层次分析法在科研与管理中的应用综述

层次分析法在科研与管理中的应用综述

摘要：层次分析法是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析评价方法。层次分析法作为一种综合评价方法, 得到了广泛的关注, 其理论和应用研究成果颇具特色。层次分析法的应用领域渗透到诸多方面, 利用层次分析法进行管理水平综合评价, 已在各行各业得到广泛应用。

关键词：层次分析法、科研、管理、应用

Abstract: the analytic hierarchy process is a combination of qualitative and quantitative evaluation method, systematic and hierarchical analysis. As a kind of comprehensive evaluation method, analytic hierarchy process has been widely attention, its theory and application research characteristic. Analytic hierarchy process penetrated into many aspects of application fields, using analytic hierarchy process to comprehensive evaluation, the management level has been widely used in all walks of life.

Keywords: analytic hierarchy process, the scientific research, management and application

前言

现代科学研究发展进程证明, 在科学研究体系中, 管理工作已越来越突显其重要作用。管理工作做得好, 可以有效地合理配置和充分运用科技资源, 较好地协调科研活动中的各种关系, 最大限度地发挥科研人员的积极性和创造性, 保证以较少的科研投入取得较多的科研成果。科研管理人员作为科研管理的主体, 其工作的绩效, 在很大程度上取决于管理者的能力和水平。

在理论研究方面, 国内外研究涌现出了一系列成果, 如标度理论、不确定层次分析法研究、排序方法、灵敏度分析以及一致性理论等理论。在一致性理论研究方面, Saaty (1980)首先提出用一致性比例CR 来检验判断矩阵是否具有一致性, 即若CR ≤0.1 , 则判断矩阵具有满意一致性,反之则不具有；Aguaron J (2003), Miroslaw K (2002)等人提出了一个新的检验一致性的方法, 通过几何平均法求权重, 给出了临界值指标, 但是该方法适用性较差, 仅适合特定的权重求解方法。在标度问题方面, 各专家学者提出了多种标度, 如1～ 9 标度、0 ～ 2 标度(左军, 1998)、-1 ～ 1 标度(徐泽水, 1997)、-2 ～ 2 标度(徐泽水, 1998)、0 ～ 1 标度(姚敏, 1997)等, 其中1 ～ 9 标度具有较强的心理学基础, 应用最为广泛。由于不同的标度所产生的排序结果可能不同, 会直接或间接的影响决策者的选择, 因此, 对于各种标度的比较研究具有重要的现实意义。 张琦(1997)采用一致性指标来评价标度的合理性, 选择具有最小一致性比例的标度作为最终评价结果；杜栋(2000) 提出了评价标度的两个准则———实用性和客观性。

在我国, 利用层次分析法进行管理水平综合评价, 已在各行各业得到广泛应用。杨秀平(2005)建立旅游资源综合评价指标体系, 采用层次分析法对旅游资源评价指标进行赋值, 对秦皇岛市北戴河老虎石景区旅游资源评价较低的现状提出战略措施；许银华(2003)利用层次分析法对高校设备管理水平进行评价, 通过评价结果调整管理方法, 充分发挥设备的经济效益和使用效益；黄学伟(2013) 通过分析海河流域水资源管理现状, 利用层次分析法对流域水资源管理水平进行评价, 并对提高其资源管理水平提出相关建议；刘婷婷(2006) 将层次分析法与家庭购买商品房联系起来, 从而选择最佳方案以进行购买；吴燕(2009)采用层次分析法, 建立指标来评价公路建设工程的安全管理水平, 以期对考察施工企

业的安全管理水平有所帮助；张凯(2004)采用层次分析法并结合灰色局势决策理论, 对建筑企业信息资源管理水平进行选择和评价。

1 层次分析法概述

1.1 层次分析法介绍

层次分析法(The Analytic Hierarchy Process（简称AHP) 是由美国运筹学家T.L.Saaty 教授于70 年代提出的一种系统分析方法。AHP 法的基本思路把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构，通过两两比较的方式确定各个因素的相对重要性，然后综合决策者的判断，确定决策方案相对重要性的总的排序。应用层次分析法可以给出各个标准的权重，各个决策变量相对于每项标准的优先级，量化决策变量，从而为决策提供依据。层次分析法虽然有深刻的理论基础，但其表现形式非常简单，很容易被人理解、接受。同时，由于它在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性，因此，这一方法得到了较为广泛的应用。

1.2 层次分析法具体实施步骤

(1)构建判断矩阵。判断矩阵是以上一层的某一要素作为判断准则对下一层要素进行两两比较来确定矩阵元素值。判断矩阵元素的值反映了人们基于客观实际对各因素相对重要性的主观认识与评价, 通常可取1 , 3 , …, 9 及其倒数作为标度, 2 , 4 , 6 , 8 为上述相邻判断的中值, 其含义如表1 所示。

(2)运用和法计算各判断矩阵的最大特征值和特征向量, 然后对特征向量

进行归一化, 得到权重排序, 并依据各个层次的权重排序, 得出权重总排序。

(3)对权重向量进行一致性检验。由于客观事物的复杂性或对事物认识的片面性, 通过所构造的判断矩阵求出的特征向量权值是否合理, 需要对判断矩阵

进行一致性和随机性检验, 其标准化步骤如下:

①计算一致性指标CI：CI =(λmax -n)/(n -1)

②计算平均随机一致性指标RI ;RI 是多次重复随机判断矩阵特征值的计算后取算术平均值的结果, 表2 给出了1 ～ 10 维的R.I.取值

③计算CR ;CR =CI/RI , 当CR <0.1 , 我们认为判断矩阵具有较好的一致性。 3 层次分析法在各领域中的应用

3.1 层次分析法在基金项目申报中的应用

提高基金项目申报质量和命中率是科研人员和科研管理部门共同关心的问题。用层次法分析来提高基金项目申报的命中率，通过建立影响基金项目申报命中率的各因素之间的递阶层次结构和构造成对比较矩阵，用层次分析法定量地给出了各因素对提高基金项目申报命中率的重要性及其先后次序，为基金项目的科学管理提供了理论依据。下面用层次分析法分析影响基金项目申报命中率的主要原因，以便抓住主要矛盾开展工作，为提高基金项目申报命中率提供理论依据。

(1)层次分析法将影响基金项目申报命中率的各因素的重要性程度定量化，为基金管理的科学化提供了决策依据。通过对影响基金项目申报命中率各因素的层次分析，可确定主要矛盾，我们认为层次分析法在科研管理中有广阔的应用前景。

(2)层次分析法在对各因素进行两两比较时，会受到主观因素的影响，不同的人对同一个问题的分析可能会有不同的结果，这是由决策的本质决定的，也可以通过群体层次分析法来改进。但层次分析法为科研管理提供了一个很好的思路：对影响管理目标的众多因素,通过层层分析，找出主要矛盾，提出解决问题的对策， 为科学地解决问题提供理论依据。

3.2 层次分析法在电信运营企业创新管理能力评价中的应用

创新管理是由经济发展、技术进步和企业生存与发展的需要而产生的。目前, 创新管理的研究重点在于由新技术和科学发现带来的新产品开发改进，以及管理与服务流程的创新改进。随着电信企业管理的不断发展和促进电信业创新的步伐

逐渐加快，创新管理必然会成为电信企业管理研究的重要内容之一。

目前, 我国电信行业监管和电信企业管理呼唤这种能够全面提升企业管理能力、统筹保障创新效果的实现，因为只有首先提高了我国电信业的创新管理水平, 才能促进电信业的全面持续创新，最终提高我国电信业的整体运营水平和核心竞争力。但是, 如何将创新管理这种企业内在能力因素通过指标体系来进行全面的衡量，发现企业创新管理的薄弱环节，并让不同企业的创新能力可以进行横向比较，这种创新管理能力的评价与度量一直以来就是一个难点，对电信运营企业创新管理能力的评价和测评更是一个空白，利用层次分析法对创新能力进行评价是一个很适合地方法。

3.3 动态层次分析法在客户关系管理系统中的应用

目前客户关系管理中的客户分析方法多采用传统的统计分析法、层次分析法、数据挖掘法等方法。大多数的统计分析技术都基于完善的数学理论和高超的技巧，预测的准确度是令人满意的，但对使用者的要求很高。数据挖掘法是从大量数据中挖掘出隐含的、先前未知的、对决策有潜在价值的知识和规则，并能够根据已有的信息对未来状况发生预测，为企业经营决策、市场策划提供依据。因此它是一种深层次的分析工具，但需要大量的历史数据作为基础。一般的层次分析法，使用简便，对使用者的要求不高，不需要大量的数据，非常适用于中小型的企业。但其所有的客户评价都须在相同的一套权重体系之下，而实际情况中，指标权重往往会根据不同的客户条件或者其他因素（时间，地点等）而变化。本文基于层次分析法，针对客户条件的多变性，融入权变的思想，提出了一种动态的层次分析法。这种方法可以根据用户的不同情况选择合适的权重体系。本文还设计一套科学合理的评价指标体系，使用动态层次分析法，在客户关系管理系统中对已知的客户数据进行分析，帮助用户筛选出具有价值的客户。通过在普通的层次分析方法中融入权变的思想，使用户可以根据客户的不同情况选择合适的权重体系，再使用层次分析法对客户进行筛选，从而使之成为一种更加灵活的动态的层次分析方法。这种方法在客户关系管理系统中的客户选择评价模型中是一种有效、灵活、易于掌握的量化方法。

3.4 层次分析法在客户知识管理的创新能力评价中的应用

企业技术创新的过程包括创新决策的产生、研究开发、生产和销售四个部分,

通过客户知识管理在企业技术创新过程中的作用分析可以看到，客户知识管理可以帮助企业家做出正确的创新决策、研发人员及时掌握客户需求、生产人员准确了解客户对产品的期望、销售人员成功留住客户。在企业技术创新过程中, 客户知识管理的内容贯穿始终, 指导每一个部门的工作, 从而实现企业的持续创新。所以，从创新过程出发，本文认为企业技术创新能力包括创新决策能力、研发能力、生产能力、销售能力和客户知识管理能力。本文采用模糊综合评判法对企业技术创新能力进行评价, 主要是因为影响企业技术创新能力的因素十分复杂,许多因素具有模糊性,不能简单的用一个分数来评价。为了科学、准确地评价企业技术创新能力水平，对指标体系的评价采用模糊综合评判法。为客观全面地考核科研院所的科技创新能力，构建了相应的指标体系进行评价，在此基础上，运用层次分析法以贵州科学院为例对科技创新能力进行了实证分析和综合评价。

随着知识经济的发展并逐渐成为世界经济发展的主导模式，知识和技术进步成为经济增长的内生动力之一，科技创新能力是社会经济发展的不竭动力已成为共识。与此同时，科技创新能力也是科研院所科学研究水平的重要体现，是其赖以生存的支柱及持续发展的动力。因此，如何依托科技创新能力提升科研院所的科研水平，对于加快科研院所可持续发展具有重要的理论意义和现实价值。文章以贵州科学院为案例，通过调查研究构建评价指标体系，运用层次分析法

( Analytic Hierarchy Process 简称AHP) 对贵州科学院科技创新能力进行纵向实证研究，并根据评价结果提出贵州科学院增强科技创新能力的有关对策和建议。

3.5 层次分析法在科研管理与学科建设协同发展分析中的应用

以高校的科研管理和学科建设的协同发展问题为对象，应用协同学理论，找出科研管理和学科建设的序参量，以层次分析法对科研管理和学科建设的协同关系建立一个定性和定量结合的分析模型，试图为高校发展策略提供一个数字的参考。高校的学科建设是一项复杂的系统工程，涉及到教学、科研、师资、设备、管理等各个方面。作为一所大学，要紧密围绕着国家经济建设和地方社会发展的需要，以学科建设为龙头、科学研究为先导，课堂教学为基础，教学科研并重, 通过学科与研究融合，使学校的学科建设与科学研究相互促进、联动发展。学科建设又是高等教育中一项极其复杂的基础工程，它的内涵丰富, 包括了学科规划、

师资队伍建设、高层次人才培养、学术研究、教材建设、实验室建设、图书馆资料建设等。高校的科研管理, 是高校管理工作不可或缺的一个重要方面, 它肩负着对全校科研发展规划和科技管理政策的制订、实施, 以及对科研项目、科研组织、科研效应等方面进行管理的重任，对高校的科研乃至整个高校的发展都具有着举足轻重的作用。

科研管理是自然科学、社会科学以及工程技术交叉渗透所形成的综合性学科。它主要是用定性和定量分析相结合的方法（研究和处理人、事、物）系统的运动规律以及提出并实施对该系统进行优化控制(引导、领导和管理)的理论和方法的综合性科学。科研和学科建设都是提升学校层次的重要渠道，任何一所高校都要同时抓好科学研究和学科建设，以提高其自身教学水平和质量，这是毋庸置疑的。只不过不同层次的高等学校定位不同，侧重点也会有所偏重, 但是到底如何偏重、协同、它们的比重应该如何配比、有无定性和定量结合的指标体系等问题一直困扰着我们。科研管理和学科建设已成为高校系统内两个相互制约、相互促进、联系紧密的子系统，研究科研管理和学科建设的协同关系对高校的发展、提升高校科研和教学管理水平有极其深刻的理论和实践意义。由于科研管理的复杂性、交叉性、系统性和综合性，因此需要特殊方法进行特殊的处理。层次分析法主要用于求解递阶多层次结构，它把复杂系统分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系组成递阶层次结构，通过每一个层次各元素的两两比较对其相对重要性做出判断，构造判断矩阵，通过计算, 确定决策方案相对重要的总的排序。

4、小结

层次分析法是T .L .Saaty 等人在70 年代初提出并得以广泛应用的分析方法, 可以用于工程技术、管理、社会生活中的决策过程, 可以用来进行分析和预测影响基金项目申报命中率的因素很多, 比较重要的因素有课题的选择、队伍的组织、信息的交流、申请书的填报、政策的引导、人才的培养、在研项目的完成、吸引人才、加强与主管部门的沟通、宣传发动、提供科研条件、制订科研计划等。

但是, 层次分析法有其应用的局限性。(1)考虑因素的设置很重要, 但是没有固定的法则；(2)层次分析法中所用的指标体系需要有专家系统的支持, 如果给出的指标不合理得到的结果也就不准确；(3)层次分析法中进行多层比较的时候需要给出一致性比较, 如果不满足一致性指标要求, 则该方法也就失去了作

用；(4)层次分析法中需要求矩阵的特征值, 但是在该方法中一般用求平均值的方法来求特征值, 这对于一些病态矩阵是有系统误差的。因此, 本文在利用层次分析法来评价电网企业职业卫生管理水平时, 存在一定的局限性, 有进一步探究的空间。

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