基于云模型的船舶建造項目后評價

王振宇　周炳丞　謝新連　許小衛

摘要：為提高船舶建造項目后評價中專家評價信息融合結果的準確性，建立一種基于云模型的船舶建造項目綜合效果評價方法。采用偏差熵模型計算專家的一致性判斷矩陣，再通過模糊層次分析法（fuzzy analytic hierarchy process，FAHP）確定指標權重；基于猶豫模糊語言術語集和云模型特征參數，量化評價信息的模糊性和不確定性，建立船舶建造項目綜合效果評價云模型，通過云模型計算得到云圖即可評價船舶建造項目的綜合效果。分析表明：偏差熵模型可用于計算專家對一致性意見的貢獻度，提高指標權重計算的準確性；基于猶豫模糊語言術語集的云模型評價方法能兼顧評價信息的模糊性和不確定性，減少專家經驗差異對評價結果的影響，適用于船舶建造項目的綜合效果評價。

關鍵詞：船舶建造項目； 后評價； 云模型； 多準則決策分析； 偏差熵模型； 猶豫模糊語言術語集

中圖分類號：? U671; F224文獻標志碼：? A

Post-evaluation on shipbuilding projects based on cloud model

WANG Zhenyu1， ZHOU Bingcheng2， XIE Xinlian1， XU Xiaowei1

（1.College of Transportation Engineering， Dalian Maritime University， Dalian 116026， Liaoning， China;

2.Channel Administration of Jilin Province， Jilin 132013， Jilin， China）

Abstract： In order to improve the accuracy of expert evaluation information fusion results in the shipbuilding project post-evaluation， a comprehensive effect evaluation method based on the cloud model is established. The consistency judgment matrix of experts is calculated by the deviation entropy model， and then the weights of indices are determined by the fuzzy analytic hierarchy process （FAHP）. Based on the hesitant fuzzy linguistic term set and the characteristic parameters of the cloud model， the fuzziness and uncertainty of evaluation information are quantified. Then the cloud model for the comprehensive effect evaluation of shipbuilding projects is established. The comprehensive effect of shipbuilding projects can be evaluated by the cloud charts obtained through cloud model calculation. The analysis shows the following： the deviation entropy model can be used to calculate the contribution of experts to consensuses and improve the accuracy of index weight calculation; the cloud model evaluation method based on the hesitant fuzzy linguistic term set can take into account the fuzziness and uncertainty of evaluation information， reduce the impact of expert experience differences on evaluation results， and is suitable for the comprehensive effect evaluation of shipbuilding projects.

Key words： shipbuilding project; post-evaluation; cloud model; multi-criteria decision analysis; deviation entropy model; hesitant fuzzy linguistic term set

0 引 言

船舶建造項目通常具有投資成本高、船舶用途針對性強等特點，其后評價指從船舶的建造質量、技術、可持續性等多個方面進行綜合效果評價，可為后續船舶建造提供理論參考。然而在船舶建造項目后評價中，專家評價信息的模糊性、不確定性及專家經驗差異均影響評價結果。張勇慧等［1］運用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）評價船舶主要性能指標的實際水平；XU等［2］采用模糊綜合評價法對船舶建造環境影響進行評價；王楠［3］和薛雷等［4］分別采用成功度法和模糊評價方法對船舶建造項目進行成功度評價。以上研究大多采用主觀模糊的定性評價方法，評價指標體系不夠全面，研究方法較為單一，當專家數量增加時，主觀差異對指標權重和評價結果的影響較大。為克服評價的主觀性和不完備性，李楷等［5］基于船舶建造過程數據，利用數據包絡分析（data envelopment analysis，DEA）開發船舶建造項目多指標評價的船舶檢驗管理系統，YU等［6］綜合運用證據推理法和AHP從職業健康安全和環境角度評價船舶建設項目風險。然而，以往大部分關于船舶建造項目后評價

研究所涉及的模糊性、不確定性信息仍然較少，因此研究一種能夠考慮專家經驗差異并能處理模糊評價信息的評價方法對船舶建造項目后評價具有重要意義。在理論上，云模型評價方法能更好地將專家語義表達模糊及不確定信息轉為定量數據問題，已被一些學者應用于多個領域的評價研究中。金奎光［7］基于云模型對集裝箱船大風浪航行安全進行評價；姜振翔等［8］基于云模型和云相似度算法建立大壩整體性態的評價模型，能夠有效識別大壩監測資料中的異常測值；LIU等［9］和LUO等［10］結合改進AHP和云模型建立多維評價指標體系，分別對凍結管斷裂和滑坡壩進行綜合風險評價，有效克服最大隸屬度原則評價結果模糊性的損失，能夠更直接地反映評價結果。綜上可見，這類研究表明云模型能夠較好地考慮事物的模糊性和不確定性，降低專家評價難度和評價信息處理難度，可結合船舶建造項目后評價特點進行應用。

基于此，本文結合工程實踐經驗構建船舶建造項目評價指標體系，采用偏差熵模型優化計算指標重要性判斷矩陣，利用模糊AHP計算指標權重，基于猶豫模糊語言術語集的云模型實現專家猶豫模糊語言評價信息的定量轉化，進行船舶建造項目的綜合效果評價。

1 綜合效果評價流程和指標體系構建

船舶建造項目綜合效果評價流程見圖1。首先，根據《中央政府投資項目后評價管理辦法》和現有文獻研究，從前期工作和決策效果、建造過程規范性、船舶建造質量、船舶技術性能、船舶運行適用性、項目可持續性等6個方面建立船舶建造項目綜合效果評價指標體系，包括24個二級指標和30個三級指標，見表1。其次，確定指標權重。在指標權重確定過程中，為提高專家評價信息融合結果的準確性，基于偏差熵模型計算專家對指標重要性判斷的一致性意見貢獻度，得到指標的一致性判斷矩陣，進而采用模糊AHP計算指標權重。最后，基于猶豫模糊語言術語集和云模型提出一種船舶建造項目綜合效果評價方法。利用此方法處理專家評價信息的模糊性和不確定性。針對專家經驗差異對指標評價結果的影響，由猶豫模糊語言術語集計算專家評價信息的平均差異度和綜合不確定度，分配專家權重，使專家指標評價云模型的融合結果更準確。

2 指標權重計算方法

4.3.2 指標評價云模型計算

表6列舉了本文算例中指標R4的各子指標的特征描述。基于算例指標特征描述，3位專家通過組合評價的方式對各子指標進行等級評價，得到猶豫模糊語言評價集。

以指標R41為例，將專家的猶豫模糊語言評價集H（k）T41通過式（11）轉化為相應的評價云模型T（k）41，利用式（12）～（14）計算專家權重g（k）41（α=0.5，β=0.3，γ=0.2，ρ=0.5），見表7。通過式（15）融合3位專家評價云模型得到指標R41評價云模型T41=（9.431， 0.561， 0.045），根據其特征參數運用正向云發生器得到相應云圖（見圖3）。從圖3可知該船總體技術和功能效果在“基本成功”與“完全成功”之間，且更偏向于“完全成功”。

4.4 評價云模型運算及分析

計算各三級指標的評價云模型后，結合各層指標權重進行逐層遞進融合，得到各上級指標的評價云模型，其中一級指標相應評價結果云圖見圖4。

最后得到該測量船建造項目的綜合效果評價云模型TR=（8.732，0.082，0.007），相應云圖見圖5。

結合一級指標的評價云模型和云圖分析發現：（1）指標R3和指標R5在“基本成功”與“完全成功”之間，說明該測量船建造質量優良，具備優秀的航道測量作業能力和較好的生活舒適性；（2）指標R2、指標R4和指標R6的評價結果更接近“基本成功”，說明從建造至驗收到運營整個過程合理，船舶技術性能達到較高水準，項目具有一定可持續性；（3）指標R1屬于“基本成功”，說明項目前期工作中的技術設計和關鍵設備選型工作對該船的技術創新水平和設備國產化水平有一定影響，在后續船舶建造中應考慮同領域先進航道管理船舶的設計，增加船舶的航道管理作業功能，實現技術創新。

由圖5可知，該船舶建造項目綜合效果評價云模型的云滴分布集中、橫向跨度小，意味著專家意見基本一致，綜合效果在“基本成功”與“完全成功”之間，并且更接近“基本成功”，因此該測量船建造項目綜合效果為“基本成功”。

5 結 論

針對船舶建造項目后評價問題，提出船舶建造項目綜合效果評價云模型。從構建評價指標體系、指標權重確定和指標體系評價方法方面展開詳細研究，得到以下結論：

（1）從前期工作和決策效果、建造過程規范性、船舶建造質量、船舶技術性能、船舶運行適用性、項目可持續性這6個方面建立的船舶建造項目綜合效果評價指標體系能夠全面考量船舶建造項目的優缺點，可應用于船舶建造項目后評價模型；（2）基于偏差熵模型優化的指標一致性判斷矩陣，充分考慮評價過程中專家經驗的影響，適用于計算指標體系復雜且定性指標較多的指標權重；（3）猶豫模糊語言術語集與云模型理論的結合，能夠處理專家評價信息的模糊性和不確定性，在專家經驗存在差異時確定專家權重更有優勢；（4）船舶建造項目綜合效果評價方法能夠降低后評價工作的復雜度和專家評價信息融合的難度，評價結果更直觀準確，可以作為船舶建造項目后評價的通用方法。

參考文獻：

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（編輯 許玲）

收稿日期： 2021-10-17

修回日期： 2022-02-24

基金項目： 國家重點研發計劃（2017YFC0805300）；中央高校基本科研業務費專項資金（3132019303）

作者簡介： 王振宇（1997—），男，廣東廣州人，碩士研究生，研究方向為交通運輸規劃與管理，（E-mail）zhenyu197@163.com；

周炳丞（1990—），男，吉林吉林人，助理工程師，研究方向為船舶工程，（E-mail）502525224@163.com；

謝新連（1956—），男，遼寧大連人，教授，博士，研究方向為交通運輸規劃與管理，（E-mail）xxlian@dlmu.edu.cn