基于改進云模型的交通運輸標準國際化水平評估

潘 碩，王 偉，吳忠廣，王 冀，張振虎

（1.交通運輸部科學研究院，北京 100029；2.北京科技大學，北京 100083）

0 引言

標準國際化是我國交通運輸標準化工作的重要方向，是推進行業治理能力提升的重要手段。近年來，交通運輸行業圍繞標準國際化，在國際標準制定、標準海外應用和屬地轉化等方面展開了一系列工作，有力地支撐了《交通強國建設綱要》[1]《國家綜合立體交通網規劃綱要》[2]和《交通運輸標準化“十四五”發展規劃》[3]的實施。標準國際化水平是行業相關領域開展標準國際化工作現狀、基礎和能力的綜合體現[4]，科學、客觀地評估我國交通運輸行業相關領域的標準國際化水平，對固化優勢領域標準國際化典型經驗、明確弱勢領域主要差距和努力方向，推動行業整體的標準國際化水平提升具有重要價值。

為了更好地推動我國交通運輸標準國際化水平提升，我國學者針對交通運輸行業相關領域開展標準國際化工作的現狀、基礎和能力展開廣泛研究。Pan 等[5]采用定性分析和案例研究相結合的方法分析了我國企業標準國際化工作的主要進展，分析了技術標準缺乏一致性、國際標準化活動參與度低及語言障礙等問題，并提出了相關措施建議；許佑頂等[6]通過對國內外鐵路標準體系架構差異、理論差異等方面的對比分析，提出了提高中外鐵路標準一致性的舉措建議；肖永舒[7]采用多維度綜合比對分析法，從宏觀、中觀、微觀3 個層面對我國標準與國外先進標準的差異進行了研究；劉伊生等[8]采用Saaty1-9 階標度法得到了制約我國工程建設標準國際化發展的主要因素，包括技術標準缺失、翻譯及語言問題、國外企業對我國標準規定較為陌生等；Chai 等[9]對“一帶一路”倡議所在國家和地區的工程建設標準化發展現狀及需求展開分析，從政府、行業協會和企業的角度提出了工程建設標準國際化建議。綜上所述，現有研究主要通過現狀分析、標準比對、案例分析等方法對交通運輸標準國際化水平展開定性研究，相關領域標準國際化水平缺乏定量評估方法，系統的評估指標體系及評估模型尚未建立，不同領域標準國際化發展水平差異尚不清晰，導致無法根據各領域發展差異和需求精準施策，相關經驗和建議的實際價值缺乏衡量標準。

為此，本文通過分析標準國際化水平影響因素，建立交通運輸標準國際化水平評估指標體系，提出基于改進云模型的交通運輸標準國際化水平評估方法，以期進一步摸清行業相關領域的標準國際化水平差異，為行業整體的標準國際化水平提升提供基礎支撐。

1 交通運輸標準國際化水平評估指標體系構建

1.1 研究范圍界定

《交通運輸標準化“十四五”發展規劃》明確指出要“提升標準國際化水平，進一步深化國際交流與合作，深度參與國際標準化治理，加快推進國際國內標準一體化進程，提高國內外標準一致化程度”。其中，交通運輸標準國際化是指以推廣本國或本地區標準為主要目的，采取一系列雙邊或多邊標準化策略，使標準滿足其他區域要求的國際化活動，主要包括國際標準制修訂、標準海外應用和標準屬地轉化等方式。

1.2 影響因素分析

對標《交通運輸標準化“十四五”發展規劃》和《國家標準化發展綱要》[10]中關于推動交通運輸標準國際化發展、提升交通運輸標準國際化水平的重點任務要求，結合交通運輸標準國際化工作從前期策劃、準備和立項，到項目研究、成果評價與應用的全過程分析，提煉標準國際化水平提升的關鍵要素。從交通運輸標準國際化交流合作、技術基礎和支撐保障3 個層面提出交通運輸標準國際化水平提升的關鍵影響因素。

（1）交流合作

深化標準化國際交流合作是我國交通運輸標準國際化工作的重要要求之一。本文總結提煉了近年來國家和行業相關政策文件關于促進交通運輸標準國際交流合作的具體任務，見表1。在以上分析的基礎上，提出交流合作層面的影響因素，包括：履行成員職責、促進國際合作、強化組織聯系、增進人員合作和建立區域性技術合作平臺五方面。

表1 行業關于標準國際交流合作的相關要求

（2）技術基礎

標準化技術基礎是決定交通運輸標準國際化工作開展的難易程度和質量效果的關鍵因素。參考Pan 等[5]、許佑頂等[6]、肖永舒[7]、劉伊生等[8]相關研究成果進一步分析相關因素對我國交通運輸相關領域標準國際化水平的影響。首先，國內外交通運輸標準及標準體系的一致性程度決定了我國交通運輸標準能否被其他國家、地區理解和接受，能否與國際和國外交通運輸標準化體系相適應，這是我國交通運輸標準國際化的先決條件；其次，需重點考慮有關標準能否契合國際和國外交通運輸行業重點領域的發展需求；最后，成熟的標準轉化機制為我國交通運輸標準國際化提供基礎支撐。例如，建立國際標準提案庫相關工作機制將有助于提高標準的轉化效率和質量。基于上述分析提煉技術基礎層面影響因素，主要包括：支撐行業發展需求、技術標準體系一致性、關鍵技術指標一致性和建立標準轉化機制4個方面。

（3）支撐保障

交通運輸標準國際化工作是一項系統性工作，涵蓋了前期策劃、項目研究及標準推廣應用等各階段工作任務和目標，因此需要從政策規劃、實施推進和基礎保障等各環節予以支撐。本文搜集分析了國家和行業關于夯實標準國際化發展基礎和加強標準化人才隊伍建設等相關要求，見表2。基于上述分析提煉支撐保障層面的影響因素，主要包括：支撐戰略規劃、工作機制建立和人才隊伍建設3個方面。

表2 行業關于支撐保障措施的相關要求

1.3 指標體系構建

確保交通運輸標準國際化水平評估結果準確的關鍵在于合理選取評估指標。在交通運輸標準國際化水平影響因素分析的基礎上，將標準國際化水平評估指標體系劃分為3 個層次，指標體系框架結構如圖1 所示。其中，目標層為交通運輸標準國際化水平評估；準則層包括交流合作、技術基礎和支撐保障；因素層則包括了準則層指標之下的具體影響因素。

圖1 交通運輸標準國際化水平評估指標體系

2 交通運輸標準國際化水平評估方法

2.1 理論基礎

目前，交通運輸標準國際化水平評估主要通過行業相關領域專家打分、問卷調查及座談研討等定性方式展開。不同專家受自身技術水平和對相關領域的熟悉程度限制，對于相關指標的評判標準認知不同。即便采用統一的評估標準，受到經驗見識和認知水平等因素影響，不同專家對于同一領域標準國際化水平的評估結果也可能存在一定差異[11]。由此可見，交通運輸標準國際化水平評估具有模糊性和不確定性。

云模型是在傳統模糊集理論和概率統計理論的基礎上提出的一種用于處理不確定性數據的模型，該模型利用云生成算法實現定性與定量數據之間的相互轉化[12]。云生成算法又稱“云發生器”，包括正向云發生器和逆向云發生器[13]。本文采用正向云發生器，通過云數字特征指標（期望、熵、超熵）生成一定數量的數據云點，從而將定性指標通過定量方式進行表征。云數字特征包括期望Ex，熵En，超熵He，計算方法如式（1）所示。

式（1）中：Cmax和Cmin分別為某評估等級標準的上下邊界值；k為常數，根據指標的模糊閾度進行調整。

與基于模糊數學的模糊綜合評價法相比，本文基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）對云模型方法進行改進，以具有穩定傾向性的隨機數代替具有唯一確定性的模糊隸屬度，減小了隸屬度確定過程中的主觀性，解決了在定性概念與定量數據轉化過程中標準國際化水平評估的不確定性所帶來的影響，彌補了AHP 難以界定評價集分級分界點的缺陷。同時，AHP為云模型計算時確定評估指標權重提供了一種有效手段。

2.2 評語集及云評價集建立

將交通運輸標準國際化水平劃分為5個等級，并設置評語集：

V1,V2,V3,V4,V5分別對應標準國際化水平的低、較低、一般、較高和高5 個等級。對不同等級的定義見表3。

表3 標準國際化水平等級定義

表3（續）

交通運輸標準國際化水平各評估指標的取值范圍定義為[0,1]。目前主要有兩種云評價集生成方法，即基于云變換的數據驅動方法和基于黃金分割的模型驅動方法[14]。前者適用于數據量較大的情況，后者適用于定性評估指標較多的情況。因此，本文采用基于黃金分割率的云生成方法對指標等級進行劃分[15]。相關指標的云評價集見表4，各評估等級狀態云圖如圖2所示。

表4 評估指標的云評價集

圖2 評語集中各評估等級對應的評價狀態云圖

2.3 因素層指標評價標準

基于交通運輸標準國際化水平影響因素分析，結合《國家標準化發展綱要》《交通運輸標準化“十四五”發展規劃》《交通強國建設綱要》和《國家綜合立體交通網規劃綱要》有關要求，提出指標體系中因素層指標的相關分級評價內容，以此作為標準國際化水平評價標準的參考，見表5。

表5 交通運輸標準國際化水平評價標準

表5（續）

表5（續）

表5（續）

2.4 評估指標權重

（1）構造判斷矩陣

采用1～9 階標度法對同一層級之內的各個指標進行兩兩比對，分別構建準則層及因素層指標相對于上一層級的比對矩陣，即判斷矩陣B，如式（2）所示。

式（2）中：B為判斷矩陣；aij表示第i個指標對第j個指標的相對重要程度，取值范圍為1～9之間的自然數或其倒數；n為矩陣階數。

（2）計算權重向量

計算判斷矩陣B的最大特征值λmax及其對應的特征向量ωi；然后對ωi進行歸一化，即得到同層指標對于上一層級指標的相對重要性權重向量。

（3）一致性檢驗

依據式（3）～式（5）分別計算最大特征值λmax、一致性指標CI 及隨機一致性比率CR，對判斷矩陣進行一致性檢驗。若CR<0.1，則判斷矩陣符合要求，否則應對判斷矩陣做相應調整后重新進行計算。

式（4）～式（5）中：CR 為判斷矩陣的隨機一致性比率；CI 為判斷矩陣的一致性指標；RI 為隨機一致性指標（其取值由表6 確定）；n為判斷矩陣的階數。

表6 隨機一致性指標RI取值

2.5 標準國際化水平等級確定

根據正向云發生器算法，計算某指標評估值xi隸屬于云層級的確定度μ，見式（6）～式（7）。結合AHP 法計算得到的各評估指標組合權重，根據式（8）計算綜合確定度U。根據綜合確定度計算結果，最終確定行業相關領域的標準國際化水平等級。

式（6）中：μ為確定度。

式（7）中：rand()是由軟件自動生成的0～1 之間的隨機數。

式（8）中：wj為評估因子的組合權重。

3 實例研究

3.1 案例背景

對中國交通建設集團有限公司（簡稱“中國交建”）“耙吸”“絞吸”“抓斗”3 項挖泥船疏浚監控系統國際標準制定項目展開實例研究，以評估疏浚領域標準國際化水平。中國交建疏浚裝備國際標準草案編制經歷了前期調研、征求意見、成立工作組、項目立項、標準研制等階段，主要工作過程如圖3所示。

圖3 疏浚領域國際標準制定工作過程

在標準制定過程中，中國交建注重從“建立國際標準提案庫保障提案有效供給”“標準編制關鍵階段展開有效的溝通協調”和“加強與行業協會等利益相關組織聯系”等多方面開展工作，確保我國疏浚技術裝備體系和技術標準體系與國際銜接，并適時通過現場考察、座談研討、技術交流會等方式推動國內外相關行業領域專業技術人員和行業協會的標準技術交流，提高我國疏浚技術裝備的國際認可度。

3.2 模型驗證

采用上文所述的改進云模型對上述案例展開評估。

（1）依據表3 所述評價標準從12 個方面依次對中國交建疏浚裝備國際標準制定案例進行評估，得到因素層12 個指標組成的評估向量R=(0.695,0.591,0.763,0.820,0.530,0.701,0.684,0.647,0.532,0.703,0.694,0.752)。

（2）采用1～9 階標度法，對準則層和因素層各指標間重要性程度進行比較，分別建立目標層與準則層、準則層與因素層判斷矩陣，計算得到準則層和因素層指標的權重向量，如表7 所示。評估因子的組合權重wj=（0.0406,0.0153,0.0051,0.0098,0.0308,0.3108,0.2091,0.1027,0.0482,0.1446,0.0239,0.0589），說明行業發展方向、標準體系一致性和戰略規劃支撐是影響交通運輸標準國際化水平的主要因素。

表7 標準國際化水平評估指標權重

（3）經判斷矩陣一致性檢驗，得到各判斷矩陣的隨機一致性比率CR=（0.082 5,0.045 3,0.040 3,0.03 7），滿足檢驗要求。

（4）依據對中國交建疏浚裝備國際標準制定案例的評價結果，通過式（5）計算疏浚領域標準國際化水平評估值對各云層級的綜合確定度U，計算結果見表8。最終對比確定疏浚領域標準國際化水平為V4（較高）。

表8 綜合確定度U的計算結果

3.3 對比分析

對比《交通運輸標準化“十四五”發展規劃》等相關政策規劃文件關于行業相關領域標準國際化發展工作的有關要求和疏浚領域標準化發展實際水平發現，當前疏浚領域標準國際化工作圍繞提升行業治理能力、建設適應高質量發展的標準體系和加快轉化應用適用的國際國外標準等重點任務，取得了較為顯著的成效。但距離“鐵路裝備、疏浚裝備等重點領域標準率先達到國際領先水平”和“國家標準和行業標準與國際標準關鍵技術指標一致性程度大幅提升，國際標準轉化率達到85%以上”等發展目標仍存在一定差距。在上述對比分析的基礎上，結合疏浚行業國際標準化有關專家調研咨詢認為，模型評估結果與疏浚領域標準國際化發展實際情況較為吻合，說明本文所構建的評估模型具有一定適用性和合理性。

4 結論

針對我國交通運輸行業缺乏標準國際化水平衡量方法的問題，本文提出了基于改進云模型的交通運輸標準國際化水平評估方法，并通過疏浚裝備國際標準制定案例驗證了模型的適用性和合理性，得到的主要結論如下：

（1）基于交通運輸標準國際化水平影響因素分析，構建了包括3 個層次、12 個因素指標的交通運輸標準國際化水平評估指標體系，結合國家和行業頂層規劃設計的有關要求，提出了相關指標的分級評價內容。

（2）通過改進云模型對交通運輸行業相關領域標準國際化水平進行評估，通過具有穩定傾向性的隨機數代替具有唯一確定性的模糊隸屬度，解決了在定性評價向定量數據轉化過程中受專家水平、經歷和認知不同所帶來的不確定性影響。同時，AHP 為云模型中組合權重的確定提供了一種可靠方法。

（3）將改進云模型應用于中國交建疏浚裝備國際標準制定案例，得到標準國際化水平評估值對各云層級的綜合確定度，最終確定疏浚領域標準國際化水平為V4（較高），與行業相關政策規劃要求和專家評價結果一致。

目前，交通運輸標準國際化水平仍以定性評估為主，本文利用改進云模型實現了具有不確定性的定性評估指標的量化表征，解決了云模型的權重確定問題，為行業相關領域標準國際化水平的綜合性評價與判定提供支撐。交通運輸標準國際化工作具有較強的系統性和綜合性，近年來國家和行業高度重視，對相關工作提出了更高的要求。因此，在后續研究中將進一步跟蹤相關政策導向和工作進展，完善評估指標體系，研究交通運輸標準國際化水平的定量評估指標，為推動交通運輸標準國際化高質量發展提供支撐。