数学建模常用算法—模糊综合评价法(FCE)
解決問題
模糊綜合評價法是在模糊環境下,考慮了多因素的影響,為了某種目的對一事物作出綜合決策的方法。
優點
模糊綜合評價法具有結果清晰,系統性強的特點,能較好地解決模糊的、難以量化的問題,適合各種非確定性問題的解決。
缺點
- 計算復雜,對指標權重矢量的確定主觀性較強。
- 當指標集U較大,即指標集個數凡較大時,在權矢量和為1的條件約束下,相對隸屬度權系數往往偏小,權矢量與模糊矩陣R不匹配,結果會出現超模糊現象,分辨率很差,無法區分誰的隸屬度更高,甚至造成評判失敗,此時可用分層模糊評估法加以改進。
一般步驟
以企業員工考核為例
1. 建立綜合評價的因素集
因素集是以影響評價對象的各種因素為元素所組成的一個普通集合,通常用U表示,U = {u1u\mathop{{}}\nolimits_{{1}}u1? , u2u\mathop{{}}\nolimits_{{2}}u2? , ··· , unu\mathop{{}}\nolimits_{{n}}un?},其中元素 uiu\mathop{{}}\nolimits_{{i}}ui? 代表影響評價對象的第 i 個因素。這些因素,通常都具有不同程度的模糊性。
對員工的表現,需要從多個方面進行綜合評判,如員工的工作業績、工作態度、溝通能力、政治表現等。所有這些因素構成了評價指標體系集合,即因素集,記為:U = {政治表現u1u\mathop{{}}\nolimits_{{1}}u1?,工作能力u2u\mathop{{}}\nolimits_{{2}}u2?,工作態度u3u\mathop{{}}\nolimits_{{3}}u3?,工作成績u4u\mathop{{}}\nolimits_{{4}}u4?}。
2. 建立綜合評價的評價集
評價集是評價者對評價對象可能做出的各種結果所組成的集合,通常用V表示, V = {v1v\mathop{{}}\nolimits_{{1}}v1? , v2v\mathop{{}}\nolimits_{{2}}v2? , ··· , vmv\mathop{{}}\nolimits_{{m}}vm?},其中元素vjv\mathop{{}}\nolimits_{{j}}vj?代表第 j 種評價結果,可以根據實際情況的需要,用不同的等級、評語或數字來表示。
對企業員工的評價有好、良好、中等、較差、很差等。由各種不同決斷構成的集合稱為評語集,記為:V = {優秀v1v\mathop{{}}\nolimits_{{1}}v1?,良好v2v\mathop{{}}\nolimits_{{2}}v2?,中等v3v\mathop{{}}\nolimits_{{3}}v3?,較差v4v\mathop{{}}\nolimits_{{4}}v4?,很差v5v\mathop{{}}\nolimits_{{5}}v5?}。
3. 確定各因素的權重
評價工作中,各因素的重要程度有所不同,為此,給各因素 uiu\mathop{{}}\nolimits_{{i}}ui? 一個權重 a1a\mathop{{}}\nolimits_{{1}}a1? ,各因素的權重集合的模糊集,用A表示:A = {a1a\mathop{{}}\nolimits_{{1}}a1? , a2a\mathop{{}}\nolimits_{{2}}a2? , ··· , ana\mathop{{}}\nolimits_{{n}}an?}。
在沒有數據時,我們可以通過層次分析法確定權重;在有數據時,我們可以通過熵權法確定權重。在案例中,我們確定各因素的權重為:A = {0.25,0.2,0.25,0.3}。
4. 進行單因素模糊評價,獲得評價矩陣
若因素集U中第 i 個元素對評價集V中第1個元素的隸屬度為 ri1r\mathop{{}}\nolimits_{{i1}}ri1? ,則對第 i 個元素單因素評價的結果用模糊集合表示為:RiR\mathop{{}}\nolimits_{{i}}Ri? = {ri1r\mathop{{}}\nolimits_{{i1}}ri1? , ri2r\mathop{{}}\nolimits_{{i2}}ri2? , ··· , rimr\mathop{{}}\nolimits_{{im}}rim?},以 m 個單因素評價集 R1R\mathop{{}}\nolimits_{{1}}R1?,R2R\mathop{{}}\nolimits_{{2}}R2?,···,RnR\mathop{{}}\nolimits_{{n}}Rn? 為行組成矩陣Rn?mR\mathop{{}}\nolimits_{{n*m}}Rn?m?,稱為模糊綜合評價矩陣。
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★ 隸屬函數的三種確定方法
模糊統計法 (數模比賽中很少用,要設計發放問卷,可能來不及,但實際做研究用的較多)
原理 : 找多個人去對同個模糊概念進行描述,用隸屬頻率去定義隸屬度 。
借助已有的客觀尺度 (需要有合適的指標,并能收集到數據)
指派法 (根據問題的性質直接套?某些分布 作為?屬函數,主觀性較強)
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在本案例中,通過專家評審打分,我們得到以下評價矩陣:
5. 建立綜合評價模型
確定單因素評判矩陣R和因素權向量A之后,通過模糊變化將U上的模糊向量A變為V上的模糊向量B,即 B = A1nA\mathop{{}}\nolimits_{{1n}}A1n? * RnmR\mathop{{}}\nolimits_{{nm}}Rnm? = {b1b\mathop{{}}\nolimits_{{1}}b1?,b2b\mathop{{}}\nolimits_{{2}}b2?,···,bmb\mathop{{}}\nolimits_{{m}}bm?}。
在本例中
6. 確定系統總得分
綜合評價模型確定后,確定系統得分,即 F = B1?mB\mathop{{}}\nolimits_{{1*m}}B1?m? * S1?mTS\mathop{{}}\nolimits_{{1*m}}^{{T}}S1?mT? ,其中F為系統總得分,S 為V 中相應因素的級分。
在本例中,我們設置優秀、良好、一般、較差、很差的得分分別為100、75、50、25、0,則我們得到S = {100,75,50,25,0},則該員工最后的系統總得分為71.5。
其他案例
1. 一級模糊綜合評價模型實例(一)
2. 一級模糊綜合評價模型實例(二)
3. 二級模糊綜合評價模型實例
4. 三級模糊綜合評價模型實例
代碼
此模型計算過程較簡單,沒有相應代碼,只需按照步驟一步步完成即可,矩陣的乘法可以用MATLAB實現。
總結
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