航運公司安全管理風(fēng)險評價與排行方法

周春輝, 隋忠義, 文元橋, 甘浪雄, 楊芝龍

(1.武漢理工大學(xué) 航運學(xué)院,武漢 430063;2.內(nèi)河航運技術(shù)湖北省重點實驗室,武漢 430063;3.深圳海事局,廣東 深圳 518031)

航運公司安全監(jiān)管作為海事監(jiān)管的重要組成部分，其在源頭管理上的作用日益受到重視。面對日益復(fù)雜的水上安全監(jiān)管形勢，海事管理部門希望有限的監(jiān)管資源能充分發(fā)揮作用，以提高監(jiān)管的成效。如何選出安全管理風(fēng)險水平較高的航運公司，并針對不同航運公司的安全管理水平采取不同的監(jiān)管措施，成為海事管理人員亟待解決的難題。

采用合適的評價方法對轄區(qū)內(nèi)航運公司的安全管理水平進(jìn)行排序是最直接的方法。陳辰等[1]結(jié)合模糊綜合評判方法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對航運公司的安全管理體系進(jìn)行評價；陳勇等[2]結(jié)合熵權(quán)法和層次分析法對航運公司安全管理的有效性進(jìn)行評價；胡甚平等[3]建立航運公司安全管理分級評價指標(biāo)體系，并采用云變換的數(shù)據(jù)驅(qū)動法確定權(quán)重云，對航運公司安全管理進(jìn)行定量評價；吳建軍等[4]建立一個表征航運公司安全管理能力的分級指標(biāo)體系，基于熵權(quán)和變異系數(shù)法的賦權(quán)方法對典型公司進(jìn)行分級和評分；黃樹興[5]建立航運公司安全誠信管理綜合指標(biāo)體系，基于層次分析法和模糊綜合評價法對航運公司安全誠信管理進(jìn)行綜合評價和實例驗證；李國凱等[6]針對廣西轄區(qū)航運公司的安全管理工作現(xiàn)狀，采用專家調(diào)查法和層次分析法建立航運公司安全管理評價指標(biāo)體系，對航運公司的安全管理水平進(jìn)行定量評價。

目前，相關(guān)學(xué)者[3-6]已根據(jù)不同評價指標(biāo)并結(jié)合評價方法自身的特點建立多種指標(biāo)體系，對權(quán)重確定方法也經(jīng)常存在爭議。這是因為不同轄區(qū)的船舶、船員、航運公司、管理人員和管理手段均不相同，難以用同一個標(biāo)準(zhǔn)來衡量。本文通過物元分析法和熵權(quán)法建立航運公司風(fēng)險等級評估模型。物元熵權(quán)模型比較適用于動態(tài)指標(biāo)體系，其不依賴于專家打分來確定權(quán)重，而是基于統(tǒng)計分析的方法確定權(quán)重，可針對風(fēng)險評價時的不同需求(如不同船種、不同航線、體系內(nèi)或體系外航運公司的風(fēng)險評價等)添加或去除某個或某幾個評價指標(biāo)，動態(tài)地對權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，避免重新建模。此外,提出一種新的排行方法，以在全國(甚至是區(qū)域)范圍內(nèi)為航運公司安全管理風(fēng)險建立不同的排行榜，促進(jìn)全國范圍內(nèi)的安全監(jiān)管水平和監(jiān)管成效的提高。

1 航運公司安全管理風(fēng)險評價建模

基于熵權(quán)物元模型的航運公司安全管理風(fēng)險評價建模一般包含指標(biāo)體系、評價方法和權(quán)重模型等3個方面。[7]

1.1 評價指標(biāo)體系

為保證評價模型的科學(xué)性和可擴(kuò)展性，指標(biāo)體系的確定分為以下3步：

1)通過專家問卷調(diào)查，確定候選的指標(biāo)集。

2)根據(jù)候選指標(biāo)，通過采集航運公司的相關(guān)數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，將不可用或不可靠的指標(biāo)剔除。

3)根據(jù)不同的排行目的和評價數(shù)據(jù)集的特點確定待排航運公司范圍及其數(shù)據(jù)集，并由領(lǐng)域內(nèi)的專家和管理人員共同確定最終的評價指標(biāo)體系。

1.2 評價方法

評價方法采用物元分析法。[8-10]

物元分析法是一種解決不相容問題的規(guī)律和方法。設(shè)：N為給定事物的名稱;V為該事物關(guān)于特征C的量值;描述事物的基本元(即物元)以有序3元R=(N,C,V)表示;同時，將事物的N,V,C稱為物元的三要素。

例如,物元R=(公司2,船舶數(shù)量,45)可表示為“公司2擁有的船舶數(shù)量是45艘”,其中:“公司2”為N;“船舶數(shù)量”為V;“45”為C。

若事物N有多個特征，并以C1,C2,…,Cn等n個特征和相應(yīng)的V1,V2,…,Vn等n個量值來描述，則R可表示為

(1)

式(1)中:R=(R1,R2,…,Rn)T為n維物元。

1.3 確定經(jīng)典域和節(jié)域

某指標(biāo)在某評價等級下的量值范圍即為物元模型的經(jīng)典域；指標(biāo)在全體評價等級中的量值范圍即為節(jié)域。

經(jīng)典域的物元矩陣[11]可表示為

(2)

式(2)中:N0j(j=1,2,…,m)為所劃分的j個評價等級；ci(i=1,2,…,n)為評價等級的分項指標(biāo)；N0j關(guān)于ci所確定的量值范圍區(qū)間為V0ji=〈a0ji,b0ji〉，即經(jīng)典域。

節(jié)域的物元矩陣可表示為

(3)

式(3)中:NP為評價等級的全體；節(jié)域為區(qū)間Vpi=〈api,bpi〉為Np關(guān)于ci所確定的量值范圍，有V0ji?Vpi。

1.4 待評物元

待評物元即為評價的對象，待評對象Nx的物元可表示為

Rx=(Nx,C,V)

(4)

1.5 確定關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度函數(shù)用來確定各項指標(biāo)(即特征值)與各評價等級之間的關(guān)聯(lián)度。

待評物元的各指標(biāo)與各評價等級間的關(guān)聯(lián)度可表示為

(5)

(6)

(7)

式(5)～式(7)中:ρ(vi,V0ji)為點vi與有限區(qū)間V0ji=

a0ji,b0ji

的距離；ρ(vi,Vpi)為點vi與有限區(qū)間Vpi=

api,bpi

的距離；vi為待評物元量值;V0ji為經(jīng)典域物元量值范圍;Vpi為節(jié)域物元量值范圍;關(guān)聯(lián)度Kj(vi)為待評事物各指標(biāo)關(guān)于各評價等級j的歸宿程度，Kj(vi)值的大小表征被評價對象屬于某一級別的程度。物元模型關(guān)聯(lián)度將邏輯值從模糊數(shù)學(xué)中的[0,1]拓展到(-∞,+∞)，能比模糊數(shù)學(xué)的隸屬度揭示更多的分異信息。 當(dāng)Kj(vi)>0時,表示待評物元符合某級標(biāo)準(zhǔn)要求，符合程度越高,其值就越大；當(dāng) -1≤Kj(vi)<0時，表示待評物元不符合某級評價標(biāo)準(zhǔn)要求，但具備轉(zhuǎn)化為該級標(biāo)準(zhǔn)的條件，越易轉(zhuǎn)化,其值就越大；當(dāng)Kj(vi)<-1時，表示待評物元不符合某級評價標(biāo)準(zhǔn)要求，且不具備轉(zhuǎn)化為該級標(biāo)準(zhǔn)的條件，與某級評價標(biāo)準(zhǔn)的差距越大,其值就越小。

1.6 確定指標(biāo)權(quán)重

確定指標(biāo)權(quán)重的方法有很多，目前常用的主要有德爾菲法、專家打分法和層次分析法等。由于這些方法大多受主觀因素的影響，因此最終評價結(jié)果的客觀性難以得到保證；此外，在使用這些方法確定權(quán)重時,一般要先確定指標(biāo)體系，若權(quán)重確定之后又需調(diào)整指標(biāo)體系，則需重新進(jìn)行定權(quán)，工作量大，因而不易擴(kuò)展。

本文采用信息熵法[12]來確定各指標(biāo)的權(quán)重。信息熵用來度量系統(tǒng)的無序程度，通過信息熵的大小反映信息無序度的高低。因此，系統(tǒng)信息的有序度及其效用可通過信息熵評價獲得，確定指標(biāo)權(quán)重可由評價指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來完成。這種方法能最大程度地消除各指標(biāo)權(quán)重計算的人為干擾，使評價結(jié)果更加可靠。

信息熵法的優(yōu)點是定權(quán)客觀，且指標(biāo)體系可以是一個開放的體系，擴(kuò)充和修改之后，重新計算定權(quán)可由計算機(jī)來完成。熵權(quán)確定步驟如下：

1)若評價指標(biāo)有m個，待評價物元有n個，第j個物元在第i個指標(biāo)處的取值為xij，則構(gòu)建判斷矩陣為

R=(xij)mn,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n

(8)

對判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理得到矩陣B。

(9)

2)定義各評價指標(biāo)的熵為

(10)

(11)

3)計算各評價指標(biāo)的熵權(quán)ωi為

(12)

1.7 計算綜合關(guān)聯(lián)度確定評價等級

Kj(Nx)為待評價對象Nx關(guān)于等級j的綜合關(guān)聯(lián)度,滿足

(13)

式(13)中:Kj(Nx)為待評價對象Nx關(guān)于等級j的綜合關(guān)聯(lián)度；ωi為各評價指標(biāo)的權(quán)重；ki(xi)為待評價對象Nx關(guān)于等級j的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。若Kjx=max

Kj(Nx)

，則稱Nx屬于等級j，j=1,2,…,m；若Kji=max

Kj(xi)

，則稱待評價對象的第i項指標(biāo)屬于等級j，j=1,2,…,m。

若令[1]滿足

(14)

則將j*稱為待評對象的級別變量特征值。

2 航運公司安全管理風(fēng)險排行實例

2.1 我國航運公司安全管理現(xiàn)狀

目前我國體系內(nèi)的航運公司已超過1 400家，體系內(nèi)船舶超過8 000艘，非體系內(nèi)的航運公司及船舶數(shù)量更加龐大，全國14個直屬海事局已對航運公司建立日常監(jiān)管制度。通過對廣西、廣東、浙江、上海、安徽、湖北、湖南、重慶、山東和青海等地區(qū)海事部門的船舶安全管理人員及航運公司船舶安全管理人員進(jìn)行調(diào)研，各家航運公司的安全管理水平存在著較大差距，且各航運公司的形式不盡相同，主要體現(xiàn)在：

1)航線有遠(yuǎn)洋、沿海、沿江、內(nèi)河和封閉水域。

2)船舶種類有客船、散貨船、油化氣船和一般貨船。

3)公司性質(zhì)有國企、民營和合資。

4)船舶管理有船舶所有人管理和委托管理形式，安全管理水平參差不齊。

5)區(qū)域有東部(發(fā)達(dá))地區(qū)和西部(欠發(fā)達(dá))地區(qū)。

若采用傳統(tǒng)的監(jiān)管手段平均分配海事監(jiān)管資源，則無法將有限的監(jiān)管資源集中到管理風(fēng)險較大的航運公司，因此資源利用率不高。

2.2 排行榜的劃分

由于不同航運公司的管理水平和風(fēng)險特點差異很大，因此在對航運公司安全管理風(fēng)險進(jìn)行排序時，需運用多個尺度來建立多個排行榜。擬劃分客船公司、散貨船公司、一般貨船公司、油氣化(海運)船公司、油氣化(內(nèi)河)船公司、深圳船公司和非體系船公司。為實現(xiàn)航運公司安全管理風(fēng)險評價與排行，調(diào)研廣西海事局、廣東海事局、浙江海事局、上海海事局、長江海事局、山東海事局和青海海事局等海事局監(jiān)管的航運公司的安全管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 確定評價指標(biāo)體系

對各地區(qū)的航運公司安全管理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析和處理，剔除無效的數(shù)據(jù)。以該數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，結(jié)合專家知識進(jìn)行分析評價，確定不同類型航運公司的評價指標(biāo)。以體系內(nèi)的散貨船航運公司和非體系內(nèi)的航運公司為例:選擇管理硬件、審核表現(xiàn)和安全記錄作為散貨船航運公司的一級評價指標(biāo)，選擇平均船齡(C1)、船舶數(shù)量(C2)、平均噸位(C3)、船舶管理幅度(C4)、公司外審不符合項項數(shù)(C5)、審核不通過次數(shù)、被跟蹤、附加審核次數(shù)(C6)、平均單船缺陷數(shù)(C7)、平均單船事故率(C8)、平均單船違法率(C9)和平均單船滯留率(C10)作為散貨船航運公司評價的二級評價指標(biāo);選擇管理硬件和安全記錄作為非體系航運公司的評價一級評價指標(biāo)，選擇平均船齡(C1)、船舶管理數(shù)量(C2)、船舶管理幅度(C3)、平均單船缺陷數(shù)(C6)和平均單船違法率(C7)作為非體系航運公司的二級評價指標(biāo)。

下面以體系內(nèi)散貨船航運公司為例進(jìn)行實例分析。將各項指標(biāo)分為低危險度、中等危險度和高危險度等3個等級，各二級評價指標(biāo)及對應(yīng)的危險度評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 各二級評價指標(biāo)及對應(yīng)的危險度評價標(biāo)準(zhǔn)

2.4 確定經(jīng)典域和節(jié)域

確定航運公司物元分為低危險度、中等危險度、和高危險度等3個等級。航運公司物元的經(jīng)典域和節(jié)域的確定直接關(guān)系到最終評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。為不影響最終結(jié)果的客觀性，根據(jù)《指標(biāo)危險度評價標(biāo)準(zhǔn)表》，取M1～M3級取值范圍為經(jīng)典域，則航運公司物元的經(jīng)典域和節(jié)域可表示為

(15)

2.5 待評物元

以選取的公司A、公司B、公司C、公司D和公司E等5家散貨船航運公司為例，這5家公司即為待評物元，其各項指標(biāo)取值見表2。

表2 5家散貨船航運公司的評價指標(biāo)取值

2.6 確定各評價指標(biāo)與各等級的關(guān)聯(lián)度

以公司A為例，根據(jù)式(5)～式(7)計算其各項指標(biāo)因素的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表3。同理,可計算其他公司各項指標(biāo)因素的關(guān)聯(lián)度。

2.7 指標(biāo)權(quán)重計算

根據(jù)式(8)～式(12)的計算,得到8個指標(biāo)的熵權(quán)值和權(quán)重見表4。

2.8 計算綜合關(guān)聯(lián)度

根據(jù)式(13)和式(14)的計算，求得5家公司的j*值和風(fēng)險分值，確定綜合關(guān)聯(lián)度見表5。

2.9 試驗結(jié)果分析

由表1～表5可知:在選取的5家航運公司中,A和D屬于“低危險度”，B和C屬于“中等危險度”，E屬于“高危險度”;但是,各航運公司的分析變量特征值都不相同，因此各航運公司的安全風(fēng)險都不相同，按風(fēng)險從低到高排序為D>A>C>B>E。

排行試驗對我國7個海事局、10個省的船舶管理公司進(jìn)行了排序。排行榜包含44家客船公司、251家散貨船公司、47家一般貨船公司、124家油氣化(海運)船公司、23家油氣化(內(nèi)河)船公司、26家深圳船公司和8家非體系船公司。將這些船公司劃分為不同的板塊，進(jìn)行安全管理風(fēng)險等級評價并排序，將排序結(jié)果分發(fā)給全國7個海事局的海事管理人員和10個省的船舶管理公司安全管理人員進(jìn)行分析評價，評價標(biāo)準(zhǔn)分為優(yōu)、良、中、差。共分發(fā)評價表40份，回收32份，評價結(jié)果為14個優(yōu)、16個良、2個中。

表3 5家散貨船航運公司指標(biāo)因素和關(guān)聯(lián)

表4 熵值與權(quán)重

表5 5家散貨船公司關(guān)于各等級綜合關(guān)聯(lián)度

專家評價結(jié)果表明，利用熵權(quán)物元模型進(jìn)行航運公司安全管理風(fēng)險評價是可行的。

3 結(jié)束語

物元模型適于解決不相容問題和開展多指標(biāo)評價。航運公司安全管理風(fēng)險評價的概念較為模糊，涉及的指標(biāo)眾多，因此可采用熵權(quán)物元模型評價航運公司安全管理風(fēng)險。此外,本文提出的方法相比傳統(tǒng)的層次分析法固定指標(biāo)體系、固定權(quán)重，更容易擴(kuò)展，不僅可方便地增加排行榜的種類和數(shù)量，而且可隨時對評價所選指標(biāo)體系進(jìn)行調(diào)整。

然而，本文選擇的指標(biāo)體系是以可得到的可信數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，沒有將目前還難于實時掌握的公司管理軟指標(biāo)(如公司安全管理人員水平等)考慮進(jìn)來，可能會使評價結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。但是，隨著海事監(jiān)管手段和大數(shù)據(jù)平臺的日益完善，一些目前無法準(zhǔn)確采集到數(shù)據(jù)的公司安全管理風(fēng)險評判指標(biāo)將能很容易加入進(jìn)來，使排行方法和排行結(jié)果得到進(jìn)一步的修正和完善。

[1] 陳辰,胡甚平.基于模糊DEA的航運公司安全管理有效性評價[J].上海海事大學(xué)學(xué)報,2012,33(1):12-15.

[2] 陳勇,胡甚平,軒少永,等.航運公司安全管理有效性

組合賦權(quán)評價模型[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2012,22(8):78-84.

[3] 胡甚平,許玲,席永濤,等.基于云模型的航運公司安全管理分級評價方法[J].中國安全科學(xué)學(xué)報, 2013,23(10):139-144.

[4] 吳建軍,胡甚平,金永興.航運公司安全管理能力聚權(quán)分級模型[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014(4):145-151.

[5] 黃樹興.航運公司安全誠信管理綜合評價的研究[D].大連:大連海事大學(xué),2009.

[6] 李國凱,梁力豐,呂文偉.航運公司安全管理狀況評估指標(biāo)體系[J].中國水運,2010,10(10):1-4.

[7] 吳定勇，文元橋.航道通航風(fēng)險評價的熵權(quán)物元模型[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版)，2014,38(5):1158-1162.

[8] 蔡文.物元模型及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1994:13.

[9] 張鑫，蔡煥杰.基于熵權(quán)模糊物元模型在節(jié)水灌溉項目評價中的應(yīng)用[J].節(jié)水灌溉，2009(1)：5-7.

[10] 李婷婷.基于物元模型的山區(qū)公路安全評價研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011,33(7):109-113.

[11] 傅新平，胡伶俐．基于物元分析法的綜合交通系統(tǒng)服務(wù)水平評價[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2007,31(4):580-583.

[12] 黃仁東，張小軍．基于熵權(quán)物元可拓模型的隧道瓦斯等級評價[J]．中國安全科學(xué)學(xué)報，2012，22(4)：77-82.