長江三峽河段過閘船舶信用模糊綜合評價(jià)

趙尊榮，楊 利，靳海寧，夏 炎

(長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002)

三峽和葛洲壩船閘于2011年貨運(yùn)通過量均破1億t大關(guān)，提前19年達(dá)到設(shè)計(jì)值；2018年兩壩樞紐通過量均超過1.44億t，過閘供需矛盾突出。部分船舶、船公司為追求經(jīng)濟(jì)效益，過閘失信行為時(shí)常發(fā)生，擾亂了過閘通航的公平秩序。通航管理部門先后制定了《三峽河段過閘船舶誠信管理辦法》(簡稱《辦法》)和配套的實(shí)施細(xì)則，以加強(qiáng)船舶過閘行為信用管理。但當(dāng)前過閘船舶誠信管理仍存在不足之處：1)計(jì)分規(guī)則主要基于人的主觀意識進(jìn)行判斷，缺乏指標(biāo)因素的量化分析；2)根據(jù)計(jì)分累加對過閘行為進(jìn)行綜合評定，缺少對各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算和模型研究，亟需對船舶過閘信用進(jìn)行綜合評價(jià)研究。

1 基于船舶過閘流程的信用管理需求分析

船舶過閘包括資料登記入網(wǎng)、遠(yuǎn)程申報(bào)、錨地待閘、海事安檢、過壩航行等一系列流程[1]，為打造陽光、公正的過閘通航環(huán)境，各部門根據(jù)職責(zé)分工參與到過閘流程特定環(huán)節(jié)的信用管理，對照各部門信用管理核心需求見表1。

表1 各管理部門船舶過閘信用管理核心需求

2 構(gòu)建船舶過閘行為信用指標(biāo)體系

船舶過閘信用指標(biāo)體系構(gòu)建過程遵循合法性、全面性、層次性、可操作性原則，基于船舶過閘流程參與其信用管理方的需求分析，征集歸納整理專家意見，得出三峽河段船舶過閘綜合信用評價(jià)一級指標(biāo)分為船公司信用u1、船舶信用u2、船員信用u3[2-3]，其中具體包含法規(guī)履約情況、船舶申報(bào)準(zhǔn)確率、安檢合格率等共計(jì)16個(gè)二級指標(biāo)。在三峽河段過閘船舶信用指標(biāo)體系構(gòu)建的框架下，確定誠信評價(jià)指標(biāo)體系層次如圖1所示。

圖1 三峽河段船舶誠信評價(jià)指標(biāo)體系

3 建立船舶過閘信用模糊綜合評價(jià)模型

模糊綜合評價(jià)[4]是應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬原則，實(shí)現(xiàn)定量指標(biāo)與定性分析得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而進(jìn)行綜合研究，其原理為：設(shè)有兩個(gè)論域，因子集合U={u1,u2,…,un}(ui為評價(jià)因子)；評語集合V={v1,v2，…,vn}(vi為評價(jià)等級)。對U中的每一個(gè)因子ui做單因子評價(jià)f(ui)，則隸屬度函數(shù)f可以看作是從U→V的模糊映射，通過映射可以推導(dǎo)出模糊矩陣R:

R=(rij)m×n(0≤rij≤1)

(1)

式中：rij為因子集合U中因子ui對應(yīng)的評價(jià)集合V中等級vi的隸屬度。

若存在一個(gè)集合上的模糊子集合A={a1,a2,…,an},以向量表示則有A=(a1,a2,…,an)，且有

(2)

式中：ai為第i個(gè)因子權(quán)重。則可確定U→V的模糊變換B，B為模糊合成結(jié)果(“?”為模糊算子，采用實(shí)數(shù)乘法)：

B=A?R,記B=(b1,b2，…,bn)

(3)

其中bj為評價(jià)對象對應(yīng)評價(jià)等級vi的隸屬度，根據(jù)最大隸屬度原則，如果：bj0=max{bj:1≤j≤m}，則bj0就是最終評價(jià)等級結(jié)果對應(yīng)的等級。

3.1 因子集合及評語集合確定

根據(jù)船舶過閘信用指標(biāo)評價(jià)體系，將因子集合U分為2個(gè)層次：第一級指標(biāo)因子集合為U={u1,u2,u3}；第二級指標(biāo)因子集合為：u1={u1,1,u1,2,u1,3,u1,4,u1,5,u1,6}、u2={u2,1,u2,2,u2,3,u2,4,u2,5}、u3={u3,1,u3,2,u3,3,u3,4,u3,5}。

為分類描述河段船舶過閘行為信用度，劃分確定船舶誠信評價(jià)等級，即設(shè)定船舶過閘信用評語集合V={AA,A,BB,B,C},其對應(yīng)的信用等級量化及定義見表2。

表2 信用評價(jià)等級量化及定義

3.2 層次分析法定權(quán)

層次分析法[5]具有理論成熟、應(yīng)用廣泛、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，船舶過閘信用指標(biāo)因子權(quán)重采用專家調(diào)查與層次分析相結(jié)合的方法求取。專家依據(jù)標(biāo)度法打分獲取船公司、船舶、船員的比較分值，構(gòu)造判斷矩陣，并通過一致性檢驗(yàn)后，計(jì)算得到過閘船舶信用一級各指標(biāo)權(quán)重值，見表3。同理可得二級指標(biāo)船公司船舶、船員下屬指標(biāo)權(quán)重見表4，所有指標(biāo)因子權(quán)重值見圖2。

表3 準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重確定

注：一致性比率CR=0.051。

表4 各指標(biāo)權(quán)重確定

圖2 各信用指標(biāo)因子權(quán)重值

運(yùn)用層次分析法對過閘信用指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，其對應(yīng)權(quán)重值為科學(xué)研究各指標(biāo)影響因素的計(jì)分細(xì)則提供了依據(jù)，同時(shí)，也是船舶過閘信用模糊綜合評定的權(quán)重?cái)?shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.3 構(gòu)建評判矩陣

3.3.1評判矩陣的建立

引入評判矩陣R，R為從指標(biāo)A到評語集合V(向量化)的模糊轉(zhuǎn)換器，每輸入一組因素權(quán)重向量W，輸出一組相應(yīng)的評判結(jié)果B，見圖3。

圖3 模糊綜合評判模型

每一個(gè)指標(biāo)的確定都是由指標(biāo)下層的若干因素綜合確定，為得到單指標(biāo)的模糊評判向量，應(yīng)找到指標(biāo)下層各因素對評語集合中各評語等級的隸屬度。

Rij=(Aij,1,Aij,2,Aij,3,Aij,4,Aij,5)

(4)

將這一指標(biāo)下一層指標(biāo)的評判向量進(jìn)行綜合，得到指標(biāo)的綜合評判矩陣Ri：

(5)

3.3.2隸屬度的確定

建立指標(biāo)綜合評判矩陣后，進(jìn)一步確定指標(biāo)對評語集各個(gè)評語的隸屬度[6]?？闪炕笜?biāo)根據(jù)信用等級容忍區(qū)間劃分不同隸屬度值，對船舶過閘信用可量化指標(biāo)劃分等級見表5。

表5 船舶過閘信用可量化指標(biāo)隸屬度等級劃分

其他難以量化指標(biāo)(如船舶適航情況等)均按好、較好、一般、較差、差5個(gè)等級進(jìn)行劃分，指標(biāo)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)打分確定其隸屬等級，統(tǒng)計(jì)每個(gè)指標(biāo)隸屬評語等級Vx的頻數(shù)Tx，得出隸屬度：

(6)

式中：p為專家總?cè)藬?shù)。

3.4 模糊綜合評判

3.4.1一級模糊綜合評判

一級模糊綜合評判集合Bi向量化后:

Bi=Wi·Ri=(Wi1,Wi2,…,Win)?

(7)

式中：Wi為準(zhǔn)則層權(quán)重向量；Ri為指標(biāo)層評判矩陣；“?”為模糊算子(本文采用實(shí)數(shù)乘法)。

3.4.2二級模糊綜合評判

由于所建立的信用評價(jià)指標(biāo)體系具有目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，一級模糊綜合評判只是計(jì)算出了準(zhǔn)則層各個(gè)單指標(biāo)評價(jià)結(jié)果，為求目標(biāo)層的評價(jià)結(jié)果，需要進(jìn)行二級模糊綜合評判：

(8)

3.5 信用等級綜合評定

為確定特定船舶過閘行為信用評價(jià)綜合得分情況，引入分?jǐn)?shù)集合，將表2評價(jià)等級區(qū)間進(jìn)行量化，取區(qū)間中間值作為該等級的量化分值見表6。

得到評價(jià)分?jǐn)?shù)集合F，向量化后則有F=(f1,f2,…,f5)T=(95，85，75，65，30)T，所以三峽河段船舶過閘信用評價(jià)綜合得分為：

(9)

計(jì)算三峽河段通航船舶信用模糊綜合得分后，將所得分?jǐn)?shù)與誠信評分等級表相對應(yīng)，歸類劃分其評價(jià)等級。

4 實(shí)例應(yīng)用

選取長期往返三峽河段過閘航行商品車運(yùn)輸船“民恒”輪作為船舶過閘信用綜合評價(jià)模型的實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。通過三峽升船機(jī)船閘調(diào)度系統(tǒng)查詢，截至2018年10月1日“民恒”輪總申報(bào)過閘次數(shù)174次，其中安檢合格率96%，申報(bào)準(zhǔn)確率98%，違規(guī)記錄1次，無險(xiǎn)情事故發(fā)生。

信用指標(biāo)因子權(quán)重值計(jì)算結(jié)果已知，船舶過閘信用評價(jià)模型應(yīng)用關(guān)鍵在于對實(shí)例相應(yīng)指標(biāo)的隸屬度等進(jìn)行確定，可量化指標(biāo)隸屬度可根據(jù)過閘歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，對難以量化的指標(biāo)根據(jù)指標(biāo)衡量因素描述進(jìn)行專家打分，最終得到“民恒”輪模糊測度的隸屬度數(shù)值見表7。

表7 “民恒”輪模糊測度的隸屬度值

根據(jù)模糊綜合評判計(jì)算得到評判集合B={0.585,0.321,0.071,0.023,0.000}，向量化后通過式(9)計(jì)算出“民恒”輪過閘信用評價(jià)綜合得分為89.68,其過閘信用綜合評價(jià)等級為A，信用較好，評價(jià)模型計(jì)算值與該船過閘實(shí)際信用記錄吻合，船舶過閘信用綜合模型評價(jià)結(jié)果可信。

5 結(jié)論

1)為構(gòu)建相對完善的過閘船舶信用評價(jià)體系，基于三峽河段船舶過閘信用管理方的核心需求分析，分別從“三船”即船舶、船員、船公司3類一級指標(biāo)得出信用指標(biāo)因子共計(jì)16項(xiàng)，并計(jì)算出各因子的相對權(quán)重值，得出船舶遇險(xiǎn)事故、違章違規(guī)率、船舶安檢合格率以及船員業(yè)務(wù)水平與安全責(zé)任意識是影響船舶過閘信用的重要因子。

2)運(yùn)用模糊層次分析法構(gòu)建了過閘船舶信用綜合評價(jià)模型，實(shí)例驗(yàn)證表明該模型評價(jià)分值與過閘船舶信用等級相符。

3)后續(xù)研究應(yīng)致力于通過融合累計(jì)更新船舶過閘數(shù)據(jù)對模型的完善優(yōu)化，來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信用評價(jià)，提高過閘船舶信用評價(jià)工作的智能化。