研究方法之模糊综合评价法(原理及案例分析)

模糊综合评价法学习汇报地点：昆工质量院时间：2013年11月中旬2019/11/24昆明理工大学2汇报提纲导论一、模糊综合评价法的思想和原理二、模糊综合评价法的模型和步骤三、模糊综合评价方法的优缺点四、模糊综合评价法的应用案例分析五、参考文献结束2019/11/24昆明理工大学3导论术语什么是评价?评价是评价主体根据一定的评价目的和评价标准对评价客体进行认识的活动.什么是指标？指标是根据研究的对象和目的，能够确定地反映研究对象某一方面情况的特征依据.什么是指标体系？指标体系是由多个相互联系、相互作用的评价指标，按照一定的层次结构组成的有机整体.什么是综合评价？综合评价是指通过一定的数学模型将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评价值.2019/11/24昆明理工大学4导论常见的综合评定方法分为两类：（1）综合评定法：直接评分法(专家打分综合法)、总分法、加权综合评定法、AHP+模糊综合评判、模糊神经网络评价法、待定系数法及分类法.现代综合评价方法：层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)、数据包络分析法(DataEnvelopmentAnalysis,DEA)、人工神经网络评价法(ArtificialNeuralNetwork,ANN)、灰色综合评价法、模糊综合评定法两种经典的综合评判决策：总分法：S=ΣSi.加权综合评定法:E=ΣaiSi（2）两两比较法：顺序法和优序法.在任何特定的理论中，只有其中包含数学的部分才是真正的科学.——康德2019/11/24昆明理工大学5导论现代综合评价方法的产生：20世纪60年代：模糊综合评判方法20世纪70~80年代：层次分析法、数据包络分析法20世纪80~90年代：人工神经网络综合评价法、灰色综合评价法各种现代综合评价具体方法的整体思路是统一的.确定评价对象确立指标体系确定指标权重确定评价等级建立数学模型评价结果分析2019/11/24昆明理工大学6导论模糊数学概述量确定性不确定性经典数学随机性模糊性随机数学模糊数学统计数学将数学的应用范围从必然现象领域扩大到偶然现象领域.模糊数学将数学的应用范围从精确现象领域扩大到模糊数学领域.2019/11/24昆明理工大学7一、模糊综合评价法的思想和原理轻、重、热、冷、厚、薄、快、慢、大、小、高、低、长、短、贵、贱、强、弱、软、硬、美、丑、稀、稠、锐、钝、深、浅模糊（Fuzzy）概念：从属于该概念到不属于该概念之间无明显分界线，外延不清楚模糊概念导致模糊现象。在客观世界中，存在着大量的模糊现象。模糊数学就是用数学方法研究模糊现象。模糊综合评价方法是借助模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。评价、评判、评语、评定、评议、评估实为同一涵义.2019/11/24昆明理工大学8一、模糊综合评价法的思想和原理模糊数学的产生：1965年，美国伯克利加利福尼亚大学电机工程与计算机科学系教授、自动控制专家L.A.Zadeh（扎德）发表了文章《模糊集》(FuzzySets，InformationandControl,8,338-353)，第一次成功滴运用精确的数学方法描述了模糊概念，从而宣告了模糊数学的诞生.他所引进的模糊集（边界不明显的类）提供了一种分析复杂系统的新方法.因发展模糊集理论的先驱性工作而获电气与电子工程师学会(IEEE)的教育勋章。如果说关肇直院士（及后来的蒲保明院士和李国平院士）是我国模糊集合论研究的倡导者及推动者，那么汪培庄便是我国模糊集合论研究的先驱者或开拓者之一.刘应明(川大)模糊综合评定法：汪培庄(北京师范大学数学系)提出了模糊数学的一种具体应用方法.L.A.Zadeh(1921～)美国工程院院士,生于苏联巴库,1949年获哥伦比亚大学电机工程博士.2019/11/24昆明理工大学9一、模糊综合评价法的思想和原理基本思想：用属于程度代替属于或不属于.刻画“中介状态”.基本原理：首先确定被评价对象的因素（指标）集合评价（等级）集；再分别确定各个因素的权重及它们的隶属度矢量，获得模糊评判矩阵；最后把模糊评判矩阵与因素的权矢量进行模糊运算并进行归一化，得到模糊综合评价结果.其特点在于评判逐对象进行，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.综合评价的目的是要从对象集中选出优胜对象，因此，最后要将所有对象的评价结果进行排序.评判的意思是指按照给定的条件对事物的优劣、好坏进行评比、判别.综合的意思是指评判条件包含多个因素或多个指标.综合评判就是要对受多个因素影响的事物做出全面评价.2019/11/24昆明理工大学10二、模糊综合评价法的模型和步骤模糊综合评判决策的数学模型综合，即多元.三个要素:（U,V,R）四个步骤:模型改进：算子层次因素集评判集单因素评判综合评判算子：即运算法则，类似加减乘除.对隶属度的运算：Zadeh算子（取大、取小算子）、有界和、环和算子、乘积算子、有界积、Einstain(爱因斯坦)算子、Hamacher(哈梅彻)算子、Yager(雅戈尔)算子权重的确定2019/11/24昆明理工大学11二、模糊综合评价法的模型和步骤1、确定评价对象的因素集设U={u1,u2,…,um}为刻画被评价对象的m种评价因素(评价指标).其中:m是评价因素的个数,有具体的指标体系所决定.为便于权重分配和评议，可以按评价因素的属性将评价因素分成若干类,把每一类都视为单一评价因素，并称之为第一级评价因素.第一级评价因素可以设置下属的第二级评价因素,第二级评价因素又可以设置下属的第三级评价因素,依此类推.即U=U1∪U2∪…∪Us.(有限不交并)其中Ui={ui1,ui2,…，uim},Ui∩Uj=Φ,任意i≠j,i,j=1,2,…，s.我们称{Ui}是U的一个划分(或剖分),Ui称为类(或块).2019/11/24昆明理工大学12二、模糊综合评价法的模型和步骤2、确定评价对象的评语集.设V={v1,v2，…,vn}，是评价者对被评价对象可能做出的各种总的评价结果组成的评语等级的集合.其中：vj代表第j个评价结果，j=1,2,…,n.n为总的评价结果数.一般划分为3~5个等级.评判集、评价集、决断集、评语集、等级集实为同一涵义.每一个评价等级可对应一个模糊子集.什么是模糊子集？论域上的模糊集合称为模糊子集.经典集合的指示函数扩展为模糊集合的隶属函数.2019/11/24昆明理工大学13二、模糊综合评价法的模型和步骤3、确定评价因素的权重向量设A=(a1,a2,…,am)为权重(权数)分配模糊矢量，其中ai表示第i个因素的权重,要求0«ai,Σai=1.A反映了各因素的重要程度.在进行模糊综合评价时，权重对最终的评价结果会产生很大的影响，不同的权重有时会得到完全不同的结论.现在通常是凭经验给出权重，但带有主观性.什么是权重？权重是以某种数量形式对比、权衡被评价事物总体中诸因素相对重要程度的量值.2019/11/24昆明理工大学14二、模糊综合评价法的模型和步骤确定权重的方法：专家估计法(专家估测法)、德尔菲（Delphi）法(专家调查法)、特征值法.加权平均法:当专家人数不足30人时,可用此法.首先多位专家各自独立地给出各因素的权重，然后取各因素权重的平均值作为其权重.频率分布确定权数法:当专家人数不低于30人时,采用此法.找出最值确定分组③计算频率④取最大频率所在分组的组中值为其权重.模糊协调决策法:贴近度与择近原则，近似方法.模糊关系方程法:矩阵作业法(中国学者)层次分析法(AHP):美国运筹学家T.L.Saaty(撒汀)于20世纪70年代提出的一种把定性分析与定量分析相结合的对复杂问题作出决策的有效方法.根据问题分析，分为三个层次：目标层G、准则层C和方案层P,然后采用两两比较的方法确定决策方案的重要性，即得到决策方案相对于目标层G的重要性的权重，从而获得比较满意的决策.明确问题，建立层次结构.构造判断矩阵.③层次单排序及其一致性检验.④层次总排序及其组合一致性检验.2019/11/24昆明理工大学15二、模糊综合评价法的模型和步骤4、进行单因素模糊评价，确立模糊关系矩阵R单独从一个因素出发进行评价，以确定评价对象对评价集合V的隶属程度，称为单因素模糊评价(one-wayevaluation).在构造了等级模糊子集后，就要逐个对被评价对象从每个因素ui上进行量化，也就是确定从单因素来看被评价对象对各等级模糊子集的隶属度，进而得到模糊关系矩阵：mnmmnnrrrrrrrrr212222111211R其中rij表示某个被评价对象从因素ui来看对等级模糊子集vj的隶属度。一个被评价对象在某个因素ui方面的表现是通过模糊矢量ri来刻画的，ri称为单因素评价矩阵，可以看作是因素集U和评价集V之间的一种模糊关系，即影响因素与评价对象之间的“合理关系”。ri=(ri1,ri2,…，rin)归一化处理：Σrij=1,目的是消除量纲的影响2019/11/24昆明理工大学16在确定隶属关系时，通常是由专家或与评价问题相关的专业人员依据评判等级对评价对象进行打分，然后统计打分结果，然后可以根据绝对值减数法求得1)(,1)(,1kjkikijjixxcjir二、模糊综合评价法的模型和步骤其中：c适当选取，要求10ijr2019/11/24昆明理工大学17二、模糊综合评价法的模型和步骤5、多指标综合评价（合成模糊综合评价结果矢量）利用合适的模糊合成算子将模糊权矢量A与模糊关系矩阵R合成得到各被评价对象的模糊综合评价结果矢量B。模糊综合评价的模型为：nmnmmnnmbbbrrrrrrrrraaa,,,,,,RAB2121222211121121其中：bj表示被评级对象从整体上看对评价等级模糊子集元素vj的隶属程度。2019/11/24昆明理工大学18二、模糊综合评价法的模型和步骤常用的模糊合成算子有以下四种：njrarabijimiijimij,,2,1,,minmax11，M，Mnjrarabijimiijimij,,2,1,,max,112019/11/24昆明理工大学19njrabmiijij,,2,1,,min,1min1二、模糊综合评价法的模型和步骤njrabmiijij,,2,1,,1min1M(•,⊕)M(∧,⊕)2019/11/24昆明理工大学20二、模糊综合评价法的模型和步骤2019/11/24昆明理工大学21二、模糊综合评价法的模型和步骤6、对模糊综合评价结果进行分析模糊综合评价的结果是被评价对象对各等级模糊子集的隶属度，它一般是一个模糊矢量，而不是一个点值，因而他能提供的信息比其他方法更丰富.对多个评价对象比较并排序，就需要进一步处理，即计算每个评价对象的综合分值，按大小排序，按序择优.将综合评价结果B转换为综合分值，于是可依其大小进行排序，从而挑选出最优者.2019/11/24昆明理工大学22二、模糊综合评价法的模型和步骤jnjrb1maxb处理模糊综合评价矢量B=(b1，b2，…，bn)常用的两种方法：(1)最大隶属度原则若模糊综合评价结果矢量中，则被评价对象总体上来讲隶属于第r等级.(2)加权平均原则将等级看作一种相对位置，使其连续化。为了能定量处理，不妨用“1，2，3，…，m”以此表示各等级，并称其为各等级的秩。2019/11/24昆明理工大学23然后用B中对应分量将各等级的秩加权求和，从而得到被评价对象的相对位置，其表达方式如下：njkjbj1n1jkjbA二、模糊综合评价法的模