Метод анализа иерархий
Для решения разнообразных проблем выбора альтернатив широко применяется метод анализа иерархий (МАИ), разработанный американским ученым Томасом Саати. Не следует думать, что его выдающаяся популярность объясняется какими-либо важными преимуществами этого метода, по сравнению с другими. Здесь мы сталкиваемся с известным психологическим феноменом: продукт, появившийся первым и удачно удовлетворяющий определенную потребность, захватывает рынок. Более поздние продукты, зачастую более совершенные, часто оказываются неспособны вытеснить удачливого первенца. В основе метода лежит сравнение только заданных альтернатив. Это применимо в случае их небольшого числа.
Подход состоит из совокупности этапов.
1. Первый этап заключается в структуризации задачи в виде иерархической структуры с несколькими уровнями: цели – критерии – альтернативы.
2. На втором этапе ЛПР выполняет попарные сравнения элементов каждого уровня. Результаты сравнений переводятся в числа при помощи специальной таблицы.
3. Вычисляются коэффициенты важности для элементов каждого уровня. При этом проверяется согласованность суждений ЛПР.
4. Вычисляется количественный индикатор качества каждой из альтернатив и определяется наилучшая альтернатива.
Первым этапом применения МАИ является структурирование проблемы выбора в виде иерархии или сети. В наиболее элементарном виде иерархия строится с вершины (цели), через промежуточные уровни-критерии (технико-экономические параметры) к самому нижнему уровню, который в общем случае является набором альтернатив.
После иерархического воспроизведения проблемы устанавливаются приоритеты критериев и оценивается каждая из альтернатив по критериям. В МАИ элементы задачи сравниваются попарно по отношению к их воздействию на общую для них характеристику. Система парных сведений приводит к результату, который может быть представлен в виде обратно симметричной матрицы. Элементом матрицы a(i,j) является интенсивность проявления элемента иерархии i относительно элемента иерархии j, оцениваемая по шкале интенсивности от 1 до 9, предложенной автором метода, где оценки имеют следующий смысл:
Таблица 1. |
1 - равная важность |
3 - умеренное превосходство одного над другим |
5 - существенное превосходство одного над другим |
7 - значительное превосходство одного над другим |
9 - очень сильное превосходство одного над другим |
2, 4, 6, 8 - соответствующие промежуточные значения |
Если при сравнении одного фактора i с другим j получено a(i,j) = b, то при сравнении второго фактора с первым получаем a(j,i) = 1/b.
Опыт показал, что при проведении попарных сравнений в основном ставятся следующие вопросы. При сравнении элементов А и Б:
– какой из них важнее или имеет большее воздействие ?
– какой из них более вероятен ?
– какой из них предпочтительнее ?
Относительная сила, величина или вероятность каждого отдельного объекта в иерархии определяется оценкой соответствующего ему элемента собственного вектора матрицы приоритетов, нормализованного к единице. Процедура определения собственных векторов матриц поддается приближению с помощью вычисления геометрической средней.
Пусть: A1...An – множество из n элементов;
W1...Wn – соотносятся следующим образом:
Таблица 2.
|
A1 |
... |
An |
A1 |
1 |
... |
W1/Wn |
... |
... |
1 |
An |
An |
Wn/W1 |
... |
1 |
Оценка компонент вектора приоритетов производится по схеме:
Таблица 3.
A1 |
X1=(1*(W1/W2)*...*(W1/Wn))1/n |
BEC(A1)=X1/СУММА(Xi) |
... |
... |
... |
An |
Xn=((Wn/W1)*...*(Wn/Wn-1)*1)1/n |
BEC(An)=Xn/СУММА(Xi) |
|
СУММА(Xi) |
|
Приоритеты синтезируются, начиная со второго уровня вниз. Локальные приоритеты перемножаются на приоритет соответствующего критерия на вышестоящем уровне и суммируются по каждому элементу в соответствии с критериями, на которые воздействует элемент.
Весьма полезным побочным продуктом теории является так называемый индекс согласованности (ИС), который дает информацию о степени нарушения согласованности. Вместе с матрицей парных сравнений мы имеем меру оценки степени отклонения от согласованности. Если такие отклонения превышают установленные пределы, то тому, кто проводит суждения, следует перепроверить их в матрице.
ИС = ( max - n)/(n - 1)
Разберём практически метод анализа иерархий. Используем этот метод для решения проблемы выбора коммуникатора. Пусть имеются следующие альтернативы (модели коммуникатора), представленные в табл. 0:
Критерии, по которым будем сравнивать коммуникаторы, также совпадают с представленными в 4.1.
Составим таблицу иерархии, в которой попарно сравним критерии, используя шкалу, представленную в таблице 1
Таблица 4.
Критерии |
Частота процессора |
Память |
Разрешение экрана |
Размеры |
Вес |
Время разговора |
Стоимость |
Оценка компонент собственного вектора |
Нормализованные оценки вектора приоритета |
Частота процессора |
1 |
2 |
3 |
8 |
9 |
4 |
1/3 |
2,47939 |
0,23275 |
Память |
1/2 |
1 |
5 |
7 |
8 |
2 |
1/3 |
1,91176 |
0,17946 |
Разрешение экрана |
1/3 |
1/5 |
1 |
8 |
5 |
1/2 |
1/5 |
0,82793 |
0,07772 |
Размеры |
1/8 |
1/7 |
1/8 |
1 |
2 |
1/5 |
1/8 |
0,27251 |
0,02558 |
Вес |
1/9 |
1/8 |
1/5 |
1/2 |
1 |
1/5 |
1/9 |
0,22679 |
0,02129 |
Время разговора |
1/4 |
1/2 |
2 |
5 |
5 |
1 |
1/4 |
1,06583 |
0,10005 |
Стоимость |
3 |
3 |
5 |
8 |
9 |
4 |
1 |
3,86825 |
0,36313 |
|
|
|
|
|
|
Сумма |
10,65249 |
|
|
Пример нахождения оценки компонента собственного вектора (для первой строки таблицы 4):
Пример расчета нормализованной оценки вектора приоритета (для первой строки таблицы 4):
Аналогично рассчитываются остальные строки.
Далее попарно сравним альтернативы по каждому из критериев.