基于AHP-Fuzzy法的內(nèi)河航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)模型研究

張 帆，王平義，劉懷漢，趙聰聰

(1.重慶交通大學(xué) 國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074；2.長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶 408100；3.長(zhǎng)江航道局，武漢 430010)

建設(shè)打造“暢通、高效、平安、綠色”的內(nèi)河航運(yùn)體系是新時(shí)期我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展目標(biāo)。然而近年來隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速増長(zhǎng)，船舶大型化，內(nèi)河航道通行船舶數(shù)量和通航密度急劇増加，航道環(huán)境復(fù)雜多變，內(nèi)河航道的通行安全管理面臨著挑戰(zhàn)[1]。水上助航標(biāo)志(簡(jiǎn)稱“航標(biāo)”)是內(nèi)河航道中保障船舶安全航行的重要助航設(shè)施之一。據(jù)調(diào)查，服役中的航標(biāo)常會(huì)出現(xiàn)撞標(biāo)受損或側(cè)翻、漂移移位、傾覆、燈器和其他附屬設(shè)備發(fā)生故障的失常狀態(tài)，同時(shí)還會(huì)由于自然因素、技術(shù)水平或人為因素等原因，存在航標(biāo)效能下降的問題。航標(biāo)服役狀態(tài)失常會(huì)直接影響到航標(biāo)的助航效果，無法確保航運(yùn)安全和通航效率，因此航標(biāo)的維護(hù)管理工作和對(duì)服役狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)對(duì)于航道管理至關(guān)重要。從航標(biāo)服役目的出發(fā)，服役狀態(tài)可以理解為航標(biāo)的運(yùn)行狀態(tài)和助航功能的發(fā)揮狀況?，F(xiàn)階段，航標(biāo)評(píng)價(jià)的研究主要集中在海上航標(biāo)效能評(píng)價(jià)[2-7]，針對(duì)內(nèi)河航標(biāo)評(píng)價(jià)的研究較少，同時(shí)評(píng)價(jià)的對(duì)象多是針對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，在綜合評(píng)價(jià)方面仍有欠缺，無法全面反映航標(biāo)運(yùn)行中存在的問題，也不能體現(xiàn)航標(biāo)管理維護(hù)工作對(duì)航標(biāo)助航效能的支撐。因此，開展內(nèi)河航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)方法的研究是十分必要的。

目前用于對(duì)象評(píng)價(jià)的方法有很多，例如層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、物元分析、云模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)方法和灰色綜合評(píng)價(jià)方法等，不同方法適合不同的應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)單一的方法往往難以解決評(píng)價(jià)對(duì)象的多維性和復(fù)雜性問題，因此學(xué)者偏向采用多種方法相結(jié)合或者對(duì)某種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)[8-10]。Ocampo L等[11]提出了一種綜合SERVQUAL模型、層次分析法和基于理想解相似度的訂單績(jī)效評(píng)價(jià)方法(AHP-TOPSIS)，用于評(píng)估政府機(jī)構(gòu)間的服務(wù)質(zhì)量。Pan W J等[12]選取了人、機(jī)、環(huán)、管四個(gè)方面的過程指標(biāo)，建立了模糊綜合評(píng)價(jià)模型，為提高空管服務(wù)質(zhì)量提供了參考。Jiang W等[13]提出了一種基于云模型的綜合定性服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，利用高斯云變換，將每個(gè)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)分解為若干個(gè)定性概念(云模型)，進(jìn)而對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由層服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。而對(duì)航標(biāo)效能的評(píng)價(jià)中，則多數(shù)采用層次分析法與模糊綜合評(píng)判綜合模型[1-6]，并取得了較好的效果。

不同評(píng)價(jià)方法在處理指標(biāo)構(gòu)建、指標(biāo)賦權(quán)或評(píng)價(jià)信息上有著不同優(yōu)勢(shì)，因此融合多種方法可以更加有效合理地評(píng)價(jià)航標(biāo)的服役狀態(tài)。本文擬采用模糊綜合評(píng)判(Fuzzy)和層次分析法(AHP)相結(jié)合的方式研究助航標(biāo)志服役狀態(tài)的評(píng)價(jià)問題，嘗試建立契合內(nèi)河航道助航標(biāo)志情況的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，為內(nèi)河航標(biāo)精細(xì)管理工作提供決策支持。

1 層次分析法-模糊綜合評(píng)價(jià)方法介紹

1.1 層次分析法

層次分析法(AHP)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家Satty T L等提出的多準(zhǔn)則決策方法，是一種將定性與定量分析方法相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法[14]。該方法的主要思想是通過將復(fù)雜的決策問題進(jìn)行解剖分析，深層理解每一影響因素之間的關(guān)系，將有關(guān)元素分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，然后根據(jù)其內(nèi)在關(guān)系構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，判斷其相對(duì)重要程度，建立判斷矩陣, 通過計(jì)算判斷矩陣的最大特征值以及對(duì)應(yīng)特征向量，得出不同指標(biāo)重要性程度的權(quán)重，從而為決策方案的選擇提供依據(jù)。

層次分析法適用于計(jì)算評(píng)價(jià)體系時(shí)指標(biāo)分層交錯(cuò)，同時(shí)部分指標(biāo)值又不易定量計(jì)算的情況。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊(Fuzzy)綜合評(píng)價(jià)法是1965年美國(guó)學(xué)者Zadeh L A提出的，是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法[15]。該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。其具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的難以量化的問題，適合解決各種非確定性問題。

1.3 AHP與Fuzzy法的綜合運(yùn)用步驟

(1)運(yùn)用AHP法進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)體系的建立；(2)運(yùn)用AHP法進(jìn)行各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定；(3)運(yùn)用Fuzzy法進(jìn)行各評(píng)估指標(biāo)隸屬度的確定；(4)運(yùn)用Fuzzy法進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)象的模糊綜合計(jì)算。

2 內(nèi)河助航標(biāo)志服役狀態(tài)評(píng)價(jià)體系研究

2.1 內(nèi)河航標(biāo)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀分析

以長(zhǎng)江航道為代表，分析了2017年—2019年的《長(zhǎng)江干線航道運(yùn)行報(bào)告》，其中主要從以下四個(gè)方面對(duì)航標(biāo)的運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)航標(biāo)類型：長(zhǎng)江干線公用航標(biāo)主要包括航行標(biāo)志、信號(hào)標(biāo)志、專用標(biāo)志和整治建筑物航標(biāo)等；

(2)航標(biāo)配布：航標(biāo)配布設(shè)計(jì)周期、設(shè)置位置范圍、設(shè)標(biāo)密度(座/km)；

(3)航標(biāo)可靠性：航標(biāo)失常情況(標(biāo)位、標(biāo)體、燈器、電源和線路失常)和失常原因分析；

(4)航標(biāo)效能：航標(biāo)大型化、遙測(cè)遙控系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用、外觀標(biāo)準(zhǔn)度(“擦亮眼睛”行動(dòng))。

以上評(píng)價(jià)是對(duì)航標(biāo)現(xiàn)有服役情況的總結(jié)，由于無法對(duì)航標(biāo)系統(tǒng)后繼管理完好率和可能出現(xiàn)的故障率進(jìn)行預(yù)演預(yù)判，因此難以對(duì)管理部門的下一步工作計(jì)劃提供實(shí)質(zhì)性支持。應(yīng)該加入對(duì)航標(biāo)故障維護(hù)的水文年度綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，比如區(qū)域故障發(fā)生率、年度平均故障時(shí)間、故障發(fā)生響應(yīng)時(shí)間等。另外隨著數(shù)字航道和先進(jìn)技術(shù)的普及，航標(biāo)的智能化程度也越來越得到重視，如智能升降浮臺(tái)、遙測(cè)遙控系統(tǒng)、AIS、雷達(dá)等先進(jìn)助航手段的推廣應(yīng)用。通過專家咨詢了解到，航標(biāo)的自動(dòng)化、信息化和智能化能夠大大提高助航效能和航道管理維護(hù)質(zhì)量，所以應(yīng)該將航標(biāo)的智能信息化程度作為評(píng)價(jià)航標(biāo)服役狀態(tài)的重要指標(biāo)。

2.2 內(nèi)河助航標(biāo)志服役狀態(tài)評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)

要建立一套合理的航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，不僅考慮“硬件”因素，也應(yīng)充分考慮“軟件”因素。參考沿海航標(biāo)效能評(píng)價(jià)和內(nèi)河航標(biāo)相關(guān)技術(shù)指南，綜合考慮航標(biāo)服役狀態(tài)的特征和屬性，根據(jù)層次分析法原理，按照“目標(biāo)—準(zhǔn)則—要素—變量”的層次結(jié)構(gòu)，將服役狀態(tài)目標(biāo)分為航標(biāo)基本效能、助航技術(shù)水平和管理維護(hù)水平三大準(zhǔn)則，航標(biāo)的基本效能和助航技術(shù)水平分別體現(xiàn)航標(biāo)的基本功能屬性和運(yùn)行養(yǎng)護(hù)技術(shù)狀況，屬于硬指標(biāo)，航標(biāo)部門的維護(hù)管理水平是航標(biāo)能否持續(xù)良好運(yùn)行的保障性支持，屬于軟指標(biāo)。最終確定航標(biāo)服役狀態(tài)包括1個(gè)目標(biāo)層、3個(gè)準(zhǔn)則層、9個(gè)要素層和29個(gè)變量層的評(píng)價(jià)指標(biāo)，航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 內(nèi)河航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Evaluation index system of service status of inland navigation marks

2.3 服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)闡釋

2.3.1 航標(biāo)基本效能

(1)助航準(zhǔn)確性指航標(biāo)助航位置是否準(zhǔn)確、通行信號(hào)和水深信號(hào)揭示是否及時(shí)、正確，評(píng)價(jià)指標(biāo)選取用浮標(biāo)位置準(zhǔn)確度和信號(hào)揭示正常率兩個(gè)變量，根據(jù)變量的實(shí)際情況與規(guī)范要求計(jì)算百分比，并以分值作為評(píng)分。

(2)配置時(shí)效性指航標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)備配置是否與時(shí)俱進(jìn)，現(xiàn)實(shí)有效。評(píng)價(jià)指標(biāo)選取通信覆蓋率、航標(biāo)配布合理性和智能信息化程度3個(gè)變量。

通信覆蓋率是指所在轄區(qū)航標(biāo)通信信號(hào)覆蓋水域的百分比，用該變量的計(jì)算比值作為評(píng)分；航標(biāo)配布合理性和航標(biāo)智能信息化程度均為定性指標(biāo)，劃分為5 級(jí)標(biāo)度，可根據(jù)變量的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)評(píng)估。

(3)功能可靠性指助航設(shè)備在特定時(shí)間和特定條件下能夠完成其特定功能而沒有失誤的可能性。主要用航標(biāo)可用性、正常工作連續(xù)性、信息通報(bào)及時(shí)性和通報(bào)內(nèi)容全面性4個(gè)指標(biāo)變量來衡量。

對(duì)于一座航標(biāo)或航標(biāo)系統(tǒng)而言，可用性是指能夠正常執(zhí)行規(guī)定功能的概率，連續(xù)性是指執(zhí)行功能不中斷的概率，兩者可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出概率比值作為評(píng)分；信息通報(bào)及時(shí)性和通報(bào)內(nèi)容全面性均反映航標(biāo)服務(wù)水平的優(yōu)劣程度，為定性指標(biāo)，根據(jù)變量的具體情況按照5級(jí)標(biāo)度進(jìn)行評(píng)估。

(4)配布適應(yīng)性是指航標(biāo)配布與所在水域的自然條件、航道條件和交通條件的適應(yīng)性程度，根據(jù)適應(yīng)性程度情況進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)越高說明航標(biāo)與環(huán)境條件適應(yīng)性越好；當(dāng)對(duì)航標(biāo)配布要求較高時(shí)，分值相應(yīng)降低。一般遵循以下降分原則：對(duì)于自然條件適應(yīng)性，水域自然條件較復(fù)雜時(shí)對(duì)航標(biāo)配布的要求更高；對(duì)于航道適應(yīng)性，人工航道比自然航道要求高，雙向航道比單向航道要求高；對(duì)于交通適應(yīng)性，運(yùn)輸危險(xiǎn)品貨物比一般貨物的要求更高，船舶流量和交通密度較大航道要求更高，交通事故較為嚴(yán)重、多發(fā)水域的要求更高。

2.3.2 服務(wù)技術(shù)水平

(1)運(yùn)行監(jiān)測(cè)調(diào)度情況。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以計(jì)算相關(guān)參數(shù)用以了解航標(biāo)在時(shí)段內(nèi)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)調(diào)度情況。結(jié)合《數(shù)字航道航標(biāo)運(yùn)行監(jiān)測(cè)調(diào)度和分析評(píng)價(jià)技術(shù)指南》，選擇以下3個(gè)變量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、報(bào)警及時(shí)出航率和失常平均恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)，具體介紹如下。

①時(shí)段內(nèi)航標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性反映航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)的可靠性。

[監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性]=(1-[無效異常數(shù)量]/[可判斷航標(biāo)異常信息數(shù)量]) ×100%

(1)

②報(bào)警及時(shí)出航率反映維護(hù)班組出航響應(yīng)的及時(shí)性及可靠頻率，[出航響應(yīng)時(shí)間]<=[一類任務(wù)下達(dá)時(shí)間]+15 min，認(rèn)為及時(shí)響應(yīng)。

[報(bào)警及時(shí)出航率]=([一級(jí)報(bào)警及時(shí)響應(yīng)數(shù)量]/ [一級(jí)報(bào)警總數(shù)])×100%

(2)

③失?；謴?fù)時(shí)長(zhǎng)指航標(biāo)失常自獲悉到恢復(fù)完成的時(shí)長(zhǎng)，反映航標(biāo)失常監(jiān)測(cè)處置恢復(fù)的工作效率。[航標(biāo)失?；謴?fù)時(shí)長(zhǎng)]=[航標(biāo)失常現(xiàn)場(chǎng)處置完成時(shí)間]-[航標(biāo)失常獲悉時(shí)間]

[失常平均恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)]=(全部)[航標(biāo)失?；謴?fù)時(shí)長(zhǎng)]的平均值

(3)

以上三項(xiàng)均為定量指標(biāo)，前兩項(xiàng)直接用百分比分值作為評(píng)分，第三項(xiàng)需要制定具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)換算成百分值進(jìn)行評(píng)分，例如時(shí)長(zhǎng)越短評(píng)分越高，超出規(guī)定時(shí)長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)不高于60分等。

(2)航標(biāo)養(yǎng)護(hù)狀況是指在航標(biāo)評(píng)價(jià)周期內(nèi)，航道部門為提供良好的助航服務(wù)而進(jìn)行航標(biāo)養(yǎng)護(hù)相關(guān)工作的技術(shù)水平。根據(jù)《數(shù)字航道運(yùn)行條件下航道航標(biāo)星級(jí)量化日常跟蹤考核細(xì)則》選取航標(biāo)正常率、航標(biāo)失常情況、航標(biāo)外觀情況和配布優(yōu)化成效四個(gè)變量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將其中的5分制換算成百分制進(jìn)行計(jì)算評(píng)分。

2.3.3 管理維護(hù)水平

航標(biāo)管理部門的管理維護(hù)水平分別從管理、人員、設(shè)施設(shè)備三方面提出評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(1)內(nèi)部管理水平主要從管理機(jī)制上、是否建立并有效運(yùn)行航標(biāo)質(zhì)量保證體系(質(zhì)保體系建設(shè)水平)和信息系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用水平等方面來衡量。管理機(jī)制合理性和有效性分別是指航標(biāo)管理要素(人、財(cái)、物)的利用合理程度和管理實(shí)施的有效順暢程度。

(2)維護(hù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)主要是從維護(hù)人員的日常巡檢、保養(yǎng)、補(bǔ)給能力(日常維護(hù)水平)、航標(biāo)失常或通航環(huán)境異變時(shí)的搶修、臨時(shí)設(shè)標(biāo)能力(應(yīng)急反應(yīng)能力)和航標(biāo)修理能力三個(gè)方面來衡量。

(3)配套設(shè)施設(shè)備水平是以配套設(shè)施(備)完備、性能可靠以及維修保養(yǎng)及時(shí)，能夠滿足航道維護(hù)管理需求來衡量。選用以下三個(gè)變量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)：設(shè)施設(shè)備完備情況、設(shè)施設(shè)備可靠程度和設(shè)施設(shè)備維修保養(yǎng)狀況。

以上三方面準(zhǔn)則所包含的變量均為定性指標(biāo)，根據(jù)各自的現(xiàn)狀水平等級(jí)或完成滿足程度分為5級(jí)標(biāo)度進(jìn)行評(píng)估。

服役狀態(tài)評(píng)價(jià)體系的定性指標(biāo)具體評(píng)語描述總結(jié)見表1。

表1 航標(biāo)服役狀態(tài)定性指標(biāo)5級(jí)標(biāo)度評(píng)分表Tab.1 5-level scale scoring table for qualitative index of service status of navigation marks

3 基于AHP-Fuzzy法航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)模型的建立

3.1 基于AHP-Fuzzy法航標(biāo)服役狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)模型

本文采用模糊綜合評(píng)判(Fuzzy)和層次分析法(AHP)相結(jié)合的定量評(píng)估方法，建立基于AHP-Fuzzy法的航標(biāo)服役狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)模型。具體的做法是根據(jù)AHP原理將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分解成遞階層次結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)專家問卷的調(diào)查結(jié)果建立判斷矩陣，通過一致性檢驗(yàn)后確定各指標(biāo)權(quán)重，對(duì)各指標(biāo)評(píng)分評(píng)級(jí)確定隸屬度，然后分層次進(jìn)行模糊評(píng)判，直到綜合計(jì)算出目標(biāo)層的分值作為航標(biāo)服役狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

3.2.1 層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重基本步驟

首先按目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、要素層和變量層的框架，構(gòu)建航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型，然后通過AHP法確定指標(biāo)權(quán)重(流程見圖2)，以下進(jìn)行分步說明。

圖2 AHP法確定指標(biāo)權(quán)重流程Fig.2 AHP method to determine index weight process

(1)建立判斷矩陣并賦值。

根據(jù)指標(biāo)要素的兩兩重要程度，建立判斷矩陣。根據(jù)判斷矩陣的準(zhǔn)則按1～5的重要程度賦值，具體賦值依據(jù)見表2。

表2 判斷矩陣賦值依據(jù)Tab.2 Judgement matrix assignment basis

(2)確定判斷矩陣的權(quán)重系數(shù)。

(4)

(5)

(6)

所得標(biāo)準(zhǔn)化特征向量，即權(quán)重向量為W={W1，W2，W3，…，Wn}。根據(jù)最大特征根λmax與W的關(guān)系計(jì)算λmax，公式為

(7)

(3)檢驗(yàn)一致性。

判斷矩陣整體一致才能保證權(quán)重向量的正確。常見的檢驗(yàn)指標(biāo)有一致性指標(biāo)CI、隨機(jī)一致性指標(biāo)RI和相對(duì)一致性指標(biāo)CR。其中CI計(jì)算公式為

(8)

而RI與判斷矩陣階數(shù)有關(guān)，RI對(duì)應(yīng)的取值見表3。

表3 RI對(duì)應(yīng)矩陣階數(shù)的取值Tab.3 Value of matrix order corresponding to RI

CR計(jì)算公式為

(9)

當(dāng)CR小于0.1時(shí)完成一致性檢驗(yàn)，表明所得權(quán)重向量可行。

3.2.2 權(quán)重計(jì)算樣例

確定航標(biāo)服役狀態(tài)指標(biāo)的權(quán)重需要對(duì)航道工作人員、部門領(lǐng)導(dǎo)以及指導(dǎo)專家等進(jìn)行問卷調(diào)查。按照第2節(jié)所構(gòu)建的航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)，制作專家問卷調(diào)查表，經(jīng)專家評(píng)定之后可得到影響助航標(biāo)志服役狀態(tài)因素兩兩比較的判斷矩陣，再運(yùn)用 3.2.1節(jié)中的計(jì)算方法獲得各指標(biāo)權(quán)重。

表4 評(píng)價(jià)航標(biāo)基本效能的各指標(biāo)權(quán)重Tab.4 Weights of each index for evaluating the basic effectiveness of navigation marks

本文以航標(biāo)基本效能這一部分的指標(biāo)為例進(jìn)行模擬賦權(quán)計(jì)算。按照表4的賦值準(zhǔn)則，首先對(duì)變量層指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，分別將助航準(zhǔn)確性、配置時(shí)效性、功能可靠性和配布適應(yīng)性四個(gè)要素下的變量指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較得到判斷矩陣，根據(jù)式(4)～式(7)計(jì)算每個(gè)判斷矩陣的權(quán)值系數(shù)，求得矩陣的特征向量和特征值，根據(jù)式(8)、式(9)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果均滿足CR<0.1，得到變量層權(quán)重；再用同樣的方法對(duì)要素層四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，最終得到要素層和變量層的指標(biāo)權(quán)重(表4)。

3.3 綜合評(píng)分計(jì)算

3.3.1 模糊綜合評(píng)價(jià)基本步驟

(1)構(gòu)建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

模糊綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性具有重要作用，在設(shè)立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)參考相關(guān)文獻(xiàn)和結(jié)合航標(biāo)現(xiàn)狀及航道具體情況進(jìn)行分析。

第1步：設(shè)立要素集合。要素集的元素是對(duì)評(píng)定對(duì)象產(chǎn)生相應(yīng)作用的各類因素，采取字母U表示，實(shí)際就是：U={U1，U2，…，Um}。

第2步：設(shè)立評(píng)語集合。評(píng)語集是評(píng)審人對(duì)各評(píng)定對(duì)象所給出的評(píng)語的集合，一般采取V進(jìn)行表示，模型的評(píng)語分為n個(gè)等級(jí)，即：V={V1，V2，…，Vn}。

(2)確定權(quán)重向量。

(3)建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。

根據(jù)每個(gè)指標(biāo)的測(cè)度結(jié)果對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，并按順序列為指標(biāo)的評(píng)價(jià)集合，將各集合向量放在一個(gè)矩陣中，以表示要素集U到評(píng)語集V的模糊關(guān)系。評(píng)價(jià)矩陣R如下

(10)

(4)確定評(píng)價(jià)結(jié)果向量。

將權(quán)重向量I與模糊評(píng)價(jià)矩陣R相乘，得到被評(píng)對(duì)象的評(píng)定結(jié)果向量S，即

(11)

(5)得到評(píng)價(jià)結(jié)果。

將評(píng)價(jià)結(jié)果向量S與評(píng)語集V相乘，得到評(píng)價(jià)結(jié)果，即

F=S×V

(12)

3.3.2 評(píng)分計(jì)算樣例

以管理維護(hù)水平這一部分的變量層指標(biāo)為例，采用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行模擬測(cè)度。由于維護(hù)管理水平下的指標(biāo)均為定性指標(biāo)，因此對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行量化處理。

(1)賦予定性指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)分值。

通過國(guó)家相關(guān)規(guī)范和咨詢業(yè)內(nèi)專家對(duì)評(píng)語等級(jí)賦予對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)值，表1已經(jīng)給出了每個(gè)定性指標(biāo)的5級(jí)標(biāo)度評(píng)語和對(duì)應(yīng)量化評(píng)分區(qū)間，這里取區(qū)間平均值為評(píng)語等級(jí)分?jǐn)?shù)值，得到量化評(píng)語集為V=[V1，V2，V3，V4，V5]=[95，85，75，65，55]。

表5 各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度矩陣和最終評(píng)分Tab.5 Membership matrix and final score of each evaluation index

(2)構(gòu)造隸屬度矩陣以及確定評(píng)定分?jǐn)?shù)(僅為模擬測(cè)度)。

本部分?jǐn)?shù)據(jù)采取專家調(diào)查的方式，由各位專家對(duì)指標(biāo)體系的各因素進(jìn)行評(píng)級(jí)并統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)各專業(yè)人員針對(duì)指標(biāo)系統(tǒng)的各類因素所作評(píng)級(jí)對(duì)結(jié)論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出專業(yè)人員評(píng)定統(tǒng)計(jì)表格。其次根據(jù)每一項(xiàng)評(píng)定級(jí)別的專業(yè)人員數(shù)量占到總體評(píng)定專業(yè)人員總體數(shù)目的比例即rij，組合成隸屬度矩陣R，然后與量化評(píng)語集V的轉(zhuǎn)置做乘法運(yùn)算即可得到每個(gè)指標(biāo)的評(píng)定分?jǐn)?shù)，結(jié)果見表5。

如果進(jìn)一步求得維護(hù)管理水平指標(biāo)集的權(quán)重向量I，即可根據(jù)3.3.1節(jié)的計(jì)算步驟(4)、(5)得到維護(hù)管理水平的評(píng)價(jià)總分。

4 結(jié)論

(1)針對(duì)內(nèi)河航標(biāo)評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀，在已有航標(biāo)管理維護(hù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，還應(yīng)該考慮對(duì)航標(biāo)系統(tǒng)后繼管理完好率和可能出現(xiàn)故障率的預(yù)演預(yù)判；在航標(biāo)的評(píng)價(jià)分析方法上除了對(duì)單項(xiàng)因素的評(píng)價(jià)分析之外，建議增加綜合評(píng)判，可以結(jié)合各方面的專家意見，綜合運(yùn)用層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、物元分析、云模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等評(píng)價(jià)方法。

(2)本文嘗試建立了基于AHP-Fuzzy法的助航標(biāo)志服役狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，并對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)及變量展開篩選確定，最終實(shí)現(xiàn)“硬指標(biāo)”和“軟指標(biāo)”的有效融合，構(gòu)建了航標(biāo)服役狀態(tài)評(píng)價(jià)體系。提出了模型權(quán)重計(jì)算和綜合評(píng)分的計(jì)算步驟，并分別進(jìn)行算例演示，運(yùn)用本文建立的評(píng)價(jià)模型可以對(duì)內(nèi)河航標(biāo)服役狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

致謝：本文得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFB1600400)的資助，在搜集資料撰寫完成過程中咨詢了相關(guān)單位和多位專家，特別感謝交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所安小剛總工及其同事、長(zhǎng)江重慶航道局樓金仙工程師、重慶交通大學(xué)楊成渝研究員、付旭輝教授和韓林峰博士后等多位專家的耐心幫助指導(dǎo)和寶貴建議。