基于模糊重心法的航海實習船安全評價

劉立國

（青海交通職業技術學院 機械工程系，西寧 810003）

0 引言

隨著中國航海實習船共享聯盟的成立，航海實習船的使用需求逐步增大，航海類教育規模的擴大突出了航海實習船的作用與地位，但相應的問題也隨之而來。由于航海實習船種類與結構復雜、教學人數與教學活動繁多，增加了日常航行中的不確定因素，因此航海實習船的安全性格外重要。我國船舶領域的安全評估開展較早且全面，但專門針對航海實習船安全方面進行評價的文章還較少。同時，航海實習船在管理方面同客滾船一樣，存在安全隱患方面的相似性，因此有必要對航海實習船進行正確合理的安全評價，針對安全評價的過程與結果找出日常管理中存在的問題及隱患，更好地服務于航海教學。

1 航海實習船安全評價模型

模糊綜合評價法[1]是一種基于模糊數學的評價方法，根據隸屬度理論將定性評價轉化為定量評價，經過多年發展已廣泛應用于社會經濟、交通、信息等多個領域，適用于多目標決策、多層次復雜問題分析，同其他數學模型相比優勢明顯，此方法由因素評價集的建立、評價對象因素集建立、評價矩陣與權重確定、評價結果清晰化等四步組成。模糊綜合評判方法的步驟如下。

1.1 因素評價集的建立

每個評價人員對影響因素做出的評語是不同的，將各種可能出現的評語組成一個集合即為因素評價集。本文根據實際需要評價集做如下規定：

V={優，良，一般，較差，很差}={1, 2, 3, 4, 5}

1.2 評判對象因素集的建立

人、機、環境、管理構成航海實習船安全的四大影響因素，也即MMEM系統，選人員、設備、管理、環境因素[2]為評價首級子系統，再將首級子系統進一步分解為諸多子系統。根據所分解的子系統構建了本文所用安全評估指標因素集，見圖1～圖5。

1.3 確定矩陣和權重

指標權重的確定有多種方法。目前應用比較廣泛的為層次分析法（AHP）[3-4]，其中專家調查法的評價標準采用五標度法，見表1。

根據調查結果建立判斷矩陣A=(aij)n×n（aii=1，，求得指標初步權重：

圖1 實習船綜合安全評價第一級因素

圖2 人員因素評價圖

圖3 管理因素評價圖

圖4 設備因素評價圖

圖5 環境因素評價圖

表1 五標度評價標準

用指標CI檢驗矩陣是否一致：

引進隨機指標RI(n=4,RI=0.9)，概率一致性比率：

如果CR＜0.1，則認為是合格的判斷矩陣，確定的指標權重可信。

將低層次因素的評價結果作為上一層被評價對象的隸屬度，而上層次的權重運用層次分析法是可知的，因此可得上一層次的綜合評價結果。

1.4 評價結果的向量清晰化

設U為實數域R中的有界可測集，則U上的模糊集A的隸屬度函數的中心定義為：

基于模糊重心綜合評判的步驟是[5]：

1）先將評語級依次用數字1, 2, …,n表示。

2）分別計算每個因素集的模糊集重心，得到一個m×1的重心向量：

3）用權向量A乘向量重心G，得到一評判指標a，即：

式中：a為實數。由于權向量A滿足，所以有0≤a≤n。

4）綜合評價結果為與a最接近的那個評語。

2 實例驗證

根據確定的安全影響因素制定了專家調查表，在實船上給每位船員與教學相關人員均發放一份調查表，并請船舶安全方面的專家對調查表上的指標進行等級評定[6]。

2.1 確定影響因素隸屬度

處理回收的調查問卷，對有效問卷上的數據進行分析，記錄每一影響因素ui(i=1,2,3,…n)的評語vj(j=1,2,…5)出現次數nj，pj=nj/n即為該因素對評語集的隸屬度。若某一指標因素，n1=5，n2=9，n3=1，n4=0，n5=0，n=15，則評語集vj的評判向量為

2.2 確定各影響因素權重

采用幾何平均法處理調查表上原始數據，并按式(2)和式(3)計算各指標權重對應的隨機一致性比率，均滿足CR＜0.1，由此可知各影響因素權重。

2.3 教學實習船安全評價結果和分析

對回收的有效問卷進行整理，得到如下評價向量。

管理層評價矩陣為

按上述方法分別得教學大管、實習生和船長評價向量，而第二層各因素權重可知，則得出人員評價矩陣為

同理得第一級其他因素設備、管理、環境評價向量，則可得航海實習船最終評價向量。評價矩陣為

故由式(7)可得：

a=1.427處于1與2中間，對照評價集可知船舶安全等級介于優與良之間，所以此航海實習船安全性能良好。

3 結論

安全評價的目的是為生產實踐服務，應根據評價過程獲得的結果提供決策建議。每個因素的指標權重反映的是該因素在整個評價系統的重要程度。權重數值較大的指標，其影響程度也就較大。因此應該對權重數值較大的指標進行重點管理。抓住了這些主要因素，很大程度上增強了船舶的安全性。此外，根據獲得的單因素隸屬及單因素權重求得單個因素的評價結果，單因素評判結果較差的因素反映的是船舶薄弱環節，應根據定因素評價結果提出安全決策建議，這樣具有很強的針對性，能夠提出較為具體和細致的安全建議。

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