交通运输系统工程第六章系统评价

《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价**主要内容**第六讲运输系统模拟※第五讲运输系统网络计划技术第四讲运输系统预测第三讲运输系统模型第二讲运输系统分析第七讲运输系统评价课程知识结构第八讲运输系统决策第九讲运输决策支持系统※第一讲概论第十讲智能运输系统※《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价第六讲运输系统模型系统评价概述6.1层次分析法6.2模糊综合评判法6.3案例及习题6.4《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价【系统评价】一、定义系统评价——是对系统的各种可行方案，从社会、政治、经济等方面给予综合考察，确定系统的综合评价值，在众多的备选方案中找出最优方案，作为进一步决策的参考。6.1系统评价概述《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价1、评价的客观性和科学性原则(1)评价资料的全面性和可靠性；(2)评价人员的代表性和客观公正性。2、评价方案的可比性和可操作性原则3、评价指标的系统性和合理性原则二、系统评价的原则《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价三、系统评价指标体系指标体系政策性指标技术性指标经济性指标资源性指标社会性指标时间性指标方针法令政策政策性能可靠性寿命安全性方案成本、利润、税金、投资额、流动资金、回收期及建设周期，地方性间接受益…社会福利、社会节约、综合发展、就业机会、生态环境…物资、人力、能源、水源、土地条件…工程进度试制周期…《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价【大类指标和分类指标数量问题】指标数量越多，指标覆盖的范围越宽，则方案之间的差异表现就越明显，越有利于方案的判断和评价，但确定大类指标和分指标重要程度也就越困难，因而歪曲方案本质特性的可能性也越大。大类指标和分类指标越多，在研究、分析决策所花费的时间、费用越多，但方案评价的效果越好。这个矛盾体如何处理取决于决策者对方案精度、费用、时间的综合考虑，在实际工作中，系统工程工作者强调在达到评价精度要求的前提下，指标体系尽可能的简单易行。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价【评价指标之间的相互独立问题】原则上要求指标之间应相互独立，互不重复。例如企业费用和投资费用，折旧费用和成本，在使用中的交叉处必须明确加以划分和规定。对于某些有因果关系的指标，理论上取某一方面指标。或者在设计模型时考虑指标存在相关的问题，采用某些算法剔除相关关系。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价【评价指标体系的确定问题】评价指标体系的建立要求尽可能地做到科学、合理、实用。为了解决这种矛盾通常使用专家咨询法，德尔菲方法（DelphiMethods）由于其独特的优点得到广泛的使用，即经过广泛征求专家意见，反复交换信息，统计处理和归纳综合，使所建立的评价指标体系更能充分反映上述要求。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价四、系统评价的步骤1、方案说明；2、构建指标体系；3、确定权重，并调整；4、单项评价，查明各项指标的实现程度；5、单项评价指标综合，得出大类指标的价值；6、进行综合评价，综合各大类指标的价值和总价值。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价五、系统评价的方法1、以定性评价为主——专家咨询法（德尔菲法）2、以经济分析为基础——费用-效益分析法3、以多指标、定量和定性分析相结合为特点:——(1)关联矩阵法——(2)层次分析法——(3)模糊综合评判法《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价一、层次分析法定性与定量相结合的多准则决策方法1、基本思想把复杂问题分解成目标层、准则层和方案层，明确每一层的组成要素，建立起一个描述系统功能和特征的递阶层次结构。在给定的评价标准下，相对上一层某一要素而言，下一层各要素之间进行重要性的两两比较，建立判断矩阵。通过判断矩阵的计算，得到下层要素对上一层要素的权重，最后确定备选方案相对重要性的总排序。6.2层次分析法（AHP-AnalyticHierarchyProcess）目标指标1指标2指标3方案1方案2方案3（目标层）（准则层）（方案层）《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2、实施步骤第一步：分析评价系统中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构：①目标层一般为问题的预定目标或期望实现的理想结果，是系统评价的最高准则，又称目的或总目标层。②准则层为实现目标所涉及的准则，一般为一层，复杂系统可以包含多层，即准则层、子准则层。③方案层表示为实现目标可供选择的各种方案、措施等，是评价对象的具体化。6.2层次分析法（AHP-AnalyticHierarchyProcess）《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2、实施步骤第二步：对同一层次的各元素关于上一层次中某一要素的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵A如下：mnmmnnaaaaaaaaaA212222111211其中，aij表示要素i与要素j相比的重要性标度，一般采用“九级标度法”予以赋值。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价标度含义1两个要素相比，具有同样重要性3两个要素相比，前者比后者稍微重要5两个要素相比，前者比后者明显重要7两个要素相比，前者比后者强烈重要9两个要素相比，前者比后者极端重要2，4，6，8上述相邻判断的中间值倒数两个要素相比，后者比前者的重要性标度判断矩阵标度定义《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2、实施步骤第三步：由判断矩阵计算被比较要素对于上层要素的相对权重。方根法——几何平均值法；和积法——算数平均值法。T21)....(nW《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价),....,2,1(1niaMnjijib.计算Mi的n次方根),....,2,1(niMWnii1）方根法a.计算判断矩阵每一行元素的乘积c.对向量T21)....(nW归一化),....,2,1(niT21)....(nW判断矩阵的处理（方根法）即为相对权重向量。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2）和积法判断矩阵的处理（和积法）a.将判断矩阵每一列“归一化”),....,2,1,(1njiaaankkjijijb.每一列经“归一化”后的新判断矩阵按行相加1(1,2,....,)niijjWainc.对向量T21)....(nW归一化),....,2,1(niT21)....(nW即为所求的特征向量。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价(1)以W为特征向量，计算判断矩阵的最大特征根AWW(2)一致性检验2-1普通一致性指标max0.11nCIn2、实施步骤第四步：进行一致性检验，倘若通过一致性检验，说明该矩阵的精确度合乎要求，转入下一步：否则，转入上一步。nimin1max1《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2-2随机一致性检验（n增多时，普通一致性检验通不过时）对1-9阶的判断矩阵，通过500个样本判断矩阵计算得到平均随机一致性指标检验值RI。随机一致性比率CRCICR0.1RI其中，随机一致性指标RI的定义如下：N1234567891011121314R.I.000.520.891.121.261.361.411.461.491.521.541.561.58若C.R.不满足一致性要求，判断矩阵需要重新给定。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2、实施步骤第五步：计算各层要素对系统目的的合成权重，并对各备选方案排序：nj21ViB1B2…Bj…BnmjjjmjjjnjjjVwVVwVVwV22111项目C1C2Cm…V11V12V1jV1nV21V22V2jV2nVm1Vm2V1jVmn………………...………《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价【层次分析法举例】某单位需要购进一批汽车，有C1、C2、C3三种备选车型，三者在性能、价格、维修方面均不同，试分析哪种车型是综合指标较高的车型。解析：1、列出层次结构图选型A性能B1价格B2维修B3车型C1车型C2车型C3（目标层）（准则层）（方案层）《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价2、邀请专家评判，建立判断矩阵，包括：各准则对总目标、各方案对各准则的判断矩阵如下：选型A性能B1价格B2维修B3车型C1车型C2车型C3（目标层）（准则层）（方案层）《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价3、由判断矩阵计算被比较要素对于上层要素的相对权重，并进行一致性检验，过程如下：各准则对目标的相对权重及一致性检验《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价各方案对性能准则的相对权重及一致性检验各方案对价格准则的相对权重及一致性检验各方案对维修准则的相对权重及一致性检验《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价4、计算各层要素对系统目的(总目标)的合成(总)权重，并对各备选方案排序：显然，各矩阵均满足一致性的要求，可以进行总权重的计算。结果表明，三个方案的优劣顺序为：C1、C2、C3，且方案C1明显优于方案C2和C3。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价一、基本原理一个概念与它的对立的概念无法划出一条明确的分界，它们是随着量变逐渐过渡到质变的。模糊数学就是试图利用数学工具解决模糊事物方面的问题。模糊事物——是指到至今为止还未找到精确的分类，难以明确判断事物的隶属，概念外延模糊不清的事物。事物的模糊性是客观世界广泛存在的一种特性。模糊综合评判法是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量化的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级情况进行综合评价的一种方法。6.3模糊综合评判法《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价二、基本步骤模糊综合评判的过程是将评价目标看成是由多因素组成的模糊集合（因素集u）；再设定这些因素所能选取的评审等级，组成评语的模糊集合（评判集v），分别求出某一方案各单一因素对各个评审等级的归属程度（模糊矩阵）；然后根据各个因素在评价目标中的权重分配，通过计算（模糊矩阵合成），求出该方案评价的定量解值；通过对不同方案值的比较，得出方案的优劣。6.3模糊综合评判法《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价二、基本步骤模糊综合评判的基本步骤如下：1、确立评价要素集合，建立由评价对象的各主要影响因素为元素组成的集合，记为U={u1、u2、…、un}。2、确立各评价要素的权系数。根据各影响因素的重要程度，对各因素赋予相应的数值ai，组成评价要素数量集合：A={a1、a2、…、an}，其中ai为权重值，且∑ai=1，ai0。(可采用层次单排序法确定)3、确定评价基准及相应的价值量。V={V1、V2、…、Vm}6.3模糊综合评判法《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价二、基本步骤4、要求专家对某一方案进行模糊综合评判，建立模糊评判矩阵D=(dij)，即隶属度矩阵：其中：rij=dij/∑dij（归一化处理）dij——表示该方案第i各要素隶属于第j评价等级的专家人数，∑dij为专家总人数。11121m21222m1n2nmnddddddDddd6.3模糊综合评判法nmn212m22211m1211~rrrrrrnrrrR隶属度rij——是指多个评价主体对某评价对象的第i个因素对应j等级的可能性的大小（程度），构成隶属度矩阵R。是模糊综合评判中最基本和最重要的概念。《交通运输系统工程》第六讲运输系统评价二、基本步骤5、进行模糊综合评判决策。考虑多因素下的权数分配，模糊综合评价决策模型为：bj——模糊综合评价指标，是综合考虑所有因素影响时，评价方案对评价等级集合中第j个元素的隶属度。对评价方案的抉择是依据隶属度的大小进行的。6、计算该评价方案的综合评定值N=BVT，并根据各个方案的N值的大小进行排序。6.3模糊综合评判法),,,(),,,(2121222211121121~~~mnmnnmmnbbbrrrrrrrrraaaRAB