文章编号:!""#$%"&(%""’)"#$""()$"*
应用合作博弈确定组合评价权重系数的方法研究
陈衍泰!,陈国宏%,李美娟%
(!+复旦大学管理学院,上海 %"",##;%+福州大学管理学院 ,福建 福州 #’"""%)
摘 要:本文运用合作博弈的原理,将用于组合评价、具有相同属性的单一评价方法看作合作博弈中的局中人;采
用平均值作为单一方法相对于组合评价结论偏差的参考基准,所得组合评价的误差平方和视为合作的结果;应用
多种单一评价方法所得结论的偏差相对于组合评价结论总偏差的贡献,来对单一方法进行赋权。最后针对一个案
例,采用自主开发的基于-./语言工具的23456789:!+"软件进行模拟分析与比较分析。
关键词:组合评价;合作博弈;权重系数;模拟分析
中图分类号:;(#"+’) 文献标识码:.
收稿日期:%"",$"($#";修回日期:%""’$"’$"*
基金项目:国家自然科学基金资助项目(&"!&!"%*)
作者简介:陈衍泰(!)&)$),男(汉族),福建三明人,复旦大学管
理学院博士生,研究方向:综合评价,风险投资与创业
管理<
! 引言
由于各种单一评价方法的机理不同、方法的属
性层次相异,在应用中多种评价方法之间评价结论
会存在差异。学术界提出“组合评价”的概念,用以
提高评价结论的信度。通过各种方法的组合,第一
可以达到取长补短的效果;第二,可以利用更多的信
息;第三,通过组合可以得到一些良好的性质,组合
中各元素并不具有某些优良的性质,但通过组合却
能得到一些良好的性质。
目前已经存在的组合评价方法中,有学者提出
用几种方法对多指标评价,将所得的权数进行组合。
通过采取建立最优化数学模型,使得组合方法权向
量与多方法的权向量的偏差平方和最小,从而确定
评价指标的组合权重[!]。这种组合方法的优点是
计算上的简单;但是其最大的不足点是其是一种基
于对象属性的组合赋权法,仅仅适合将具有多指标
的一个对象进行组合。从严格角度上讲,是基于属
性指标的,而不是一种基于方法的组合评价方法。
进一步,为了解决适用于同一对象多种可行评
价方法结论不一致的问题,学术界提出对几种单一
评价方法所得的评价排序结果进行组合的方法。例
如平均值法、196=>法、?9@5A>:=法等[%$#]。这些方
法开始关注多方法评价结论不一致问题,在一定程
度上提出了简单可行的解决方案,为组合评价理论
发展奠定基础。但是,现有方法的基本思路是“少数
服从多数”,也就是多方法评价排序值中有多数方法
的结论比较一致,少数方法排序不一致,应用时取前
者的结论。显然最大的不足点是缺乏理论依据,因
为少数方法的结论可能更符合实际。所以需要更进
一步探讨不同评价方法对于一个评价对象的“偏好”
和适用问题。
从评价方法的“偏好”和分类出发,有学者建议
基于多种评价方法组合赋权的组合法,是区分了主
观赋权评价法和客观赋权评价法,并把两类权重信
息相结合[,$*]。这种组合方法的有效性表现在,既
能充分利用客观信息,又尽可能地满足决策者的主
观愿望,拓展了原有简单的“少数服从多数”组合思
想。主要缺点是当对象的属性个数变化时,组合权
重缺乏稳定性,因此,只有和前述的基于对象的属性
组合赋权法相结合,在应用中才能更加有科学性。
组合评价中选择单一评价方法的“偏好和适用
性”的另外一个思路认为,由于评价机理的不同,不
同方法对被评价对象是有偏好的。要建立多方法的
组合评价模型,必须对这些规律有所了解。因为大
量实例(样本)的采集,难度相当大。因此通过仿真
实验的方法研究单一方法评价结论的漂移性,旨在
为组合评价提供实验依据[&]。这种方法具有更大
的科学性,寻找出单一评价方法的“偏好性”,为组合
奠定基础;同时区分了不同评价方法的属性层次的
差异,进一步拓展了文献[,]的细分思想。不过该文
还没有提出具体如何组合的思路。
本文试图在基于相同属性单一方法的组合评价
第!#卷 第#期
%""’年 *月
中国管理科学
?B8:575C9D6:>A9E->:>F5G5:HIJ85:J5
39A<!#,K9<#
CD:5, %""’
万方数据
上做进一步探索。首先运用合作博弈的原理,将用
于组合评价、具有相同属性的单一评价方法看作合
作博弈中的局中人;采用平均值为组合评价结论的
参考基准,所得组合评价结论与各种单一评价方法
的误差平方和视为合作的结果;应用各项单一评价
方法的结论对组合评价结论的贡献和分配,来对单
一方法进行赋权。最后采用自主开发的基于!"#$
%"&语言的软件包’()*+,-./012进行模拟分析与
比较分析。
! 组合评价的合作博弈分析模型
!"# 合作博弈方法的基本原理[$]
特征函数!(")表示联盟"通过协调其成员的
策略所能保证得到的最大赢得。
!(")345
#!$"
3-/
%!$&’"
"
(!"
)((#,%)
当用特征函数来研究* 人合作对策时,实际上
作了旁支付假设(,-6*7849.::),该假设在交易计划
中是合理的。
支付向量(849.::)*;<.+)$(表示第(个参与者
所得的份额,$(满足:
(0)个体合理性$(#!({(}),(+0,=,⋯,*
(=)群体合理性"
(!&
#( +!(&)或#(&)+
!(&),也称帕雷托最优性(>4+*<..8<-34?-<9)
(@)核心(A.+*)中的分配使得任何联盟都没有
能力推翻它。
支付向量#在核心中的充要条件为,其还需满
足:联盟合理性,即#(")#!("),$"%&。
核子(BC;?*.?C,)和DE48?*9值是两种将!(&)
分配给* 个参与者的支付方案。核子是对核心的扩
展,而且对于任何合作对策必须非空。DE48?*9值实
质是按照各参与者的“平均”贡献大小来分配支付,
是从三个公理(有效性公理、对称性合理、可加性公
理)出发得到的:
!((!)+"
,
(*’-,-)!(-,-’0)!
*!
[!(,)’!(,’{(})](+0,=,⋯,* (0)
本文应用第二种方法对算例进行了的分配。
!"! 组合评价问题用合作博弈分析的描述
=1=10 基本评价模型参数的描述
文[0]![=]已经指出,单一综合评价方法结论
常存在结论不一致、可信度不高等问题,现在用多种
具有相同属性的评价方法进行组合评价。设一个系
统综合评价问题,要对.个待评价对象进行评价,
以得到评价得分与排序结论;现在采用* 种具有相
同属性的单一评价方法对其进行评价,方法集合用
& +{0,=,⋯,*}表示,本文将组合评价方法集合
& 看成是合作博弈问题的局中人集合。
设单一方法集合& 的所有子集为=&,那么&
的任何一个子集"!=& 形成组合评价问题的一个
联盟。若干种单一评价方法结成联盟后,作为一个整
体进行组合评价,目标是尽量降低组合评价的误差。
本文采用单一方法评价得分值与人为设定的基准得
分(一个核心问题)之间的误差平方和,来反映组合
评价的性能。
设$(/为第(种单一评价方法对第/个对象的评
价得分值,记0(/+$/’$(/表示对于第/个待评价
对象,单一方法(评价得分值与多种评价方法的线
性平均值$/之间的误差,(+0,=,⋯,*;/+0,=,
⋯,.。
设1#/+20#0/32=#=/3⋯32*#*/表示多方
法组合评价值,20,2=,⋯,2* 为* 种单一评价方法
的加权系数,它们满足"
*
(+0
2(+0,2(#2,(+0,=,
⋯,*。设0/为第/个待评价对象组合评价误差,那
么就有
0/+"
*
(+0
2((#/’#(/)+"
*
(+0
2(0(/ (=)
组合评价模型的误差平方和为
4(&)+"
.
/+0
0=/+"
.
/+0
"
*
(+0
"
*
5+0
2(250(/05/ (@)
记6+("
.
/+0
0(/05/)*7*,8+(20,2=,⋯,2*)9,
:9 +(0,0,⋯,0)07*
定义# 6为组合评价模型的误差信息矩阵,
定义8为组合评价模型的加权系数向量。可以将组
合评价误差平方和的非负权最优组合预测模型写
成:
3-/4(&)+8968
:98+0
8#
&
’
( 2
(F)
=1=1= 组合评价问题的合作博弈分析
首先把* 种具有相同属性的评价方法看成是
合作博弈的* 个局中人,其次将组合评价的误差平
方和4(&)看成是合作博弈分析的结果,那么我们
的目标是组合评价的误差要求比各种单一评价方法
得到的结论更小。
在合作博弈分析中,DE48?*9值是一种将!(&)
·2G· 中国管理科学 =22H年
万方数据
分配给! 个参与者的支付方案。核子是对核心的扩
展,而且对于任何合作对策必须非空。!"#$%&’值实
质是按照各参与者的“平均”贡献大小来分配支付,
是从三个公理(有效性公理、对称性合理、可加性公
理)出发得到的(()式的。
在组合评价问题中,! 种参与组合的方法就是
“参与者”;组合评价的误差总和"(#)就是“最大联
盟”的联盟成果;单一方法评价结论的误差就是“局
中人给联盟带来的贡献”;我们的目标是求得一个客
观权重向量($(,$),⋯,$!),其中$%是单一评价方法
按其对总误差的平均贡献所得的“分配”,也就是相
对于组合评价结论得到的客观权重。
根据以上理论,我们做以下定义:
定义! 设#&{(,),⋯,!},’!#,((’)为
定义在)# 集合上实值函数,令((’)&"(’),若
((’)满足
)(!)&*
((#)"#
!
%&(
(({%
$
%
& })
(+)
就称((’)为合作博弈[#,(]的特征函数。其中
"(’)表示联盟’进行组合评价所得的误差平方和。
定义" 称((’’{%})*((’)为第%种单一评
价方法对于联盟’合作的贡献,这里’!#。再定义
"%(()&#
’
(!*+’+)!(+’+*()!
!!
[((’)*((’*{%})] (,)
为合作博弈[#,(]中第%种单一评价方法所
得到的平均贡献。
定义 # 称 "(()&("(((),")((),⋯,
",(())为合作博弈[#,(]的!"#$%&’值。
定义$ 将所得到的!"#$%&’值进行归一化处
理,得到合作博弈分析方法确定的组合评价权重系
数向量($(,$),⋯,$!)。其中
$%&"
%(()
((#)
/#
!
-&(
"-(()
((#)
,(%&(,),⋯,!)(-)
它们满足#
!
%&(
$%&(,$%(*,%&(,),⋯,!。
" 组合评价权系数确定的合作博弈方法计
算步骤
步骤( 计算初始的组合评价权系数。其基本
原理是根据组合评价误差信息矩阵.,采用简单的
组合方法来计算。常见的简单组合方法包括:线性
平均法,最小方差组合法,方差倒数加权组合法,均
方差倒数加权法,非负权重最优组合法等。
步骤) 计算多评价方法合作博弈的特征函数
((’)&"(’)。实际上就是多方法联盟’进行组合评
价所得的误差平方和,计算出每个联盟的特征函数。
这里’!.,’是#的子集,总共需要计算/(!0/)!
0⋯0/!*(! 0/!! &)!*(个特征函数。计算方法
见定义(与(/)式。
步骤0 计算多评价方法合作博弈的!"#$%&’
值,也就是每一个评价方法对于组合评价误差总和
的平均分配。计算的方法见定义0与(,)式。
步骤/ 获得基于合作博弈分析的组合评价权
系数。将单一评价方法所获得的平均分配进行归一
化处理,得到合作博弈分析方法确定的组合评价权
重系数向量($(,$),⋯,$! ),可以利用公式(-)进行
计算。
# 实证与模拟分析———中国宏观财政税收
政策相对优异性评价
#%& 评价指标的选择
中国宏观财税政策年度实施绩效评价是一个纵
向的相对值。这是属于已发生的时间序列,因此,对
其进行评价的指标应选择诸如政策支出或收入占
123的比例、物价上涨幅度的绝对值(考虑到物价
的负增长情景)等具有相对可比性的指标。同时,所
选择的指标还应能客观、充分地反映财政政策的实
施绩效,这样才可使评价结果具有可信性。指标的
选择数据来源于《中国财政统计年鉴》((44*)!
()**()[(/]。
为此,本文选取(()财政支出占123的比例;
())财政赤字占123的比例;(0)财政收入占123
的比例;(/)123的增长幅度;(+)城镇居民人均可
支配收入与农村居民人均可支配收入的比例;(,)出
口总额与进出口总额之比等,项参数作为对年度财
政政策实施绩效的评价指标体系。
#%! 单一综合评价方法的抽取
我们应用本文提出的方法,综合应用主成分分
析(方法()、灰色关联度评价方法(方法))和基于信
息熵的评价方法(方法0)对我国(44*5)**(年财
政绩效做分析评价。
#%" 单一评价方法的应用
熵值法、灰色关联度、模糊综合评价法、改进的
和主成分分析法都是评价中常用的方法,由于
篇幅所限,本文不具体介绍这些单一评价方法本身,
详细可见参考文献[45()]。
·(4·第0期 陈衍泰等:应用合作博弈确定组合评价权重系数的方法研究
万方数据
分别应用三种单一的评价方法对!"年中国财
税政策运行情况进行综合评价,各方法的得分与排
序见表!。可以看到,三个排序结论存在差异性。
表! 我国!""#$%##!年财政绩效单一评价方法结论
信息熵评价 排序! 灰关联评价 排序" 主成分分析 排序#
"$$! $%&’’! " $%"$’! # !%!(’)*& !
"$$$ $%&&+) ! $%"’+! ! $%(#!!*) "
!((( $%’(’+ # $%"#$( " $%&()!+* #
!((+ $%"+#’ & $%!+"" ’ $%!($"*( ’
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!(() $%$&#+ !! $%!#* !" ,$%#)’’# (
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!((’ $%#$#( ’ $%!*#! + ,$%’*!’) !$
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!((" $%!($+ + $%!*&& & ,$%&!++" !!
!((! $%"&!! ) $%!*’ ) ,$%"(&)# +
!(($ $%$)"( !$ $%!&!# ( ,$%$))"’ &
&’& 基于合作博弈分析的组合评价模型的应用
利用本文所分析的基于合作博弈分析的权系数
模型,对我国"$$!年西部中心城市的发展水平进行
分析评价。
’%’%! 计算初始的组合评价权系数。本文采用多
方法评价标准化处理后的得分线性平均值为组合评
价结论的参考基准,计算出组合评价模型的误差信
息矩阵如下:
-.
$%!$#& $%’’#& $%&’*!
$%$"$)( $%##!" $%#&!(
!
"
#
$$%$&’!* $%"$(* $%!&&)
’%’%" 采用定义!与(’)式计算三种评价方法合作
博弈的特征函数。本文采用#种单一评价方法,所
以需要计算"#,!.*个特征函数。计算结果如下:
!({"})#$%"#$$!({!,"})#$%!&*"!({!,#})
#$%$"#*!({",#})#$%$(+"!({!})#$%$##$
!({"})#$%$&’’!({#})#$%$$+’
’%’%# 利用公式())(*)进行计算基于合作博弈分
析的组合评价权系数。将单一评价方法所获得的平
均分配进行归一化处理,得到合作博弈分析方法确
定的组合评价权重系数向量$以及总误差%"%其中
$&#!
&(’)
’(")
/%
(
)#!
!)(’)
’(")
所 以,$ #($!,$",$#)#($%$(&" $%+"(&
$%$*&#)
现在可以计算得到组合评价的总误差
%" #$&*&$+ #$%$&(!
&’( 比较分析
为了便于比较,这里采用平均值法、/0123456
法、方差倒数加权法、非负权重最优组合法来计算三
种单项方法评价及组合评价的结论,详细计算原理
见文[(,!"]。运算工具采用作者自行开发的
-78-9:;<2=>?05!%$(基于 @A9BAC程序语言的
工具,其原理见文献[!&]。
把所得的数据列在表"中。
举例,以方差倒数加权组合法可以计算得,$,
#($,!,$,",$,#)#($%&)!&,$%#$+*,$%!"(+)。同样,
可以计算得到组合评价的总误差%" #!,&*&$+,
#$%!*)
表% 五种组合评价方法分析中国宏观财政税收政策相对优异性的结论比较
权重的确定方法
单一方法的权重系数
合作博弈
分析法
方差倒数
加权法
非负权重最
优组合方法
/0123456
方法
平均值
方法
B! $%$(&" $%&)!& $%"&"! $%!&)* $%####
B" $%+"(& $%#$+* $%#)&& $%))"! $%####
B# $%$*&# $%!"(+ $%#+"’ $%!+!" $%####
组合评价的总误差 $%$&(! $%!*) $%"!) $%$($" $%"&#
由此可见,以评价误差平方和作为衡量判断效
果的准则,合作博弈方法确定组合评价权重系数,优
于已有的权重系数确定方法。
&’) 模拟分析
为了验证这个算法的有效性,增加研究的信度,
本研究还通过&$组数据的计算机仿真实验揭示:采
·"(· 中国管理科学 "$$&年
万方数据
用合作博弈确定权重的组合评价方法比一般的组合
方法更加有效。基本思路参照笔者在文献[!]提出
的计算机模拟分析方法。
采用 "#$%#&工具进行计算机模拟验证,一
共进行’(组模拟。首先生成)((个随机对象当作
一组评价对象来模拟;分别采用三种单一方法:主成
分分析、灰色关联度评价方法和基于信息熵的评价
方法进行评价;再分别采用方差倒数加权法、均方差
倒数加权法、非负权重最优组合法四种确定组合的
权重;分别确定)((个对象的四种组合评价方法的
组合评价值。最后分别针对上述四种组合方法来计
算每)(组试验的总误差平均值,列在表*中。
表! 采用模拟分析方法的四种
组合评价结论总误差比较
权重的确定方法
)(组总误差平均值
实验组数
合作博弈
分析法
方差倒数
加权法
均方差倒
数加权法
非负权重
最优组合法
)!)( (+(,(!)* (+(,!, (+),!-! (+(,.-./
))!,( (+((’(*’ (+(*/.*) (+(.!)/- (+(,!,-/
,)!*( (+((0,0! (+(*/)/. (+)-,.’, (+(*-’!.
*)!-( (+((**!/ (+(,’)(! (+)(’-’. (+(*)((0
-)!’( (+((!0 (+(**)// (+(//!-, (+(*.(’0
’(组平均值 (+((-(!. (+(*0.,, (+)(.(*) (+(*()/
通过表*的比较,可见本文提出的采用合作博
弈分析法确定组合评价的权重方法,和已有的组合
方法相比,与系统的总误差相对更小。
" 结论与讨论
本文首先在已有研究的基础上,区分了不同系
统评价方法的属性层次,并且提出一种综合各种具
有相同属性评价方法的组合方法,可以克服仅仅使
用一种方法的片面性,综合利用多种评价方法能够
从各个角度反映评价对象的信息;其次承认不同方
法之间的差异,除了能够通过文献[!]提出的仿真模
拟来测定单一方法的漂移性以外,还可以通过单一
方法相对于组合评价结果之于给定基准的方差贡献
率大小来确定该方法的权重系数;再次这种确定组
合评价权重系数的方法不仅仅考虑文献[,]提出的
“少数服从多数”简单原则;通过模拟分析的结论可
以看出,也有利于解决文献[0]面临着的当对象属性
个数变化时,组合权重缺乏稳定性问题。
本文采用单一方法评价得分值与多方法评价值
的均值之间的误差平方和,来反映组合评价的性能。
不过,这里用于计算组合评价误差的“基准”采用多
方法评价值均值的思路值得进一步探讨。由于单一
方法有其独特的评价偏好,均值作为确定衡量误差
未必合理。目前没有更为合理的基准可以作为替
代,本文采用这个基准。这是未来研究的方向。
(致谢:本文在修改中得到复旦大学管理学院司春林教
授的指导以及匿名评审专家的建议,这里表示特别的感谢!)
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万方数据
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·:O· 中国管理科学 "99>年
万方数据