层次分析法例题

某物流企业需要采购一台设备,在采购设备时需要从功能、价格与可维护性三个角度进行评价,考虑应用层次分析法对3个不同品牌的设备进行综合分析评价和排序,从中选出能实现物流规划总目标的最优设备,其层次结构如下图所示。以A表示系统的总目标,判断层中B1表示功能,B2表示价格,B3表示可维护性。C1,C2,C3表示备选的3种品牌的设备。

目标层

购买设备A 判断层 功能B1 价格B2 维护性B3 方案层 产品C1 产品C2 图 设备采购层次结构图

产品C3 解题步骤:

1、标度及描述

人们定性区分事物的能力习惯用5个属性来表示,即同样重要、稍微重要、较强重要、强烈重要、绝对重要,当需要较高精度时,可以取两个相邻属性之间的值,这样就得到9个数值,即9个标度。

为了便于将比较判断定量化,引入1~9比率标度方法,规定用1、3、5、7、9分别表示根据经验判断,要素i与要素j相比:同样重要、稍微重要、较强重要、强烈重要、绝对重要,而2、4、6、8表示上述两判断级之间的折衷值。

标度 1 3 5 7 9 2、4、6、8 倒数 定义(比较因素i与j) 因素i与j同样重要 因素i与j稍微重要 因素i与j较强重要 因素i与j强烈重要 因素i与j绝对重要 两个相邻判断因素的中间值 因素i与j比较得判断矩阵a ij,则因素j与i相比的判断为aji=1/aij 注:aij表示要素i与要素j相对重要度之比,且有下述关系: aij=1/aji ;aii=1; i,j=1,2,…,n

显然,比值越大,则要素i的重要度就越高。

2、构建判断矩阵A

判断矩阵是层次分析法的基本信息,也是进行权重计算的重要依据。 根据结构模型,将图中各因素两两进行判断与比较,构造判断矩阵:

●判断矩阵A?B(即相对于物流系统总目标,判断层各因素相对重要性

比较)如表1所示;

●判断矩阵B1?C(相对功能,各方案的相对重要性比较)如表2所示; ●判断矩阵B2?C(相对价格,各方案的相对重要性比较)如表3所示; ●判断矩阵B3?C(相对可维护性,各方案的相对重要性比较)如表4所 示。

表1判断矩阵A?B 1 1/3 3 1 1/2 1/5 表2 判断矩阵B?C 12 5 1 1 l/3 3 1 5 3 表3 判断矩阵B2-C 1/5 1/3 1 1 2 1/2 1 1/7 1/5 表4判断矩阵B?C 37 5 1 1 3 l/7 l/3 1 1/9 7 9 1 3、计算各判断矩阵的特征值、特征向量及一致性检验指标 一般来讲,在AHP法中计算判断矩阵的最大特征值与特征向量,必不需要较高的精度,用求和法或求根法可以计算特征值的近似值。

●求和法

1)将判断矩阵A按列归一化(即列元素之和为1):bij= aij /Σaij; 2)将归一化的矩阵按行求和:ci=Σbij (i=1,2,3….n);

3)将ci归一化:得到特征向量W=(w1,w2,…wn )T,wi=ci /Σci , W即为A的特征向量的近似值;

4)求特征向量W对应的最大特征值: ●求根法

wi?n1)计算判断矩阵A每行元素乘积的n次方根;

?aj?1nij (i =1, 2, …,

n)

2)将wi归一化,得到wi?wi?wi?1n;W=(w1,w2,…wn )T即为A的特征向

i量的近似值;

3)求特征向量W对应的最大特征值:

(1)判断矩阵A?B的特征根、特征向量与一致性检验 ①计算矩阵A?B的特征向量。

计算判断矩阵A?B各行元素的乘积Mi,并求其n次方根,如

12M1?1??2?,W1?3M1?0.874,类似地有,W2?3M2?2.466,

33W3?3M3?0.464。对向量W?[W1,W2,?,Wn]T规范化,有 类似地有W2?0.684,W3?0.122。所求得的特征向量即为:

②计算矩阵A?B的特征根

类似地可以得到AW2?1.948,AW3?0.3666。 按照公式计算判断矩阵最大特征根: ③一致性检验。

实际评价中评价者只能对A进行粗略判断,这样有时会犯不一致的错误。如,已判断C1比C2重要,C2比C3较重要,那么,C1应该比C3更重要。如果又判断C1比C3较重要或同等重要,这就犯了逻辑错误。这就需要进行一致性检验。

根据层次法原理,利用A的理论最大特征值λmax与n之差检验一致性。 一致性指标:

CI3.004?3?0.003?0.1,查同阶平均随机?0.002<,CR?RIn?13?1一致性指标(表5所示)知RI?0.58,(一般认为CI<、 CR<时,判断矩阵的一

计算CI??max?n?致性可以接受,否则重新两两进行比较)。

表5 平均随机一致性指标

阶数 3 RI 5 6 7 8 9 10 11 (2)判断矩阵B1?C的特征根、特征向量与一致性检验 4 12 13 14 类似于第(1)步的计算过程,可以得到矩阵B1?C的特征根、特征向量与一致性检验如下:

W?[0.105,0.258,0.637]T,?max?3.039,CR?0.033?0.1 (3)判断矩阵B2?C的特征根、特征向量与一致性检验

类似于第(1)步的计算过程,可以得到矩阵刀:—C的特征根、特征向量与一致性检验如下:

W?[0.592,0.333,0.075]T,?max?3.014,CR?0.012?0.1 (4)判断矩阵B?C的特征根、特征向量与一致性检验

类似于第(1)步的计算过程,可以得到矩阵B?C的特征根、特征向量与一致性检验如下:

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