用SuperDecision进行网络层次分析法(ANP)的应用实例模板.doc

用SuperDecision进行网络层次分析法(ANP)的应用实例用SuperDecision进行网络层次分析法(ANP)的应用实例一、网络层次分析法简介(一)ANP理论与方法20年代90年代,萨蒂教授(Saaty)在AHP的基础上于提出来的一种适应非独立递阶层次结构的决策方法——网络层次分析法(workProcess,ANP)[9]。网络层次分析法将系统内各元素的关系用类似网络结构表示,而不再是简单的递阶层次结构,网络层中的元素可能相互影响、相互支配,这样ANP能更准确地描述客观事物之间的联系,是一种更加有效的决策方法。网络层次分析法在进行决策分析时,需要决策者对每个因素(影响因子)进行两两相对重要程度的判定。在实际生活中,决策者常常不是对所有的决策因素(影响因子)进行相对重要程度判断,而是根据自己的情况(知识、经验、喜好)对某几个因素(影响因子)进行相对重要程度判断,此时,两两判断矩阵就会出现一些空缺,我们称这种情况为信息不完备[1]。为此,运用ANP进行分析,通过将问题化为一种二次规划问题来计算出权重,最后运用ANP的极限超矩阵得到总排序。ANP经常被用来解决具有网络结构的系统评价与决策的实际问题[1]。(二)ANP网络结构ANP考虑到递阶层次结构内部循环及其存在的依赖性和反馈性,将系统元素划分为两大部分,第一部分称为控制因素层,包括问题目标和决策准则,所有的决策准则均被认为是彼此独立的,且受目标元素支配。控制元素中能够没有决策准则,但至少有一个目标,控制层中的每个准则的权重均可由传统的AHP获得。第二部分为网络层,它是由所有受控制层支配的元素组成的,其内部是互相影响的网络结构,图1就是一个典型的ANP结构。典型的ANP结构图二、ANP算法步骤(一)分析问题。将决策问题进行系统的分析、组合形成元素和元素集。主要分析判断元素层次是否内部独立,是否存在依存和反馈。可用会议讨论、专家填表等形式和方法进行。(二)构造ANP的典型结构。首先是构造控制层次(ControlHierarchy),先界定决策目标。再界定决策准则,这是问题的基本。各个准则相对决策目标的权重用AHP法得到。(三)构造ANP超矩阵计算权重。ANP赋权的核心工作:解超矩阵,这是一种非常复杂的计算过程,手工运算难度很大,应用SuperDecision软件能够解决这个问题。具体实施步骤如下:1、基于网络模型中各要素间的相互作用,进行两两比较;2、确定未加权超矩阵(基于两两判断矩阵,使用特征向量法获得归一化特征向量值,填入超矩阵列向量);3、确定超矩阵中各元素组的权重(保证各列归一);4、计算加权超矩阵;5、计算极限超矩阵;(使用幂法,即求超矩阵的n次方,直到矩阵各列向量保持不变)。三、ANP计算工具——SuperDecision由于ANP法的原理和过程比较复杂,考虑的元素较多时用手工计算几乎不可能完成,考虑的元素少则不符合实际情况,影响结果精确性。,其人工运算极其繁琐,且难度很大,如果不借助计算软件,很难将ANP应用于解决实际决策问题。Adams在美国推出了超级决策(SuperDecision)软件,为ANP模型真正应用提供条件。四、实例分析现应用基于依存和反馈的网络层次分析法(ANP)对应急桥梁设计方案进行评估。具体操作步骤如下:(一)分析问题在此处需要对需要解决的问题进行分析,理清思路,构建起评价体系。第一,针对问题进行分析,并依此形成指标体系。在设计某一座应急桥梁时,施工周期、桥梁长度、通行的荷载、车行道宽度、车道中间的中央分隔带、桥下通航净空是一定的。要比较的因素主要有:1、安全性S桥梁的安全性包括桥梁结构强度(S1)、刚度(S2)、稳定性(S3)。结构强度、刚度和稳定性存在相互依赖性。便桥高强度一定高刚度但未必高稳定性;高稳定性一定有高强度和高刚度;高刚度一定保证便桥的高强度和高稳定性。2、经济性E桥梁的经济性包括所采用的桥梁材料费用(E1)、制造费用(E2)、安装费用(E3)和使用维护费用(E4)。经济性与安全性是一对矛盾。经济性越高,安全性就会降低;安全性越高,经济性就越低。桥梁材料费用和使用维护费用具有一定的依赖性。若采用性能很好的桥梁材料(同时材料费用也高),则能降低桥梁使用维护费用。3、耐久性D桥梁的耐久性就是桥梁的使用寿命(D1)。一定要保证应急桥梁具有与施工周期相对应的耐久性。耐久性与经济性、安全性存在相互依赖关系。若桥梁耐久性大大超过施工周期,则桥梁的安全性是有保证的,而经济性就较差了;反之,若桥梁耐久性达不到施工周期的时间,则桥梁的经济性是好了,而安全性得不到保证了。4、可制造性M所设计的应急桥梁一定要具有良好的可制造性,因为应急桥梁制造周期很短,如果制造周期长了,则势必影响主桥的施工进度。可制造性包括良好的制造工艺(M1)、方便的现场安