学 合理 贴近实际的量化评价 具体步骤如下 1 模 糊综 合评价 方法 建立 设 U 为 因 素 集 U u1 u2 u3 其中 1 x11 x12 x13 u2 x21 x22 x23 u3 x31 x31 x33 4 10 V 为评语集 V v1 v2 v3 v4 其中 v1 表示很好 v 2 表示较好 v 3 表示一 般 v 表示较差 通 过 指 导 老 师 打 分 结 合 搜 集 到 的 相 关 信 息 得 到 xij 隶 属 于 评 语 的 程 度 nijs 并由此构造判断矩阵 Ri 111 112 113 114 R n n n n R 211 212 213 214 n n n n 1 121 121 123 124 2 221 221 223 224 n n n n n n n n 131 131 133 134 231 231 233 234 311 312 313 314 R n n n n 4 11 3 321 321 323 324 n n n n 331 331 333 334 采用层次分析法 简称 AHP 法 得到 X 层 对 U 层的权重分别为 二级对 一级指标的权重 N n n n N n n n N n n n 4 12 1 11 12 13 2 2 1 2 2 2 3 3 3 1 3 2 3 3 令 Ui 的 一 级 评 判 向 量 为 Bi 则 Bi Ni Ri bi1 bi 2 bi3 bi 4 在 二 级 评 判中 将每一个 Ui i 1 2 3 看 成 一 个 因 素 U 即为一个因素集 U 的单 因 素 评 判 矩 阵 为 B1 11 12 13 14 R B b b b b 4 13 2 21 22 23 24 B b b b b 3 31 32 33 34 依据 AHP 法得出 U 层 A 层的权重 A a1 a2 a3 并 可 得 二 级 评 判 向 量 B b1 b2 b3 b4 4 14 将 B b1 b2 b3 b4 作归一化处理 然后将 b1 和 b2 相加 如果两者之和大于 0 5 企 业 拥 有 较 强 的 核 心 竞 争 力 反 之 则 较 弱 2 模 糊综 合评价 方法 运算 摩拜单车 表 4 1 摩拜单车整体评价表 评价指标 评价 摩拜 一 级 指 标 二 级 指 标 很好 较好 一般 较差 整 车 配 置 0 80 0 10 0 06 0 04 外型 0 61 0 30 0 06 0 03硬件 使 用 舒 适 度 0 55 0 21 0 13 0 11 品 牌 影 响 力 0 45 0 22 0 21 0 02 融资 0 92 0 08 0 00 0 00软件 服 务 与 管 理 水 平 0 25 0 42 0 20 0 03 投放量 0 85 0 15 0 00 0 00 覆 盖 城 市 0 46 0 38 0 15 0 01布局 海 外 拓 展 0 66 0 12 0 20 0 02 摩拜单车评价指标 0 80 0 10 0 06 0 04 0 4 5 0 2 2 0 2 1 0 0 2 R 0 61 1 0 30 0 06 0 03 R 0 9 2 2 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 55 0 21 0 13 0 11 0 2 5 0 4 2 0 2 0 0 0 3 0 90 0 10 0 00 0 00 0 55 0 40 0 05 0 00 0 84 0 10 0 06 0 00 4 15 采用 AHP 法建立各个指标的权重 见下表 表 4 2 指标权重表 一级指标 权重 二级指标 权重 整 车 配 置 0 3 外型 0 3硬件 0 25 使 用 舒 适 度 0 4 品 牌 影 响 力 0 2 融资 0 35软件 0 35 服 务 与 管 理 水 平 0 45 投放量 0 55 覆 盖 城 市 0 15布局 0 4 海 外 拓 展 0 3 X 层对 U 层的权重为 硬件 N 布局 N 0 3 0 3 0 4 0 55 0 15 0 3 软件 N 0 2 0 35 0 45 一级评判向量为 R3 21 3 1 1 b 1 2 1 N R 0 80 0 10 0 06 0 04 0 3 0 3 0 4 0 61 0 30 0 06 0 03 0 55 0 21 0 13 0 11 0 6430 0 2040 0 0880 0 0650 2 0 5245 0 2610 0 1320 0 0175 3 0 7345 0 1755 0 0825 0 0075 4 16 B 0 6430 0 2040 0 0880 0 0650 R B 0 5245 0 2610 0 1320 0 0175 4 17 2 B 0 7345 0 1755 0 0825 0 0075 3 确定 U 层的权重 硬件 B1 软 件 B2 布 局 B3 在核心竞争力评价中占比分 别为 0 25 0 35 0 4 故可确定 A 0 25 0 35 0 4 B A R 0 6430 0 2040 0 0880 0 0650 0 25 0 35 0 4 0 5245 0 2610 0 1320 0 0175 0 7345 0 1755 0 0825 0 0075 0 6381 0 2126 0 1012 0 0254 将 B 进行归一化处理变为 B 0 6530 0 2175 0 1036 0 0260 4 18 摩拜单车综合竞争力评价 C ofo 单 车 1 b2 0 8507 表 4 3 ofo 整体评价表 评 价 指 标 评 价 Ofo 一 级 指 标 二 级 指 标 很好 较好 一般 较差 整 车 配 置 0 72 0 20 0 04 0 04 外型 0 56 0 32 0 10 0 02硬件 使 用 舒 适 度 0 85 0 10 0 05 0 00 品 牌 影 响 力 0 50 0 25 0 15 0 10 融资 0 90 0 10 0 00 0 00软件 服 务 与 管 理 水 平 0 27 0 45 0 15 0 13 投放量 0 90 0 10 0 00 0 00 覆 盖 城 市 0 55 0 40 0 05 0 00布局 海 外 拓 展 0 84 0 10 0 06 0 00 数据处理方式与上述相同 可得 ofo 评价结果 B 的归一化结果 B 0 5925 0 2030 0 1336 0 0709 4 19 ofo 综 合 竞 争 力 评 价 C b b 0 7955 B 1 B B 3 模 糊综 合评价 方法 结果分 析 摩拜单车 综合竞争力指标 0 8507 和 ofo 综 合 竞 争 力 指 标 0 7955 作为 共享单车市场的两大巨头 都具有很强的核心竞争力 摩拜后来居上 不到一年 时间已经领先于进入市场超过两年的 ofo 硬件方面 摩拜整体做的比 ofo 要好 然而随着时间的推移 各种技术的引进 两者在这方面的差距会越来越小 软件 方面 两者的品牌 融资都经营的较好 服务管理方面还有较大提升空间 市场 布局方面 ofo 不仅在 国内已深入扩展到 40 多个城市 并且布局于海外 已进入 新加坡 美国旧金山等城市 抢占了大部分市场 4 2 2 共享单车市场格局演变预测 目 前 共 享 单 车 市 场 中 摩 拜 和 ofo 势 均 力 敌 但 作 为 新 兴 产 业 在 中 国 也 仅 仅处于起步探索阶段 因此对其未来发展趋势和市场格局演变进行预测尤为重要 然而 由于各种资本或者其他力量的介入使其二者发展显得变幻莫测 而且发展 时 间很短 已有的可供研究的数据非常有限 为了能够更清晰地认识和研究它 将 共享单车市场抽象为没有物理原型 因素空间难以穷尽 行为无法控制 信息 不完 全的灰色系统 据此可以进行灰色模型预测的研究 灰色系统理论是邓聚龙教授于 1982 年提出并加以发展的 它对时间序列短 统计数据少 信息不完全系统的分析与建模具有独特的功效 灰色预测模型是通 过 少量的 不完全的信息 建立数学模型并作出预测的一种预测方法 作为灰色 系统 理论的一部分在预测方面得到了广泛应用 具体分析预测过程如下图 4 10 所示 图 4 10 预测流程图 1 GM 1 1 模型建立 设原始数据序列为 x 0 x 0 1 x 0 2 x 0 N x 1 k x 0 1 x 0 2 x 1 k x 1 k x 1 k 1 k 2 N u 称 x 1 x 1 1 x 1 2 x 1 N 为原始数据序列 x 0 的一次累加序列 设 x 0 为原始数据序列 x 1 为原序列的一次累加序列 对 x 1 建立如下的灰 色 模 型 简 记 为 GM 1 1 模 型 dx 1 ax 1 u 4 20 dk 其中 a 为发展系数 u 为控制系数 a a U U B B B y 由最小二乘法求出参数 得u T 1 T 1 x 1 2 x 1 1 1 2 x 0 2 1 x 1 3 x 1 2 1 x 0 3 其 中 B 2 y x 0 N 1 x 1 n x 1 n 1 1 2 可得时间序列响应方程 u u x 1 k x 1 1 e a k 1 ka a 2 3 N 4 21 模 拟 值 为 x 0 k 之后进行灰色模型的检验 2 求解过程 x 1 k x 1 k 1 k 2 3 N 4 22 共享单车模式在刚刚兴起时的推广更加理性 ofo 和摩拜单车作为共享单车 市 场 的 先 进 入 者 也 是 占 有 率 最 高 的 两 家 二 者 均 处 于 用 户 数 大 量 增 长 阶 段 从 QuestMobile 得 到 了 摩 拜 和 ofo 在 2016 年 10 12 月以及 2017 年 1 月的 App 用户数量 表 4 4 摩拜与 ofo 用户数量 时间 单车品牌 总用户数 万 2016 10 摩 拜 单 车 396 14ofo 78 42 2016 11 摩 拜 单 车 424 59ofo 151 40 2016 12 摩 拜 单 车 524 96ofo 196 00 2017 1 摩 拜 单 车 691 73ofo 318 95 则 摩 拜 ofo 的原始数据序列为 0 1 0 2 396 14 424 59 524 96 691 73 78 42 151 40 196 00 318 95 4 23 对比 x 0 与 x 0 可 知 虽 然 两 个 原 始 数 据 序 列 值 相 差 较 大 但 是 增 长 趋 势 不 1 2 同 故随着时间推移 两者发展趋势也会发生显著不同 对摩拜与 ofo 的用户数量分别利用灰色预测模型进行预测 限于新兴市场的 多变性 只预测半年的数据 也即 2017 年 2 7 月两个品牌的用户数 量 万 预 测结果见下表 具体 Matlab 计算程序见附录 表 4 5 灰色模型预测结果 品牌 时间 2016 1 11 12 1 2 3 4 5 6 7 实际值 396 14 415 05 531 82 681 44 预测值 396 14 424 59 524 96 691 73 873 15 1118 8 1433 56 1836 87 2353 65 3015 81摩拜 绝 对 误 差 0 9 54 6 86 10 29 实际值 78 42 151 4 196 318 95 预测值 78 42 137 94 204 84 304 18 451 69 670 74 996 02 1479 04 2196 31 3261 42Ofo 绝 对 误 差 0 13 46 8 84 14 77 为 了 更 直 观 地 表 现 摩 拜 ofo 用户数量的发展趋势以及预测结果 原始数据 两者之间的差异 将上述计算结果中的原始值 预测值使用 Matlab 软件绘制于 下图 4 11 图 4 11 摩拜与 ofo 用户预测数量对比图 由图 4 11 可 知 预 测 ofo 在 今 后 一 段 时 间 用 户 数 量 将 赶 超 摩 拜 这 也 和 ofo 不断向三四线城市与海外布局密切相关 然而今后比较长的时间内 中国共享单 车 市 场 还 是 摩 拜 ofo 两家独大的局面 两家互相抗衡的同时互相学习借鉴 差 距 越 来 越 小 x x 4 3 问题三的模型建立与求解 4 3 1 共 享 单 车 比 较 我们以同济大学四平校区及周边作为采样点 通过调研从车辆外观 App 使 用 收费标准 覆盖范 围等多方面对同济大学四平校区及周边的 4 家共享单车品 牌 ofo 摩拜单车 小鸣单车和享骑电单车进行比较介绍 再根据出行费用对入 学后是否有必要买自行车进行分析 为信件内容提供依据 1 车辆配置 以下是 4 家共享单车的外形图示 表 4 6 共享单车车辆配置对比 品牌 ofo ofo Curve Mobike MobikeLite 小鸣单车 享骑电单车 外观 外 观 配 色 抢 眼 识 别 度 高 设计前卫 有 科 技 感 设计偏女性化 柔 和 颜色靓丽 但 易 弄 脏 体型较大 普 通 亲 民 重 量 kg 车筐 无 有 5kg 无 有 5kg 无 有 5 kg 坐垫 高 度 可 调 柔 软 舒 适 保留 弹 簧 设 计 高 度 不 可 调 偏 硬 微 弹 高 度 可 调 舒 适 度 一 般 高 度 不 可调 微 弹 刹 车 方 式 夹 刹 抱 闸 前 后 双 抱 闸 夹 刹 抱 闸 前 后 双 抱 闸 装备 普通自行车 配置 高强度铝合 金车架 弹 簧导轮拉链 器 防止链 条脱落 内置金属轴 传动和发电 机 全铝不 锈车身 防 爆轮胎 太阳能板充 电 技 术 KMC 高 强 度 防 锈 链 条 注 塑 一 体 胎 全车使 用防盗防锈 设计 蓄电池 车锁 机械密码锁 每辆车对应固 定 密 码 容 易 被 盗 智 能 锁 防 盗 性 好 智能锁 防盗性好 智能锁 防盗性好 2 App 使用 4 家共享单车的手机 app 图标如下 图 4 18 共享单车企业手机 app 图标示意图 表 4 7 共享单车 App 使用对比 品牌 ofo Mobike Lite 小鸣单车 享骑电单车 使 用 途 径 微 信 公 众 号 关 注 手 机 下 载 app 上 海 用 户 芝 麻 信 用 650 以上 免 押 金 使 用 手 机 下 载 app 手 机 下 载 app 手 机 下 载 app 定位 手 机 定 位 车 锁 自 带 GPS 车 锁 自 带 GPS 车 锁 自 带 GPS 预约 不 能 可 参 与 领养 小 黄 车 活 动 可 预 约 锁 定 15 分钟 可 预 约 锁 定 20 分钟 不能 开锁 手 动 输 入 车 牌 号 或 解 锁 码 GPS 电 子 锁 扫 码 解 锁 5 10 秒 GPS 电 子 锁 扫 码 解 锁 3 8 秒 扫 描 车 身 二 维 码 或 输 入 编 码 开 锁 还车 停 放 路 边 手 动 锁 车 并 确 认 结 束 计费 停 放 路 边 手 动 锁 车 自 动 结 束 计 费 停 放 路 边 白 线 区 域 手 动 锁 车 自 动 结 束 计 费 停 放 在 享 骑 站 点 内 车 辆 不 在 站 点 无 法 还 车 3 收费标准 表 4 8 共享单车收费标准对比 品牌 ofo Mobike Lite 小鸣单车 享骑电单车 押金 99 299 199 299 计费 分 段 计 费 每 1 小时 0 5 元 校园 内 2 元 封 顶 校 外 不 封 顶 分 段 计 费 学 生 用 户 每 10 分 钟 0 1 元 一 天 内 不 封顶 分 段 计 费 用 户 每 30 分钟 1 元 第 一 个 小 时 内 2 元 超 出 1 小时 每小时 3 元 计 算 临 时 锁 车 期 间 持 续计费 优 惠 活 动 师 生 认 证 后 首 单 免 费 骑 行 后 分 享 得 红 包 活 动 学生 9 9 包 学 期 充 100 送 100 活 动 推 出 摩 拜 红 包 车 用 户 骑 行 10 分 钟 可 获 得 奖 励 并 可 累 计 红 包 微 信 提 现 30 天 免 费 骑 行 活 动 邀请 1 位 好 友 注 册 充 值 可 降 低 价 格 0 1 元 每 半 小 时 最 多 降 低 0 4 元 充 值 赠 送 余 额 活 动 4 覆盖范围 表 4 9 共享单车覆盖范围对比 品牌 ofo Mobike Lite 小鸣单车 享骑电单车 四 平 校 区 整 个 校 区 内 覆 盖 率 高 以 各 食 堂 图 书 馆 教 学 楼 门 口 道 路 为 主 日 平 均 停 放 量 为 40 辆 整 个 校 区 内 覆 盖 率 高 以 各 食 堂 图 书 馆 教 学 楼 门 口 道 路 为 主 日 平 均 停 放 量 为 50 辆 整 个 校 区 内 覆 盖 率 低 日 平 均 停 放 量 为 25 辆 校 区 内 无 站 点 校 区 门 口 有 4 个 站点 各有 13 20 辆停放 彰 武 校 区 校区 50m 范围内 以 道 路 两 侧 分 布 为 主 日 平 均 停 放 量 为 20 辆 校区 50m 范围内 以 道 路 两 侧 分 布 为 主 日 平 均 停 放 量 为 20 辆 校区 50m 范围投 放量极 少 为 1 3 辆 校区 50m 范围内 仅有 1 个 站 点 停 放 数 量 不 足 10 辆 铁 岭 宿 舍 区 宿 舍 楼 50m 范围 内 分 布 密 集 以 江 浦 路 地 铁 站 铁 岭 路 锦 西 路 段 分 布 为 主 日 平 均 停 放 量 25 辆 宿 舍 楼 50m 范围 内 分 布 密 集 以 江 浦 路 地 铁 站 铁 岭 路 锦 西 路 段 分 布 为 主 日 平 均 停 放 量 25 辆 宿 舍 楼 50m 范围 内 投 放 量 少 日 平 均 停 放 量 不 足 10 辆 宿 舍 楼 50m 范围 内有 2 个 站 点 停 放 量 在 10 15 辆 主 要 集 中 在 小 区 门 口 学 生 用户少 5 综合分析 结 合 以 上 四 方 面 的 比 较 对 四 家 共 享 单 车 企 业 进 行 综 合 分 析 见 表 4 10 虽然其各有所长 但通过调研了解到 ofo 和 Mobike Lite 是目前使用较为多的 两种共享单车 骑行舒适度和用车难易程度是影响用户是否选择该品牌的两大主 要因素 小鸣单车在投放量上的不足和享骑电单车主要针对长距离出行并校内严 禁使用的规定限制了这两家企业在同济大学四平校园周边的发展 表 4 10 共享单车综合分析对比 品牌 ofo Mobike Mobike Lite 小鸣单车 享骑电单车 优点 押金低 投 放 量 大 车 身 轻 舒 适度 高 投 放 量 大 外 观 设 计 前 卫 投 放 量 大 车 筐 使 用 便 捷 外 形 靓 丽 价 格 变 动 区 间较大 骑 行 速 度 快 节省体 力 适 合 路 程 较 长 的出行 避 免 单 车 乱 停 放 不足 坏车率 高 机 械 锁 不 够 安 全 注 册 押 金 费 用 高 车 身 重 骑 行 费 力 注 册 押 金 费 用高 覆 盖 范 围 小 校 园 内 投 放 量 少 校 园 内 不 得 使用 服务 范 围 主 要 为 5 公里外 覆 盖 范围小 在调研中校园内的共享单车企业越来越多 覆盖面也越来越广 有不少学生 因此而改 变了购 买自行 车的计划 选择 了 以 租代买 那么 作为 即将入学的 你们必然要考虑自己是否还有必要自行购买自行车 对此 可以结合 个人情况从 以下两方面进行考虑 以购买自行车和使用共享单车的总花费作为购买决策的唯 一 因 素 4 3 2 是否买车的分析 1 个人需求 入校后 学弟学妹们可以根据开学一周的个人活动情况对自身未来的出行行 为进行预估 分别从出行里程和出行频率进行估计 在确定大致数据后结合学校 当前投放的共享单车企业产品进行价格估计 如图所示 图 4 19 个人出行行为估算流程图 具体计算数据如下表 取出行里程区间的平均数进行计算 并假设在使用小 鸣单车时邀请 2 位好友而得到 0 3 元每 30 分 钟 的 价 格 单 位 元 设骑行时间 为 t 分钟 骑行费用为 P 元 四种共享单车的计费公式为 0 f 出 行 频 率 1 4 24 Pofo t f 1 0 5 INT 1 出 行 频 率 60 PMobike 0 1 INT t 10 1 4 25 P 小 鸣 单 车 0 5 0 1 n INT t 30 1 0 n 4 n N n 为 用 户 要 求 好 友 数 设 n 2 P 享 骑 电 单 车 2 3 INT t 60 4 26 基于以上公式和出行方案计算出骑行价格 如下表所示 表 4 11 不同出行方案下 4 种共享单车的价格估算表 出行频率 0 5 次每周 出行频率 5 10 次每周 出行路程 ofo mobike 小鸣单车 享骑电 单车 出行路程 ofo mobike 小鸣单车 享骑电 单车 0 2 0 75 0 5 0 75 5 0 2 3 25 1 5 2 25 15 2 4 0 75 1 1 5 5 2 4 3 25 3 4 5 15 4 6 0 75 1 5 1 5 5 4 6 3 25 4 5 4 5 15 7 1 5 2 25 2 25 12 5 7 6 5 6 75 6 75 37 5 出行频率 10 15 次每周 出行频率 16 次以上每周 出行路程 ofo mobike 小鸣单车 享骑电 单车 出行路程 ofo mobike 小鸣单车 享骑电 单车 0 2 5 75 2 5 3 75 25 0 2 9 5 4 6 40 2 4 6 25 5 7 5 25 2 4 9 5 8 12 40 4 6 6 25 7 5 7 5 25 4 6 9 5 12 12 40 7 12 5 11 25 11 25 62 5 7 19 18 18 100 根据计算求出的各出行频率下 选择使用 ofo 黄色图示 摩拜单车 橙色 图示 小鸣 单 车 蓝 色图示 的不同 出行路 程的价 格 方案 如下图 所示 由于 享骑电单车适合 5 公里以外的出行 故不在学生出行考虑中 2 5 2 1 5 0 2 0 75 0 75 0 2 8 6 2 253 25 4 2 25 7 1 5 1 0 5 0 5 0 1 1 5 2 4 6 75 6 5 7 1 5 2 0 4 5 3 2 4 2 25 0 75 1 5 4 6 1 5 0 75 6 75 3 25 4 5 4 6 4 5 3 25 图 4 20 出行频率 0 5 次每周时骑行价格 图 4 21 出行频率 5 10 次每周时骑行价格 0 2 15 10 5 75 3 75 0 2 11 25 7 5 2 5 0 7 5 5 2 4 18 18 7 2 4 12 5 11 25 6 25 7 5 4 6 7 5 6 25 19 4 6 图 4 22 出行频率 10 15 次每周时骑行价格 图 4 23 出行频率 16 次以上每周时骑行价格 根 据 不 同 出 行 频 率 的 骑 行 价 格 分 布 图 从 出 行 频 率 和 出 行 距 离 两 个 维 度 对 学 生用户进行分类 分为低频率 0 10 次 和高频率 10 次以上 短距离出行 0 4 公里 和长距离出行 4 公里以上 从使用共享单车的出行费用来比较 得到以下使用分类 高频率 Mobike 费用最低 高频率 短距离 高频率 长距离 ofo 和 小 鸣 单 车 费 用 较 低 短距离 Mobike 费用最低 低频率 短距离 低频率 长 距 离 长距离 ofo 费用最低 低频率 2 市场供给 图 4 24 出行频率 距离 费用关系示意图 通过调研走访 收集了普通自行车 公路车和山地车的信息 表 4 12 各类自行车信息 种类 普 通 自 行 车 公路车 山地车 价 格 元 200 300 800 4000 1000 4000 特点 价 格 实 惠 性 能 一 般 实 用 性 高 适 合 短 距 离 出 行 车 胎 窄 而 薄 车 身 轻 便 档 位 灵 活 准 确 车速快 车 身 结 实 刹 车 灵 减 震 好 适 合 在 崎 岖 山 道 骑行 畅 销 品 牌 上 海 凤 凰 永 久 捷 安 特 美 利 达 捷 安 特 美 利 达 斯 洛登 迪 卡 侬 从三种自行车使用特点来看 普通自行车较为适合日常出行 取价格区间平 均数为 一辆全新普通自行车的市场价格 即 购买价 元 单从出行价格比较 由于学生在校出行多为短距离出行 且使用年限为 年 可以考虑使用普通 自行车 经过实际体验 从同济大学四平校区各个宿舍到主要教学楼 图书馆和 食堂的距离在 0 2 1 7 公里之间 因此以平均值 0 95 公里作为骑行距离 考虑校区内交通状 况不宜快速骑行 故选取 5km h 作为骑行平均速度 V 骑行一 次时间 t 的计算为 t S 0 95km 0 19h 11 4 min 4 27 V 5km h 即学生平均每次骑行计费时间为 12min 在一次骑行时间 t min 时 四种共享单车的价格为 单位 元 Z 0 f 出 行 频 率 1 0 5 4 28 ofo t f 1 0 5 INT 1 出 行 频 率 60 t ZMobike 0 1 INT 10 1 0 2 4 29 Z 小 鸣 单 车 0 5 0 1 n INT t 30 1 0 3 4 30 0 n 4 n N n 为 用 户 要 求 好 友 数 设 n 2 Z 享 骑 电 单 车 2 3 INT t 2 60 4 31 根 据 付 建 川 所 做 的 调 研 数 据 学 生 的 平 均 日 出 行 次 数 为 2 20 次 故 取 出行频率 一年有 10 个 月 份 即 月 份 每个月按 30 天计算 不考虑 维 修 丢 失 等 突 发 情 况 一 辆 车 使 用 时 间 为 4 年 取 表示使用年限 根 据调查 一辆二手车的市场价格为 80 元 即 4 年 后 自 行 车 的 残 值 元 则在学生购买一辆全新的自行车并在 4 年后将其出售获得残值的情况下 其平均 每 次 出 行 费 用 z 的计算为 z Z 购 买 价 ZeN n 月 份 30 f 出 行 频 率 250 804 10 30 2 2 0 06 4 元 4 32 z 0 064 min Zofo ZMobike Z 小 鸣 单 车 Z 享 骑 电 单 车 0 2 4 33 经过计算 在不考虑维修成本和 4 年后通过出售实现其残值的情况下 自行 购买一辆车比使用共享单车的平均骑行成本低 68 因此自行购买自行车和使用 共享单车 相比具有价格优势 因此对于出行距离较短 出行频率在每天 2 3 次的 学生人群可考虑自行购买普通自行车 较为划算 而出行距离在 5 公里内 出行 频率较低以及出行目的较多的学生可以考虑使用共享单车 方便随时随地取车代 步 在提高出行效率的同时减少车辆的停放维护管理 此外 对于自行车爱好者 而言 出行价格不是主要影响因素 出行体验是决定其购买行为的主要因素时 其对公路车和山地车的偏好 也可以选择自行购买自行车 五 模 型 的 评 价 与 改 进 5 1 模型的优点 在有限的数据基础上 我们考虑了尽可能多的因素来完善我们的计算模型 问题一的计算模型充分考虑了人口数量 性别和受教育程度差异 等对单车需 求量的影响 使计算更加合理 在通过市区面积计算单车需求量的计算模型中 依据市场调研结果 考虑到距离市中心越远单车数量越少的特点 对于不同的区 域乘以不同的比例系数 使计算单车数量更加准确 针 对 问 题 二 建 立 了 清 晰 易 懂 的 模 糊 综 合 评 价 模 型 和 灰 色 预 测 市 场 格 局 演 变 模 型 并 编 制 了 相 关 的 Matlab 计算 绘图程序 大大丰富了我们的模型内容 减少了计算量 同时使我们的模型计算结果保持良好的可视化 问题三收集了学校周