基于CRITICTOPSIS法的郵船船型選擇

肖青 胡豪 李晶

摘要：

為使郵船船型方案在技術(shù)可行的前提下有更好的經(jīng)濟性，充分考慮郵船運輸自身的特點，從經(jīng)濟、客戶、企業(yè)、環(huán)境等方面建立郵船船型方案評價指標體系。以中國三亞至東南亞地區(qū)的郵船航線為例設(shè)立初選船型方案，結(jié)合CRITIC法和TOPSIS法對一系列船型方案進行比較分析，選出綜合表現(xiàn)最好的郵船船型方案。這種方法使郵船船型的選擇更加符合實際。

關(guān)鍵詞：

郵船; 船型選擇; CRITICTOPSIS模型

中圖分類號： U692.6

文獻標志碼： A

Abstract：

In order to make cruise ship type schemes more economical on the premise of technical feasibility， the evaluation index system of cruise ship type schemes is established from the aspects of economy， customers， enterprises and environment， where the characteristics of cruise ship transportation are fully considered. Taking the cruise route from Sanya in China to Southeast Asia as an example， the primary ship type schemes are set up. The series of ship type schemes are compared and analyzed by combining the CRITIC method and TOPSIS method， and the cruise ship type scheme with the best overall performance is selected. The method makes the selection of cruise ship type more realistic.

Key words：

cruise ship; selection of ship type; CRITICTOPSIS model

0引言

隨著人民生活水平的提高，國內(nèi)郵船旅游需求不斷增長，各大郵船公司紛紛開辟以國內(nèi)港口為始發(fā)港的郵船航線，推動郵船產(chǎn)業(yè)發(fā)展和沿海地區(qū)郵船碼頭基礎(chǔ)設(shè)施完善。目前我國的部分郵船母港已初具規(guī)模，郵船船隊也已經(jīng)進入始建階段。郵船結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多、投資額高，各種技術(shù)、經(jīng)濟參數(shù)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，郵船船型的優(yōu)化選擇能夠保證郵船船型在技術(shù)可行的前提下有更好的經(jīng)濟性，在郵船運輸市場上有更強的競爭力，因此進行郵船船型選擇具有重要意義。

長期以來，專家學(xué)者在船型論證方面做了大量的研究工作：董元勝[1]在川江散裝化學(xué)品船的船型論證中在傳統(tǒng)的網(wǎng)格法的基礎(chǔ)上應(yīng)用了正交設(shè)計方法，并最終得出了最優(yōu)船型;劉寅東等[2]提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的船型論證模型，并結(jié)合實例對模型中變量的權(quán)重進行了研究;陳繼紅[3]為在船型技術(shù)經(jīng)濟論證中體現(xiàn)各指標之間的關(guān)聯(lián)性，引入了灰色關(guān)聯(lián)度分析法;楊路春等[4]引入多目標遺傳算法和決策技術(shù)，建立了船型論證的兩階段方法，并通過算例證明該兩階段方法能夠獲得較豐富的備選方案集，利于決策。有關(guān)船型論證的研究關(guān)注的多為貨運船舶，而關(guān)于郵船船型選擇的研究較少。對郵船的研究一般體現(xiàn)在郵船游客[56]、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟[7]、港口[89]、航線[10]、郵船公司[11]等方面。郵船運輸同時具有旅客運輸和旅游觀光的特性，因此用傳統(tǒng)適用于貨運船舶的研究方法來研究郵船并不合適。

1船型選擇的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用

1.1船型選擇的基本方法

船型選擇指分別從船舶的技術(shù)性能、經(jīng)濟性能、營運環(huán)境、公約和規(guī)范以及技術(shù)政策等方面，對船型方案進行論證，并依據(jù)評價指標和綜合分析，選擇技術(shù)和經(jīng)濟性能最佳的船型方案，使船舶獲得良好的營運經(jīng)濟效益。船型選擇一般包含兩個步驟：首先依據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，以母型船舶為參照，生成多個方案;然后依據(jù)評估準則從多個方案中選擇最優(yōu)方案或者對這些方案進行排序。評估準則一般以技術(shù)指標和經(jīng)濟指標為主。

傳統(tǒng)的船型選擇方法有網(wǎng)格法和優(yōu)化法等。網(wǎng)格法是在船舶主尺度要素允許范圍內(nèi)設(shè)計變量，按照全組合的方式組成若干船型，對每個方案進行分析比較，采用層次分析法、模糊綜合評價、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等對各船型進行排序擇優(yōu)。優(yōu)化法是以主尺度范圍、公約和技術(shù)規(guī)范等作為約束條件，以技術(shù)性能和經(jīng)濟性能等指標作為目標函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，用加權(quán)法、最小偏差法、寬容度排序等方法將多個優(yōu)化目標轉(zhuǎn)換為單目標，然后得到最優(yōu)解。

本文采用網(wǎng)格法對中國三亞至東南亞航線郵船進行船型選擇。首先通過事前調(diào)查收集掌握中國三亞至東南亞航線客源、港口、船價等方面的數(shù)據(jù)，分析論證該航線上郵船的技術(shù)、營運和經(jīng)濟情況，重點研究對船型產(chǎn)生影響的制約條件和特殊規(guī)定，并對部分需要的數(shù)據(jù)進行預(yù)測或假定;然后計算船舶主尺度（包括船長、船寬、吃水等），依據(jù)船舶的載客量、主尺度、航速、總噸設(shè)立初始的船型方案，并計算相應(yīng)方案的營運指標（航速、油耗、年客運周轉(zhuǎn)量）和經(jīng)濟指標（船舶的造價、收入、支出、利潤，以及其他的靜態(tài)、動態(tài)經(jīng)濟指標）;最后通過分析郵船船型選擇的影響因素，建立評價指標體系對各船型方案進行評價，選擇最優(yōu)的船型方案。

1.2船型方案選擇應(yīng)用

1.2.1船型方案的確立

首先參考世界主要郵船公司經(jīng)典船型以及中國三亞至東南亞航線郵船需求狀況，確定船型方案的載客量。為進一步獲得船舶的主尺度、總噸、船員人數(shù)等數(shù)據(jù)，對克拉克森網(wǎng)站公布的營運中的郵船的船長、船寬、吃水、船員人數(shù)、載客量等大量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計回歸分析，獲得船長、船寬、吃水、船員人數(shù)和載客量與郵船總噸之間的關(guān)系。其中載客量與郵船總噸的相關(guān)性分析見圖1。

由調(diào)整后的可決系數(shù)R2=0.843可知，載客量與郵船總噸強相關(guān)，因此可用載客量估算郵船總噸。郵船總噸估算方程式如下：

T=30.808x+5 140.741（1）

式中：x為載客量;T為郵船總噸估計值。分別對系數(shù)和常數(shù)進行顯著水平α=0.05的t檢驗，得到t檢驗值分別為2.304和36.694。由t0.05（250）=1.970可得系數(shù)和常數(shù)回歸性顯著，說明上述估算方程能較好地描述載客量與郵船總噸之間的關(guān)系。同時可得載客量一定時郵船總噸置信區(qū)間為

T^∈[T-tα/2EST，T+tα/2EST]

式中：tα/2為t分布的臨界值;EST為郵船總噸標準誤差修正值。EST取值為

EST=ES1+1n+（x-）2i=1（xi-）2

式中：ES為標準誤差;xi為第i艘船的載客量;為船舶載客量平均值;n為船舶數(shù)量。

同理可得船長（L）、船寬（B）、吃水（D）和船員人數(shù)（S）的估算方程式和一定總噸（T）下的取值范圍。具體估算方程式如下：

L=0.001T+154.162（2）

B=0.002 92T-1.629e-9T2-4.173e-15T3（3）

D=2.016e-5T+5.983（4）

S=0.009T+152.331（5）

根據(jù)確定的載客量，由上述估算方程式便可得船舶主尺度和船員數(shù)量。

參照中國三亞至東南亞航線現(xiàn)有郵船航速情況，確定船舶航速。根據(jù)載客量、空間比率（郵船總噸與載客量的比值）、總噸、主尺度、航速等5項技術(shù)指標生成12種船型方案，見表1。

參考中國三亞至東南亞航線主要郵船公司的船員配備狀況和船員人數(shù)估算方程式確定各方案的船員數(shù)量，并分別計算初選方案船舶的航行次數(shù)、年運輸能力等營運指標，凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值指數(shù)、內(nèi)部收益率、必要運費率、投資回收期等經(jīng)濟指標，其中假定郵船使用周期為20 a。根據(jù)計算所得各項經(jīng)濟指標值對船型方案進行初步篩選，可得到備選方案分別為方案1、方案3、方案7、方案11。

1.2.2郵船船型選擇的影響因素

根據(jù)郵船船型的發(fā)展實踐和學(xué)者們在相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，可以得到影響郵船船型選擇的主要因素如下。

（1） 經(jīng)濟因素。船型選擇是一種投資決策，應(yīng)考慮各船型方案的經(jīng)濟性。根據(jù)上文船型選擇的初步方案，這里將內(nèi)部收益率IRR、必要運費率RFR和投資回收期PBP作為衡量船型方案經(jīng)濟性的指標。

（2） 客戶因素。郵船旅游作為一種旅游產(chǎn)品，游客的體驗和滿意度是評價旅游產(chǎn)品優(yōu)劣的重要標準，因此在進行船型選擇時需考慮游客滿意度等不確定因素。這里選取舒適度和服務(wù)質(zhì)量作為評價指標，其中舒適度用空間比率來衡量，服務(wù)質(zhì)量以服務(wù)人員配比來衡量。

（3） 企業(yè)因素。郵船公司在郵船母港定期營運郵船航線能夠帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，促進社會就業(yè)，進而提升企業(yè)形象，有利于企業(yè)的品牌宣傳，因此應(yīng)適當(dāng)考慮其對企業(yè)品牌的宣傳效應(yīng)。這里主要考慮帶動就業(yè)人數(shù)、旅游收入貢獻率和地區(qū)生產(chǎn)總值貢獻率這3個因素，其中：帶動就業(yè)人數(shù)為船員人數(shù)與帶動系數(shù)的乘積;旅游收入貢獻率為設(shè)計載客量與載客率、旅客人均消費、年航次數(shù)的乘積;地區(qū)生產(chǎn)總值貢獻率取船舶年營運費用與當(dāng)?shù)氐貐^(qū)生產(chǎn)總值的比值作為衡量指標。

（4） 環(huán)境因素。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，郵船船型的選擇還要考慮其營運過程中的污染排放對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。國家也在不斷出臺政策限制船舶的污染排放，因此將環(huán)境影響用郵船油耗和年SOx排放量進行評價。

1.2.3指標體系和指標權(quán)重的確立

考慮郵船作為旅游產(chǎn)品的特性，在實現(xiàn)經(jīng)濟效益良好的同時也要得到社會和顧客的認可，因此除了經(jīng)濟指標外還應(yīng)考慮郵船船型方案不同所帶來的客戶體驗、經(jīng)濟貢獻以及對旅游資源的影響等的不同。本文結(jié)合郵船船型選擇影響因素將郵船船型方案評價指標概括為4大類：經(jīng)濟指標、客戶體驗指標、企業(yè)貢獻指標和環(huán)境指標。郵船船型方案評價指標體系見表2。

為降低評價結(jié)果的主觀性，采取CRITIC（criteria importance through intercrieria correlation）法進行指標權(quán)重的確定，即基于評價指標的對比強度和沖突性來確立指標的客觀權(quán)數(shù)。指標的對比強度指同一指標在不同樣本中取值的差異性大小，差異性越

大說明該指標對比強度越強。一般用標準差來度量指標的對比強度的大小。指標的沖突性指各指標之間的相關(guān)性大小，一般用相關(guān)系數(shù)來度量?？梢酝ㄟ^計算ni=1（1-rij）的值來度量某指標與其他指標間的沖突性，其中rij是第i個評價指標與第j個評價指標的相關(guān)系數(shù)。第j個評價指標所代表信息的綜合信息量可用Gj表示，具體計算公式為

Gj=σjni=1（1-rij）， j=1，2，…，n

（6）

式中：σj為第j個指標取值的標準差。對Gj進行歸一化處理即可得第j個指標的客觀權(quán)重，用ωj表示。Gj越大表示某指標所包含的信息量越多，因而該評價指標比其他指標的權(quán)重更大。根據(jù)上述方法確定的指標權(quán)重見表3。

2船型方案選擇與分析

2.1船型方案優(yōu)選

逼近理想解排序（technique for order of preference by similarity to ideal solution，TOPSIS）法是一種相對簡單可行且合乎邏輯的對目標對象進行優(yōu)劣評價的方法，主要依據(jù)目標與最優(yōu)解和最劣解的距離進行排序，得到各評價指標的偏好值。其基本步驟如下：首先將指標值同做趨勢化處理，并將處理后的指標值歸一化，進而確定最優(yōu)解和最劣解;再計算評價方案與最優(yōu)解和最劣解的距離以及評價方案與最優(yōu)解的接近程度，根據(jù)接近程度大小確定最優(yōu)方案。首先對各船型方案的指標值進行同趨勢化變換，對低優(yōu)指標取倒數(shù)，并將變換后的低優(yōu)指標和高優(yōu)指標擴大100倍;然后對變換后的數(shù)據(jù)做歸一化處理，并計算正理想值（最優(yōu)解）和負理想值（最劣解）;再計算各備選方案與正理想解和負理想解的歐氏距離（見表4）。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算各備選方案與最優(yōu)方案的接近度。方案1、方案3、方案7和方案11與最優(yōu)方案接近度分別為0.439、0.472、0.575和0.341，因此可以認為方案7為最優(yōu)方案。

2.2敏感性分析

船型方案經(jīng)濟指標的計算是在燃料價格和平均票價一定的條件下進行的，但一艘郵船的使用周期在20 a左右，燃料價格和平均票價都是持續(xù)變化的，且其變化將對IRR、RFR、PBP等經(jīng)濟指標產(chǎn)生直接影響。因此，有必要對船型方案進行敏感性分析，考慮各因素變化對投資決策的影響，從而對決策方案做出更為準確的估計和評價。

分析郵船船型方案7的各項經(jīng)濟指標受平均票價和燃油價格影響的情況（見表5）可知，船型方案經(jīng)濟指標受平均票價影響較大。

3結(jié)論

本文參照中國三亞至東南亞航線郵船的發(fā)展現(xiàn)狀和主要郵船公司的經(jīng)典船型，首先生成了一系列船型方案，然后考慮郵船作為一種旅游產(chǎn)品的特殊

性，從經(jīng)濟、客戶、企業(yè)、環(huán)境等4個方面建立了郵船船型方案評價指標體系，結(jié)合CRITICTOPSIS模型對船型方案進行優(yōu)劣排序，得出最優(yōu)船型方案。在對船型方案進行敏感度分析后發(fā)現(xiàn)，郵船的平均票價對船型方案經(jīng)濟指標的影響更大。本文的船型選擇參考了大量現(xiàn)有船型數(shù)據(jù)，充分考慮了郵船運輸?shù)奶匦?，且評價方法簡單易行，可為郵船船型選擇提供一定的理論依據(jù)。

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（編輯賈裙平）