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基于CRITICTOPSIS法的邮船船型选择

作者:未知

  摘要:   为使邮船船型方案在技术可行的前提下有更好的经济性,充分考虑邮船运输自身的特点,从经济、客户、企业、环境等方面建立邮船船型方案评价指标体系。以中国三亚至东南亚地区的邮船航线为例设立初选船型方案,结合CRITIC法和TOPSIS法对一系列船型方案进行比较分析,选出综合表现最好的邮船船型方案。这种方法使邮船船型的选择更加符合实际。
  关键词:
  邮船; 船型选择; CRITICTOPSIS模型
  中图分类号: U692.6
  文献标志码: A
  Abstract:
  In order to make cruise ship type schemes more economical on the premise of technical feasibility, the evaluation index system of cruise ship type schemes is established from the aspects of economy, customers, enterprises and environment, where the characteristics of cruise ship transportation are fully considered. Taking the cruise route from Sanya in China to Southeast Asia as an example, the primary ship type schemes are set up. The series of ship type schemes are compared and analyzed by combining the CRITIC method and TOPSIS method, and the cruise ship type scheme with the best overall performance is selected. The method makes the selection of cruise ship type more realistic.
  Key words:
  cruise ship; selection of ship type; CRITICTOPSIS model
  0引言
  S着人民生活水平的提高,国内邮船旅游需求不断增长,各大邮船公司纷纷开辟以国内港口为始发港的邮船航线,推动邮船产业发展和沿海地区邮船码头基础设施完善。目前我国的部分邮船母港已初具规模,邮船船队也已经进入始建阶段。邮船结构复杂、设备众多、投资额高,各种技术、经济参数相互关联、相互影响,邮船船型的优化选择能够保证邮船船型在技术可行的前提下有更好的经济性,在邮船运输市场上有更强的竞争力,因此进行邮船船型选择具有重要意义。
  长期以来,专家学者在船型论证方面做了大量的研究工作:董元胜[1]在川江散装化学品船的船型论证中在传统的网格法的基础上应用了正交设计方法,并最终得出了最优船型;刘寅东等[2]提出了基于BP神经网络方法的船型论证模型,并结合实例对模型中变量的权重进行了研究;陈继红[3]为在船型技术经济论证中体现各指标之间的关联性,引入了灰色关联度分析法;杨路春等[4]引入多目标遗传算法和决策技术,建立了船型论证的两阶段方法,并通过算例证明该两阶段方法能够获得较丰富的备选方案集,利于决策。有关船型论证的研究关注的多为货运船舶,而关于邮船船型选择的研究较少。对邮船的研究一般体现在邮船游客[56]、产业经济[7]、港口[89]、航线[10]、邮船公司[11]等方面。邮船运输同时具有旅客运输和旅游观光的特性,因此用传统适用于货运船舶的研究方法来研究邮船并不合适。
  1船型选择的基础理论及应用
  1.1船型选择的基本方法
  船型选择指分别从船舶的技术性能、经济性能、营运环境、公约和规范以及技术政策等方面,对船型方案进行论证,并依据评价指标和综合分析,选择技术和经济性能最佳的船型方案,使船舶获得良好的营运经济效益。船型选择一般包含两个步骤:首先依据现有的数据,以母型船舶为参照,生成多个方案;然后依据评估准则从多个方案中选择最优方案或者对这些方案进行排序。评估准则一般以技术指标和经济指标为主。
  传统的船型选择方法有网格法和优化法等。网格法是在船舶主尺度要素允许范围内设计变量,按照全组合的方式组成若干船型,对每个方案进行分析比较,采用层次分析法、模糊综合评价、人工神经网络等对各船型进行排序择优。优化法是以主尺度范围、公约和技术规范等作为约束条件,以技术性能和经济性能等指标作为目标函数建立数学模型,用加权法、最小偏差法、宽容度排序等方法将多个优化目标转换为单目标,然后得到最优解。
  本文采用网格法对中国三亚至东南亚航线邮船进行船型选择。首先通过事前调查收集掌握中国三亚至东南亚航线客源、港口、船价等方面的数据,分析论证该航线上邮船的技术、营运和经济情况,重点研究对船型产生影响的制约条件和特殊规定,并对部分需要的数据进行预测或假定;然后计算船舶主尺度(包括船长、船宽、吃水等),依据船舶的载客量、主尺度、航速、总吨设立初始的船型方案,并计算相应方案的营运指标(航速、油耗、年客运周转量)和经济指标(船舶的造价、收入、支出、利润,以及其他的静态、动态经济指标);最后通过分析邮船船型选择的影响因素,建立评价指标体系对各船型方案进行评价,选择最优的船型方案。
  1.2船型方案选择应用
  1.2.1船型方案的确立
  首先参考世界主要邮船公司经典船型以及中国三亚至东南亚航线邮船需求状况,确定船型方案的载客量。为进一步获得船舶的主尺度、总吨、船员人数等数据,对克拉克森网站公布的营运中的邮船的船长、船宽、吃水、船员人数、载客量等大量数据进行统计回归分析,获得船长、船宽、吃水、船员人数和载客量与邮船总吨之间的关系。其中载客量与邮船总吨的相关性分析见图1。   由调整后的可决系数R2=0.843可知,载客量与邮船总吨强相关,因此可用载客量估算邮船总吨。邮船总吨估算方程式如下:
  T=30.808x+5 140.741(1)
  式中:x为载客量;T为邮船总吨估计值。分别对系数和常数进行显著水平α=0.05的t检验,得到t检验值分别为2.304和36.694。由t0.05(250)=1.970可得系数和常数回归性显著,说明上述估算方程能较好地描述载客量与邮船总吨之间的关系。同时可得载客量一定时邮船总吨置信区间为
  T^∈[T-tα/2EST,T+tα/2EST]
  式中:tα/2为t分布的临界值;EST为邮船总吨标准误差修正值。EST取值为
  EST=ES1+1n+(x-)2i=1(xi-)2
  式中:ES为标准误差;xi为第i艘船的载客量;为船舶载客量平均值;n为船舶数量。
  同理可得船长(L)、船宽(B)、吃水(D)和船员人数(S)的估算方程式和一定总吨(T)下的取值范围。具体估算方程式如下:
  L=0.001T+154.162(2)
  B=0.002 92T-1.629e-9T2-4.173e-15T3(3)
  D=2.016e-5T+5.983(4)
  S=0.009T+152.331(5)
  根据确定的载客量,由上述估算方程式便可得船舶主尺度和船员数量。
  参照中国三亚至东南亚航线现有邮船航速情况,确定船舶航速。根据载客量、空间比率(邮船总吨与载客量的比值)、总吨、主尺度、航速等5项技术指标生成12种船型方案,见表1。
  参考中国三亚至东南亚航线主要邮船公司的船员配备状况和船员人数估算方程式确定各方案的船员数量,并分别计算初选方案船舶的航行次数、年运输能力等营运指标,净现值、净现值指数、内部收益率、必要运费率、投资回收期等经济指标,其中假定邮船使用周期为20 a。根据计算所得各项经济指标值对船型方案进行初步筛选,可得到备选方案分别为方案1、方案3、方案7、方案11。
  1.2.2邮船船型选择的影响因素
  根据邮船船型的发展实践和学者们在相关领域的研究成果,可以得到影响邮船船型选择的主要因素如下。
  (1) 经济因素。船型选择是一种投资决策,应考虑各船型方案的经济性。根据上文船型选择的初步方案,这里将内部收益率IRR、必要运费率RFR和投资回收期PBP作为衡量船型方案经济性的指标。
  (2) 客户因素。邮船旅游作为一种旅游产品,游客的体验和满意度是评价旅游产品优劣的重要标准,因此在进行船型选择时需考虑游客满意度等不确定因素。这里选取舒适度和服务质量作为评价指标,其中舒适度用空间比率来衡量,服务质量以服务人员配比来衡量。
  (3) 企业因素。邮船公司在邮船母港定期营运邮船航线能够带动当地经济发展,促进社会就业,进而提升企业形象,有利于企业的品牌宣传,因此应适当考虑其对企业品牌的宣传效应。这里主要考虑带动就业人数、旅游收入贡献率和地区生产总值贡献率这3个因素,其中:带动就业人数为船员人数与带动系数的乘积;旅游收入贡献率为设计载客量与载客率、旅客人均消费、年航次数的乘积;地区生产总值贡献率取船舶年营运费用与当地地区生产总值的比值作为衡量指标。
  (4) 环境因素。从可持续发展的角度看,邮船船型的选择还要考虑其营运过程中的污染排放对当地环境的影响。国家也在不断出台政策限制船舶的污染排放,因此将环境影响用邮船油耗和年SOx排放量进行评价。
  1.2.3指标体系和指标权重的确立
  考虑邮船作为旅游产品的特性,在实现经济效益良好的同时也要得到社会和顾客的认可,因此除了经济指标外还应考虑邮船船型方案不同所带来的客户体验、经济贡献以及对旅游资源的影响等的不同。本文结合邮船船型选择影响因素将邮船船型方案评价指标概括为4大类:经济指标、客户体验指标、企业贡献指标和环境指标。邮船船型方案评价指标体系见表2。
  为降低评价结果的主观性,采取CRITIC(criteria importance through intercrieria correlation)法进行指标权重的确定,即基于评价指标的对比强度和冲突性来确立指标的客观权数。指标的对比强度指同一指标在不同样本中取值的差异性大小,差异性越
  大说明该指标对比强度越强。一般用标准差来度量指标的对比强度的大小。指标的冲突性指各指标之间的相关性大小,一般用相关系数来度量。可以通过计算ni=1(1-rij)的值来度量某指标与其他指标间的冲突性,其中rij是第i个评价指标与第j个评价指标的相关系数。第j个评价指标所代表信息的综合信息量可用Gj表示,具体计算公式为
  Gj=σjni=1(1-rij), j=1,2,…,n
  (6)
  式中:σj为第j个指标取值的标准差。对Gj进行归一化处理即可得第j个指标的客观权重,用ωj表示。Gj越大表示某指标所包含的信息量越多,因而评价指标比其他指标的权重更大。根据上述方法确定的指标权重见表3。
  2船型方案选择与分析
  2.1船型方案优选
  逼近理想解排序(technique for order of preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)法是一种相对简单可行且合乎逻辑的对目标对象进行优劣评价的方法,主要依据目标与最优解和最劣解的距离进行排序,得到各评价指标的偏好值。其基本步骤如下:首先将指标值同做趋势化处理,并将处理后的指标值归一化,进而确定最优解和最劣解;再计算评价方案与最优解和最劣解的距离以及评价方案与最优解的接近程度,根据接近程度大小确定最优方案。首先对各船型方案的指标值进行同趋势化变换,对低优指标取倒数,并将变换后的低优指标和高优指标扩大100倍;然后对变换后的数据做归一化处理,并计算正理想值(最优解)和负理想值(最劣解);再计算各备选方案与正理想解和负理想解的欧氏距离(见表4)。   根据以上数据计算各备选方案与最优方案的接近度。方案1、方案3、方案7和方案11与最优方案接近度分别为0.439、0.472、0.575和0.341,因此可以认为方案7为最优方案。
  2.2敏感性分析
  船型方案经济指标的计算是在燃料价格和平均票价一定的条件下进行的,但一艘邮船的使用周期在20 a左右,燃料价格和平均票价都是持续变化的,且其变化将对IRR、RFR、PBP等经济指标产生直接影响。因此,有必要对船型方案进行敏感性分析,考虑各因素变化对投资决策的影响,从而对决策方案做出更为准确的估计和评价。
  分析邮船船型方案7的各项经济指标受平均票价和燃油价格影响的情况(见表5)可知,船型方案经济指标受平均票价影响较大。
  3结论
  本文参照中国三亚至东南亚航线邮船的发展现状和主要邮船公司的经典船型,首先生成了一系列船型方案,然后考虑邮船作为一种旅游产品的特殊
  性,从经济、客户、企业、环境等4个方面建立了邮船船型方案评价指标体系,结合CRITICTOPSIS模型对船型方案进行优劣排序,得出最优船型方案。在对船型方案进行敏感度分析后发现,邮船的平均票价对船型方案经济指标的影响更大。本文的船型选择参考了大量现有船型数据,充分考虑了邮船运输的特性,且评价方法简单易行,可为邮船船型选择提供一定的理论依据。
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  (编辑贾裙平)


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