基于AHP—DEA—GM的港口可持續評價及改善

宋宏偉 王晶

摘要：伴隨港口之間競爭的加劇，港口的可持續發展受到越來越多的重視。文章以可持續發展為指導從港口經濟效益、港口社會效益、港口環境保護、港口自身能力建設、港口資源利用5個維度，25個單項指標，建立基于AHP-DEA-GM的港口可持續綜合評價和改善模型。

關鍵詞：港口可持續發展；灰色評價；層次分析法；數據包絡分析法

一、引言

隨著社會各界對可持續發展的重視，港口在進一步發展與擴張過程中對環境和社會產生的影響受到了人們的高度關注，如何做到在滿足可持續發展的要求下，港口盈利能力和競爭能力的持續提高，是港口管理者面臨的巨大挑戰。

Dinwoodie等提出港口的運作和作業會給自然環境造成危害影響港口發展；Seuring和Muller指出，可持續評價要綜合考慮可持續發展過程中的經濟、環境和社會這三個維度目標；Bart W，Wiegmans和ErikLouw對港口生態進行了評價，指出當代港口發展面臨著盲目擴張規模，資源利用效率低和環境污染嚴重等多重壓力，嚴重制約了港口的發展，引發人們對于港口環境承載力的高度關注；Martí Puig等把已有的港口環境性能指標與海洋專業人士提出的港口環境性能指標相結合，從而得出可行性較高的港口可持續評價指標。

二、評價指標體系的建立

本文從港口經濟效益、港口社會效益、港口環境保護、港口自身能力建設、港口資源利用等五個方面建立了如表1所示的港口可持續發展的多層次評價指標體系。

三、港口可持續發展灰色綜合多層次評價模型

（一）評價指標權重的確定

1. AHP確定主觀權重

本文采用AHP方法確定指標的主觀權重。設指標層B中共有n個評價指標，Bi的下層級C共有m個評價指標，設指標層B的權重向量為FA=（f1，f2，…，fn），Bi的下層級指標的權重向量為PBi=（pi1，pi2，…，pim）。所有評價指標權重值都必須滿足歸一性和非負性的要求，即∑ni=1fi=1且fi≥0，∑mj=1pij=1且pij≥0，i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2. DEA確定客觀權重

（1）定量指標的無量綱化

由于本文選取的可持續發展評價指標的量綱不同（見表1），如該港口總投資的單位為萬元，單位岸線吞吐量是以萬噸/米為單位，因此對初始數據進行無量綱化處理是必要的。設某個可持續發展評價指標Cij，按如下公式進行無量綱化處理，M為樣本容量：

（2）確定客觀權重

評價指標的客觀權重，通過整體有效的DEA模型得到。根據DEA方法的特點及要求，將某決策單元k（1≤k≤n）中的評價指標分成輸入和輸出型指標建立如下集合：

{dkm}={Xk1，Xk2，…Xks，Yk1，Yk2，…，Yk（m-s）}

其中{dkm}為決策單元k中m個評價指標的經過標準化后的值，Xki=（i=1，2，…，s）為決策單元k的第i個輸入指標的標準化值，Ykj=（j=1，2，…，m-s）第j個輸出型指標到的標準化值。

得到港口可持續發展水平評價的客觀權重模型：

其中vi為求得的決策單元k的第i個輸入指標的客觀權重，uj為第j個輸出指標的客觀權重，n代表決策單元總數，μ為足夠小的正數。

3. 確定評價指標的綜合權重

設港口可持續發展評價中的第i個子系統，其評價指標的主觀權重為Ti=（ti1，ti2，…，tij），客觀權重為Ri=（ri1，ri2，…，rij），則其相應的綜合權重為Wi=（wi1，wi2，…，wij），計算公式為：

其中Wij表示指標的綜合權重，j為第i個子系統中評價指標的個數。

（二）評價樣本矩陣的確定

將港口可持續發展水平分為強可持續、中可持續、基本可持續、弱可持續和不可持續5個等級，并以9分制原則對其賦值，以上5個等級的評價值分別為V={9，7，5，3，1}。當可持續發展狀態介于上述相鄰等級之間時，可相應取值為8、6、4、2。設共有p位專家對港口可持續發展指標進行評價，第h=（1，2，…，p）位專家對可持續發展指標Cij的評價值為dhij，評價樣本矩陣D由全部專家對所有評價對象的評價數據得到：

（三）評價灰類和白化權函數的確定

評價灰類數量和評價等級數量一般情況下是相同的。某一評估對象隸屬于某灰類的程度，通過白化權函數定量描述。設共有e個灰類，則其相應的白化權函數及閾值分別為f1（x），f2（x），…，fe（x）以及d1，d2，…，de。

（四）灰色統計數和模糊權矩陣的計算

通過設定的白化權函數，可得到指標Cij的評價值d屬于第g類評價等級的權數fg（d），并得到批判矩陣的灰色統計數ij=∑ph=1fg（d），及總灰色統計數i=∑mj=1ij。綜合P位專家對指標Cij的評價結果值進行統計分析，可得到第g種灰類（評價等級）的灰色評價權為：

評價灰類總共有e個，則相應的可得到其灰色評價權矩陣如下所示：

（五）模糊綜合評價矩陣及評價結果的計算

根據得到的灰色評價權矩陣R和評價指標的綜合權W進行復合運算，可得到模糊綜合評價矩陣。首先要對二級評價指標進行綜合評價，其權重向量為WBi=（wi1，wi2，…，wim），則可得到其灰色綜合評價權向量Bi為：Bi=WBi×Ri=（bi1，bi2，…bie）。

評價目標A由準則層指標B1，B2，…，Bn得到。其權重向量為WA=（w1，w2，…，wn），對目標A進行綜合評價，即可得到A的綜合評價權向量：

（六）綜合評價值的確定

用一個向量表示評價結果A，按最大權原則確定評價結果A所屬的評價等級，若有aq=max（a1，a2，…，ae），則可認為評價結果屬于第Q類評價等級。但是如果按此原則判斷評價結果A，可能會因丟失信息太多而使評價結果失效，更為重要的是評價結果A不能被用于多個評價對象的排優選擇。因此對灰色綜合評價權向量A=（a1，a2，…，ae）進行進一步的處理是必要的。將各灰類評價等級按“灰色水平”或閾值進行賦值，取第一級灰類值為d1，第二級灰類值為d2，第e級灰類值為de，則可以得到各評價灰類等級量化后的向量U=（d1，d2，…，de）。評價對象的最后綜合評價值單值V可以按照下式計算：

四、結論

本文所提出的評價指標體系和方法，綜合利用了評價指標的主觀和客觀信息，計算得到的評價值，能反映出評價對象的可持續發展水平情況。總體來說，本文建立的港口可持續發展水平的灰色多層次綜合評價方法，具有一定的實用性和可操作性，對相關實際工作具有參考價值。

參考文獻：

[1]Dinwoodie J， Tuck S， Knowles H， et al. Sustainable Development of Maritime Operations in Ports [J].Bus.Strat.Environ，2012（02）.

[2]Seuring S， Muller M. From a Literature Review to a Conceptual Framework for Sustainable Supply Chain Management[J]. Journal of Cleaner Production，2008（16）.

[3]Bart W， Wiegmans， ErikLouw. Changing Port-City Relations at Amsterdam A New Phase at the Interface [J]. Journal of Transport Geography， 2011（19）.

[4]Martí Puig， Chris Wooldridge， Rosa Mari Darbra. Identification and Selection of Environmental Performance Indicators for Sustainable Port Development [J].Marine Pollution Bulletin，2014（81）.

（作者單位：燕山大學經濟管理學院）