船員崗位操作能力綜合評估方法研究?

胡錦暉 胡大斌 肖劍波

（海軍工程大學武漢430033）

船員崗位操作能力綜合評估方法研究?

胡錦暉 胡大斌 肖劍波

（海軍工程大學武漢430033）

針對船員考核評估體系中評估因素權重確定問題，研究了評估權重的計算方法，提出了基于模糊綜合層次分析法與熵值法的組合評估權重確定方法。在此基礎上，建立了船員崗位操作能力多級綜合評估模型，并結合某崗位操作能力評估進行了實例分析。結果表明，該方法合理可行，為各種訓練系統的考核評估工作提供了有益借鑒。

崗位操作；評估；層次分析法

Class NumberTP391.9

1 引言

隨著海軍武器裝備建設步伐加快及技術現代化，各種設備的復雜程度和維護管理難度在不斷地加大，對船員的技術能力、專業知識水平以及故障處理能力等的要求越來越高。不論是在實船上，還是在模擬訓練系統上進行操作訓練，最終都需要建立公正、合理、高效的船員考核評估系統。傳統的船員培訓及考核方法已經很難滿足需求。因此，必須研究船員崗位操作評估方法，以實現考核評估的合理性及科學性。

目前，一些主要依靠人的主觀定性評估的考核方式，其主觀性較強，不利于培訓教學效率和質量的提升。而且，當船員數量多、層次不同時，如何有針對性地開展教學培訓和考核評估活動，就成為一個需要系統而全面研究的問題。

本文以某型船舶機電崗位人員的操作能力評估為目標，通過構建考核評估體系及組合評估權重確定方法，研究船員崗位操作能力考核綜合評估方法。

2 考核評估體系及模型的建立

考核評估體系是考核評估的基礎，客觀、合理的評估體系可以提高船員的培訓效率和訓練效果。考核評估體系的建立，必須綜合分析決定船員操作訓練水平的多個因素，通過對多個因素的信息加以綜合整理，得到一個評估指標體系。船員考核評估體系建立的基本過程如圖1所示。

通常，崗位操作能力評估模型可分為操作管理、故障處理和心理評估等模型，其中，操作管理又可分為操作正確度評估、參數控制水平評估、系統參數報警評估和操作時機評估等子模型。

圖1考核評估體系建立的基本方法

3 評估權重的確定

在考核評估體系中，可采用多個因素評估船員的崗位操作能力，而各個因素對體現船員素質的作用并不是同等重要的。為了體現各個評估因素在評估指標體系中的作用地位以及重要程度，引入權重的概念。權重是以某種數量形式，對比各種因素相對重要程度的量值。權重的確定方法可分為主觀賦權法和客觀賦權法兩類。

主觀賦權法由某領域的專家結合實際經驗對評估指標進行主觀判斷確定權數，綜合評估得到各指標的權重。主觀賦權法主要有專家調查法、相鄰比較法、兩兩賦值法、二項系數法、層次分析法等。主觀賦權法的權重確定基礎是相關領域專家的經驗知識，指標權重分配的結果與選擇的專家不同而相差較大，使得權重確定的主觀隨意性較大。

客觀賦權法是根據評估指標的歷史數據及指標與指標和評估結果的關系進行綜合評估確定權重?？陀^賦權法主要有最小二乘法、本征向量法、最大熵技術法、主成分分析法、多目標規劃法等?？陀^賦權法采用各指標在實際決策中的實際數據得到權重，具有較強的理論依據，但由于不考慮決策人員的主觀判斷，得到的指標權重可能脫離實際情況。

針對主、客觀權重確定方法的優缺點，為兼顧專家決策，同時又力爭降低權重確定的主觀隨意性，可將評估權重由主觀賦權法與客觀賦權法相結合進行確定。

4 基于模糊層次分析法與熵值法的組合權重確定方法

4.1 模糊層次分析法

層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是對復雜多目標決策問題的本質和影響因素分析的基礎上，將一些定性且不易量化的因素進行量化，為評判與決策提供依據。對于評判因素存在的模糊性，層次分析法沒有進行考慮，影響了判斷結果的準確性。

模糊層次分析法（Fuzzy Analysis Hierarchy Pro?cess，FAHP）結合了模糊數學理論和層次分析方法的思想，采用模糊判斷矩陣實現多目標決策問題由定性向定量轉換，簡化了評判因素相對重要性的難度，提高了評判決策的合理性。本文選用一種基于三角模糊數互補判斷矩陣的方法，來確定船員崗位操作能力評估因素的權重系數。FAHP的基本步驟如下：

1）根據問題的總目標，建立系統的遞階層次結構模型；

2）由專家對評價指標及對象進行兩兩比較，構造比較模糊判斷矩陣；

3）一致性判斷，調整不一致的模糊判斷矩陣使其滿足要求；

4）求解兩素評價因素的相對權重，并計算每層評價因素對于總目標的權重。

4.2 基于FAHP的評估因素主觀權重系數確定

采用FAHP的基本思想和方法，對船員崗位操作能力評估因素權重系數進行逐步確定。

1）建立船員考核評估FAHP層次結構模型。

結合FAHP與操作能力考核評估體系，以某機電崗位為例，建立崗位操作能力層次分析簡化模型，如表1所示。

2）模糊判斷矩陣的建立。

采用FAHP構造模糊判斷矩陣，對評估因素的判斷結果一般是模糊數或區間數。為了更好地體現主觀評估人員對于評估因素間重要關系的理解，通過與相關領域專家溝通，通過三角模糊數對評估因素進行FAHP標度，可以利用三角函數的中值較好的體系評估因素相互比較的最可能關系，將模糊判斷矩陣中的元素以三角模糊數來表示。

根據三角模糊數建立的模糊判斷矩陣中，三角模糊數的中值確定了評估因素相互之間最可能的重要程度關系，兩個評估因素之間相對重要程度的范圍用三角模糊數的上下界表示，建立模糊判斷矩陣的中值選取依據表2所示的模糊標度。

表1 船員崗位操作能力層次分析模型

表20 .1～0.9標度的含義

三角模糊數的中值的確定主要根據相關領域具有豐富經驗知識的專家，中值確定后，即可確定三角模糊數的上下界，從而建立評估目標的模糊綜合判斷矩陣。如表3的第三行第一列的元素表示評估因素U2（動力系統操作管理水平）與U1（理論知識水平）相比明顯重要（中值0.7），重要程度的范圍為0.65～0.75。

本文選取在某型艦船機電部門具有較長工作經歷的船員，在充分了解研究問題意義和方法后，根據表2的模糊標度，構造各評估因素兩兩比較的判斷矩陣。部分模糊判斷矩陣如表3～7所示。

表3 船員崗位操作能力評估判斷矩陣

表4 動力系統操作管理水平判斷矩陣

表5 心理素質判斷矩陣

表6 柴油發電機系統判斷矩陣

表7 崗位設備操作管理判斷矩陣

3）權重系數計算方法。設三角模糊互補判斷矩陣A=() aijm×m，其中aij=(lij，mij，uij)， aji=(lji，mji，uji)，且lij+lji=mij+mji=uij+uji=1，uij≥mij≥lij，i，j∈N。論文采用文獻［7］推導出了求解三角模糊數互補判斷矩陣權重的置信度排序方法。

計算概率矩陣：

專家模糊評判矩陣：

計算出全部調整判斷矩陣F=(bijsij)m×m，根據需要將F調整為模糊互補判斷矩陣：

在求解評估因素的權重時，首先檢驗調整判斷矩陣的一致性，如果不滿足，則進行一致性調整。達到一致性要求后，計算合成矩陣

根據文獻［8］，計算評估因素的權重

應用以上權重系數計算方法，對某型艦船機電部門經驗豐富船員的模糊判斷矩陣，進行相應的數學處理與計算，得到各指標權重系數。

4.3 基于熵值法的客觀權重確定

熵權法確定評估因素權重基本步驟如下：假設評估體系中存在m個評估因素，針對n個評估對象的原始數據矩陣為A=(aij)m×n，對數據進行標準化處理得到數據標準化矩陣R=(rij)m×n，將標準矩陣進行歸一化處理，計算第j項評估因素下第i評估對象因素值的比重：

計算第j項評估因素的熵值ej：

式中，k＞0，ln為自然對數，ej≥0。

計算第j項評估因素的差異系數：

求得第j項評估因素的權重為：

根據式（6）～式（9）計算出船員任職能力評估因素權重。

4.4 組合權重的確定

設wˉ為組合權重，w為模糊層次分析法確定的評估權重，v為熵值法確定的評估權重，α為主觀偏好系數，β為客觀偏好系數，采用線性加權的方法確定評估的組合權重，即

以主、客觀權重與組合權重的偏差平方和最小建立目標函數為

聯立式（10）及式（12），解得α=0.55，β=0.45。因此，各評估因素的組合權重為

5 多級模糊綜合評估方法

本文采用模糊綜合評估法，主要應用模糊數學理論，依據評估體系的評估因素，確定一系列的隸屬度函數，計算評估人員任職能力的各個隸屬度，最后計算出評估人員的最終成績。

首先建立機電部門戰位任職能力層次評估模型，將評估因素集U中的因素，分為若干個子集

式中，ukm為Uk的因素。

確定評價集，記為V={v1，v2，…，vm}。影響船員任職能力評估的因素集中的任一因素，屬于評價等級的程度構成一個模糊集合，其隸屬函數取值于［0,1］區間。根據隸屬度的大小，規定：

依據建立的崗位操作能力評估模型，求出船員考核評估的每個評估因素對各個評價等級相應的隸屬度，并對每個評估因素進行單因素評估，依次建立反映船員崗位操作能力的評估因素集U和評價集V的單因素評判矩陣。設第i個因素的單因素評估為Ri={} ri1，ri2，…，rin，rij表示第i個因素的評價對于第j個等級的隸屬度，建立評估因素的單因素綜合評估矩陣，即

式中，Rk中第i列Rki反映的是船員考核評估的第i個因素對于評價集中各等級的隸屬度。

建立船員崗位操作能力評估因素之間的權重分配，這些權重構成一個模糊向量

依此，可以建立船員考核評估的每個子因素集Uk的權重并構成模糊向量

式中，wki表示第i個評估因素uki所對應的權重，歸一化條件為

式中，wi為第k個因素集Uk所對應的權重，歸一化條件為

通過權矩陣Wk與模數關系矩陣Rk的復合運算得到一級模糊綜合評估為

式中，“°”為模糊合成運算符。船員崗位操作能力評估需要兼顧所有評估因素的影響，論文模糊綜合評估均采用加權平均模型，則有

由一級模糊綜合評估結果得到Bk計算出評估因素集U={u1，u2，…，uk}的單因素判斷矩陣

則對評估因素集U代表的機電部門人員戰位崗位操作能力的綜合評估為

式中，bi為評判集V中的因子Vi的隸屬度。

6 計算實例

以某艦船機電崗位操作能力評估為例，其主要崗位職責有：

1）管理右柴油機及其輔助系統、車鐘；

2）在艦船處于通氣管狀態時實施速潛，停止右柴油機、在柴油機控制臺上關閉柴油機進排氣系統所有舌閥、打開燃油系統均壓閥和補重水閥；

3）在適當時候將柴油機及其輔助系統恢復到規定狀態，檢查集控室右舷水密性。

根據崗位操作能力評估體系，建立該崗位操作能力評估的綜合評估模型，如圖2所示。圖中最高層為機電部門輪機班長崗位操作能力綜合評估U。使崗位操作能力評估的最終結果量化，為任職決策提供了判斷依據。中間層從總體上對輪機班長崗位操作能力和素質進行劃分，每一類指標根據要求，再逐級拓展下一級中間層，形成遞階性層次結構。最底層為具體的參數指標，是崗位操作能力評估的基礎。鑒于篇幅限制，僅以動力系統操作管理水平評估為例。

圖2崗位操作能力評估的綜合評估模型

1）評估權重確定

請多位部門領域專家對該崗位操作能力評估中各要素進行評估。基于組合權重的確定方法，計算出評估的各級指標的權重。給出計算結果如下：

戰術操演操作因素權重為

w1=(0.2352，0.2060，0.1981，0.3607)

全系統操演操作因素權重為

w2=(0.2603，0.2280，0.2193，0.2924)

部門操演操作因素權重為

w3=(0.2723，0.2383，0.2291，0.2602)

崗位操作管理因素權重為

w4=(0.3095，0.2442，0.2348，0.2116)

二級模糊綜合評判權重為

W=(0.1754，0.2129，0.2296，0.3821)

2）崗位操作能力綜合評估

由前面分析可得，輪機班長崗位操作能力中動力系統操作管理水平模糊綜合評估的論域集可按如下方式選用：

在構成崗位操作能力評估體系的因素集U中，各個因素在評估中具有不同的重要程度。根據前面的計算，得出該崗位操作能力中動力系統操作管理水平的各級指標的權重。針對每一個評估因素進行評判，以確定評估因素對評價集元素的隸屬程度。

在某次崗位操作能力評估中，抽取了一位評估人員的評估結果，單因素綜合評估矩陣如下：

根據一二級模糊綜合評價矩陣關系，求單因素評估矩陣Bi=mi°Ri，根據加權平均模糊形式，模糊子集bj的計算公式為

因此，一級綜合評估結果為

建立總評估矩陣R

根據公式B=W°R，求得該崗位操作能力綜合評估矩陣

對進行歸一化處理，得

根據船員崗位操作能力評估指標體系，用模糊矩陣分析理論將考核評估結果進行量化，可以算得分數。量化處理常用方法是各個等級實行記分制，如“5分制”或“100分制”。

7 結語

針對機電崗位考核評估體系中評估因素重要程度不同，研究了評估權重的確定方法，并提出了基于模糊綜合層次分析法與熵值法的組合評估權重確定方法，給出了機電崗位操作能力評估因素權重計算結果，相比于單一主、客觀賦權法，組合評估權重更加合理。基于評估權重研究，研究了機電崗位操作能力的綜合評估方法，建立了多級綜合評估模型，并結合機電崗位操作能力評估實例進行了分析，驗證了考核評估模型的合理性。

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Method of Comprehensive Evaluation for Crew Post Operational Capability

HU JinhuiHU DabinXIAO Jianbo
（Naval University of Engineering，Wuhan430033）

Aiming at the problem of determining evaluation factor weight in the evaluation system of crew members，the calcu?lation method of evaluation factor weight is studied.The combination of fuzzy analytic hierarchy process and entropy value method to determine the weight values is proposed.Based on this，the multi-level comprehensive evaluation model of crew post operational ca?pability is built.An example of evaluation of some post operational capability is analyzed.The results prove that this method is rea?sonable and feasible.It can provide useful reference for evaluation of various training system.

post operation，evaluation，hierarchy process

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.07.011

2017年1月17日，

2017年2月27日

胡錦暉，男，博士研究生，講師，研究方向：艦船動力裝置自動化與仿真、優化與設計、自動控制。