【毕业学位论文】（Word原稿）非量化评估模糊决策方法之研究-義守大學资讯管理研究所

i 义 守 大 学 资 讯 管 理 研 究 所 硕士论文 非量化评估模糊决策方法之研究 on 导教授：王天津博士 研 究 生：廖淑观 中华民国 九十三 年 六 月 i 非量化评估模糊决策方法之研究 研究生：廖淑观 指导教授：王天津 博士 义守大学资讯管理研究所 中文摘要 由于在日常生活中常面临许多大大小小的 决策问题 ，而且 具有复杂性及不确性，造成在评估的过程中，很难 权衡取舍或 单靠个人主观判断所能决定，而必须由决策者与规划者密切配合，方能符合实际问题的需要。 因此，本研究提出模糊决策评估模式，用以探讨非量化之模糊决策问题，首先将决策者所遭遇模糊多重准则之决策问题时，利用已设定好的语意变数，针对评估准则重要程度进行评估，藉由模糊 法以遴选出重要性较高的准则作为评估指标，之后再进行方案所有评估准则之表现程度评估，依照每个方案的整体模糊评估值，经由最大最小集合法转换成一个明确值，加以排序以获得各方案 之综合评价，求得最佳方案供决策者参考。同时为了验证本研究所提出模式之可行性，本研究运用斯皮尔曼等级相关 (以比较分析，结果证实本研究模糊决策模式在实务上具有实用价值。最后，本研究举出以目前技能竞赛中具有质化准则的网页设计竞赛项目，及具有部份量化准则的餐饮服务竞赛项目为案例，藉由模糊决策方法之演算法则，提出一个客观的评估模式，以作为后续学者之参考依据。 关键字：模糊理论、模糊决策方法、非量化评估、斯皮尔曼等级相关 on it is to or by of be by of a to to to as to to by of to to a In of by is to of be as an to In of an to 谢 由衷感谢指导教授 王天津 博士这二年的悉心指导，本论文方能顺利完成。老师治学严谨，在论文写作过程中，不论在学术与待人处世上，均蒙恩师之费心指引与教导，使学生获益匪浅。另在论文口试期间，特别感谢 徐村和 博士以及本系 吴昭彦 博士对学生硕士论文方法、观念与内容之建议与指正，使本论文得以更严谨及完善。由于老师们的支持与鼓励，使我在研究过程中遇到障碍时，都能迎刃而解，并顺利完成论文，在此致上最崇高的敬意与谢忱。 研究所求学的日子，感谢同 学们以及研究小组成员们的关懐与鼓励，特别是宗翰 学长、 英玲 学姐、 志民 、 素苓 、 美珠 及 兴国 ，诸位于我论文写作及口试过程时的大力相助，皆令我受益良多，永志于怀。 职场多年能再重拾课本当起学生，感觉是非常雀跃而充实的，有幸认识许多老师及同学，一同学习并彼此分享心得及经验，让实务与理论获得更深的体认，也让 我得以优游于工作与进修之间，在工作上及知识汲取上皆能齐头并进。 最后，非常感谢外子 铭贤 的体谅及家人的寛容，由于你们精神上的鼓励及支持，让我在这段时间能无后顾之忧，顺利完成硕士学业。在此仅以本论文，献给我最挚爱的家人们。 廖淑观 谨志于 义守大学资讯管理研究所 中华民国 93 年 6 月 录 第一章 绪论 究背景与动机 . 1 究目的 . 2 究范围与限制 . 3 究架构与流程 . 4 究内容与方法 . 5 词释义 . 6 第二章 文献探讨 策理论相关文献探讨 . 8 准则决策 . 8 则权重计算方法 . 13 糊决策方法 . 16 糊排序方法 . 17 体决策 . 24 糊集合理论 . 25 本观念 . 25 糊数 . 28 糊数的基本运算 . 31 意变数 . 32 糊关系 . 33 量主观判断的方法 . 34 糊决策相关研究之探讨 . 35 v 第三章 模糊决策模式之建构 糊决策模式之研究架构 . 41 糊决策模式建立之演算法则 . 43 估准则之筛选 . 49 案结果之排序 . 51 第四章 研究案例分析 能竞赛意义及功能 . 53 能竞赛相关文献探讨 . 54 究案例介绍 . 59 页设计竞赛 . 59 饮服务竞赛 . 61 第五章 非量化准则之评选案例 化准则评选案例之问题描述 . 63 页设计竞赛评选案例 . 63 选案例之验证 . 74 份量化准则评选案例之问题描述 . 77 饮服务竞赛评选案例 . 77 第六章 结论与建议 论 . 88 来研究方向与建议 . 89 参考文献 、 中文部份 . 91 二、 英文部份 . 94 附录一 网页设计竞赛案例之评选人选作品 . 96 附录二 全国高级中等学校九十二年学年度商业类科网页设计竞赛前十名名单 . 101 目 录 图 研究之流程图 . 4 图 准则决策流程图 . 9 图 准则决策方法分类图 . 11 图 则权重计算方法分类 . 14 图 糊排序方法分类 . 18 图 s 序法 . 21 图 s ax 序法 . 22 图 规且凸形之模糊集合 . 27 图 个子模糊集合图 . 28 图 角模糊数 . 30 图 形模糊数 . 31 图 估模式研究架构图 . 42 图 体层级架构图 . 43 图 种语意变数的隶属函数值 . 46 图 大最小集合法 . 52 图 能水准在竞赛刺激下提升的流程图 . 54 图 糊决策评估与真实结果比较图 . 75 图 评估人选整体模糊评估值表示图 . 86 目 录 表 人决策与群体决策之比较表 . 24 表 种模糊语意变数表 . 33 表 糊决策相关研究之整理 . 39 表 评估准则重要性之语意变数模糊数 . 44 表 评估方案表现程度之语意变数模糊数 . 44 表 网页设计竞赛内容 . 60 表 餐饮服务竞赛内容 . 62 表 策者初始评估准则重要性之语意变数评估结果 . 65 表 估准则筛选结果 . 67 表 策者整合后之准则权重模糊数 . 68 表 决策者评定各人选在各准则表现程度之语意变数 . 69 表 合各决策者对评估人选在各准则之表现程度 . 71 表 准化决策矩阵 . 72 表 评估人选整体模糊评估值 . 73 表 择最佳评选结果 . 74 表 糊决策评估与真实结果相关分析 . 76 表 策者初始评估准则重要性之语意变数评估结果 . 79 表 估准则筛选结果 . 81 表 策者整合后之准则权重模糊数 . 82 评估人选在各评估准则之表现程度 . 83 表 合各决策者对评估人选在各准则之表现程度 . 84 表 准化决策矩阵 . 85 表 评估人选整体模糊评估值 . 86 表 择最佳评选结果 . 87 1 第一章 绪论 本章主要针对本研究的基本介绍详加说明；共分为六部份：第一部份将介绍研究背景与动机；第二部份则是介绍本研究的目的为何；第三部份提出本研究的研究范围及一些限制；第四部份为本研究之架构与流程 介绍；第五部份则是介绍本研究的内容与方法；最后针对部份名词加以解释说明。 究动机与背景 决策存在于日常生活中，许多的事物都需要做决策才行，然而每一事物必须要有所比较才能有所鉴别，也才能评估出优劣好坏，可是在决策的环境中有些资讯是具有复杂性或是不明确的，造成在评估之过程，受个人主观因素居多，较无法获得正确且客观的决策。 为了使决策更周延与完善，决策必须从多方面去分析才行。由于被考量的事物中常具有许多种属性，受多种因素的影响，且有些事物较无法以明确数值或客观量化来表示，若以传统评估方式可能会造成误差 及不公平，例：传统上在学校评量学生成绩，均采用各科成绩加总再排序，若该生考了五科，其中四科均为全班第一，只因第五科考生只考全班第十名，却造成该生总成绩为全班第十名，这整体评量结果否定了该生其它四科优异表现，似乎有待改善（庄仲宁， 2002）。故本研究中，我们提出以模糊理论来评估决策问题。 模糊理论起源于 1965 年，由加州大学札德 (L. A. 教授所提出，强调人们对周遭事物的认知及推理，其概念都具有模糊性，认为较复杂的问题，须以模糊数学分析方法来处理模糊问题，将语意或口语化的叙述转换成模糊集合， 以 2 模糊集合取代传统的一般集合，借着归属函数来研究及处理不明确的资料，经由有系统的模糊运算过程，使资料可以被量化，转换成可运用的资讯 (1965)。1970 年 将决策方法加入模糊理论，将决策者的理念、想法、指标融入决策分析的过程中，使其决策者可构建各决策方案所衡量的资讯，运用模糊理论处理无法量化、不完全讯息、模糊概念及部分不清楚的问题，将不完全的讯息决策问题之各种属性资料模糊化后，进行资讯的整合，将决策方案评估问题转换成模糊数排序问题，藉由解模糊化方式转换成一个客观 的明确值，使能有客观的决策 (1970)。由此可知，在面对多属性、多冲突、非完成量化的决策问题时，模糊决策方法能改善决策品质，将评估准则由很主观的陈述转变为较不主观的衡量，是一种可获得良好解决的途径，也是值得大家探讨的重要课题。 近几年来，模糊决策方法被广泛地运用在控制系统、人工智慧、农业商业及教育评量上，然而在模糊环境之下，一般衡量相关评估准则或指标时，其属性的性质不单只有可量化的因素，还包含无法量化及部份量化的因素，但综观目前现有的文献中，大都只针对完全无法量 化的性质加以探讨，鲜少同时考量部份量化性质的因素，故本研究中以技能竞赛为例，同时针对具有质化准则的网页设计竞赛项目和部份量化准则的餐饮服务竞赛项目二个案例加以详细介绍，藉此探讨非量化评估之模糊决策问题，并建立一个合理、客观的评估模式，作为相关竞赛评分之参考依据。 究目的 由于在日趋复杂的环境，决策者在衡量相关评估准则或指标时，属性不单只 3 有可量化的因素，有些指标则常常是无法量化或部份量化，具有模糊的特性；因此，本研究主要目的是探讨非量化的模糊决策问题，运用模糊决策方法将决策者遭遇模糊多 重准则决策问题时，决策者可运用语意变数进行评估，自由运用自然语言来表达自己所要表达的信息，使决策过程中概念的模糊性充分地表达；决策者分别给予评估准则权重及针对各准则给予方案适合的权重，且经整合加以计算的过程，得到各方案之综合评价，求得最佳方案供决策者参考；并以技能竞赛中具有质化准则的网页设计竞赛项目和部份量化准则的餐饮服务竞赛项目为例加以详细介绍。本研究期望达到下列几项目的： 一、运用模糊决策方法，建立一个非量化准则的评估模式，以解决非量化之决策问题。 二、藉由技能竞赛案例介绍，提供一个客观 评估方法，以验证非量化的模糊决策问题。 三、期望本研究所建立的模糊决策模式，能做为后续学者研究相关问题之参考。 究范围与限制 一、本研究着重于模糊决策方法之运用介绍，亦举出案例加以验证以建立评估模式，并说明此模式实际可行。 二、本研究范围主要以目前技能竞赛中质化准则的网页设计竞赛项目，及部份量化准则餐饮服务竞赛项目为案例，藉由模糊决策方法之演算法则，提出一个客观的评估模式，以验证非量化之模糊决策问题。 4 究架构与流程 本研究主要是以模糊决策方法为主要研究架构。共分七章，第一章 为绪论，说明本论文研究背景及动机、研究目的、研究范围及限制、研究流程与论文架构。第二章为相关文献探讨，说明国内外相关文献应用于模糊决策的文献；共分成三部分来探讨，第一部分为决策理论相关文献探讨，第二部分为模糊集合理论介绍，第三部分为相关研究方法之探讨。第三章为模糊决策模式之建构。第四章为研究案例分析。第五章为非量化准则之评选案例。第六章为结论与建议。 本研究之研究流程，承袭前面之研究动机与目的，可从图 图 本研究之流程图 资料处理与分析 定义研究问题 搜集相关文献探讨 模糊决策模式之建立 评估准则方案问卷 设计 模糊决策案例之实测 模糊决策案例之验证 结论与建议 5 究内容与方法 基于本研究目的之需要，本研究主要的内容与方法包括 下列几点： 一、相关文献之探讨 对过去决策相关问题之文献及模糊集合理论，进行详细的探讨与分析。 二、构建模糊决策评估模式 本研究提出一个模糊决策评估模式，针对非量化之评估问题，利用模糊决策的特性，依其模式之研究架构及演算法则，以建立一个公平、客观的评估模式。 三、评估准则之遴选 本研究根据决策者各自的意见来决定各评估准则权重，作为遴选合适准则之依据，藉由模糊 估法，并设定删题门槛值，将未达门槛值之准则项目删除，筛选出准则重要性程度较高的准则项目，作为本研究的评估准则。 四、方案结果之排序 本 研究主要利用 985)所提出的最大最小集合法模糊排序法，将获得整体模糊评估值之后的方案，经由解模糊化的过程转成单一明确值，再依此值进行各方案排序以获得优劣结果。 6 五、案例分析验证 本研究针对技能竞赛评选之问题，提出无法量化（质化）准则的网页设计竞赛项目和部份量化准则的餐饮服务竞赛项目二个案例，应用所提出的模糊决策评估模式进行分析，并利用斯皮尔曼等级相关(计方法，以验证本研究所提出模糊决策模式的实用性。 词释 义 一、非量化 (非量化意指探讨计画或准则权重特性及绩效，具有无法完全量化的资料型态，包含质化及混合量化两种。本研究由于探讨二种不同评分方式的竞赛，网页设计竞赛的评分项目完全凭借裁判个人主观影响的竞赛，属于质化；另餐饮服务竞赛的评分项目则包含裁判个人主观意识给分的评分项目及无法受裁判个人因素影响的评分项目，属于混合量化。故本研究称为非量化。 二、部份量化 (部份量化意指分析计画或准则权重的特性及绩效时，同时兼具可 量化及质化的资料型态，亦称为混合量化 (本研究系指评分项目中包含裁判个人主观意识给分的评分项目及无法受裁判个人 7 因素影响的评分项目。 三、无法量化 (无法量化意指探讨计画或准则权重的特性及绩效时，完全无法量化之资料型态，亦称为质化。本研究系指评分项目完全凭借裁判个人主观意识给分的评分。 8 第二章 文献探讨 本章主要将国内外有关模糊决策评估方法之文献做一回顾与整理；共分成三部分来介绍，第一部分为决策理论相关文献探讨，第二部分为模糊集合理论介绍，第 三部分为模糊决策相关研究之探讨。 策理论相关文献探讨 所谓决策 (通常形容为在诸多方案中进行选择之概念（林建煌译， 1999）。也就是对将要进行重要问题或重要工作所做出审慎的最后决定，而这些重要问题或重要工作可以区分为不同的可行计画或方案，针对这些可行计画或方案的选择过程即为决策（游伯龙， 1985）。 960)将决策程序分为三个阶段，分别为：资料搜集 (方案设计 (方案选择( 准则决策 (由于人们在从事各项决策时，通常须考量许多层面的相关因素，因此便产生了多准则决策 (而多准则决策方法主要是指在多个可能具有冲突性的评估准则之下，用以评估方案优劣之分析工具，以避免只从单一准则或标准为考量，可使决策者更加正确与合理。 多准则决策历经三、四十年的发展，已广泛应用于个人、企业、学术、公共 9 议题与政府等相关之问题。一般而言，多准则决策问题大致可分为两类 ( 1981)： (1)多目标规划问题 (指具有多个目标函数，以解决选择方案的设计问题； (2)多准则评估问题 (指面临一组可行方案时，考虑多个准则进行评估，以解决方案的选择及评估问题。而多准则决策方法的问题具有几个特性 ( 1981)： (1)多目标或多准则：每个问题都具有多项目标或多个准则，决策者必须针对问题订定适当的目标或准则； (2)准则之间可能矛盾冲突； (3)不同的 度量单位：每个目标或准则可能有不同的度量单位； (4)设计或选择问题：设计最佳的方案或是在有限的替选方案中选择最佳方案。 对于解决多准则决策问题， 984)提出四个阶段的过程： (1)构建决策问题； (2)评估方案可能的影响； (3)求取决策者的偏好； (4)对方案进行评估与比较。其流程如图 示。 界定目标、属性或准则 构建决策者偏好 （如准则之权重） 评估方案并进行分析 产生方案 构建方案影响矩阵 图 多准则决策流程图 (1984) 10 在多准则决策方法中，可依决策者对于属性与选择方案所提供的资讯，区分为三大类： (1)无偏好资讯； (2)需要属性资讯； (3)需要方案资讯 ( 1981)。其详细方法 分类如图 示。在需要属性资讯方面，依照资讯性质又分为：标准水平、序数资讯、基数资讯及边际替代率四类。在需要方案资讯方面，则依方案资讯不同而区分为：成对偏好与成对接近顺序两类。 11 图 多准则决策方法分类图 ( 1981) 对偏好 对接近顺序 of 准则决策 无偏好资讯 需要属性资讯 需要方案资讯 标准水平 数资讯 数资讯 际替代率 12 在诸类之演算方法中，标准水平指准则之间的偏好是以一个事先设定的水准来衡量其优劣；序数资讯则指准则之间的偏好没有确切的权重可以显示其差距，只有以先后顺序呈现；基数资讯指准则之间的偏好是以确切的权重值表示；而边际替代率则以无异曲线来比较准则的效用高低，藉此显示偏好顺序。本研究针对较常见之决策方法作一简单介绍（梁家福， 1996； 1981）： A. 简单加权法 (主要由各准则与其相对权数乘积之和，来表示每个方案的分数，藉此分数来衡量方案之优劣。操作流程如下： (1)依据各准则之绩效值与相对权重，计算每一方案的分数； (2)由方案的分数大小，评定其优劣。 此方法在使用上虽较简单，但由于无法个别考量各准则间是否有互补性及其单位的问题无法分别考虑，故简单加权法仍有缺失。 B. 层级分析法 (主要将复杂的问题藉由层级结构的概念逐步分解，利用相关决策人员进行评估，以求得各方案的权重值，并藉此值作为衡量方案优劣顺序之依据。其操作程序如下： (1)建立层级关系； (2)建立各层级的成对比较矩阵； (3)求解各层级的权重并检定一致性； (4)求得各准则加权之后的评估值。 C. (此方法主要是当两方案策者基于满意与不满意的程度，冒着某种程度之风险，承认于有时会因 13 方案个数的增加，造成计算过程变得较复杂，因此此方法较适用于方案数目不连续之评估工作，但仍有无法排列出优劣顺序之问题。 D. (由 981)所发展出来的决策方法，主要的观念是先决定理想解(负理想解 (以距离理想解最近而距离负理想解最远的方案作为选择的标准；亦即，若该准则为效益准则 (则绩效值愈大，偏好值也就愈大，反之，若该准则为成本准则 (则绩效值愈大，则偏好值反而愈小。分析程序如下： (1)建立一个标准化后的决策矩阵； (2)建立一个加权标准化决策矩阵； (3)决定理想解与负理想解； (4)计 算各方案距理想解的距离与负理想解之距离； (5)求取出各方案对理想解的相对亲近系数； (6)藉此值评定其优劣顺序。 此方法处理方式由于可以避免产生距理想解最近且距负理想最近，或距理想解最远且又距负理想最远的结果，具有符合直觉且简单实用的方法。 则权重计算方法 运用多准则决策方法时，准则权重对方案的选择具有极大的影响力，评估方法除了选定具有决策能力的评估准则之外，代表准则间相对重要的权重值是否恰当也是重要因素，即不同的准则权重值可能会导致不同的评估结果。然而随着时间与环境的不同，促使人类在思维过程 中，常存在着许多不确定性及复杂性，且许多事物上常具有许多模糊关系，要能明确地描述对准则的偏好，困难度相对地 14 提高。目前国内外文献已提出许多准则权重的求算方法，依决策者的主观意识求得或由评估矩阵测量值所求得，分为主观权重或客观权重，以及整合决策者主观权重及客观权重而成的折衷权重 ( 1981)，如图 示。 主观权重主要依据决策者主观认定的偏好产生，其权重值较为稳定；而客观权重方法则由实际绩效值求算出准则权重，当绩效值有所变动时则权重值也可随之变动，其权重较 为不稳定。本研究针对一般常见的准则权重计算方法分别叙述图 准则权重计算方法分类（张淑卿， 2002） 准则权重计算方法 主观权重法 折衷权重法 客观权重法 专家评估法 特征向量法 加权最小平方法 极值权重法 熵 值权重法 灰关联矩阵法 随机权重法 15 如下（ 1981；魏巧晴， 2003)： A. 特征向量法 (此方法即 求解成对比较矩阵的特征值 (以求取各评估准则的相对权重方法，可说是主观权重方法中最被广泛使用的一种。是由980)所提出，主要是指经由决策者对成对准则间之相对重要性进行成对比较，若决策评估时有 n 个评估准则，则决策者必须进行 ( , 2 ) ( 1 ) / 2C n n n次的成对比较，而这些成对比较后的相对重要性容许有某一限度的不一致性(在。 B. 加权最小平方法 (由 979)所提出的论点，主要是针对一组联立线性方程式的求解，以求算准则权重的方法；此方法在观念上比特征向量法更容易求解及计算。 C. 极值权重法 (此方法主要是由决策者主观根据准则之重要性而给定权重值，且所有重要的准则，其权 重值皆相等，而较不重要的准则，其权重值则为零。决策者主观的选用何种权重集合，将会影响到方案的评选结果。 D. 专家评估法 此法乃是利用访谈或问卷的方式，针对所要评估的准则给予权重，因此若决策者只一位作决策，则准则间会具有较大的主观差异性，而若多位决策者一同作决策评估时，则会降低权重过于主观的差异性。 16 E. 熵值权重法 (此方法主要由 提出的论点 ( 1981)；由于熵 (物理现象，代表系统在某一状态之下元素混乱的程度，熵值若 愈低，则元素愈趋于完美，反之，则元素排列愈不规则，混乱程度愈大，而熵值权重法则是利用此熵值的概念来计算各准则间的相对权重。 藉由每一准则对各方案之量测值所求算出的熵值，来说明该准则对整个决策情况所能传递之决策资讯的程度，再藉此比较各准则的熵值，计算出彼此间的相对重要性，即相对权重。由于熵值权重法所求算出的相对权重是利用各方案在各评估准则下的评估值资讯所得到的，并未掺杂决策者等人的主观因素，故属于客观权重。 F. 折衷权重法 (折衷权重为整合决策者之主观权重及客观之熵值权重 法而成，由 981)提出此观念。主要目的是使用此法所决定的准则权重值可同时考虑决策者之主观权重，以及由熵值权重法透过各准则量测值求算出之客观权重，以提高评估结果之可信度及降低评估结果之偏差。 糊决策方法 现实环境中有许多的决策，通常涉及许多的层面、多种的目标、以及多个方案的问题，且包含了质化、量化、或两者混合的资料型式，具有许多的模糊性及不确定性，故单靠传统的多准则决策方法并不能有效处理真实生活中的模糊性问 17 题，因而产生了模糊决策方法的发展（张自立， 2001；李俊佳， 2003）。 为了因应环境的不确定性及决