Darmowy fragment publikacji:
AHP – analityczny proces
hierarchiczny
Budowa i analiza modeli decyzyjnych
krok po kroku
Anna Prusak
Piotr Stefanów
Wydawnictwo C.H.Beck
AHP – analityczny proces
hierarchiczny
Budowa i analiza modeli decyzyjnych
krok po kroku
3
AHP – analityczny proces
hierarchiczny
Budowa i analiza modeli decyzyjnych
krok po kroku
Anna Prusak
Piotr Stefanów
Wydawnictwo C.H.Beck
Warszawa 2014
2. Ryzyko operacyjne4
Wydawca: Dorota Ostrowska-Furmanek
Redaktor merytoryczny: Agnieszka Niegowska
Projekt okładki i stron tytułowych: Ireneusz Gawliński
Ilustracja na okładce: Ireneusz Gawliński
Seria: Zarządzanie
Recenzent: dr hab. inż. Stanisław Gędek, prof. PRz
Publikacja została dofinansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki
przyznanych na podstawie decyzji DEC-2011/01/D/HS4/04006
© Wydawnictwo C.H.Beck 2014
Wydawnictwo C.H.Beck Sp. z o.o., ul. Bonifraterska 17
00-203 Warszawa, tel. (22) 33 77 600
Skład i łamanie: Ireneusz Gawliński
Druk i oprawa: Elpil Siedlce
ISBN 978-83-255-6072-0
e-book ISBN 978-83-255-6073-7
Iwona Staniec, Karol M. KlimczakSpis treści
Wstęp ...................................................................................................................................... 9
Rozdział 1. Określenie problemu decyzyjnego .............................................................
1.1. Przegląd problematyki w literaturze ...................................................................
1.2. Rodzaje decyzji ........................................................................................................
1.3. Określenie zapotrzebowania na stosowanie metod wspomagających
podejmowanie decyzji ............................................................................................
1.4. Strukturyzacja problemu decyzyjnego ................................................................
1.5. Dobór ekspertów do analizy problemu decyzyjnego .......................................
1.6. Wybór metody wspomagającej analizę problemu decyzyjnego ......................
Rozdział 2. Budowa modelu decyzyjnego za pomocą struktury hierarchicznej ...
2.1. Definicja i znaczenie hierarchii w metodzie AHP .............................................
2.2. Rodzaje struktur hierarchicznych i ich elementy składowe ...........................
2.3. Rodzaje elementów modelu hierarchicznego ....................................................
2.4. Sposoby i metody definiowania elementów modelu hierarchicznego
i występujących między nimi powiązań .............................................................
2.5. Zasady budowy poprawnej struktury hierarchicznej .....................................
2.6. Walidacja modelu hierarchicznego ......................................................................
5
17
17
20
24
27
29
32
37
38
41
50
55
59
67
Rozdział 3. Wykorzystanie fundamentalnej skali porównań parami
w analizie modelu hierarchicznego ............................................................
3.1. Znaczenie porównań parami w podejmowaniu decyzji ..................................
3.2. Charakterystyka fundamentalnej skali porównań ............................................
3.3. Reguły pozyskiwania danych pierwotnych ......................................................
3.4. Budowa kwestionariusza .......................................................................................
3.5. Dobór ekspertów i gromadzenie danych ............................................................
3.6. Wprowadzenie wyników porównań do macierzy ...........................................
3.7. Monitorowanie poprawności procesu gromadzenia danych .........................
71
72
74
79
84
94
96
97
Rozdział 4. Wyznaczanie i interpretacja wartości współczynników wagowych ........ 101
4.1. Zrozumienie matematycznej strony metody AHP ............................................ 102
4.2. Matematyczne elementy teorii AHP .................................................................... 104
4.3. Przykład 1. Wybór najlepszego miejsca na wyjazd wakacyjny ....................... 107
4.3.1. Opis problemu .............................................................................................. 107
4.3.2. Wykorzystanie programu Super Decisions ............................................. 109
4.3.3. Metoda mnożenia macierzy ....................................................................... 113
4.3.4. Wykorzystanie średniej geometrycznej .................................................... 119
4.3.5. Wykorzystanie średniej arytmetycznej .................................................... 121
4.3.6. Podsumowanie przykładu 1 ....................................................................... 124
4.4. Przykład 2. Wybór telefonu ................................................................................... 124
4.4.1. Opis problemu .............................................................................................. 124
4.4.2. Oszacowanie współczynników wagowych kryteriów .......................... 125
Spis treści6
Spis treści
4.4.3. Oszacowanie wartości współczynników wagowych obiektów
względem kryteriów .................................................................................... 127
4.4.4. Łączne (syntetyczne, ostateczne) oceny telefonów ................................. 130
4.5. Przykład 3. Wybór mieszanki do ciasta ............................................................... 133
4.5.1. Opis problemu .............................................................................................. 133
4.5.2. Poziom 1: kryteria decyzyjne pod względem celu decyzyjnego .......... 135
4.5.3. Poziom 2: subkryteria pod względem odpowiednich kryteriów ......... 136
4.5.4. Poziom 3: warianty decyzyjne pod względem każdego
subkryterium ................................................................................................ 138
4.6. Przykład 4. Dotacje .................................................................................................. 145
4.6.1. Opis problemu ................................................................................................ 145
4.6.2. Rozwiązanie problemu za pomocą metody AHP .................................... 147
4.7. Przykład 5. Wybór pracodawcy ............................................................................ 151
4.7.1. Opis problemu ................................................................................................ 151
4.7.2. Rozwiązanie .................................................................................................... 152
4.8. Wybór procedury numerycznej ............................................................................ 156
Rozdział 5. Kontrola poprawności porównań .............................................................. 157
5.1. Weryfikacja wyników z porównań parami ....................................................... 158
5.2. Weryfikacja merytoryczna i formalna przykładu 1: wybór najlepszego
miejsca na wyjazd wakacyjny ............................................................................... 162
5.2.1. Weryfikacja merytoryczna .......................................................................... 162
5.2.2. Weryfikacja formalna – program Super Decisions ................................. 163
5.2.3. Weryfikacja formalna – procedura mnożenie macierzy ........................ 164
5.2.4. Weryfikacja formalna – procedura średniej geometrycznej ................. 165
5.2.5. Weryfikacja formalna – procedura średniej arytmetycznej .................. 166
5.2.6. Omówienie wyników z przykładu 1 ......................................................... 168
5.3. Weryfikacja merytoryczna i formalna przykładu 2: wybór telefonu ............. 169
5.3.1. Weryfikacja merytoryczna .......................................................................... 169
5.3.2. Weryfikacja formalna .................................................................................. 170
5.4. Weryfikacja merytoryczna i formalna przykładu 3: wybór mieszanki
do ciasta ..................................................................................................................... 173
5.4.1. Weryfikacja merytoryczna .......................................................................... 173
5.4.2. Weryfikacja formalna .................................................................................. 175
5.5. Weryfikacja merytoryczna i formalna przykładu 4: dotacje ............................ 177
5.5.1. Weryfikacja merytoryczna .......................................................................... 177
5.5.2. Weryfikacja formalna .................................................................................. 178
5.6. Weryfikacja merytoryczna i formalna przykładu 5: wybór pracodawcy ...... 179
5.6.1. Weryfikacja merytoryczna .......................................................................... 179
5.6.2. Weryfikacja formalna .................................................................................. 180
5.7. Przykład 6. Wybór dostawców .............................................................................. 181
5.8. Reakcja na niezgodność oraz badanie (analiza) wrażliwości ........................... 199
5.8.1. Rozwiązywanie problemów dotyczących niezgodności ....................... 199
5.8.2. Analiza wrażliwości .................................................................................... 201
Rozdział 6. Grupowe podejmowanie decyzji ............................................................... 209
6.1. Konsekwencje grupowego podejmowanie decyzji ............................................ 210
6.2. Metody agregacji wyników grupowych procesów decyzyjnych .................... 212
6.2.1. Behawioralne metody agregacji wyników ................................................ 212
6.2.2. Matematyczne metody agregacji wyników .............................................. 217
6.3. Problemy związane z agregacją ocen dotyczących stopnia przewagi
elementów ................................................................................................................. 219
7
6.3.1. Uszeregowanie obiektów za pomocą prostego głosowania .................. 219
6.3.2. Przydział punktów ....................................................................................... 221
6.4. Matematyczna agregacja współczynników wagowych w decyzjach
grupowych AHP ...................................................................................................... 223
6.4.1. Agregacja indywidualnych osądów (AIJ) ................................................ 226
6.4.2. Agregacja indywidualnych priorytetów (AIP) ........................................ 237
6.5. Liczebność i kompetencje członków grupy w postępowaniu AHP ................ 238
6.5.1. Ocena i podział kompetencji w grupie ..................................................... 239
Rozdział 7. Zanim zostanie podjęta ostateczna decyzja .............................................. 245
7.1. Pozytywne i negatywne oblicze metody AHP ................................................... 245
7.2. Niezgodność jako kontrola wiarygodności wyników ....................................... 249
7.2.1 Niezgodność wynikająca z dużej (redundantnej) liczby porównań ......... 250
7.2.2. Niezgodność wynikająca z użycia dziewięciostopniowej
fundamentalnej skali porównań................................................................ 252
7.2.3. Niezgodność wynikająca z pomiaru za pomocą współczynnika CR ...... 253
7.3. Odwrócenie rang, czyli inwersja kolejności wyników...................................... 255
7.4. Zastosowanie metody AHP w analizie korzyści i kosztów ............................. 257
7.5. Możliwości zastosowania metody AHP ............................................................. 264
7.5.1. Zastosowanie AHP do rozwiązywania różnego rodzaju problemów
decyzyjnych .................................................................................................. 264
7.5.2. Łączenie AHP z innymi metodami, technikami i procedurami .......... 265
7.5.3. Zastosowanie AHP na różnych obszarach ............................................... 266
Zakończenie ........................................................................................................................... 267
Aneks. Aksjomaty AHP ...................................................................................................... 269
Bibliografia ............................................................................................................................ 271
Indeks ...................................................................................................................................... 277
Spis treściWstęp
Problematyka wspomagania decyzji towarzyszy człowiekowi od początków
jego istnienia. Tym, jak dokonywać właściwych wyborów, interesowali się już
ludzie w starożytności, czego dowodem jest słynna wyrocznia w Delfach. W sta-
rożytnej Grecji również narodziło się pojęcie demokracji, której podstawą było
głosowanie. To grupowe podejmowanie decyzji można zaobserwować do dziś
w różnych kulturach. Niemniej jednak pierwsze metodyczne podejście do wspo-
magania procesów decyzyjnych pojawiło się znacznie później – był to rachunek
prawdopodobieństwa. W roku 1563 Girolamo Cardano jako jeden z pierwszych
podjął się określenia szans na wygraną w kości. Podobnym zagadnieniem zaj-
mował się Galileusz w swojej pracy Rozważania nad grą w kości (wydaną dopiero
w 1718 roku), a także Blaise Pascal i Pierre de Fermat w serii pisanych do siebie
w roku 1654 listów.
Przykładem najbardziej zbliżonym do idei współczesnych metod wspoma-
gających podejmowanie decyzji jest słynny list Benjamina Franklina1, napisany
w 1772 roku do znanego angielskiego chemika i filozofa, Josepha Priestleya.
Na prośbę naukowca o radę dotyczącą pewnej decyzji, jaką miał podjąć, Franklin
odpisał w ten oto sposób [Labaree, 1956]:
Szanowny Panie!
W tak ważnej dla Pana sprawie, gdy oczekuje Pan mojej porady, nie mogę – z braku
wystarczających przesłanek – doradzić Panu, co wybrać, ale mogę doradzić, jak wybrać.
Kiedy stajemy przed trudnymi wyborami, ich trudność polega na tym, że w trakcie
rozważań nie mamy w głowie jednocześnie wszystkich argumentów za i przeciw;
czasem jawią się jedne argumenty, innym razem drugie, podczas gdy te pierwsze
znikają z pola widzenia. Dlatego na zmianę targają nami różne cele i motywy, a nas
przytłacza niepewność.
Aby temu zaradzić, mój sposób to podzielenie kartki na dwie kolumny, z których
pierwsza to „Za”, a druga to „Przeciw”. Następnie trzy lub cztery dni przeznaczam
na rozmyślania, podczas których w każdej z tych kolumn wpisuję krótkie uwagi do-
tyczące motywów, jakie przychodzą mi do głowy na korzyść określonego wyboru lub
przeciwko niemu. Gdy w taki oto sposób mam wszystkie argumenty przed oczami,
szacuję ich poszczególne wagi. Kiedy znajdę dwa, po jednym z każdej strony, które
1 Benjamin Franklin (1706–1790) – uczony, filozof, wynalazca (np. piorunochronu), polityk,
współautor amerykańskiej „Deklaracji niepodległości”.
10
wydają się równoważne, skreślam obydwa. Kiedy po stronie „Za” znajdę argument
równy wartości dwóch argumentów po stronie „Przeciw”, skreślam wszystkie trzy.
Jeśli natomiast uznam, że dwa argumenty przeciw równoważą się z trzema argu-
mentami za, skreślam wszystkie pięć. Kontynuując ten tok postępowania, udaje mi
się osiągnąć równowagę. Gdy po jednym lub dwóch kolejnych dniach rozważań nic
nowego i znaczącego nie przychodzi mi do głowy w odniesieniu do tych dwóch stron
argumentów, dokonuję wyboru.
Mimo iż wagi poszczególnych argumentów nie mogą być traktowane z precyzją
równą wielkościom algebraicznym, to kiedy każdy z nich rozważę w ten właśnie
sposób, oddzielnie i względem siebie, mając jednocześnie wszystkie przed oczami,
myślę, że potrafię dokonać trafniejszej ich oceny i zmniejszam ryzyko podjęcia po-
chopnej decyzji. W istocie zatem widzę ogromną korzyść takiego równania, które
można nazwać „moralną” lub „roztropną algebrą”.
Życząc z całego serca dokonania właściwego wyboru, pozostaję oddany.
Benjamin Franklin.
W tym liście Franklin pragnął przekazać, że podejmowanie złożonych decy-
zji wymaga specjalnego, metodycznego podejścia, polegającego na rozważaniu
kolejno poszczególnych aspektów („kryteriów”) danego problemu i określeniu
ich relatywnej wagi. Takie podejście stanowi fundament wszystkich wielokryte-
rialnych metod wspomagania decyzji, zwanych również wielokryterialną analizą
porównawczą (ang. Multiple-Criteria Decision Analysis, MCDA). „Nasz umysł nie
jest w stanie ogarnąć wszystkich informacji wchodzących w skład problemu
decyzyjnego, a w szczególności tych elementów, które się nawzajem wykluczają.
Dlatego wszelkie osądy oparte jedynie na intuicji są niewystarczające – potrzebują
wspomagania” [Hogarth, 1987].
W odpowiedzi na nowe wyzwania współczesnej gospodarki i związane
z tym oczekiwania wobec decydentów w drugiej połowie XX wieku powstały
liczne wielokryterialne metody wspomagania decyzji. Wiele z nich jest opartych
na skomplikowanych procedurach formalnych i wymaga znajomości bardziej
zaawansowanych zagadnień matematycznych. Często bowiem zostały one
zaadaptowane spośród metod stosowanych w naukach technicznych. Do najbardziej
znanych i najczęściej wymienianych w literaturze MCDA należą m.in.: ELECTRE,
PROMETHEE GAIA, UTA, TOPSIS, MACBETH, VDA. Nieco odmiennym na-
rzędziem, opartym na opiniach ekspertów, jest AHP/ANP.
Metody AHP/ANP – w języku polskim znane jako analityczny proces hierarchicz-
ny, hierarchiczna analiza procesu lub analiza hierarchiczna procesu (ang. Analytic
Hierarchy Process) oraz analityczny proces sieciowy (ang. Analytic Network Process)
– zostały zaproponowane w latach siedemdziesiątych XX wieku przez amerykań-
skiego matematyka Thomasa L. Saaty’ego, profesora Uniwersytetu w Pittsburghu.
Historia metody AHP zaczyna się już w latach sześćdziesiątych, kiedy Saaty
realizował projekty dla Amerykańskiej Agencji Kontroli Zbrojeń i Rozbrojenia.
Stosunkowo wysoki budżet pozwolił mu na zatrudnienie znanych w świecie
Wstęp11
ekonomistów oraz naukowców w zakresie teorii gier i użyteczności. Najbardziej
prominentne nazwiska z zespołu to m.in. Gérard Debreu, John Harsanyi i Rein-
hard Selten – wszyscy trzej zostali później laureatami Nagrody Nobla2. Mimo tak
mocnego zespołu Saaty nie był w pełni usatysfakcjonowany rezultatami projektu.
Jako przyczyny „porażki” podał z jednej strony wysoki stopień ogólności i abs-
trakcyjności modeli decyzyjnych zaproponowanych przez naukowców, a z drugiej
fakt, że system obrony Stanów Zjednoczonych został w dużej mierze przygo-
towany przez prawników, nieświadomych w pełni jego działania [Saaty, 1996].
Kilka lat później, już jako wykładowcę w Wharton School, Saaty’ego w dalszym
ciągu dręczył brak praktycznego, systematycznego podejścia do podejmowania
decyzji i wyznaczania priorytetów. To właśnie zmotywowało go do stworzenia
prostego narzędzia wspomagającego decydentów w podejmowaniu złożonych
decyzji [Forman i in., 2001].
W pierwszej kolejności została rozwinięta metoda AHP, polegająca na przed-
stawieniu problemu decyzyjnego w postaci struktury hierarchicznej, na szczycie
której znajduje się cel decyzyjny, pod nim wpływające na niego kryteria, a na sa-
mym dole tego układu – warianty decyzyjne. Jednak natura niektórych problemów
decyzyjnych nie zawsze odpowiada takim założeniom struktury hierarchicznej,
bardziej przypominając sieć wzajemnych powiązań i współzależności. Było
to powodem, dla którego kilka lat później zaproponowano kolejne narzędzie:
analityczny proces sieciowy (ANP). O ile w przypadku hierarchii zakłada się,
że elementy w poszczególnych grupach są od siebie niezależne, o tyle sieci do-
puszczają każdy rodzaj i kierunek wzajemnych relacji pomiędzy elementami
w dowolnych grupach. Ta „młodsza siostra” AHP oparta jest jednak na tych
samych regułach i podstawach matematycznych, dlatego też często postrzega się
ją jako rozszerzenie bądź generalizację AHP, hierarchię uważając za szczególny
przypadek sieci. Dodajmy, że praktycznie każdy podręcznik dotyczący metody
ANP rozpoczyna się od wyjaśnienia podstaw AHP.
Prostota i przystępność tych narzędzi dla przeciętnego użytkownika (niemają-
cego wykształcenia matematycznego) sprawiła, że za ich pomocą rozwiązywano
wiele problemów decyzyjnych w organizacjach zarówno rządowych, jak i ko-
mercyjnych [Saaty, 2008a; Forman i in., 2001]. Najbardziej znamienne przykłady
takich zastosowań to Departament Obrony Stanów Zjednoczonych, który używał
analitycznego procesu hierarchicznego do podejmowania decyzji w tak istotnym
obszarze, jak obronność kraju. Innym przykładem jest Amerykańska Nuklearna
Komisja Regulacyjna, która wykorzystała AHP do alokacji 100 mln dol. na realizację
konkretnych projektów. Narzędzia te były również stosowane przez NASA oraz
ERDEC (ang. Edgewood Research Development and Engineering Center). Z kolei
2 Gérard Debreu (1921–2004) – laureat Nagrody Nobla w dziedzinie ekonomii w 1983 r. za wpro-
wadzenie nowych metod analizy do teorii ekonomii; John Charles Harsanyi (1920–2000) oraz Rein-
hard Selten (ur. 1930) wraz z Johnem Forbesem Nashem Jr. otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie
ekonomii w 1994 r. za osiągnięcia w zakresie teorii gier.
Wstęp12
do przedsiębiorstw prywatnych, które na podstawie tych metod podejmowały
decyzje, zaliczyć można m.in.: IBM, Xerox, British Airways, Forda oraz BC Ferry
Corporation, jedną z największych kompanii promowych na świecie. Posłużmy
się przykładami. Firma IBM w 1990 roku otrzymała Nagrodę Baldridge’a3 m.in.
za użycie AHP w projektowaniu komputera AS400; BC Ferry Corporation stosuje
metodę AHP do podejmowania tak różnorodnych decyzji, jak wybór paliwa, ubez-
pieczycieli oraz dostawców innych niezbędnych do funkcjonowania produktów
i usług; w roku 2001 rząd turecki wykorzystał AHP/ANP do wyboru najlepszej
lokalizacji do odbudowy miasta Adapazari, zniszczonego przez trzęsienie ziemi.
Do ogromnej popularności AHP w ostatnich dekadach, oprócz zademonstro-
wanych i przetestowanych możliwości aplikacyjnych w podejmowaniu ważnych
decyzji politycznych i gospodarczych, przyczyniły się także wszechstronność,
uniwersalność i elastyczność tych metod. Można je bowiem stosować właściwie
w każdym obszarze nauki i praktyki, także w połączeniu z innymi, dowolnymi
metodami i technikami wspomagającymi podejmowanie decyzji.
Celem tej monografii jest przedstawienie problematyki procesu podejmowa-
nia decyzji z wykorzystaniem metody AHP. Drugim – nie mniej ważnym – jest
zaprezentowanie i wyjaśnienie, krok po kroku, działania analitycznego procesu
hierarchicznego. AHP można potraktować zarówno jako samodzielną metodę
wspomagającą podejmowanie decyzji (większość problemów da się przedstawić
za pomocą struktury hierarchicznej), jak i jako fundament do zdobywania dal-
szej wiedzy na temat działania jej rozszerzonej wersji – ANP, a nawet jako punkt
wyjścia do innych metod i technik analizy decyzyjnej. Autorzy niniejszej książki
systematycznie i szczegółowo omawiają kolejne etapy AHP, począwszy od for-
mułowania problemu decyzyjnego, poprzez zasady konstrukcji i analizy modeli
hierarchicznych, aż po bardziej zaawansowane aplikacje tej metody i sposoby
radzenia sobie z jej najczęstszymi problemami.
Intencją autorów było stworzenie podręcznika dla osób zainteresowanych
metodą AHP i jej wykorzystaniem w nauce i praktyce, w szczególności dla stu-
dentów i wykładowców. W kolejnych rozdziałach tej książki zaprezentowane
zostały poszczególne etapy procesu podejmowania decyzji z wykorzystaniem
techniki AHP.
W rozdziale pierwszym w sposób ogólny przedstawiono podstawowe pojęcia
związane z decyzjami, podejmowaniem decyzji i wspomaganiem tego procesu.
Jego celem jest przede wszystkim pokazanie, w jaki sposób należy formułować
problem i cel decyzyjny. Podjęto też temat uzasadnienia wyboru metody wspoma-
gającej podejmowanie decyzji. W tym miejscu należy postawić sobie pytanie, czy
w ogóle istnieje potrzeba użycia jakiejkolwiek techniki wspomagającej decyzje. Aby
ułatwić odpowiedź, autorzy przedstawili różne rodzaje decyzji i zaproponowali
3 Nagroda im. Malcolma Baldridge’a ustanowiona została w 1987 r. i jest przyznawana corocznie
przez prezydenta Stanów Zjednoczonych za osiągnięcia w zakresie zarządzania jakością. Zob. http://
www.nist.gov/baldrige/ (14 marca 2014) lub http://www.baldrigepe.org/foundation/ (14 marca 2014).
Wstęp13
specjalne macierze, pomocne przy określeniu czy i jakie narzędzie zastosować
w rozwiązywaniu danego problemu decyzyjnego.
Podstawowym etapem AHP jest budowa modelu decyzyjnego, którym w przy-
padku tej metody jest struktura hierarchiczna. Temu zagadnieniu został w całości
poświęcony rozdział drugi. Model hierarchiczny pozwala na zebranie w jednym
miejscu wszystkich czynników wpływających na cel decyzyjny, pozwalając tym
samym uniknąć trudności, o których pisze w swoim liście Benjamin Franklin:
decyzje są trudne dlatego, że w trakcie ich rozważań człowiek nie widzi jedno-
cześnie wszystkich argumentów za i przeciw. Prawidłowo zbudowana hierarchia
pozwoli nie tylko dostrzec wszystkie aspekty problemu decyzyjnego, ale także
uporządkować je w jednorodne zbiory porównywalnych ze sobą elementów. Warto
dodać, że etap budowy modelu hierarchicznego jest w literaturze traktowany jako
coś oczywistego. Niewiele informacji poświęconych jest procesowi definiowania
i grupowania jego elementów, a przecież budowa modelu hierarchicznego to naj-
bardziej kreatywny etap AHP, wymagający zaangażowania dużej ilości czasu
i zasobów (np. udział ekspertów z różnych dziedzin). Dlatego rozdział ten szcze-
gółowo omawia zasady tworzenia poprawnej struktury hierarchicznej, dodając
na końcu specjalną „checklistę”, służącą do walidacji jej poprawności.
Model hierarchiczny należy w następnej kolejności poddać analizie polegającej
na porównaniu wszystkich par elementów utworzonych w ramach poszczególnych
grup, używając do tego tzw. dwubiegunowej, fundamentalnej dziewięciostopniowej
skali. Tego dotyczy rozdział trzeci, w którym skoncentrowano się na zagadnie-
niach związanych ze wspomnianą skalą oraz z procedurą pozyskiwania danych
pierwotnych od ekspertów. Przedstawiono w nim charakterystykę i podstawy
stosowania dziewięciostopniowej fundamentalnej skali porównań, zaprezentowano
zasady tworzenia zestawień par elementów w ramach struktury hierarchicznej
oraz omówiono praktyczne kwestie związane z konstruowaniem kwestionariusza,
np. sposób prezentacji i formułowania pytań. Poruszono także kwestie dotyczące
doboru respondentów do badań, pozyskiwania od nich ocen na podstawie po-
równań utworzonych par elementów oraz wprowadzania wyników tych ocen
do macierzy. Należy dodać, że pozyskiwanie informacji do analizy modelu hie-
rarchicznego to etap, który generuje najwięcej problemów w całej metodzie AHP.
Jednym z nich jest omówiony szeroko w rozdziałach piątym i siódmym problem
niezgodności ocen, który powoduje, że wyznaczone ostateczne wyniki nie mogą
być uznane za wiarygodne.
Kolejnym etapem AHP jest obliczenie wartości współczynników wagowych
(priorytetów, wag). Rozdział czwarty przybliża Czytelnikowi matematyczną stronę
AHP przede wszystkim od strony praktycznej, prezentując szczegółowo – krok
po kroku – cztery różne sposoby obliczania priorytetów: za pomocą specjali-
stycznego oprogramowania, a także z wykorzystaniem rachunku macierzowego,
średniej geometrycznej oraz średniej arytmetycznej. Każdy z tych sposobów
został omówiony na konkretnych, bliskich Czytelnikowi przykładach problemów
decyzyjnych, jak choćby wybór telefonu komórkowego czy najlepszego miejsca
Wstęp14
na wakacyjny wyjazd. Celem zwiększenia przejrzystości prezentowanych algoryt-
mów obliczeniowych w sposób jedynie bardzo ogólny potraktowano twierdzenia
matematyczne stanowiące fundament metody AHP, natomiast odwołano się
do obszernej literatury w tym zakresie, szczególnie do książek autora metody AHP.
Wyznaczenie wartości współczynników wagowych nie kończy analizy. Dla każdej
macierzy porównań przeprowadza się analizę jej jakości, czyli weryfikację zgodności
(logiczności), która odzwierciedla rzetelność i kompetencje ekspertów. Pomiaru tej
zgodności w metodzie AHP dokonuje się za pomocą specjalnego współczynnika,
zwanego współczynnikiem zgodności CR (ang. consistency ratio). Podobnie jak prio-
rytety, CR można obliczyć, korzystając z programu komputerowego lub wykonać
działania „ręcznie”. W rozdziale piątym, posługując się konkretnymi przykładami,
omówiono różne sposoby obliczania oraz interpretacji współczynnika CR. Niektóre
z nich stanowią kontynuację przykładów z rozdziału czwartego. Warto jednak pod-
kreślić, że możliwość kontroli logiczności analizy modelu AHP za pomocą specjalnego
współczynnika należy uznać za ogromną zaletę tej metody. Dzięki temu można się
również przekonać, jak rzetelnie respondent odpowiadał na zadane pytania. Oprócz
pomiaru zgodności w rozdziale piątym przedstawiono także analizę wrażliwości
(ang. sensitivity analysis), za pomocą której można sprawdzić, jak wrażliwe są wartości
otrzymanych współczynników wagowych na zmiany poszczególnych ocen.
Po otrzymaniu poprawnych wartości współczynników wagowych badacz
musi zmierzyć się z kolejnym problemem, jakim jest agregacja wyników w przy-
padku decyzji grupowych. Jak powszechnie wiadomo, ważne i złożone decyzje
– do rozwiązywania których służą wielokryterialne metody podejmowania decyzji
– nigdy nie są podejmowane jednoosobowo. Bardzo często wymagają one zaanga-
żowania wieloosobowych zespołów złożonych z ekspertów z różnych dziedzin.
Konsekwencją tego mogą być rozbieżne opinie i poglądy, co sprawia, że trudno
jest wypracować wspólne stanowisko. Rozdział szósty jest w całości poświęcony
decyzjom grupowym i agregacji wyników AHP pochodzących od wielu respon-
dentów. W metodzie AHP proponowane są dwa sposoby agregacji ocen: agregacja
indywidualnych osądów (ang. aggregation of individual judgments, AIJ) oraz agregacja
indywidualnych priorytetów (ang. aggregation of individual priorities, AIP). AIJ ma
miejsce na etapie dokonywania porównań parami i stosowana jest w przypadku,
gdy grupa podejmuje decyzję wspólnie, w tym samym miejscu i czasie, AIP na-
tomiast polega na łączeniu wartości współczynników wagowych pochodzących
od niezależnych respondentów. Dobór metody agregacji wyników zależy zatem
od sposobu pozyskiwania danych. Innymi kwestiami, zaprezentowanymi w tym
rozdziale, są liczebność grup eksperckich oraz podział i znaczenie ich kompetencji.
Warto zwrócić uwagę, że etap agregacji ocen grupowych jest nierzadko pomijany
w raportowaniu prac badawczych z wykorzystaniem metod AHP/ANP. Być może
jest to związane z nieznajomością tej problematyki przez badaczy, którzy często
dokonują tych ocen sami. Intencją autorów książki jest przekazanie odpowiedniej
wiedzy w tym zakresie, tak aby w przyszłości nikt nie pomijał tego ważnego
zagadnienia w swoich działaniach badawczych.
Wstęp15
Rozdział siódmy, ostatni, nie tylko stanowi podsumowanie rozważań zawartych
w całej monografii, ale także szczegółowo odnosi się do najczęściej omawianych
w literaturze wad i zalet metody AHP. Główny nacisk położono na wspomnia-
ny już problem niezgodności wyników oraz inwersję rang, a, co najważniejsze,
przedstawiono różne sposoby radzenia sobie z tymi problemami w praktyce.
W kontekście zalet metody AHP podkreślano jej elastyczność, uniwersalność
i wszechstronność, można ją bowiem stosować do rozwiązywania różnych ka-
tegorii problemów decyzyjnych, w różnych obszarach, a nawet w połączeniu
z innymi metodami wspomagania decyzji. Jako przykłady bardziej zaawanso-
wanych możliwości zastosowania AHP zilustrowano analizę korzyści i kosztów
oraz planowanie analityczne.
Na końcu książki został zamieszczony krótki aneks, odwołujący się do tzw.
aksjomatów metody AHP. Zostały one wyodrębnione z głównej treści książki,
ponieważ dotyczą różnych etapów tej metody, dlatego w poszczególnych roz-
działach można spotkać odwołania do tych pojęć.
Każdy rozdział rozpoczyna swoiste motto nawiązujące do jego tematyki.
Cytaty te pochodzą z różnych źródeł – tym sposobem autorzy chcieli pokazać,
że problematyka podejmowania decyzji i wspomagania procesu decyzyjnego
przewijała się w różnych kontekstach i epokach. Jednocześnie należy podkreślić,
że we współczesnym świecie procesy podejmowania decyzji i wielokryterialne
metody wspomagające analizę problemów decyzyjnych to nie tylko niezwykle
popularny, ale przede wszystkim bardzo istotny nurt w dziedzinie zarządzania.
Zarządzanie bowiem opiera się na nieustannym podejmowaniu decyzji, które
stają się coraz bardziej skomplikowane i wieloaspektowe. A zatem umiejętność
stosowania MCDA w praktyce to jedno z najważniejszych wyzwań stojących
przed współczesnymi menedżerami.
W niniejszej książce znajdują się liczne przykłady odnoszące się zarówno
do modeli hierarchicznych, jak i do obliczeń – w większości przypadków zostały
one opracowane przez autorów książki, częściowo zaczerpnięte z innych źródeł.
Autorzy w wielu miejscach odwołują się do dorobku twórcy AHP, literaturę
tę traktując jako podstawowe źródło wiedzy na temat opisywanej metody. Dlatego
przy wprowadzaniu jakichkolwiek nowych pojęć dotyczących AHP w nawiasach
podane zostały ich nazwy w języku angielskim. Ponadto podręcznikowe wyjaś-
nienia działania metody na różnych jej etapach zostały wzbogacone przez autorów
wynikami ich własnych doświadczeń i obserwacji, wynikających z prowadzonych
w tym zakresie wieloletnich badań.
W trakcie gromadzenia materiałów i pisania niniejszej książki autorzy wielo-
krotnie konsultowali się z twórcą metody AHP, profesorem Thomasem L. Saatym.
Na koniec wyraził on swoją akceptację dla tej pracy i postanowił zarekomendować
książkę jako wyczerpujący podręcznik dotyczący metody AHP.
Wstęp1 Panorama ryzyka
17
Rozdział 1
Określenie problemu decyzyjnego
[...] człowiek ma silną potrzebę pewności – chce wierzyć, iż metoda,
za pomocą której podejmuje decyzje, jest właściwa.
W rzeczywistości woli nawet podejmować „złą” decyzję i być jej pewnym,
niż „dobrą” i być targanym wątpliwościami co do jej słuszności.
Erich Fromm, Rewolucja nadziei
Celem tego rozdziału jest wprowadzenie Czytelnika w problematykę
podejmowania decyzji i koncepcji leżącej u podstaw metody AHP. Z uwagi
na wiele problemów związanych z tym tematem materiał ten nie wyczerpuje
poruszanego zagadnienia, dlatego też zachęcamy do uzupełnienia podanych
tu informacji o obszerną literaturę. Napisano już bardzo wiele poradników
dotyczących podejmowania decyzji: od prostych, kierowanych do laika
[Steinhouse, 2012], aż do tych przeznaczonych dla menedżerów [Goodwin,
Wright, 2011] czy osób naukowo zajmujących się problematyką procesów
decyzyjnych [Sadowski, 1981; Kaliszewski, 2008]. Sporo informacji z zakresu
teorii podejmowania decyzji można znaleźć także w publikacjach twórcy
AHP, Thomasa L. Saaty’ego. W niniejszym rozdziale przedstawione zostaną
podstawowe pojęcia związane z różnymi rodzajami decyzji, zdefiniowana
rola decydenta oraz zaprezentowany sposób formułowania problemu i ce-
lów decyzyjnych. Po dokonaniu tych czynności należy wybrać odpowiednią
metodę wspomagającą podjęcie decyzji – i tak w podrozdziałach omówiono
kilka najpopularniejszych koncepcji wspomagających podejmowanie decyzji
i zaproponowano rozbudowany schemat przedstawiający poszczególne etapy
metody AHP, te zaś będą omawiane w kolejnych rozdziałach.
1.1. Przegląd problematyki w literaturze
Podejmowanie decyzji to nieodłączny element życia prywatnego i zawodowe-
go każdego człowieka. Jest to równocześnie jedno z najczęściej podejmowanych
działań. Może obejmować zarówno codzienne, drobne czynności, jak i działa-
nia na wielką skalę, dotyczące organizacji i całych państw [Piotrowski, 2009].
Najprostsza definicja określa decyzję jako jeden z możliwych wariantów
18
w danym problemie decyzyjnym, natomiast sama czynność podejmowania
decyzji to proces wyboru tego wariantu. Inne określenie opisuje decyzję jako
świadomy i nielosowy wybór związany z działaniem [Szarfenberg, 2002,
s. 2]. Problem decyzyjny występuje zatem wówczas, gdy człowiek staje przed
wyborem jednej spośród co najmniej dwóch możliwości. To, jakiego dokona
wyboru, zależy od kryteriów decyzyjnych, czyli wpływających na ten wybór
czynników. W przypadku decyzji dotyczącej zakupu samochodu osobowego
takim czynnikiem może być np. ocena spalania na 100 kilometrów, wielkości
bagażnika czy też koloru pojazdu.
W literaturze bardzo często można się spotkać z pojęciem decyzji racjonal-
nej [Pei, 2013]. Każda decyzja ma określone konsekwencje, przy czym część
z nich jest oceniana pozytywnie (poprzez korzyści), część negatywnie (poprzez
nakłady), zaś pozostała część jest neutralna bądź też brak pewności co do jej
oceny. Kluczowym postulatem racjonalności jest wybór tych wariantów, które
uwzględniają właściwą relację między pozytywnymi i negatywnymi skutkami.
A zatem powstaje problem określenia siły tych relacji. Najwygodniej i najprościej
jest sprowadzić oceny do wspólnego mianownika, jakim jest miara liczbowa
reprezentująca wagę poszczególnych kryteriów. Właśnie metoda AHP pomaga
w znalezieniu tego „wspólnego mianownika”, o czym będzie mowa w dalszej
części książki.
Istotne wydaje się rozróżnienie pomiędzy rozwiązywaniem problemów
decyzyjnych a ich podejmowaniem. Rozwiązywanie problemów decyzyjnych
formułowane jest za pomocą siedmiu kroków [Anderson i in., 2009].
1. Identyfikacja i definiowanie problemu (i celu decyzyjnego).
2. Podanie możliwych rozwiązań (wariantów).
3. Określenie kryteriów wpływających na analizę i wybór rozwiązań (wa-
riantów).
4. Ocena poszczególnych rozwiązań w odniesieniu do wariantów.
5. Wybór najlepszego rozwiązania.
6. Wdrożenie wybranego rozwiązania.
7. Ocena skutków wdrożenia i rozpoznanie, czy problem został rozwiązany
w satysfakcjonujący sposób.
Sam proces podejmowania decyzji jest pojęciem węższym niż rozwiązywanie
problemu decyzyjnego, obejmującym jedynie pięć pierwszych kroków, przy
czym trzy pierwsze zwane są strukturyzacją problemu, zaś czwarty i piąty –
analizą problemu decyzyjnego. Natomiast sama decyzja to jedynie krok piąty,
czyli wybór najlepszego rozwiązania (rys. 1.1). W literaturze [Levin i in., 1986]
można znaleźć propozycję dodatkowego etapu początkowego w metodyce po-
dejmowania decyzji, jakim jest obserwacja środowiska problemu decyzyjnego.
Obejmuje on m.in. takie czynności, jak wizytacje, konferencje, obserwacje
i badania wstępne. Jest to bardzo ważny krok, pozwalający na lepszą identy-
fikację problemu i celu decyzyjnego, tym samym warunkujący skuteczność
i wiarygodność wyników decyzji.
Rozdział 1. Określenie problemu decyzyjnego1.1. Przegląd problematyki w literaturze
19
Rysunek 1.1
Rozwiązywanie problemu
decyzyjnego, podejmowa-
nie decyzji i decyzja (relacje)
Rozwiązywanie
problemu
decyzyjnego
Identyfikacja
i definiowanie
problemu i celu
Identyfikacja
i definiowanie
wariantów
Identyfikacja
i definiowanie
kryteriów
Ocena
wariantów /
rozwiązań
Wybór
wariantu /
rozwiązania
Wdrożenie
wybranego
rozwiązania
Ocena skutków
wdrożenia
rozwiązania
Podejmowanie
decyzji
Strukturyzacja
problemu
decyzyjnego
Analiza
problemu
decyzyjnego
DECYZJA
Źródło: opracowanie własne na podstawie: [Anderson i in., 2009].
Wspomaganie decyzji uznawane jest za klasyfikację decyzji poprzez rekomen-
dację lub wyróżnienie tego działania, które jest optymalne pod względem celów
i oczekiwań decydenta [Roy, 2005]. Każde postępowanie wspomagające procesy
decyzyjne ma własną specyfikę. W literaturze dotyczącej badań operacyjnych
[Anholcer, 2009; Levin i in., 1986] wyróżnia się siedem następujących etapów
rozwiązywania problemów decyzyjnych i podejmowania decyzji:
sformułowanie problemu obejmujące opis, na czym polega problem, co ma
być optymalizowane (cel), jakie kryteria warunkują osiągnięcie tego celu, jakie
są ograniczenia itp.,
Pobierz darmowy fragment (pdf)