考慮船舶所有人偏好因素的國際中轉港評價方法

鄭杰峰， 初良勇，2， 許小衛

(1. 集美大學 航海學院， 福建廈門 361021; 2. 福建航運研究院， 福建廈門 361021；3. 大連海事大學 交通運輸工程學院， 遼寧大連 116026)

隨著國家“一帶一路”戰略的建設發展，國際中轉港作為進出口物流中重要的節點，發揮著越來越重要的作用。大多數學者都是從港口的特性角度研究國際中轉港的選擇，其中包括腹地貨源、港口基礎設施、港口的服務水平、港口自由度等，然而船舶所有人的偏好也很大程度影響到船舶所有人對于國際中轉港的選擇，所以本研究將重點探討船舶所有人的偏好對于國際中轉港選擇的影響程度。

對于國際中轉及其相關方面的研究，近來國內外學者展開了大量的研究。張新生[1]通過分析“一帶一路”的國家戰略背景下西安所發揮的作用，確認西安港作為國際中轉樞紐港，并深入地分析提升西安陸港國際中轉樞紐功能的可行性以及必要性，并且從吸引貨源、擴大樞紐港集聚范圍等方面提出了相應的對策。季斌[2]在回顧當前內支線對于國內沿海港口通航條件的處境、國內沿海以及附近國家港口中轉貨源的狀況、助航設施的發展等研究成果的基礎上，分析當前提升港口國際中轉業務所存在的問題并提出相應的解決措施。彭佐康[3]在中轉港分類研究及形成因素的基礎之上，總結出全球范圍內中轉港的發展特點以及發展格局，探討出不同區域中轉港未來的發展趨勢。曾凡華[4]從國內港口國際中轉競爭力和國外港口的特點出發，建立了以經濟腹地、地理位置、港口硬環境、港口軟環境四個方面的國際中轉競爭力評價體系，為各國港口建設發展國際中轉業務提供一定的參考價值。陳珺[5]指出經濟與地理條件、港口的硬條件、港口軟條件是中轉港形成的條件，并指出國際中轉港的形成所帶來的經濟效益和風險。Bazaras D[6]通過比較拉脫維亞在物流績效指數中的地位，應用SWOT分析評估了拉脫維亞的國際中轉貨運服務的國際競爭力，并提出相應的改善措施。

針對國際中轉港選擇因素的重要性，本研究將采用專家問卷調查的方式進行衡量，由于每個專家的見解存在一些主觀性，使得結論帶有模糊性，因此提出采用層次分析法和證據理論的模糊綜合決策作為主要的研究分析方式。運用AHP確定各選擇因素的權重；通過模糊數學理論，結合專家問卷調查給出的判斷，確定每個子證據所屬狀態的隸屬度以及相應的基本概率函數；接著運用了D-S證據理論，對專家提供的證據進行相應的融合；最后通過加權平均函數，依據最大隸屬度原則，得出船舶所有人的偏好會很大程度的影響國際中轉港的選擇。

1 國際中轉港選擇的影響因素

大多數學者都是從港口的特性角度研究國際中轉，然而船舶所有人的偏好也在一定程度影響國際中轉港選擇，本研究將新增船舶所有人的偏好因素，探討其在國際中轉港選擇中的重要性。

1) 港口和腹地之間是相互依存、相輔相成的關系，港口的腹地越廣，越能吸引貨源，而貨源有海向和陸向腹地貨源。其次地理區位的構造影響到船舶所有人對于網路布局的開展，進而影響貨運成本。

2) 完善的港口設施提高港口的效率。港口基礎設施包括港口的基礎性設施以及港口碼頭進行貨物裝卸、存儲等生產經營和有關服務的設施。同時，豐富的航線數量能提高港口的集貨能力。

3) 港口的信息化程度能加速港口的建設發展，運用相關的計算機技術和相關的信息技術能極大提高港口的服務水平，同時提升港口的物流能力。

4) 港口的作業成本是船舶所有人最直接關注的問題，是船公司靠泊、裝卸過程中的所產生的成本，包括船舶引航費、港口代理費用、港口裝卸費等。

5) 自由度越大的港口，就更能吸引國外貨物到此集中倉儲、加工和轉運，因而更能夠吸引貨源和船舶的?？?。而港口自由度包括貿易自由、企業經營自由 、匯兌自由[7-10]。

6) 除了考慮港口的特性，還有船舶所有人本身的特性。首先，大多數船舶所有人都會選擇從本國開始發展，并且綜合考慮文化、語言、法律的了解程度等各方面的影響，通常會更偏向于將本國港口作為中轉港。其次，當船舶所有人承租碼頭或者投資港口時，已在該碼頭投入大量的沉沒成本將使得碼頭的邊際成本降低，則船舶所有人更偏向于把中轉貨物集中在該碼頭進行轉運。最后，船舶所有人在選擇靠泊港與安排航線時，也是以其成員船舶所有人的既有貨源、航線、靠泊港為基礎進行綜合考慮[11-13]。

綜上分析，形成國際中轉港的評價指標體系，如表1所示。

表1 國際中轉港選擇的評價指標體系

2 基于AHP和證據理論的模糊綜合評價方法

本研究將國際中轉港的選擇因素分為6大一級因素和18個二級因素作為基本構架，通過專家問卷調查的方式，由于每個專家的見解存在一些主觀性，使得結論帶有模糊性，因此本研究采用層次分析法和證據理論(D-S證據理論)的模糊綜合決策方法作為主要的研究分析方式。運用AHP確定各選擇因素的權重；通過模糊數學理論，結合專家問卷調查給出的判斷，確定每個子證據所屬狀態的隸屬度；接著運用了D-S理論，對專家提供的證據進行相應的融合；最后通過加權平均函數，依據最大隸屬度原則，得出各子因素的重要程度。

2.1 D-S證據融合的理論

D-S證據融合的理論是由識別的框架、基本概率分配的函數(BPA)以及融合的規則實現對于不確定因素的描述。

2.1.1識別的框架

假設要判別某一個問題，那么對于這個問題可能產生的所有的結果用集合Θ來表示，并且關于Θ中所有的元素之間都是兩兩的互斥，那么就稱這個完備的集合Θ叫做識別的框架，其表示Θ={Θ1、Θ2,…,Θn}[14]。

2.1.2BPA

通過識別的框架Θ的所有的子集所組合而成的集合叫做Θ的冪集，可記為2Θ?；拘哦确峙浜瘮凳峭ㄟ^集合2Θ到[0,1]之間的映射。其中，mo(A)做為A(A?Θ)的BPA的值，表示的是證據對于結果為A的信任的程度[15]。

2.1.3證據融合的規則

D-S證據理論在處理不確定信息方面雖然有得到一些應用，但在處理高沖突的問題常常會出現一些悖論，因此提出基于證據距離式的證據理論。證據距離式(式1)來衡量證據Ei和Ej之間的距離[16-17]。

(1)

式中:mEi表示度量證據Ei的概率分配函數值;mEj表示度量證據Ej的概率分配函數值。假設現有k個證據，利用(式1)可以求得K個證據相互之間的相似度Rij=1-d(Ei，Ej) (i，j= 0，1，2，…，k) ,得到相似度矩陣(Rij)k*k,主對角線上元素為1(式2)。

(2)

將相似度矩陣R的每一列求和，可以得到關于每個證據對應結果的支持度Rsup(Ei)

(3)

將每一個證據的支持度進行歸一化，得到相應證據的可信度Ccrd,i，其表達式可以定義為

(4)

式中:Rsup(Ea)為第a個證據的支持度。

然后把這個可信度當作每個證據的折扣系數λi代入式(5) ，重新得到各證據的BPA

(5)

式中：m(Ei)表示證據Ei的可信度;m(Θ)表示Θ的可信度;mo(Ei)考慮了折扣系數λi的證據Ei的可信度；mo(Θ)考慮折扣系數λi的Θ的可信度。

然后，將新得到的證據BPA，與多條證據進行融合，可以算得A的BPA

(6)

2.2 基于AHP與D-S理論的模糊綜合評價流程

步驟1:構建完整的指標體系(見表1)，將船舶所有人的偏好因素評價指標分為三個證據體，即船舶所有人的碼頭投資(子證據體1)、船舶所有人國籍(子證據2)、航運聯盟成員(子證據3)。

步驟2:運用AHP方法，再通過一致性檢驗，求得各個子證據相對于船舶所有人偏好的權重矩陣W。

步驟3:依據模糊理論，建立因素集和評語集，通過專家的問卷調查所得出的判斷，得出各子證據所屬狀態的隸屬度以及各個專家對于評價因素的BPA。

步驟4:依據D-S理論，融合不同專家對于同一個影響因素的BPA,確定了所有影響因素的BPA矩陣M。

步驟5:依據F=WM進行加權綜合評價，得出最后的結果。如圖1為AHP與D-S理論的模糊綜合評價流程圖。

圖1 基于AHP與證據理論的模糊綜合評價流程圖

3 算例分析

3.1 建立評估對象因素集

以廈門港和高雄港作為例子構建評估對象因素集，將國際中轉港選擇因素分為目標層、控制層和指標層，其中以船舶所有人的偏好因素建立影響因素集E=(e1、e2、e3)作為評判的因素。這對應證據理論中的證據。

3.2 建立評語集

依據船舶所有人的偏好因素對于國際中轉港選擇的影響程度，將國際中轉港選擇的影響程度分為4個等級，即為可忽視的、重要的、比較重要的、非常重要的四種狀態，即YC= {Y1，Y2，Y3，Y4}，由此可以得到每一個評價要素的評價等級μij.，進而得到每個評價要素的評價集M=(μi1、μi2、μi3)，其中，μi表示的是第i評價要素的評價集，μij表示的是評價的要素ei對于擇決評語Yj的隸屬度，這對應證據理論中的識別框架[18-20]。

3.3 建立權重集

本研究采用層次分析法來確定因素的權重，不僅克服了單一評判的主觀性，同時又可以進行群體的綜合。在計算的過程中，分別建立了控制層的權重集和指標層的權重。

3.3.1控制層因素權重的確定

依據層次分析法的分層的原則，將國際中轉港的因素評估的指標體系分為三個層次，分別為目標層、指標層和控制層。根據Saaty1-9的標度[21]，依據專家的意見，構建了判斷矩陣，然后通過一致性檢驗，得出指標層的權重情況。

表2 廈門港國際中轉中各選擇因素的權重量化

表3 高雄港國際中轉中各選擇因素的權重量化

3.3.2指標層因素權重的確定

為了評估船舶所有人偏好因素在國際中轉港發展過程中的重要性，需要量化控制層的因素的權重，即下層元素對于上層元素船舶所有人偏好的影響程度，通過層次分析法的Saaty1-9的標度，依據專家的意見，構建了判斷矩陣，然后通過一致性檢驗，得廈門港的權重矩陣為W1=(We1We2We3)=(0.195 8、0.493 4、0.310 8)。同理，可算出高雄港的權重矩陣為W2=(We1We2We3)=(0.249 3,0.593 6,0.157 1)。

3.4 確定隸屬矩陣

將3項評價因素的評價向量綜合在一起，依據專家問卷調查的判斷，得到C到Y的隸屬矩陣M如下圖所示[22]。

3.5 基于模糊隸屬函數的證據理論BPA生成

1) 分配給第i個目標的初始BPA為m′(i)=μij

3) 分配給全集Θ的初始BPA為m′(Θ)=1-Un

4) 對全集的BPA和分配給第i個目標的BPA進行歸一化處理，即

通過第一個專家對e1的評價，然后進行歸一化的處理，得

me1=(mμ11、mμ12、mμ13、mμ14、m(Θ))=(0.21,0.43,0.14,0.07,0.15)。

同樣的道理，可以得出剩下9個專家對于e1的模糊評語隸屬度歸屬于各個評價等級的程度，可以用D表示。

3.5.1證據折扣及證據融合計算

由于每個專家的意見都不一樣，所以需要將各個專家的意見進行證據的融合。在進行證據的融合之前，通過公式(1)—式(5)計算出折扣后的證據BPA，接著再運用式(6)對各個證據的BPA進行相應融合。根據式(1)和式(5)計算出各個專家證據的支持度和折扣系統。

根據式(5)，計算出折扣后評估因素的BPA。

D0=λi×D=

運用式(6)融合10位專家的證據，計算得出10家對于廈門港的評估因素e1、e2、e3所隸屬評價等級的BPA：me1=(0.000 1,0.997 69,0,0,0.002 3 )、me2=(0.047 6,0.938 90,0,0,0.013 5)、me3=(0.002 0,0.991 1,0.002 6,0,0.004 3)，組成矩陣M1

同理，可算出其他10位專家對于高雄港的評估因素e1、e2、e3所隸屬評價等級的BPA，組成矩陣M2

3.6 基于證據理論的模糊綜合評定向量F

假定F為模糊綜合評定的向量，那么它等于權重的向量W和判斷矩陣M的乘積F=WM,也就是F

式中，bi表示的是評語Yi對綜合評價所得等級模糊子集F的隸屬度，根據最大隸屬度的原則，最大值表示的評語等級表示最終評價的結果[23-24]。

3.7 評估結果

由AHP確定權重W1=(0.195 8,0.493 4,0.310 8)、W2=(0.249 3,0.593 6,0.157 1)以及各評價因素所隸屬的評估等級的BPA所構成的矩陣M1、M2,則得到F1=W1M1= (0.024 1,0.966 63,0.000 81, 0, 0.008 46)，F2=W2M2=(0.013 49，0.981 24，0.001 42，0,003 85)。根據最大隸屬原則，船舶所有人的偏好因素在廈門港和高雄港發展國際中轉業務的評估等級中都處于Y2，也即在廈門港和高雄港中，船舶所有人的偏好在國際中轉港的選擇中都處于“重要的”的等級。

由矩陣M1可知，船舶所有人的碼頭投資e1、航運聯盟成員e3處于Y2級的可能性超過99%，這說明對于選擇廈門港作為國際中轉港的船舶所有人，更偏好于其在港口的投資力度以及進行航運聯盟。由矩陣M2可知，船舶所有人的碼頭投資e1處于Y2的可能性也超過99%。這也同樣說明對于選擇高雄港作為國際中轉港的船舶所有人，更偏好于其在碼頭的投資力度。

4 結論

本研究將國際中轉港選擇構建為包括6大一級因素和18個二級因素的基本構架。通過層次分析法確定6大一級因素的權重，結果表明無論是廈門港還是高雄港的國際中轉港選擇中，船舶所有人偏好都占據較大比重。為了進一步探討船舶所有人偏好在國際中轉港選擇的影響程度，同時又要保證信息的可靠性和準確性，提出層次分析法與證據理論相結合的模糊綜合決策方法，通過AHP確定船舶所有人偏好的子因素的權重；通過模糊數學理論，結合專家問卷調查給出的判斷，確定每個子證據所屬狀態的隸屬度；運用D-S理論，對專家提供的證據進行相應的融合；最后通過加權平均函數，依據最大隸屬度原則，可知無論是廈門港還是高雄港，船舶所有人的偏好在國際中轉港的選擇中都處于“重要的”的等級，這對國際中轉港選擇具有重要的參考價值。