航運公司安全管理風險評價與排行方法

周春輝, 隋忠義, 文元橋, 甘浪雄, 楊芝龍

(1.武漢理工大學 航運學院,武漢 430063;2.內河航運技術湖北省重點實驗室,武漢 430063;3.深圳海事局,廣東 深圳 518031)

航運公司安全監管作為海事監管的重要組成部分，其在源頭管理上的作用日益受到重視。面對日益復雜的水上安全監管形勢，海事管理部門希望有限的監管資源能充分發揮作用，以提高監管的成效。如何選出安全管理風險水平較高的航運公司，并針對不同航運公司的安全管理水平采取不同的監管措施，成為海事管理人員亟待解決的難題。

采用合適的評價方法對轄區內航運公司的安全管理水平進行排序是最直接的方法。陳辰等[1]結合模糊綜合評判方法和數據包絡分析方法對航運公司的安全管理體系進行評價；陳勇等[2]結合熵權法和層次分析法對航運公司安全管理的有效性進行評價；胡甚平等[3]建立航運公司安全管理分級評價指標體系，并采用云變換的數據驅動法確定權重云，對航運公司安全管理進行定量評價；吳建軍等[4]建立一個表征航運公司安全管理能力的分級指標體系，基于熵權和變異系數法的賦權方法對典型公司進行分級和評分；黃樹興[5]建立航運公司安全誠信管理綜合指標體系，基于層次分析法和模糊綜合評價法對航運公司安全誠信管理進行綜合評價和實例驗證；李國凱等[6]針對廣西轄區航運公司的安全管理工作現狀，采用專家調查法和層次分析法建立航運公司安全管理評價指標體系，對航運公司的安全管理水平進行定量評價。

目前，相關學者[3-6]已根據不同評價指標并結合評價方法自身的特點建立多種指標體系，對權重確定方法也經常存在爭議。這是因為不同轄區的船舶、船員、航運公司、管理人員和管理手段均不相同，難以用同一個標準來衡量。本文通過物元分析法和熵權法建立航運公司風險等級評估模型。物元熵權模型比較適用于動態指標體系，其不依賴于專家打分來確定權重，而是基于統計分析的方法確定權重，可針對風險評價時的不同需求(如不同船種、不同航線、體系內或體系外航運公司的風險評價等)添加或去除某個或某幾個評價指標，動態地對權重進行調整，避免重新建模。此外,提出一種新的排行方法，以在全國(甚至是區域)范圍內為航運公司安全管理風險建立不同的排行榜，促進全國范圍內的安全監管水平和監管成效的提高。

1 航運公司安全管理風險評價建模

基于熵權物元模型的航運公司安全管理風險評價建模一般包含指標體系、評價方法和權重模型等3個方面。[7]

1.1 評價指標體系

為保證評價模型的科學性和可擴展性，指標體系的確定分為以下3步：

1)通過專家問卷調查，確定候選的指標集。

2)根據候選指標，通過采集航運公司的相關數據并對這些數據進行驗證，將不可用或不可靠的指標剔除。

3)根據不同的排行目的和評價數據集的特點確定待排航運公司范圍及其數據集，并由領域內的專家和管理人員共同確定最終的評價指標體系。

1.2 評價方法

評價方法采用物元分析法。[8-10]

物元分析法是一種解決不相容問題的規律和方法。設：N為給定事物的名稱;V為該事物關于特征C的量值;描述事物的基本元(即物元)以有序3元R=(N,C,V)表示;同時，將事物的N,V,C稱為物元的三要素。

例如,物元R=(公司2,船舶數量,45)可表示為“公司2擁有的船舶數量是45艘”,其中:“公司2”為N;“船舶數量”為V;“45”為C。

若事物N有多個特征，并以C1,C2,…,Cn等n個特征和相應的V1,V2,…,Vn等n個量值來描述，則R可表示為

(1)

式(1)中:R=(R1,R2,…,Rn)T為n維物元。

1.3 確定經典域和節域

某指標在某評價等級下的量值范圍即為物元模型的經典域；指標在全體評價等級中的量值范圍即為節域。

經典域的物元矩陣[11]可表示為

(2)

式(2)中:N0j(j=1,2,…,m)為所劃分的j個評價等級；ci(i=1,2,…,n)為評價等級的分項指標；N0j關于ci所確定的量值范圍區間為V0ji=〈a0ji,b0ji〉，即經典域。

節域的物元矩陣可表示為

(3)

式(3)中:NP為評價等級的全體；節域為區間Vpi=〈api,bpi〉為Np關于ci所確定的量值范圍，有V0ji?Vpi。

1.4 待評物元

待評物元即為評價的對象，待評對象Nx的物元可表示為

Rx=(Nx,C,V)

(4)

1.5 確定關聯函數和關聯度

關聯度函數用來確定各項指標(即特征值)與各評價等級之間的關聯度。

待評物元的各指標與各評價等級間的關聯度可表示為

(5)

(6)

(7)

式(5)～式(7)中:ρ(vi,V0ji)為點vi與有限區間V0ji=

a0ji,b0ji

的距離；ρ(vi,Vpi)為點vi與有限區間Vpi=

api,bpi

的距離；vi為待評物元量值;V0ji為經典域物元量值范圍;Vpi為節域物元量值范圍;關聯度Kj(vi)為待評事物各指標關于各評價等級j的歸宿程度，Kj(vi)值的大小表征被評價對象屬于某一級別的程度。物元模型關聯度將邏輯值從模糊數學中的[0,1]拓展到(-∞,+∞)，能比模糊數學的隸屬度揭示更多的分異信息。 當Kj(vi)>0時,表示待評物元符合某級標準要求，符合程度越高,其值就越大；當 -1≤Kj(vi)<0時，表示待評物元不符合某級評價標準要求，但具備轉化為該級標準的條件，越易轉化,其值就越大；當Kj(vi)<-1時，表示待評物元不符合某級評價標準要求，且不具備轉化為該級標準的條件，與某級評價標準的差距越大,其值就越小。

1.6 確定指標權重

確定指標權重的方法有很多，目前常用的主要有德爾菲法、專家打分法和層次分析法等。由于這些方法大多受主觀因素的影響，因此最終評價結果的客觀性難以得到保證；此外，在使用這些方法確定權重時,一般要先確定指標體系，若權重確定之后又需調整指標體系，則需重新進行定權，工作量大，因而不易擴展。

本文采用信息熵法[12]來確定各指標的權重。信息熵用來度量系統的無序程度，通過信息熵的大小反映信息無序度的高低。因此，系統信息的有序度及其效用可通過信息熵評價獲得，確定指標權重可由評價指標值構成的判斷矩陣來完成。這種方法能最大程度地消除各指標權重計算的人為干擾，使評價結果更加可靠。

信息熵法的優點是定權客觀，且指標體系可以是一個開放的體系，擴充和修改之后，重新計算定權可由計算機來完成。熵權確定步驟如下：

1)若評價指標有m個，待評價物元有n個，第j個物元在第i個指標處的取值為xij，則構建判斷矩陣為

R=(xij)mn,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n

(8)

對判斷矩陣進行歸一化處理得到矩陣B。

(9)

2)定義各評價指標的熵為

(10)

(11)

3)計算各評價指標的熵權ωi為

(12)

1.7 計算綜合關聯度確定評價等級

Kj(Nx)為待評價對象Nx關于等級j的綜合關聯度,滿足

(13)

式(13)中:Kj(Nx)為待評價對象Nx關于等級j的綜合關聯度；ωi為各評價指標的權重；ki(xi)為待評價對象Nx關于等級j的單指標關聯度。若Kjx=max

Kj(Nx)

，則稱Nx屬于等級j，j=1,2,…,m；若Kji=max

Kj(xi)

，則稱待評價對象的第i項指標屬于等級j，j=1,2,…,m。

若令[1]滿足

(14)

則將j*稱為待評對象的級別變量特征值。

2 航運公司安全管理風險排行實例

2.1 我國航運公司安全管理現狀

目前我國體系內的航運公司已超過1 400家，體系內船舶超過8 000艘，非體系內的航運公司及船舶數量更加龐大，全國14個直屬海事局已對航運公司建立日常監管制度。通過對廣西、廣東、浙江、上海、安徽、湖北、湖南、重慶、山東和青海等地區海事部門的船舶安全管理人員及航運公司船舶安全管理人員進行調研，各家航運公司的安全管理水平存在著較大差距，且各航運公司的形式不盡相同，主要體現在：

1)航線有遠洋、沿海、沿江、內河和封閉水域。

2)船舶種類有客船、散貨船、油化氣船和一般貨船。

3)公司性質有國企、民營和合資。

4)船舶管理有船舶所有人管理和委托管理形式，安全管理水平參差不齊。

5)區域有東部(發達)地區和西部(欠發達)地區。

若采用傳統的監管手段平均分配海事監管資源，則無法將有限的監管資源集中到管理風險較大的航運公司，因此資源利用率不高。

2.2 排行榜的劃分

由于不同航運公司的管理水平和風險特點差異很大，因此在對航運公司安全管理風險進行排序時，需運用多個尺度來建立多個排行榜。擬劃分客船公司、散貨船公司、一般貨船公司、油氣化(海運)船公司、油氣化(內河)船公司、深圳船公司和非體系船公司。為實現航運公司安全管理風險評價與排行，調研廣西海事局、廣東海事局、浙江海事局、上海海事局、長江海事局、山東海事局和青海海事局等海事局監管的航運公司的安全管理基礎數據。

2.3 確定評價指標體系

對各地區的航運公司安全管理數據庫進行分析和處理，剔除無效的數據。以該數據庫為基礎，結合專家知識進行分析評價，確定不同類型航運公司的評價指標。以體系內的散貨船航運公司和非體系內的航運公司為例:選擇管理硬件、審核表現和安全記錄作為散貨船航運公司的一級評價指標，選擇平均船齡(C1)、船舶數量(C2)、平均噸位(C3)、船舶管理幅度(C4)、公司外審不符合項項數(C5)、審核不通過次數、被跟蹤、附加審核次數(C6)、平均單船缺陷數(C7)、平均單船事故率(C8)、平均單船違法率(C9)和平均單船滯留率(C10)作為散貨船航運公司評價的二級評價指標;選擇管理硬件和安全記錄作為非體系航運公司的評價一級評價指標，選擇平均船齡(C1)、船舶管理數量(C2)、船舶管理幅度(C3)、平均單船缺陷數(C6)和平均單船違法率(C7)作為非體系航運公司的二級評價指標。

下面以體系內散貨船航運公司為例進行實例分析。將各項指標分為低危險度、中等危險度和高危險度等3個等級，各二級評價指標及對應的危險度評價標準見表1。

表1 各二級評價指標及對應的危險度評價標準

2.4 確定經典域和節域

確定航運公司物元分為低危險度、中等危險度、和高危險度等3個等級。航運公司物元的經典域和節域的確定直接關系到最終評價結果的準確性。為不影響最終結果的客觀性，根據《指標危險度評價標準表》，取M1～M3級取值范圍為經典域，則航運公司物元的經典域和節域可表示為

(15)

2.5 待評物元

以選取的公司A、公司B、公司C、公司D和公司E等5家散貨船航運公司為例，這5家公司即為待評物元，其各項指標取值見表2。

表2 5家散貨船航運公司的評價指標取值

2.6 確定各評價指標與各等級的關聯度

以公司A為例，根據式(5)～式(7)計算其各項指標因素的關聯度，結果見表3。同理,可計算其他公司各項指標因素的關聯度。

2.7 指標權重計算

根據式(8)～式(12)的計算,得到8個指標的熵權值和權重見表4。

2.8 計算綜合關聯度

根據式(13)和式(14)的計算，求得5家公司的j*值和風險分值，確定綜合關聯度見表5。

2.9 試驗結果分析

由表1～表5可知:在選取的5家航運公司中,A和D屬于“低危險度”，B和C屬于“中等危險度”，E屬于“高危險度”;但是,各航運公司的分析變量特征值都不相同，因此各航運公司的安全風險都不相同，按風險從低到高排序為D>A>C>B>E。

排行試驗對我國7個海事局、10個省的船舶管理公司進行了排序。排行榜包含44家客船公司、251家散貨船公司、47家一般貨船公司、124家油氣化(海運)船公司、23家油氣化(內河)船公司、26家深圳船公司和8家非體系船公司。將這些船公司劃分為不同的板塊，進行安全管理風險等級評價并排序，將排序結果分發給全國7個海事局的海事管理人員和10個省的船舶管理公司安全管理人員進行分析評價，評價標準分為優、良、中、差。共分發評價表40份，回收32份，評價結果為14個優、16個良、2個中。

表3 5家散貨船航運公司指標因素和關聯

表4 熵值與權重

表5 5家散貨船公司關于各等級綜合關聯度

專家評價結果表明，利用熵權物元模型進行航運公司安全管理風險評價是可行的。

3 結束語

物元模型適于解決不相容問題和開展多指標評價。航運公司安全管理風險評價的概念較為模糊，涉及的指標眾多，因此可采用熵權物元模型評價航運公司安全管理風險。此外,本文提出的方法相比傳統的層次分析法固定指標體系、固定權重，更容易擴展，不僅可方便地增加排行榜的種類和數量，而且可隨時對評價所選指標體系進行調整。

然而，本文選擇的指標體系是以可得到的可信數據為基礎的，沒有將目前還難于實時掌握的公司管理軟指標(如公司安全管理人員水平等)考慮進來，可能會使評價結果出現一定的偏差。但是，隨著海事監管手段和大數據平臺的日益完善，一些目前無法準確采集到數據的公司安全管理風險評判指標將能很容易加入進來，使排行方法和排行結果得到進一步的修正和完善。

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