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1、Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院决策理论与方法决策理论与方法江西财经大学数学与管理工程系江西财经大学数学与管理工程系Email:课程网站：课程网站：http:/ 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院第第5章章 多目标决策分析多目标决策分析 5.1 多目标决策的目标准则体系多目标决策的目标准则体系5.2 多维效用并合方法多维效用并合方法5.3 层次分析方法层次分析方法(AHP)5.4 数据包络分析数据包络分析(DEA)5.5 主成分分析法主成分分析法(PCA)2Copyright 2009 All
2、 Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法层次分析法层次分析法层次分析法(AHP)首先是由首先是由TLSAATY在在20世纪世纪70年代提出来的，是系统工程中经常使用的一种评价年代提出来的，是系统工程中经常使用的一种评价与决策方法。它特别适用于处理那些多目标、多层与决策方法。它特别适用于处理那些多目标、多层次的复杂大系统问题和难于完全用定量方法来分析次的复杂大系统问题和难于完全用定量方法来分析与决策的社会系统工程的复杂问题。它可以将人们与决策的社会系统工程的复杂问题。它可以将人们的主观判断用数量形式来表达和处理，是一种定性的主观判断用数量形式来表达和处理，是一种定性和
3、定量相结合的分析方法。和定量相结合的分析方法。目前目前,层次分析法正越来越受到国内外学术界的重视，层次分析法正越来越受到国内外学术界的重视，我国已经应用于地区经济规划，畜牧业发展战略，我国已经应用于地区经济规划，畜牧业发展战略，工业部门设置的系统分析等等方面，是一种新的、工业部门设置的系统分析等等方面，是一种新的、简洁的、实用而富有成效的决策方法之一。简洁的、实用而富有成效的决策方法之一。3Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院使用层次分析法的关键问题是要搞清楚问题的背使用层次分析法的关键问题是要搞清楚问题的背景和条件，要达到的目标、涉及
4、的因素和解景和条件，要达到的目标、涉及的因素和解决问题的途径与方案等等。这就需要将问题决问题的途径与方案等等。这就需要将问题概念化，构成概念之间的逻辑结构关系，即概念化，构成概念之间的逻辑结构关系，即层次结构模型，然后通过建立判断矩阵，进层次结构模型，然后通过建立判断矩阵，进行排序计算，最后就能得到满意的决策结果。行排序计算，最后就能得到满意的决策结果。下面通过一个实际例子扼要介绍层次分析法的下面通过一个实际例子扼要介绍层次分析法的基本原理和步骤。基本原理和步骤。4Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院 某工厂在扩大企业自主权后，有一笔企
5、业留成利润要由厂某工厂在扩大企业自主权后，有一笔企业留成利润要由厂 领导和职工代表大会决定如何使用。可以供选择的方案有：领导和职工代表大会决定如何使用。可以供选择的方案有：(1)作为奖金发给职工作为奖金发给职工 (2)扩建职工宿舍、食堂、托儿所等福利设施扩建职工宿舍、食堂、托儿所等福利设施 (3)办职工业余技术学校办职工业余技术学校 (4)建图书馆、俱乐部、文工团与体工队建图书馆、俱乐部、文工团与体工队 (5)引进技术设备进行企业技术改造引进技术设备进行企业技术改造 这些方案都有其合理的因素，但哪一个方案更能调动这些方案都有其合理的因素，但哪一个方案更能调动职工的积极性，更能促进企业快速发展呢
6、职工的积极性，更能促进企业快速发展呢?这是厂领导和职这是厂领导和职工代表大会所面临的需要分析决策的问题。工代表大会所面临的需要分析决策的问题。5Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法（层次分析法（AHP）求解流程图）求解流程图建立建立层次层次结构结构分析分析模型模型构造构造判断判断矩阵矩阵层次单层次单排序及排序及其一致其一致性检验性检验层次总层次总排序的排序的一致性一致性检验检验层次层次总排总排序序6Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法的基本步骤层次分析法的基本
7、步骤一、一、建立层次结构分析模型建立层次结构分析模型二、构造判断矩阵二、构造判断矩阵三、层次单排序及其一致性检验三、层次单排序及其一致性检验四、层次总排序四、层次总排序五、层次总排序的一致性检验五、层次总排序的一致性检验7Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院5.3.1 建立层次结构分析模型建立层次结构分析模型在深入分析所面临的问题以后，应将问题所包含的因素在深入分析所面临的问题以后，应将问题所包含的因素划分为下面的层次，如划分为下面的层次，如目标层目标层，准则层准则层，指标层指标层，方方案层案层，措施层措施层等等，用框图的形式说明层次的
8、递阶结等等，用框图的形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系。当某个层次包含的因素较多时，构与因素的从属关系。当某个层次包含的因素较多时，可以将该层次进一步划分为若干个层次。可以将该层次进一步划分为若干个层次。对于上例，经过分析后，上面五个措施可以归结为三个对于上例，经过分析后，上面五个措施可以归结为三个方面的准则，即方面的准则，即(1)调动职工劳动积极性调动职工劳动积极性(2)提高企业技术水平；提高企业技术水平；(3)改善职工物质文化生活。改善职工物质文化生活。8Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院以上三个准则都是以合理使用企业利润，促
9、进企以上三个准则都是以合理使用企业利润，促进企业发展为目的的。因此，整个层次结构分析模业发展为目的的。因此，整个层次结构分析模型可以分成三层：型可以分成三层：最高层最高层(目的层目的层)合理使用利润，促进企合理使用利润，促进企业发展。业发展。中间层中间层(各种使用企业留成利润方案所应当考各种使用企业留成利润方案所应当考虑的准则虑的准则)进一步调动广大职工劳动积极进一步调动广大职工劳动积极性，大力提高企业技术水平和尽力改善职工物性，大力提高企业技术水平和尽力改善职工物质文化生活。质文化生活。最低层最低层（所考虑的五种措施）（所考虑的五种措施）选择最优方案。选择最优方案。这种层次结构分析模型可用下
10、图所示。这种层次结构分析模型可用下图所示。5.3.1 建立层次结构分析模型建立层次结构分析模型9Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院合理使用企业利润合理使用企业利润促进企业发展促进企业发展调动职工劳动积极性B1提高企业技术水平B2改善职工物质文化生活B3发奖金S1扩大集体福利事业S2办职工业余技校S3建图书馆俱乐部文体工队S4引进新技术设备S5目标（A）层准则（B）层措施层(S)5.3.1 建立层次结构分析模型建立层次结构分析模型10Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法
11、的基本步骤层次分析法的基本步骤一、建立层次结构分析模型一、建立层次结构分析模型二、二、构造判断矩阵构造判断矩阵三、层次单排序及其一致性检验三、层次单排序及其一致性检验四、层次总排序四、层次总排序五、层次总排序的一致性检验五、层次总排序的一致性检验5.3.1 建立层次结构分析模型建立层次结构分析模型11Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院二、构造判断矩阵二、构造判断矩阵判断矩阵是层次分析法的计算基础，判断矩阵元素的值反映了人们对各因素相对重要性的认识，也直接影响决策的效果。判断矩阵的元素一般采用19及其倒数的标度方法。12Copyrigh
12、t 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院根据上面的例子，我们假定厂长或职工代表大会根根据上面的例子，我们假定厂长或职工代表大会根据实际情况构造的数值判断矩阵如下：据实际情况构造的数值判断矩阵如下：（1）相对于合理使用企业利润，促进企业发展的总目标，各考虑准则之间的相对重要性比较(判断矩阵AB)：矩阵中的数值为两个准则相对于总目标重要性比较的数值判断。例如第二行第一列元素B21=5表示相对于企业发展来说，提高企业技术水平准则B2同调动职工劳动积极性准则(B1)相比，前者比后者明显重要。其余类推。层次模型层次模型5.3.2 构造判断矩阵构造判断矩阵13Copy
13、right 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院(2)相对于调动职工劳动积极性准则，各方案之间的重要性比较(判断矩阵B1S)：(3)相对于提高企业技术水平准则，各方案之间的重要性比较(判断矩阵B2S)：层次模型层次模型5.3.2 构造判断矩阵构造判断矩阵14Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院（4）相对于改善职工物质文化生活准则，各方案之间的重要性比较(判断矩阵B3S)：层次模型层次模型5.3.2 构造判断矩阵构造判断矩阵15Copyright 2009 All Rights Reserved,信息
14、管理学院信息管理学院层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤一、建立层次结构分析模型一、建立层次结构分析模型二、构造判断矩阵二、构造判断矩阵三、三、层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致性检验四、层次总排序四、层次总排序五、层次总排序的一致性检验五、层次总排序的一致性检验5.3.2 构造判断矩阵构造判断矩阵16Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院5.3.3 层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致性检验所谓单排序是指本层各因素对上层某一因素的重要性次序。它由判断矩阵的特征向量表示。例如，判断矩阵A的特征问题AW=maxW的解向量W
15、，经规一化后即为同一层次相应因素对于上一层某因素相对重要性的排序权值，这一过程就称为层次单排序。为保证层次单排序的可信性，需要对判断矩阵一致性进行检验，亦即要计算随机一致性比率。一致性指标17Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院一致性指标随机一致性指标一致性比率5.3.3 层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致性检验18Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院 只有CR0.1时，层次单排序的结果才认为是满意的，否则需要调整判断矩阵元素的取值。一致性指标随机一致性指标一致性比率5.
16、3.3 层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致性检验19Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院对于例子，判断矩阵A-B相对重要性权值及max,CR分别为：判断矩阵B1S相对重要性权值及max，CR分别为：5.3.3 层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致性检验20Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院判断矩阵B2S相对重要性权值及max，CR分别为：判断矩阵B3S相对重要性权值及max，CR分别为：显然，符合一致性检验要求5.3.3 层次单排序及其一致性检验层次单排序及其一致
17、性检验21Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤一、建立层次结构分析模型一、建立层次结构分析模型二、构造判断矩阵二、构造判断矩阵三、层次单排序及其一致性检验三、层次单排序及其一致性检验四、四、层次总排序层次总排序五、层次总排序的一致性检验五、层次总排序的一致性检验22Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院5.3.4 层次总排序层次总排序计算同一层次所有因素对于最上层相对重要性的排序权值，称为层次总排序，这一过程是由最高层次到最低层次逐层进行的。
18、23Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院对于例子，各方案相对于总目标的层次总排序计算如下表5.3.4 层次总排序层次总排序24Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤一、建立层次结构分析模型一、建立层次结构分析模型二、构造判断矩阵二、构造判断矩阵三、层次单排序及其一致性检验三、层次单排序及其一致性检验四、层次总排序四、层次总排序五、五、层次总排序的一致性检验层次总排序的一致性检验5.3.4 层次总排序层次总排序25Copyright 2009
19、All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院五、层次总排序的组合一致性检验五、层次总排序的组合一致性检验在层次分析法的整个过程中，除了对每一个判断矩阵进行一致性检验外，还要进行所谓的组合一致性检验。组合一致性检验可以逐层进行。定义定义26Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院那么，第p层对第一层的组合一致性比率为只有当CR0.1时，认为层次总排序结果具有满意的一致性；否则需要重新调整判断矩阵的元素取值。对于该例，通过计算得CR=0.06360.1，因此决策结果是可信的，即最优方案为方案3。5.3.5 层次总排序的组合一
20、致性检验层次总排序的组合一致性检验27Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院5.3.5 层次总排序的组合一致性检验层次总排序的组合一致性检验28Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院 (1)作为奖金发给职工 (2)扩建职工宿舍、食堂、托儿所等福利设施 (3)办职工业余技术学校 (4)建图书馆、俱乐部、文工团与体工队 (5)引进技术设备进行企业技术改造5.3.5 层次总排序的组合一致性检验层次总排序的组合一致性检验29Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院30Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院31Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院32Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院33Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院34Copyright 2009 All Rights Reserved,信息管理学院信息管理学院35