基于模糊层次分析方法的船舶绿色度评估体系研究

蒋春林 刘家新

武汉理工大学交通学院 武汉430063

基于模糊层次分析方法的船舶绿色度评估体系研究

蒋春林 刘家新

武汉理工大学交通学院 武汉430063

根据绿色船舶的特点，提出船舶绿色度的模糊层次评价指标体系，并用该评价方法对实船的绿色度进行了综合评价，从而为绿色船舶的设计、评价提供可行的方法和工具。

绿色度 隶属度 模糊层次分析

21世纪是一个发展与环保的新世纪，日益繁荣的世界经济推动航运业飞速发展。船舶的增加、航区的扩大、航线的密集，在促进生产力的增长的同时，也必然会带来严重的环境污染。绿色船舶的研制已引起了世界上所有航运大国的关注。为了保护海洋与大气环境，世界商船逐步向绿色船舶过渡已成为一个迫在眉睫的课题。而绿色船舶作为绿色产品中的一种，不同于其它小机电产品，一个复杂的大系统产品，怎样来衡量船舶的绿色程度并给出定量的评价标准和方法，这对指导船舶的绿色设计、引导绿色船舶的蓬勃发展、提高我国船舶产品在国际市场上的竞争力具有十分重要的意义，因此对船舶设计早期的绿色性能评估是十分必要的。

1 模糊层次分析方法流程

船舶对资源、能源和环境的友好程度，称之为船舶的“绿色度”。由于船舶的绿色性能涉及的项目较多，因此对船舶绿色度的评价也就成为一项复杂的工作，为了将多层次多因素的复杂问题用科学的计量方法进行量化处理，首先应建立合理的评价指标体系。船舶绿色度评价内容的设置应科学、合理、全面。基于模糊层次分析方法的船舶绿色度评估体系就是在对船舶的环境性能进行分析的基础上，建立待评对象的递阶层次结构，根据评价指标的属性，利用模糊数学原理，以精确的数学语言描述定性或不确定因素，对其绿色程度进行评价［1-2］。

1．1 构造评价层次结构模型

根据评价体系中各指标所属类型，可将其划分为不同的层次，形成了船舶绿色度评价的递阶层次结构模型。船舶绿色度的评价结构模型是一个完全独立的层次结构，其特点是上一级指标都是独立的，与下一级指标完全不同。

1．2 确定各指标的相对重要度

建立递阶层次结构后，上、下层之间的元素隶属关系就确定了。假设以上一层次的元素A做为准则层，对下一层次的元素B1、B2，…，Bn有支配关系，对于A层来说，首先要确定同层元素和哪个更重要，重要多少，一般用相对重要度表示，可建立模糊一致判断矩形阵R。其中：rij表示元素Bi和Bj相对于元素A进行比较时，元素Bi和元素Bj具有模糊关系“…比…重要的多”的程度，为了使任意两个方案关于某准则的相对重要程度得到定量描述［3］，在得到模糊一致判断矩形阵R后，可求得B1、B2，…，Bn关于A的相对重要度，即各层之间的相对重要度，即相对权重

1．3 计算综合重要度

根据评价指标体系，从总目标到子目标、子目标到指标的顺序，设总目标含有A1，A2，…，At，t个子目标（或者指标），首先对这t个指标建立相对重要度判断矩阵，计算相对权重a＝（a1，a2，…，at），对于某一子目标Ai，含有B1、B2，…，Bn共n个指标，对这n个指标建立相对重要度判断矩阵，计算相对权重b＝（b1，b2，…，bn）。则对于指标Bj的综合权重Lj为［5］

这样逐层计算，最终形成一个综合权重W

1．4 确定隶属度

隶属度是用来反映某对象具有某个模糊性质或属于某个模糊概念的程度。隶属度函数可以是任意形状的曲线，取什么形状取决于是否简单、方便、快速、有效，惟一的约束条件是隶属度函数的值域为［0，1］。建立隶属函数的方法有很多，目前多采用指派法。指派法，就是根据问题的性质套用现成的某些形式的模糊分布，然后根据测量数据确定分布中所含的参数。这个方法给出的隶属函数是近似的，在实践中通过学习，加以修改，使之逐步完善。根据每一指标的环境特性，从已有的标准模糊分布中选择适当的模糊分布，然后根据经验指定或根据实验数据计算出隶属函数中有关参数，最后确定出该评价指标的隶属函数［6］。

1．5 综合评价

在求出了每个评价指标的隶属度UA（xi），并计算出各指标的综合重要度Wi后，就可以进行综合评价。综合评价可以使受多因素影响的事物和现象达到整体最优。本文采用线性加权法，该方法主要考虑的是各评价指标在评价中所处的地位或所起的作用不尽相同，方案的综合评价值是该方案各指标单项价值的线性加权和，即

将待评船舶的综合评价值T待评与参照船舶的综合评价值T参照进行比较，即可确定待评船舶是否符合绿色船舶的要求。

2 评价方法应用实例

以京杭运河100 t级小型散货船为例，应用上述评价方法来对船舶的绿色度进行简单的评价。

2．1 确定评价指标体系及层次结构

通过对京杭运河小型散货船的调研，确定船舶绿色度的评价指标体系和递阶层次结构，见表1。

2．2 计算各评价目标的权重

根据下层指标对上层评价准则的影响重要度，计算各级指标的相对重要度，见表2。

2．3 计算综合重要度

根据步骤2．2的计算结果可以求得船舶的总体综合重要度，见表2。

表1 京杭运河100 t级小型散货船绿色度评价层次结构

表2 京杭运河100 t级小型散货船评价指标综合重要度

2．4 确定各评价指标的隶属度

首先要确定各指标的隶属函数，采用逻辑推理指派法，根据京杭运河100 t级小型散货船各指标的统计资料和交通部开发的京杭运河100 t级标准货船相比较，来确定各指标的隶属度。

例如，油污水直接排入水体后，其中所含的油份不但降低了水生物资源的营养价值，其中的毒性物质会在生物体内积累，造成大面积生物中毒死亡，破坏生态平衡，并最终通过食物进入人体，影响人类的健康。因此，MARPOL73／78修正案规定船舶油污水中的含油量应小于15 mg／L。油污水中的含油量越少越好，含量越高，对水体的危害就越大，即该指标值越小越好。因此，可以认为油污水中含油量为标准排放量的船舶在该指标上的绿色度为一般，即隶属度为0．5；当含油量超过50 mg／L时，该指标的隶属度为0；当含油量小于10 mg／L时，可认为该指标的隶属度为1。

可以根据其相应的描述，规定相应的隶属度函数，使得指标的定性表示转化为定量描述。对某一指标描述可分为七个等级：很好、好、较好、中、较差、差、很差，那么可以规定相应等级的隶属度函数为1．0、0．9、0．7、0．5、0．3、0．1、0。也就是说，指标的最劣值和最优值分别为0和1．0。

同理可得其它各指标的隶属函数，在此不一一列举，各指标的隶属度见表3。

表3 京杭运河100 t级小型散货船各指标隶属度计算

2．5 综合评价

根据综合重要度（表2）和隶属度（表3）的数据，使用线性加权法计算出待评船舶和参照船舶的综合评价结果，得

此时，可以很明显地看出待评船舶和参照船舶的优劣，待评船舶的各评价指标综合起来要比参照船舶差。根据调查，京杭运河小型船舶对周围环境的污染确实较为严重，船舶绿色程度较低，评价结果与实际污染情况非常吻合。

3 结束语

通过上述的应用举例可以看出，模糊层次分析方法能够较客观的对船舶绿色度进行评价，但在评价过程中，有些评价指标指数的选取还要取决于评价者的经验，因此可以向专家多方咨询，以得到较为客观的指数，使得对船舶绿色度的评价更加客观、完善、准确。

［1］徐昌文．模糊数学在船舶工程中的应用［M］．北京：国防工业出版社，1992：148-153．

［2］龚昌奇．船舶舱室布置方案的模糊综合评价［J］．中国造船，2000：22-26．

［3］蔡 薇．绿色船舶机理、指标体系、绿色度及船舶大气污染算法研究［D］．武汉：武汉理工大学，2004．

［4］刘志锋．绿色产品综合评价及模糊物元分析方法研究［D］．合肥：合肥工业大学，2003：60-62．

［5］王跃进，孟宪颐．绿色产品多级模糊评价方法的研究［J］．中国机械工程，1016-1019．

［6］刘志峰，许永华．绿色产品评价方法研究［J］．中国机械工程，968-971．

Assessment system of the ship′s green degree based on fuzzy-AHP

JIANG Chun-lin LIU Jia-xin
School of Transportation Wuhan University of Technology Wuhan 430063

According to the characteristic of green ships，the authors set forth the assessment index system of ship′s green degree based on fuzzy-AHP（analytic hierarchy process），and use this method to estimate the green degree of real ships comprehensively．It supplies the feasible tools for design and assessment of the green ships．

green degree subjection degree fuzzy analytic hierarchy process

U66

A

1671-7953（2007）02-0073-04

2006-07-12

修回日期2006-07-28

蒋春林（1981—），男，硕士生。