基于AHP與TOPSIS算法的港口競爭力評價與對策研究

摘 要：研究煤碼頭競爭力影響因素，構建煤碼頭競爭力評價指標體系，貼近煤碼頭競爭實際情況，引入政策條件、可持續發展等指標因素，采用AHP和TOPSIS相結合的方法對煤碼頭競爭力進行評價研究，為煤碼頭經營模式提供理論依據。

關鍵詞：港口 煤碼頭 競爭力 評價 AHP TOPSIS

中圖分類號：F502 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2012）02-018-03

日照港是國內沿海三大運輸系統——煤炭、鐵礦石和石油運輸系統的重要組成部分，它與鄰近的青島港、連云港等港口在爭取政府扶持政策、運輸成本、港口作業價格、裝卸效率、服務質量等方面存在激烈競爭{1}。我們通過建立一套全新的現代港口競爭力評價指標體系，運用評價模型對日照港、青島港、連云港等港口的煤碼頭競爭力進行研究，從而為加速沿海港口合并重組，變競爭為合作，實現優勢互補，提升港口集群整體優勢打下基礎。

一、建立港口煤碼頭競爭力評價指標體系

1.煤碼頭競爭力評價指標體系確定的原則{2}。科學性原則。煤碼頭的實際競爭狀態是指標體系確立的主要依據。指標體系的構建要密切結合煤碼頭的行業特性。例如：煤碼頭的主要客戶與集裝箱碼頭不同，前者主要是貨主，后者更易受船東影響。雙方關注的談判要素也顯著不同，例如航線密度對集裝箱運輸來說至關重要，對煤炭運輸而言，影響不十分明顯。貨主與煤碼頭的談判內容也與其他散貨碼頭差別很大，煤碼頭貨主更加關注的是運輸系統的可靠性、堆場的面積等因素。液體散貨的貨主更關注碼頭的安全性、集疏運的方式等因素。

全面性原則。煤碼頭競爭力影響因素較多，很難用少量指標去全面說明，必須在充分考慮外部環境和內部條件的情況下，合理去除有替代性的指標，進而構建全面、客觀的反映煤碼頭的競爭力指標體系。

可操作性原則。煤碼頭的評價涉及指標數量繁多，很多指標屬于港口的保密數據。該原則要求一方面指標體系的選取數據可以搜集，另一方面各港口煤碼頭指標要統一，有可對比性。設計的指標應重點突出、簡明扼要，在實踐中切實可行。指標的計算口徑、計算方法等有可比性和一定程度上的穩定性。

絕對指標和相對指標相結合原則。從統計分析的角度出發，絕對指標反映的是總量、規模等因素；相對指標反映的是速度、結構、比率等因素。結合兩類指標進行分析，可以較準確地反映實際情況。對港口綜合競爭力的排行不能僅僅局限于對傳統能力的排行，還應充分體現出對其發展潛力的排行。

2.煤碼頭競爭力評價指標。依據煤碼頭競爭力影響要素的文獻調查與專家調查結論，把影響煤碼頭競爭力要素分為一級指標4類，二級指標14類。具體指標如表1（煤碼頭競爭力影響要素)所示。

3.確定評價指標權重系數。實際評價過程中，各個評價因素的重要程度往往是不同的，為了反映這一事實，在進行方案評價時，根據實際情況確定出各指標的權重系數，采用逐對比較法確定各指標的權重系數。將評價指標進行兩兩循環組隊，對每對之中的兩個指標進行評價，相對重要的指標得1分，另外一個得0分。然后將所有指標的得分匯總，并進行歸一化處理，得到每一個指標的權重系數{3}。

二、煤碼頭競爭力評價方法

1.采用AHP確定指標權重。煤碼頭競爭力評價是一個典型的多層次多指標的綜合評價問題。

目前，對煤碼頭競爭力評價的研究方法很多，如采購成本法和作業成本法(ABC法)、線性加權法、層次分析法(AHP)、數據包絡法(DEA)、逼近理想求解排序法(TOPSIS)、模糊綜合評價法等。這些評價方法各有優劣，AHP充分利用專家主觀意見，但是過分依賴其主觀判斷；TOPSIS評價結果不受人為因素影響，計算簡單，容易理解，但不能反映決策者的偏好。我們選取AHP和TOPSIS相結合的方法對煤碼頭競爭力進行評價與選擇，采用層次分析法(AHP)確定各指標的權重后運用TOPSIS法對港口煤碼頭競爭力進行綜合評價。AHP方法用排序向量表示不同因素的相對重要性，分六個基本步驟：第一步，建立層次模型。運用AHP進行系統分析，首先將所包含的因素分組，每一組作為一個層次，按照最高層、若干有關的中間層和最低層的形式排列起來，將與煤碼頭競爭力相關的指標體系進行整理并分層次，制訂成專家調查的問卷。第二步，咨詢專家。使用德爾菲法分別對1、2級指標進行19級兩兩標度，使用兩兩標度法確定評價體系中各個指標之間相對重要性的比例，通過層次單排序的方法計算出指標在該層次中對于上層指標的權重。第三步，構造判斷矩陣。咨詢專家組，分別得到專家關于l、2級指標的兩兩標度。專家對每一層次各因素的相對重要性給出判斷，這些判斷用數值表示出來，寫成矩陣形式，根據專家咨詢結果構造判斷矩陣。第四步，層次單排序。根據判斷矩陣計算對于上一層某因素而言，本層次與之有聯系的因素的重要性的權值。單層次排序可以歸結為計算判斷矩陣的特征根和特征向量問題，即對判斷矩陣B滿足BW=λmaxW的特征根與特征向量，式中λmaxW為B的最大特征根，W為對應于λmaxW的正規化特征向量，W的分量是Wi相應因素單排序的權值。每一評價指標在它對應的上一個層次中的權重。第五步，單排序一致性檢驗。由于評價對象是個復雜的系統，專家們在認識上有不可避免的多樣性和片面性，即使有九級標度也不可能保證每個判斷矩陣具有完全一致性。因此還必須對形成的判斷矩陣進行一致性檢驗。一致性檢驗即檢查各個權重之間是否存在矛盾之處。

一致性檢驗依據是矩陣理論，步驟如下：

計算判斷矩陣的最大特征根

λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為判斷矩陣的行數，即層次子系統中的指標個數；A為判斷矩陣；W為判斷矩陣的特征向量；AWi為判斷矩陣A與其特征向量W相乘而得的向量AW的第i個元素。

計算一致性比率CI

顯然，當判斷矩陣具有完全一致性時，CI=0，λmax-n愈大，C1愈大，矩陣的一致性愈差。

計算隨機一致性比率CR

判斷矩陣的一致性是專家對評價指標兩兩標度信度的反映。為了檢驗判斷矩陣是否具有滿意的一致性，需要將CI與平均隨機一致性指標RI進行比較。

2.運用TOPSIS進行煤碼頭競爭力評價選優。逼近理想求解的排序法(TOPSIS， Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)是求解多目標決策問題的一種非常有效的方法③。其基本思想是先選定一個正理想解和負理想解，然后找出與正理想解距離最近且與負理想解距離最遠的方案作為最優方案。TOPSIS法中引入相對貼近度來權衡兩種距離的大小，判斷解的優劣。

對上述P個煤碼頭m項評價指標所確定的判斷矩陣X=(xij)pxm進行歸一化，得到歸一化判斷矩陣；Y=(yij)pxm

構造加權規范決策矩陣Z=(zij)pxm，其中: Zij=Wjgyij(j=1，2，L，m)，式中Wj由AHP得到的綜合權重系數確定；

確定評價對象的正理想解S+和S-負理想解，其中:

S+=｛（max zij│j∈J1），(min zij│j∈J2)｝

S-=｛(min zij│j∈J1)，(max zij│j∈J2)｝

(i=1，2L，P，j=1，2，L，m)

式中J1為效益型指標，J2為成本型指標。

評價對象對正負理想解的距離分別為:

相對貼近度的計算和物流中心的選擇。各方案與正負理想解的相對貼近度為:

ηi=D-i/(D+i+D-i)

根據ηi值的大小排序，ηi越接近于1，則方案越優，即相對應的煤碼頭競爭力就越強(其中0≤ηi≤1)。

三、運用指標體系對日照港、青島港、連云港煤碼頭競爭力進行評價

1.采用AHP確定指標權重。建立煤碼頭競爭力評價指標體系見表1。首先構造判斷矩陣，進行層次單排序以及一致性檢驗。具體步驟如下：

（1）應用德爾菲法，分別得到專家關于l級指標的兩兩標度，構造判斷矩陣如表(3)。

進行層次單排序以及一致性檢驗：

W（1）=（0.5678，0.2593，0.1194，0.0535）T

λmax=4.079，CI=0.026，

RI=0.9，CR=0.029≤0.1

（2）同上，得到專家關于2級指標的兩兩標度，分別構造B1，B3的判斷矩陣如表4、表5。

進行層次單排序以及一致性檢驗：

W1(2)=(0.8327，0.4997，0.1946，0.1152，0.0762)T

λmax=5.0685，CI=0.017

RI=1.12，CR=0.015≤0.1

進行層次單排序以及一致性檢驗：

W3(2)=(0.8769，0.4210，0.1994，0.0838，0.0838)T

λmax=5.1058，CI=0.026

RI=1.12，CR=0.024≤0.1

對于B2與B4對應的指標體系均為2×2階矩陣，故我們可以直接得出它們的權重：

W2(2)=(0.5，0.5)T，W4(2)=(0.8944，0.4472)T

顯然均通過一致性檢驗。

（3）進行層次總排序。由此得到綜合權重：

W(0)=(0.4728，0.2837，0.1105，0.0654，0.0433，0.1296，0.1296，0.1047，

0.0503，0.0238，0.0100，0.0100，0.0479，0.0239)T

以此作為TOPSIS評價的權重系數。

2.運用TOPSIS進行評價選優。表6為3個煤碼頭競爭力的評價指標值。將指標判斷矩陣歸一化，利用AHP確定的綜合權重W(0)構造加權決策矩陣（見表7）。

由此計算評價對象的正理想解S+和負理想解S-，分別為：

S+=(0.1671，0.1018，0.0384，0.0242，0.0149，0.0446，0.0442，0.0409，

0.0170，0.0082，0.0035，0.0036，0.0165，0.0087)T

S-=(0.1519，0.0812，0.0343，0.0174，0.0136，0.0415，0.0424，0.0294，0.0164，

0.0077，0.0031，0.0029，0.0156，0.0064)T

確定3個煤碼頭競爭力在各指標上到正、負理想解的距離，并計算各方案與理想解的相對貼近度，結果見表8。

煤碼頭競爭力排序。由表8相對貼近度的大小可知， 煤碼頭競爭力的排序為T1＞T2＞T3，因此，T1最強，其次T2是，T3最差。

四、結語

我們運用AHP和TOPSIS算法對日照港、青島港、連云港煤碼頭競爭力的量化指標進行綜合評價，可以明確看出三港煤碼頭競爭力的優劣勢。日照港在港口環境與設施、可持續發展能力等方面優勢明顯，但港口總體管理與服務水平與青島港有一定差距，在政策條件方面落后于連云港、青島港，政策扶持力度的差距加大了日照港競爭壓力；青島港是區域核心港口，綜合管理水平是三港中最好的，但煤碼頭的港口環境與設施、可持續發展能力與日照港有一定差距，但差距不大；連云港的政策條件是三個港口中最好的，發展潛力巨大，但受制于港口環境與設施、可持續發展能力、管理與服務水平等因素，與青島港、日照港相比有一定差距。隨著經濟全球化步伐的加快，港口企業競爭日趨激烈，港口企業會因發展的內外部環境、發展戰略、政策扶持力度、綜合管理水平等因素的影響，競爭力排名動態變化。我國港口企業只有正確評價并發展競爭力，準確定位，清醒地分析自身優劣勢，根據實際情況制定切實可行的發展模式，優化內外部發展環境、進行資源重組合并，爭取加大政策扶持力度，提高綜合管理水平才能持續健康發展。

參考文獻：

1.大連海事大學世界經濟研究所.2008年中國港口綜合競爭力指數排行榜報告[R]，2009(3)

2.大連海事大學世界經濟研究所項目組.中國港口綜合競爭力指數排行榜報告[R]，2006(8)

3.羅新星，彭素華.綠色供應鏈中基于AHP和TOPSIS的供應商評價與選擇研究[J].管理科學，2011(2):53-56

4.吳遜，楊帆，米紅，席斌.基于層次分析法的國民經濟動員定量評價模型研究[C].中國系統工程學會第十四屆學術年會，2006:691-698

（作者簡介：王森勛、教授，山東科技大學資源經濟與管理專業在讀博士。山東青島 266510）（責編：若佳）