8 种权重确定的方法汇总
本文将从八种权重类型的分类,及其所需的数据格式、如何解读进行
说明;另外针对一些常见问题:如多级权重如何计算?用多种方法计
算得到的权重如何合并为综合权重用于之后的分析?常见的不同权
重计算方法的搭配方式,在之后第二部分里详细说明。
一、第一部分:权重确定方法分类
权重计算的确定方法在综合评价中重中之重,不同的方法对应的计算
原理并不相同。在实际分析过程中,应结合数据特征及专业知识选择
适合的权重计算。
下面介绍的权重方法,共 8 种按照计算原理可分成四类。
第一类为 AHP 层次法和优序图法;此类方法利用数字的相对大
小信息进行权重计算;此类方法为主观赋值法,通常需要由专家打分
或通过问卷调研的方式,得到各指标重要性的打分情况,得分越高,
指标权重越大。
此类方法适合于多种领域。比如想构建一个员工绩效评价体系,指标
包括工作态度、学习能力、工作能力、团队协作。通过专家打分计算
权重,得到每个指标的权重,并代入员工数据,即可得到每个员工的
综合得分情况。
第二类为熵值法(熵权法);此类方法利用数据熵值信息即信
息量大小进行权重计算。此类方法适用于数据之间有波动,同时会将
数据波动作为一种信息的方法。
比如收集各地区的某年份的经济指标数据,包括产品销售率(X1)、
资金利润率(X2)、成本费用利润率(X3)、劳动生产率(X4)、
流动资金周转次数(X5),用熵值法计算出各指标权重,再对各地
区经济效益进行比较。
第三类为 CRITIC、独立性权重和信息量权重;此类方法主要是
利用数据的波动性或者数据之间的相关关系情况进行权重计算。
比如研究利用某省医院 2011 年共计 5 个科室的数据指标(共计 6 个
指标数据)进行 CRITIC 权重计算,最终可得到出院人数、入出院诊
断符合率、治疗有效率、平均床位使用率、病床周转次数、出院者平
均住院日这 6 个指标的权重。如果希望针对各个科室进行计算综合得
分,那么可以直接将权重与自身的数据进行相乘累加即可,分值越高
代表该科室评价越高。
第四类为因子分析和主成分法;此类方法利用了数据的信息浓
缩原理,利用方差解释率进行权重计算。
比如对 30 个地区的经济发展情况的 8 项指标作主成分分析,主成分
分析法可以将 8 个指标浓缩为几个综合指标(主成分),用这些指标
(主成分)反映原来指标的信息,同时利用方差解释率得出各个主成
分的权重。
1、AHP 层次分析法
(1)方法原理及适用场景
AHP 层次分析法是一种定性和定量的计算权重的研究方法,采用两
两比较的方法,建立矩阵,利用了数字大小的相对性,数字越大越重
要权重会越高的原理,最终计算得到每个因素的重要性。
适用场景:层次分析法适用于有多个层次的综合评价中。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【综合评价-AHP 层次分析】。
AHP 层次分析法一般用于专家打分,让多位专家对比两两指标,根
据相对重要性的打分判断矩阵,然后进行汇总(一般是去掉最大值和
最小值,然后计算平均值得到最终的判断矩阵),最终计算得到各因
素的权重。
首先用户需要构建判断矩阵,将专家打分结果填入判断矩阵中。如下
图所示:
比如指标 2 相对于指标 1 的重要性更高,专家打分为 3 分。那么就在
对应的单元格里填入 3。
依次将所有打分结果数值填入,点击“开始分析”,即可计算权重及一
致性检验结果。
通过一致性检验,说明计算所得权重具有一致性,即可得到最终权重
值。
如果未通过一致性检验,则需要检查是否存在逻辑问题等,重新录入
判断矩阵进行分析。
(3)注意事项
如果计算二级权重或准则层权重?
当有多层级指标时,不论是准测层,还是方案层,计算权重的方法均
一致,准测层单独录入判断矩阵进行计算权重即可。如果准测层和方
案层均均测量了权重,可以手工进行相乘计算得到各方案层最终的权
重值。
问卷数据如何使用 AHP 层次分析计算权重?
如果是问卷数据可以使用 SPSSAU【问卷研究--权重】里的 AHP 权重
进行分析。SPSSAU 默认自动构建判断矩阵,并计算权重。
2、优序图法
(1)方法原理及适用场景
优序图法同样是利用了数字大小的相对性,数据上为专家针对各个指
标进行大分析。优序图算法上会对指标先进行平均值计算,然后对两
两指标进行比较,若指标 A 比指标 B 重要,则 A 得 1 分;若同等重
要,则 A 得 分;若指标 B 比指标 A 重要,则 A 得 0 分。
适用场景:优序图的计算简单,容易操作,适合有较多指标时使用。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【问卷研究-权重】。
使用优序图计算权重时,需将数据整理为以下格式:
1 个样本为 1 行,1 个计算权重的指标占 1 列数据即可。即直接使用
正常的问卷研究数据即可。SPSSAU 默认会首先计算出此各指标的平
均值,然后利用平均值进行优序图矩阵的构建。
优序图权重表构建方式为:
第一:计算出各分析项的平均值,接着利用平均值大小进行两两对比;
第二:平均值相对更大时计为 1 分,相对更小时计为 0 分,平均值完
全相等时计为 分; 第三:平均值越大意味着重要性越高(请确
保是此类数据),权重也会越高。
3、熵值法
(1)方法原理及适用场景
熵值法属于一种客观赋值法,其利用数据携带的信息量大小计算权重,
得到较为客观的指标权重。熵值是不确定性的一种度量,熵越小,数
据携带的信息量越大,权重越大;相反熵越大,信息量越小,权重越
小。
适用场景:熵值法广泛应用于各个领域,对于普通问卷数据(截面数
据)或面板数据均可计算。在实际研究中,通常情况下是与其他权重
计算方法配合使用,如先进行因子或主成分分析得到因子或主成分的
权重,即得到高维度的权重,然后再使用熵值法进行计算,想得到具
体各项的权重。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【综合评价-熵值法】。
使用熵值法计算权重时,需将数据整理为以下格式:
1 个指标占用 1 列数据。下图中样本编号只是个编号无实际意义,用
于标识下样本的 ID 号,一般是比如年份一类的数据信息,分析时并
不需要使用。
(3)注意事项
熵值法的计算公式上会有取对数,因此如果小于等于0的数字取对数,
则会出现 null 值。此种情况共有两种办法。
第一种:SPSSAU 非负平移功能是指,如果某列(某指标)数据出现
小于等于 0,则让该列数据同时加上一个‘平移值’【该值为某列数据
最小值的绝对值+】,以便让数据全部都大于 0,因而满足算法要
求。
第二种:研究者也可以手工查看数据并将小于等于 0 的数据设置为异
常值,但此种做法会让样本减少。
4、CRITIC 权重
(1)方法原理及适用场景
CRITIC 权重法是一种客观赋权法。其思想在于用于两项指标,分别
是对比强度和冲突性指标。对比强度使用标准差进行表示,如果数据
标准差越大说明波动越大,权重会越高;冲突性使用相关系数进行表
示,如果指标之间的相关系数值越大,说明冲突性越小,那么其权重
也就越低。权重计算时,对比强度与冲突性指标相乘,并且进行归一
化处理,即得到最终的权重。
适用场景:CRITIC 权重综合考虑了数据波动情况和指标间的相关性,
因此,CRITIC 权重法适用于这样一类数据,即数据稳定性可视作一
种信息,并且分析的指标或因素之间有着一定的关联关系时。比如医
院里面的指标:出院人数、入出院诊断符合率、治疗有效率、平均床
位使用率、病床周转次数共 5 个指标;此 5 个指标的稳定性是一种信
息,而且此 5 个指标之间本身就可能有着相关性。因此 CRITIC 权重
法刚好利用数据的波动性(对比强度)和相关性(冲突性)进行权重
计算。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【综合评价-CRITIC 权重】。
使用 CRITIC 权重计算权重时,需将数据整理为以下格式:
1 个指标占用 1 列数据。下图中样本编号只是个编号无实际意义,用
于标识下样本的 ID 号,分析时并不需要使用。
(3)注意事项
CRITIC 分析之前是否需要进行量纲化处理?
SPSSAU建议在分析前需要对数据量纲化处理,以便统一数据的单位,
避免量纲问题带来的干扰。但是并不建议标准化这种处理方式,原因
在于标准化后所有指标的标准差都为 1,导致指标变异性全部一致。
SPSSAU 建议使用正向化或逆向化处理指标进行量纲化处理。
5、独立性权重
(1)方法原理及适用场景
独立性权重是一种仅考虑指标相关性的权重计算方法,其思想在于利
用指标之间的共线性强弱来确定权重。
适用场景:适合指标间本身带有一定的相关性的数据。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【综合评价-独立性权重】。
使用独立性权重计算权重时,需将数据整理为以下格式:
1 个指标占用 1 列数据。下图中样本编号只是个编号无实际意义,用
于标识下样本的 ID 号,分析时并不需要使用。
6、信息量权重
(1)方法原理及适用场景
信息量权重是一种仅考虑指标变异程度的权重计算方法,变异系数越
大,说明其携带的信息越大,因此权重也会越大。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【综合评价-信息量权重】。
使用信息量权重计算权重时,需将数据整理为以下格式:
1 个指标占用 1 列数据。下图中样本编号只是个编号无实际意义,用
于标识下样本的 ID 号,分析时并不需要使用。
7、主成分分析
(1)方法原理及适用场景
主成分分析是对数据进行浓缩,将多个指标浓缩成为几个彼此不相关
的概括性指标(主成分),从而达到降维的目的。主成分分析可同时
计算主成分权重及指标权重。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【进阶方法-主成分分析】。
如果计算主成分权重,需要用到方差解释率。具体加权处理方法为:
方差解释率除累积方差解释率。
比如本例中,5 个指标共提取了 2 个主成分:
主成分 1 的权重:%/%=%
主成分 2 的权重:%/%=%
如果是计算指标权重,可直接查看“线性组合系数及权重结果表格”,
SPSSAU 自动输出了各指标权重占比结果。其计算原理分为三步:
第一:计算线性组合系数矩阵,公式为:loading 矩阵/Sqrt(特征根),
即载荷系数除以对应特征根的平方根; 第二:计算综合得分系数,
公式为:累积(线性组合系数*方差解释率)/累积方差解释率,即上
一步中得到的线性组合系数分别与方差解释率相乘后累加,并且除以
累积方差解释率; 第三:计算权重,将综合得分系数进行归一化处
理即得到各指标权重值。
(3)注意事项
分析之前是否需要对数据进行标准化处理?
SPSSAU 默认就已经进行过标准化处理,因此不需要再对数据处理。
当然标准化后的数据再次标准化依旧还是自身没有任何变化,结果永
远均一致。
8、因子分析
(1)方法原理及适用场景
因子分析与主成分分析计算权重的原理基本一致,区别在于因子分析
加带了‘旋转’的功能‘,旋转’功能可以让因子更具有解释意义,如果
希望提取出的因子具有可解释性,一般使用因子分析法更多;并非说
主成分出来的结果就完全没有可解释性,只是有时候其解释性相对较
差而已,但其计算更快,因而受到广泛的应用。
(2)操作步骤
使用 SPSSAU【进阶方法-因子分析】。
如何计算因子权重
在计算各因子权重时,使用到的是旋转后的方差解释率进行计算。具
体加权处理方法为:旋转后方差解释率除累积方差解释率。
比如本例中,5 个指标共提取了 2 个主成分:
主成分 1 的权重:%/%=%
主成分 2 的权重:%/%=%
如何计算指标权重
计算指标权重时,其步骤与主成分分析计算指标权重步骤均一致,只
是在第二步计算综合得分系数,使用的是旋转后的方差解释率。权重
结果可直接在“线性组合系数及权重结果表格”里查看。
二、第二部分:权重计算的常见问题
1、多种权重计算方法组合使用,如何得到综合权重?
每种权重计算方法都有其适用范围,有时候往往需要采用多种方法测
量同一份数据的权重,这样得到综合权重性能更高,更加能反映出数
据的真实特征。比如同时使用熵值法和 AHP 法, AHP 法能够体现
专家对不同指标的经验,熵值法可以反映出数据本身提供的信息量特
征,两者结合使用不仅可以减少 AHP 法赋权的主观性,也会减少数
据变化导致权重的波动。
第一种情况:两种权重计算方法原理相同,属于同一类方法。
此时可计算平均值,所得结果即为综合权重。例如 AHP 层次分析法
和优序图法,都属于主观赋值法,利用数字大小计算权重,此时可计
算两者均值作为综合权重。
比如 A1 指标的综合权重为 ,即(+)/2=。
第二种情况:两种权重采用的计算原理不相同,利用的数据特
征也不一致。
例如用熵值法和 AHP 法计算权重,一个是主观赋值权重,一个是客
观赋值权重。将 2 种方法结合使得到的数据更加能反映实际情况。公
式如下,即 A*B/ (A*B 的求和)。A、B 为 2 种方法求得的权重。
计算综合权重的方法不止一种,建议在实际处理时以参考文献为准。
例如主成分和 AHP 层次分析法结合计算,常用的综合权重计算公式
如下:
W=tWahp+(1-t)Wpc
其中 Wahp 为 AHP 法所得权重,Wpc 为主成分法所的权重。t 的取值
在 0~1 之间,其取决于 AHP 法各指标权重的差异程度:
如果 AHP 法各指标权重差距不大时,t 应该取小些。
如果 AHP 法各指标权重差距较大时,t 应该取大些。
如果两种方法计算结果差别不大,t 值默认取 。
比如当 t 值取 ,A1 指标综合权重即
WA1=*+()*=。其他指标计算过程以此类推。
2、多层级权重如何计算?
在多层次综合评价研究中,不光需要计算方案层权重,还有准则层权
重。那么应该如何计算呢?
不论是准测层,还是方案层一般均需要测量权重。然后再手工进行相
乘计算得到各方案层最终的权重值。
比如,有这样一个研究需要构建员工绩效评价体系,设计了如上图的
评价指标体系,并通过专家打分收集数据。现需要通过 AHP 法计算
各级权重,并使用该评价体系计算每个员工的综合得分情况。
在分析时,每一层的权重需要单独计算。首先使用 SPSSAU【综合评
价】--【AHP 层次分析】计算工作态度下属各个指标的权重。将专家
打分结果填入表格。
以此类推,分别计算出学习能力、工作能力、团队协作下各指标的权
重。这样就得到了二级指标权重,即方案层的权重。
然后同样做法计算一级指标权重,将专家打分结果填入表格。
手工将方案层和准则层权重进行相乘计算得到各方案层最终的权重
值。
比如,计算出一级指标权重分别为 、、、。二级指
标 A1 权重为 ,则 A1 最终权重值为 *=。然后使用
权重*得分即可得到得到综合得分。
不仅 AHP 法是这样计算权重,其他方法也同样如此。有一些常用的
权重计算方法的搭配组合,比如 AHP 与熵值法,主成分与熵值法等,
AHP 或主成分法可能作为一级指标权重的方法。熵值法作为二级指
标权重的方法。
这样的组合权重,分析时依然是分别得到一级权重和二级权重,再将
一级权重、二级权重相乘,得到可用于分析计算的各指标权重。