用SuperDecision进行网络层次分析法ANP的应用实例.docx
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用SuperDecision进行网络层次分析法ANP的应用实例
用SuperDecision进行网络层次分析法(ANP)的应用实例
LT
经济性与安全性是一对矛盾。
经济性越高,安全性就会降低;安全性越高,经济性就越低。
桥梁材料费用和使用维护费用具有一定的依赖性。
若采用性能很好的桥梁材料(同时材料费用也高),则能降低桥梁使用维护费用。
3、耐久性D
桥梁的耐久性就是桥梁的使用寿命(D1)。
一定要保证应急桥梁具有与施工周期相对应的耐久性。
耐久性与经济性、安全性存在相互依赖关系。
若桥梁耐久性大大超过施工周期,则桥梁的安全性是有保证的,而经济性就较差了;反之,若桥梁耐久性达不到施工周期的时间,则桥梁的经济性是好了,而安全性得不到保证了。
4、可制造性M
所设计的应急桥梁一定要具有良好的可制造性,因为应急桥梁制造周期很短,如果制造周期长了,则势必影响主桥的施工进度。
可制造性包括良好的制造工艺(M1)、方便的现场安装(M2)。
良好的制造工艺、方便的现场安装可降低工厂制造费用和现场安装费用。
为了保证桥梁整体质量,现场连接应采用销接或螺栓连接,应尽量避免焊接,若要焊接,也应减少现场焊接的数量,因为现场焊接质量往往受外界因素的影响较大。
安全性和经济性是一对矛盾。
若要保证较高的安全性,如施工周期是3年,要保证6年的安全性,则材料费用就会高,制造性要求也高,但经济性差;若要保证较高的经济性,如施工周期是3年,仅保证3年的安全性,则材料费用就会低,制造性要求不高,但安全性差。
耐久性与安全性是依存的,与经济性是矛盾的。
耐久性好,则安全性好,但经济性差;安全性好,则耐久性好。
表1评估应急桥梁设计方案指标体系
1安全性S
强度S1
刚度S2
稳定性S3
2经济性E
材料费用E1
制造费用E2
安装费用E3
使用维护费用E4
3耐久性D
使用寿命D1
4可制造性M
制造工艺M1
方便的现场安装M2
注意:
1.评价体系确认原则
1)体现公正性和客观性。
对教练员训练工作的评价会涉及到许多定性和定量的指标.这就需要在选取评价指标时全面考证,尽量避免主观人为因素的干扰和介入。
2)指标的选取要体现全面性和代表性,具有真实性。
在选取指标时,应选取具有代表性的指标,要考虑运动项目特点,处理好共性和个性的关系,确保定性分析与定量分析相结合。
3)综合评价系统要具有可行性和可操作性,也就是评价系统的建立应具有操作简便、分析及时、易于管理的特点。
第二,构建依存和反馈关系。
在指标体系构建过程中,只识别了评价指标,而要建立ANP模型还必须对评价指标之间的互相影响关系(反馈或依赖)进行研究,即:
指标的关联情况。
指标关联情况是通过一个二维表形式的专家问卷调查而得知的,通常可以通过以专家调查或是小组讨论方式最终可得到评价指标间的关联情况。
如下图所示:
表2应急桥梁设计方案评估指标关联情况调查表
被影响因素
影响因素
Alternatives
(A)
Durability
(D)
Economy
(E)
Manufacturability
(M)
Safety
(S)
B1
B2
B3
D1
E1
E2
E3
E4
M1
M2
S1
S2
S3
Alternatives
(A)
B1
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
B2
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
B3
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Durability(D)
D1
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Economy
(E)
E1
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
E2
√
√
√
√
√
√
√
√
E3
√
√
√
√
√
√
E4
√
√
√
√
Manufacturability
(M)
M1
√
√
√
√
√
√
M2
√
√
√
√
Safety
(S)
S1
√
√
√
√
√
√
S2
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
S3
√
√
√
√
√
√
√
调查说明:
顶部元素为被影响的风险因素,左列为可能引起顶部风险因素的因素。
请在左列因素影响顶部因素的相应空格中打“√”。
图1应急桥梁设计方案评估ANP结构图
第三,形成两两比较矩阵。
两两比较矩阵,即:
判断矩阵,主要用于元素间的优势度。
判断矩阵表示对于上一层因素,本层与之有关因素之间相对重要性的比较,凡是相互之间存在依存和反馈关系的,都应进行两两比较。
判断矩阵是层次分析法的基本信息,也是进行相对重要度计算的依据。
注意:
构造判断矩阵的方法:
每一个具有向下隶属关系的元素(被称作准则)作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角),隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。
1.获取评估二级指标的关联情况。
依据应急桥梁设计方案评估指标关联情况表(表2)对二级影响因素所影响的三级被影响因素进行计数,即:
将作为影响因素的所有二级指标对应的三级影响因素中划了“√”的三级被影响因素进行计数,最终得到一个二维表,如表3所示。
表3应急桥梁设计方案评估二级指标关联情况
被影响因素
影响因素
Alternatives
(A)
Durability
(D)
Economy
(E)
Manufacturability
(M)
Safety
(S)
Alternatives(A)
3
12
6
9
Durability(D)
3
4
3
Economy(E)
12
1
10
2
3
Manufacturability(M)
6
3
Safety(S)
9
3
6
1
5
根据二级指标关联情况(表3)的计数情况,构建二级指标两两比较矩阵,即:
只要相应计数大于0,就必须建立两两比较矩阵,按照“构造判断矩阵的方法”,构建本例的二级指标判断矩阵,如表4所示。
表4应急桥梁设计方案评估二级指标两两比较矩阵
A
D
E
M
S
D
E
M
S
D
A
E
S
A
E
S
E
A
D
E
M
S
A
D
E
M
S
M
A
E
A
E
S
A
D
E
M
S
A
D
E
M
S
根据应急桥梁设计方案评估二级指标两两比较矩阵(表4),设计用于获取二级指标重要度的调查表,以A为例,如表5所示。
表5应急桥梁设计方案评估A指标重要度调查表
影响因子
同等
中间值
稍大
中间值
明显
中间值
强烈
中间值
极端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
D
E
M
S
E
M
S
M
S
调查说明:
顶部为权重赋值,左列为相比较指标。
请在左列相比较指标的相应空格中打“+”或者“-”,其中:
“+”表示正关系,“-”表示负关系。
2.获取评估三级指标的关联情况。
依据表2(应急桥梁设计方案评估二级指标重要度调查表)对三级被影响因素进行计数运算,即:
将作为影响因素的三级指标中划了“√”的三级被影响因素进行计数,最终得到一个二维表,如表6所示。
表6应急桥梁设计方案评估三级指标关联情况
被影响因素
影响因素
Alternatives
(A)
Durability
(D)
Economy
(E)
Manufacturability
(M)
Safety
(S)
Alternatives(A)
B1
1
4
2
3
B2
1
4
2
3
B3
1
4
2
3
Durability(D)
D1
3
4
3
Economy(E)
E1
3
4
3
E2
3
1
3
1
E3
3
2
1
E4
3
1
Manufacturability(M)
M1
3
2
M2
3
1
Safety(S)
S1
3
1
1
1
S2
3
1
4
1
2
S3
3
1
1
2
根据三级指标关联情况(表6)的计数情况,构建三级指标两两比较矩阵,即:
只要相应计数大于1,就必须建立两两比较矩阵,按照“构造判断矩阵的方法”,构建本例的二级指标判断矩阵,如表7所示。
表7应急桥梁设计方案评估三级指标两两比较矩阵
Bridge1
E1
E2
E3
E4
D1
E1
E2
E3
E4
D1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
E1
E1
Bridge1
E2
E2
Bridge2
E3
E3
Bridge3
E4
E4
Bridge1
M1
M2
D1
S1
S2
S3
E1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
M1
S1
Bridge1
M2
S2
Bridge2
S3
Bridge3
Bridge1
S1
S2
S3
E1
E1
E2
E3
E4
E2
Bridge1
Bridge2
Bridge3
S1
E1
Bridge1
S2
E2
Bridge2
S3
E3
Bridge3
E4
Bridge2
E1
E2
E3
E4
E1
S1
S2
S3
E3
Bridge1
Bridge2
Bridge3
E1
S1
Bridge1
E2
S2
Bridge2
E3
S3
Bridge3
E4
Bridge2
M1
M2
E2
E1
E2
E3
E4
E4
Bridge1
Bridge2
Bridge3
M1
E1
Bridge1
M2
E2
Bridge2
E3
Bridge3
E4
Bridge2
S1
S2
S3
E3
E1
E2
E3
E4
M1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
S1
E1
Bridge1
S2
E2
Bridge2
S3
E3
Bridge3
E4
Bridge3
E1
E2
E3
E4
M1
E1
E2
E3
E4
M2
Bridge1
Bridge2
Bridge3
E1
E1
Bridge1
E2
E2
Bridge2
E3
E3
Bridge3
E4
E4
Bridge3
M1
M2
S2
E1
E2
E3
E4
S1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
M1
E1
Bridge1
M2
E2
Bridge2
E3
Bridge3
E4
Bridge3
S1
S2
S3
S2
S1
S2
S3
S2
Bridge1
Bridge2
Bridge3
S1
S1
Bridge1
S2
S2
Bridge2
S3
S3
Bridge3
S3
S1
S2
S3
S3
Bridge1
Bridge2
Bridge3
S1
Bridge1
S2
Bridge2
S3
Bridge3
根据应急桥梁设计方案评估三级指标两两比较矩阵(表7),设计用于获取三级指标重要度的调查表,方法类似二级指标重要度调查表,以Bridge1为例,如表8所示。
表8应急桥梁设计方案评估Bridge1指标重要度调查表
影响因子
同等
中间值
稍大
中间值
明显
中间值
强烈
中间值
极端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Bridge1
E1
E2
E3
E4
E2
E3
E4
E3
E4
Bridge1
M1
M2
Bridge1
S1
S2
S3
S2
S3
调查说明:
顶部为权重赋值,左列为相比较指标。
请在左列相比较指标的相应空格中打“+”或者“-”,其中:
“+”表示正关系,“-”表示负关系。
第四,数据处理
数据处理是贯穿于整个研究过程的核心,诸如指标的筛选、指标权重的计算要处理的原始数据大部分来自于问卷调查。
问卷处理主要采用Excel完成,而指标权重的计算则采用SuperDecision完成。
此处我们主要利用Excel进行调查问卷的处理。
1.调查问卷的设计
ANP法主要涉及到的调查问卷有两部分,包括:
第一,指标间的关联情况,也就是指标间的反馈和依赖关系;第二,存在反馈或依赖关系指标间的重要程度。
调查问卷的设计在上一步已经进行,具体过程可以参看。
2.调查问卷的填写
指标间关联情况的调查问卷在前面已经设计好了,填写方法也已注明。
在此要重点讲述的是存在反馈或依赖关系指标间的重要程度的调查问卷,即:
判断矩阵权重的填写。
判断矩阵的填写方法大多采取的是:
向填写人(专家)反复询问,针对判断矩阵的准则,其中两个元素两两比较哪个重要,重要多少,对重要性程度按1-9赋值。
若在实际操作中构造的判断矩阵不具有一致性,择需要进行一致性检验。
表91-9标度法
序号
重要性等级
Cij赋值
1
i,j两元素同等重要
1
2
i元素比j元素稍重要
3
3
i元素比j元素明显重要
5
4
i元素比j元素强烈重要
7
5
i元素比j元素极端重要
9
6
i元素比j元素稍不重要
1/3
7
i元素比j元素明显不重要
1/5
8
i元素比j元素强烈不重要
1/7
9
i元素比j元素极端不重要
1/9
注:
Cij={2,4,6,8,1/2,1/4,1/6,1/8}表示重要性等级介于Cij={1,3,5,7,9,1/3,1/5,1/7,1/9}。
这些数字是根据人们进行定性分析的直觉和判断力而确定的。
3.调查问卷的处理
调查问卷的处理,要尽量安排适当的人员进行,而且要尽量借助Excel等工具来进行,在上面讲述的德尔菲法是我们进行问卷处理的主要步骤和方法,直接参考。
最终得到所有两两比较矩阵的权重,如表10所示。
表101-9标度法
E
A
D
E
M
S
权重
S
A
D
E
M
S
权重
A
D
E
M
S
权重
A
1
4
3
9
2
0.41
A
1
3
6
9
3
0.484
D
1
1/3
5
1/4
0.141
D
1/4
1
1/3
5
1/4
0.091
D
1/3
1
1/3
5
1/2
0.107
E
3
1
5
1/3
0.2619
E
1/3
3
1
5
1/3
0.157
E
1/6
3
1
5
1/3
0.141
M
1/5
1/5
1
1/9
0.0447
M
1/9
1/5
1/5
1
1/9
0.031
M
1/9
1/5
1/5
1
1/9
0.029
S
4
3
9
1
0.5521
S
1/2
4
3
9
1
0.311
S
1/3
2
3
9
1
0.239
CR=
0.0658
CR=
0.0525
CR=
0.0983
M
A
E
权重
D
A
E
S
权重
A
1
5
0.833
A
1
3
2
0.528
E
1/5
1
0.167
E
1/3
1
1/3
0.14
CR=
0
S
1/2
3
1
0.333
CR=
0.052
Bridge1
E1
E2
E3
E4
权重
D1
E1
E2
E3
E4
权重
D1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
权重
E1
1
3
9
6
0.608
E1
1
1.36
7.5
33
0.527
Bridge1
1
2
3.1
0.548
E2
1
3
4
0.231
E2
1
5.5
24
0.386
Bridge2
1
1.6
0.277
E3
1
3
0.101
E3
1
4.5
0.071
Bridge3
1
0.175
E4
1
0.060
E4
1
0.016
CR=
CR=
CR=
Bridge1
M1
M2
权重
D1
S1
S2
S3
权重
E1
Bridge1
Bridge2
Bridge3
权重
M1
1
8
0.889
S1
1
5
3
0.637
Bridge1
1
1/3
1/4
0.126
M2
1
0.111
S2
1
1/3
0.105
Bridge2
1
1.5
0.475
S3
1
0.258
Bridge3
1
0.399
CR=
CR=
CR=
Bridge1
S1
S2
S3
权重
E1
E1
E2
E3
E4
权重
E2
Bridge1
Bridge2
Bridge3
权重
S1
1
3
2
0.548
E1
1
2
5
8
0.494
Bridge1
1
1/5
1/3
0.109
S2
1
0.8
0.194
E2
1
8
6
0.376
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