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1、第13 章 物流系统评价及方法13.1 物流系统评价及其方法13.2 层次分析法13.3 模糊综合评价法13.4 灰色综合评价方法13.5 两两集成综合评价法简介本章要点物流系统综合评价的主要内容层次分析法的步骤与应用重点模糊综合评价模型与具体应用灰色综合评价的单层与多层次评价法引例 物流企业物流服务竞争力评价 吕超2006 年进入某知名物流企业一直工作至今，目前已是该企业重要的中层管理人员之一，最近吕超接到一个任务，即对M 市四家大型的物流企业（V，甲、乙、丙、丁）的竞争力进行评价，以对比本企业的核心竞争力，为进入该地区市场的决策提供支持。评价该内容要考虑以下问题：由于很多是企业内部数据，掌
2、握的具体数据量比较少，选择什么评价方法比较合理呢？调研回来的指标数据比较多，有18 项之多，如何科学处理这些指标和数据？构建评价指标体系和评价标准如何选择又是个难题，怎样才能保证评价结果更科学呢？吕超面对这些问题陷入了深思 他想到高级物流学提到的一种AHP-F 隶属度合成法可以解决此问题。于是立即找到书中相关章节，结合以前所掌握的技巧，利用这些指标和具体数据构建了三层指标体系，具体为目标层A（第一层）、要素层B（第二层，准则层）和指标层C（第三层，子准则层）。其中目标层A 即为评价的目的：企业竞争力；要素层B（准则层）他选择了营运能力、网点控制能力、获利能力、市场开拓能力、物流创新能力、员工素
3、质等指标；指标层C（子准则层），共有18 个指标（从略）。各指标权重如何确定，吕超通过专家调查法获得相关数据就这样，他写出一份充实和极具说服力的调研报告。本案例中提到的吕经理想到一种方法，他是根据什么原则选择的？又是如何通过具体数据进行计算并对结果进行分析的？通过学习，你将获得这些知识与方法。该方法由长安大学董千里教授1995 年首先提出并应用于物流系统的分析与评价中。具体内容请参考董千里教授编著的物流工程（第二版）（国家级十一五规划教材，人民交通出版社，2005 年）。13.1 物流系统评价及其方法 物流系统评价主要是从价值角度对物流系统进行评价。物流系统评价贯穿于物流系统从开始的项目立项、
4、方案选择、实施、运作、反馈等整个过程。物流系统评价的质量高低将影响决策的最终结果。13.1.1 评价的内涵与目的物流系统评价是物流系统分析中复杂而又重要的一个环节，主要是利用模型和各种数据，从系统的整体观点出发，对物流系统前期、现状和后期进行单项和综合评价。一般把衡量系统状态的技术经济指标称为特征值，它是系统规划与控制的信息基础。物流系统评价的目的主要是从技术、经济等多方面对所得系统方案进行分析和评价，以达到最终的系统目标需要。具体内容如下：判断物流系统各方案是否能够达到既定的各期指标要求，同时又能实现物流系统的预定目标。按照预定的评价指标体系评出各参评方案的优劣，为实施方案提供选择。对整个物
5、流系统的运作过程中以及实施后，通过评价实现系统针对性的调整和优化，对出现偏差可以通过评价进行及时的纠正。物流系统评价应遵循评价过程和结果的可查性、可比性、定量性、客观性和系统性等原则。13.1.2 评价的对象、阶段和指标体系 物流系统评价主要对社会物流系统和企业物流系统两个层面的内容进行评价。物流系统评价存在于物流系统的期初、期中、期末和跟踪评价全过程，各个环节的评价都有其作用和相关内容，具体的环节如图13-1 所示。物流系统评价指标体系根据评价对象的不同有不同的分类，主要包括以下几大类：政策性指标社会性指标经济性指标技术性指标时间性指标服务性指标资源性指标环保性指标。图13-1 物流系统评价
6、阶段图13.1.3 物流系统评价的步骤 首先要明确物流系统评价的问题、目标、内容、范围、时期等；在分析系统阶段，主要包括资料和收集整理、对象功能、环境、费用等内容；选择主要的影响因素，围绕主要影响因素确定评价指标，构建科学合理的指标体系，选取时特别注意可测量性；评价标准的选择至关重要，建立时要注意全面性、一致性和规范性；应根据物流系统评价目标和评价对象的特点，选择合适的方法建立评价模型；接着进行模型计算和运算结果的分析，如果对评价结果满意则形成最终的评价报告，如果不满意则重新深入分析物流系统评价的对象，进一步重复上述过程进行物流系统评价。图13-2 物流系统评价步骤图示13.1.4 物流系统常
7、用评价方法物流系统评价方法可以分为静态评价方法和动态评价方法。常用的物流系统评价方法主要有：层次分析法（AHP）、网络分析法（ANP）、模糊综合评价法、灰色综合评价法、数据包络分析（DEA）法、人工神经网络评价法。同时上述一些方法两两的集成，又有层次分析法与模糊综合评价、灰色综合评价等方法的集成，模糊综合评价法与数据包络分析、人工神经网络、灰色综合评价等不同方法进行集成而形成综合评价方法。这里将重点介绍层次分析法、模糊综合评价法和灰色综合评价法。13.2 层次分析法13.2.1 概述 该方法是美国著名运筹学家T.L.Satty 等人20 世纪70 年代提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策
8、方法。层次分析法是将决策问题的有关元素分解成目标、准则、方案等层次，用一定标度对人的主观判断进行客观量化，在此基础上进行定性分析和定量分析的一种决策方法。基本原理：从一堆物品中，选最重的物品。将物品两两比较，得到重量比矩阵，求特征向量从而确定最重物品AHP 法解决物流系统评价问题的基本思路：把物流系统与因素之间的隶属关系由高到低排成若干层次，建立不同层次元素间的相互关系，根据对一定客观现实的判断，就每一层次相对重要性给予定量表示，确定表达每一层次的全部元素的相对重要性次序的权值，通过排序结果，对物流系统进行分析和决策。13.2.2 模型及步骤建立层次结构模型 图13-3 层次分析法结构示意图
9、需要注意：递阶层次结构中的各层次要素间须有可传递性、属性一致性和功能依存性，防止在实际应用中“人为”加入某些层次（要素）；每一层次中各要素所支配的要素一般不要超过9 个，否则会给两两比较判断矩阵的生成带来极大困难；有时一个复杂问题的分析仅仅用递阶层次结构难以表达，需要引进循环或反馈等更复杂的形式。应用AHP 分析评价物流系统时，首先要把物流系统的一些要素进行结构化。构造两两比较判断矩阵 假定上一层的元素a 作为准则，对下一层的 元素 有支配关系，则在准则a 之下按他们的重要性赋予 相应的权重。在AHP 法中，一般采用19标度法对元素的重要性进行两两比较标度和判断。该标度法主要根据各测评指标相对
10、其他指标的重要性来确定权重，具体如表13-1 所示。标度 含义1两个要素相比，具有同等重要性3两个要素相比，前者比后者稍重要5两个要素相比，前者比后者明显重要7两个要素相比，前者比后者强烈重要9两个要素相比，前者比后者极端重要2，4，6，8 上述相邻判断的中间值倒数两个要素相比，后者比前者的重要性标度表13-119 标度法的判断界定 一般判断采用专家打分的方式获得相关数据。即针对准则a，参与评价的人员要回答两个元素 和 哪个更重要，程度如何，并按19 标度法界定值对重要程度赋值。这样的相对于准则a，n 个被比较的元素通过该方式构成了一个判断矩阵，一般如式（13-1）所示。（13-1）A 称为比
11、较判断矩阵。其中：，A 为正反矩阵。应注意的一些内容：两两比较判断的次数应为：；对于本身就是定量的指标，一方面可按原方法构造判断矩阵，也可以用具体评价数值直接相比，这时得到的矩阵为定义在正实数集合上的互反矩阵。注1.关于专家打分实际上，凡是较复杂的决策问题，其判断矩阵是经由多位专家（评价者）填写咨询表之后形成的。专家咨询的本质，在于把专家渊博的知识和丰富的经验，借助于对众多相关因素的两两比较，转化成决策所需的有用信息。因此专家在填写咨询表之前，必须全面深入地分析每个影响因素的地位和作用，纵览全局，做到心中有数，切忌盲目行事。注2.互反矩阵对互反矩阵A.若对于任意I,j,k,均有Cij*Cjk=
12、Cik,此时称该矩阵为一致矩阵，值得注意的是，在实际问题求解时，构造的判断矩阵并不一定具有一致性，常需要进行一致性检验。单一准则下元素相对排序权利的计算与判断矩阵一致性检验 此步骤主要是根据n 个元素 对于准则a 的判断矩阵求出他们对于准则a 的相对排序权重。相对权重写成向量形式，即。本步骤有两个非常重要的计算：一个权重的计算，即将判断矩阵A 归一化处理之后得到的结果作为权重向量，归一化方法一般有自述平均法（求和法）、几何平均法（方根法）、对数最小二乘法、特征根方法等；一个是判断矩阵的一致性检验。求和法（算术平均法）。其计算步骤为：A 的元素按列归一化，即求；将归一化后的各列相加；将相加后的向
13、量除以n 即得权重向量。具体公式如下：（13-2）方根法（几何平均法）。其计算步骤：A 的元素按行相乘得一新向量；将新向量的每个分量开n 次方；将所得向量归一化即为权重向量。方根法是通过判断矩阵计算要素相对重要度的常用方法。具体公式如下：（13-3）特征根法。对于 可以用幂法 求出 及相应的特征向量W。最小二乘法。用拟合方法确定权重向量，使残差平方和为最小。普通最小二乘法：对数最小二乘法：由于判断矩阵获得和上述各种计算排序权重的方式的可靠程度可能不好，因此需要对判断矩阵的一致性进行检验，其具体步骤如下：一致性指标C.I.：（13-4）查找相应的平均随机一致性指标R.I.，115 阶正互反矩阵计
14、算1000 次得到的平均随机一致性指标如表13-2 所示。计算随机一致性比率C.R.：当 时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，即可以认为层次单排序的结构有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵的元素取值。为了讨论一致性需要计算矩阵最大特征根，除特征根方程外，可用公式可求出，式中 表示向量A w 的第i 个分量。该公式如下：（13-5）阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15R.I.0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41 1.46 1.49 1.52 1.54 1.56 1.58 1.59表13-2 平均随机一致性指标R.I.值一致性
15、检验？计算各层元素对于目标层的总排序权重 通过上述步骤，可以得出一组元素对其上一层中某元素的权重向量。但需要求出各元素，特别是最底层的各方案对于目标的排序权重，即所谓总排序权重。总排序权重要自上而下地将单准则下的权重进行合成。设第K-1 层nk-1个元素相对于总目标的排序权重，以及第k层 个元素对于第j 个元素为准则的单排序向量，其中不受j 元素支配的元素权重取0 值。是 阶矩阵，表示了第k层上元素对k-1 层上各元素的排序，那么第k层上元素对目标的总排序 为：（13-6）或：（13-7）并且一般公式为：（13-8）这里 是第二层元素的总排序向量，也是单准则下排序向量。决策 通过详细分析上述计
16、算的结果，进行相应的决策。同时，上述所有计算过程通过编制程序可以由计算机快速完成。13.2.3 某地应急物流预案评价与选择案例 假定某地区发生突发性自然灾害，有3 个事先拟定的应急物流预案，虽然这些预案都是针对此类突发性自然灾害而拟定的，但从物流成本、服务、准时、安全等方面却各有其特点。要求从这3 个应急预案中确定一个最终方案，以使得效率最高同时兼顾效益。第一步：建立递阶层次结构下图13-4 所示。图13-4 递阶层次结构图第二步：经认定，构造成对比较矩阵A，进行层次单排序及其一致性检验。构造第二层（准则层1）对第一层（目标层）的比较矩阵A。用求和法计算权向量W=（0.833，0.167），进
17、行一致性检验（式（13-4）得：通过了一致性检验，于是W 可作为准则层1 对目标层的权向量。构造第三层（准则层2）对第二层（准则层1）的每一准则的比较矩阵Bk。由第三层的成对比较矩阵Bk计算出权向量Wk，最大特征根 和一致性指标，结果列于下表13-3 所示。k 1 20.455 0.250.4550.091 0.75k3 2CIk0 0显然，表中的 都通过了一致性检验。构造第四层（方案层）对第三层（准则层2）的每一准则的比较矩阵。矩阵如下：表13-3 应急物流方案第三层计算表由第四层（方案层）的成对矩阵 计算出权向量，最大特征根 和一致性指标，结果如下表13-4 所示。k 1 2 3 4 50
18、.633 0.088 0.429 0.656 0.1430.261 0.243 0.429 0.187 0.1430.106 0.669 0.143 0.158 0.714k3.04 3.008 3 3.029 3CIk0.02 0.004 0 0.015 0经计算，表13-4 的CIk均通过一致性检验。表13-4 应急物流方案第四层计算表第三步：层次总排序及其一致性检验。经计算，结果表13-5 所示。准则层1B1 B2准则层20.833 0.167方案层总排序权重C1C2C3C4C50.455 0.455 0.091 0.25 0.75方案层D10.633 0.088 0.429 0.656
19、 0.143 0.351D20.261 0.243 0.429 0.187 0.143 0.249D30.106 0.669 0.143 0.158 0.714 0.462结果表明，方案3 的权重大于方案1 和方案2，应作为决策选择的方案。表13-5 层次总排序计算表练习：以下是供应商选择层次结构模型和判断矩阵，根据资料选择供应商比较矩阵13.3 模糊综合评价法13.3.1 概述 模糊综合评价法是在模糊环境下，考虑多种因素的影响，为了某种目的对评价对象做出综合评价的方法。其特点在于，对被评价对象有唯一的评价值，不受被评价对象所处对象集合的影响。物流系统的模糊评价法是应用模糊集理论对物流系统进行
20、综合评价的一种方法。13.3.2 模型和步骤确定评价因素和评价等级 设因素集U 为评价的项目或指标的集合，有，即为描述被评价对象的m 种因素（评价指标），m 为评价因素的个数，由具体指标体系决定；设评定集或评语集V 为评价等级的集合，有，即为描述每一因素所处的状态的n 种决断（评价等级），n 为评语的个数，一般划分为35 个等级，如 好，较好，一般，较差。确定单因素评价隶属度向量，构隶属度矩阵 隶属度是指多个评价主体对某个评价对象在 方面作出 评定的可能性大小。也就是通过对单因素 作单因素评判，从因素 考查该事物对抉择等级 的隶属度为，就得出第i 个因素 的单因素评判集，即隶属度向量：。这样n
21、 个评价集就构造出一个隶属度矩阵R，即每一个被评价对象确定了从U 到V 的模糊关系R：上式中，表示从因素 考查，该评判对象能被评为 的隶属度（i=1，2，m；j=1，2，n）。具体来说，表示第i 个因素 在第j 个评语上的频率分布，一般将其归一化使之满足，对R 的归一化计算公式如下：确定权重向量 等 得到模糊关系矩阵R，尚不足以对事物做出评价。评价因素集中的各个因素在“评价目标”中有不同的地位和作用，即各评价因素在综合评价中占有不同的比重。为评价项目或指标的权重或权系数向量，权数乃是表征因素相对重要性大小的量度值。此外，可能有评定（语）集的数值化结果（标准满意度向量）或 权重(归一化的结果）。
22、同时，若有考评集T=第一次考评，第二次考评，第r 次考评时，还应有不同考评次数的权重向量。其中，使用 和 为“双权法”，使用和 是“总分法”。进行模糊合成并做出评价 按某种运算法则，计算综合评定量（综合隶属度向量）S 及综合评定值（综合得分），通常。上述主要针对单层次模糊综合评价模型而言的，对于多层次模糊综合评价模型，需要进一步的处理，具体如下：引入U 上的一个模糊子集A，称权重或权数分配集，其中，且。它反映对诸因素的一种权衡。引入V 上的一个模糊子集B，称模糊评价，又称决策集，即。一般令B=A*R（*为算子符号），称之为模糊变换。实际应用中，只要采用的算子对一方面抓住实际问题的本质，获得满意
23、的效果；另一方面保证满足即可。如果评判结果 时，应将它归一化处理。上述描述中，表示被评价对象综合状况分等级的程度描述，如果要选择一个决策，则可选择最大的 所对应的等级 作为综合评判的结果。B 是对每个被评判对象综合状况分等级的程度描述，它不能直接用于被评价对象间的排序评优，必须要进一步的分析处理，通常可采用最大隶属度法对其处理，以便得到最终评判结果。为了充分利用B 所带来的信息，可把各种等级的评级参数和评判结果B 进行综合考虑，使得评判结果更加符合实际。此时，可假设相对于各等级 规定的参数列向量为：，则得出等级参数评判结果为：，此时p 是一个实数，它反映了由等级模糊子集B 和等级参数向量C 所
24、带来的综合信息。模糊关系合成运算方法如下：设A=BC 为模糊关系的合成运算，B 与C 为矩阵或向量，其算法与一般矩阵乘法规则相关，但要将计算式中普通乘法运算换为取最小的运算，将计算式中的普通加法运算换为取最大的运算。【案例13-1】制造企业S 基于模糊综合评价法选择合适的物流服务商 制造企业S 希望把销售物流外包给第三方物流企业，现有甲、乙两个物流企业可供选择，主要评价因素为物流企业服务的时效性、经济性、安全性，以及物流企业现有服务客户的情况等四个方面，这四个方面的因素相对重要性排序权重为0.4，0.3，0.1，0.2。设评价尺度为100 分、70 分和40 分三个等级，试用模糊综合评价法确定
25、应选择哪个企业。具体解法如下：确定评价因素集 为时效性、经济性、安全性、客户情况；权重向量WU=（0.4，0.3，0.1，0.2）；评定语集合为=100，70，40。构造模糊评价矩阵R。根据企业背景资料的了解，通过专家投票的方法得到两个企业的模糊评价矩阵分别如下：计算各评价对象方案的综合评定向量S，并对其归一化，得到向量。其中S=WUR，通过计算得：归一化处理得：。同理可得第二个物流企业的评价向量：归一化处理后得到：。计算各评价对象方案的综合评价得分。综合得分，则甲、乙两家企业的模糊综合评价得分分析分别为：显然，根据模糊综合评价的得分大小，该制造企业应选择乙物流企业。13.3.3 某物流中心选
26、址的案例分析【案例13-2】N 市基于模糊综合评价法的物流中心选址分析N 市准备规划筹建物流中心，需要考虑物流中心的选址问题，现用模糊综合评价法来确物流中心的选址。假设区域有8 个候选地址，决断集 代表8 个不同的候选地址。该物流中心选址需考虑的一些具体的影响因素如下表13-6 所示。第一级指 标 第二级指标 第三级指标自然环境u1（0.1）气象条件u1 1（0.25）地质条件u12（0.25）水文条件u13（0.25）地形条件u14（0.25）交通运输u2（0.2）经营环境u3（0.3）候选地u4（0.2）面积u41（0.1）形状u42（0.1）周边干线u43（0.4）地价u44（0.4）公
27、共设施u5（0.2）三通u51（0.4）通水u51 1（1/3）通电u512（1/3）通气u513（1/3）废物处理u52（0.3）排水u521（0.5）固体废物处理u522（0.5）通信u53（0.2）道路设施u54（0.1）表13-6N 市物流中心选址主要考虑的影响因素（三级）因素集F 分为三层：第一层：；第二层：；第三层：。数据进行处理后得到诸因素的模糊综合评判如下表13-7 所示。因素A B C D E F G H气象条件0.91 0.85 0.87 0.98 0.79 0.60 0.60 0.95地质条件0.93 0.81 0.93 0.87 0.61 0.61 0.95 0.87水
28、文条件0.88 0.82 0.94 0.88 0.64 0.61 0.95 0.91地形条件0.90 0.83 0.94 0.89 0.63 0.71 0.95 0.91交通条件0.95 0.90 0.90 0.94 0.60 0.91 0.95 0.94经营环境0.90 0.90 0.87 0.95 0.87 0.65 0.74 0.61候选地面积0.60 0.95 0.60 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95候选地形状0.60 0.69 0.92 0.92 0.87 0.74 0.89 0.95候选周边干线0.95 0.69 0.93 0.85 0.60 0.60 0.94
29、0.78候选地地价0.75 0.60 0.80 0.93 0.84 0.84 0.60 0.80通水0.60 0.71 0.77 0.60 0.82 0.95 0.65 0.76通电0.60 0.71 0.70 0.60 0.80 0.95 0.65 0.76通气0.91 0.90 0.93 0.91 0.95 0.93 0.81 0.89排水0.92 0.90 0.93 0.91 0.95 0.93 0.81 0.89固体废物处理0.87 0.87 0.64 0.71 0.95 0.61 0.74 0.65通信0.81 0.94 0.89 0.60 0.65 0.95 0.95 0.89道路
30、设施0.90 0.60 0.92 0.60 0.60 0.84 0.65 0.81表13-7 该区域的模糊综合评判 分层作综合评判。依据上面的计算内容，对于，权重，由上表对 的模糊评价构成的单因素评判矩阵：采用模型 计算得：类似可得：高层次的综合评判。，权重，则综合评判为：案例中的计算模型由于对权重集进行归一化处理，采用加权求和型，将评价结果按照大小顺序排列，即候选地的综合评价结果的排序为：，通过对模糊综合评价结果结合其他情况综合分析，优先选择候选地D 为该物流中心的建设地址。13.4 灰色综合评价方法13.4.1灰色综合评价法一般步骤确定评估指标体系；制定具体评价指标的评分等级标准；确定各评价指标的权重；确定评估对象的评价值矩阵；确定评价灰类；计算灰类的评价系数；计算灰色评价权，得到灰色评价权矩阵；计算一组指标的灰色综合评价向量；综合评价。灰色综合评价一般有灰色关联度评价、灰色聚类评价等，在物流系统进行评价时，常常因指标体系的构建不同分单层次和多层次指标体系。本文重点讲解常用的基于灰色关联度的灰色综合评价法。