(完整版)层次分析法步骤
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层次分析法的具体步骤(1)建立层次结构模型如上所述,家纺纺织产业实施循环经济评价指标体系可被分为四层,最上层为最高层(目标层),即纺织企业循环经济各个方面的综合水平;第二层为准则层,即相互独立、分别隶属于总系统层的子系统;第三层为指数层,是对准则层的进一步细分和阐述;最底层为指标层,该层隶属于准则层,是对纺织企、Ek循环经济各个方面具体的评价指标。
在层次分析法巾多采用三层分析,即目标层、准则层和指标层。
(2)构造比较判断矩阵根据层次结构模型,通过对某层次中各元素的相对重要性做出比较判断,即对于上一层次某一推则而言,在其下一层次中所有与之相关的元素中依次两两比较,从而得出逐层进行判断评分,进而构成两两判断矩阵,如表6—2所示。
如A1,A2,…,久,在考虑相对上一层准则H:前提下构造判断矩阵H‘—A。
具体的做法是:先将矩阵左侧的指标A1依次与矩阵上边一排所列的指标Al—A。
相对于目标Hf做两两比较,比较结果按AHP法设计的范围标度(表6—3)对它的重要性给予量化,并相应填入矩阵第一行;接着依次用左列指标A2,A3,…,A4重复进行上述比较,以完成矩阵的第二行至第n行。
对于每个准则层以及每个准则下的指标群,进行同样过程,这样也就形成了多级比较判断矩阵。
AHP采用这种标度方法,不仅能克服一些指标和指标子系统无标度情况下无法测量、统计等困难,而且这种标度法有特定的科学依据,这主要表现为:第一。
实验心理学有关研究表明,人们对不同程度刺激的感觉区别,最佳的区别个数为7土2,若取其最大的极限,恰好是9个。
也就是说,人们对某个事物的属性同时进行比较,要使其前后的判断基本保持一致,最多只能对9个不向事物向时进行比较判断。
按照人们惯用的相邻标度差为1的离散标度值确定法,对1—9种事物进行比较判别时,其比例标度恰好为[1,9]间的整数。
第二,人们在估计事物问区别时,习惯采用五种判断表述:相等、较强、强、4硼、绝对强。
若需要更高精度,还可在这五种相邻判断之间做出比较,这样共有9个等级。
层次分析法步骤及案例分析层次分析法(AHP)是一种通过对比判断不同因素的重要性来进行决策的方法。
它由匹兹堡大学的数学家托马斯·萨蒙在20世纪70年代初提出,并逐渐应用于各个领域。
本文将介绍层次分析法的步骤,并通过一个实际案例来进行分析。
一、层次分析法的步骤层次分析法主要包括以下几个步骤:1. 确定层次结构:首先,需要明确决策问题的层次结构。
将问题划分为若干个层次,从总目标到具体的子目标,形成一棵树状结构。
例如,在一个购车的决策问题中,总目标可以是“选择一辆适合自己的车”,下面的子目标可以包括“价格”、“外观”、“安全性”等因素。
2. 构造判断矩阵:在每个层次中,需要对不同因素之间的两两比较进行判断。
判断可以基于专家经验、问卷调查或实际数据。
对于两两比较,通常采用一个1到9的比较尺度,其中1表示相等,3表示略微重要,5表示中等重要,7表示强烈重要,9表示绝对重要。
如果因素A相对于因素B的重要性大于1,则B相对于A的重要性是1/A。
3. 计算权重向量:根据判断矩阵中的比较结果,可以计算出每个层次中各个因素的权重向量。
通过对判断矩阵的特征值和特征向量进行计算,可以得到各个因素的权重。
4. 一致性检验:在进行层次分析时,需要检验判断矩阵的一致性。
一致性是指在两两比较中的逻辑关系的一致性。
通常使用一致性指数和一致性比率来判断判断矩阵的一致性程度。
5. 综合评价:通过将各层次中因素的权重向量进行乘积运算,并将结果汇总得到最后的评价结果。
在这一步骤中,可以对不同的决策方案进行排序或进行多目标决策。
二、案例分析为了更好地了解层次分析法的应用,我们来看一个实际案例。
假设某公司需要选择新的供应商,供应商选择的主要考虑因素包括产品质量、交货周期和价格。
我们可以按照以下步骤进行决策:1. 确定层次结构:总目标是选择合适的供应商,下面的子目标是产品质量、交货周期和价格。
2. 构造判断矩阵:对于每个子目标,可以进行两两比较。
层次分析法的操作流程
层次分析法的操作流程主要包括以下四个步骤:
1.建立递阶层次结构模型:首先,明确决策的目标,然后将决策的目标、
考虑的因素(决策准则)和决策对象按照他们之间的相互关系分为最高层、中间层和最低层。
最高层是决策的目的、要解决的问题,通常只有一个因素;最低层是决策时的备选方案或对象层;中间层是考虑的因
素、决策的准则,可以有一个或多个层次。
当准则过多时,应进一步分解出子准则层。
这样,就形成了一个递阶层次结构模型。
2.构造判断矩阵:从层次结构模型的第二层开始,对于从属于(或影响)
上一层每个因素的同一层诸因素,用成对比较法和1~9比较尺度构造成对比较阵,直到最下层。
这一步是为了确定各因素之间的相对重要性。
3.层次单排序及一致性检验:对于每一个成对比较阵,计算其最大特征根
及对应特征向量,然后利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率进行一致性检验。
若检验通过,则特征向量(归一化后)即为权向量;
若不通过,则需重新构造成对比较阵。
这一步的目的是确定各因素或方案的权重。
4.层次总排序及一致性检验:在完成各层次单排序的基础上,计算各层元
素对系统目标的合成权重,并进行总排序。
最后,对排序结果进行一致性检验。
这一步是为了得出各备选方案对于目标的排序权重,从而进行方案选择。
层次分析法是一种解决多目标的复杂问题的定性与定量相结合的决策分析方法,它将决策者的经验判断与定量分析结合起来,能够有效地应用于那些难以用定量方法解决的课题。
在操作过程中,需要注意保持层次结构的清晰和逻辑连贯,同时确保判断矩阵的一致性和准确性。
层次分析法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是一种用于多因素决策和评估的定量方法。
它由美国运筹学家托斯·L·赛蒂(Thomas L. Saaty)在1970年代提出,并成为了一种广泛应用的决策支持工具。
层次分析法通过将一个复杂的决策问题分解为多个层次和因素,然后利用专家的主观判断,对这些层次和因素进行两两比较和权重分配,最终得出最优选择的方法。
下面是层次分析法的基本步骤:
建立层次结构:确定决策问题的目标和准则,并将其拆分为若干层次,形成一个层次结构。
两两比较:对每个层次的元素进行两两比较,确定它们之间的相对重要性。
比较可以使用数字尺度,通常是一个1到9的比较矩阵,其中1表示相同重要性,9表示极端重要性差异。
构建判断矩阵:将两两比较的结果整理成一个判断矩阵,其中矩阵的元素表示各个元素之间的相对重要性。
计算权重:根据判断矩阵计算权重向量,表示各个元素相对于其上一层次的重要性,通常使用特征向量法进行计算。
一致性检验:对判断矩阵的一致性进行检验,确保专家的判断具有合理的一致性。
综合评价:利用权重向量和层次结构中的数据,进行综合评估和决策选择。
层次分析法在许多领域都有广泛应用,包括工程、管理、市场营销、投资决策等。
它能够帮助决策者在复杂的决策问题中进行系统化的分析和评估,从而提供科学的决策支持。
层次分析法实例与步骤结合一个具体例子,说明层次分析法的基本步骤和要点。
【案例分析】市政工程项目建设决策:层次分析法问题提出市政部门管理人员需要对修建一项市政工程项目进行决策,可选择的方案是修建通往旅游区的高速路(简称建高速路)或修建城区地铁(简称建地铁)。
除了考虑经济效益外,还要考虑社会效益、环境效益等因素,即是多准则决策问题,考虑运用层次分析法解决。
1. 建立递阶层次结构应用AHP解决实际问题,首先明确要分析决策的问题,并把它条理化、层次化,理出递阶层次结构。
AHP要求的递阶层次结构一般由以下三个层次组成:●目标层(最高层):指问题的预定目标;●准则层(中间层):指影响目标实现的准则;●措施层(最低层):指促使目标实现的措施;通过对复杂问题的分析,首先明确决策的目标,将该目标作为目标层(最高层)的元素,这个目标要求是唯一的,即目标层只有一个元素。
然后找出影响目标实现的准则,作为目标层下的准则层因素,在复杂问题中,影响目标实现的准则可能有很多,这时要详细分析各准则因素间的相互关系,即有些是主要的准则,有些是隶属于主要准则的次准则,然后根据这些关系将准则元素分成不同的层次和组,不同层次元素间一般存在隶属关系,即上一层元素由下一层元素构成并对下一层元素起支配作用,同一层元素形成若干组,同组元素性质相近,一般隶属于同一个上一层元素(受上一层元素支配),不同组元素性质不同,一般隶属于不同的上一层元素。
在关系复杂的递阶层次结构中,有时组的关系不明显,即上一层的若干元素同时对下一层的若干元素起支配作用,形成相互交叉的层次关系,但无论怎样,上下层的隶属关系应该是明显的。
最后分析为了解决决策问题(实现决策目标)、在上述准则下,有哪些最终解决方案(措施),并将它们作为措施层因素,放在递阶层次结构的最下面(最低层)。
明确各个层次的因素及其位置,并将它们之间的关系用连线连接起来,就构成了递阶层次结构。
【案例分析】市政工程项目进行决策:建立递阶层次结构在市政工程项目决策问题中,市政管理人员希望通过选择不同的市政工程项目,使综合效益最高,即决策目标是“合理建设市政工程,使综合效益最高”。
(完整版)层次分析法的计算步骤8.3.2 层次分析法的计算步骤⼀、建⽴层次结构模型运⽤AHP进⾏系统分析,⾸先要将所包含的因素分组,每⼀组作为⼀个层次,把问题条理化、层次化,构造层次分析的结构模型。
这些层次⼤体上可分为3类1、最⾼层:在这⼀层次中只有⼀个元素,⼀般是分析问题的预定⽬标或理想结果,因此⼜称⽬标层;2、中间层:这⼀层次包括了为实现⽬标所涉及的中间环节,它可由若⼲个层次组成,包括所需要考虑的准则,⼦准则,因此⼜称为准则层;3、最底层:表⽰为实现⽬标可供选择的各种措施、决策、⽅案等,因此⼜称为措施层或⽅案层。
层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素,这⾥要注意,层次之间的⽀配关系不⼀定是完全的,即可以有元素(⾮底层元素)并不⽀配下⼀层次的所有元素⽽只⽀配其中部分元素。
这种⾃上⽽下的⽀配关系所形成的层次结构,我们称之为递阶层次结构。
递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析的详尽程度有关,⼀般可不受限制。
为了避免由于⽀配的元素过多⽽给两两⽐较判断带来困难,每层次中各元素所⽀配的元素⼀般地不要超过9个,若多于9个时,可将该层次再划分为若⼲⼦层。
例如,⼤学毕业的选择问题,毕业⽣需要从收⼊、社会地位及发展机会⽅⾯考虑是否留校⼯作、读研究⽣、到某公司或当公务员,这些关系可以将其划分为如图8.1所⽰的层次结构模型。
图8.1再如,国家综合实⼒⽐较的层次结构模型如图6 .2:图6 .2图中,最⾼层表⽰解决问题的⽬的,即应⽤AHP所要达到的⽬标;中间层表⽰采⽤某种措施和政策来实现预定⽬标所涉及的中间环节,⼀般⼜分为策略层、约束层、准则层等;最低层表⽰解决问题的措施或政策(即⽅案)。
然后,⽤连线表明上⼀层因素与下⼀层的联系。
如果某个因素与下⼀层所有因素均有联系,那么称这个因素与下⼀层存在完全层次关系。
有时存在不完全层次关系,即某个因素只与下⼀层次的部分因素有联系。
层次之间可以建⽴⼦层次。
⼦层次从属于主层次的某个因素。
(一)层次分析法1、层次分析法的概念“层次分析法的基本原理是将复杂系统中的各种因素,依据相互关联及隶属关系划分为一个递阶层次结构;依赖专家经验及直觉评判同一层次内因素的相对重要性,并用一致性准则检验评判的准确性;然后在递阶层次结构内进行合成;以得到决策因素相对于目标的重要性的总排序。
”12、层次分析法的主要步骤(1)构建层次分析的结构模型首先将复杂的问题进行条理化和层次化改造,构造出一个层次分析的结构模型,在该模型中,复杂问题被分解为目标层、准则层和方案层三类不同层次。
其中目标层中只有一个元素,一般是分析问题的预定目标,其余每一层因素受上一层次因素支配。
准则层包括了实现目标的中间环节,它包括下一层次的子准则,即方案层,方案层为系统层次分析的最直接表现形式。
1张宏华、《AHP在公路BOT项目风险评价中的应用》、科技资讯、2009年层次分析法的结构模型在上图所示模型中,A层次为目标层元素,B 层次为准则层元素,一般也称为一级指标,C层次为方案层元素,也可称为二级指标。
(2)专家评分建立层次分析法判断矩阵为了建立指标权重评判标准和构造判断矩阵,Saaty提出相对重要性比例标度,即1~9 层次比例标度,相对重要性比例标度的含义如表2-3所示。
假设有n个元素C1、C2,...,C n给定一个准则,利用上表所给的相对重要性比例标度方,对元素C i和C j做两两比较判断,获得相对重要度的值a ij,构成矩阵。
专家根据评判准则对各个因素的权重两两比较并进行了打分之后,经过整理,可以得到因素权重的判断矩阵A:矩阵 A中的各元素a ij表示行指标A i对列指标A j相对重要性的比例标度,则判断矩阵A中指标两两比较的特点有a ij>0,a ij=1,a ij=1/a ji(i ,j=1,2,........n )。
如果a ij <1,表示A j 比A i 重要; 如果a ij >1,表示A i 比A j 重要; 如果a ij =1,表示A j 与A i 同样重要。
层次分析法(详解)AHP(AnalyticHierarchyProce)层次分析法是美国运筹学家T。
L。
Saaty教授于二十世纪70年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法,是一种定性与定量相结合的决策分析方法。
常被运用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的复杂决策问题,特别是战略决策问题,具有十分广泛的实用性。
用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤:1、建立层次结构模型将决策的目标、考虑的因素(决策准则)和决策对象按它们之间的相互关系分为最高层、中间层和最低层,绘出层次结构图。
2、构造判断矩阵在确定各层次各因素之间的权重时,如果只是定性的结果,则常常不容易被别人接受,因而Saaty等人提出:一致矩阵法,即:不把所有因素放在一起比较,而是两两相互比较。
对比时采用相对尺度,以尽可能减少性质不同因素相互比较的困难,以提高准确度。
3、层次单排序所谓层次单排序是指,对于上一层因素而言,本层次各因素的重要性的排序。
4、判断矩阵的一致性检验所谓一致性是指判断思维的逻辑一致性。
如当甲比丙是强烈重要,而乙比丙是稍微重要时,显然甲一定比乙重要。
这就是判断思维的逻辑一致性,否则判断就会有矛盾。
5、层次总排序确定层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程,称为层次总排序。
这一过程是从最高层到最底层依次进行的。
对于最高层而言,其层次单排序的结果也就是总排序的结果。
系统性,将对象视作系统,按照分解、比较、判断、综合的思维方式进行决策,系统分析(与机理分析、测试分析并列);实用性,定性与定量相结合,能处理传统的优化方法不能解决的问题;简洁性,计算简便,结果明确,便于决策者直接了解和掌握。
利用层次分析进行风险分析的过程共有5个步骤: 1、建立递阶层次结构模型自上而下通常包括目标层、准则层和方案层,其中目标层是指层次结构中的最高层次,是管理者所追求的最高目标。
准则层是指评判方案优劣的准则,可再细分为子准则层、亚准则层.方案层是指可实行的方案等。
2、就用两两比较法构造比较判断矩阵比较判断矩阵是层次分析的核心,是以上一层某个要素Hs 作为判断标准,对下一层次要素进行两两比较确定的元素值。
例如,在Hs 判断标准下有n 个要素,是对于Hs 准则可得到阶的比较判断矩阵A=(aij )nXn.()()()。
,,,,,,,,。
须进行一致性检验进行决策前利用估计的判断矩阵因此第四条性质不一定满足也就是比较判断矩阵的而存在估计误差一致性不可能做到判断的完全制评价者知识和经验的限由于采用两两比较时因素然而人们对复杂事物各性则该矩阵具有完全一致具有如下性质比较判断矩阵因此的重要性的权重目标一准则个要素对于上一层次某表示某层第即要性的相对重对要素的角度考虑要素表示从判断准则比较判断矩阵中元素jkik ijijjiijii s jijiij j i s ij a a ;a;a a ;aa :A ,。
H j i w ,w w w a ,A A H a =≥===011((1)确定判断准则(九级标度两两比较评分标准)(2)构造判断矩阵3、确定项目风险要素的相对重要性,并进行一致性检验专家对各风险因素进行两两比较评分后,需要知道A 关于HS 的相对重要度,即A 关于HS 的权重、排序和一致性检验,计算如下:⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=......................)1(21222211nn n n n n 1211a a a a a a a a a A ,A 设比较判断矩阵重这也是各因素的相对权的特征向量首先确定判断矩阵()()[]()[]()()[]。
i AW AW nW AW :D 、W W W W ,,,,n ,i WW WW W W W C 、,,,,n ,i ,b B 、,,,,n ,i ,aa b :A A 、i ni iiTn ni iiiTnnj iji ni ijijij 分量的第为向量矩阵征值计算判断矩阵的最大特即为所求的特征向量则归一化将向量判断矩阵按行相加每一列经过归一化后的的每一列归一化将判断矩阵和积法∑∑∑∑=============1max 2112111...21:,...2121*λW :.,,1.0.........\..,.,.,,,.,,1.0..,,..;,0..,1..)2(maxmax 判断否则重新进行两两比较可以接受认为判断矩阵的一致性即只要指标的为衡量判断矩阵一致性并取更为合理的见下表于是引入修正值致性的要求故应放宽对高维矩阵一判断一致性将越差判断矩阵的维数越大判断否则重新进行两两比较可以接受认为判断矩阵的一致性要一般只越差判断矩阵的完全一致性值越大为完全一致当即计算一致性指标须进行一致性检验因此每一个要素满足阵并不能使得比较判断矩不是很精确由于判断矩阵是估计的如前所述一致性判断≤=≤==--==R C I R I C R C R C I R I C I C I C n n nI C :,,,a aa ,,,jkik ij λλ4、计算综合重要度以上分析只得出相对重要度,因此在层次分析法中,还需要计算同一层次所有要素对最高层次(总标准)进行排序,方法是从最上层开始,自上而下地求出各层要素关于总体的综合重要度。
简述层次分析法的实施步骤什么是层次分析法层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是一种用于分析、解决复杂问题的方法。
它通过将问题拆分成多个层次和准则,让决策者进行多个两两比较,从而得出最终的决策结果。
层次分析法在管理学、工程学等领域得到广泛应用,特别适用于具有多个影响因素、多个目标的决策问题。
实施层次分析法的步骤第一步:建立层次结构首先,需要明确决策问题的目标和准则。
将问题拆解成多个层次和准则,形成一个层次结构。
一般来说,层次结构由3个层次组成:顶层目标、中间层准则和底层备选方案。
第二步:两两比较准则利用配对比较法,对准则之间的重要性进行两两比较。
决策者可以根据自己的判断和经验,结合专家意见,判断每个准则相对于其他准则的优先级。
比较结果一般采用1到9的尺度表示,1表示相等,而9表示绝对优先。
第三步:构造判断矩阵根据两两比较的结果,构造一个判断矩阵。
判断矩阵是一个正互反矩阵,它的每个元素都表示对应准则之间的比较权重。
矩阵的每一行表示一个准则,每一列表示一个准则与其他准则的比较权重。
第四步:计算权重向量利用判断矩阵,通过数学计算方法,可以得到每个准则的权重。
常用的计算方法有特征值法和特征向量法。
最终,我们可以得到一个权重向量,其中每个元素表示对应准则的权重。
第五步:一致性检验在进行层次分析法时,需要进行一致性检验来评估决策者的一致性程度。
一致性检验通过计算一致性指标和随机一致性指标的比值(即一致性比率),来判断决策者所提供的两两比较矩阵是否具有一致性。
第六步:计算方案权重利用判断矩阵和权重向量,可以计算每个备选方案的权重。
具体做法是,将每个方案与准则之间的两两比较结果,乘以每个准则的权重,得到每个方案的总权重。
第七步:综合评价与决策综合所有备选方案的权重,得到每个方案的综合评价结果。
根据这些评价结果,可以做出最终的决策。
总结层次分析法作为一种常用决策方法,通过将问题拆分为多个层次和准则,采用两两比较的方式,综合各层次和准则的权重,最终得出决策结果。
层次分析法原理及计算过程详解写在前面:层次分析法是一个很早的决策算法了,它能够处理多目标多准则的决策问题,思维方式却很简单。
由于其系统性等优点,后续很多算法都有借鉴,所以这里写一写。
网上关于该方法的讲解很多也很详细,所以本篇都是在前辈的基础上进行整理加工。
文章尽量详细,然后加上一些我自己的理解,希望后面看到的人能够读起来更轻松,更容易接受。
注意:文中说的判断矩阵,又称成对比较阵目录:1.层次分析法概论1.2什么是决策1.3 决策分析法原理2.层次分析法的基本步骤2.1 层次分析法步骤2.2 建立层次结构模型2.3 构造判断矩阵2.4 计算单层权向量并做一致性检验2.5 计算组合权向量(层次总排序)并做一致性检验2.6 层次分析法基本步骤归纳3. 层次分析法的优缺点3.1 层次分析法的优点4.注意事项5.可应用的领域6. 完整例子分析6.1 旅游问题6.2 干部选择问题1.层次分析法概论1.1 什么是层次分析法层次分析法(The analytic hierarchy process)简称AHP,在20世纪70年代初期由美国匹兹堡大学运筹学家托马斯·塞蒂(T.L. Saaty)在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”的课题时提出。
它是一种应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。
是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上,利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化,从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。
是对社会、经济以及管理领域的问题进行系统分析时,面临的经常是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统。
层次分析法则为研究这类复杂的系统,提供了一种新的、简洁的、实用的决策方法。
是一种解决多目标的复杂问题的定性与定量相结合的决策分析方法。
该方法将定量分析与定性分析结合起来,用决策者的经验判断各衡量目标能否实现的标准之间的相对重要程度,并合理地给出每个决策方案的每个标准的权数,利用权数求出各方案的优劣次序,比较有效地应用于那些难以用定量方法解决的课题。
层次分析法的计算步骤一、建立层次结构模型运用AHP进行系统分析,首先要将所包含的因素分组,每一组作为一个层次,把问题条理化、层次化,构造层次分析的结构模型。
这些层次大体上可分为3类1、最高层:在这一层次中只有一个元素,一般是分析问题的预定目标或理想结果,因此又称目标层;2、中间层:这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节,它可由若干个层次组成,包括所需要考虑的准则,子准则,因此又称为准则层;3、最底层:表示为实现目标可供选择的各种措施、决策、方案等,因此又称为措施层或方案层。
层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素,这里要注意,层次之间的支配关系不一定是完全的,即可以有元素(非底层元素)并不支配下一层次的所有元素而只支配其中部分元素。
这种自上而下的支配关系所形成的层次结构,我们称之为递阶层次结构。
递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析的详尽程度有关,一般可不受限制。
为了避免由于支配的元素过多而给两两比较判断带来困难,每层次中各元素所支配的元素一般地不要超过9个,若多于9个时,可将该层次再划分为若干子层。
例如,大学毕业的选择问题,毕业生需要从收入、社会地位及发展机会方面考虑是否留校工作、读研究生、到某公司或当公务员,这些关系可以将其划分为如图所示的层次结构模型。
图再如,国家综合实力比较的层次结构模型如图6 .2:图6 .2图中,最高层表示解决问题的目的,即应用AHP所要达到的目标;中间层表示采用某种措施和政策来实现预定目标所涉及的中间环节,一般又分为策略层、约束层、准则层等;最低层表示解决问题的措施或政策(即方案)。
然后,用连线表明上一层因素与下一层的联系。
如果某个因素与下一层所有因素均有联系,那么称这个因素与下一层存在完全层次关系。
有时存在不完全层次关系,即某个因素只与下一层次的部分因素有联系。
层次之间可以建立子层次。
子层次从属于主层次的某个因素。
它的因素与下一层次的因素有联系,但不形成独立层次,层次结构模型往往有结构模型表示。
层次分析法层次分析法(Analytic Hierarchy Process)简称AHP )是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。
该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。
一、 基本步骤:(1) 分析系统中各因素之间的关系,建立系统的递阶层次结构,一般层次结构分为三层,第一层为目标层,第二层为准则层,第三层为方案层; (2) 构造两两比较矩阵(判断矩阵),对于同一层次的各因素关于上一层中某一准则(目标)的重要性进行两两比较,构造出两两比较的判断矩阵; (3) 由比较矩阵计算被比较因素对每一个准则的相对权重,并进行判断矩阵的一致性检验;(4) 计算方案层对目标层的组合权重的组合一致性检验,并进行排序。
二、层次结构图最高层为目标层()O :问题决策的目标或理想结果,只要一个元素。
中间层为准则层()C :包括为实现目标所涉及的中间环节各因素,每一个因素为一准则,当准则多于9个时可分为若干个子层。
最低层为方案层()P :方案层是为实现目标而供选择的各种措施,即为决策方案。
一般来说,各层次之间的各因素,有的相关联,有的不一定相关联;各层次的因素个数也未必一定相同。
实际中,主要是根据问题的性质和各相关因素的类别来确定。
层次结构图·········三、构造比较矩阵设要比较.n .个元素12,,,n C C C 对上一层(如目标层)O 的影响程度,即要确定它在O 中所占的比重,对任意两个因素i C 和j C 对O 的影响程度之比,按1~9的比例标度来度量(,1,2,,)ij a i j n =。
8.3.2 层次分析法的计算步骤一、建立层次结构模型运用AHP进行系统分析,首先要将所包含的因素分组,每一组作为一个层次,把问题条理化、层次化,构造层次分析的结构模型。
这些层次大体上可分为3类1、最高层:在这一层次中只有一个元素,一般是分析问题的预定目标或理想结果,因此又称目标层;2、中间层:这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节,它可由若干个层次组成,包括所需要考虑的准则,子准则,因此又称为准则层;3、最底层:表示为实现目标可供选择的各种措施、决策、方案等,因此又称为措施层或方案层。
层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素,这里要注意,层次之间的支配关系不一定是完全的,即可以有元素(非底层元素)并不支配下一层次的所有元素而只支配其中部分元素。
这种自上而下的支配关系所形成的层次结构,我们称之为递阶层次结构。
递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及分析的详尽程度有关,一般可不受限制。
为了避免由于支配的元素过多而给两两比较判断带来困难,每层次中各元素所支配的元素一般地不要超过9个,若多于9个时,可将该层次再划分为若干子层。
例如,大学毕业的选择问题,毕业生需要从收入、社会地位及发展机会方面考虑是否留校工作、读研究生、到某公司或当公务员,这些关系可以将其划分为如图8.1所示的层次结构模型。
图8.1再如,国家综合实力比较的层次结构模型如图6 .2:图6 .2图中,最高层表示解决问题的目的,即应用AHP所要达到的目标;中间层表示采用某种措施和政策来实现预定目标所涉及的中间环节,一般又分为策略层、约束层、准则层等;最低层表示解决问题的措施或政策(即方案)。
然后,用连线表明上一层因素与下一层的联系。
如果某个因素与下一层所有因素均有联系,那么称这个因素与下一层存在完全层次关系。
有时存在不完全层次关系,即某个因素只与下一层次的部分因素有联系。
层次之间可以建立子层次。
子层次从属于主层次的某个因素。
它的因素与下一层次的因素有联系,但不形成独立层次,层次结构模型往往有结构模型表示。
层次分析法基本原理、实施步骤、应用实例-
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层次分析法(AHP)是一种被广泛应用于决策问题中的方法。
基本原理是将决策问题分解为多个层次,每个层次多个因素间进行比较以确定其权重,最终确定决策方案。
以下是AHP的基本原理、实施步骤和应用实例。
基本原理:
1.层次结构:决策问题由多个层次构成,每个层次包含多个因素。
2.判断矩阵:建立每个层次之间的判断矩阵,比较因素之间的重要程度确定其权重。
3.权重计算:计算每个因素的权重值。
4.一致性检验:检验各层次之间的一致性。
实施步骤:
1.建立层次结构:将决策问题分解为多个层次并建立层次结构。
2.建立判断矩阵:对每个层次的因素两两之间进行比较,构建判断矩阵。
3.计算权重:利用特征向量的最大特征值和随机一致性指标(CI)计算每个因素的权重。
4.一致性检验:检验各层次之间的一致性,包括一致性比率(CR)和
一致性指标(RI)的比较。
5.综合判断:将各层次的权重乘积,得出综合权重,以综合权重为依
据进行决策。
应用实例:
AHP可以用于各种领域的决策问题,例如公司战略规划、项目优先级确定、产品选择等。
例如,在公司战略规划中,可以将公司目标作为最终目标层次,并将
其与其他相关因素(例如市场开发、资本投资等)相比较,计算得出
每个因素的重要性权重。
以此为依据进行战略决策。
综上所述,AHP是一种基于层次结构的决策方法,通过比较和计算权重,将复杂的决策问题分解为多个层次,使之更易于理解和处理。
在实际
应用中,可以根据具体需求进行调整和修改,以达到更好的决策效果。
层次分析法实例与步骤结合一个具体例子,说明层次分析法的基本步骤和要点。
【案例分析】市政工程项目建设决策:层次分析法问题提出 市政部门管理人员需要对修建一项市政工程项目进行决策,可选择的方案是修建通往旅游 区的高速路(简称建高速路)或修建城区地铁(简称建地铁) 。
除了考虑经济效益外,还要考虑 社会效益、环境效益等因素,即是多准则决策问题,考虑运用层次分析法解决。
1. 建立递阶层次结构应用 AHP 解决实际问题,首先明确要分析决策的问题,并把它条理化、层次化,理出递 阶层次结构。
AHP 要求的递阶层次结构一般由以下三个层次组成::指问题的预定目标; :指影响目标实现的准则; :指促使目标实现的措施; 首先明确决策的目标,将该目标作为 这个目标要求是唯一的,即目标层只有一个元素。
然后找出影响目标实现的准则,作为目标层下的 准则层 因素,在复杂问题中,影响目标 实现的准则可能有很多,这时要详细分析各准则因素间的相互关系,即有些是主要的准则,有 些是隶属于主要准则的次准则,然后根据这些关系将准则元素分成不同的层次和组,不同层次 元素间一般存在隶属关系,即上一层元素由下一层元素构成并对下一层元素起支配作用,同一 层元素形成若干组,同组元素性质相近,一般隶属于同一个上一层元素(受上一层元素支配) 不同组元素性质不同,一般隶属于不同的上一层元素。
在关系复杂的递阶层次结构中,有时组的关系不明显,即上一层的若干元素同时对下一 层的若干元素起支配作用,形成相互交叉的层次关系,但无论怎样,上下层的隶属关系应该是 明显的。
最后分析为了解决决策问题(实现决策目标) 、在上述准则下,有哪些最终解决方案(措 施),并将它们作为 措施层 因素,放在递阶层次结构的最下面(最低层) 。
明确各个层次的因素及其位置,并将它们之间的关系用连线连接起来,就构成了递阶层次结构。
【案例分析】市政工程项目进行决策:建立递阶层次结构在市政工程项目决策问题中,市政管理人员希望通过选择不同的市政工程项目,使综合 效益最高,即决策目标是“合理建设市政工程,使综合效益最高” 。
为了实现这一目标,需要考虑的主要准则有三个,即经济效益、社会效益和环境效益。
但问题绝不这么简单。
通过深入思考,决策人员认为还必须考虑直接经济效益、间接经济效益、 方便日常出行、方便假日出行、减少环境污染、改善城市面貌等因素(准则) ,从相互关系上分 析,这些因素隶属于主要准则,因此放在下一层次考虑,并且分属于不同准则。
假设本问题只考虑这些准则,接下来需要明确为了实现决策目标、在上述准则下可以有 哪些方案。
根据题中所述,本问题有两个解决方案,即建高速路或建地铁,这两个因素作为措目标层(最高层)准则层(中间层)措施层(最低层) 通过对复杂问题的分析,目标层 (最高层)的元素,施层元素放在递阶层次结构的最下层。
很明显,这两个方案于所有准则都相关。
将各个层次的因素按其上下关系摆放好位置,并将它们之间的关系用连线连接起来。
同时,为了方便后面的定量表示,一般从上到下用A、B、C、D。
代表不同层次,同一层次从左到右用1 、2 、3 、4。
代表不同因素。
这样构成的递阶层次结构如下图。
目标层A合理建设市政工程,使综合效益最高(A)图1 递阶层次结构示意图2.构造判断矩阵并赋值根据递阶层次结构就能很容易地构造判断矩阵。
构造判断矩阵的方法是:每一个具有向下隶属关系的元素(被称作准则)作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角) ,隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。
重要的是填写判断矩阵。
填写判断矩阵的方法有:大多采取的方法是:向填写人(专家)反复询问:针对判断矩阵的准则,其中两个元素两两比较哪个重要,重要多少,对重要性程度按1-9 赋值(重要性标度值见下表) 。
表1 重要性标度含义表重要性标度含义1 3 5 7 表示两个元素相比,具有同等重要性表示两个元素相比,前者比后者稍重要表示两个元素相比,前者比后者明显重要表示两个元素相比,前者比后者强烈重要准则层B 准则层C措施层D环境效益(B3)减少环境污染(C5)改善城市面貌(C6) 经济效益(B1)社会效益(B2)9表示两个元素相比,前者比后者极端重要 2,4,6,8 表示上述判断的中间值倒数 若元素 I 与元素 j 的重要性之比为 a ij , 则元素 j 与元素 I的重要性之比为 a ji =1/a ij设填写后的判断矩阵为 A=(a ij ) n×n ,判断矩阵具有如下性质: (1) a ij 〉 0(2) a ji =1/ a ji (3) a ii =1根据上面性质,判断矩阵具有对称性,因此在填写时,通常先填写 a ii =1 部分,然后再仅需判断及填写上三角形或下三角形的 n(n-1)/2 个元素就可以了。
在特殊情况下,判断矩阵可以具有传递性,即满足等式: a ij *a jk =a ik 当上式对判断矩阵所有元素都成立时,则称该判断矩阵为一致性矩阵。
【案例分析】市政工程项目建设决策:构造判断矩阵并请专家填写 接前例,征求专家意见,填写后的判断矩阵如下:表 2 判断矩阵表3. 层次单排序(计算权向量)与检验 对于专家填写后的判断矩阵,利用一定数学方法进行层次排序。
层次单排序是指每一个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重,所以本质上是计算权向 量。
计算权向量有特征根法、和法、根法、幂法等,这里简要介绍和法。
和法的原理是,对于一致性判断矩阵,每一列归一化后就是相应的权重。
对于非一致性 判断矩阵,每一列归一化后近似其相应的权重,在对这 n 个列向量求取算术平均值作为最后的 权重。
具体的公式是:A B1 B2 B3 B1 C1 C2B1 11/3 1/3 C111 B211C21B31C1 D1 D2C2D1 D2D115D1 13 D21D21C5 D1D2 D111/5 D21C6 D1 D2D111/3 D21k1需要注意的是,在层层排序中,要对判断矩阵进行一致性检验。
在特殊情况下,判断矩阵可以具有传递性和一致性。
一般情况下,并不要求判断矩阵严 格满足这一性质。
但从人类认识规律看, 一个正确的判断矩阵重要性排序是有一定逻辑规律的, 例如若 A 比 B 重要, B 又比 C 重要,则从逻辑上讲, A 应该比 C 明显重要,若两两比较时出现 A 比 C 重要的结果,则该判断矩阵违反了一致性准则,在逻辑上是不合理的。
因此在实际中要求判断矩阵满足大体上的一致性,需进行一致性检验。
只有通过检验, 才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的,才能继续对结果进行分析。
一致性检验的步骤如下。
第一步,计算一致性指标 C.I. ( consistency index )max nC.I. n1 第二步,查表确定相应的平均随机一致性指标 R.I. 据判断矩阵不同阶数查下表,得到平均随机一致性指标阵,查表得到 R.I.=1.12W i1 naijn j1n a klrandom index )R.I. 。
例如,对于 5 阶的判断矩第三步,计算一致性比例 ( )并进行判断当 C.R.<0.1 时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的, 符合一致性要求,需要对该判断矩阵进行重新修正。
案例分析】市政工程项目建设决策:计算权向量及检验 上例计算所得的权向量及检验结果见下:表 4 层次计算权向量及检验结果表4. 层次总排序与检验 总排序是指每一个判断矩阵各因素针对目标层(最上层)的相对权重。
这一权重的计算 采用从上而下的方法,逐层合成。
很明显,第二层的单排序结果就是总排序结果。
假定已经算出第总目标的权重 w (k-1) =(w 1(k-1) ,w 2(k-1) , ⋯,w m (k-1) ) T ,第k 层n 个元素对于上一层 (第 k 层)第j 个元素 的 单排序C.R.C.I.R.I.C.R.>0.1 时,认为判断矩阵不k-1 层 m 个元素相对于权重是 p j (k) =(p 1j (k) ,p 2j (k) , ⋯ ,p nj (k) ) T , 其中不受 j 支配的元素的权重为零。
令 P (k) =(p 1(k) ,p 2(k) , ⋯,p n (k) ),表示第 k 层元素对第 k-1 层个元素的排序, 则第 k 层元素对于总目标的 总排序为:w (k) =(w1(k) ,w 2(k) ,⋯,wn (k))T = p (k) w (k-1)m(k) (k) (k 1)或w ip ij w j I=1,2, ⋯ ,nj1同样,也需要对总排序结果进行一致性检验。
假定已经算出针对第 k-1 层第 j 个元素为准则的 C.I. j (k) 、R.I. j (k)和 C.R. j (k) , j=1,2, ⋯,m,k 层的综合检验指标 (k) (k)C.I. j (k)=(C.I.(k) 1 ,C.I. 2(k) , ⋯ , C.I. (k) (k-1) m ) w R.I. j(k)=(R.I.(k) 1,R.I. 2(k),⋯, R.I.(k) (k-1) m) wC.R.(k)C.I. (k)C.R. R.I. (k)当 C.R. (k)<0.1 时认为判断矩的整体致性是可以接受【案例分析】市政工程项目建设决策:层次总排序及检验 上例层次总排序及检验结果见下:表 5 C 层次总排序 (CR = 0.0000) 表可以看出,总排序的 C.R.<0.1 ,认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的5. 结果分析通过对排序结果的分析,得出最后的决策方案。
【案例分析】市政工程项目建设决策:结果分析 从方案层总排序的结果看,建地铁( D2 )的权重( 0.6592 )远远大于建高速路( D1 )的权重( 0.3408 ),因此,最终的决策方案是建地铁。
根据层次排序过程分析决策思路。
对于准则层 B 的 3 个因子,直接经济效益( B1 )的权重最低( 0.1429 ),社会效益( B2 ) 和环境效益( B3 )的权重都比较高(皆为 0.4286 ),说明在决策中比较看重社会效益和环境效 益。
对于不看重的经济效益,其影响的两个因子直接经济效益(单排序权重都是建高速路远远大于建地铁,对于比较看重的社会效益和环境效益,其影响的四 个因子中有三个因子的单排序权重都是建地铁远远大于建高速路,由此可以推出,建地铁方案 由于社会效益和环则第C1 )、间接带动效益( C2)境效益较为突出,权重也会相对突出。
从准则层C 总排序结果也可以看出,方便日常出行(C3)、减少环境污染(C5 )是权重值较大的,而如果单独考虑这两个因素,方案排序都是建地铁远远大于建高速路。
由此我们可以分析出决策思路,即决策比较看重的是社会效益和环境效益,不太看重经济效益,因此对于具体因子,方便日常出行和减少环境污染成为主要考虑因素,对于这两个因素,都是建地铁方案更佳,由此,最终的方案选择建地铁也就顺理成章了。