數學建模綜合評價方法

2022-11-19 08:30:06 字數 3089 閱讀 7344

建模參考資料綜合評價方法

一、關於評價指標

所謂指標就是用來評價系統的參量.例如,在校學生規模、教學質量、師資結構、科研水平等,就可以作為評價高等院校綜合水平的主要指標.一般說來,任何—個指標都反映和刻畫事物的—個側面.

從指標值的特徵看,指標可以分為定性指標和定量指標.定性指標是用定性的語言作為指標描述值,定量指標是用具體資料作為指標值.例如,旅遊景區質量等級有、、、和之分,則旅遊景區質量等級是定性指標;而景區年旅客接待量、門票收入等就是定量指標.

從指標值的變化對評價目的的影響來看,可以將指標分為以下四類:

(1)極大型指標(又稱為效益型指標)是指標值越大越好的指標;

(2)極小型指標(又稱為成本型指標)是指標值越小越好的指標;

(3)居中型指標是指標值既不是越大越好,也不是越小越好,而是適中為最好的指標;

(4) 區間型指標是指標值取在某個區間內為最好的指標.

例如,在評價企業的經濟效益時,利潤作為指標,其值越大,經濟效益就越好,這就是效益型指標;而管理費用作為指標,其值越小,經濟效益就越好,所以管理費用是成本型指標.再如建築工程招標中,投標**既不能太高又不能太低,其值的變化範圍一般是×標的價,超過此範圍的都將被淘汰,因此投標**為區間型指標.投標工期既不能太長又不能太短,就是居中型指標.

在實際中,不論按什麼方式對指標進行分類,不同型別的指標可以通過相應的數學方法進行相互轉換

1 評價指標的處理方法

一般情況下,在綜合評價指標中,各指標值可能屬於不同型別、不同單位或不同數量級,從而使得各指標之間存在著不可公度性,給綜合評價帶來了諸多不便.為了盡可能地反映實際情況,消除由於各項指標間的這些差別帶來的影響,避免出現不合理的評價結果,就需要對評價指標進行一定的預處理,包括對指標的一致化處理和無量綱化處理.

1.指標的一致化處理

所謂一致化處理就是將評價指標的型別進行統一.一般來說,在評價指標體系中,可能會同時存在極大型指標、極小型指標、居中型指標和區間型指標,它們都具有不同的特點.如產量、利潤、成績等極大型指標是希望取值越大越好;而成本、費用、缺陷等極小型指標則是希望取值越小越好;對於室內溫度、空氣濕度等居中型指標是既不期望取值太大,也不期望取值太小,而是居中為好.若指標體系中存在不同型別的指標,必須在綜合評價之前將評價指標的型別做一致化處理.例如,將各類指標都轉化為極大型指標,或極小型指標.一般的做法是將非極大型指標轉化為極大型指標.但是,在不同的指標權重確定方法和評價模型中,指標一致化處理也有差異.

(1) 極小型指標化為極大型指標

對極小型指標,將其轉化為極大型指標時,只需對指標取倒數:

,或做平移變換:

,其中,即n個評價物件第j項指標值最大者.

(2) 居中型指標化為極大型指標

對居中型指標,令,,取

就可以將轉化為極大型指標.

(3) 區間型指標化為極大型指標

對區間型指標,是取值介於區間內時為最好,指標值離該區間越遠就越差.令,,取

就可以將區間型指標轉化為極大型指標.

類似地,通過適當的數學變換,也可以將極大型指標、居中型指標轉化為極小型指標.

2.指標的無量綱化處理

所謂無量綱化,也稱為指標的規範化,是通過數學變換來消除原始指標的單位及其數值數量級影響的過程.因此,就有指標的實際值和評價值之分.—般地,將指標無量綱化處理以後的值稱為指標評價值.無量綱化過程就是將指標實際值轉化為指標評價值的過程.

對於個評價物件,每個評價物件有個指標,其觀測值分別為

.(1) 標準樣本變換法

令其中樣本均值,樣本均方差,稱為標準觀測值.

特點:樣本均值為,方差為;區間不確定,處理後各指標的最大值、最小值不相同;對於指標值恆定()的情況不適用;對於要求指標評價值的評價方法(如熵值法、幾何加權平均法等)不適用.

(2) 線性比例變換法

對於極大型指標,令

對極小型指標,令

或該方法的優點是這些變換方式是線性的,且變化前後的屬性值成比例.但對任一指標來說,變換後的和不一定同時出現.

特點:當時,;計算簡便,並保留了相對排序關係.

(3) 向量歸一化法

對於極大型指標,令

對於極小型指標,令

優點:當時,,即.該方法使,且變換前後正逆方向不變;缺點是它是非線性變換,變換後各指標的最大值和最小值不相同.

(4) 極差變換法

對於極大型指標,令

對於極小型指標,令

其優點為經過極差變換後,均有,且最優指標值,最劣指標值.該方法的缺點是變換前後的各指標值不成比例,對於指標值恆定()的情況不適用.

(5) 功效係數法

令其中均為確定的常數.表示「平移量」,表示指標實際基礎值,表示「旋轉量」,即表示「放大」或「縮小」倍數,則.

通常取,即

則實際基礎值為,最大值為,即.

特點:該方法可以看成更普遍意義下的一種極值處理法,取值範圍確定,最小值為,最大值為.

3.定性指標的定量化

在綜合評價工作中,有些評價指標是定性指標,即只給出定性地描述,例如:質量很好、效能一般、可靠性高、態度惡劣等.對於這些指標,在進行綜合評價時,必須先通過適當的方式進行賦值,使其量化.一般來說,對於指標最優值可賦值,對於指標最劣值可賦值為.對極大型和極小型定性指標常按以下方式賦值.

(1) 極大型定性指標量化方法

對於極大型定性指標而言,如果指標能夠分為很低、低、一般、高和很高等五個等級,則可以分別取量化值為1.0,3.0,5.

0,7.0和9.0,對應關係如圖2所示.介於兩個等級之間的可以取兩個分值之間的適當數值作為量化值.

圖2 極大型定性指標量化方法

(2) 極小型定性指標量化方法

對於極小型定性指標而言,如果指標能夠分為很高、高、一般、低和很低等五個等級,則可以分別取量化值為1.0,3.0,5.

0,7.0和9.0,對應關係如圖3所示.介於兩個等級之間的可以取兩個分值之間的適當數值作為量化值.

二、關於模糊綜合評價方法

在客觀世界中,存在著許多不確定性現象,這種不確定性有兩大類:一類是隨機性現象,即事物物件是明確的,由於人們對事物的因果律掌握不夠,使得相應結果具有不可預知性,例如晴天、下雨、下雪,這是明確的,但出現規律不確定;另一類是模糊性現象,即某些事物或概念的邊界不清楚,使得事物的差異之間存在著中間過渡過程或過渡結果,例如年輕與年老、高與矮、美與醜等,這種不確定性現象不是人們的認識達不到客觀實際所造成的,而是事物的一種內在結構的不確定屬性,稱為模糊性現象.

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