多準則決策分析 方法與應用

作者序

多準則決策(Multiple Critria Decisio Making)已成為現代公共部門重要的功能,應用的領域也非常的廣泛,諸如投資規劃、策略規劃、財務規劃、預算規劃、區域規劃、能源規劃、區位規劃、運規劃、港埠規劃、設施規劃、水資源規劃、防災規劃、人力規劃、警政規劃、產品規劃、生產規、排程規、休閒規劃、生涯規劃、軍事規劃、需求規劃、都市計劃、土木計劃、銷計劃、採購計劃、配送計劃、研發計劃、行政管理、科技管理、品質管理、績效管理、環境管理、及其他相關的領域。

計畫評估的歷史,溯自二次世界大戰以前,但大都強調財務方面的衡量取捨分析(trade-off analysis,後著重在成本效能原則(cost-effectiveness principles)應用。二次世界大戰後,成本效益分析(cost-benefit analysis)的應用日漸增加,在1970年代以前已成為評估的重要工具。在1960年代末期,多準則評估(Multicritirea evaluation)的研究開始萌芽。逮至1990年代後,整個多準則決策(Miltiple critirea decision making: MCDM)的理論愈臻熟,實務應用也日漸增加,並逐漸成為主要的評估工具。

本書主要介紹計畫評估的方法,包括MCDM領域的AHP法、多準評分方法、定多準則評估法、性多評估法、化量化多準則評估法、優勢,總共三十餘種評估法。為使讀者易於瞭解各種評估方法的内及求解程序,本書以step by step的方式,利用解釋例詳細說明與分析。本書總共包含六十餘個例題,用以解析所介紹的各種方法。

本書在國内有關多準則決策(MCDM)的專書中,屬於第一本詳細介紹多準則評估法的工具書,同時也是第一本介紹方案評估的方法論著。多準則評估技巧不斷地發展,有些已與模糊集理論(fuzzy sets theory)相結合,未來將繼續努力整理這方面的評估法。本書的完成,有許多人貢獻出他(她)們的心力及勞力,在此致上由衷地感激。

于大山華梵大學運籌管理暨決策析研究室

鄧振源2012年9月


Youtube 鄧振源老師多準則決策分析-方法與應用【鼎茂統計諮詢中心】
目錄

第一章 導論
1.1評估問題的性質
1.2 可行計畫的性質
1.3評估的性質
1.4評估的過程
1.5評估的類型
1.6本書概要
第二章決之基念
2.1 多準則決策的內涵
2.2多準則決策的特性
2.3衡量尺度
2.4歸一化方法
第三章 層級分析法
3.1 AHP 法的內涵特性
3.2層級結構的建立
3.3 成對比較法
3.4特徵值與特徵向量
3.5 AHP法的理論基礎
3.6一致性檢定
3.7應用AHP法的決策程序
3.8專家偏好的整合.
3.9 AHP 法的問題點及結合其他方法的應用
3.10 ANP評估法

第四章 準評分方法
4.1 多因素評分法
4.2加評分法
4.3 Delphi 評分法
4.4 C-A評分法
4.5 SMART 評估法
4.6層級評分法
第五章 定量多準估方法
5.1簡單加權法
5.2 排列評估法
5.3 一般化滿意分析法
5.4 TOPSIS評估法
5.5線性指派法
5.6空間法
第六章 定性多準則評估方法
6.1 多準則排序法
6.2 序位評估法
6.3列等評估法
6.4次數評估法
第七章
質量混合多準則評估方法
7.1 EVAMIX評估法
7.2群體決策排序方法
第八章 優關估法
8.1 ELECTRE|評估模式
8.2 ELECTRE評估模式
8.3 PROMETHEE 評估模式



在人生的路途上,每一個人均經常面臨選擇(抉擇)的路口:在企業的經營上,經營者也常常面臨抉擇的課題:在國家的發展上,政府各部門也時常面臨各種抉擇的問題。要抉擇就有比較(comparison),要比較就必須評估(evaluation),要評估就要設定標準(standards),從可行的選擇(choice-possbilities)中選取較佳的加以執行。由是觀之,評估與選擇為個人、團體、企業以至於國家所不可或缺的機能。

1.1 評估問題的性質

從前有一位著名的科學家,每日鑽研在科學研究領域中,以致仍是單身漢一個。有一天,這位科學家靜靜的思量,自己孤家寡人的生活已經很久了,至少也該認真考慮一下結婚的事了。要娶什麼樣的女孩為妻呢?這位科學家一向理性行事,於是靜坐思考結婚的利弊得失及所娶妻子應具備的特質。結婚有什麼好處呢?養兒育女(這還得看老天爺的意思)、老來伴、女人悅耳的聲音、平時閒聊等;結婚有什麼不利呢?時間耗費太多、子女多麻煩多、必須辛苦賺錢養家活口等。雖然結婚有利與不利之處,這位單身漢的科學家體悟到:「拼命努力的工作,如果沒有親近的人互吐心聲、分享甘苦,這樣的生活有什麼樂趣呢?」最後他得到一項結論:「老天爺,我可不想每天像個蜜蜂一樣,一天到晚忙不停,除了工作還工作,其他什麼也沒有。想想看,一年到頭孤獨地一個人住在煙霧彌漫的公寓裡,除了寂寞還寂寞,其他什麼也沒有。是應該找個溫柔細心的老婆,陪在沙發旁,烤個爐火,看看報紙雜誌,再聽點音樂,喝杯咖啡什麼的,整個房間就活起來了,不會像外面街道一般昏暗。所以最後的結論就是結婚!結婚!結婚!」這位科學家作出結婚的決策後,開始列出所要娶妻子的條件,然後積極去物色合乎條件的人生件侶。由於這位科學家有不少表姊妹親戚,所以只要在族親内去尋找即可。這位科學家冷靜地將每一位未婚表親的人格特質加分析與比較後,終於選擇出一位理想的好對象,進而交往求婚,並成為終身件侶。很幸運地,這位科學家日後婚姻生活極為幸福美滿,這位科學家不是别人,正是鼎鼎有名的達爾文(Charles Darwin)事情發生在1837年(Litchfield, 1915; Eilon, 1972)。

上述這則故事不是在描寫一位科學家的事,也不是說明天下事無奇不有,或是介紹達爾文在面臨多準則(multiple criteria) 複雜問題時,所探取簡單而又有系統的解決之道。這則故事主要說明多準則(目標)決策(Multiple Criteria Decision Making: MCDM)問題的複雜性及抉擇問題的本質,考慮複雜的因素將導致合理決策的困難性,諸如要考慮那些準則(目標)?若超過一個準則(目標)函數時該怎麼辦?是否只衡量績效或成功的價值?績效用什麼方式衡量?考慮多個具衝突的準則(目標)時該如何權衡取捨(trade-off)?面對複雜問題的抉擇,所探取的方法是最適化(optimizing)還是滿意化(satisfying)?一個人決定或是多人共同決定?連續性決策或是單一決策?

達爾文決定結婚與否的問題,包含二項決策,首要決定「要不要結婚?」做出結婚的決定後,再決定「要與誰結婚?」二種決策均包含有利與不利的因素,也都要考量多個準則(目標)因此本質上都屬於MCDM的問題。以「要與誰結婚」為例,從現代年輕人的眼光來看,考慮的評估準則可能包括能力(Ability)、漂亮(Beauty)、個性(Character)、財富(Dollar)、教育水準(Education)等。ABCDE準則互間,具有權衡取捨(trade-off)的關係,有些結婚可能的對象很漂亮,但個性卻很刁蠻,有些不怎麼漂亮卻個性溫和。權衡取捨關係可用中國俗語:「又要馬兒好,又要馬兒不吃草」加以解釋,「馬好」與「吃草」是二個評估準則,馬要好一定要吃草,吃早越多馬兒越好,吃草太少馬兒一定不好,因此權衡取捨關係如圖1.1中CD曲線所示。又要馬好要馬兒不吃,這是不可能的事情,因此圖1.1中CD曲線不存在。當有二個以上的評估準則時,權衡取捨的關係就變得更複雜。

1.1 權衡取捨關係圖

如何決定權衡取捨的點必須加入決策者(Decision Maker: DM)或決策群體成員(committee of decision group)的偏好(preference),這些偏好可表現在準則的相對重要程度(relative importance)或每一準則下二項可能選擇的兩兩比較(pairwise comparison)上。以「與誰結婚」為例,當結婚可由當事人自行決定,則屬於單一決策者的決策問題,只要得到當事人的偏好即可;若結婚還涉及到當事人的父母親時,則屬於多数決策者(Decision Makers: DMs)的群體決策(group decision making)或集體決策(collective decision making)問題,此時必須求取當事人及其父母的偏好,同時還必須進行偏好的整合。

1.2 可行計畫的性質

評估抉擇的決策問題,必須包含多項可行的選擇(choice-possibilities),這些可行的選擇依決策機構或組織的不同而有不同的稱呼,可以是一些行動(actions),可以是一些替代方案(alternatives),可以是行動方案(action alternatives),可以是一些規劃案(programs),可以是一些選擇(options),可以是一些計畫(plans),可以是一些專案計畫(projects),可以是一些投資計畫(investment projects),可以是一些策略(strategies),可以是一些政策(policies),可以是一些方法(methods),也可以是一些候選人(candidates)、工作(jobs)、設備(equipments)、機器(machines、路徑(paths)、程序(processes)、系統(systems)等。在本書中,均統一稱為計畫或方案。不論可行的選擇是什麼稱謂,如果只有一項計畫可供選擇,則這項計畫再危險也不過,因為這不是抉擇問題,而是執行問題,一旦該項計畫行不通,則别無退路,只有勇往直前,也就是錯到底(太可怕了)。

如果可行的選擇是多項計畫,則這些計畫必然是可行的。在抉擇的決策問題中,首要之務在於産生計畫或方案(generating projects/altertivs),決策單位可依需要運用各種方法產生計劃,這些計畫有些只是初步的構想(identification)、因此須進行可行性研究(feasibility study),以評所研擬的計是否可行。如果計畫的產生程序較為複雜時,也可以在可行性分析前,進行先期可行性研究(pre-feasibility study),先捨棄一些較不可行的計畫。可行性研究的分析内容,一般包括以下各項: 1.經濟可行性分析(economic feasibilit analysis): 依經濟觀念作有系統的調查分析,能以最少成本獲致較大利益的計畫愈可行。 2.技術可行性分析(technicalflly feasibility analysis): 研究每項計劃所需要技術的難易程度,又可稱為工程可行性分析(engineering feasbility analysis)。 3.財務可行性分析(financial feasibility analysis): 了解每項計畫所需資金的財務狀況,以證明計畫的可行。 4.市場可行性分析(market feasibility analysis): 若計劃涉及產品時,依產品的市場需求分析計畫的可行。 5.環境可行性分析(environmental feasibility analysis): 研究組織機構所處環境對計劃的影響,包括組織機構的外在環境因素(exteral environmental factors)與內部環境因素(internal environmental factors)的分析,外在境分析因涉及社會各層面,因此又可稱為社會可行性分析(social feasibility analysis)。 6.管理可行性分析(management feasibility analysis): 研究每項計所需人力及行政管理的能力,人力越足夠,行政管理能力越良好,計畫就越可行。

綜合言之,先期可行性研究與可行性研究的程序,可用下頁圖1.2 加以彙整整說明。

1.3 評估的性質

評估(evaluation)一詞通常被用來敘述各種的評判(justify)與估量(measurement),而且是先估量再評判。估量也可以稱為衡量,就是用現代科學方法衡量計畫達成準則(目標)的績效值(performance value或達成值(achievement value),以及決策者或決策群體成員的價值偏好。評判也可以稱為決(decide),根據各項計畫在多個準則(目標)的權衡取捨後,決定那些計畫較優或某項計畫最好。因此,整個評估過程就是在下決定(make decision),也可以稱為決策(decision making)。顯而易見,衡量為決策的前提條件,也是評估的重要工作,沒有正確的衡量就沒有正確的決策。