基于改进云模型的交通运输标准国际化水平评估

潘 硕，王 伟，吴忠广，王 冀，张振虎

（1.交通运输部科学研究院，北京 100029；2.北京科技大学，北京 100083）

0 引言

标准国际化是我国交通运输标准化工作的重要方向，是推进行业治理能力提升的重要手段。近年来，交通运输行业围绕标准国际化，在国际标准制定、标准海外应用和属地转化等方面展开了一系列工作，有力地支撑了《交通强国建设纲要》[1]《国家综合立体交通网规划纲要》[2]和《交通运输标准化“十四五”发展规划》[3]的实施。标准国际化水平是行业相关领域开展标准国际化工作现状、基础和能力的综合体现[4]，科学、客观地评估我国交通运输行业相关领域的标准国际化水平，对固化优势领域标准国际化典型经验、明确弱势领域主要差距和努力方向，推动行业整体的标准国际化水平提升具有重要价值。

为了更好地推动我国交通运输标准国际化水平提升，我国学者针对交通运输行业相关领域开展标准国际化工作的现状、基础和能力展开广泛研究。Pan 等[5]采用定性分析和案例研究相结合的方法分析了我国企业标准国际化工作的主要进展，分析了技术标准缺乏一致性、国际标准化活动参与度低及语言障碍等问题，并提出了相关措施建议；许佑顶等[6]通过对国内外铁路标准体系架构差异、理论差异等方面的对比分析，提出了提高中外铁路标准一致性的举措建议；肖永舒[7]采用多维度综合比对分析法，从宏观、中观、微观3 个层面对我国标准与国外先进标准的差异进行了研究；刘伊生等[8]采用Saaty1-9 阶标度法得到了制约我国工程建设标准国际化发展的主要因素，包括技术标准缺失、翻译及语言问题、国外企业对我国标准规定较为陌生等；Chai 等[9]对“一带一路”倡议所在国家和地区的工程建设标准化发展现状及需求展开分析，从政府、行业协会和企业的角度提出了工程建设标准国际化建议。综上所述，现有研究主要通过现状分析、标准比对、案例分析等方法对交通运输标准国际化水平展开定性研究，相关领域标准国际化水平缺乏定量评估方法，系统的评估指标体系及评估模型尚未建立，不同领域标准国际化发展水平差异尚不清晰，导致无法根据各领域发展差异和需求精准施策，相关经验和建议的实际价值缺乏衡量标准。

为此，本文通过分析标准国际化水平影响因素，建立交通运输标准国际化水平评估指标体系，提出基于改进云模型的交通运输标准国际化水平评估方法，以期进一步摸清行业相关领域的标准国际化水平差异，为行业整体的标准国际化水平提升提供基础支撑。

1 交通运输标准国际化水平评估指标体系构建

1.1 研究范围界定

《交通运输标准化“十四五”发展规划》明确指出要“提升标准国际化水平，进一步深化国际交流与合作，深度参与国际标准化治理，加快推进国际国内标准一体化进程，提高国内外标准一致化程度”。其中，交通运输标准国际化是指以推广本国或本地区标准为主要目的，采取一系列双边或多边标准化策略，使标准满足其他区域要求的国际化活动，主要包括国际标准制修订、标准海外应用和标准属地转化等方式。

1.2 影响因素分析

对标《交通运输标准化“十四五”发展规划》和《国家标准化发展纲要》[10]中关于推动交通运输标准国际化发展、提升交通运输标准国际化水平的重点任务要求，结合交通运输标准国际化工作从前期策划、准备和立项，到项目研究、成果评价与应用的全过程分析，提炼标准国际化水平提升的关键要素。从交通运输标准国际化交流合作、技术基础和支撑保障3 个层面提出交通运输标准国际化水平提升的关键影响因素。

（1）交流合作

深化标准化国际交流合作是我国交通运输标准国际化工作的重要要求之一。本文总结提炼了近年来国家和行业相关政策文件关于促进交通运输标准国际交流合作的具体任务，见表1。在以上分析的基础上，提出交流合作层面的影响因素，包括：履行成员职责、促进国际合作、强化组织联系、增进人员合作和建立区域性技术合作平台五方面。

表1 行业关于标准国际交流合作的相关要求

（2）技术基础

标准化技术基础是决定交通运输标准国际化工作开展的难易程度和质量效果的关键因素。参考Pan 等[5]、许佑顶等[6]、肖永舒[7]、刘伊生等[8]相关研究成果进一步分析相关因素对我国交通运输相关领域标准国际化水平的影响。首先，国内外交通运输标准及标准体系的一致性程度决定了我国交通运输标准能否被其他国家、地区理解和接受，能否与国际和国外交通运输标准化体系相适应，这是我国交通运输标准国际化的先决条件；其次，需重点考虑有关标准能否契合国际和国外交通运输行业重点领域的发展需求；最后，成熟的标准转化机制为我国交通运输标准国际化提供基础支撑。例如，建立国际标准提案库相关工作机制将有助于提高标准的转化效率和质量。基于上述分析提炼技术基础层面影响因素，主要包括：支撑行业发展需求、技术标准体系一致性、关键技术指标一致性和建立标准转化机制4个方面。

（3）支撑保障

交通运输标准国际化工作是一项系统性工作，涵盖了前期策划、项目研究及标准推广应用等各阶段工作任务和目标，因此需要从政策规划、实施推进和基础保障等各环节予以支撑。本文搜集分析了国家和行业关于夯实标准国际化发展基础和加强标准化人才队伍建设等相关要求，见表2。基于上述分析提炼支撑保障层面的影响因素，主要包括：支撑战略规划、工作机制建立和人才队伍建设3个方面。

表2 行业关于支撑保障措施的相关要求

1.3 指标体系构建

确保交通运输标准国际化水平评估结果准确的关键在于合理选取评估指标。在交通运输标准国际化水平影响因素分析的基础上，将标准国际化水平评估指标体系划分为3 个层次，指标体系框架结构如图1 所示。其中，目标层为交通运输标准国际化水平评估；准则层包括交流合作、技术基础和支撑保障；因素层则包括了准则层指标之下的具体影响因素。

图1 交通运输标准国际化水平评估指标体系

2 交通运输标准国际化水平评估方法

2.1 理论基础

目前，交通运输标准国际化水平评估主要通过行业相关领域专家打分、问卷调查及座谈研讨等定性方式展开。不同专家受自身技术水平和对相关领域的熟悉程度限制，对于相关指标的评判标准认知不同。即便采用统一的评估标准，受到经验见识和认知水平等因素影响，不同专家对于同一领域标准国际化水平的评估结果也可能存在一定差异[11]。由此可见，交通运输标准国际化水平评估具有模糊性和不确定性。

云模型是在传统模糊集理论和概率统计理论的基础上提出的一种用于处理不确定性数据的模型，该模型利用云生成算法实现定性与定量数据之间的相互转化[12]。云生成算法又称“云发生器”，包括正向云发生器和逆向云发生器[13]。本文采用正向云发生器，通过云数字特征指标（期望、熵、超熵）生成一定数量的数据云点，从而将定性指标通过定量方式进行表征。云数字特征包括期望Ex，熵En，超熵He，计算方法如式（1）所示。

式（1）中：Cmax和Cmin分别为某评估等级标准的上下边界值；k为常数，根据指标的模糊阈度进行调整。

与基于模糊数学的模糊综合评价法相比，本文基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）对云模型方法进行改进，以具有稳定倾向性的随机数代替具有唯一确定性的模糊隶属度，减小了隶属度确定过程中的主观性，解决了在定性概念与定量数据转化过程中标准国际化水平评估的不确定性所带来的影响，弥补了AHP 难以界定评价集分级分界点的缺陷。同时，AHP为云模型计算时确定评估指标权重提供了一种有效手段。

2.2 评语集及云评价集建立

将交通运输标准国际化水平划分为5个等级，并设置评语集：

V1,V2,V3,V4,V5分别对应标准国际化水平的低、较低、一般、较高和高5 个等级。对不同等级的定义见表3。

表3 标准国际化水平等级定义

表3（续）

交通运输标准国际化水平各评估指标的取值范围定义为[0,1]。目前主要有两种云评价集生成方法，即基于云变换的数据驱动方法和基于黄金分割的模型驱动方法[14]。前者适用于数据量较大的情况，后者适用于定性评估指标较多的情况。因此，本文采用基于黄金分割率的云生成方法对指标等级进行划分[15]。相关指标的云评价集见表4，各评估等级状态云图如图2所示。

表4 评估指标的云评价集

图2 评语集中各评估等级对应的评价状态云图

2.3 因素层指标评价标准

基于交通运输标准国际化水平影响因素分析，结合《国家标准化发展纲要》《交通运输标准化“十四五”发展规划》《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网规划纲要》有关要求，提出指标体系中因素层指标的相关分级评价内容，以此作为标准国际化水平评价标准的参考，见表5。

表5 交通运输标准国际化水平评价标准

表5（续）

表5（续）

表5（续）

2.4 评估指标权重

（1）构造判断矩阵

采用1～9 阶标度法对同一层级之内的各个指标进行两两比对，分别构建准则层及因素层指标相对于上一层级的比对矩阵，即判断矩阵B，如式（2）所示。

式（2）中：B为判断矩阵；aij表示第i个指标对第j个指标的相对重要程度，取值范围为1～9之间的自然数或其倒数；n为矩阵阶数。

（2）计算权重向量

计算判断矩阵B的最大特征值λmax及其对应的特征向量ωi；然后对ωi进行归一化，即得到同层指标对于上一层级指标的相对重要性权重向量。

（3）一致性检验

依据式（3）～式（5）分别计算最大特征值λmax、一致性指标CI 及随机一致性比率CR，对判断矩阵进行一致性检验。若CR<0.1，则判断矩阵符合要求，否则应对判断矩阵做相应调整后重新进行计算。

式（4）～式（5）中：CR 为判断矩阵的随机一致性比率；CI 为判断矩阵的一致性指标；RI 为随机一致性指标（其取值由表6 确定）；n为判断矩阵的阶数。

表6 随机一致性指标RI取值

2.5 标准国际化水平等级确定

根据正向云发生器算法，计算某指标评估值xi隶属于云层级的确定度μ，见式（6）～式（7）。结合AHP 法计算得到的各评估指标组合权重，根据式（8）计算综合确定度U。根据综合确定度计算结果，最终确定行业相关领域的标准国际化水平等级。

式（6）中：μ为确定度。

式（7）中：rand()是由软件自动生成的0～1 之间的随机数。

式（8）中：wj为评估因子的组合权重。

3 实例研究

3.1 案例背景

对中国交通建设集团有限公司（简称“中国交建”）“耙吸”“绞吸”“抓斗”3 项挖泥船疏浚监控系统国际标准制定项目展开实例研究，以评估疏浚领域标准国际化水平。中国交建疏浚装备国际标准草案编制经历了前期调研、征求意见、成立工作组、项目立项、标准研制等阶段，主要工作过程如图3所示。

图3 疏浚领域国际标准制定工作过程

在标准制定过程中，中国交建注重从“建立国际标准提案库保障提案有效供给”“标准编制关键阶段展开有效的沟通协调”和“加强与行业协会等利益相关组织联系”等多方面开展工作，确保我国疏浚技术装备体系和技术标准体系与国际衔接，并适时通过现场考察、座谈研讨、技术交流会等方式推动国内外相关行业领域专业技术人员和行业协会的标准技术交流，提高我国疏浚技术装备的国际认可度。

3.2 模型验证

采用上文所述的改进云模型对上述案例展开评估。

（1）依据表3 所述评价标准从12 个方面依次对中国交建疏浚装备国际标准制定案例进行评估，得到因素层12 个指标组成的评估向量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 阶标度法，对准则层和因素层各指标间重要性程度进行比较，分别建立目标层与准则层、准则层与因素层判断矩阵，计算得到准则层和因素层指标的权重向量，如表7 所示。评估因子的组合权重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），说明行业发展方向、标准体系一致性和战略规划支撑是影响交通运输标准国际化水平的主要因素。

表7 标准国际化水平评估指标权重

（3）经判断矩阵一致性检验，得到各判断矩阵的随机一致性比率CR=（0.082 5,0.045 3,0.040 3,0.03 7），满足检验要求。

（4）依据对中国交建疏浚装备国际标准制定案例的评价结果，通过式（5）计算疏浚领域标准国际化水平评估值对各云层级的综合确定度U，计算结果见表8。最终对比确定疏浚领域标准国际化水平为V4（较高）。

表8 综合确定度U的计算结果

3.3 对比分析

对比《交通运输标准化“十四五”发展规划》等相关政策规划文件关于行业相关领域标准国际化发展工作的有关要求和疏浚领域标准化发展实际水平发现，当前疏浚领域标准国际化工作围绕提升行业治理能力、建设适应高质量发展的标准体系和加快转化应用适用的国际国外标准等重点任务，取得了较为显著的成效。但距离“铁路装备、疏浚装备等重点领域标准率先达到国际领先水平”和“国家标准和行业标准与国际标准关键技术指标一致性程度大幅提升，国际标准转化率达到85%以上”等发展目标仍存在一定差距。在上述对比分析的基础上，结合疏浚行业国际标准化有关专家调研咨询认为，模型评估结果与疏浚领域标准国际化发展实际情况较为吻合，说明本文所构建的评估模型具有一定适用性和合理性。

4 结论

针对我国交通运输行业缺乏标准国际化水平衡量方法的问题，本文提出了基于改进云模型的交通运输标准国际化水平评估方法，并通过疏浚装备国际标准制定案例验证了模型的适用性和合理性，得到的主要结论如下：

（1）基于交通运输标准国际化水平影响因素分析，构建了包括3 个层次、12 个因素指标的交通运输标准国际化水平评估指标体系，结合国家和行业顶层规划设计的有关要求，提出了相关指标的分级评价内容。

（2）通过改进云模型对交通运输行业相关领域标准国际化水平进行评估，通过具有稳定倾向性的随机数代替具有唯一确定性的模糊隶属度，解决了在定性评价向定量数据转化过程中受专家水平、经历和认知不同所带来的不确定性影响。同时，AHP 为云模型中组合权重的确定提供了一种可靠方法。

（3）将改进云模型应用于中国交建疏浚装备国际标准制定案例，得到标准国际化水平评估值对各云层级的综合确定度，最终确定疏浚领域标准国际化水平为V4（较高），与行业相关政策规划要求和专家评价结果一致。

目前，交通运输标准国际化水平仍以定性评估为主，本文利用改进云模型实现了具有不确定性的定性评估指标的量化表征，解决了云模型的权重确定问题，为行业相关领域标准国际化水平的综合性评价与判定提供支撑。交通运输标准国际化工作具有较强的系统性和综合性，近年来国家和行业高度重视，对相关工作提出了更高的要求。因此，在后续研究中将进一步跟踪相关政策导向和工作进展，完善评估指标体系，研究交通运输标准国际化水平的定量评估指标，为推动交通运输标准国际化高质量发展提供支撑。