李洪星， 包彥夫， 徐兆陽(yáng)

（東港出入境檢驗(yàn)檢疫局，遼寧東港 118300）

基于模糊綜合評(píng)價(jià)法和著重加權(quán)法的水尺計(jì)重誤差算法研究

李洪星， 包彥夫， 徐兆陽(yáng)

（東港出入境檢驗(yàn)檢疫局，遼寧東港 118300）

水尺計(jì)重易受多種因素影響而產(chǎn)生誤差。結(jié)合水尺計(jì)重的特點(diǎn)，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法與加權(quán)著重法設(shè)計(jì)出誤差算法，實(shí)現(xiàn)輸入風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)值，就能獲取該條件下水尺計(jì)重的誤差。模糊綜合評(píng)價(jià)法體現(xiàn)出水尺計(jì)重誤差風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)多因素、多層次以及部分指標(biāo)難以量化的特點(diǎn)，而加權(quán)著重法則彌補(bǔ)了模糊綜合評(píng)價(jià)法風(fēng)險(xiǎn)衰減的不足?；谀：C合評(píng)價(jià)法與加權(quán)著重法的水尺計(jì)重誤差算法可以計(jì)算出不同情況下水尺計(jì)重工作的誤差風(fēng)險(xiǎn)，確保水尺計(jì)重誤差低于0.5%的技術(shù)要求。

計(jì)量學(xué)；水尺計(jì)重；誤差算法；模糊綜合評(píng)價(jià)法；加權(quán)著重法

1 引 言

水尺計(jì)重通常作為貿(mào)易結(jié)算、海關(guān)通關(guān)、港口使費(fèi)等方面的依據(jù)，減少水尺計(jì)重誤差是鑒定業(yè)務(wù)部門一項(xiàng)重要研究任務(wù)。此前針對(duì)水尺計(jì)重誤差的研究主要集中在定性分析導(dǎo)致水尺計(jì)重誤差的各種因素上，以及針對(duì)這些因素提出一些修正措施［1～4］，可操作性不強(qiáng)。本文設(shè)計(jì)出誤差算法，能夠針對(duì)每船的具體情況，定量計(jì)算出該船水尺計(jì)重的誤差風(fēng)險(xiǎn)。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

模糊綜合評(píng)價(jià)方法以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合考慮各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，很好地解決了風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的多因素、多層次及難以量化的問(wèn)題。該方法包括風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)選擇和權(quán)重確定、劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、建立隸屬函數(shù)和模糊評(píng)價(jià)等步驟。其中低層次風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)完成對(duì)上層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的評(píng)價(jià)［5，6］，評(píng)價(jià)結(jié)果反映出評(píng)價(jià)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

3.1 指標(biāo)選取

水尺計(jì)重誤差風(fēng)險(xiǎn)主要存在于吃水觀測(cè)、海水密度測(cè)量、油水測(cè)量等3個(gè)指標(biāo)［7］，其中吃水觀測(cè)受制于人員素質(zhì)、水文情況、水尺刻度情況和光線強(qiáng)度影響，水文情況包括浪高、冰況等，人員素質(zhì)包括矯正視力和經(jīng)驗(yàn)值；海水密度測(cè)量與采水深度、采水位置情況有關(guān)；油水測(cè)量與測(cè)深準(zhǔn)度、傾斜修正有關(guān)，如圖1。

圖1 三層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

3.2 指標(biāo)權(quán)重

使用二元比較法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)按重要程度進(jìn)行排序，在此基礎(chǔ)上利用語(yǔ)氣算子計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重。

3.2.1 二元比較法排序

二元比較法就是將所有風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的重要程度兩兩比較得出結(jié)果［5］。比較結(jié)果有3種，即更重要，同樣重要和次重要，如表1。然后將比較結(jié)果累加，按照大小進(jìn)行排序。設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)集合為U，一層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為ui，二層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)uij，三層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)uijz，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)專家的建議，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)排序?yàn)椋?/p>

表1 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)重要程度比較賦值

3.2.2 語(yǔ)氣算子計(jì)算權(quán)重

語(yǔ)氣算子是人們運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)事物進(jìn)行兩兩比較后描述判斷結(jié)果的重要工具，將相對(duì)重要程度進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)定性到定量的過(guò)度［6］。現(xiàn)分為11個(gè)比較級(jí)別，它們的差別是逐漸增大的，如表2。相鄰指標(biāo)間的比較得出權(quán)重wi，i＋1，與第一個(gè)指標(biāo)間的比較得出相對(duì)權(quán)重w1，i，二者之間的關(guān)系w1，i＝w1，i－1·wi－1，i。然后將得到的各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值w1，i進(jìn)行歸一化處理，得到各指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重值wi：

結(jié)合平日工作經(jīng)驗(yàn)和專家建議，各指標(biāo)間的相對(duì)權(quán)重和絕對(duì)權(quán)重見(jiàn)表3。

表2 語(yǔ)氣算子與相對(duì)權(quán)重的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表3 各層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重和絕對(duì)權(quán)重

4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

不同的條件決定了水尺計(jì)重誤差風(fēng)險(xiǎn)的不同，為方便誤差風(fēng)險(xiǎn)分析，將由風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)造成誤差風(fēng)險(xiǎn)按大小劃分為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。這樣，誤差風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)某個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，可以得知該條件下水尺計(jì)重誤差情況，本文將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分0.0%、0.3%、0.5%、3%四級(jí)，分別用2、4、6、8構(gòu)成集合V。

5 隸屬函數(shù)

由于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)本身具有模糊性，其在4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間處于某種模糊的分布狀態(tài)。隸屬函數(shù)就是定量化或定性化的描述風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)相對(duì)于每一風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬程度［6］。其中浪高、冰況、水尺刻度、經(jīng)驗(yàn)值、采水時(shí)間、采水深度、油水測(cè)值、傾斜修正采用定量化函數(shù)，光線強(qiáng)度和視力采用定性化函數(shù)。水尺計(jì)重誤差算法根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)原理將不同載重噸位散貨船舶分別建立相應(yīng)的隸屬函數(shù)。本文以載重噸3000 t位船舶為例介紹隸屬函數(shù)。該類型船舶TPC約為10 t／cm，設(shè)BL為提單重量（B，L分別為船舶寬和長(zhǎng)），風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度為Pij浪高隸屬函數(shù)如下，構(gòu)成單因素評(píng)價(jià)集合：P1，1，1＝，x為浪高（cm），其中：

水尺刻度隸屬函數(shù)以船首離開(kāi)水面距離或船尾遮蔽水尺距離為參數(shù)（cm），構(gòu)成單因素評(píng)價(jià)集合，其中：

光線強(qiáng)度采用定性化描述，建立模糊子集表，見(jiàn)表4。第1列為光線強(qiáng)度，表4中給出了各強(qiáng)度對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度。光線強(qiáng)度描述集合為：

該集合與模糊子集表構(gòu)成的轉(zhuǎn)換矩陣相乘，得到單因素評(píng)價(jià)集合：

表4 光線強(qiáng)度模糊子集表

6 模糊綜合評(píng)價(jià)和著重加權(quán)

根據(jù)隸屬函數(shù)得到各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)單因素評(píng)價(jià)集合，由評(píng)價(jià)集合構(gòu)成判斷矩陣，與風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重向量wi相乘［6］，得到評(píng)估目標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)向量Pi。著重加權(quán)是指為避免在模糊評(píng)價(jià)相乘過(guò)程中削弱部分指標(biāo)的危險(xiǎn)等級(jí)而造成評(píng)價(jià)結(jié)果失真的情況，所以在模糊評(píng)價(jià)時(shí)乘上著重加權(quán)向量Q來(lái)確保危險(xiǎn)等級(jí)分布的延續(xù)性。模糊綜合評(píng)價(jià)逐層進(jìn)行，即由下一層對(duì)上一層進(jìn)行評(píng)價(jià)，本系統(tǒng)分為3層，由最底層開(kāi)始：

將P1，1，P1，4歸一化處理，然后第二層指標(biāo)對(duì)第一層進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，得到第一層評(píng)價(jià)集合：

將P1，P2，P3歸一化處理，然后第一層風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)總評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)：

向量P描述了水尺計(jì)重誤差在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)V上的分布狀態(tài)。通過(guò)加權(quán)求值可以得到具體的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)［5］：

7 實(shí) 例

以丹東港散煤船“YONGBONG”為例，滿載載重噸2975 t，提單數(shù)2900 t；靠泊時(shí)漲潮；浪高30 cm左右；無(wú)冰；水尺可見(jiàn)；白天光線好；人員視力好；經(jīng)驗(yàn)值0.3 cm；采水器只能采到表層水；采水時(shí)間間隔小；無(wú)壓載水；船中吃水約5.6 m；縱傾約0.5 m。得到各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)單因素評(píng)價(jià)集合為：

然后進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)已經(jīng)加權(quán)著重，得到該條件下水尺計(jì)重誤差風(fēng)險(xiǎn)集合：

P＝｛0.12，0.069，0.811，0｝然后加權(quán)獲取風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：v＝5.382，換算成誤差值為4.38‰，未超過(guò)5‰的要求。

8 結(jié)束語(yǔ)

水尺計(jì)重誤差算法是在模糊綜合評(píng)價(jià)法中應(yīng)用加權(quán)著重原理，克服了其單獨(dú)應(yīng)用時(shí)風(fēng)險(xiǎn)衰減的缺陷，確保了單因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的延續(xù)性，具有一定的理論價(jià)值。而且通過(guò)該算法可以計(jì)算出特定環(huán)境下水尺計(jì)重的誤差，以便相關(guān)部門制定誤差控制措施，確保水尺計(jì)重結(jié)果的準(zhǔn)確性，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 孫圖南，高強(qiáng)，周翀，等.我國(guó)水尺計(jì)重影響因素及優(yōu)化方式的研究進(jìn)展［J］.檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2011，（4）：15－16.

［2］ 吳均英，蔡潤(rùn)斌.船舶水尺計(jì)重精度影響因素與解決對(duì)策［J］.檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2010，（1）：73－74.

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［4］ 張紅光，胡一鳴.進(jìn)口大宗散貨5‰貨差探究［J］.檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊，2012，（1）：63－66.

［5］ 張國(guó)立.模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011，8－21，86－94.

［6］ 劉輝強(qiáng).水尺計(jì)重及其誤差分析［D］.大連：大連海事大學(xué)，2010.

［7］ 劉文彬.模糊綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2003.

Study on the Algorithm of Draft Survey Error Based on Fuzzy
Com prehensive Evaluation Method and Weighting Em phasis Method

LIHong-xing， BAO Yan-fu， XU Zhao-yang
（Donggang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Donggang，Liaoning 118300，China）

A ffected by various factors，draft survey often produces errors.Considering the characteristics of draft survey，the fuzzy comprehensive evaluationmethod was adopted.The algorithm of draft survey error to achieve inputting the value of index was designed，and the value of draft survey error at different condition was obtained.The fuzzy comprehensive evaluationmethod considers themultiple indicators，multi-layered and some indicators difficult to quantify. Weighted emphasismethod makes up for the attenuation of the fuzzy comprehensive evaluation method.The algorithm of draft survey error based on the fuzzy comprehensive evaluationmethod and the weighted emphasismethod can calculate the error risk in different condition，such ensuring draft survey error less than 0.5%.

Metrology；Draft survey；Error algorithm；Fuzzy comprehensive evaluation；Weighted emphasis

TB938.3

A

1000-1158（2014）01-0067-06

10．3969／j．issn．1000-1158．2014．01．14

2012-04-14；

2012-11-13

李洪星（1985－），男，山東濟(jì)寧人，東港出入境檢驗(yàn)檢疫局，碩士，主要從事計(jì)量鑒定管理工作。lhx1005＠163.com