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)

在船舶運輸領域經常遇到對船舶進行評價的問題，船舶經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濟性。

關于船舶評價，國內外許多學者[1-6]作了相關研究，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，根據主觀賦權法與客觀賦權法的特點，提出復合權重的概念，將灰色關聯分析法應用到船舶性能的評價，建立基于復合權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鍵績效指標理論的基礎上，考慮船舶管理系統要素與影響因素的實際情況，建立適用于船舶管理的關鍵績效指標體系，構建船舶管理和自我評估的模糊數學模型。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)運輸領域的船舶運營評價研究。

由于船舶是一個復雜的系統，影響船舶運營表現的因素眾多，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重基礎上的多因素系統評價問題。本文利用層次分析法建立一個適應LNG船舶的評價模型，以實現對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合的多準則決策方法。該方法將決策問題的有關元素分解成目標、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。

1.1 建立層次結構

影響LNG船舶運輸的因素比較復雜，包括船舶設備狀態、天氣海況和裝卸條件，甚至還受買賣雙方的政治經濟環境的影響，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，采用層次分析法設計指標體系，把問題條理化、層次化，構建一個層次分析的結構模型，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、滿載航行、卸載作業和壓載航行等4個階段。卸載作業階段發生在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、代理及服務商等，可以多角度了解LNG船舶在港作業的表現。因此，選擇卸載作業過程作為評價對象，通過國際氣體船舶及碼頭經營者協會(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驗，經廣泛調研后確定船舶在港表現的10個評價指標(見表1)。

1.2 構造判斷矩陣

在建立船舶在港評價層次結構之后，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值[15](見表2)，構造出比較判斷矩陣F。

表1 船舶在港表現評價指標

表2 判斷矩陣標度及含義

重要性比較數值是根據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咨詢獲得。

1.3 計算各指標權重

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的特征向量后，需根據一致性指標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即為各項指標的權重值。

2 案例分析

2.1 確定指標權重

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。對船舶在港作業評價從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值，咨詢LNG船舶管理公司管理人員(船隊經理、技術經理和船舶總管各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(接收站經理、海務經理、海務主管和操作主管各1人)，編制各指標重要性比較數值的調查問卷并發送給以上參評人員，通過對調查結果匯總分析，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，F4次之，各指標重要性排序與經驗認知一致，也符合船舶在港作業的實際情況。

2.2 編制卸載作業評價表

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

船舶完成卸貨作業后，由接收站當值海務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)導致，船舶還應出具事故報告并由海務人員跟進整改過程直至事故關閉。船舶每航次卸載作業的評價表由參與者匯總分析，并根據各指標的權重計算每次卸載作業的綜合表現。

表3 船舶卸載作業評價表

2.3 綜合評價

船舶卸載作業綜合表現用S表示，以作為從卸載作業角度評價LNG船舶管理水平的依據。S計算公式為

(7)

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

根據建立的LNG船舶評價模型，計算得到3艘船舶各航次的卸載作業評價結果，并展示2013年7月至2018年6月3艘船舶在港的綜合表現見圖1。

圖1 廣東大鵬LNG項目船舶卸載作業綜合表現

在評價初期，各船之間的表現差異較大，且同一船舶的表現波動較大。經分析主要存在3個問題：

1) 船舶電站和LNG貨泵控制系統工作不穩定，導致卸貨作業時常中斷。

2) 不同船舶對港內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。經不斷改進后，各船間的差異顯著減小，在港作業的綜合表現趨于穩定并有所提高。

隨著船員對港口通航條件、LNG貨物系統維護及操作流程熟識度的增強，船舶卸載作業表現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懈怠疲勞現象，船舶在港的表現出現較大波動。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及縮短關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 結束語

從LNG接收站的角度對LNG船舶卸載作業表現進行評價是在國內LNG進口項目中的首次嘗試，針對LNG船舶卸載作業的影響因素，建立基于層次分析的評價模型，在管理實踐中加以應用并取得良好的效果：能夠量化船舶在港的綜合表現，可客觀顯示LNG船舶執行連續航次運輸任務時在港表現的變化趨勢及不同船舶在港表現的差異；能夠指導船岸雙方發現、總結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可靠運輸具有指導意義。