基于模糊重心法的航海实习船安全评价

刘立国

（青海交通职业技术学院 机械工程系，西宁 810003）

0 引言

随着中国航海实习船共享联盟的成立，航海实习船的使用需求逐步增大，航海类教育规模的扩大突出了航海实习船的作用与地位，但相应的问题也随之而来。由于航海实习船种类与结构复杂、教学人数与教学活动繁多，增加了日常航行中的不确定因素，因此航海实习船的安全性格外重要。我国船舶领域的安全评估开展较早且全面，但专门针对航海实习船安全方面进行评价的文章还较少。同时，航海实习船在管理方面同客滚船一样，存在安全隐患方面的相似性，因此有必要对航海实习船进行正确合理的安全评价，针对安全评价的过程与结果找出日常管理中存在的问题及隐患，更好地服务于航海教学。

1 航海实习船安全评价模型

模糊综合评价法[1]是一种基于模糊数学的评价方法，根据隶属度理论将定性评价转化为定量评价，经过多年发展已广泛应用于社会经济、交通、信息等多个领域，适用于多目标决策、多层次复杂问题分析，同其他数学模型相比优势明显，此方法由因素评价集的建立、评价对象因素集建立、评价矩阵与权重确定、评价结果清晰化等四步组成。模糊综合评判方法的步骤如下。

1.1 因素评价集的建立

每个评价人员对影响因素做出的评语是不同的，将各种可能出现的评语组成一个集合即为因素评价集。本文根据实际需要评价集做如下规定：

V={优，良，一般，较差，很差}={1, 2, 3, 4, 5}

1.2 评判对象因素集的建立

人、机、环境、管理构成航海实习船安全的四大影响因素，也即MMEM系统，选人员、设备、管理、环境因素[2]为评价首级子系统，再将首级子系统进一步分解为诸多子系统。根据所分解的子系统构建了本文所用安全评估指标因素集，见图1～图5。

1.3 确定矩阵和权重

指标权重的确定有多种方法。目前应用比较广泛的为层次分析法（AHP）[3-4]，其中专家调查法的评价标准采用五标度法，见表1。

根据调查结果建立判断矩阵A=(aij)n×n（aii=1，，求得指标初步权重：

图1 实习船综合安全评价第一级因素

图2 人员因素评价图

图3 管理因素评价图

图4 设备因素评价图

图5 环境因素评价图

表1 五标度评价标准

用指标CI检验矩阵是否一致：

引进随机指标RI(n=4,RI=0.9)，概率一致性比率：

如果CR＜0.1，则认为是合格的判断矩阵，确定的指标权重可信。

将低层次因素的评价结果作为上一层被评价对象的隶属度，而上层次的权重运用层次分析法是可知的，因此可得上一层次的综合评价结果。

1.4 评价结果的向量清晰化

设U为实数域R中的有界可测集，则U上的模糊集A的隶属度函数的中心定义为：

基于模糊重心综合评判的步骤是[5]：

1）先将评语级依次用数字1, 2, …,n表示。

2）分别计算每个因素集的模糊集重心，得到一个m×1的重心向量：

3）用权向量A乘向量重心G，得到一评判指标a，即：

式中：a为实数。由于权向量A满足，所以有0≤a≤n。

4）综合评价结果为与a最接近的那个评语。

2 实例验证

根据确定的安全影响因素制定了专家调查表，在实船上给每位船员与教学相关人员均发放一份调查表，并请船舶安全方面的专家对调查表上的指标进行等级评定[6]。

2.1 确定影响因素隶属度

处理回收的调查问卷，对有效问卷上的数据进行分析，记录每一影响因素ui(i=1,2,3,…n)的评语vj(j=1,2,…5)出现次数nj，pj=nj/n即为该因素对评语集的隶属度。若某一指标因素，n1=5，n2=9，n3=1，n4=0，n5=0，n=15，则评语集vj的评判向量为

2.2 确定各影响因素权重

采用几何平均法处理调查表上原始数据，并按式(2)和式(3)计算各指标权重对应的随机一致性比率，均满足CR＜0.1，由此可知各影响因素权重。

2.3 教学实习船安全评价结果和分析

对回收的有效问卷进行整理，得到如下评价向量。

管理层评价矩阵为

按上述方法分别得教学大管、实习生和船长评价向量，而第二层各因素权重可知，则得出人员评价矩阵为

同理得第一级其他因素设备、管理、环境评价向量，则可得航海实习船最终评价向量。评价矩阵为

故由式(7)可得：

a=1.427处于1与2中间，对照评价集可知船舶安全等级介于优与良之间，所以此航海实习船安全性能良好。

3 结论

安全评价的目的是为生产实践服务，应根据评价过程获得的结果提供决策建议。每个因素的指标权重反映的是该因素在整个评价系统的重要程度。权重数值较大的指标，其影响程度也就较大。因此应该对权重数值较大的指标进行重点管理。抓住了这些主要因素，很大程度上增强了船舶的安全性。此外，根据获得的单因素隶属及单因素权重求得单个因素的评价结果，单因素评判结果较差的因素反映的是船舶薄弱环节，应根据定因素评价结果提出安全决策建议，这样具有很强的针对性，能够提出较为具体和细致的安全建议。

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