0引言
海事船舶作为海上执法、巡航监管和航海保障的重要工具，是海事部门履行国家赋予的职责所必需的装备，是海事局形象和能力的象征.随着海事巡航执法工作向领海、专属经济区和大陆架水域的不断延伸，具有应急反应能力强且能在恶劣海况下工作的大型海事巡逻救助船已成为海事部门履约、履职的必要手段.然而，目前我国整个海事系统中排水量超过1 000 t的大型执法船只有5艘，且航速偏低，均在20 kn左右，在离岸50 n mile以外海区的应急反应能力明显不足；而航速在25 kn以上的船舶，排水量均在1 000 t以下，续航力小，复杂海况下耐波性差，不具备抵达专属经济区外缘水域进行大强度巡航执法的能力.因此，为提升海事队伍战斗力，增强海事部门水上安全监管能力，应尽快设计并建造应急反应能力强的大型巡逻救助船.
船型优化选择是船舶设计建造的基础和前提.船型方案的论证是一个多变量、多目标的系统优选排序问题，通常要综合船型的定性、定量等多项指标全面考虑，光靠设计者主观判断很难保证决策的科学性.多年来，对于船型选择，学者们做了大量的研究工作：肖英杰通过分析船舶主尺度和船舶吃水等基本数据，采用船舶操纵模拟器进行航行模拟研究，确定洋山港区的最佳集装箱船船型；杨永祥等采用核主成分分析法进行内河干散货运输船型方案优化，通过实例证明该方法的有效性和实用性；XIE等建立针对油船船型选择的多准则评价模型，通过技术经济论证优化求解最优船型方案；陈继红综合考虑船型经济论证中的主要指标，以散货船船型选择为例，运用灰色关联方法评价各备选船型方案的综合效果.可以看出，这些论证都是基于商船开展的，通过对净现值、内部收益率、投资回收期等工程经济论证指标和船长、型宽、吃水、方形系数等船舶技术参数指标的综合评价，选择在满足任务需求下船舶营运经济效益最大的船型，而对于巡逻救助船这种不追求经济效益的公务船舶的船型选择问题，鲜有人研究.本文针对大型海事巡逻救助船的特点和基本任务要求，建立定性、定量综合评选指标体系，基于层次分析法和证据推理理论建立船型选择综合评估方法，通过3 000吨级巡逻救助船实例验证该方法的可行性和有效性. 1大型海事巡逻救助船的功能定位和任务要求
船型选择决策是建立在船舶任务需求的基础上的，因此有必要分析大型海事巡逻救助船的功能定位和基本任务，了解其外延和内涵，明确评选的目标和需求.
1.1功能定位
大型海事巡逻救助船主要用于我国离岸50 n mile以外专属经济区海域的跨海区指令性巡逻护航、全天候救助指挥、通航秩序维持、违法违章和肇事逃逸船追查、海盗打击、水上污染防治管理、参与国际交流和维护国家主权安全等，战时还可服务于海上后勤保障、兵力运送以及伤员救助.
1.2任务要求
离岸50 n mile以外专属经济区海域气象条件相对比较恶劣，船舶主要以大型国际商船为主，在资源开采界限上易起争端.该类海域管理偏重于海洋权益维护及应对重大交通突发性事件.
这就要求：巡逻救助船具备较强的快速反应能力、较好的适航性能、优越的耐波性能、良好的抗风浪稳性和足够的甲板面积；配置高速救助艇及配套收放装置，可起降、系留中型直升机及旋翼式无人机，能够在海况较为恶劣的海域实施巡航救助任务；装备溢油回收设备，能对污染水域进行简单有效的处理；在6级海况下能够执行任务，在8级海况下能够安全航行，船舶航速在25 kn以上，续航力应在4 000 n mile以上.
2指标体系的构建和选型方法
2.1指标体系
作为典型的公共投资项目，海事巡逻救助船与那些以追求利润最大化为基本目的的营利性企业项目不同，它不直接产生经济效益，更多的是追求社会效益的最大化.可以说，巡逻救助船船型选择的基本出发点是在船舶综合技术性能满足任务需求情况下成本最小.基于上述分析，在遵循完整性、简洁性、一致性、可比性、可测性、独立性等原则基础上，针对海事巡逻船的特点和使用要求，在征求海事部门专家意见后建立大型海事巡逻救助船船型优选的综合评价指标体系，见图1.该指标体系共包括4个一级指标和18个二级指标.
巡逻救助船一般不产生经济效益，只有初始投资和日常运行、维护费用支出，成本决定船舶的安全技术水平，进而会影响任务执行的效果；技术指标决定船舶对预定任务的完成情况，它是船型选择过程中首先需要考虑的因素，至少应满足航速、耐波性、续航力等11个指标的要求；能耗指标反映船舶节能状况，是IMO对绿色环保船的基本要求；船型外观和布置则体现海事部门的形象和风貌，还应充分考虑各功能区域使用的方便性和舒适性.
2.2选型方法
证据推理法（Evidential Reasoning Approach，ERA） 是一种不确定性评价方法，最初由英国曼彻
斯特大学的徐冬玲、杨建波等于20世纪90年代提出.近年来，ERA已经应用于方案优化选择、安全和风险评估、组织内部评价等多个领域，如海事管理评价、车辆评估 、竞争力比较等，其共同特征是需要通过多属性或多准则、多指标进行综合评价.ERA作为专门用于多属性决策问题的解决方法，能在定性和定量因素存在的情况下将二者进行组合，对目标作出综合决策，利于提高评价的精确度，而且有专用的计算软件IDS，可极大地简化计算过程.
在ERA中，一般假定一个多指标决策问题中综合指标y可分解成R个基本指标，集合为E={ei，i=1，2，…，R}，权重为wi（i=1，2，…，R），满足Ri=1wi=1.如果要参照评价等级H={H1，H2，…，HN}评价M个备选方案al（l=1，2，…，M）的优劣，那么采用ERA的计算步骤如下：首先，设决策问题中定性的基本指标的评价等级Hi={Hn，n=1，2，…，Ni}与综合指标y的评价等级不同；然后，按照ERA中的等价规则，参照Hi将定性指标转换为相对于H的指标评价值S（ei（al）），同时对于定量指标，按照等价规则参照H评价方案的指标值S（ei（al））；再次，通过DS理论将各方案的定性、定量指标评价值逐层融合为综合指标评价值S（y（al））；最后，采用效用理论排列各方案优劣.
3实例分析
为验证ERA在巡逻救助船船型选择中的可行性，本文以3 000吨级巡逻救助船为应用对象，假定传统单体圆舭船型、穿浪双体船型和三体船型为备选方案，对其性能进行综合评价，以选出最优船型.各指标的初始评价值主要来源于文献[1014]中的船型参数及相关模型试验和专家意见，对部分难以获得的数据作合理的假设，本文则着重于船型比选方案的算法分析.
3.1建立评价等级框架
在大型海事巡逻救助船船型优选研究中，对目标层设置5个评价等级，即H={H1，H2，H3，H4，H5}={好，较好，一般，较差，差}.对子准则和基本准则中的定性指标，可根据指标特点设置不同的评价等级，如对指标“8级海况下航行安全性”设置“安全”“一般”“危险”等3个评价等级，但需要根据一定的规则将指标不同的评价框架转换到总的评价框架上.
3.2应用层次分析法确定指标权重
由经验丰富的专家对每层评价指标的相对重要性进行定性描述，确定两两比较矩阵，计算被比较指标的相对权重.一级评价指标的相对权重为W=（w1，w2，w3，w4）=（0.23，0.49，0.16，0.12）.一级评价指标判断矩阵通过一致性检验.
同理，可得到二级评价指标的相对权重，分别为w1=（0.45，0.33，0.22），w2=（0.16，0.08，0.07，0.13，0.06，0.05，0.16，0.08，0.09，0.04，0.08），w3=（1），w4=（0.53，0.16，0.31）.二级评价指标判断矩阵也均通过一致性检验.
3.3指标数据的处理
对与三种备选船型相关的数据进行分析、处理，得到权重、定量指标和定性指标的分布形式，见表1.有的可以直接用作IDS的输入数据，有的则需要进行处理才能作为输入数据. 对于定性指标，如：“耐波性”用{强，较强，一般，较弱，弱}作为评价集，圆舭船型在此评价集上的置信度为（0.2，0.6，0.2，0，0）；“船型技术成熟度”用{成熟，一般，不成熟}作为评价集，穿浪双体船型在该评价集上的置信度为（0.2，0.8，0）.以上各值可直接输入IDS中.
对于定量指标，需根据证据推理一致性原则，转化成分布式形式.以 “甲板面积”为例，其评价集为{好，较好，一般，较差，差}，评价范围为[1 200，2 400]，则评价集中与每个评价等级等价的数值为{2 400，2 100，1 800，1 500，1 200}.实例中三体船的甲板面积为2 200，介于2 400与2 100之间，即介于
“好”与“较好”之间，根据转换公式γn，j=hn+1，i-hjhn+1，i-hn，i，其隶属于“较好”的置信度r=γn，j=2 400-2 2002 400-2 100=0.67，隶属于“好”的置信度为0.33（=1-0.67）.因此，该指标值转化后的分布式形式为（0.33，0.67，0，0，0），各值可直接输入到IDS中进行计算.
3.4评价结果及分析
通过运行IDS，可直接得到各备选船型评价等级的置信水平，见表2.从表2可以看出：3种备选船型被评价为“好”的可能性均较大；圆舭船型被评为“差”的可能性最大.由于对巡逻救助船船型指标进行评价打分时考虑不确定性，IDS软件同样给出圆舭船型、穿浪双体船型和三体船型的不确定性水平，分别为1.95%，2.15%，1.76%.
为使评价对象更具可比性，可利用ERA中的效用函数对评价对象进行效用排序.运用IDS分别得出3种备选船型的最小效用值、平均效用值和最大效用值，见表3.一般情况下，可根据平均效用值对方案的优劣进行排序.由表3可得出，大型海事巡逻救助船的最佳船型为三体船型.此外，运用IDS还可以给出各评价指标的比较情况，见图2.由图2可知：圆舭船型在成本、能耗上较其他船型优势大，但在技术性能上劣势较为明显，突出表现在航速、耐波性等方面；穿浪双体船型在各方面几乎均处于中等水平；三体船型在技术上的优势较为显著，而在能耗上表现较差，有待进一步提高.
4结束语
针对大型海事巡逻救助船的船型优选问题，首先分析其功能定位和任务要求，在明确评选的目标和需求后，从成本、技术、能耗、外观等4个方面建立船舶选型的综合评价指标体系，运用层次分析法确定各指标权重，运用ERA集结低层指标得到每种船型的确定性评价结果.最后，以3 000吨级海事巡逻救助船为例，评价圆舭船型、穿浪双体船型、三体船型等3种假定船型的综合性能，得出三体船型更适合作为大型海事巡逻救助船船型的结论.该综合评价方法简易可行，可为海事巡逻救助船船型选择提供理论依据.
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