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AHP在煤炭行業決策中的應用研究綜述
AHP在煤炭行業決策中的應用研究綜述
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      一、AHP:規劃與決策的有效方法
  層次分析法(AHP)是70年代由美國著名數學家匹茲堡大學T. L.Saaty教授提出的一種系統分析方法[1],這一方法特別適用于那些難以定量分析的復雜問題,它將決策者對復雜對象的決策思維過程數學化、模型化。由于AHP可以對復雜問題分層, 從而使得人們可以在比原問題簡單得多的層次上通過雙因素比較逐步進行分析,它可將人們的主觀判斷用數量形式表達和處理并能提示人們對某類問題的前后判斷是否有矛盾,便于及時修正,是一種能整理和綜合人們的主觀判斷,結合定性和定量分析的新決策方法。在國外,AHP已成功應用于決策、預測、 計劃、資源分配、博奕等經濟、管理、技術問題。從1982年以后,國內各行業不少單位都開展了AHP 的應用研究工作,取得令人可喜的成績。 AHP在煤炭行業的應用也有長足發展,而且方興未艾,主要成果涉及到煤炭系統各個層次的規劃、決策問題。應用層次分析法分析問題時,有以下幾個步驟:
  (一)建立遞階層次結構模型。在這個結構模型下,復雜問題被分解為人們稱之為元素的組成部分。這些元素又按其屬性分成若干組,形成不同層次。同一層次的元素作為準則對下層次的某些元素起支配作用,同時,它又受上一層次元素的支配。這些層次大體上可以分為三類:處于最上層的目標層,這一層中只有一個元素,它是分析問題的預定目標;中間層為準則層,它包括了為實現目標所涉及的中間環節;最低層為方案層,表示為實現目標可供選擇的各種措施、方案等。
  (二)構造判斷矩陣B=b[,ij]。其中b[,ij]表示某層次元素中第i個元素與第j 個元素相比較所得的關于上一層次某元素相對重要程度的兩兩比較值,根據判斷矩陣中兩兩比較的特點,該矩陣為一正互反矩陣,即滿足b[,ij]>0,b[,ij]=1,b[,ij]=1/b[,ji]的條件。判別矩陣中的元素b[,ij]是由1—9比例標度來確定,具體數值由下表確定。
i與j相比     極重要  很重要  重要  略重要 相等 略不重要b[,ij]的值     9     7    5    3   1   1/3i與j相比            不重要    很不重要  極不重要b[,ij]的值            1/5      1/7     1/9
  b[,ij]=2,4,6,8為上述相鄰判斷的中間值
  (三)計算權重系數。由BW=λW, 求判斷矩陣的最大特征根及其所對應的特征向量,該特征向量經歸一化處理并且經過一致性檢驗,即為權重向量。權重向量的分量表明被比較元素相對于上一層某元素的重要程度,即權重系數。最后通過計算最下層元素相對于最上層元素的組合權重,得到方案或措施相對于目標重要程度的排序值。
  (四)檢驗。通過以上設立判斷矩陣B 及求解權重向量的過程可以看出,權重分配向量主要取決于人們對于i相對于j的重要程度的判斷,顯然帶有一定程度的主觀色彩,這種判斷是否近似地反映了客觀實際,在此AHP設計一種檢驗方法,對判斷矩陣B進行一致性檢驗,使用公式:CR=CI/RI。其中,CR為判斷矩陣B的隨機一致性比率;CI為B的一致性指標,它由算式給出:CI=1/(n-1)(λmax-n),λmax表示B的最大特征根,RI 為判斷矩陣的平均隨機一致性指標,對于1—9階的判斷矩陣,RI值列于表。
n   1   2   3   4   5   6   7   8   9RI  0.00  0.00  0.58  0.90  1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
  當CR<0.10時,即認為判斷矩陣具有滿意的一致性,說明權數分配是合理的;否則,就需要調整判斷矩陣,直到取得滿意的一致性為止。
      二、AHP在煤炭行業的實踐:方興未艾
  文獻[2]介紹了國內率先運用AHP解決煤炭基地規劃決策的一個杰出范例。由西安交大系統工程研究所與山西省有關部門合作,從系統工程的角度出發,成功地運用AHP 為決策者提供在建設山西煤炭基地時首先制定和采用哪些方針措施來克服制約因素的決策依據。所建模型包括總目標、戰略目標、發展戰略、制約因素、方案措施等層次,文中得出了采用國內集資、政策上給地方資金以扶持、解決好煤炭和物資的外運以及水資源的開源節流以保證戰略目標順利實現的基本結論。作者還應用AHP對三處礦(統配礦、地方礦、社隊礦)的合理發展比例作了探討,對2000年三個煤炭生產規模方案分別進行了計算,得出了三組相應的三種礦合理發展的比例,對晉煤今后發展有重要參考價值[3]。
  文獻[4]介紹了用AHP解決礦區規劃的問題。由中國礦業大學采礦系與平頂山礦務局有關單位,根據平頂山礦區現有生產礦井的實際情況,考慮礦區的長遠發展,在以產量或經濟效益為主要目標的情況下,分析了五個方案,得出了如果以保證礦區具有較大的產量為主應采取的相應方案和如果以經濟效益為主應采取的相應方案及兼顧兩方面應采取的相應方案。這些主要結論對礦區長遠發展意義重大。
  文獻[5]探討了AHP在礦井綜合開發中的應用,經過系統分析,把礦井綜合開發問題歸結為有限資金的合理使用,并通過投資、礦井收益、職工就業、改善職工福利待遇等四個準則,對礦井開發的七種策略進行了研究,得出了它們對總目標的優先權,為礦井開發的合理決策、提高資金的利用效益提供了充分的依據。
  文獻[6]進行了運用AHP選擇礦井開發方案的研究,模型由目標層、準則層、子準則層和方案層四層因素構成,在綜合權衡投資、建設工期、年產量、生產費用等目標前提下,得出了礦井開發中的四種提升方案(立井罐籠提升、立井箕斗提升、斜井串車提升、斜井皮帶提升)的優先權。
  文獻[7]為了對提出的三種開采方案進行優選, 建立了包括通風系統可靠性、產量遞增可靠性、為保證工作面接替所需開拓工程、利潤遞增可靠性、運輸系統可靠性在內的準則層,定量計算得出了最優方案,并對最優方案進行了詳細的技術經濟論證。
  文獻[8]運用AHP對煤礦技改方案進行了研究,作者通過噸煤費用、萬噸掘進率、噸煤技改投資、改造工期等準則對具有串并聯混合結構的方案體系進行了評估,得出了優化方案。
  文獻[9]應用AHP構造了影響企業素質的4個方面包括40 個因素的層次分析結構,并可根據具體企業進行影響因素的權重排序,能找出薄弱環節,對優化企業整體素質、增強企業競爭能力和自我發展能力具有一定意義。
  AHP在煤炭系統其它方面也得到有效應用[10]—[15], 如礦井生產發展規劃、采礦方法綜合評價、防止礦井煤塵爆炸方案設計、煤礦安全管理、立井施工作業方式優選、新建礦井投資效益比較、節能政策研究、礦區分類研究、原煤單位成本的分解、干部選拔等。由此可看出AHP在煤炭行業的應用前景十分廣闊。
  從應用的情況進行分析,AHP主要有以下一些特點:
  1.AHP思路清晰,計算簡單,可用于多目標、多準則、多方案、 多時期的決策問題;
  2.所需信息量較少,但要求分析者對問題的本質、結構、包含的因素及其內在關系分析清楚;
  3.決策者可直接參與決策分析過程,而且判斷矩陣標度設定便于決策者使用,克服了復雜問題的綜合判斷時人類大腦功能受限制、決策者難以介入決策分析過程的弊端;
  4.分析者通過判斷矩陣將決策者對簡單問題的判斷決策引導出來,再通過對權重的綜合進而得出對于復雜問題的符合決策者思想的決策,AHP較好地起到了輔助決策的作用;
  5.一般用于戰略決策,特別適用于解決非結構或半結構化問題的決策,如地區性的煤炭開發戰略研究、礦區發展規劃的研究;
  6.適用于煤炭行業各個層面的規劃、決策、評價問題,大到國家、地區,小到企業及具體事務,AHP均可得到有效利用。
      三、有效應用AHP:幾個問題的探討
  目前,有關AHP的研究與應用異常活躍,然而AHP仍處在不斷完善之中,這里結合煤炭行業一些學者的成果,著重討論如何提高AHP 應用的有效性的幾個問題。
    (一)發揮群體優勢的問題
  AHP本身并不能提出目標、準則、措施、方案, 而只是提供了一種問題結構化與定量分析的方法,目標探求、準則研究、約束條件的識別,方案措施的探討均依賴于決策分析人員對問題的認識和自身具備的知識水準,AHP所要解決的問題大多具有多學科、多領域、 多性質的綜合問題,如能源基地發展戰略研究,這樣的問題絕非一人之力所能勝任。因此,為了提高解決問題的質量,就吸收管理、技術及其它相關專業人員共同參加研究和建模、判斷、發揮集體優勢,形成良好的“群體效應”。
    (二)提高決策滿意度的問題
  從應用情況看,一些人過分相信判斷矩陣的結論而忽視對問題本身的認識,這實際上是“舍本逐末”。充其量,判斷矩陣是人為主觀判斷的結果,判斷矩陣通過一致性檢驗,并不能說明判斷結論的可信,而只能說明判斷本身前后相容性好,要提高結論的可信度,應考慮對多個專家的判斷結論根據專家的影響度進行加權處理,從而把個人主觀判斷造成的偏差限制在盡可能小的范圍內,文獻[16]探討的一種處理方法有一定意義。
  而文獻[17]首次運用完全信息和不完全信息下群體AHP 決策理論對平頂山礦區規劃方案及煤礦技改方案的確定進行了研究,為群體決策提供了一種新方法。
    (三)人的判斷的模糊性問題
  隨著AHP在煤炭行業各個層面、各個領域的應用,問題的復雜性、不確定性以及人的判斷的模糊性的矛盾也變得越來越大。為了把事物以及人的判斷的模糊性在具體問題的研究過程中體現出來, 應考慮對AHP進行修正。如文獻[18]提出采用集值統計的方法進行AHP 模糊判斷矩陣的建立以及排序的方法值得借鑒。
    (四)決策的靈敏度分析問題
  決策靈敏度分析是提高決策可靠性的重要步驟,在運用AHP 進行決策分析時也應通過因素變動的分析作出在不同條件下的決策結果,以便于領導選擇。文獻[4]是這方面的一個例子, 文中分析了以產量為最大權和以經濟效益為最大權兩種情況下方案的選擇結果,從而為決策者從多視角考慮問題提供了可能。
    (五)與其它方法相結合的問題
  AHP所要求的定量信息較少, 層次結構尤其判斷矩陣構成的主觀隨意性較大,如將AHP與其它定量方法結合起來使用,則效果更好。 如對于非結構化和半結構化決策問題,可與Delphi法、模糊綜合評判法等結合起來,以提高決策的科學性與有效性。當前,與AHP 互補的可能方面還有運籌學、DEA、DSS、信息論、行為科學等,這都有待于深入研究。
  文獻[10]探討了一種AHP與Delphi 法相結合研究礦區長遠規劃的方法。
  文獻[19]將灰色系統理論與動態AHP相嫁接, 對礦區的投資決策問題進行了探索。
  用AHP研究煤炭行業的經濟、 管理問題與用其它工程方法處理經濟、管理問題一樣,還有許多障礙,這些困難倒不是來自理論本身,而是人們頭腦中存在的舊的思想觀點和“慣性”的思考問題的方法。為了推廣這種新的決策方法,需要有關人員在具體實踐中付出更多的努力,相信AHP在煤炭行業會受到越來越多有識之士的重視, 發揮越來越重要的作用。
  *            *              *
      參考文獻
  1 T.L.Saaty, The Analytic Hierarchy Process, McGraw Hill,Lnc.,1980.
  2 汪應洛等《山西煤炭基地規劃中戰略方針決策初探》, 《系統工程》,1984年第2期。
  3 汪應洛等《三種礦(統配礦、地方礦、 社隊礦)合理發展比例的探討》,《系統工程應用案例集》,科學出版社,1988年版。
  4 張先塵等《平頂山礦區規劃研究報告(科研報告)》, 中國礦業學院,1988。
  5 蔣國安《層次分析法在南屯煤礦綜合開發中的應用》, 《中國礦山技術經濟研究會煤炭分會論文選集》,1987。
  6 趙煥臣等《層次分析法——一種簡易的新決策方法》, 科學出版社,1986年版第52—53頁。
  7 汪理全《運用層次分析優化開采方案》,《煤礦技術》, 1994年第1期。
  8 邢存恩《運用層次分析法確定煤炭技改方案》, 《山西煤炭》,1992年第5期。
  9 劉軍等《應用AHP優化企業素質》,《煤炭學報》, 1994 年第4期。
  10 宋遠方《層次分析法及特爾菲法在礦區長遠規劃決策分析中的應用》,《煤礦設計》,1986年第9期。
  11 屠世浩等《層次分析法在礦井方式選擇中的應用》,《煤礦技術》,1991年第2期。
  12 宋兆祥《AHP在防止礦井煤塵爆炸中的應用》, 《煤炭工程師》,1993年第2期。
  13 宋遠方《應用AHP優選立井施工作業方式》, 《煤炭經濟研究》,1987年第8期。
  14 楊盾《用AHP比較湖南兩類新建煤礦投資效益的嘗試》, 《煤炭經濟研究》,1987年第11期。
  15 衛明師《煤礦企業經濟效益綜合評判及其應用》,《系統工程理論與實踐》,1993年第2期。
  16 寧文碧等《科技進步獎WAR 綜合評價方法》, 《軟科學》,1989年第1期。
  17 張玉祥等《群體決策中分歧協調方法及在煤礦開采中的應用》,《煤礦技術》,1994年第1期。
  18 許若寧等《層次分析法中Fuzzy判斷矩陣的建立及其排序》,《系統工程》,1988年第5期。
  19 Zhou Dequn,A Procedure Of Dynamic Odering Via GreyModel,《The Journal Of Grey System》,1994⑶,167~174.
  (作者 周德群 中國礦業大學經濟與管理研究所副所長、在職博士生  陳寶書 中國礦業大學教授、博士生導師
                     責任編輯 張子中)*
  
  
  
中國煤炭經濟學院學報煙臺31-34F3工業經濟周德群/陳寶書19961996 作者:中國煤炭經濟學院學報煙臺31-34F3工業經濟周德群/陳寶書19961996
2013-09-10 21:32

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