基于模糊綜合評價法的港口智慧化建設需求評價

郭 爽

（營口市現代服務學校，遼寧 營口 115002）

0 引言

為促進區內港口轉型升級，《中共中央、國務院關于印發〈交通強國建設綱要〉的通知》（中發〔2019〕39號）、《關于建設世界一流港口的指導意見》（交水發〔2019〕141號）、《交通運輸部關于開展智慧港口示范工程的通知》（交水函〔2017〕101號）等文件指出，港口智慧化發展是我國交通運輸發展的未來方向。在港口智慧化建設發展方向研究方面，羅本成通過對業務模式與發展理念的優化革新，探索出了基于多重異構的信息化港口經營網絡，以實現港口高效的智能化運營；馬巍巍與殷林通過分析集裝箱碼頭的智能化、自動化裝卸過程，深入剖析了港口化發展的影響因素，總結出智慧港口發展的重點及存在的瓶頸；陶德馨構建了“車、船、港、貨、人”五位一體協同智慧港口管理模型；彭勃通過剖析港口物流業務中運輸的核心需求，基于現有信息化發展基礎設計了港口物流信息平臺的總體架構，重點闡述了在軟硬件、應用層等港口信息化的建設內容。

在智慧港口建設需求評價指標的研究中，學者蔡文學，等總結了智慧港口的框架和特征，構建了智慧港口評價的六類指標；楊凱，等通過深入探究智慧港口建設的本質特征，構建了港口智慧化發展的評價指標體系；計春陽，等通過分析港口智慧化建設的內容和方法，設計了基于績效評價的港口智慧化建設需求指標體系；張弛，等介紹天津港建設智慧港口結構框架設計，強調了物聯網、物流服務及云計算在港口的應用。

綜上所述，港口智慧化建設需求評價的指標體系暫未形成，關于評價指標的確定方法及綜合評價方法的研究較為少見。為此，研究從智能基礎設施、港口管理信息化、港口物流信息化、智能信息服務、客戶商務智能服務、智能生態化發展等六方面建立港口智慧化建設需求評價指標體系，采用科學方法進行篩選，構建評價方法體系，并以營口港智慧化建設為例進行實證研究。

1 港口智慧化建設需求分析

通過對港口智慧化建設的實地調研和文獻查閱，總結出智能基礎設施、港口管理信息化、港口物流信息化、智能信息服務、客戶商務智能服務、智能生態化發展等六方面二級評價指標。

1.1 智能基礎設施建設需求分析

（1）傳感網需求分析。推動射頻識別技術、全球定位系統等技術、系統、設備在港口基礎設施中的部署和運用，逐步應用到港口生產運作核心業務中。

（2）機械及運輸裝備智能化升級需求分析。運用物聯網、人工智能、GIS等高科技技術提升智能化運載工具智能化水平，重點發展叉車、托盤、門吊等設施設備在上下搬運、水平運輸等方式的智能化，降低港口人工操作作業，提高港口運輸運載的機械化、自動化程度。

（3）聯運樞紐建設需求分析。合理建設物流節點，積極建設物流中心、園區、樞紐等中轉、倉儲中心等，整合各類資源建成聯運樞紐，提升中轉、運輸整體效率，提升港口運輸中各類節點的聯動度、作業設備的協同度。

（4）數據中心需求分析。規范數據接口、技術標準及軟件應用，整合各類型平臺業務流程，打通數據、業務渠道，實現各類型平臺互聯互通。

（5）調度中心需求分析。促進不同企業之間信息平臺系統間的合理運用，構建統一調度中心，滿足業務調度需求，同時共享應用數據，促進信息交互作用，提高數據利用率，規范應用信息交互。

（6）信息化基礎設施需求分析。利用大數據、云計算等先進的信息化手段，推進港口資源的有效整合，推動信息化基礎設施建設，打造港口智慧平臺的集成中心和數據中心。

（7）網絡信息安全需求分析。建設港口網絡信息安全中心，提升港口信息安全水平，保護信息系統內部不受外界侵擾，建立安全可靠的數據交換環境、系統高度互聯、信息共享。

1.2 港口管理信息化需求分析

（1）生產操作系統需求分析。完善終端生產系統，改善各類型碼頭作業系統，研析業務協作、專業管理、運營管理等信息分析和決策功能；優化智能閘門系統，提升進出港路線自動分配、集裝箱自動指派和理貨操作指導等功能；建設智能船舶調度系統。

（2）業務運營系統需求分析。建設港口業務運營系統、完善港口運營體系、優化生產作業流程、提高各類資源協同運作水平；推動平臺、業務及數據資源共享，集成業務系統，構建生產運營與航運、引航、駁運、清點、鐵路、融資、檢測、結算等配套服務業務接口，形成集約化平臺。

（3）生產作業協作需求分析。將先進信息技術應用于海運中轉等業務領域，提高港口海運信息化程度，提升智能化管理水平，推動運輸作業規模化、扁平化、自動化、個性化發展。

（4）生產運營決策需求分析。梳理業務流程，共享業務數據模塊，利用信息化技術，優化生產作業、經營績效、客戶服務流程，建立基于業務共享、協同運作的數字化系統，為生產運營提供決策支持。

（5）生產管理系統需求分析。全面梳理生產、運輸、搬運、裝卸、簡單加工等流程，利用信息系統在各生產環節做到精準銜接，同時實現供應商上下游及附屬單位的全面協同作業。

（6）運輸鏈的延伸需求分析。利用信息化手段，將物流運輸的信息鏈全面打通，實現各類型企業的協同作業、聯動。

1.3 港口物流信息化建設需求分析

（1）多式聯運需求分析。通過優化作業流程、作業設備交互以及運輸主體協同，強化碼頭作業協同度，提升聯運效率，實現港口、鐵路、公路的有效對接，提升港口航運服務水平。

（2）物流產業協同需求分析。提供共享物流狀態信息，讓客戶全程掌握運輸過程中的港口作業信息，實現物流全程跟蹤信息查詢。

（3）智慧物流跨界服務平臺需求分析。全方面匯聚整合港口生產作業、運營管理等方面的信息，集成現階段離散的信息系統，構建物流跨界服務平臺，實現一體化服務。

（4）業務聯動系統需求分析。構建區域物流信息服務新模式，規范各類物流平臺的數據交換模式及業務聯動方式，全面提升運輸作業中的主體企業聯動水平，提升各主體單位的協同作業能力。

（5）供應鏈物流方案需求分析。探索、創新物流供應鏈服務新模式，協同各類型物流服務節點、樞紐，科學合理的制定物流方案。

（6）物流數據交換網絡通道需求分析。打通港口與物流服務企業的數據網絡通道，做到業務密切銜接、數據實時共享。分層級、區域的與各地物流信息平臺進行交互、聯通，提升整體運輸服務水平。

1.4 智能信息服務需求分析

（1）信息服務平臺需求分析。全面整合以港口為核心的供應鏈物流信息服務資源，將港口生產運作及運營中的關鍵物流業務流程與物流信息服務結合，全方面構建港口物流智能化服務中心。

（2）大數據服務需求分析。以客戶服務為中心，利用信息化技術，精準的向客戶發送服務、報表等信息，為客戶提供全方位的咨詢、數據、廣告等服務，并基于客戶需求，構建港口數據分析系統。

（3）服務模式創新需求分析。基于港口物流信息服務，創新新型服務模式，依據客戶需求、市場分析、物流方案、政策稅收、安全監管等方面，為客戶提供更完善的個性化服務。

1.5 客戶商務智能服務需求分析

（1）供應鏈金融衍生服務需求分析。利用港口智慧化平臺創新新型供應鏈金融商業模式，支持供應鏈企業利用融資、匯算、承兌等金融產品進行生產、經營、管理，解決中小企業經營中的資金困難。

（2）保險服務需求分析。為客戶提供保險服務。客戶通過平臺，在各運輸環節（如港口裝卸、船舶保險、電子運單、貨損等）提供保險咨詢、保險投保、投保結算等服務。

（3）信用評價與認證體系需求分析。掌握企業資質、誠信記錄等信息，建立港口企業信用評價與認證體系，記錄所有物流企業、商貿企業、客戶企業的業務情況、信用評價等。

（4）生態鏈綜合信息服務需求分析。建設港口電商平臺，整合跨境電商、保稅服務、金融服務等功能，為客戶提供線上、線下商貿服務，全方面構建生態鏈綜合信息服務。

1.6 智能生態化發展需求分析

（1）能源消耗監測需求分析。監控運輸中工器具的能源使用、消耗程度，把控重要能源損耗及設備損耗，以生態、環保理念為重點，降低運輸成本，促進港口運輸結構調整。

（2）大氣與水污染防治需求分析。進行大氣、水質自動監測和污染源在線數據采集工作，并通過信息平臺，將數據傳輸至大氣、水質應急指揮中心，及時準確的獲取污染排放數據。

（3）節能減排監測需求分析。進行重點用能企業能源利用狀況監測和資源綜合利用，大宗固廢綜合利用監測的網上直報工作，并對數據進行審核、匯總分析。

（4）綠色環保需求分析。建設港區污染防治體系、保障港區綠色低碳屏障，加速新能源裝備及設施布置、安裝，構建港口綠色發展模式，加快港口發展轉型升級。

2 港口智慧化建設需求評價指標體系

2.1 指標初選

依據對港口智慧化建設需求分析，確定評價指標并細化其具體指標內容。通過分析得到智能基礎設施共7項三級指標，港口管理信息化共5項三級指標，港口物流信息化共6項三級指標，智能信息服務共3項三級指標，客戶商務智能服務共4項三級指標，智能生態化發展共4項三級指標。

2.2 專家評價法修正

港口智慧化建設需求評價指標采用專家評價法進行修正。專家選取原則：一是港口智慧化系統設計、開發人員，具備建設經驗；二是港口智慧化系統建設、運營人員；三是研究機構領域內的專家學者。共開展兩輪征詢評價。

2.3 指標檢驗與確定

集中程度（均值或加權均值）、離散程度（標準差）、協調程度（變異程度=同個指標的離散程度/集中程度）等指標代表了專家意見的集中或分散程度。因此，對第一輪專家咨詢結果進行測算，計算集中程度、離散程度和協調程度，此次指標判斷依據：集中程度大于3.0，協調程度小于0.1。

分析第一輪評價結果，各專家認為所有二級指標詳實、無需修改，但在三級指標中建議刪除“運輸鏈的延伸”；在第二輪專家結果中，通過測算所得確定的三級指標重要性集中程度均大于3、協調程度均小于0.1。按照專家評價法，指標體系見表1。

表1 港口智慧化建設需求評價指標體系

3 港口智慧化建設需求評價方法

3.1 確定評價指標權重

層次分析法計算步驟如下：

（1）構造層次分析結構。指標的層次在指標初選時已完成。

判斷矩陣公式如下：

由于矩陣是正互反矩陣，按照計算規則，針對任意，，，有C×C=C矩陣。研究采用1-9（重要程度）標度方法，對比因素之間的重要性，見表2。

表2 1-9標度方法

（3）權重及一致性檢驗。進行權重向量測算，設A的最大特征根為λ，其相應的特征向量為，則=λ×W。

利用一致性指標CR、隨機一致性指標RI，進行一致性檢驗，公式如下：

最后計算一致性比率CR，公式如下：

隨機一致性指標RI計算值見表3。

表3 一致性指標RI

根據測算結果，判斷矩陣中為1、2階的一致性指標設定為0，表示判斷矩陣是一致的；判斷矩陣為2階以上的矩陣，且01時，表示判斷矩陣有較高的一致性，反之就需要進一步調整判斷矩陣。

3.2 模糊綜合評價方法

在專家意見征詢過程中，多數專家提出港口智慧化建設需求的評價需要考慮諸多因素，由于經驗上的不同，評價指標的內容具有主觀性。模糊綜合評價法能夠在一定程度上減少評價者主觀評價所帶來的影響。因此，通過采用模糊綜合評價法進行研究，測算步驟如下：

（1）確定評價隸屬矩陣。劃定三級指標的評價等級=（很好，好，一般，差，較差）=（，，，，），把評價值歸類，計算出各等級占比。依據二級指標形成評價等級的隸屬矩陣(=12)，構建第個三級指標的隸屬矩陣。

（2）分層對指標進行模糊綜合評價。依據上述指標體系，構建權重集合(j=12，通過與其評價隸屬矩陣相乘，得到二級指標結果(=12)，設定為二級的值，其中j為三級指標序號。

具體公式為：

集合為二級評價指標的隸屬矩陣。

將二級評價指標權重(=12)與隸屬矩陣對應相乘，得出一級評價指標的隸屬矩陣，測算二級指標。

公式為：

（3）最終評價值。公式為：

計算二級指標綜合評價值，公式如下：

4 實證分析

設計營口港智慧化建設需求評價調查問卷，具體發放給營口港港口智慧化建設的有關部門、研究機構，對各指標進行選擇并提出相關意見。此次專家問卷調查共發放350份，獲取有效問卷290份（除去無效問卷，包括未提交及填寫錯誤），有效率82.857%。

4.1 確定指標權重

通過測算得到一致性為=001901，檢驗通過。權重系數結果可靠、合理，結果見表4。

表4 權重與一致性檢驗表

4.2 評價指標計算與結果分析

4.2.1 模糊綜合評價過程。營口港智慧化建設需求模糊綜合評價步驟如下：

（1）整理確定三級評價指標隸屬矩陣R。根據調查內容劃定評價指標等級標準，依據計算步驟及公式，得出隸屬矩陣。

運用模糊分析法對營口港智慧化建設的6個二級指標進行分析，隸屬矩陣如下：

（2）二級評價指標隸屬矩陣。依據公式得到二級評價指標的隸屬矩陣：

同理可得出：

合并后如下：

（3）確定評價目標隸屬矩陣。依據模糊評價，確定評價目標隸屬矩陣。

（4）確定評價目標綜合評價值。評價目標綜合評價值的公式為：

同理，二級指標綜合評價值計算如下：

同理得出其它二級指標評價值：

通過測算，一級評價值為3.607 0；二級指標的綜合評價結果分別為：4.021 7、3.035 0、3.610 0、4.117 3、3.077 4與3.056 8。

三級指標評價結果如圖1所示。

圖1 營口港智慧化建設需求三級指標評價值

4.2.2 二級指標評價結果分析。二級指標得分情況如圖2所示。

圖2 營口港智慧化建設需求二級指標評價值

各二級指標評價值排序依次為：智能信息服務、智能基礎設施、港口物流信息化、客戶商務智能服務、智能生態化發展、港口管理信息化。

（1）營口港智能信息服務建設需求評價值為4.117 3，建設需求十分迫切，所有方面均應優先安排建設。

（2）營口港智能基礎設施建設需求評價值為4.021 7，建設需求較為迫切，尤其傳感網、機械及運輸裝備智能化、信息化基礎設施及網絡信息安全指標評價值均超過4.0，緊迫性較為突出，也應安排盡快建設。

（3）營口港港口物流信息化建設需求評價值為3.610 0，建設需求較大，其中所屬三級指標物流數據交換網絡通道建設需求較為迫切，指標值超過4.0，應在本項建設中優先考慮。

（4）營口港客戶商務智能服務建設需求評價值為3.077 4，緊迫性一般。通過對比三級指標評價值，生態鏈綜合信息服務建設應在此中提前安排。

（5）營口港智能生態化發展建設需求評價值為3.056 8，建設緊迫性小。從三級指標評價結果來看，其中能源消耗監測制度、大氣與水污染防治技術、節能減排檢測系統得分均低于3.5，可逐步強化建設投入。

（6）營口港管理信息化建設需求評價值為3.035 0，建設需求較小。該項五個方面得分均處在3上下，營口港管理信息化已有一定基礎，可依據現有信息系統基礎，再進行不斷完善、改進、整合。

4.2.3 總體評價結果分析。需求評價指標結果顯示，智能信息服務和智能基礎設施建設的需求評價得分在4以上；港口管理信息化建設的需求評價分值最低；客戶商務智能服務、智能生態化發展的權重占比雖小，但其需求評價得分亦在3左右。營口港口智慧化建設需求總體評價值為3.6，說明營口港智慧化建設需求仍較為迫切，需要不斷推動營口港智慧化建設的進程。

5 結語

因國內智慧港口建設剛剛起步，缺少建設、管理經驗，需要研究一套科學、合理的港口智慧化建設評價方法及體系，對港口智慧化建設需求進行科學評價。本文通過查閱文獻、實地調查等方法選擇智能信息服務、智能基礎設施、港口物流信息化、客戶商務智能服務、智能生態化發展、港口管理信息化等六方面需求評價的指標體系，并運用專家評價法確定評價指標，采用層次分析法確定指標權重，構建了建設需求評價的模糊綜合評價方法。以營口港為例進行實證分析，測算營口港智慧化建設需求評價結果，并對各類指標的建設需求進行了分析和排序，為營口港智慧化建設提供科學的參考。