模糊层次分析法_FAHP_
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模糊层次分析法和层次分析法的区别
模糊层次分析法(FuzzyAnalyticHierarchyProcess,FAHP)与层
次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)由ThomasL.Saaty发展
的重要决策分析方法,它们既有共同之处也有不同之处,本文以模糊层次分析法和层次分析法的区别为研究主题,试图分析清楚这两种方法在理论、结构以及应用方面的不同。
首先,在理论基础方面,AHP是建立在层次模型理论上的,它相信把复杂问题层层分解能够使得问题更加清晰。
而FAHP基于模糊集理论,它的理论根据认为,在复杂的决策环境中,很多人的判断都是模糊的,只有建立起一个模糊的结构,才能够反映出决策者的真实意见。
其次,在结构上,AHP使用简单的一对多的层次结构,在这种结构中,每个节点有不止一个子节点,而FAHP则使用模糊的层次结构,它可以分解复杂问题,并使用模糊数据来评价各个节点之间的关系。
最后,决策应用方面,AHP和FAHP都可以用来设计出一个优化的决策方案,但是AHP的步骤比较复杂,它需要用精确的数据来评价每个节点,因此应用起来比较困难,而FAHP则更加灵活,它可以使用模糊数据来评价节点之间的关系,因此更容易应用于复杂的决策问题。
综上所述,AHP与FAHP作为重要的决策分析方法,它们既有共同之处也有不同之处。
从理论、结构以及应用方面来看,模糊层次分析法能比层次分析法更好地解决复杂的决策问题,因此得到越来越多
的应用。
未来,有望有更多的研究和应用于模糊层次分析法,使它能更好地发挥作用,改善决策效果。
模糊层次分析法理论基础FAHP及计算过程层次分析法(AHP)是20世纪70年代美国运筹学家T.L. Saaty教授提出的一种定性与定量相结合的系统分析方法,该方法对于量化评价指标,选择最优方案提供了依据,并得到了广泛的应用。
然而, AHP存在如下方面的缺陷:检验判断矩阵是否一致非常困难,且检验判断矩阵是否具有一致性的标准CR < 0. 1缺乏科学依据;判断矩阵的一致性与人类思维的一致性有显著差异。
为此,本文结合模糊数学理论,首先介绍了模糊层次分析法(Fuzzy - AHP) FAHP ,然后用FAHP对公共场所安全性指标权重进行了处理。
1. 1 模糊一致矩阵及有关概念[4 ,5 ]1. 1. 1 定义1. 1设矩阵R = ( rij) n×n ,若满足: 0 ≤( rij) ≤ 1 , ( i = 1 ,2 , ……n , j = 1 ,2 , ……n),则称R 为模糊矩阵1. 1. 2 定义1. 2若模糊矩阵R = ( rij) n×n ,若满足: Πi , j , k 有rij= rik - rij + 0. 5 ,则称模糊矩阵R 为模糊一致矩阵。
1. 1. 3 定理1. 1设模糊矩阵R = ( rij) n×n是模糊一致矩阵,则有(1) Πi ( i = 1 ,2 , …n) ,则rij = 0. 5 ;(2) Πi , j ( i = 1 ,2 , …n , j = 1 ,2 , …n) ,有rij + rji= 1 ;(3) R 的第i 行和第i 列元素之和为n ;(4)从R 中划掉任一行及其对应列所得的矩阵仍然是模糊一致矩阵;(5) R 满足中分传递性,即当λ≥0. 5 时,若rij≥λ, rjk ≥λ,则rij ≥λ;当λ≤0. 5 时,若rij ≤λ, rjk ≤λ,则rij ≤λ。
(证明见文献1) 。
1. 1. 4 定理1. 2模糊矩阵R = ( rij) n×n是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定行和其余各行对应元素之差是一个常数。
几种模糊多属性决策方法及其应用一、本文概述随着信息时代的快速发展,决策问题日益复杂,涉及的属性越来越多,决策信息的不确定性也越来越大。
在这种背景下,模糊多属性决策方法应运而生,成为解决复杂决策问题的重要工具。
本文旨在探讨几种典型的模糊多属性决策方法,包括模糊综合评价法、模糊层次分析法、模糊集结算子等,并分析它们在实际应用中的优势和局限性。
本文首先介绍了模糊多属性决策方法的基本概念和理论基础,为后续研究提供必要的支撑。
接着,详细阐述了三种常用的模糊多属性决策方法,包括它们的原理、步骤和应用范围。
在此基础上,通过案例分析,展示了这些方法在实际应用中的具体运用和取得的效果。
通过本文的研究,读者可以深入了解模糊多属性决策方法的原理和应用,掌握其在实际问题中的使用技巧,为解决复杂决策问题提供有力支持。
本文也为进一步研究和改进模糊多属性决策方法提供了参考和借鉴。
二、模糊多属性决策方法概述模糊多属性决策(Fuzzy Multiple Attribute Decision Making,FMADM)是一种处理不确定性、不精确性和模糊性的决策分析方法。
在实际问题中,由于信息的不完全、知识的局限性或环境的动态变化,决策者往往难以获取精确的属性信息和权重信息,这使得传统的多属性决策方法难以应用。
模糊多属性决策方法通过引入模糊集理论,能够更好地处理这种不确定性和模糊性,为决策者提供更合理、更可靠的决策支持。
模糊多属性决策方法的核心思想是将决策问题中的属性值和权重视为模糊数,利用模糊集理论中的运算法则进行决策分析。
根据不同的决策目标和背景,模糊多属性决策方法可以分为多种类型,如模糊综合评价、模糊多目标决策、模糊群决策等。
这些方法在各自的领域内都有着广泛的应用,如企业管理、项目管理、环境评估、城市规划等。
在模糊多属性决策方法中,常用的模糊数有三角模糊数、梯形模糊数、正态模糊数等。
这些模糊数可以根据实际问题的需要选择合适的类型,以更好地描述属性值的不确定性和模糊性。
文章编号模糊层次分析法张吉军西南石油学院经济管理系 四川南充摘要 首先通过分析指出层次分析法 存在的问题 然后给出了较文献条件更弱的模糊一致矩阵的定义 并对新定义的模糊一致矩阵的性质 用模糊一致矩阵表示因素两两重要性比较的合理性以及表示因素两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系进行了讨论 最后给出了模糊层次分析法的原理和步骤 关键词 层次分析法 模糊一致矩阵 模糊层次分析法 决策分析中图分类号文献标识码层次分析法 存在的问题层次分析法是美国运筹学家 匹兹堡大学的 教授于世纪 年代提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法 层次分析法通过明确问题 建立层次分析结构模型 构造判断矩阵 层次单排序和层次总排序五个步骤计算各层次构成要素对于总目标的组合权重 从而得出不同可行方案的综合评价值 为选择最优方案提供依据 的关键环节是建立判断矩阵 判断矩阵是否科学 合理直接影响到 的效果 通过分析 我们发现检验判断矩阵是否具有一致性非常困难检验判断矩阵是否具有一致性需要求判断矩阵的最大特征根 看 是否同判断矩阵的阶数 相等 若 则具有一致性 当阶数 较大时 精确计算 的工作量非常大当判断矩阵不具有一致性时需要调整判断矩阵的元素 使其具有一致性 这不排除要经过若干次调整 检验 再调整 再检验的过程才能使判断矩阵具有一致性检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准 缺乏科学依据 判断矩阵的一致性与人类思维的一致性有显著差异为了解决上述问题 我们引进了模糊一致矩阵的概念 为些 下面先介绍模糊一致矩阵的定义及其性质第 卷第 期模糊系统与数学年 月收稿日期 修订日期作者简介 张吉军 男 四川南充人 西南石油学院经济管理系副教授 博士 研究方向 现代管理理论与方法第期张吉军模糊层次分析法模糊一致矩阵的定义及其性质模糊一致矩阵及其有关概念定义设矩阵若满足则称是模糊矩阵定义若模糊矩阵满足则称模糊矩阵是模糊互补矩阵在文献中定义的模糊一致矩阵如下定义若模糊互补矩阵满足则称模糊矩阵是模糊一致矩阵本文定义的模糊一致矩阵不要求模糊矩阵是互补的因而其条件较文献弱本文的定义如下定义若模糊矩阵满足有则称模糊矩阵是模糊一致矩阵模糊一致矩阵的性质定理设模糊矩阵是模糊一致矩阵则有有有的第行和第列元素之和为且均为模糊一致矩阵其中是的转置矩阵是的余矩阵从中划掉任意一行及其对应列所得的子矩阵仍然是模糊一致矩阵满足中分传递性即当时若则有当时若则有证明由是模糊一致矩阵知有特别地当时也应成立即有故有成立模糊系统与数学年因为有成立特别地当时也应成立即有由知故有从而成立的证明见文献定理若模糊矩阵是模糊互补矩阵则有证明因为是模糊互补矩阵故对一切有成立特别地当时也应成立即有故对一切有成立定理模糊互补矩阵是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定两行的对应元素之差为常数证明必要性对任意指定的第行和第行由模糊一致矩阵的定义知有从而有在上式中和是固定的只有是变动的所以第行和第行对应元素之差为常数充分性对任意指定的第行和第行设它们对应元素之差为常数即有成立特别地当时也应成立即有由式和式有故再由是模糊互补矩阵及定理知有故由式有最后由和的任意性及模糊一致矩阵的定义知模糊互补矩阵是模糊一致矩阵第期张吉军模糊层次分析法定理模糊互补矩阵是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定行和其余各行对应元素之差为某一个常数证明必要性由定理直接可得充分性若对任意指定的第行和第行对恒有则有即第行和第行的对应元素之差为常数再由和的任意性知的任意指定两行对应元素之差均为常数从而由定理知是模糊一致矩阵用模糊一致矩阵表示因素间两两重要性比较的合理性解释在模糊数学中模糊矩阵是模糊关系的矩阵表示若论域上的模糊关系比重要得多的矩阵表示为模糊矩阵则的元素具有如下实际意义的大小是比重要的重要程度的度量且越大比就越重要表示比重要反之若则表示比重要由余的定义知表示不比重要的隶属度而不比重要则比重要又因比重要的隶属度为故即是模糊互补矩阵特别地当时有也即元素同自身进行重要性比较时重要性隶属度为若人们在确定一元素比另一个元素重要的隶属度的过程中具有思维的一致性则应有若即比重要则有另一方面是比相对重要的一个度量再加上自身比较重要性的度量为则可得比绝对重要的度量即也即应是模糊一致矩阵综上所述以及模糊一致矩阵的性质知用模糊一致矩阵表示论域上的模糊关系比重要得多是合理的表示因素间两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系设表示元素两两比较重要程度的模糊判断矩阵为模糊系统与数学年元素的权重分别为由的定义知表示元素比元素重要的隶属度越大就比越重要时表示和同等重要另一方面由权重的定义知是对元素的重要程度的一种度量越大元素就越重要因而的大小在一定程度上也表示了元素比重要的程度且越大比就越重要这样通过两两比较得到的元素比重要的重要程度度量同可建立一定的联系这种联系我们用函数表示即下面推断函数应具有的性质由上面的分析讨论知越大元素比越重要同样越大元素比越重要因此函数应是上的增函数因为为确保模糊判断和元素与重要程度差异的一致性以及模糊判断整体的一致性函数应是连续的由维尔斯特拉斯定理知对于函数及任意总存在一个多项式使得在上一致成立因此在精度允许的范围内可以假定具有多项式形式即由具有的性质可以确定的具体形式如下由有令有从而有将代入上式并化简得即对一切成立这里假定或又因次多项式最多有个不同的根要使式对一切成立必有故即具有如下形式简记为由有令有再由及上式有第期张吉军模糊层次分析法即又故要使对一切成立必有事实上因为对一切成立特别地对也应成立此时有故对一切成立再因次多项式最多有个根知从而必有于是有及由及有当时所以是元素和重要程度差异的度量单位它的大小直接反映了决策者的意志趋向越大表明决策者非常重视元素间重要程度的差异越小表明决策者不是非常重视元素间重要程度的差异居于这种分析在实际决策分析中可以根据决策者的态度选择稍大或稍小一点的另外由是增函数知再由知综上知模糊层次分析法模糊层次分析法的步骤和提出的的步骤基本一致仅有两点不同在中通过元素的两两比较构造判断矩阵而在中通过元素两两比较构造模糊一致判断矩阵由模糊一致矩阵求表示各元素的相对重要性的权重的方法同由判断矩阵求权重的方法不同为此下面仅介绍如何建立模糊一致判断矩阵以及由模糊一致判断矩阵求权重的方法模糊一致判断矩阵的建立模糊一致判断矩阵表示针对上一层某元素本层次与之有关元素之间相对重要性的比较假定上一层次的元素同下一层次中的元素有联系则模糊一致判断矩阵可表示为元素具有如下实际意义表示元素和元素相对于元素进行比较时元素和元素具有模糊关系比重要得多的隶属度为了使任意两个方案关于某准则的相对重要程度得到定量描述可采用如下的标度给予数量标度数量标度标度定义说明同等重要稍微重要明显重要重要得多极端重要两元素相比较同等重要两元素相比较一元素比另一元素稍微重要两元素相比较一元素比另一元素明显重要两元素相比较一元素比另一元素重要得多两元素相比较一元素比另一元素极端重要反比较若元素与元素相比较得到判断则元素与元素相比较得到的判断为有了上面的数字标度之后元素相对于上一层元素进行比较可得到如下模糊判断矩阵具有如下性质即是模糊一致矩阵模糊判断矩阵的一致性反映了人们思维判断的一致性在构造模糊判断矩阵时非常重要但在实际决策分析中由于所研究的问题的复杂性和人们认识上可能产生的片面性使构造出的判断矩阵往往不具有一致性这时可应用模糊一致矩阵的充要条件进行调整具体的调整步骤如下第一步确定一个同其余元素的重要性相比较得出的判断有把握的元素不失一般性设决策者认为对判断比较有把握模糊系统与数学年第期张吉军模糊层次分析法第二步用的第一行元素减去第二行对应元素若所得的个差数为常数则不需调整第二行元素否则要对第二行元素进行调整直到第一行元素减第二行的对应元素之差为常数为止第三步用的第一行元素减去第三行的对应元素若所得的个差数为常数则不需调整第三行的元素否则要对第三行的元素进行调整直到第一行元素减去第三行对应元素之差为常数为止上面步骤如此继续下去直到第一行元素减去第行对应元素之差为常数为止由模糊一致判断矩阵求元素的权重值设元素进行两两重要性比较得到的模糊一致性矩阵为元素的权重值分别为则由前面的讨论知有如下关系式成立其中是人们对所感知对象的差异程度的一种度量但同评价对象个数和差异程度有关当评价的个数或差异程度较大时值可以取得大一点另外决策者还可以通过调整的大小求出若干个不同的权重向量再从中选择一个自己认为比较满意的权重向量当模糊判断矩阵不是一致的时候式中等号不严格成立这时可采用最小二乘法求权重向量即求解如下的约束规划问题由拉格朗日乘子法知约束规划问题等价于如下无约束规划问题其中是乘子将关于求偏导数并令其为零得个代数方程组成的方程组也即是注上式用到方程组含有未知数个方程解此方程组还不能确定唯一解又因故将此式加到方程组中可得到含有个方程个未知量的方程组模糊系统与数学年解此方程组即可求得权重向量结论模糊层次分析法同普通层次分析法相比具有以下优点用本文给出的定理或定理检验模糊矩阵是否具有一致性较通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应特征向量检验判断矩阵是否具有一致性更容易用本文给出的方法调整模糊矩阵的元素可很快使模糊不一致矩阵具有模糊一致性克服了普通层次分析法要经过若干次调整检验再调整再检验才能使判断矩阵具有一致性的缺点用定理或定理作为检验模糊矩阵是否具有一致性的标准较检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准更加科学准确和简便参考文献许树柏层次分析法原理天津天津大学出版社姚敏张森模糊一致矩阵及其在软科学中的应用系统工程张跃邹寿平宿芬模糊数学方法及其应用煤炭工业出版社。
基于模糊层次分析法的工程项目风险评估工程项目风险评估是指针对特定工程项目进行风险识别、风险分析和风险评估的过程。
其中,风险评估是对已经识别和分析的风险进行评估、排序和排序等级的过程。
为了更准确地评估工程项目的风险,可以采用模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP)进行评估,该方法结合了模糊逻辑和层次分析法的优势,能够处理不确定信息和模糊性。
模糊层次分析法主要包括以下几个步骤:1.确定评估准则:对于工程项目风险评估,可以考虑时间、成本、技术、安全、环境等方面的准则。
这些准则可以体现工程项目的整体风险情况。
2.建立层次结构:将评估准则划分为不同的层次,形成一个层次结构。
在每一层次上,确定与该层次相关的子准则。
3.构建判断矩阵:通过专家访谈、问卷调查等方式,确定不同准则之间的相对重要性,并构建判断矩阵。
判断矩阵是一个n×n的矩阵,其中n为准则的数量,矩阵的元素表示两个准则之间的相对重要性。
4.模糊化处理:对于模糊信息输入,可以采用模糊数或隶属函数的方式进行模糊化处理,将模糊信息转换为数值形式。
5.计算权重向量:通过计算判断矩阵的特征向量,可以得到每个准则的权重向量,表示各层次结构之间的关系和重要性。
6.一致性检验:对于判断矩阵,需要进行一致性检验,以确保专家给出的判断具有较好的一致性。
一致性检验可以通过计算一致性指标和一致性比率等方式进行。
7.计算风险评估:根据各层次准则的权重向量和子准则的模糊值,可以计算工程项目的风险评估值。
风险评估值反映了工程项目的风险程度,可以进行排序和分类等。
通过以上步骤,可以基于模糊层次分析法对工程项目的风险进行评估,得到相对准确的风险评估结果。
该方法具有以下优点:能够处理模糊和不确定信息,克服了传统层次分析法对明确判断要求高的缺点;能够综合考虑多个准则的重要性和影响,使评估结果更客观和全面;同时,该方法也存在一些不足之处,如计算过程较为复杂,需要专门的软件支持;对专家的选择和判断有一定的要求等。
基于模糊层次分析法的企业战略选择研究随着市场经济的发展,企业面对的竞争越来越激烈,企业战略的制定和实施成为企业成功的重要因素。
但是,在各种市场、技术、政策等因素的影响下,企业在制定战略时经常会面临多个不确定因素的干扰,这就需要企业在制定战略时充分考虑各种因素之间的相互影响和权衡。
模糊层次分析法是一种基于模糊数学理论的决策方法,可以帮助企业制定更为科学和合理的战略。
一、模糊层次分析法概述模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,简称FAHP)是一种决策分析方法,可以将复杂的决策问题分解成几个层次,通过对因素权重的确定和综合评价,得出最终的决策结果。
FAHP的核心是模糊数学理论,在FAHP中,每个因素都被赋予一个模糊数,即人们主观上对该因素的认知程度。
模糊数的取值范围在[0,1]之间,越接近1表示越重要,越接近0表示越不重要。
这种模糊数学理论的灵活性,能够较好地处理多个因素之间的不确定性和复杂性。
二、模糊层次分析法在企业战略选择中的应用1.建立层次结构在FAHP中,首先需要将决策问题分解成一个多层次的层次结构,每一层对应着一个因素,包括目标层、准则层和方案层。
目标层是最高层,企业的整体目标和发展方向属于这一层,准则层是中间层,用于评价各种方案,方案层是最底层,对应着各种具体的策略方案。
2.构建判断矩阵在确定层次结构后,需要构建判断矩阵,对各因素之间的相对影响进行量化。
对于每一个判断矩阵,需要进行两两比较,用一个0~9的整数代表一组因素A与B的相对重要程度之间的模糊量化描述。
这个描述称为隶属函数,可以用图形方式表示。
3.计算权向量在判断矩阵构建完成后,需要计算各层次之间的权向量,即确定各层次之间的相对权重。
对于一次判断矩阵输入,计算各因素之间的权值向量,最终权值向量即为此次输入结果的权重。
4.实现综合评价在计算所需参数之后,就可以进行综合评价,得出最终的决策结果。
fahp 法和topsis 法Fahp法和Topsis法是两种常用的多属性决策方法,它们在不同的领域和场合中被广泛应用。
本文将对这两种方法进行详细介绍和比较。
一、Fahp法1.1 概述Fahp法全称为模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process),是一种基于模糊数学理论的多属性决策方法。
该方法通过构建层次结构模型,将复杂的决策问题分解为若干个层次,然后利用专家判断或实际数据进行定量化处理,最终得到各个方案的权重值和综合评价结果。
1.2 方法步骤(1)建立层次结构模型:将决策问题分解为若干个层次,并确定各个层次之间的因果关系。
(2)确定判断矩阵:利用专家判断或实际数据,对各个因素之间的相对重要性进行评估,并构建判断矩阵。
(3)求解权重向量:通过计算各级指标对应元素之间的模糊关系矩阵,得到每个指标在其上一级指标中所占比重,并最终得到各个方案的权重向量。
(4)综合评价:根据权重向量和各个方案的指标值,计算出每个方案的综合评价值,并进行排序。
1.3 应用范围Fahp法适用于多属性决策问题,特别是在模糊信息和不确定性较大的情况下。
二、Topsis法2.1 概述Topsis法全称为技术优劣解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),是一种基于距离度量的多属性决策方法。
该方法通过将各个方案与最优解和最劣解进行比较,计算出各个方案与最优解和最劣解之间的距离,从而确定各个方案的排名。
2.2 方法步骤(1)建立决策矩阵:将各个方案的指标值构成一个决策矩阵。
(2)确定正负理想解:根据指标的性质,确定正理想解和负理想解。
(3)计算距离:分别计算各个方案与正理想解和负理想解之间的距离,并得到综合距离值。
(4)排序:按照综合距离值从小到大进行排序,得到各个方案的排名。
2.3 应用范围Topsis法适用于多属性决策问题,特别是在指标之间存在相互矛盾和不可比性的情况下。
模糊层次分析法模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,简称FAHP)是一种用于多标准决策的数学方法。
它结合了模糊逻辑和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)的思想,能够处理模糊性和不确定性的问题。
FAHP在工程管理、经济决策、环境评估等领域具有广泛的应用。
FAHP的核心思想是将问题分解为多个层次,并对每个层次的因素进行比较和权重分配。
在FAHP中,通过模糊数来表示专家的判断和评价,并利用模糊数之间的运算进行计算。
模糊数是由一个值和一个隶属度函数组成的,可以用来表示各种可能性和不确定性。
FAHP的步骤包括:问题的层次划分、建立模糊判断矩阵、确定权重、计算总权重和一致性检验。
首先,将问题按照层次结构进行划分。
层次结构是由一系列目标、准则和方案组成的,目标是最终要达到的结果,准则是用于评价和选择方案的标准,方案是可供选择的备选方案。
然后,根据专家判断和评价,建立模糊判断矩阵。
模糊判断矩阵是由模糊数填充的矩阵,用于表示各个层次之间的相对重要性。
模糊判断矩阵的元素可以通过专家评价或统计数据得出。
接下来,确定权重。
根据模糊判断矩阵,可以计算得出每个层次因素的权重。
权重的计算可以利用模糊综合评判法,将模糊数进行聚合。
然后,计算总权重。
将各个层次因素的权重进行组合,得出各个方案的总权重。
最后,进行一致性检验。
通过计算一致性指标来判断判断矩阵的一致性。
一致性指标的计算可以利用随机一致性指标进行。
FAHP的优点是能够处理模糊性和不确定性,对专家判断和评价有较好的灵活性。
它还能够结合多个层次因素进行权衡,提高决策的科学性和准确性。
总之,FAHP是一种多标准决策方法,能够应对复杂的决策问题。
它的核心思想是将问题分解为多个层次,通过模糊数的运算进行计算和评估。
FAHP在实际应用中具有广泛的应用前景,可以帮助决策者做出科学、准确的决策。
fahp评价原则-回复基于fahp评价原则的文章引言:在现代社会,评价和决策是我们生活中不可或缺的一部分。
当我们面临各种选择时,我们需要一种科学、客观且可靠的方法来进行评价和决策。
模糊层次分析法(FAHP)是一种被广泛采用的工具,用于帮助人们在不同的评价标准之间进行比较和决策。
本文将详细介绍fahp评价原则,探讨其应用和优势。
第一步:什么是fahp评价原则?FAHP即模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process),是一种多标准决策分析方法,通过将层次结构模型与模糊数学相结合,来评价并确定最佳决策方案。
该方法在20世纪80年代由土耳其学者塔希尔(L.A. Zadeh)提出,并在后来被引入许多领域,如管理学、运筹学、工程学等。
第二步:FAHP的主要步骤1. 建立层次结构:首先,我们需要建立一个层次结构,该层次结构将问题划分为若干个层次,并将每个层次的要素表示为指标、因素、决策者或决策变量。
2. 重要性判断:然后,利用模糊数学的方法,进行层次结构中各要素之间的重要性判断。
决策者需要对每个要素进行比较,提供其相对重要性的模糊数值。
3. 一致性检测:在对各要素进行重要性判断后,需要进行一致性检测,以确保决策者的判断是一致且合理的。
如果一致性检测超出了预设的标准,需要重新调整判断。
4. 模糊矩阵计算:基于决策者的判断和一致性检测结果,可以计算出模糊矩阵。
模糊矩阵中的每一个元素都表示了不同要素之间的关系和重要性。
5. 模糊权向量计算:通过对模糊矩阵进行运算,可以得到用于计算各要素权重的模糊权向量。
该向量可以用于后续的决策过程,确定最佳决策方案。
第三步:fahp的应用领域FAHP方法可以在各个领域中应用,帮助人们进行决策和评价。
以下是一些常见的应用领域:1. 项目管理:在项目管理中,FAHP可以帮助确定项目的关键指标和决策变量,以及对这些变量的相对重要性进行评价。
通过FAHP的分析结果,可以制定出合理且优化的项目计划。
文章编号:100127402(2000)022*******模糊层次分析法(FA H P )Ξ张吉军(西南石油学院经济管理系,四川南充 637001)摘 要:首先通过分析指出层次分析法(A H P )存在的问题,然后给出了较文献[2]条件更弱的模糊一致矩阵的定义,并对新定义的模糊一致矩阵的性质,用模糊一致矩阵表示因素两两重要性比较的合理性以及表示因素两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系进行了讨论,最后给出了模糊层次分析法的原理和步骤。
关键词:层次分析法;模糊一致矩阵;模糊层次分析法;决策分析中图分类号:O 159;C 934 文献标识码:A1 层次分析法(A H P )存在的问题层次分析法是美国运筹学家,匹兹堡大学的A .L .Saaty 教授于20世纪70年代提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。
层次分析法通过明确问题,建立层次分析结构模型,构造判断矩阵,层次单排序和层次总排序五个步骤计算各层次构成要素对于总目标的组合权重,从而得出不同可行方案的综合评价值,为选择最优方案提供依据。
A H P 的关键环节是建立判断矩阵,判断矩阵是否科学、合理直接影响到A H P 的效果,通过分析,我们发现:(1)检验判断矩阵是否具有一致性非常困难。
检验判断矩阵是否具有一致性需要求判断矩阵的最大特征根Κm ax ,看Κm ax 是否同判断矩阵的阶数n 相等。
若Κm ax =n ,则具有一致性[1]。
当阶数n 较大时,精确计算Κm ax 的工作量非常大。
(2)当判断矩阵不具有一致性时需要调整判断矩阵的元素,使其具有一致性,这不排除要经过若干次调整、检验、再调整、再检验的过程才能使判断矩阵具有一致性。
(3)检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准:CR <0.1缺乏科学依据。
(4)判断矩阵的一致性与人类思维的一致性有显著差异。
为了解决上述问题,我们引进了模糊一致矩阵的概念。
为些,下面先介绍模糊一致矩阵的定义及其性质。
第14卷第2期 模 糊 系 统 与 数 学 V ol .14,N o .22000年6月 Fuzzy Syste m s and M athe m atics Jun .,2000 Ξ收稿日期:1998211213;修订日期:1999204215作者简介:张吉军(19632),男,四川南充人,西南石油学院经济管理系副教授,博士,研究方向:现代管理理论与方法。
2 模糊一致矩阵的定义及其性质211 模糊一致矩阵及其有关概念定义211 设矩阵R =(r ij )n ×n ,若满足[2]:0≤r ij ≤1, (i =1,2,…,n ;j =1,2,…,n )则称R 是模糊矩阵。
定义212 若模糊矩阵R =(r ij )n ×n 满足[2]:r ij +r j i =1, (i =1,2,…,n ;j =1,2,…,n )则称模糊矩阵R 是模糊互补矩阵。
在文献[2]中定义的模糊一致矩阵如下:定义213 若模糊互补矩阵R =(r ij )n ×n 满足:Πi ,j ,kr ij =r ik -r jk +015则称模糊矩阵R 是模糊一致矩阵。
本文定义的模糊一致矩阵不要求模糊矩阵是互补的,因而其条件较文献[2]弱,本文的定义如下:定义214 若模糊矩阵R =(r ij )n ×n 满足:Πi ,j ,k 有r ij =r ik -r jk +015则称模糊矩阵R 是模糊一致矩阵。
212 模糊一致矩阵的性质定理211 设模糊矩阵R =(r ij )n ×n 是模糊一致矩阵,则有(1)Πi (i =1,2,…,n ),有r ii =015 (2)Πi ,j (i ,j =1,2,…,n ),有r ij +r j i =1 (3)R 的第i 行和第i 列元素之和为n ;(4)R T =R C ,且均为模糊一致矩阵,其中R T 是R 的转置矩阵,R C 是R 的余矩阵;(5)从R 中划掉任意一行及其对应列所得的子矩阵仍然是模糊一致矩阵;(6)R 满足中分传递性,即当Κ≥015时,若r ij ≥Κ,r jk ≥Κ,则有r ik ≥Κ;当Κ≤015时,若r ij ≤Κ,r jk ≤Κ,则有r ik ≤Κ1证明 (1)由R =(r ij )n ×n 是模糊一致矩阵知,Πi ,j ,k (i ,j ,k =1,2,…,n ),有r ij =r ik -r jk +015特别地,当i =j 时,也应成立,即有r ii =r ik -r ik +015=015故Πi (i =1,2,…,n ),有r ii =015成立。
18第2期 张吉军:模糊层次分析法(FA H P )28模 糊 系 统 与 数 学 2000年(2)因为Πi,j,k,有r ij=r ik-r jk+015成立,特别地,当k=i时也应成立,即有r ij=r ii-r j i+015由(1)知,r ii=015,故有r ij=015-r j i+015从而,r ij+r j i=1成立。
(3)~(6)的证明见文献[2]。
定理212 若模糊矩阵R=(r ij)n×n是模糊互补矩阵,则Πi(i=1,2,…,n),有r ii= 015。
证明 因为R=(r ij)n×n是模糊互补矩阵,故对一切i(i=1,2,…,n),有r ij+r j i=1成立。
特别地,当i=j时也应成立,即有r ii+r ii=1故对一切i(i=1,2,…,n),有r ii=015成立。
定理213 模糊互补矩阵R=(r ij)n×n是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定两行的对应元素之差为常数。
证明 必要性。
对任意指定的第i行和第j行,由模糊一致矩阵的定义知,Πk(k= 1,2,…,n),有r ij=r ik-r jk+015从而,Πk,有r ik-r jk=r ij-015在上式中,i和j是固定的,只有k是变动的。
所以,第i行和第j行对应元素之差为常数。
充分性。
对任意指定的第i行和第j行,设它们对应元素之差为常数a,即Πk(k=1, 2,…,n),有r ik-r jk=a(1)成立,特别地,当k=j时也应成立,即有r ij-r j j=a(2)由(1)式和(2)式,有r ij-r j j=r ik-r jk故r ij=r ik-r jk+r j j(3) 再由R=(r ij)n×n是模糊互补矩阵及定理2.2知,有r j j=015,故由(3)式,有r ij=r ik-r jk+015 最后,由i和j的任意性及模糊一致矩阵的定义知,模糊互补矩阵R=(r ij)n×n是模糊一致矩阵。
定理214 模糊互补矩阵R=(r ij)n×n是模糊一致矩阵的充要条件是任意指定行和其余各行对应元素之差为某一个常数。
证明 必要性。
由定理213直接可得。
充分性。
若对任意指定的第i行和第j行,对Πk(k=1,2,…,n),恒有r1k-r ik=a ir1k-r jk=a j则Πk,有r ik-r jk=r1k-r jk-r1k+r ik=(r1k-r jk)-(r1k-r ik)=a j-a i即第i行和第j行的对应元素之差为常数(a j-a i),再由i和j的任意性知,R的任意指定两行对应元素之差均为常数,从而由定理2.3知,R是模糊一致矩阵。
3 用模糊一致矩阵表示因素间两两重要性比较的合理性解释在模糊数学中,模糊矩阵是模糊关系的矩阵表示,若论域U={a1,a2,…,a n}上的模糊关系“……比……重要得多”的矩阵表示为模糊矩阵R=(r ij)n×n,则R的元素具有如下实际意义。
(1)r ij的大小是a i比a j重要的重要程度的度量,且r ij越大,a i比a j就越重要,r ij>015表示a i比a j重要;反之,若r ij<015,则表示a j比a i重要。
(2)由余的定义知,1-r ij表示a i不比a j重要的隶属度,而a i不比a j重要,则a j比a i 重要,又因a j比a i重要的隶属度为r j i,故r j i=1-r ij,即R是模糊互补矩阵。
特别地,当i =j时,有r ii=015,也即元素同自身进行重要性比较时,重要性隶属度为015。
(3)若人们在确定一元素比另一个元素重要的隶属度的过程中具有思维的一致性,则应有:若r ij>015,即a i比a j重要,则Πk(k=1,2,…,n)有r ik>r jk。
另一方面,r ik-r jk 是a i比a j相对重要的一个度量,再加上a j自身比较重要性的度量为r j j,则可得a i比a j绝对重要的度量r ij,即r ij=r ik-r jk+015也即R=(r ij)n×n应是模糊一致矩阵。
综上所述,以及模糊一致矩阵的性质知,用模糊一致矩阵R=(r ij)n×n表示论域U= {a1,a2,…,a n}上的模糊关系“…比…重要得多”是合理的。
4 表示因素间两两重要性比较的模糊一致矩阵同表示因素重要程度权重之间的关系 设表示元素a1,a2,…,a n两两比较重要程度的模糊判断矩阵R为R=r11r12…r1nr21r22 (2)…………r n1r n2…r nn38第2期 张吉军:模糊层次分析法(FA H P)48模 糊 系 统 与 数 学 2000年元素a1,a2,…,a n的权重分别为w1,w2,…,w n,由r ij的定义知,r ij表示元素a i比元素a j重要的隶属度,r ij越大,a i就比a j越重要,r ij=015时,表示a i和a j同等重要。
另一方面,由权重的定义知,w i是对元素a i的重要程度的一种度量,w i越大,元素a i就越重要。
因而,w i-w j的大小在一定程度上也表示了元素a i比a j重要的程度,且w i-w j越大,a i比a j就越重要。
这样,通过两两比较得到的元素a i比a j重要的重要程度度量r ij同(w i-w j)可建立一定的联系,这种联系我们用函数f表示,即r ij=f(w i-w j)。
下面推断函数f应具有的性质:(1)由上面的分析讨论知,r ij越大,元素a i比a j越重要。
同样,w i-w j越大,元素a i比a j越重要。
因此,函数f(x)应是[-1,1]上的增函数(因为-1≤w i-w j≤1)。
(2)为确保模糊判断r ij和元素a i与a j重要程度差异(w i-w j)的一致性以及模糊判断整体的一致性,函数f应是连续的。
(3)由维尔斯特拉斯(W eirstrass)定理知,对于函数f(x)∈C[-1,1]及任意Ε>0,总存在一个多项式p(x),使得 f(x)-p(x) ≤Ε在[-1,1]上一致成立。