基于AHP与TOPSIS算法的港口竞争力评价与对策研究

基于AHP与TOPSIS算法的港口竞争力评价与对策研究作者：王森勋来源：《经济师》2012年第02期摘要：研究煤码头竞争力影响因素，构建煤码头竞争力评价指标体系，贴近煤码头竞争实际情况，引入政策条件、可持续发展等指标因素，采用AHP和TOPSIS相结合的方法对煤码头竞争力进行评价研究，为煤码头经营模式提供理论依据。

关键词：港口煤码头竞争力评价 AHP TOPSIS中图分类号：F502 文献标识码：A文章编号：1004-4914（2012）02-018-03日照港是国内沿海三大运输系统——煤炭、铁矿石和石油运输系统的重要组成部分，它与邻近的青岛港、连云港等港口在争取政府扶持政策、运输成本、港口作业价格、装卸效率、服务质量等方面存在激烈竞争{1}。

我们通过建立一套全新的现代港口竞争力评价指标体系，运用评价模型对日照港、青岛港、连云港等港口的煤码头竞争力进行研究，从而为加速沿海港口合并重组，变竞争为合作，实现优势互补，提升港口集群整体优势打下基础。

一、建立港口煤码头竞争力评价指标体系1.煤码头竞争力评价指标体系确定的原则{2}。

科学性原则。

煤码头的实际竞争状态是指标体系确立的主要依据。

指标体系的构建要密切结合煤码头的行业特性。

例如：煤码头的主要客户与集装箱码头不同，前者主要是货主，后者更易受船东影响。

双方关注的谈判要素也显著不同，例如航线密度对集装箱运输来说至关重要，对煤炭运输而言，影响不十分明显。

货主与煤码头的谈判内容也与其他散货码头差别很大，煤码头货主更加关注的是运输系统的可靠性、堆场的面积等因素。

液体散货的货主更关注码头的安全性、集疏运的方式等因素。

全面性原则。

煤码头竞争力影响因素较多，很难用少量指标去全面说明，必须在充分考虑外部环境和内部条件的情况下，合理去除有替代性的指标，进而构建全面、客观的反映煤码头的竞争力指标体系。

可操作性原则。

煤码头的评价涉及指标数量繁多，很多指标属于港口的保密数据。

该原则要求一方面指标体系的选取数据可以搜集，另一方面各港口煤码头指标要统一，有可对比性。

设计的指标应重点突出、简明扼要，在实践中切实可行。

指标的计算口径、计算方法等有可比性和一定程度上的稳定性。

绝对指标和相对指标相结合原则。

从统计分析的角度出发，绝对指标反映的是总量、规模等因素；相对指标反映的是速度、结构、比率等因素。

结合两类指标进行分析，可以较准确地反映实际情况。

对港口综合竞争力的排行不能仅仅局限于对传统能力的排行，还应充分体现出对其发展潜力的排行。

2.煤码头竞争力评价指标。

依据煤码头竞争力影响要素的文献调查与专家调查结论，把影响煤码头竞争力要素分为一级指标4类，二级指标14类。

具体指标如表1（煤码头竞争力影响要素)所示。

3.确定评价指标权重系数。

实际评价过程中，各个评价因素的重要程度往往是不同的，为了反映这一事实，在进行方案评价时，根据实际情况确定出各指标的权重系数，采用逐对比较法确定各指标的权重系数。

将评价指标进行两两循环组队，对每对之中的两个指标进行评价，相对重要的指标得1分，另外一个得0分。

然后将所有指标的得分汇总，并进行归一化处理，得到每一个指标的权重系数{3}。

二、煤码头竞争力评价方法1.采用AHP确定指标权重。

煤码头竞争力评价是一个典型的多层次多指标的综合评价问题。

目前，对煤码头竞争力评价的研究方法很多，如采购成本法和作业成本法(ABC法)、线性加权法、层次分析法(AHP)、数据包络法(DEA)、逼近理想求解排序法(TOPSIS)、模糊综合评价法等。

这些评价方法各有优劣，AHP充分利用专家主观意见，但是过分依赖其主观判断；TOPSIS评价结果不受人为因素影响，计算简单，容易理解，但不能反映决策者的偏好。

我们选取AHP和TOPSIS相结合的方法对煤码头竞争力进行评价与选择，采用层次分析法(AHP)确定各指标的权重后运用TOPSIS法对港口煤码头竞争力进行综合评价。

AHP方法用排序向量表示不同因素的相对重要性，分六个基本步骤：第一步，建立层次模型。

运用AHP进行系统分析，首先将所包含的因素分组，每一组作为一个层次，按照最高层、若干有关的中间层和最低层的形式排列起来，将与煤码头竞争力相关的指标体系进行整理并分层次，制订成专家调查的问卷。

第二步，咨询专家。

使用德尔菲法分别对1、2级指标进行19级两两标度，使用两两标度法确定评价体系中各个指标之间相对重要性的比例，通过层次单排序的方法计算出指标在该层次中对于上层指标的权重。

第三步，构造判断矩阵。

咨询专家组，分别得到专家关于l、2级指标的两两标度。

专家对每一层次各因素的相对重要性给出判断，这些判断用数值表示出来，写成矩阵形式，根据专家咨询结果构造判断矩阵。

第四步，层次单排序。

根据判断矩阵计算对于上一层某因素而言，本层次与之有联系的因素的重要性的权值。

单层次排序可以归结为计算判断矩阵的特征根和特征向量问题，即对判断矩阵B满足BW=λmaxW的特征根与特征向量，式中λmaxW为B的最大特征根，W为对应于λmaxW的正规化特征向量，W的分量是Wi相应因素单排序的权值。

每一评价指标在它对应的上一个层次中的权重。

第五步，单排序一致性检验。

由于评价对象是个复杂的系统，专家们在认识上有不可避免的多样性和片面性，即使有九级标度也不可能保证每个判断矩阵具有完全一致性。

因此还必须对形成的判断矩阵进行一致性检验。

一致性检验即检查各个权重之间是否存在矛盾之处。

一致性检验依据是矩阵理论，步骤如下：计算判断矩阵的最大特征根λmax为判断矩阵的最大特征根；n为判断矩阵的行数，即层次子系统中的指标个数；A为判断矩阵；W为判断矩阵的特征向量；AWi为判断矩阵A与其特征向量W相乘而得的向量AW的第i个元素。

计算一致性比率CI显然，当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0，λmax-n愈大，C1愈大，矩阵的一致性愈差。

计算随机一致性比率CR判断矩阵的一致性是专家对评价指标两两标度信度的反映。

为了检验判断矩阵是否具有满意的一致性，需要将CI与平均随机一致性指标RI进行比较。

2.运用TOPSIS进行煤码头竞争力评价选优。

逼近理想求解的排序法(TOPSIS， Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)是求解多目标决策问题的一种非常有效的方法③。

其基本思想是先选定一个正理想解和负理想解，然后找出与正理想解距离最近且与负理想解距离最远的方案作为最优方案。

TOPSIS法中引入相对贴近度来权衡两种距离的大小，判断解的优劣。

对上述P个煤码头m项评价指标所确定的判断矩阵X=(xij)pxm进行归一化，得到归一化判断矩阵；Y=(yij)pxm构造加权规范决策矩阵Z=(zij)pxm，其中: Zij=Wjgyij(j=1,2,L,m)，式中Wj由AHP得到的综合权重系数确定；确定评价对象的正理想解S+和S-负理想解，其中:S+=｛（max zij│j∈J1）,(min zij│j∈J2)｝S-=｛(min zij│j∈J1),(max zij│j∈J2)｝(i=1,2L,P,j=1,2,L,m)式中J1为效益型指标，J2为成本型指标。

评价对象对正负理想解的距离分别为:相对贴近度的计算和物流中心的选择。

各方案与正负理想解的相对贴近度为:ηi=D-i/(D+i+D-i)根据ηi值的大小排序，ηi越接近于1，则方案越优，即相对应的煤码头竞争力就越强(其中0≤ηi≤1)。

三、运用指标体系对日照港、青岛港、连云港煤码头竞争力进行评价1.采用AHP确定指标权重。

建立煤码头竞争力评价指标体系见表1。

首先构造判断矩阵，进行层次单排序以及一致性检验。

具体步骤如下：（1）应用德尔菲法，分别得到专家关于l级指标的两两标度，构造判断矩阵如表(3)。

进行层次单排序以及一致性检验：W（1）=（0.5678,0.2593,0.1194,0.0535）Tλmax=4.079,CI=0.026,RI=0.9,CR=0.029≤0.1（2）同上，得到专家关于2级指标的两两标度，分别构造B1，B3的判断矩阵如表4、表5。

进行层次单排序以及一致性检验：W1(2)=(0.8327,0.4997,0.1946,0.1152,0.0762)Tλmax=5.0685,C I=0.017RI=1.12,CR=0.015≤0.1进行层次单排序以及一致性检验：W3(2)=(0.8769,0.4210,0.1994,0.0838,0.0838)Tλmax=5.1058,CI=0.026RI=1.12,CR=0.024≤0.1对于B2与B4对应的指标体系均为2×2阶矩阵，故我们可以直接得出它们的权重：W2(2)=(0.5,0.5)T,W4(2)=(0.8944,0.4472)T显然均通过一致性检验。

（3）进行层次总排序。

由此得到综合权重：W(0)=(0.4728,0.2837,0.1105,0.0654,0.0433,0.1296,0.1296,0.1047,0.0503,0.0238,0.0100,0.0100,0.0479,0.0239)T以此作为TOPSIS评价的权重系数。

2.运用TOPSIS进行评价选优。

表6为3个煤码头竞争力的评价指标值。

将指标判断矩阵归一化，利用AHP确定的综合权重W(0)构造加权决策矩阵（见表7）。

由此计算评价对象的正理想解S+和负理想解S-，分别为：S+=(0.1671,0.1018,0.0384,0.0242,0.0149,0.0446,0.0442,0.0409,0.0170,0.0082,0.0035,0.0036,0.0165,0.0087)TS-=(0.1519,0.0812,0.0343,0.0174,0.0136,0.0415,0.0424,0.0294,0.0164,0.0077,0.0031,0.0029,0.0156,0.0064)T确定3个煤码头竞争力在各指标上到正、负理想解的距离，并计算各方案与理想解的相对贴近度，结果见表8。

煤码头竞争力排序。

由表8相对贴近度的大小可知，煤码头竞争力的排序为T1＞T2＞T3，因此，T1最强，其次T2是，T3最差。

四、结语我们运用AHP和TOPSIS算法对日照港、青岛港、连云港煤码头竞争力的量化指标进行综合评价，可以明确看出三港煤码头竞争力的优劣势。

日照港在港口环境与设施、可持续发展能力等方面优势明显，但港口总体管理与服务水平与青岛港有一定差距，在政策条件方面落后于连云港、青岛港，政策扶持力度的差距加大了日照港竞争压力；青岛港是区域核心港口，综合管理水平是三港中最好的，但煤码头的港口环境与设施、可持续发展能力与日照港有一定差距，但差距不大；连云港的政策条件是三个港口中最好的，发展潜力巨大，但受制于港口环境与设施、可持续发展能力、管理与服务水平等因素，与青岛港、日照港相比有一定差距。