基于層次分析法的液化天然氣船舶評(píng)價(jià)

牛東翔， 謝新連

(1. 大連海事大學(xué) 綜合運(yùn)輸研究所， 遼寧 大連 116026；2. 廣東大鵬液化天然氣有限公司， 廣東 深圳 518048)

在船舶運(yùn)輸領(lǐng)域經(jīng)常遇到對(duì)船舶進(jìn)行評(píng)價(jià)的問(wèn)題，船舶經(jīng)營(yíng)人需要對(duì)船舶的運(yùn)營(yíng)狀況有客觀的了解，以便通過(guò)對(duì)船舶科學(xué)管理確保船舶運(yùn)營(yíng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)于船舶評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者[1-6]作了相關(guān)研究，提出了很多綜合評(píng)價(jià)方法。然而，這些研究多是集中在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[7-11]等領(lǐng)域，對(duì)船舶狀況、管理水平及運(yùn)營(yíng)績(jī)效評(píng)價(jià)的研究卻很少。熊云峰等[12]針對(duì)船舶性能綜合評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題，根據(jù)主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法的特點(diǎn)，提出復(fù)合權(quán)重的概念，將灰色關(guān)聯(lián)分析法應(yīng)用到船舶性能的評(píng)價(jià)，建立基于復(fù)合權(quán)重的船舶性能綜合評(píng)價(jià)方法，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證該方法的合理性，為科學(xué)評(píng)價(jià)船舶性能提供一種新的有價(jià)值的參考。郝嚴(yán)斌等[13]在分析油船管理與自我評(píng)估程序和關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)理論的基礎(chǔ)上，考慮船舶管理系統(tǒng)要素與影響因素的實(shí)際情況，建立適用于船舶管理的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)體系，構(gòu)建船舶管理和自我評(píng)估的模糊數(shù)學(xué)模型。這些都對(duì)船舶評(píng)價(jià)問(wèn)題作了初步的研究，并取得了一定的成果，但缺少針對(duì)液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)運(yùn)輸領(lǐng)域的船舶運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)研究。

由于船舶是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，影響船舶運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)的因素眾多，且各因素對(duì)船舶運(yùn)營(yíng)的影響程度不同，因此，對(duì)船舶的綜合評(píng)價(jià)是一個(gè)在準(zhǔn)確確定各因素權(quán)重基礎(chǔ)上的多因素系統(tǒng)評(píng)價(jià)問(wèn)題。本文利用層次分析法建立一個(gè)適應(yīng)LNG船舶的評(píng)價(jià)模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)LNG船舶的運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀的綜合評(píng)價(jià)。

1 基于AHP的LNG船舶評(píng)價(jià)模型

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty等人在20世紀(jì)70年代提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法。該方法將決策問(wèn)題的有關(guān)元素分解成目標(biāo)、決策、方案等層次，用一定標(biāo)度對(duì)人的主觀判斷進(jìn)行客觀量化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的一種決策方法。[14]本文將LNG船舶運(yùn)營(yíng)問(wèn)題層次化，對(duì)各層的影響因素進(jìn)行分析比較，引入比較判斷矩陣得到各因素的相對(duì)權(quán)重并在實(shí)踐中加以運(yùn)用，為L(zhǎng)NG船舶的科學(xué)管理提供決策依據(jù)。

1.1 建立層次結(jié)構(gòu)

影響LNG船舶運(yùn)輸?shù)囊蛩乇容^復(fù)雜，包括船舶設(shè)備狀態(tài)、天氣海況和裝卸條件，甚至還受買(mǎi)賣(mài)雙方的政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，很難通過(guò)單一指標(biāo)體系對(duì)所有影響因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。基于此，采用層次分析法設(shè)計(jì)指標(biāo)體系，把問(wèn)題條理化、層次化，構(gòu)建一個(gè)層次分析的結(jié)構(gòu)模型，以便有選擇地開(kāi)展評(píng)價(jià)工作。

對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)輸航次，可將其分為裝載作業(yè)、滿載航行、卸載作業(yè)和壓載航行等4個(gè)階段。卸載作業(yè)階段發(fā)生在LNG接收站，除LNG船舶/船員及接收站外，參與方還包括引航、海事、商檢、邊防、拖船、代理及服務(wù)商等，可以多角度了解LNG船舶在港作業(yè)的表現(xiàn)。因此，選擇卸載作業(yè)過(guò)程作為評(píng)價(jià)對(duì)象，通過(guò)國(guó)際氣體船舶及碼頭經(jīng)營(yíng)者協(xié)會(huì)(Society of International Gas Tanker & Terminal Operator Ltd.，SIGTTO)與國(guó)外LNG船東及碼頭方交流討論，并在不同LNG船舶在港卸載期間登船拜訪，了解國(guó)外LNG船東對(duì)船舶評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)廣泛調(diào)研后確定船舶在港表現(xiàn)的10個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)(見(jiàn)表1)。

1.2 構(gòu)造判斷矩陣

在建立船舶在港評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)之后，需要對(duì)指標(biāo)層的各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，并最終計(jì)算各指標(biāo)的重要性。這里采用1～9標(biāo)度方法將兩兩指標(biāo)的重要性賦予一定的數(shù)值[15](見(jiàn)表2)，構(gòu)造出比較判斷矩陣F。

表1 船舶在港表現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

表2 判斷矩陣標(biāo)度及含義

重要性比較數(shù)值是根據(jù)人們進(jìn)行定性分析的直覺(jué)和判斷力而確定的，它可由決策者直接提供，或是通過(guò)決策者與分析者的對(duì)話來(lái)確定，或是分析者通過(guò)某種技術(shù)咨詢(xún)獲得。

1.3 計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重

對(duì)判斷矩陣F進(jìn)行求解，得到最大特征根λmax和最大特征向量W。

(1)

W=(W0,W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8,W9)T

(2)

計(jì)算出判斷矩陣的最大特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量后，需根據(jù)一致性指標(biāo)CI、隨機(jī)一致性指標(biāo)RI、一致性比例CR進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

(3)

(4)

10階矩陣的RI取值1.49，當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為F是滿意一致性矩陣，所求特征向量W即為各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。

2 案例分析

2.1 確定指標(biāo)權(quán)重

廣東大鵬LNG項(xiàng)目是我國(guó)首次進(jìn)口LNG的試點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目租賃3艘147 000 m3的LNG船 “大鵬昊”“大鵬月”“大鵬星”承擔(dān)澳大利亞丹皮爾港至深圳大鵬LNG接收站的運(yùn)輸任務(wù)。對(duì)船舶在港作業(yè)評(píng)價(jià)從2013年7月開(kāi)始至2018年6月共完成

256航次的卸載作業(yè)評(píng)價(jià)，其中“大鵬昊”和“大鵬月”各86航次，“大鵬星”84航次。

對(duì)于LNG船舶在港各評(píng)價(jià)指標(biāo)間的重要性比較數(shù)值，咨詢(xún)LNG船舶管理公司管理人員(船隊(duì)經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理和船舶總管各1人)、3艘LNG船舶的高級(jí)船員(船長(zhǎng)、輪機(jī)長(zhǎng)、大副和貨物工程師各3人)和大鵬LNG接收站管理及操作人員(接收站經(jīng)理、海務(wù)經(jīng)理、海務(wù)主管和操作主管各1人)，編制各指標(biāo)重要性比較數(shù)值的調(diào)查問(wèn)卷并發(fā)送給以上參評(píng)人員，通過(guò)對(duì)調(diào)查結(jié)果匯總分析，最終形成比較判斷矩陣(見(jiàn)式(5))。計(jì)算得最大特征根和一致性指標(biāo)為最大特征根λmax=10.406 8，一致性指標(biāo)CI=0.045 2，一致性比例CR=CI/RI=0.030 3<0.1，證明該判斷矩陣具有滿意的一致性。特征向量見(jiàn)式(6)。

(5)

(6)

由式(6)可知：F2重要性最高，F(xiàn)4次之，各指標(biāo)重要性排序與經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知一致，也符合船舶在港作業(yè)的實(shí)際情況。

2.2 編制卸載作業(yè)評(píng)價(jià)表

在具體評(píng)價(jià)時(shí)，將每項(xiàng)指標(biāo)分為{優(yōu)秀、良好、一般、一般以下、較差}5個(gè)等級(jí)并編制卸載作業(yè)評(píng)價(jià)表(見(jiàn)表3)。每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)按10到0賦予相應(yīng)的分值，即對(duì)應(yīng){10～9，9～8，8～6，6～4，4～0}。

船舶完成卸貨作業(yè)后，由接收站當(dāng)值海務(wù)人員對(duì)所有指標(biāo)逐一進(jìn)行評(píng)價(jià)(見(jiàn)表3)，并與LNG船舶的船長(zhǎng)共同簽字確認(rèn)。對(duì)于“一般以下”的指標(biāo)則需記錄原因，如是船方原因(船舶故障或船員操作失誤等)導(dǎo)致，船舶還應(yīng)出具事故報(bào)告并由海務(wù)人員跟進(jìn)整改過(guò)程直至事故關(guān)閉。船舶每航次卸載作業(yè)的評(píng)價(jià)表由參與者匯總分析，并根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算每次卸載作業(yè)的綜合表現(xiàn)。

表3 船舶卸載作業(yè)評(píng)價(jià)表

2.3 綜合評(píng)價(jià)

船舶卸載作業(yè)綜合表現(xiàn)用S表示，以作為從卸載作業(yè)角度評(píng)價(jià)LNG船舶管理水平的依據(jù)。S計(jì)算公式為

(7)

式(7)中：Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；Gi為第i個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)分值；m為指標(biāo)總數(shù)。

根據(jù)建立的LNG船舶評(píng)價(jià)模型，計(jì)算得到3艘船舶各航次的卸載作業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果，并展示2013年7月至2018年6月3艘船舶在港的綜合表現(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 廣東大鵬LNG項(xiàng)目船舶卸載作業(yè)綜合表現(xiàn)

在評(píng)價(jià)初期，各船之間的表現(xiàn)差異較大，且同一船舶的表現(xiàn)波動(dòng)較大。經(jīng)分析主要存在3個(gè)問(wèn)題：

1) 船舶電站和LNG貨泵控制系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致卸貨作業(yè)時(shí)常中斷。

2) 不同船舶對(duì)港內(nèi)通航和靠離泊操作要求的熟悉程度不同。

3) 不同船舶的船員適任能力及與岸方的配合程度存在差異。

對(duì)此，船岸之間建立定期溝通機(jī)制，由雙方管理和操作人員分析差異及波動(dòng)的原因并共同尋找解決方案。經(jīng)不斷改進(jìn)后，各船間的差異顯著減小，在港作業(yè)的綜合表現(xiàn)趨于穩(wěn)定并有所提高。

隨著船員對(duì)港口通航條件、LNG貨物系統(tǒng)維護(hù)及操作流程熟識(shí)度的增強(qiáng)，船舶卸載作業(yè)表現(xiàn)在評(píng)價(jià)中期有進(jìn)一步提升，但由于項(xiàng)目船舶的船員和港口固定，加上固定的操作流程，船員在港期間偶爾出現(xiàn)懈怠疲勞現(xiàn)象，船舶在港的表現(xiàn)出現(xiàn)較大波動(dòng)。鑒于此，接收站加強(qiáng)卸貨期間的巡查和記錄，船舶管理公司加強(qiáng)對(duì)船員的培訓(xùn)及縮短關(guān)鍵崗位船員的輪班周期以降低疲勞期的影響,取得了顯著效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

從LNG接收站的角度對(duì)LNG船舶卸載作業(yè)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)是在國(guó)內(nèi)LNG進(jìn)口項(xiàng)目中的首次嘗試，針對(duì)LNG船舶卸載作業(yè)的影響因素，建立基于層次分析的評(píng)價(jià)模型，在管理實(shí)踐中加以應(yīng)用并取得良好的效果：能夠量化船舶在港的綜合表現(xiàn)，可客觀顯示LNG船舶執(zhí)行連續(xù)航次運(yùn)輸任務(wù)時(shí)在港表現(xiàn)的變化趨勢(shì)及不同船舶在港表現(xiàn)的差異；能夠指導(dǎo)船岸雙方發(fā)現(xiàn)、總結(jié)船舶在港期間存在的問(wèn)題并加以改進(jìn)，對(duì)促進(jìn)船舶管理提升及保障LNG可靠運(yùn)輸具有指導(dǎo)意義。