船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)方法研究

高云劍

(海裝上海局 綜合計(jì)劃處， 上海 200063)

船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)方法研究

高云劍

(海裝上海局 綜合計(jì)劃處， 上海 200063)

根據(jù)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》所建立的指標(biāo)體系，以及綜合模糊評(píng)價(jià)的理論為基礎(chǔ)，提出了建立船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)模型的方式。基于專家調(diào)查結(jié)合層次分析理論形成了一種用于解決船舶建造技術(shù)指標(biāo)權(quán)重確立的方法。

船舶建造技術(shù) 水平評(píng)價(jià) 權(quán)重

1 前言

為了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的世界船舶市場(chǎng)中取得一席之地，以及了解企業(yè)與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的差距，一些主要造船國(guó)家都十分重視對(duì)造船技術(shù)水平的評(píng)價(jià)研究，采用的方法則基本都是基于英國(guó)第一海事國(guó)際咨詢公司(FMI)早期開發(fā)的水平評(píng)價(jià)研究方法。

早在1975年，英國(guó)政府就曾對(duì)所有船廠進(jìn)行過一次造船技術(shù)水平的評(píng)價(jià)，采用由FMI制定的評(píng)價(jià)體系。此后，這一評(píng)價(jià)體系還應(yīng)用于法國(guó)和加拿大等國(guó)。從20世紀(jì)90年代～21世紀(jì)初，部分國(guó)家相繼采用此方法開展了造船技術(shù)水平評(píng)價(jià)研究。FMI評(píng)價(jià)體系包含造船、修船和船舶改裝的129個(gè)因素。這些因素可歸納在18個(gè)功能領(lǐng)域組之內(nèi)。用于造船的7個(gè)功能領(lǐng)域組及其因素(指標(biāo))個(gè)數(shù)如表1所示。

FMI標(biāo)桿評(píng)價(jià)體系對(duì)每一個(gè)因素(指標(biāo))分成五個(gè)應(yīng)用水平等級(jí)做出描述。其中，1級(jí)是基本的技術(shù)水平，5級(jí)則是當(dāng)前的最新技術(shù)水平。其中，船體建造因素(D1)的五級(jí)劃分如表2所示。

FMI方法采用專家打分法對(duì)技術(shù)領(lǐng)域各評(píng)價(jià)要素(指標(biāo))進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出各領(lǐng)域的技術(shù)水平分值及企業(yè)整體的技術(shù)水平狀態(tài)，形成評(píng)價(jià)結(jié)果為決策服務(wù)。

在我國(guó)，從20世紀(jì)80年代以來，也曾經(jīng)多次借鑒國(guó)外標(biāo)桿評(píng)價(jià)方法對(duì)造船技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，其評(píng)價(jià)結(jié)果為我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展提供了決策依據(jù)。2012年，工信部引發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)建立現(xiàn)代造船模式工作的指導(dǎo)意見》(工信部裝〔2012〕488號(hào))?！爸笇?dǎo)意見”在第五節(jié)“保障措施”第三條“組織國(guó)際國(guó)內(nèi)交流，深入開展對(duì)標(biāo)分析”中明確指出，要“制定和頒布船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》，引導(dǎo)全行業(yè)提升船舶建造技術(shù)水平”。

結(jié)合“指導(dǎo)意見”和工信廳科〔2012〕68號(hào)文，中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第十一研究所和中國(guó)船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院在以往工作基礎(chǔ)上，組織編制了船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》，并于2012年12月28日，經(jīng)工信部發(fā)布的2012年第70號(hào)公告，獲得正式批準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為CB/T 4335-2012)，于2013年6月1日起正式實(shí)施。然而由于“標(biāo)準(zhǔn)”中提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系沒有定義各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值，以及定量評(píng)價(jià)結(jié)果與定性判定之間的關(guān)系，企業(yè)無(wú)法直觀地評(píng)估自身的建造技術(shù)水平、在行業(yè)內(nèi)所處位置及主要差距領(lǐng)域等，造成行業(yè)和企業(yè)無(wú)法明確進(jìn)一步改進(jìn)的方向。因此本文在《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》所建立的指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立評(píng)價(jià)模型，使得企業(yè)可以對(duì)船舶建造過程中各準(zhǔn)則下的諸多復(fù)雜因素進(jìn)行系統(tǒng)分析計(jì)算，最終得出船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)的量化結(jié)果，其主要內(nèi)容和步驟包括：

(1)建立所有應(yīng)用于評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)因素集合；

(2)建立船舶建造水平評(píng)價(jià)度集合；

(3)確定各層次評(píng)價(jià)因素的權(quán)重；

(4)確定評(píng)價(jià)因素隸屬度；

(5)建立船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)模型。

2 建立所有應(yīng)用于評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)因素集合

在確定評(píng)價(jià)因素集合時(shí)，應(yīng)盡量減少評(píng)價(jià)因素集合的層次，以降低評(píng)價(jià)模型的復(fù)雜性，減少計(jì)算量，提高評(píng)價(jià)系統(tǒng)的操作性。本文作為方法研究只列出1層級(jí)的集合作為示例，具體如下：

(1) 綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素集合。

U1={企業(yè)人員狀況U11， 年造船產(chǎn)量U12， 造船工業(yè)總產(chǎn)值U13， 造船工業(yè)增加值U14， 固定資產(chǎn)產(chǎn)出率U15， 造船單位面積產(chǎn)出率U16， 人均年造船修正總噸U17， 自主開發(fā)新產(chǎn)品能力U18， 造船綜合能耗U19， 鋼材綜合利用率U110， 造船生產(chǎn)效率U111}。

(2) 生產(chǎn)設(shè)計(jì)因素集合。

U2={生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員U21， 生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期U22， 三維設(shè)計(jì)建模率U23， 設(shè)計(jì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)U24， 生產(chǎn)設(shè)計(jì)信息平臺(tái)U25}。

(3) 生產(chǎn)管理因素集合。

U3={生產(chǎn)計(jì)劃大節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)率U31， 船舶建造周期U32， 安全生產(chǎn)U33，節(jié)能減排U34， 制造資源數(shù)據(jù)庫(kù)U35， 生產(chǎn)管理信息平臺(tái)U36}。

(4) 單船建造技術(shù)因素集合。

U4={鋼材一次利用率U41， 分段無(wú)余量制造率U42， 無(wú)余量搭載率U43， 分段總組率U44， 上船臺(tái)(進(jìn)塢)前預(yù)舾裝率U45，下水(出塢)前舾裝工程完整率U46， 涂裝技術(shù)指標(biāo)U47}。

值得注意的是，在這一層級(jí)中的數(shù)據(jù)并不能從船廠采集到原始評(píng)估數(shù)據(jù)。因此就對(duì)《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》所確定的船舶建造技術(shù)水平評(píng)估指標(biāo)體系中的65項(xiàng)評(píng)估項(xiàng)即集合中的每一項(xiàng)元素進(jìn)一步分解和細(xì)化，得出組成評(píng)估項(xiàng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)；并且分析和確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的量綱，提出各項(xiàng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法與要求；同時(shí)，研究分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定數(shù)據(jù)的大體區(qū)間范圍，建立數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)確性的判定準(zhǔn)則，從而避免異常數(shù)據(jù)、非法數(shù)據(jù)現(xiàn)象的出現(xiàn)，具體的層次及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析方案如圖1所示。

其中指標(biāo)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)的定義與相互關(guān)系如下：

(1) 指標(biāo)數(shù)據(jù)：是指CB/T4335《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》標(biāo)準(zhǔn)中4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)、29項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)(共65項(xiàng)評(píng)估項(xiàng)目)經(jīng)過計(jì)算后得出的量化數(shù)值；

(2) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：計(jì)算指標(biāo)數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)項(xiàng)；

(3) 原始數(shù)據(jù)：用于計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、從企業(yè)直接獲取的數(shù)據(jù)。

三種數(shù)據(jù)的設(shè)置主要是通過對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的層層細(xì)化，使所要采集的數(shù)據(jù)更為清晰、直觀，提高可操作性。此外，由于不同數(shù)據(jù)采集、計(jì)算難易程度的不同，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)而言，指標(biāo)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)、甚至指標(biāo)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)會(huì)存在屬性重疊(即相同)的現(xiàn)象。

指標(biāo)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)之間關(guān)系的舉例。

對(duì)于《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)指標(biāo)“4.1.7 造船單位面積產(chǎn)出率”的計(jì)算：

(1) 造船單位面積產(chǎn)出率= 統(tǒng)計(jì)年度完工修正總噸/造船業(yè)務(wù)場(chǎng)地面積；

(2) 完工修正總噸=系數(shù)A×(完工船的載重噸×總噸轉(zhuǎn)換系數(shù)B)系數(shù)C。

其中：“造船單位面積產(chǎn)出率”是指標(biāo)數(shù)據(jù)；“統(tǒng)計(jì)年度完工修正總噸”、“造船業(yè)務(wù)場(chǎng)地面積”是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；“完工船的載重噸”等都是原始數(shù)據(jù)，如圖2所示。

3 構(gòu)建船舶建造水平評(píng)價(jià)度集合

船舶建造水平評(píng)價(jià)度的集合應(yīng)將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中所有可能出現(xiàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果都包含其中。值得注意的是，雖然評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性與評(píng)價(jià)集合中的因素成正比關(guān)系，但若評(píng)價(jià)因素過多，評(píng)價(jià)過程將極其復(fù)雜，反而對(duì)評(píng)價(jià)過程本身產(chǎn)生負(fù)面的效應(yīng)。在船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)的過程中，為了使評(píng)價(jià)結(jié)果和評(píng)價(jià)集合中因素的關(guān)系較為清晰，本文將各因素的評(píng)價(jià)分為五個(gè)等級(jí)(見表3)，即

V=(v1,v2,…v5)

4 評(píng)價(jià)因素權(quán)重的確定

在現(xiàn)實(shí)情況中用來確定權(quán)重的方法通常有層次分析法、德爾斐專家評(píng)議法、專家調(diào)查法等。本文主要采用層次分析理論對(duì)其進(jìn)行研究，具體步驟如下：

(1) 構(gòu)架遞階層級(jí)。

一般來說，每個(gè)層級(jí)中的所有因素應(yīng)當(dāng)包含在單一的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則之下進(jìn)行兩兩比較，為了防止出現(xiàn)不必要的誤判，同一層級(jí)的因素?cái)?shù)量應(yīng)保持在9個(gè)以下。若不能避免，則需通過增加層級(jí)再次分組。在構(gòu)架層級(jí)的過程中，其個(gè)數(shù)并沒有固定的要求，若問題越復(fù)雜、則需劃分的詳細(xì)度越高，隨之層級(jí)也就越多。

(2) 建立比較矩陣。

層次分析理論要求同一層級(jí)中的各因素通過分別判斷其對(duì)應(yīng)上一個(gè)層級(jí)的準(zhǔn)則因素的相應(yīng)權(quán)重以區(qū)別其在這一層級(jí)的重要性。對(duì)于這類的復(fù)雜問題，通過主觀直接判斷的結(jié)果往往誤差較大且脫離現(xiàn)實(shí)。因此在層次分析法中，往往通過兩兩比較同一層級(jí)的因素建立比較矩陣，計(jì)算該矩陣得出同一層級(jí)各因素相對(duì)于上一層級(jí)的權(quán)重。在各因素兩兩比較時(shí)，可通過1-9標(biāo)度法來標(biāo)定因素之間重要性的強(qiáng)弱程度，具體見表4。

為了使得比較矩陣中的數(shù)據(jù)具有代表性與客觀性，對(duì)其開展的數(shù)據(jù)調(diào)查應(yīng)依托于船舶行業(yè)行為中各環(huán)節(jié)的專家進(jìn)行評(píng)判。

本文對(duì)各領(lǐng)域的專家可能給出的數(shù)據(jù)提前進(jìn)行了部分預(yù)判，以便統(tǒng)計(jì)歸類時(shí)可具有一定指向性。在預(yù)判階段，將可能出現(xiàn)的結(jié)論分為直觀、片面和保守三種。直觀指該結(jié)論客觀、準(zhǔn)確且專業(yè)；片面指該結(jié)論由于角度上理解的不同造成偏差；保守指受傳統(tǒng)模式和觀念的影響造成的指向性較強(qiáng)的誤差。具體分類見表5。

通過大規(guī)模的專家評(píng)判所獲得的比較矩陣數(shù)據(jù)量大，而專家的不同立場(chǎng)又會(huì)使獲得的數(shù)據(jù)存在一定的局限性和差異性，這些誤差將導(dǎo)致矩陣難以滿足一致性的原則。

(3) 層次單排序及一致性檢驗(yàn)。

得到某一因素的判斷矩陣A后，為了獲取其對(duì)應(yīng)于上一個(gè)層級(jí)的權(quán)重排序值，應(yīng)將該矩陣最大特征值=λmax的特征向量W進(jìn)行歸一化處理，即層次單排序，其計(jì)算步驟為

① 得判斷矩陣的最大特征根λmax；

②Aw=λmaxw，解出λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量w;

③ 歸一化處理w,得出該因素的權(quán)重排序值。

如前文所述，比較矩陣的建立過程由于其差異性和局限性，難免包含一定程度的非一致性，這要求研究者檢驗(yàn)其一致性并且判定非一致性的程度，從而確定該矩陣的可接受程度。一致性矩陣A的元素因當(dāng)滿足аikаkj=аij。當(dāng)比較矩陣的最大特征根不等于其階數(shù)n時(shí)，該矩陣則為非一致性矩陣。其檢驗(yàn)步驟如下：

① 計(jì)算一致性指標(biāo)CI。

CI= (λmax-N) / (N-1)

② 查找相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。n=1，…,9 可對(duì)應(yīng)RI的值，如表6所示。

③ 計(jì)算一致性比例CR。

CR=CI/RI

若CR<0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受，否則應(yīng)對(duì)矩陣做適當(dāng)?shù)男拚?/p>

5 評(píng)價(jià)因素隸屬度的確定

目前確立隸屬度函數(shù)并沒有公認(rèn)的成熟方法，在同一概念下不同的人建立起的隸屬度函數(shù)往往也不一樣，因此多通過經(jīng)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)來獲取。對(duì)于船舶建造技術(shù)水平評(píng)價(jià)來說，其涉及的領(lǐng)域較為寬泛，且無(wú)歷史數(shù)據(jù)可以參照，因此本文同樣采取專家調(diào)查法來確定各評(píng)價(jià)因素的隸屬度，具體步驟見圖3。

6 建立船舶建造水平評(píng)價(jià)計(jì)算模型

根據(jù)評(píng)價(jià)集的建立和隸屬度的確定，應(yīng)由低層次到高層次地建立評(píng)價(jià)矩陣。如，在某單一準(zhǔn)則Ci下，第四層n個(gè)因素為D=(d1,d2…dn),其中每個(gè)因素的評(píng)價(jià)集為Vi=(V1，V2…V3)T, (i=1,2…n),結(jié)合每個(gè)因素的隸屬度，構(gòu)成評(píng)價(jià)矩陣為V=(V1，V2…V5)T，若在Cj下D=(d1,d2…dn)的每個(gè)因素的排序權(quán)重為WD=(W1,W2…WN),那么Cj的隸屬度可以由下式計(jì)算：

Rcj=WD×V=(W1,W2…Wn)

計(jì)算結(jié)果：Rcj=(r1,r2…r5)就是Cj因素的隸屬度，同理可以計(jì)算得出與Cj同一層次的其他因素的隸屬度，而該層次的各因素的排序權(quán)重是已知的，這就可以得到Cj上一層各因素的隸屬度，這樣由下而上逐層計(jì)算，得出最后的評(píng)價(jià)結(jié)果。

7 結(jié)論

(1) 本文對(duì)CB/T4335-2012《船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法》的深化提出了一種理論方法，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)造船企業(yè)船舶建造技術(shù)水平的綜合定量評(píng)估提供了方法依據(jù)。

(2) 在實(shí)際操作時(shí)，若判斷矩陣出現(xiàn)非一致性，應(yīng)考慮采用合適的方法(如遺傳算法等)對(duì)其進(jìn)行修正。

[1] 王蓮芬，許樹柏.層次分析法引論[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，1990.

[2] 朱嘉龍，劉傳茂.造船技術(shù)水平評(píng)價(jià)研究[J].船舶工程，1999，4.

[3] 魯大鵬.船舶建造過程綠色度評(píng)價(jià)體系研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2009.

[4] 中國(guó)船舶工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)研究院.CB/T4335-2012船舶建造技術(shù)水平評(píng)估方法[S].2012.

Research on Evaluating Method on Shipbuilding Technological Level

GAO Yun-jian

(Chinese navy armament Shanghai division comprehensive planning office, Shanghai 200063, China)

Based on the index system of Evaluating Method on Shipbuilding Technology Level and theory of fuzzy comprehensive evaluation, a evaluating model is proposed. Through a combination of expert surveys and the theory of analytic hierarchy process, a new method to establish the weight coefficient of shipbuilding technology is provided.

Evaluating Method on Shipbuilding Technology Level Fuzzy comprehensive evaluation Weight coefficient

高云劍(1973-)，男，工程師。

U671

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