基于模糊重心法的航海實(shí)習(xí)船安全評(píng)價(jià)

劉立國(guó)

（青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系，西寧 810003）

0 引言

隨著中國(guó)航海實(shí)習(xí)船共享聯(lián)盟的成立，航海實(shí)習(xí)船的使用需求逐步增大，航海類教育規(guī)模的擴(kuò)大突出了航海實(shí)習(xí)船的作用與地位，但相應(yīng)的問(wèn)題也隨之而來(lái)。由于航海實(shí)習(xí)船種類與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、教學(xué)人數(shù)與教學(xué)活動(dòng)繁多，增加了日常航行中的不確定因素，因此航海實(shí)習(xí)船的安全性格外重要。我國(guó)船舶領(lǐng)域的安全評(píng)估開展較早且全面，但專門針對(duì)航海實(shí)習(xí)船安全方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的文章還較少。同時(shí)，航海實(shí)習(xí)船在管理方面同客滾船一樣，存在安全隱患方面的相似性，因此有必要對(duì)航海實(shí)習(xí)船進(jìn)行正確合理的安全評(píng)價(jià)，針對(duì)安全評(píng)價(jià)的過(guò)程與結(jié)果找出日常管理中存在的問(wèn)題及隱患，更好地服務(wù)于航海教學(xué)。

1 航海實(shí)習(xí)船安全評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)法[1]是一種基于模糊數(shù)學(xué)的評(píng)價(jià)方法，根據(jù)隸屬度理論將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已廣泛應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)、交通、信息等多個(gè)領(lǐng)域，適用于多目標(biāo)決策、多層次復(fù)雜問(wèn)題分析，同其他數(shù)學(xué)模型相比優(yōu)勢(shì)明顯，此方法由因素評(píng)價(jià)集的建立、評(píng)價(jià)對(duì)象因素集建立、評(píng)價(jià)矩陣與權(quán)重確定、評(píng)價(jià)結(jié)果清晰化等四步組成。模糊綜合評(píng)判方法的步驟如下。

1.1 因素評(píng)價(jià)集的建立

每個(gè)評(píng)價(jià)人員對(duì)影響因素做出的評(píng)語(yǔ)是不同的，將各種可能出現(xiàn)的評(píng)語(yǔ)組成一個(gè)集合即為因素評(píng)價(jià)集。本文根據(jù)實(shí)際需要評(píng)價(jià)集做如下規(guī)定：

V={優(yōu)，良，一般，較差，很差}={1, 2, 3, 4, 5}

1.2 評(píng)判對(duì)象因素集的建立

人、機(jī)、環(huán)境、管理構(gòu)成航海實(shí)習(xí)船安全的四大影響因素，也即MMEM系統(tǒng)，選人員、設(shè)備、管理、環(huán)境因素[2]為評(píng)價(jià)首級(jí)子系統(tǒng)，再將首級(jí)子系統(tǒng)進(jìn)一步分解為諸多子系統(tǒng)。根據(jù)所分解的子系統(tǒng)構(gòu)建了本文所用安全評(píng)估指標(biāo)因素集，見圖1～圖5。

1.3 確定矩陣和權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的確定有多種方法。目前應(yīng)用比較廣泛的為層次分析法（AHP）[3-4]，其中專家調(diào)查法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用五標(biāo)度法，見表1。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果建立判斷矩陣A=(aij)n×n（aii=1，，求得指標(biāo)初步權(quán)重：

圖1 實(shí)習(xí)船綜合安全評(píng)價(jià)第一級(jí)因素

圖2 人員因素評(píng)價(jià)圖

圖3 管理因素評(píng)價(jià)圖

圖4 設(shè)備因素評(píng)價(jià)圖

圖5 環(huán)境因素評(píng)價(jià)圖

表1 五標(biāo)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

用指標(biāo)CI檢驗(yàn)矩陣是否一致：

引進(jìn)隨機(jī)指標(biāo)RI(n=4,RI=0.9)，概率一致性比率：

如果CR＜0.1，則認(rèn)為是合格的判斷矩陣，確定的指標(biāo)權(quán)重可信。

將低層次因素的評(píng)價(jià)結(jié)果作為上一層被評(píng)價(jià)對(duì)象的隸屬度，而上層次的權(quán)重運(yùn)用層次分析法是可知的，因此可得上一層次的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.4 評(píng)價(jià)結(jié)果的向量清晰化

設(shè)U為實(shí)數(shù)域R中的有界可測(cè)集，則U上的模糊集A的隸屬度函數(shù)的中心定義為：

基于模糊重心綜合評(píng)判的步驟是[5]：

1）先將評(píng)語(yǔ)級(jí)依次用數(shù)字1, 2, …,n表示。

2）分別計(jì)算每個(gè)因素集的模糊集重心，得到一個(gè)m×1的重心向量：

3）用權(quán)向量A乘向量重心G，得到一評(píng)判指標(biāo)a，即：

式中：a為實(shí)數(shù)。由于權(quán)向量A滿足，所以有0≤a≤n。

4）綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為與a最接近的那個(gè)評(píng)語(yǔ)。

2 實(shí)例驗(yàn)證

根據(jù)確定的安全影響因素制定了專家調(diào)查表，在實(shí)船上給每位船員與教學(xué)相關(guān)人員均發(fā)放一份調(diào)查表，并請(qǐng)船舶安全方面的專家對(duì)調(diào)查表上的指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定[6]。

2.1 確定影響因素隸屬度

處理回收的調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)有效問(wèn)卷上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，記錄每一影響因素ui(i=1,2,3,…n)的評(píng)語(yǔ)vj(j=1,2,…5)出現(xiàn)次數(shù)nj，pj=nj/n即為該因素對(duì)評(píng)語(yǔ)集的隸屬度。若某一指標(biāo)因素，n1=5，n2=9，n3=1，n4=0，n5=0，n=15，則評(píng)語(yǔ)集vj的評(píng)判向量為

2.2 確定各影響因素權(quán)重

采用幾何平均法處理調(diào)查表上原始數(shù)據(jù)，并按式(2)和式(3)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重對(duì)應(yīng)的隨機(jī)一致性比率，均滿足CR＜0.1，由此可知各影響因素權(quán)重。

2.3 教學(xué)實(shí)習(xí)船安全評(píng)價(jià)結(jié)果和分析

對(duì)回收的有效問(wèn)卷進(jìn)行整理，得到如下評(píng)價(jià)向量。

管理層評(píng)價(jià)矩陣為

按上述方法分別得教學(xué)大管、實(shí)習(xí)生和船長(zhǎng)評(píng)價(jià)向量，而第二層各因素權(quán)重可知，則得出人員評(píng)價(jià)矩陣為

同理得第一級(jí)其他因素設(shè)備、管理、環(huán)境評(píng)價(jià)向量，則可得航海實(shí)習(xí)船最終評(píng)價(jià)向量。評(píng)價(jià)矩陣為

故由式(7)可得：

a=1.427處于1與2中間，對(duì)照評(píng)價(jià)集可知船舶安全等級(jí)介于優(yōu)與良之間，所以此航海實(shí)習(xí)船安全性能良好。

3 結(jié)論

安全評(píng)價(jià)的目的是為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)過(guò)程獲得的結(jié)果提供決策建議。每個(gè)因素的指標(biāo)權(quán)重反映的是該因素在整個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的重要程度。權(quán)重?cái)?shù)值較大的指標(biāo)，其影響程度也就較大。因此應(yīng)該對(duì)權(quán)重?cái)?shù)值較大的指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)管理。抓住了這些主要因素，很大程度上增強(qiáng)了船舶的安全性。此外，根據(jù)獲得的單因素隸屬及單因素權(quán)重求得單個(gè)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，單因素評(píng)判結(jié)果較差的因素反映的是船舶薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)定因素評(píng)價(jià)結(jié)果提出安全決策建議，這樣具有很強(qiáng)的針對(duì)性，能夠提出較為具體和細(xì)致的安全建議。

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