基于模糊層次分析方法的船舶綠色度評估體系研究

蔣春林 劉家新

武漢理工大學交通學院 武漢430063

基于模糊層次分析方法的船舶綠色度評估體系研究

蔣春林 劉家新

武漢理工大學交通學院 武漢430063

根據綠色船舶的特點，提出船舶綠色度的模糊層次評價指標體系，并用該評價方法對實船的綠色度進行了綜合評價，從而為綠色船舶的設計、評價提供可行的方法和工具。

綠色度 隸屬度 模糊層次分析

21世紀是一個發展與環保的新世紀，日益繁榮的世界經濟推動航運業飛速發展。船舶的增加、航區的擴大、航線的密集，在促進生產力的增長的同時，也必然會帶來嚴重的環境污染。綠色船舶的研制已引起了世界上所有航運大國的關注。為了保護海洋與大氣環境，世界商船逐步向綠色船舶過渡已成為一個迫在眉睫的課題。而綠色船舶作為綠色產品中的一種，不同于其它小機電產品，一個復雜的大系統產品，怎樣來衡量船舶的綠色程度并給出定量的評價標準和方法，這對指導船舶的綠色設計、引導綠色船舶的蓬勃發展、提高我國船舶產品在國際市場上的競爭力具有十分重要的意義，因此對船舶設計早期的綠色性能評估是十分必要的。

1 模糊層次分析方法流程

船舶對資源、能源和環境的友好程度，稱之為船舶的“綠色度”。由于船舶的綠色性能涉及的項目較多，因此對船舶綠色度的評價也就成為一項復雜的工作，為了將多層次多因素的復雜問題用科學的計量方法進行量化處理，首先應建立合理的評價指標體系。船舶綠色度評價內容的設置應科學、合理、全面。基于模糊層次分析方法的船舶綠色度評估體系就是在對船舶的環境性能進行分析的基礎上，建立待評對象的遞階層次結構，根據評價指標的屬性，利用模糊數學原理，以精確的數學語言描述定性或不確定因素，對其綠色程度進行評價［1-2］。

1．1 構造評價層次結構模型

根據評價體系中各指標所屬類型，可將其劃分為不同的層次，形成了船舶綠色度評價的遞階層次結構模型。船舶綠色度的評價結構模型是一個完全獨立的層次結構，其特點是上一級指標都是獨立的，與下一級指標完全不同。

1．2 確定各指標的相對重要度

建立遞階層次結構后，上、下層之間的元素隸屬關系就確定了。假設以上一層次的元素A做為準則層，對下一層次的元素B1、B2，…，Bn有支配關系，對于A層來說，首先要確定同層元素和哪個更重要，重要多少，一般用相對重要度表示，可建立模糊一致判斷矩形陣R。其中：rij表示元素Bi和Bj相對于元素A進行比較時，元素Bi和元素Bj具有模糊關系“…比…重要的多”的程度，為了使任意兩個方案關于某準則的相對重要程度得到定量描述［3］，在得到模糊一致判斷矩形陣R后，可求得B1、B2，…，Bn關于A的相對重要度，即各層之間的相對重要度，即相對權重

1．3 計算綜合重要度

根據評價指標體系，從總目標到子目標、子目標到指標的順序，設總目標含有A1，A2，…，At，t個子目標（或者指標），首先對這t個指標建立相對重要度判斷矩陣，計算相對權重a＝（a1，a2，…，at），對于某一子目標Ai，含有B1、B2，…，Bn共n個指標，對這n個指標建立相對重要度判斷矩陣，計算相對權重b＝（b1，b2，…，bn）。則對于指標Bj的綜合權重Lj為［5］

這樣逐層計算，最終形成一個綜合權重W

1．4 確定隸屬度

隸屬度是用來反映某對象具有某個模糊性質或屬于某個模糊概念的程度。隸屬度函數可以是任意形狀的曲線，取什么形狀取決于是否簡單、方便、快速、有效，惟一的約束條件是隸屬度函數的值域為［0，1］。建立隸屬函數的方法有很多，目前多采用指派法。指派法，就是根據問題的性質套用現成的某些形式的模糊分布，然后根據測量數據確定分布中所含的參數。這個方法給出的隸屬函數是近似的，在實踐中通過學習，加以修改，使之逐步完善。根據每一指標的環境特性，從已有的標準模糊分布中選擇適當的模糊分布，然后根據經驗指定或根據實驗數據計算出隸屬函數中有關參數，最后確定出該評價指標的隸屬函數［6］。

1．5 綜合評價

在求出了每個評價指標的隸屬度UA（xi），并計算出各指標的綜合重要度Wi后，就可以進行綜合評價。綜合評價可以使受多因素影響的事物和現象達到整體最優。本文采用線性加權法，該方法主要考慮的是各評價指標在評價中所處的地位或所起的作用不盡相同，方案的綜合評價值是該方案各指標單項價值的線性加權和，即

將待評船舶的綜合評價值T待評與參照船舶的綜合評價值T參照進行比較，即可確定待評船舶是否符合綠色船舶的要求。

2 評價方法應用實例

以京杭運河100 t級小型散貨船為例，應用上述評價方法來對船舶的綠色度進行簡單的評價。

2．1 確定評價指標體系及層次結構

通過對京杭運河小型散貨船的調研，確定船舶綠色度的評價指標體系和遞階層次結構，見表1。

2．2 計算各評價目標的權重

根據下層指標對上層評價準則的影響重要度，計算各級指標的相對重要度，見表2。

2．3 計算綜合重要度

根據步驟2．2的計算結果可以求得船舶的總體綜合重要度，見表2。

表1 京杭運河100 t級小型散貨船綠色度評價層次結構

表2 京杭運河100 t級小型散貨船評價指標綜合重要度

2．4 確定各評價指標的隸屬度

首先要確定各指標的隸屬函數，采用邏輯推理指派法，根據京杭運河100 t級小型散貨船各指標的統計資料和交通部開發的京杭運河100 t級標準貨船相比較，來確定各指標的隸屬度。

例如，油污水直接排入水體后，其中所含的油份不但降低了水生物資源的營養價值，其中的毒性物質會在生物體內積累，造成大面積生物中毒死亡，破壞生態平衡，并最終通過食物進入人體，影響人類的健康。因此，MARPOL73／78修正案規定船舶油污水中的含油量應小于15 mg／L。油污水中的含油量越少越好，含量越高，對水體的危害就越大，即該指標值越小越好。因此，可以認為油污水中含油量為標準排放量的船舶在該指標上的綠色度為一般，即隸屬度為0．5；當含油量超過50 mg／L時，該指標的隸屬度為0；當含油量小于10 mg／L時，可認為該指標的隸屬度為1。

可以根據其相應的描述，規定相應的隸屬度函數，使得指標的定性表示轉化為定量描述。對某一指標描述可分為七個等級：很好、好、較好、中、較差、差、很差，那么可以規定相應等級的隸屬度函數為1．0、0．9、0．7、0．5、0．3、0．1、0。也就是說，指標的最劣值和最優值分別為0和1．0。

同理可得其它各指標的隸屬函數，在此不一一列舉，各指標的隸屬度見表3。

表3 京杭運河100 t級小型散貨船各指標隸屬度計算

2．5 綜合評價

根據綜合重要度（表2）和隸屬度（表3）的數據，使用線性加權法計算出待評船舶和參照船舶的綜合評價結果，得

此時，可以很明顯地看出待評船舶和參照船舶的優劣，待評船舶的各評價指標綜合起來要比參照船舶差。根據調查，京杭運河小型船舶對周圍環境的污染確實較為嚴重，船舶綠色程度較低，評價結果與實際污染情況非常吻合。

3 結束語

通過上述的應用舉例可以看出，模糊層次分析方法能夠較客觀的對船舶綠色度進行評價，但在評價過程中，有些評價指標指數的選取還要取決于評價者的經驗，因此可以向專家多方咨詢，以得到較為客觀的指數，使得對船舶綠色度的評價更加客觀、完善、準確。

［1］徐昌文．模糊數學在船舶工程中的應用［M］．北京：國防工業出版社，1992：148-153．

［2］龔昌奇．船舶艙室布置方案的模糊綜合評價［J］．中國造船，2000：22-26．

［3］蔡 薇．綠色船舶機理、指標體系、綠色度及船舶大氣污染算法研究［D］．武漢：武漢理工大學，2004．

［4］劉志鋒．綠色產品綜合評價及模糊物元分析方法研究［D］．合肥：合肥工業大學，2003：60-62．

［5］王躍進，孟憲頤．綠色產品多級模糊評價方法的研究［J］．中國機械工程，1016-1019．

［6］劉志峰，許永華．綠色產品評價方法研究［J］．中國機械工程，968-971．

Assessment system of the ship′s green degree based on fuzzy-AHP

JIANG Chun-lin LIU Jia-xin
School of Transportation Wuhan University of Technology Wuhan 430063

According to the characteristic of green ships，the authors set forth the assessment index system of ship′s green degree based on fuzzy-AHP（analytic hierarchy process），and use this method to estimate the green degree of real ships comprehensively．It supplies the feasible tools for design and assessment of the green ships．

green degree subjection degree fuzzy analytic hierarchy process

U66

A

1671-7953（2007）02-0073-04

2006-07-12

修回日期2006-07-28

蔣春林（1981—），男，碩士生。