基于AHP—DEA—GM的港口可持续评价及改善

宋宏伟 王晶

摘要：伴随港口之间竞争的加剧，港口的可持续发展受到越来越多的重视。文章以可持续发展为指导从港口经济效益、港口社会效益、港口环境保护、港口自身能力建设、港口资源利用5个维度，25个单项指标，建立基于AHP-DEA-GM的港口可持续综合评价和改善模型。

关键词：港口可持续发展；灰色评价；层次分析法；数据包络分析法

一、引言

随着社会各界对可持续发展的重视，港口在进一步发展与扩张过程中对环境和社会产生的影响受到了人们的高度关注，如何做到在满足可持续发展的要求下，港口盈利能力和竞争能力的持续提高，是港口管理者面临的巨大挑战。

Dinwoodie等提出港口的运作和作业会给自然环境造成危害影响港口发展；Seuring和Muller指出，可持续评价要综合考虑可持续发展过程中的经济、环境和社会这三个维度目标；Bart W，Wiegmans和ErikLouw对港口生态进行了评价，指出当代港口发展面临着盲目扩张规模，资源利用效率低和环境污染严重等多重压力，严重制约了港口的发展，引发人们对于港口环境承载力的高度关注；Martí Puig等把已有的港口环境性能指标与海洋专业人士提出的港口环境性能指标相结合，从而得出可行性较高的港口可持续评价指标。

二、评价指标体系的建立

本文从港口经济效益、港口社会效益、港口环境保护、港口自身能力建设、港口资源利用等五个方面建立了如表1所示的港口可持续发展的多层次评价指标体系。

三、港口可持续发展灰色综合多层次评价模型

（一）评价指标权重的确定

1. AHP确定主观权重

本文采用AHP方法确定指标的主观权重。设指标层B中共有n个评价指标，Bi的下层级C共有m个评价指标，设指标层B的权重向量为FA=（f1，f2，…，fn），Bi的下层级指标的权重向量为PBi=（pi1，pi2，…，pim）。所有评价指标权重值都必须满足归一性和非负性的要求，即∑ni=1fi=1且fi≥0，∑mj=1pij=1且pij≥0，i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2. DEA确定客观权重

（1）定量指标的无量纲化

由于本文选取的可持续发展评价指标的量纲不同（见表1），如该港口总投资的单位为万元，单位岸线吞吐量是以万吨/米为单位，因此对初始数据进行无量纲化处理是必要的。设某个可持续发展评价指标Cij，按如下公式进行无量纲化处理，M为样本容量：

（2）确定客观权重

评价指标的客观权重，通过整体有效的DEA模型得到。根据DEA方法的特点及要求，将某决策单元k（1≤k≤n）中的评价指标分成输入和输出型指标建立如下集合：

{dkm}={Xk1，Xk2，…Xks，Yk1，Yk2，…，Yk（m-s）}

其中{dkm}为决策单元k中m个评价指标的经过标准化后的值，Xki=（i=1，2，…，s）为决策单元k的第i个输入指标的标准化值，Ykj=（j=1，2，…，m-s）第j个输出型指标到的标准化值。

得到港口可持续发展水平评价的客观权重模型：

其中vi为求得的决策单元k的第i个输入指标的客观权重，uj为第j个输出指标的客观权重，n代表决策单元总数，μ为足够小的正数。

3. 确定评价指标的综合权重

设港口可持续发展评价中的第i个子系统，其评价指标的主观权重为Ti=（ti1，ti2，…，tij），客观权重为Ri=（ri1，ri2，…，rij），则其相应的综合权重为Wi=（wi1，wi2，…，wij），计算公式为：

其中Wij表示指标的综合权重，j为第i个子系统中评价指标的个数。

（二）评价样本矩阵的确定

将港口可持续发展水平分为强可持续、中可持续、基本可持续、弱可持续和不可持续5个等级，并以9分制原则对其赋值，以上5个等级的评价值分别为V={9，7，5，3，1}。当可持续发展状态介于上述相邻等级之间时，可相应取值为8、6、4、2。设共有p位专家对港口可持续发展指标进行评价，第h=（1，2，…，p）位专家对可持续发展指标Cij的评价值为dhij，评价样本矩阵D由全部专家对所有评价对象的评价数据得到：

（三）评价灰类和白化权函数的确定

评价灰类数量和评价等级数量一般情况下是相同的。某一评估对象隶属于某灰类的程度，通过白化权函数定量描述。设共有e个灰类，则其相应的白化权函数及阈值分别为f1（x），f2（x），…，fe（x）以及d1，d2，…，de。

（四）灰色统计数和模糊权矩阵的计算

通过设定的白化权函数，可得到指标Cij的评价值d属于第g类评价等级的权数fg（d），并得到批判矩阵的灰色统计数ij=∑ph=1fg（d），及总灰色统计数i=∑mj=1ij。综合P位专家对指标Cij的评价结果值进行统计分析，可得到第g种灰类（评价等级）的灰色评价权为：

评价灰类总共有e个，则相应的可得到其灰色评价权矩阵如下所示：

（五）模糊综合评价矩阵及评价结果的计算

根据得到的灰色评价权矩阵R和评价指标的综合权W进行复合运算，可得到模糊综合评价矩阵。首先要对二级评价指标进行综合评价，其权重向量为WBi=（wi1，wi2，…，wim），则可得到其灰色综合评价权向量Bi为：Bi=WBi×Ri=（bi1，bi2，…bie）。

评价目标A由准则层指标B1，B2，…，Bn得到。其权重向量为WA=（w1，w2，…，wn），对目标A进行综合评价，即可得到A的综合评价权向量：

（六）综合评价值的确定

用一个向量表示评价结果A，按最大权原则确定评价结果A所属的评价等级，若有aq=max（a1，a2，…，ae），则可认为评价结果属于第Q类评价等级。但是如果按此原则判断评价结果A，可能会因丢失信息太多而使评价结果失效，更为重要的是评价结果A不能被用于多个评价对象的排优选择。因此对灰色综合评价权向量A=（a1，a2，…，ae）进行进一步的处理是必要的。将各灰类评价等级按“灰色水平”或阈值进行赋值，取第一级灰类值为d1，第二级灰类值为d2，第e级灰类值为de，则可以得到各评价灰类等级量化后的向量U=（d1，d2，…，de）。评价对象的最后综合评价值单值V可以按照下式计算：

四、结论

本文所提出的评价指标体系和方法，综合利用了评价指标的主观和客观信息，计算得到的评价值，能反映出评价对象的可持续发展水平情况。总体来说，本文建立的港口可持续发展水平的灰色多层次综合评价方法，具有一定的实用性和可操作性，对相关实际工作具有参考价值。

参考文献：

[1]Dinwoodie J， Tuck S， Knowles H， et al. Sustainable Development of Maritime Operations in Ports [J].Bus.Strat.Environ，2012（02）.

[2]Seuring S， Muller M. From a Literature Review to a Conceptual Framework for Sustainable Supply Chain Management[J]. Journal of Cleaner Production，2008（16）.

[3]Bart W， Wiegmans， ErikLouw. Changing Port-City Relations at Amsterdam A New Phase at the Interface [J]. Journal of Transport Geography， 2011（19）.

[4]Martí Puig， Chris Wooldridge， Rosa Mari Darbra. Identification and Selection of Environmental Performance Indicators for Sustainable Port Development [J].Marine Pollution Bulletin，2014（81）.

（作者单位：燕山大学经济管理学院）