基于DEA交叉效率和證據推理的LNG船運輸績效評價

黃帥 舒炳林 趙瑞嘉 謝新連

摘要：為使液化天然氣（liquefied natural gas， LNG）船舶管理公司準確掌握LNG船的實際運營狀況及管理水平，結合LNG船運輸特點，從健康安全環境、船舶管理和船舶營運3個方面構建LNG船運輸績效評價指標體系。針對數據包絡分析（data envelopment analysis， DEA）在績效評價中僅能處理定量指標的問題，引入證據推理法來處理定性指標。首先運用DEA交叉效率模型對船舶營運中的投入產出指標進行處理，得到的DEA交叉效率矩陣采用熵權法進行集結，再把集結后的交叉效率值作為船舶營運指標的評價值，最后使用證據推理法完成LNG船運輸績效評價。以某LNG船舶管理公司的7艘LNG船的運輸績效評價為例，分析方法的可行性和有效性。結果表明，所構建的方法能夠準確衡量LNG船的實際運營情況，可以為LNG船的運輸管理工作提供參考。

關鍵詞： 液化天然氣船（LNG船）; 績效評價; 數據包絡分析（DEA）; 交叉效率; 證據推理

中圖分類號： U695.2+8 ? ?文獻標志碼： A

Abstract： In order to enable the liquefied natural gas （LNG） ship management companies to accurately grasp the actual operation status of LNG ships and management level， combining the transport characteristics of LNG ships， LNG ship transport performance evaluation system is built from three aspects： health-safety-environment， ship management and ship operation. For the data envelopment analysis （DEA） can only deal with quantitative indicators in performance evaluation， the evidential reasoning method is introduced to deal with qualitative indicators. Firstly， the DEA cross-efficiency model is used to process the input and output indicators of ship operation， the obtained DEA cross-efficiency matrix is aggregated by the entropy weight method， then the cross-efficiency value after aggregation is used as the evaluation value of the ship operation indicator， and the LNG ship transport performance evaluation is achieved finally by the evidential reasoning method. Taking the transport performance evaluation of 7 LNG ships of an LNG ship management company as an example to analyze the feasibility and effectiveness of this method， the result shows that the constructed method can accurately measure the actual operation of LNG ships， which can provide reference for transport management of LNG ships.

Key words： liquefied natural gas ship （LNG ship）; performance evaluation; data envelopment analysis （DEA）; cross-efficiency; evidential reasoning

0 引 言

隨著科技的發展，在天然氣產業鏈中，液化天然氣（liquefied natural gas， LNG）的船舶運輸逐漸趨于完善，并成為當前天然氣運輸的重要方式之一。LNG船多服務于固定的LNG項目，在LNG船出現問題不能繼續運行時，難以找到替代船。另外，在離岸價交付模式下，若錯過既定的裝船日期，則買方有可能失去裝貨機會（簡稱丟貨），進而影響生產方庫存。LNG船能否安全、可靠、經濟地運營不僅可以反映LNG船舶管理公司的管理水平，更關系到買賣雙方的切身利益。提出符合LNG船運輸特點和要求的績效評價方法，有助于提高LNG船舶管理公司的管理水平。

在LNG船運輸方面，文獻[1]利用層次分析法對LNG船運營管理狀況進行了評價;文獻[2]對LNG船執行航次運輸任務的可靠性進行了綜合評價;文獻[3]運用投影尋蹤方法構建安全評價模型，對中國LNG進口海上運輸通道進行了安全評價。運輸績效評價是對一定時期內的運輸活動或運輸效益和效果做出客觀、準確的綜合評價和解釋的過程。文獻[4]采用數據包絡分析（data envelopment analysis， DEA）模型評價中國交通運輸行業績效，對中國交通運輸行業的發展歷程進行了劃分;文獻[5]基于DEA-Malmquist生產率指數評價法對吉林省公路運輸系統績效變動進行動態分析;文獻[6]選用模糊綜合評價方法對吉林省的公路運輸績效進行了評價;文獻[7]運用層次分析法對不同農業公司的運輸績效進行了多準則排序;文獻[8]建立運輸量、效率、質量、收益為主結構的績效評估體系，運用改進的動態逼近理想解排序法對鐵路運輸績效進行了評價。

DEA是基于投入產出數據的相對有效性評價方法，在績效評價方面有廣泛的應用[9-10]。由于LNG船的運輸績效受到多種因素影響，僅從定量角度難以對其進行綜合分析，證據推理法以Dempster-Shafer證據理論、模糊數學和效用理論為基礎，在定性和定量因素共存的情況下，能夠實現混合多指標問題的融合決策分析[11]。本文從船舶管理者角度，結合LNG船的運輸特點，建立包含定量和定性指標的LNG船運輸績效評價指標體系，在DEA的基礎上結合證據推理法解決LNG船運輸績效評價中的多準則多屬性問題。

1 LNG船運輸績效評價指標體系

LNG船運輸模式單一，經過壓載航行、裝載港裝貨、滿載航行、卸載港卸貨四個階段，往返于固定的裝載港和接收站。但LNG船設備復雜，在航行、靠泊、裝卸作業等環節受眾多因素制約[12]，其船舶狀態也受到各方的關注。通過分析與總結LNG船運輸特點，查閱相關資料[13]，征求租船人、LNG船舶管理公司意見，結合石油公司國際海事論壇（Oil Companies International Marine Forum， OCIMF）、國際氣體運輸船和碼頭經營者協會等國際組織制定的相關行業標準，從健康安全環境（health-safety-environment， HSE）、船舶管理和船舶營運3個方面構建LNG船運輸績效評價指標體系。該指標體系包括3個一級指標和12個二級指標，具體見表1。

HSE指標。在LNG船上工作的船員不僅要面對復雜多變的海洋環境，而且其在機艙及甲板上的工作條件也十分苛刻，他們長期處在具有潛在危險的環境中，隨時面臨著人身傷害的可能。此外，船舶作為一種交通工具，也是一種流動污染源，操作管理不規范導致的海損事件和違章排放不僅會導致經濟損失也會對海洋環境造成污染。選取員工傷害事件、資產損失事件和環境污染事件作為HSE的評價指標。根據各類事件發生的次數及嚴重程度進行定性評價，評價等級分為5級：最好、較好、一般、較差、最差。

船舶管理指標。為保證LNG船具有良好的航行、適貨受載狀態，OCIMF、港口國、賣方和租船人將定期或不定期對LNG船進行登船檢查，從多個角度對船舶狀況進行審核和評估，其檢查結果直接反映船舶管理存在的問題。一旦發現有嚴重的缺陷項，就有船舶停租和滯留的風險。以SIRE檢查、PSC檢查、賣方檢查和租船人檢查作為船舶管理的評價指標比較客觀。根據檢查中存在的缺陷項數量及嚴重程度進行定性評價，評價等級分為3級：好、中、差。

船舶營運指標。LNG船的經濟性及運輸計劃的完成情況也是租船方最為關心的部分。依據“照付不議”條款，即使買方提取貨物的數量少于約定的量，也要按約定的量照付貨物費用，因此希望LNG船在完成既定運輸任務的同時提高船舶的經濟性，這對LNG船舶管理公司的管理水平有著較高的要求。選取燃料消耗量、船舶利用率、船員總工時、船舶營運成本和LNG交付量來評價LNG船的營運情況。

利用以上各個指標反映LNG船舶管理公司的日常管理水平及處置突發事件的能力，反映其對運輸計劃的完成情況，也可以體現LNG船的運輸績效水平。

2 基于DEA交叉效率和證據推理的評價方法與流程2.1 DEA交叉效率模型

傳統的DEA模型只能分辨決策單元是否DEA有效，不能區分各決策單元的優劣。在傳統的DEA模型基礎上進行改進的DEA交叉效率模型利用自評互評體系克服了不能對決策單元進行排序的問題。具體模型如下：

2.3 評價流程

在LNG船運輸績效評價指標體系中，HSE和船舶管理指標為定性指標，船舶營運指標為包含投入和產出的定量指標。定量指標中，燃料消耗量、船舶利用率、船員總工時和船舶營運成本為投入指標，LNG交付量為產出指標。本文運用DEA交叉效率模型處理船舶營運中的投入和產出指標，運用證據推理法實現定量指標與定性指標的信息融合，最終得到LNG船運輸績效的評價值，步驟如下：

步驟1 利用層次分析法確定指標權重。先對指標進行兩兩對比，按其重要程度評定等級，用數字1，2，…，9及其倒數作為標度將指標的重要性進行賦值，根據兩兩比較結果構造判斷矩陣，通過計算得到判斷矩陣的最大特征值λmax及其對應的特征向量W并進行一致性檢驗，W即為指標權重向量。

步驟2 投入和產出指標處理。運用DEA交叉效率模型對其進行處理，得到DEA交叉效率矩陣，采用壓它型策略解決交叉效率值不唯一的問題。

步驟3 交叉效率集結。采用熵權法，根據各決策單元交叉效率值差異化程度確定權重，進而進行交叉效率集結[14]，得到各決策單元最終交叉效率值ej。

4 結 論

液化天然氣（LNG）船運輸績效的好壞直接反映管理公司管理水平的高低，為方便LNG船舶管理公司更真切地掌握船舶的實際營運狀況和了解自身管理水平，本文將數據包絡分析（DEA）交叉效率模型與證據推理法相結合對LNG船運輸績效進行評價，得出以下結論：

在充分考慮LNG船運輸特點的基礎上，從健康安全環境（HSE）、船舶管理和船舶營運3個方面構建了LNG船運輸績效評價指標體系，能夠真實體現LNG船的實際營運狀況;針對DEA在績效評價中無法處理定性指標的問題，采用DEA交叉效率與證據推理相結合的績效評價方法，有效處理了其中的定量和定性指標，為績效評價提供了新的思路;DEA交叉效率模型利用自評互評的思想得到交叉效率矩陣，將集結后的交叉效率值作為評價值，較單一使用證據推理法其評價結果不受評價指標取值范圍的影響，能更加真實地反映實際運輸情況。

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（編輯 趙勉）