第三章 研究設計
第三節 研究方法
本研究主要探討以燃料電池取代緊急發電機之效益影響因素為何,第一階段先蒐 集相關文獻研析後,建構出初步層級架構,並經由產、官、學者問卷調查後,即為本 研究層級架構。第二階段,因為衡量構面與指標間有相互影響的關係,應用 Saaty 在 1971 年所提出之層級程序分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)來探討各構面 與指標之重要性與相對權重,層級程序分析法是結合定性與定量的一種多目標決策方 法,利用組織式架構同時建立具有相互影響關係的層級結構,並在這個結構下進行影 響因素重要性的比較及替選方案評估。以下我們便分別介紹此方法之基本概念、資料 收集方式、指標權重之計算、一致性分析、使用程序與其相關應用。
一、層級程序分析法之理論
層級程序分析法是結合定性與定量的一種多目標決策方法,由美國賓州匹茲堡大 學教授 Thomas L.Saaty 在 1971 年所發展出來一套有系統的決策模式,主要應用在不 確定的情況及具有多個評估準則的決策問題上,將複雜問題加以系統化,以便決策者 可以在這個結構下進行影響因素重要性的比較及替選方案評估。層級程序分析法除了 可以應用在決策問題,更可以應用在分析過程上。AHP 的應用非常廣泛,目前在國 外以應用在下列十三種決策問題上:
1.決定優先順序(Setting Priorities)
2.產生替代方案(Generating a Set of Alternatives)
3.選擇最佳方案(Choosing a Best Policy Alternatives)
4.決定需求(Determining Requirements)
5.根據成本效益分析制定決策(Making Decision Using Benefits and Costs)
6.資源分配(Allocating Resources)
7.預測結果與風險評估(Predicting Outcomes/Risk Assessment)
8.績效衡量(Measuring Performance)
9.系統設計(Designing System)
10.確保系統穩定(Ensuring System Stability)
11.最佳化(Optimization)
12.規劃(Planning)
13.解決衝突(Resolving Conflict)
二、利用 AHP 來進行分析時需滿足以下九項之基本假設:
1.一個系統可被分解成許多種類(classes)或成分(components),並形成具有方向性的網 路層級結構。
2.層級結構中每一層級的要素均假設具獨立性(independence)。
3.每一階層內的要素,可以用上一層級內某些或所有要素作為評準,進行評估。
4.比較評估時,可將絕對數值尺度轉換成比例尺度(ratio scale)。
5.成對比較(pairwise comparison)後,可使用正倒值矩陣(positive reciprocal matrix)處 理。
6.偏好關係滿足遞移性(transitivity)。不僅優劣關係滿足遞移性(A 優於 B, B 優於 C,
則 A 優於 C),同時強度關係也滿足遞移性(A 優於 B 二倍,B 優於 C 三倍,則 A 優 於 C 六倍)。
7.完全具遞移性不容易,因此容許不具遞移性存在,但需測詴其一致性 (consistency) 的程度。
8.要素的優劣程度,經由加權法則(weighting principle)而求得。
9.任何要素只要出現在階層結構中,不論其優劣程度是如何小,均被認為與整個評估 結構有關。
三、資料蒐集方式
用專家意見資料蒐集,進行比較時,依 Saaty & Vargas 建議採用九個名目評分尺 度,這些評分尺度是由五個語意細分,其詳細說明如下:
表 5
AHP 評估尺度表
評估尺度 定義 定義相對強度
1 同等重要(equal importance) 等強(equal strong)
3 稍微重要(weak importance) 稍強(moderate strong)
5 重要(essential or strong importance) 頗強(strong)
7 很重要(demonstrated importance) 極強(very strong)
9 非常重要(absolute importance) 絕強(absolute strong)
2、4、6、8 重要性介於上述數值中相鄰兩評點之間
四、指標權重之計算
指標權重之計算係根據每一位專家問卷之結果計算,先計算每一位專家問卷所得 各指標之權重,然後再計算所有專家權重之帄均數。
五、層級程序分析法之特性
Saaty 提出 AHP 具有以下幾點特色(Saaty,1980):
1.當上層級各因子的優先順序發生變動時,將會使下一層級個因子之優先順序受到影 響。
2.上一層級各因子的目的與功能為下一層級各因子的限制條件。
3.分析層級結構內各階層中各因子的做法,比較直接評估整個系統來的有效率。
4.層級結構具有相當的彈性易於擴張且穩定。
Saaty 提出 AHP 具有以下幾點優點(Saaty,1985):
1.提供一個有意義的整合系統,將複雜的系統轉化成簡單的成分。
2.清楚的說明上一層內各因子的優先權重發生變動時,將如何清楚的影響下一層 級內各因子的優先權重。
3.將元素分成不同層級的集合,使其更易於評估,此方法比直接評估整體系統有 效率。
4.詳細的劃分整個系統的層級結構,以便深入的瞭解層級結構的目標。
5.發展自然系統以層級的方式是相當方便有效的。
6.層級具有可靠性及彈性,就是局部影響不會影響整體結構。
7.對於人類的認知而言,層級式的關係容易被接受的,因此具備易於溝通的特色。
六、層級程序分析法之限制
AHP 的用途雖廣但仍有其運用上的限制,一般說 AHP 在下面所述之四種狀況下 是無法使用的(鄭文英,1994):
1.有許多的評估基準但無彼此共通之尺度時。
2.價值判斷無法或難以數值化。
3.在無資料或難以取得資料環境下做決策時。
4.在制定前設定各種情況預測決策制定之影響力。
通常人們在表達比較結果時,往往以大約多少或大概在那一個範圍的方式來表達 出來。所以,在探討 AHP 法時,採區間估算法以區間方式陳列成對比較矩陣較為合 適。然後再透過隨機變數來處理成對比較所隱含的不確定性找出具不偏性及變異數最 小的決策屬性之相對權重估計式,並結合統計檢定程序,來檢測成對比較矩陣的一致 性。
七、層級程序分析法之使用程序與執行步驟
在層級程序法之使用程序與執行步驟部分,本研究針對層級程序法之使用程序說 明如下:
(一)對於問題的描述
首先先決定所設定的目標,再進一步的分析問題。
(二)建立層級結構
AHP 的特色就是在於將複雜的問題簡化為易懂的層級結構,分析層級群組時應 注意以下幾點:
1.最高層級代表評估的最終目標
2.盡量將重要性相近的要素放在同一層級
3.層級內的要素不宜太多,依 Saaty 建議最好不要超過七個,超出者可以在分層解決,
以免影響層級的一致性(Saaty,1980)。
4.層級內各要素,頇具備獨立性,若有相依性(Dependence)存在時,可先將獨立性 與相依性各自分析,再將兩者合併分析。
5.最低層級的要素即為替代方案。
(三)建立成對比較矩陣
層級完成後,對同一層進行兩兩比較後建立成對矩陣。
(四)一致性檢定
利用一致性指標(Consistency Ratio,C.R.)來衡量成對比較矩陣的一致性,以 便對不合理的評估值做修正。當 C.R.=0.1 時表示評估者前後判斷完全具有一致性,
而 C.R.≦0.1 時表示誤差在可接受範圍內。
(五)計算各指標權重
當問卷均達一致性時,先計算各問卷之各指標權重,然後再計算所有問卷綜合帄 均之權重。