基于多元線性回歸的海洋工程海上作業(yè)綜合工效權(quán)重分析

謝雙霜 柴文文 王亮

摘要：海洋工程行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，效率與效益的提升成為各企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中尋求發(fā)展的重要課題。為提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，探索降本增效方法，文章以海上作業(yè)綜合工效為研究重點(diǎn)，建立以工效為因變量，工效影響因素為自變量的多元線性回歸方程。并通過變量的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)的估算，對(duì)氣候、船舶、主作業(yè)設(shè)備、人員四大因素對(duì)工效的影響權(quán)重進(jìn)行分析，從而為海洋工程企業(yè)通過優(yōu)化海上作業(yè)資源配置，實(shí)現(xiàn)降本增效提供科學(xué)依據(jù)。

一、海洋工程海上作業(yè)特點(diǎn)及綜合工效分析的意義

工程項(xiàng)目的開展需要充分考慮項(xiàng)目的運(yùn)作成本，關(guān)于施工作業(yè)，提高作業(yè)效率也是降低工程成本的一個(gè)重要方面。而海洋工程海上作業(yè)與陸地作業(yè)相比具有高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，其綜合工效受氣候、船舶、主要設(shè)備資源、人力資源等因素的制約，如何有效提高海上作業(yè)綜合工效對(duì)于提高工程項(xiàng)目整體經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

（一）海洋工程海上作業(yè)特點(diǎn)

以某海洋工程企業(yè)進(jìn)行海上作業(yè)的業(yè)務(wù)內(nèi)容為例進(jìn)行分析，其海上作業(yè)包括導(dǎo)管架、組塊海上安裝;海管、海纜鋪設(shè);海管后挖溝;立管、立管卡子安裝;單點(diǎn)、YOKE安裝;FPSO連接及拖航;水下產(chǎn)品安裝等業(yè)務(wù)。通過對(duì)其作業(yè)條件、作業(yè)要求及資源特征進(jìn)行分析，總結(jié)出以下海上作業(yè)特點(diǎn)。

1. 海上作業(yè)特點(diǎn)

與陸地作業(yè)相比，海上作業(yè)具有如下特點(diǎn)：

（1）作業(yè)工效受氣候窗制約。海上作業(yè)工況條件相比陸地復(fù)雜、惡劣。大風(fēng)浪、大霧、雷電、臺(tái)風(fēng)等氣候條件對(duì)作業(yè)安全及效率影響較大，作業(yè)工效受氣候窗制約。

（2）高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)。海上作業(yè)涉及船舶等大型資源，受各種復(fù)雜工況影響，作業(yè)具有高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)。海上作業(yè)要求作業(yè)前必須有可行性研究和風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)急措施，作業(yè)要從效率和效益的角度出發(fā)。同時(shí)海上作業(yè)費(fèi)用高昂，管理者需有“時(shí)間就是金錢”的理念，各項(xiàng)作業(yè)的準(zhǔn)備工作必須充分、細(xì)致，施工前的組織工作要規(guī)范、嚴(yán)密。

（3）作業(yè)工效受多項(xiàng)資源效率制約。海上作業(yè)通常以船舶為載體，根據(jù)作業(yè)內(nèi)容不同，還需投入設(shè)備（如挖溝作業(yè)所用到的挖溝機(jī)）、人力等資源。多項(xiàng)資源投入導(dǎo)致海上作業(yè)工效受各項(xiàng)資源工效的綜合制約。

（二）海上作業(yè)綜合工效權(quán)重分析的意義

基于海上作業(yè)受多項(xiàng)資源效率制約，且海上作業(yè)費(fèi)用高昂，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)海上作業(yè)綜合工效進(jìn)行各影響因素權(quán)重分析，將有利于最大限度發(fā)揮各項(xiàng)資源效率，并通過適當(dāng)氣候窗的選擇，從成本和效率的角度優(yōu)化資源配置，以達(dá)到提高作業(yè)效率、降低作業(yè)成本、縮短海上作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)期的目的，具有提高效率及效益的雙重意義。

二、基于多元線性回歸進(jìn)行海上作業(yè)綜合工效權(quán)重分析

進(jìn)行海上作業(yè)綜合工效權(quán)重分析的過程實(shí)際上是一個(gè)確定目標(biāo)層，對(duì)目標(biāo)層的影響因素進(jìn)行分解，再確定各影響因素對(duì)于目標(biāo)層貢獻(xiàn)率的過程。

（一）海上作業(yè)綜合工效影響因素分解

引入多元線性回歸模型，以挖溝作業(yè)為例，建立綜合工效與綜合工效影響因素的多元線性回歸模型，通過對(duì)綜合工效影響因素進(jìn)行分解得出各自變量xi。

挖溝作業(yè)綜合工效的影響因素見圖1：

通過對(duì)挖溝作業(yè)綜合工效影響因素進(jìn)行分解，得出各自變量xi如下：

1. 標(biāo)準(zhǔn)待機(jī)率（x1）

不同氣候條件可直接影響船舶作業(yè)時(shí)間及作業(yè)效率。氣候?qū)Ｉ献鳂I(yè)綜合工效的影響通常反映在待機(jī)率上。可將某指定船舶在某海域不同氣候條件下的標(biāo)準(zhǔn)待機(jī)率設(shè)為氣候?qū)ばУ挠绊懸蛩?。?為渤海海域各船舶的天氣待機(jī)率。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，本文選取船舶1的待機(jī)率作為標(biāo)準(zhǔn)待機(jī)率。標(biāo)準(zhǔn)待機(jī)率反映了不同月份的氣候?qū)Ｉ献鳂I(yè)時(shí)間產(chǎn)生的影響。

2. 船舶穩(wěn)性系數(shù)（x2）

船舶是海上作業(yè)的主要載體，在同樣的氣候條件下，穩(wěn)性系數(shù)越高的船舶其有效作業(yè)時(shí)間就越長(zhǎng)，作業(yè)效率也越高。

為表示船舶在全年12個(gè)月份期間的綜合穩(wěn)定性，首先用1減去船舶待機(jī)率計(jì)算出船舶作業(yè)率，如根據(jù)表1數(shù)據(jù)，船舶1在1月份的作業(yè)率為60%。第二步通過計(jì)算各船舶1～12月作業(yè)率的平均值得出平均作業(yè)率。第三步將平均作業(yè)率50%設(shè)為系數(shù)1，再將各船舶的平均作業(yè)率除以50%得出船舶的穩(wěn)性系數(shù)。

根據(jù)以上方法，通過表1渤海海域船舶天氣待機(jī)率計(jì)算出各船舶在渤海海域平均作業(yè)率如表2所示。

將船舶平均作業(yè)率除以50%得出各船舶穩(wěn)性系數(shù)如表3所示。

3. 挖溝機(jī)效率（x3）

挖溝機(jī)效率由挖溝機(jī)的綜合性能決定，其效率是挖溝作業(yè)綜合工效最主要的影響因素之一。挖溝機(jī)效率越高則挖溝作業(yè)綜合工效就越高，反之越低。

4. 移錨速度（x4）

由于在挖溝作業(yè)過程中，船舶每前進(jìn)400米需要移錨一次，人員在移錨過程中的操作速度也會(huì)影響到挖溝作業(yè)的綜合工效。移錨速度越快則作業(yè)效率越高，反之就越低。

（二）海上作業(yè)綜合工效數(shù)據(jù)收集

根據(jù)已選擇的因變量與自變量，搜集某公司2016～2020年挖溝作業(yè)工效及影響因素?cái)?shù)據(jù)如表4所示。

（三）海上作業(yè)綜合工效數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

1. 多元線性回歸方程

建立多元線性回歸方程：

E（y）=β0+β1x1+β2x2+β3x3+…βkxk

回歸方程式中的回歸系數(shù)β0，β1，β2，β3，…βk是未知的，要用樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。

2. 標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)

在多元線性回歸中，通常各自變量取值的單位及其離散程度是不同的，所以量綱不同的各回歸系數(shù)之間不能直接比較大小。為此，可先對(duì)所有的自變量和因變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，之后估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)可以代表各自變量對(duì)因變量的重要程度，并用以比較各自變量對(duì)因變量的貢獻(xiàn)大小。

3. 海上挖溝作業(yè)綜合工效權(quán)重分析模型

根據(jù)對(duì)海上挖溝作業(yè)綜合工效影響因素分析，建立綜合工效與工效影響因素之間的多元線性回歸方程式如下：

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4

其中，y代表挖溝作業(yè)綜合工效，x1代表氣候因素，具體用“標(biāo)準(zhǔn)待機(jī)率”表示;x2代表船舶因素，使用“船舶穩(wěn)性系數(shù)”表示;x3代表主作業(yè)設(shè)備因素，用“挖溝機(jī)效率”表示;x4代表人員因素，用“移錨速度”予以體現(xiàn)。

（1）海上挖溝作業(yè)綜合工效的多元線性回歸方程式。依據(jù)表4的樣本數(shù)據(jù)，通過對(duì)模型的估計(jì)得出β0為0.283，β1為0.002，β2為0.116，β3為0.002，β4為0.038，建立多元線性回歸方程式如下：

y=0.283+0.002x1+0.116x2+0.002x3+0.038x3

（2）海上挖溝作業(yè)工效影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)。按照標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)的估計(jì)方法，對(duì)自變量和因變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，得到標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)如下：

氣候因素（x1）的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為-0.573，船舶因素（x2）的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.285，主作業(yè)設(shè)備（x3）的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.418，人員因素（x4）的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.231。

（3）海上挖溝作業(yè)綜合工效權(quán)重分析。由于通過標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)可以直接比較各因變量的重要程度，于是可用各自變量標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)的絕對(duì)值除以方程式中所有因變量的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)絕對(duì)值之和，得出各自變量對(duì)因變量的影響權(quán)重。

方程式中所有因變量的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)絕對(duì)值之和為：

0.573+0.285+0.418+0.231=1.507

氣候（x1）對(duì)綜合工效的影響權(quán)重為：0.573÷1.507=38%

船舶（x2）對(duì)綜合工效的影響權(quán)重為：0.285÷1.507=19%

設(shè)備（x3）對(duì)綜合工效的影響權(quán)重為：0.418÷1.507=28%

人員（x4）對(duì)綜合工效的影響權(quán)重為：0.231÷1.507=15%

三、結(jié)語(yǔ)

從估算結(jié)果可以看出，海上挖溝作業(yè)四大影響因素中，氣候因素對(duì)挖溝作業(yè)的影響最大，權(quán)重為38%;其次是主作業(yè)設(shè)備（挖溝機(jī)），對(duì)綜合工效的影響權(quán)重為28%;船舶、人員因素對(duì)綜合工效的影響權(quán)重分別為19%及15%。

海上作業(yè)綜合工效權(quán)重分析結(jié)果可用于指導(dǎo)作業(yè)資源的選擇，如挖溝作業(yè)費(fèi)用中，船舶費(fèi)用占比最大，但船舶對(duì)工效的影響遠(yuǎn)低于氣候與挖溝機(jī)，略高于人員因素。所以通過選擇最佳作業(yè)氣候窗，提高挖溝機(jī)及人員的作業(yè)效率是海上挖溝作業(yè)降本增效的有效途徑。同時(shí)決策者可以根據(jù)備選資源的相關(guān)參數(shù)，對(duì)挖溝作業(yè)工效及成本進(jìn)行預(yù)估，進(jìn)而選擇最優(yōu)施工方案。由此可見，基于多元線性回歸的海洋工程海上作業(yè)綜合工效分析可以從優(yōu)化資源配置的角度指導(dǎo)海上作業(yè)施工方案的選擇，并助力于企業(yè)的降本增效。

（作者單位：海洋石油工程股份有限公司海洋工程技術(shù)服務(wù)分公司）