基于層次分析法的液化天然氣船舶評價

牛東翔， 謝新連

(1. 大連海事大學 綜合運輸研究所， 遼寧 大連 116026；2. 廣東大鵬液化天然氣有限公司， 廣東 深圳 518048)

在船舶運輸領(lǐng)域經(jīng)常遇到對船舶進行評價的問題，船舶經(jīng)營人需要對船舶的運營狀況有客觀的了解，以便通過對船舶科學管理確保船舶運營的安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)于船舶評價，國內(nèi)外許多學者[1-6]作了相關(guān)研究，提出了很多綜合評價方法。然而，這些研究多是集中在風險評估[7-11]等領(lǐng)域，對船舶狀況、管理水平及運營績效評價的研究卻很少。熊云峰等[12]針對船舶性能綜合評價中存在的問題，根據(jù)主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法的特點，提出復(fù)合權(quán)重的概念，將灰色關(guān)聯(lián)分析法應(yīng)用到船舶性能的評價，建立基于復(fù)合權(quán)重的船舶性能綜合評價方法，并通過實例驗證該方法的合理性，為科學評價船舶性能提供一種新的有價值的參考。郝嚴斌等[13]在分析油船管理與自我評估程序和關(guān)鍵績效指標理論的基礎(chǔ)上，考慮船舶管理系統(tǒng)要素與影響因素的實際情況，建立適用于船舶管理的關(guān)鍵績效指標體系，構(gòu)建船舶管理和自我評估的模糊數(shù)學模型。這些都對船舶評價問題作了初步的研究，并取得了一定的成果，但缺少針對液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)運輸領(lǐng)域的船舶運營評價研究。

由于船舶是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，影響船舶運營表現(xiàn)的因素眾多，且各因素對船舶運營的影響程度不同，因此，對船舶的綜合評價是一個在準確確定各因素權(quán)重基礎(chǔ)上的多因素系統(tǒng)評價問題。本文利用層次分析法建立一個適應(yīng)LNG船舶的評價模型，以實現(xiàn)對LNG船舶的運營狀況進行準確、客觀的綜合評價。

1 基于AHP的LNG船舶評價模型

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是美國運籌學家T.L.Saaty等人在20世紀70年代提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多準則決策方法。該方法將決策問題的有關(guān)元素分解成目標、決策、方案等層次，用一定標度對人的主觀判斷進行客觀量化，并在此基礎(chǔ)上進行定性和定量分析的一種決策方法。[14]本文將LNG船舶運營問題層次化，對各層的影響因素進行分析比較，引入比較判斷矩陣得到各因素的相對權(quán)重并在實踐中加以運用，為LNG船舶的科學管理提供決策依據(jù)。

1.1 建立層次結(jié)構(gòu)

影響LNG船舶運輸?shù)囊蛩乇容^復(fù)雜，包括船舶設(shè)備狀態(tài)、天氣海況和裝卸條件，甚至還受買賣雙方的政治經(jīng)濟環(huán)境的影響，很難通過單一指標體系對所有影響因素進行綜合評價。基于此，采用層次分析法設(shè)計指標體系，把問題條理化、層次化，構(gòu)建一個層次分析的結(jié)構(gòu)模型，以便有選擇地開展評價工作。

對于一個標準的運輸航次，可將其分為裝載作業(yè)、滿載航行、卸載作業(yè)和壓載航行等4個階段。卸載作業(yè)階段發(fā)生在LNG接收站，除LNG船舶/船員及接收站外，參與方還包括引航、海事、商檢、邊防、拖船、代理及服務(wù)商等，可以多角度了解LNG船舶在港作業(yè)的表現(xiàn)。因此，選擇卸載作業(yè)過程作為評價對象，通過國際氣體船舶及碼頭經(jīng)營者協(xié)會(Society of International Gas Tanker & Terminal Operator Ltd.，SIGTTO)與國外LNG船東及碼頭方交流討論，并在不同LNG船舶在港卸載期間登船拜訪，了解國外LNG船東對船舶評價的經(jīng)驗，經(jīng)廣泛調(diào)研后確定船舶在港表現(xiàn)的10個評價指標(見表1)。

1.2 構(gòu)造判斷矩陣

在建立船舶在港評價層次結(jié)構(gòu)之后，需要對指標層的各指標進行兩兩比較，并最終計算各指標的重要性。這里采用1～9標度方法將兩兩指標的重要性賦予一定的數(shù)值[15](見表2)，構(gòu)造出比較判斷矩陣F。

表1 船舶在港表現(xiàn)評價指標

表2 判斷矩陣標度及含義

重要性比較數(shù)值是根據(jù)人們進行定性分析的直覺和判斷力而確定的，它可由決策者直接提供，或是通過決策者與分析者的對話來確定，或是分析者通過某種技術(shù)咨詢獲得。

1.3 計算各指標權(quán)重

對判斷矩陣F進行求解，得到最大特征根λmax和最大特征向量W。

(1)

W=(W0,W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8,W9)T

(2)

計算出判斷矩陣的最大特征值和對應(yīng)的特征向量后，需根據(jù)一致性指標CI、隨機一致性指標RI、一致性比例CR進行一致性檢驗。

(3)

(4)

10階矩陣的RI取值1.49，當CR<0.1時，認為F是滿意一致性矩陣，所求特征向量W即為各項指標的權(quán)重值。

2 案例分析

2.1 確定指標權(quán)重

廣東大鵬LNG項目是我國首次進口LNG的試點項目，該項目租賃3艘147 000 m3的LNG船 “大鵬昊”“大鵬月”“大鵬星”承擔澳大利亞丹皮爾港至深圳大鵬LNG接收站的運輸任務(wù)。對船舶在港作業(yè)評價從2013年7月開始至2018年6月共完成

256航次的卸載作業(yè)評價，其中“大鵬昊”和“大鵬月”各86航次，“大鵬星”84航次。

對于LNG船舶在港各評價指標間的重要性比較數(shù)值，咨詢LNG船舶管理公司管理人員(船隊經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理和船舶總管各1人)、3艘LNG船舶的高級船員(船長、輪機長、大副和貨物工程師各3人)和大鵬LNG接收站管理及操作人員(接收站經(jīng)理、海務(wù)經(jīng)理、海務(wù)主管和操作主管各1人)，編制各指標重要性比較數(shù)值的調(diào)查問卷并發(fā)送給以上參評人員，通過對調(diào)查結(jié)果匯總分析，最終形成比較判斷矩陣(見式(5))。計算得最大特征根和一致性指標為最大特征根λmax=10.406 8，一致性指標CI=0.045 2，一致性比例CR=CI/RI=0.030 3<0.1，證明該判斷矩陣具有滿意的一致性。特征向量見式(6)。

(5)

(6)

由式(6)可知：F2重要性最高，F(xiàn)4次之，各指標重要性排序與經(jīng)驗認知一致，也符合船舶在港作業(yè)的實際情況。

2.2 編制卸載作業(yè)評價表

在具體評價時，將每項指標分為{優(yōu)秀、良好、一般、一般以下、較差}5個等級并編制卸載作業(yè)評價表(見表3)。每個評價等級按10到0賦予相應(yīng)的分值，即對應(yīng){10～9，9～8，8～6，6～4，4～0}。

船舶完成卸貨作業(yè)后，由接收站當值海務(wù)人員對所有指標逐一進行評價(見表3)，并與LNG船舶的船長共同簽字確認。對于“一般以下”的指標則需記錄原因，如是船方原因(船舶故障或船員操作失誤等)導(dǎo)致，船舶還應(yīng)出具事故報告并由海務(wù)人員跟進整改過程直至事故關(guān)閉。船舶每航次卸載作業(yè)的評價表由參與者匯總分析，并根據(jù)各指標的權(quán)重計算每次卸載作業(yè)的綜合表現(xiàn)。

表3 船舶卸載作業(yè)評價表

2.3 綜合評價

船舶卸載作業(yè)綜合表現(xiàn)用S表示，以作為從卸載作業(yè)角度評價LNG船舶管理水平的依據(jù)。S計算公式為

(7)

式(7)中：Wi為第i個指標的權(quán)重；Gi為第i個指標的評價分值；m為指標總數(shù)。

根據(jù)建立的LNG船舶評價模型，計算得到3艘船舶各航次的卸載作業(yè)評價結(jié)果，并展示2013年7月至2018年6月3艘船舶在港的綜合表現(xiàn)見圖1。

圖1 廣東大鵬LNG項目船舶卸載作業(yè)綜合表現(xiàn)

在評價初期，各船之間的表現(xiàn)差異較大，且同一船舶的表現(xiàn)波動較大。經(jīng)分析主要存在3個問題：

1) 船舶電站和LNG貨泵控制系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致卸貨作業(yè)時常中斷。

2) 不同船舶對港內(nèi)通航和靠離泊操作要求的熟悉程度不同。

3) 不同船舶的船員適任能力及與岸方的配合程度存在差異。

對此，船岸之間建立定期溝通機制，由雙方管理和操作人員分析差異及波動的原因并共同尋找解決方案。經(jīng)不斷改進后，各船間的差異顯著減小，在港作業(yè)的綜合表現(xiàn)趨于穩(wěn)定并有所提高。

隨著船員對港口通航條件、LNG貨物系統(tǒng)維護及操作流程熟識度的增強，船舶卸載作業(yè)表現(xiàn)在評價中期有進一步提升，但由于項目船舶的船員和港口固定，加上固定的操作流程，船員在港期間偶爾出現(xiàn)懈怠疲勞現(xiàn)象，船舶在港的表現(xiàn)出現(xiàn)較大波動。鑒于此，接收站加強卸貨期間的巡查和記錄，船舶管理公司加強對船員的培訓(xùn)及縮短關(guān)鍵崗位船員的輪班周期以降低疲勞期的影響,取得了顯著效果。

3 結(jié)束語

從LNG接收站的角度對LNG船舶卸載作業(yè)表現(xiàn)進行評價是在國內(nèi)LNG進口項目中的首次嘗試，針對LNG船舶卸載作業(yè)的影響因素，建立基于層次分析的評價模型，在管理實踐中加以應(yīng)用并取得良好的效果：能夠量化船舶在港的綜合表現(xiàn)，可客觀顯示LNG船舶執(zhí)行連續(xù)航次運輸任務(wù)時在港表現(xiàn)的變化趨勢及不同船舶在港表現(xiàn)的差異；能夠指導(dǎo)船岸雙方發(fā)現(xiàn)、總結(jié)船舶在港期間存在的問題并加以改進，對促進船舶管理提升及保障LNG可靠運輸具有指導(dǎo)意義。