評價指標權重的確定方法

2021-03-03 20:42:55 字數 2640 閱讀 8020

1樓:中地數媒

確定診斷因子權重的方法主要有特爾菲法、迴歸分析法和層次分析法等。特爾菲法簡便、易行,是人們常常選用的基本方法。迴歸分析法除了能夠得到因素權重,還能通過檢驗因素重要性,來剔除那些次要的、可有可無的因素,建立更簡單、作用更顯著的方程。

但迴歸分析法的應用是建立在兩個條件基礎上的,即一是樣本數量足夠多; 二是資料呈現典型的概率分佈。當這兩個條件不具備時,選擇迴歸分析法確定因素權重,往往得不到較好的結果。層次分析法 (the analytic hierarchy process,ahp)就是由特爾菲法派生而來的。

比較而言,層次分析法計算比較複雜,但也正是由於它採用了相對複雜的計算方式,有助於決策人員保持其思維過程和決策原則的一致性,對於因素複雜的系統,往往能夠得到比較滿意的結果。基於上述方法比較,本次研究採用層次分析法確定診斷因子權重。

7.2.1 層次分析法的基本方法和步驟

層次分析法是把複雜問題分解成各個組成因素,又將這些因素按支配關係分組形成遞階層次結構。通過兩兩比較的方式確定各個因素的相對重要性,然後綜合決策者的判斷,確定決策方案相對重要性的總排序。運用層次分析法進行系統分析、設計和決策時,可分為 4 個步驟進行:

①分析系統中各因素之間的關係,建立系統的遞階層次結構; ②對同一層次的各元素關於上一層中某一準則的重要性進行兩兩比較,構造兩兩比較的判斷矩陣;③由判斷矩陣計算被比較元素對於該準則的相對權重; ④計算各層次元素對系統目標的合成權重,並進行排序。

7.2.2 遞階層次結構的建立

首先把系統問題條理化與層次化,構造出一個層次分析的結構模型。在模型中,複雜問題被分解,分解後各組成部分稱為元素,這些元素又按屬性分成若干組,形成不同層次。同一層次的元素作為準則對下一層的某些元素起支配作用,同時它又受上面層次元素的支配。

層次可分為 3 類:

(1)最高層: 這一層次中只有一個元素,它是問題的預定目標或理想結果,因此也叫目標層。

(2)中間層: 這一層次包括要實現目標所涉及的中間環節中需要考慮的準則。該層可由若干層次組成,因而有準則和子準則之分,這一層也叫準則層。

(3)最底層: 這一層次包括為實現目標可供選擇的各種措施、決策方案等,因此也稱為措施層或方案層。

上層元素對下層元素的支配關係所形成的層次結構被稱為遞階層次結構。當然,上一層元素可以支配下層的所有元素,但也可只支配其中部分元素。遞階層次結構中的層次數與問題的複雜程度及需要分析的詳盡程度有關,可不受限制。

每一層次中各元素所支配的元素一般不要超過 9 個,因為支配的元素過多會給兩兩比較判斷帶來困難。層次結構的好壞對於解決問題極為重要,當然,層次結構建立得好壞與決策者對問題的認識是否全面、深刻有很大關係。

7.2.3 構造兩兩比較判斷矩陣

在遞階層次結構中,設上一層元素c為準則,所支配的下一層元素為u1,u2,…,un對於準則c的相對重要性即權重。這通常可分兩種情況:

(1)如果u1,u2,…,un對c的重要性可定量,其權重可直接確定。

(2)如果問題複雜,u1,u2,…,un對於c的重要性無法直接定量,而只能定性,那麼確定權重用兩兩比較方法。其方法是:對於準則c,元素ui和uj哪一個更重要,重要的程度如何,通常按1~9比例標度對重要性程度進行賦值,表7.

1中列出了1~9標度的含義。

表7.1 標度的含義

對於準則c,n個元素之間相對重要性的比較得到一個兩兩比較判斷矩陣

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其中aij就是元素ui和uj相對於c的重要性的比例標度。判斷矩陣a具有下列性質:aij>0,aji=1/aij,aii=1。

由判斷矩陣所具有的性質知,一個n個元素的判斷矩陣只需要給出其上(或下)三角的n(n-1)/2個元素就可以了,即只需做n(n-1)/2個比較判斷即可。

若判斷矩陣a的所有元素滿足aij×ajk=aik,則稱a為一致性矩陣。

不是所有的判斷矩陣都滿足一致性條件,也沒有必要這樣要求,只是在特殊情況下才有可能滿足一致性條件。

7.2.4 元素相對權重的計算及判斷矩陣的一致性檢驗

已知n個元素u1,u2,…,un對於準則c的判斷矩陣為a,求u1,u2,…,un對於準則c的相對權重ω1,ω2,…,ωn寫成向量形式即為w=(ω1,ω2,…,ωn)t。

權重的計算方法有和法、根法(即幾何平均法)、特徵根法(簡記em)和對數最小二乘法等。

(1)和法:將判斷矩陣a的n個行向量歸一化後的算術平均值,近似作為權重向量,即

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計算步驟如下:

第一步:a的元素按行歸一化。

第二步:將歸一化後的各行相加。

第三步:將相加後的向量除以n,即得權重向量。

類似的還有列和歸一化方法計算,即

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(2)根法(即幾何平均法):將a的各個行向量進行幾何平均,然後歸一化,得到的行向量就是權重向量。其公式為

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計算步驟如下:

第一步:a的元素按列相乘得一新向量。

第二步:將新向量的每個分量開n次方。

第三步:將所得向量歸一化後即為權重向量。

(3)特徵根法(簡記em):解判斷矩陣a的特徵根問題。

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式中:λmax是a的最大特徵根,w是相應的特徵向量,所得到的w經歸一化後就可作為權重向量。

(4)對數最小二乘法:用擬合方法確定權重向量w=(ω1,ω2,…,ωn)t,使殘差平方和 為最小。

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