航标效能评估方法研究

2018-03-11敖自栋杨兴辉

珠江水运 2018年3期

敖自栋+杨兴辉

摘要：航标效能是指航标达到期望目标和要求的程度。它是航标建设单位投资效果的直接体现，也与航海用户的使用体验息息相关。本文根据航标的具体应用特点，采用了层次分析法，在定性和定量的角度对水域航标的效能进行了综合评估，建立了一套完整的航标效能评估指标体系，设计了一系列评估指标，并给出了具体可行的评估方案，为航标管理相关工作提供了有益的理论和实践参考。

关键词：航标效能评估层次分析法

1.前言

随着经济的迅猛发展，海上交通也进入了更加繁忙的时期，水上通航密度不断增加，航行风险进一步提高，航标的作用更加明显。为保障船舶航行安全，及时对航标进行管理维护是十分必要的。但如何评价航标是否真正发挥了导航作用，其发挥的作用的程度又如何？这就需要对航标的效能进行评价。但我国目前尚未形成较成熟的航标效能评估体系，仍然停留在简单的定性评估阶段。本文采用层次分析法对航标效能进行定量评估，具有很大的现实意义。

2.评估方案的选择

2.1常用评估理论

为了科学评估复杂事物的特性，人们在长期的实践中建立了多种综合评价理论，其中最常采用的有：层次分析法（AHP）、模糊评价法、人工神经网络（ANN）法等等。其中，层次分析法是一种综合运用了定性和定量的评价分析方法，其核心思想是把复杂问题分解成多个独立因素，再划分为多个有序的层次，通过相互比较的办法判断各因素的重要程度。模糊综合评价则是在模糊数学的基础上对模糊问题进行评估，使那些边界不清楚的因素得到定量描述的方法。层次分析法和模糊评价法具有系统性、实用性和简洁性等特点，对于多指标评价的复杂问题尤为适用。

2.2评价方案的确定

各种综合评价方法在航标效能评估上均有一定的效果，但适用性各不相同。我国相关规定建议采用模糊综合评价方法来对航标效能进行评价，并明确了一个递阶式三层指标体系。该体系中各指标所在的层次十分鲜明，内部关系比较清晰，非常适合采用层次分析法。因此，本文综合应用了层次分析法和模糊综合评价法对航标效能进行评估。具体思路是：先根据航标效能评价的实际需要建立一个合理全面的评估指标体系，然后为各个指标给定一个权重并确定其隶属度，最后构建起航标效能综合评估模型，并通过模型得出评估结论。

3.航标效能评估方法研究

3.1评估指标体系的确定

评估指标评价模型的重要组成部分，评估指标应由影响航标效能的各主要因素构成。本文根据《沿海航标效能定期评估管理办法（试行）》的规定，将航标效能指标划分服务水平、技术水平、管理和维护水平三个主要指标。为了增加指标的具体性和可评价性，本文将这3个指标进一步划分为11个子指标。其中，航标服务水平进一步划分为准确性、完善性、可靠性和适应性4个子指标；航标技术水平进一步划分为先进性、环保性、标准化和成熟度4个子指标；航标管理水平和维护水平进一步划分为维护水平、管理水平和人员素质3个子指标。具体如表1所示。

3.2评估指标权重的计算

考虑到子指标对主指标的影响程度有大有小，如果一视同仁就必然会给评估带来误差。为了减少不必要的误差出现，本模块中对各子指标都确定了一个权重因子。从数学的层面上看，权重因子是由各指标两两进行矩阵运算而得到的。本文采用专家打分的形式来收集各指标权重计算的基础数据，然后通过矩阵计算得到各指标的权重。

本文首先根据专家判断确定判断矩阵表，下面以管理和维护水平判断矩阵为例进行说明，将管理和维护水平的子指标按行相乘再开n（n为子指标总个数）次方有：

可得航标效能管理和维护水平的子指标权重集为：

w = {0.289/0.331/0.379}

按同样的方法可以计算出服务水平和技术水平的权重集，于是整个评估指标体系就完全建立起来了，如表2所示。

3.3综合评估模型的建立

整个评估体系的目标层为航标效能综合评估。主准则层有服务水平、技术水平、管理和维护水平3个主指标。在准则层中则进一步细分成11个子指标。对于航标来说，这些指标之间都存在着一定的模糊性，相互之间有着某种程度上的重叠。因此，该体系的次准则层可作为二级评判，目标层则作为一级评判，共同建立起一个两级三层的层次分析评估模型。

专家在整个航标效能评估模型的建立中起到了最关键的作用，专家的理论水平和实践经验直接决定了模型的合理性和可靠性。因此，在选取专家时，应该特别关注那些在航运一线中有过长期实践的高级船员，或者那些长期在航海航运领域进行教学或科研的高级工程师或教授专家。基于他们对航标及其周围环境的深刻认识，才能建立起一个合理而可靠的航标效能评估体系。

3.4航标效能评估的实施

模型建立完成后，各指标的权重作为评估模型的输入，即可运用评估模型得到各航标的效能估计值。首先可邀请若干专家对模型中的各子指标进行打分评级，级别规定共有5级，其中1级为最高级，5级为最低级。1级为满分100分，以下各级按20分依次递减。根据打分结果可以计算出评价矩阵Ri，进而得到各项指标的评价向量：

最后可以根据公式计算出各个子指标的最终评价得分：

其中，s为评价集对应的分数向量。由本文设定的打分级别可知：

S = （100/80/60/40/20）

在综合评估过程中，由于基础数据来源差异很大，可以采用专家经验来进行主观赋权，也可以根据实际数据来进行客观赋权。各数据的量纲差异可以通过无量纲处理来解决。考虑到数据量较多，而且矩阵计算比较复杂，本文使用了MATLAB软件编程实现了效能评估的具体计算过程。

4.总结与展望

本文的航标效能评估模型基本能满足内河航标和沿海航标的效能评价，是对传统的简单定性评价的一次改进，使航标效能评估方法更加科学合理，同时也为航标效能评估提供了新的思路和方法。随着航运业务的发展，国家对航标效能评估工作将更加重视。从管理的层面上看，未来的航标效能评估将朝着定期化、长效化和规范化的方向发展。从技术层面上看，新的评估理论将会引进到航标效能评估工作中，使评估工作更灵活，更准确。另外，进一步提高评估过程信息化也是一个重要发展趋势。