船舶建造技術水平評價方法研究

高云劍

(海裝上海局 綜合計劃處， 上海 200063)

船舶建造技術水平評價方法研究

高云劍

(海裝上海局 綜合計劃處， 上海 200063)

根據船舶行業標準《船舶建造技術水平評估方法》所建立的指標體系，以及綜合模糊評價的理論為基礎，提出了建立船舶建造技術水平評價模型的方式。基于專家調查結合層次分析理論形成了一種用于解決船舶建造技術指標權重確立的方法。

船舶建造技術 水平評價 權重

1 前言

為了在競爭激烈的世界船舶市場中取得一席之地，以及了解企業與國內外先進水平的差距，一些主要造船國家都十分重視對造船技術水平的評價研究，采用的方法則基本都是基于英國第一海事國際咨詢公司(FMI)早期開發的水平評價研究方法。

早在1975年，英國政府就曾對所有船廠進行過一次造船技術水平的評價，采用由FMI制定的評價體系。此后，這一評價體系還應用于法國和加拿大等國。從20世紀90年代～21世紀初，部分國家相繼采用此方法開展了造船技術水平評價研究。FMI評價體系包含造船、修船和船舶改裝的129個因素。這些因素可歸納在18個功能領域組之內。用于造船的7個功能領域組及其因素(指標)個數如表1所示。

FMI標桿評價體系對每一個因素(指標)分成五個應用水平等級做出描述。其中，1級是基本的技術水平，5級則是當前的最新技術水平。其中，船體建造因素(D1)的五級劃分如表2所示。

FMI方法采用專家打分法對技術領域各評價要素(指標)進行評價，得出各領域的技術水平分值及企業整體的技術水平狀態，形成評價結果為決策服務。

在我國，從20世紀80年代以來，也曾經多次借鑒國外標桿評價方法對造船技術水平進行評價研究，其評價結果為我國船舶工業發展提供了決策依據。2012年，工信部引發了《關于進一步推進建立現代造船模式工作的指導意見》(工信部裝〔2012〕488號)。“指導意見”在第五節“保障措施”第三條“組織國際國內交流，深入開展對標分析”中明確指出，要“制定和頒布船舶行業標準《船舶建造技術水平評估方法》，引導全行業提升船舶建造技術水平”。

結合“指導意見”和工信廳科〔2012〕68號文，中國船舶工業行業協會、中國船舶工業集團公司第十一研究所和中國船舶工業綜合技術經濟研究院在以往工作基礎上，組織編制了船舶行業標準《船舶建造技術水平評估方法》，并于2012年12月28日，經工信部發布的2012年第70號公告，獲得正式批準(標準號為CB/T 4335-2012)，于2013年6月1日起正式實施。然而由于“標準”中提出的評價指標體系沒有定義各項指標的權重值，以及定量評價結果與定性判定之間的關系，企業無法直觀地評估自身的建造技術水平、在行業內所處位置及主要差距領域等，造成行業和企業無法明確進一步改進的方向。因此本文在《船舶建造技術水平評估方法》所建立的指標體系的基礎上，結合模糊綜合評價法，建立評價模型，使得企業可以對船舶建造過程中各準則下的諸多復雜因素進行系統分析計算，最終得出船舶建造技術水平評價的量化結果，其主要內容和步驟包括：

(1)建立所有應用于評價模型的評價因素集合；

(2)建立船舶建造水平評價度集合；

(3)確定各層次評價因素的權重；

(4)確定評價因素隸屬度；

(5)建立船舶建造技術水平評價模型。

2 建立所有應用于評價模型的評價因素集合

在確定評價因素集合時，應盡量減少評價因素集合的層次，以降低評價模型的復雜性，減少計算量，提高評價系統的操作性。本文作為方法研究只列出1層級的集合作為示例，具體如下：

(1) 綜合經濟技術因素集合。

U1={企業人員狀況U11， 年造船產量U12， 造船工業總產值U13， 造船工業增加值U14， 固定資產產出率U15， 造船單位面積產出率U16， 人均年造船修正總噸U17， 自主開發新產品能力U18， 造船綜合能耗U19， 鋼材綜合利用率U110， 造船生產效率U111}。

(2) 生產設計因素集合。

U2={生產設計人員U21， 生產設計周期U22， 三維設計建模率U23， 設計資源數據庫U24， 生產設計信息平臺U25}。

(3) 生產管理因素集合。

U3={生產計劃大節點實現率U31， 船舶建造周期U32， 安全生產U33，節能減排U34， 制造資源數據庫U35， 生產管理信息平臺U36}。

(4) 單船建造技術因素集合。

U4={鋼材一次利用率U41， 分段無余量制造率U42， 無余量搭載率U43， 分段總組率U44， 上船臺(進塢)前預舾裝率U45，下水(出塢)前舾裝工程完整率U46， 涂裝技術指標U47}。

值得注意的是，在這一層級中的數據并不能從船廠采集到原始評估數據。因此就對《船舶建造技術水平評估方法》所確定的船舶建造技術水平評估指標體系中的65項評估項即集合中的每一項元素進一步分解和細化，得出組成評估項的基礎數據及其對應的原始數據；并且分析和確定基礎數據與原始數據的量綱，提出各項數據的統計方法與要求；同時，研究分析各項數據之間的關聯關系，確定數據的大體區間范圍，建立數據輸入準確性的判定準則，從而避免異常數據、非法數據現象的出現，具體的層次及基礎數據的分析方案如圖1所示。

其中指標數據、基礎數據、原始數據的定義與相互關系如下：

(1) 指標數據：是指CB/T4335《船舶建造技術水平評估方法》標準中4項一級指標、29項二級指標(共65項評估項目)經過計算后得出的量化數值；

(2) 基礎數據：計算指標數據所需要的數據項；

(3) 原始數據：用于計算基礎數據、從企業直接獲取的數據。

三種數據的設置主要是通過對指標數據的層層細化，使所要采集的數據更為清晰、直觀，提高可操作性。此外，由于不同數據采集、計算難易程度的不同，對部分數據而言，指標數據與基礎數據、基礎數據與原始數據、甚至指標數據與原始數據會存在屬性重疊(即相同)的現象。

指標數據、基礎數據、原始數據之間關系的舉例。

對于《船舶建造技術水平評估方法》標準中二級指標“4.1.7 造船單位面積產出率”的計算：

(1) 造船單位面積產出率= 統計年度完工修正總噸/造船業務場地面積；

(2) 完工修正總噸=系數A×(完工船的載重噸×總噸轉換系數B)系數C。

其中：“造船單位面積產出率”是指標數據；“統計年度完工修正總噸”、“造船業務場地面積”是基礎數據；“完工船的載重噸”等都是原始數據，如圖2所示。

3 構建船舶建造水平評價度集合

船舶建造水平評價度的集合應將評價指標體系中所有可能出現的評價結果都包含其中。值得注意的是，雖然評價的準確性與評價集合中的因素成正比關系，但若評價因素過多，評價過程將極其復雜，反而對評價過程本身產生負面的效應。在船舶建造技術水平評價的過程中，為了使評價結果和評價集合中因素的關系較為清晰，本文將各因素的評價分為五個等級(見表3)，即

V=(v1,v2,…v5)

4 評價因素權重的確定

在現實情況中用來確定權重的方法通常有層次分析法、德爾斐專家評議法、專家調查法等。本文主要采用層次分析理論對其進行研究，具體步驟如下：

(1) 構架遞階層級。

一般來說，每個層級中的所有因素應當包含在單一的評價準則之下進行兩兩比較，為了防止出現不必要的誤判，同一層級的因素數量應保持在9個以下。若不能避免，則需通過增加層級再次分組。在構架層級的過程中，其個數并沒有固定的要求，若問題越復雜、則需劃分的詳細度越高，隨之層級也就越多。

(2) 建立比較矩陣。

層次分析理論要求同一層級中的各因素通過分別判斷其對應上一個層級的準則因素的相應權重以區別其在這一層級的重要性。對于這類的復雜問題，通過主觀直接判斷的結果往往誤差較大且脫離現實。因此在層次分析法中，往往通過兩兩比較同一層級的因素建立比較矩陣，計算該矩陣得出同一層級各因素相對于上一層級的權重。在各因素兩兩比較時，可通過1-9標度法來標定因素之間重要性的強弱程度，具體見表4。

為了使得比較矩陣中的數據具有代表性與客觀性，對其開展的數據調查應依托于船舶行業行為中各環節的專家進行評判。

本文對各領域的專家可能給出的數據提前進行了部分預判，以便統計歸類時可具有一定指向性。在預判階段，將可能出現的結論分為直觀、片面和保守三種。直觀指該結論客觀、準確且專業；片面指該結論由于角度上理解的不同造成偏差；保守指受傳統模式和觀念的影響造成的指向性較強的誤差。具體分類見表5。

通過大規模的專家評判所獲得的比較矩陣數據量大，而專家的不同立場又會使獲得的數據存在一定的局限性和差異性，這些誤差將導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。

得到某一因素的判斷矩陣A后，為了獲取其對應于上一個層級的權重排序值，應將該矩陣最大特征值=λmax的特征向量W進行歸一化處理，即層次單排序，其計算步驟為

① 得判斷矩陣的最大特征根λmax；

②Aw=λmaxw，解出λmax所對應的特征向量w;

③ 歸一化處理w,得出該因素的權重排序值。

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的元素因當滿足аikаkj=аij。當比較矩陣的最大特征根不等于其階數n時，該矩陣則為非一致性矩陣。其檢驗步驟如下：

① 計算一致性指標CI。

CI= (λmax-N) / (N-1)

② 查找相應的平均隨機一致性指標RI。n=1，…,9 可對應RI的值，如表6所示。

③ 計算一致性比例CR。

CR=CI/RI

若CR<0.10時，認為判斷矩陣的一致性可以接受，否則應對矩陣做適當的修正。

5 評價因素隸屬度的確定

目前確立隸屬度函數并沒有公認的成熟方法，在同一概念下不同的人建立起的隸屬度函數往往也不一樣，因此多通過經驗或者實驗來獲取。對于船舶建造技術水平評價來說，其涉及的領域較為寬泛，且無歷史數據可以參照，因此本文同樣采取專家調查法來確定各評價因素的隸屬度，具體步驟見圖3。

6 建立船舶建造水平評價計算模型

根據評價集的建立和隸屬度的確定，應由低層次到高層次地建立評價矩陣。如，在某單一準則Ci下，第四層n個因素為D=(d1,d2…dn),其中每個因素的評價集為Vi=(V1，V2…V3)T, (i=1,2…n),結合每個因素的隸屬度，構成評價矩陣為V=(V1，V2…V5)T，若在Cj下D=(d1,d2…dn)的每個因素的排序權重為WD=(W1,W2…WN),那么Cj的隸屬度可以由下式計算：

Rcj=WD×V=(W1,W2…Wn)

計算結果：Rcj=(r1,r2…r5)就是Cj因素的隸屬度，同理可以計算得出與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算，得出最后的評價結果。

7 結論

(1) 本文對CB/T4335-2012《船舶建造技術水平評估方法》的深化提出了一種理論方法，為實現我國造船企業船舶建造技術水平的綜合定量評估提供了方法依據。

(2) 在實際操作時，若判斷矩陣出現非一致性，應考慮采用合適的方法(如遺傳算法等)對其進行修正。

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

[2] 朱嘉龍，劉傳茂.造船技術水平評價研究[J].船舶工程，1999，4.

[3] 魯大鵬.船舶建造過程綠色度評價體系研究[D].大連：大連理工大學，2009.

[4] 中國船舶工業綜合經濟研究院.CB/T4335-2012船舶建造技術水平評估方法[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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