戴鄭翌 鐘煥敏 中交廣州航道局有限公司

我國(guó)萬(wàn)噸級(jí)泊位總數(shù)已達(dá)2500個(gè)以上，其泊位數(shù)30000個(gè)以上，為保證船舶進(jìn)出港的安全要求，需對(duì)原航道進(jìn)行疏浚等改擴(kuò)工程。通常進(jìn)行疏浚等工程原航道常處于同運(yùn)營(yíng)同施工情況，可能發(fā)生船舶碰撞等重大安全事故，研究港口航道疏浚施工安全影響因素指標(biāo)體系，探究港口航道疏浚施工過(guò)程的安全綜合評(píng)價(jià)，對(duì)避免此類安全事故發(fā)生和提高作業(yè)水平有重要意義。

文章使用AHP法解決TOPSIS法權(quán)重不易分配和主觀因素導(dǎo)致的評(píng)價(jià)誤差問(wèn)題，再使用TOPSIS法計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象與理想化目標(biāo)的距離并排序，得到港口航道疏浚施工過(guò)程的安全等級(jí)，根據(jù)結(jié)果分析指標(biāo)體系中需加強(qiáng)管控與改進(jìn)的指標(biāo)，進(jìn)而有效預(yù)防和減少港口航道疏浚施工事故的發(fā)生，研究結(jié)果可為港口航道疏浚施工安全評(píng)價(jià)問(wèn)題提供研究思路。

1.工程概況

連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程對(duì)原工程航道兩側(cè)增深拓寬，進(jìn)出港區(qū)的船舶均需在本工程航道段航行，施工船舶在工程水域進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)需要占用航道，對(duì)進(jìn)出兩港區(qū)船舶的正常航行造成一定的影響。

本標(biāo)段為L(zhǎng)YG-302-H1.3標(biāo)段，外航道外段疏浚疏浚長(zhǎng)度約25.87km，疏浚工程量總計(jì)2536.7萬(wàn)m3，耙吸挖泥船疏浚裝滿艙后，自航運(yùn)泥到指定的疏浚土傾倒區(qū)拋泥，平均運(yùn)距9km。施工船舶在施工期間進(jìn)出場(chǎng)次數(shù)耙吸挖泥船3次，交通船138次，供水船23次，航標(biāo)船12次。

2.AHP-TOPSIS模型介紹

2.1 基于AHP確定各因素權(quán)重

層次分析法(AHP)是一種定性與定量相結(jié)合的分析方法，適合解決生產(chǎn)過(guò)程中安全評(píng)估等多層次性和模糊可變性較強(qiáng)的問(wèn)題。

2.1.1 判斷矩陣構(gòu)造

依據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)模糊理論9級(jí)標(biāo)度尺（見(jiàn)表1），比較因素與相鄰因素的重要程度，得到其判斷矩陣B，見(jiàn)式（1）。

表1 標(biāo)度尺

式中X——第i個(gè)因素與第j個(gè)因素相對(duì)重要性比值

2.1.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)

使用AHP 采用算數(shù)平均法得到權(quán)重W與最大特征值λ，如式（2）、式（3）所示：

檢驗(yàn)判斷矩陣一致性，如式（4）：

式中——判斷矩陣B的最大特征值

RI——隨機(jī)一致性指標(biāo)

n——判斷矩陣B的階數(shù)

當(dāng)CR＜0.1時(shí)，視為矩陣B的一致性合理。

2.2 基于TOPSIS判斷模型

逼近理想排序法(TOPSIS)依據(jù)與理想目標(biāo)接近程度對(duì)現(xiàn)有對(duì)象進(jìn)行排序，當(dāng)現(xiàn)有對(duì)象指標(biāo)為效益型時(shí)，最接近正向理想解則為最優(yōu)解，最接近負(fù)向理想解則為最差解，成本型指標(biāo)反之根據(jù)AHP法得到的權(quán)重值對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行分配，通過(guò)TOPSIS法對(duì)已分配權(quán)重的指標(biāo)進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行安全評(píng)估。

決策矩陣構(gòu)造如下：

（1）初始評(píng)判矩陣。

假定有樣本集={,…A}，其中每個(gè)對(duì)象有n個(gè)指標(biāo)值，則構(gòu)成向量：

式中a——第i個(gè)樣本中第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)

（2）評(píng)判矩陣標(biāo)準(zhǔn)化。

進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理消除各指標(biāo)的量綱，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R：

（3）加權(quán)決策矩陣。

（4）確定正負(fù)理想解距離與相對(duì)貼進(jìn)度。

圖1 工程總平面布置圖

根據(jù)目標(biāo)是效益型還是成本型，判斷最優(yōu)解是最大值還是最小值，如式（5）所示：

式中J——效益型目標(biāo)屬

J——成本型目標(biāo)屬

計(jì)算目標(biāo)與正負(fù)理想解的距離：

計(jì)算相對(duì)貼進(jìn)度：

2.3 基于AHP-TOPSIS的綜合模型構(gòu)建

將AHP法所得到各指標(biāo)的權(quán)重W與TOPSIS法的相對(duì)貼進(jìn)度C 綜合，得到目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)向量Q為：

式中C——相對(duì)貼進(jìn)度矩陣

W——準(zhǔn)則層權(quán)重

3.實(shí)例分析

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)

建立連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程疏浚施工過(guò)程安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需要根據(jù)施工過(guò)程中影響因素進(jìn)行整理分析，使用系統(tǒng)安全理論將其17個(gè)影響因素分為人的因素、設(shè)備狀態(tài)、工作環(huán)境和管理組織4個(gè)方面，最終建立其3級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)模型，見(jiàn)表2。

3.2 安全狀態(tài)分級(jí)

依據(jù)相關(guān)法律規(guī)范將港口航道疏浚施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)分為重大、較大、一般和較小四個(gè)等級(jí)，并根據(jù)LYG-302-H1.3標(biāo)段疏浚施工過(guò)程進(jìn)行安全狀態(tài)打分。

3.3 權(quán)重計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員、技術(shù)人員和專家評(píng)分得到判斷矩陣A-B，B1-C4，B2-C7，B3-C11，B4-C16，計(jì)算得到各權(quán)重值，λ，CI，RI，CR，見(jiàn)表2。依據(jù)二級(jí)與三級(jí)指標(biāo)權(quán)重值相乘，既可得到底層指標(biāo)的最終權(quán)重值，如圖2所示。

圖2 底層指標(biāo)最終權(quán)重

表2 A-B判斷矩陣權(quán)重值

3.4 AHP-TOPSIS評(píng)價(jià)模型

連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程疏浚施工過(guò)程中各指標(biāo)為效益型指標(biāo)。

3.4.1 人的因素

依據(jù)表2進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分得到人的因素初始判斷矩陣A：

計(jì)算得到加權(quán)矩陣V:

由式（8）可得正負(fù)理想解：

由式（9）可得正負(fù)理想解距離：

由式（10）可得正負(fù)理想解：

3.4.2 設(shè)備狀態(tài)

依據(jù)表2進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分得到設(shè)備狀態(tài)初始判斷矩陣A：

計(jì)算得到加權(quán)矩陣V:

由式（8）可得正負(fù)理想解：

由式（9）可得正負(fù)理想解距離：

由式（10）可得正負(fù)理想解：

3.4.3 工作環(huán)境

依據(jù)表2進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分得到工作環(huán)境初始判斷矩陣A：

計(jì)算得到加權(quán)矩陣V:

由式（8）可得正負(fù)理想解：

由式（9）可得正負(fù)理想解距離：

由式（10）可得正負(fù)理想解：

3.4.4 組織管理

依據(jù)表2進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分得到工作環(huán)境初始判斷矩陣A：

計(jì)算得到加權(quán)矩陣V:

由式（8）可得正負(fù)理想解：

由式（9）可得正負(fù)理想解距離：

由式（10）可得正負(fù)理想解：

3.4.5 綜合模型構(gòu)建

基于AHP法所得得到的二級(jí)指標(biāo)權(quán)重W：

基于TOPSIS法所得得到的貼近矩陣C：

根據(jù)公式（11）綜合評(píng)價(jià)向量

通過(guò)計(jì)算可知連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程疏浚施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)情況，如表3所示，可知樣本Q=0.8213，處于一般風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況相符，說(shuō)明AHP-TOPSIS模型對(duì)疏浚施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是正確可靠的。

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4.討論分析

構(gòu)建航道疏浚施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，三級(jí)指標(biāo)中安全距離（0.3216）和惡劣天氣（0.2022）所占權(quán)重較大，對(duì)航道疏浚施工過(guò)程安全影響也最大，需加強(qiáng)重視和管控，從分析結(jié)果來(lái)看，環(huán)境情況和機(jī)械設(shè)備的因素是疏浚施工風(fēng)險(xiǎn)的主要影響因素，這與一些學(xué)者研究成果一致，而組織管理雖然在二級(jí)指標(biāo)中所占權(quán)重不大，但其下屬三級(jí)指標(biāo)安全檢查與整改在整體評(píng)估系統(tǒng)起較大作用，這也體現(xiàn)了隱患整改對(duì)航道疏浚施工安全的重要性。

根據(jù)AHP-TOPSIS模型量化目標(biāo)對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，得到處于0-1區(qū)間的量化值，較小、一般、較大和重大四個(gè)等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)量化結(jié)果為大于0.9087、大于0.4922、大于0.0124和小于等于0.0124，連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程疏浚施工綜合評(píng)價(jià)為0.8213，處于一般風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。

基于航道疏浚施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型的結(jié)果，提出降低施工風(fēng)險(xiǎn)建議如下：①密切注意附近海域的通航環(huán)境，關(guān)注其他船舶的航行動(dòng)態(tài)，與附近船舶保持安全距離，做好各項(xiàng)應(yīng)急準(zhǔn)備；②注意船舶的定位和作業(yè)精度，收聽(tīng)天氣預(yù)報(bào)，風(fēng)力大于6級(jí)停止施工，風(fēng)力大于8級(jí)所有施工船舶應(yīng)離開(kāi)施工水域，前往指定避風(fēng)錨地避風(fēng)；③施工船舶與交管中心、航道主管部門(mén)建立良好溝通機(jī)制，每天互通通航、施工信息，并及時(shí)根據(jù)通航信息動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)天施工計(jì)劃，保障疏浚施工安全；⑤嚴(yán)禁駛?cè)肫渌┕ご笆┕ぞ鋮^(qū)，避免彼此之間產(chǎn)生干擾。

雖然本研究提出了港口航道疏浚施工的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并使用AHPTOPSIS模型進(jìn)行較客觀的綜合量化評(píng)估，但仍可能因評(píng)價(jià)人員的主觀因素影響評(píng)價(jià)結(jié)果，同時(shí)港口航道疏浚施工是動(dòng)態(tài)過(guò)程，本研究主要對(duì)施工某一時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺少動(dòng)態(tài)性的考慮。

為了更好評(píng)估港口航道疏浚施工安全狀態(tài)，后續(xù)研究可以增加合適的評(píng)價(jià)對(duì)象，進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證，不斷完善底層指標(biāo)，修正評(píng)估模型，提高模型的全面性和準(zhǔn)確性。另外，后續(xù)研究可加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)連續(xù)性評(píng)估得到港口航道疏浚施工過(guò)程完整的風(fēng)險(xiǎn)變化，分析施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)較大環(huán)節(jié)，控制此環(huán)節(jié)的重點(diǎn)影響因素，從而降低港口航道疏浚的施工風(fēng)險(xiǎn)。

5.結(jié)論

（1）本文以連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道二期工程疏浚施工為目標(biāo)對(duì)象，綜合分析人的因素等4個(gè)二級(jí)指標(biāo)和從業(yè)資格與專業(yè)能力等17個(gè)三級(jí)指標(biāo)，對(duì)港口航道疏浚施工建立了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得到港口航道疏浚施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際相符，可依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)施工過(guò)程提出改進(jìn)方案，對(duì)港口航道疏浚施工及時(shí)做出調(diào)整。

（2）根據(jù)航道疏浚施工過(guò)程中復(fù)雜性與不確定性等特點(diǎn)，使用AHP法解決TOPSIS法權(quán)重不易分配和主觀因素導(dǎo)致的評(píng)價(jià)誤差問(wèn)題，使用TOPSIS法量化計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象與正負(fù)理想解的距離，相互結(jié)合減小了主觀性帶來(lái)的誤差，提高了評(píng)價(jià)的真實(shí)可靠性。

（3）港口航道疏浚施工安全評(píng)價(jià)AHP-TOPSIS模型能夠有效得到港口航道疏浚施工過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，可作為安全管理的理論依據(jù)，為港口航道疏浚施工過(guò)程的安全評(píng)價(jià)提供一種新的模型。