基于模糊層次分析的綜合能力評估系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王莉

[摘 要] 為有效評估綜合能力，可構(gòu)建一個基于模糊層次分析的綜合能力評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以運籌學(xué)中的決策理論為基礎(chǔ)，基于AHP的模糊綜合集成算法為核心，采用混合編程技術(shù)實現(xiàn)的B/S結(jié)構(gòu)的Web應(yīng)用軟件。此評估系統(tǒng)能客觀評價出綜合能力水平，反映其發(fā)展規(guī)律。被評價者可根據(jù)評估結(jié)果有針對性的進行改進，進一步提高綜合能力。

[關(guān)鍵詞] 模糊層次分析算法；綜合能力評估；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 15. 082

[中圖分類號] TP39 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）15- 0184- 03

0 引 言

目前，對基于層次分析法的綜合能力評估研究較多，但是，由于有些影響綜合能力水平的要素并沒有明確的高低關(guān)系，所以應(yīng)用傳統(tǒng)的層次分析評估方法存在不合理性。而模糊綜合評價是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個因素對被評價事物隸屬等級狀況進行綜合型評價的一種方法。以這種方法為理論基礎(chǔ)構(gòu)建出實用、易用的評估系統(tǒng)，將能使綜合能力的評估更加科學(xué)、有效。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)設(shè)計的總體思路是，認(rèn)真分析綜合能力評估的實際需求，確定要素全面的評估內(nèi)容，構(gòu)建層次分明的指標(biāo)體系，建立公正客觀的評估機制；以系統(tǒng)論原理為主導(dǎo)，根據(jù)各要素之間的聯(lián)系綜合評定整體，融合影響評估的客觀規(guī)律、原則以及偶發(fā)的隨機因素，綜合運用運籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、軟件工程學(xué)、模擬推演等方法，優(yōu)化整體設(shè)計；以簡便實用為目標(biāo)，封裝復(fù)雜的評估算法模塊，實現(xiàn)易于布設(shè)的網(wǎng)絡(luò)平臺，呈現(xiàn)清晰明了的交互界面，方便推廣使用。

1.1 指標(biāo)設(shè)計

針對某種綜合能力進行深入理論研究，明確其基本構(gòu)成、基本特點、目標(biāo)達成等內(nèi)容，以運籌學(xué)中的層次分析理論為支撐，構(gòu)建檢驗評估指標(biāo)。

1.2 算法設(shè)計

本系統(tǒng)的核心算法是模糊層次分析算法，是一種定性與定量分析相結(jié)合的評估方法。模糊層次分析算法的原理是利用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重值，通過專家打分，確定各指標(biāo)的隸屬度，進行模糊綜合評估，最終形成綜合集成評價。其中需運用特征向量法、遞階層次結(jié)構(gòu)原理、兩兩比較標(biāo)度與判斷原理和層次排序原理等多種數(shù)學(xué)基本原理[2]。

1.3 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，開發(fā)軟件平臺是Windows 7、Visual Studio 2010 旗艦版、MATLAB 2012a、SQL Server 2005、IIS 7.5。本系統(tǒng)是由系統(tǒng)登錄、在線評估、查詢歷史、管理評估等功能模塊組成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。其中在線評估模塊是核心模塊，設(shè)計原理如下：可根據(jù)構(gòu)建的檢驗評估指標(biāo)，對二級指標(biāo)及其中的三級指標(biāo)進行兩兩比較輸入，形成比較矩陣；統(tǒng)計專家評估結(jié)果形成專家評估矩陣；系統(tǒng)自動調(diào)用模糊層次分析算法模塊進行評估計算，得出評估結(jié)果。所有數(shù)據(jù)將自動保存至數(shù)據(jù)庫中。

2 軟件實現(xiàn)

采用網(wǎng)絡(luò)編程、混合編程、數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)綜合能力評估軟件。特別是混合編程技術(shù)充分利用了不同軟件的技術(shù)優(yōu)勢。一方面，評估分析算法在實現(xiàn)過程中需用到多種數(shù)學(xué)基本原理，使用數(shù)學(xué)專業(yè)軟件MATLAB 2012a進行分析和計算效率更高；另一方面，為實現(xiàn)友好、方便的人機互動，便于非專業(yè)人員使用，又采用了網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)系統(tǒng)Visual Studio 2010進行軟件設(shè)計。

通過跨平臺調(diào)用實現(xiàn)混合編程是本軟件的關(guān)鍵技術(shù)，在Visual Studio 2010中創(chuàng)建ASP .Net Web應(yīng)用程序并引用MATLAB 2012a的自帶組件MWArray和實現(xiàn)評估分析算法的自定義組件，結(jié)合頁面輸入將數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞給自定義組件即可進行分析計算。同時，輸入數(shù)據(jù)及計算結(jié)果自動保存至SQL Server數(shù)據(jù)庫[3]，方便查詢及管理，并將結(jié)果返回到頁面之中。

2.1 在MATLAB 2012a中實現(xiàn)評估算法并編譯生成可供.NET調(diào)用的COM組件

首先，用mbuild -setup命令配置編譯COM環(huán)境。然后，新建類型為.NET Assembly 的Deployment Project，并將實現(xiàn)決策算法的語句寫入m文件[4]，并進行編譯，生成.dll文件。

2.2 在Visual Studio 2010中調(diào)用自定義的.dll文件實現(xiàn)評估分析功能

2.2.1 引用組件

在.NET編程環(huán)境中，除了引用自定義的.dll文件，還應(yīng)調(diào)用MWarray.dll通用組件，以支持對MWNumericArray類型的處理，該組件的位置在MATLAB的安裝目錄＼MATLAB＼R2012a ＼toolbox＼dotnetbuilder＼bin＼win32＼v2.0下。另外，還需在代碼開頭加入using語句，以便在程序中調(diào)用相應(yīng)組件。

//關(guān)鍵語句

using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays；//系統(tǒng)通用組件

using MathWorks.MATLAB.NET.Utility；//系統(tǒng)通用組件

using AHPFuzzy；//自定義組件

2.2.2 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式

根據(jù)界面輸入，提取相應(yīng)的判斷矩陣，其中要特別注意數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換問題。因為在調(diào)用MATLAB組件時，輸入、處理、輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)只能是MWNumericArray類型的矩陣，即使是一個數(shù)字也是一個1*1的MWNumericArray變量。

//關(guān)鍵語句

double[，] myarrN=new double[8，8]；//定義myarrN，用于存儲判斷矩陣。endprint

……

MWNumericArray arrA_B = null；//定義MATLAB類型的矩陣變量

arrA_B = （MWNumericArray）（myarrN）；//強制類型轉(zhuǎn)換，以便作為參數(shù)傳遞給MATLAB生成的COM組件

2.2.3 調(diào)用組件

在調(diào)用算法組件實現(xiàn)決策分析的過程中，需特別注意參數(shù)的傳遞。

關(guān)鍵語句如下：

AHPFuzzy.AHPFuzzy evaluate=new AHPFuzzy.AHPFuzzy（）；//初始化一個對象

result = （MWNumericArray）evaluate.mainAHPFuzzy（arrA_B， arrB1_C， arrPB1_C， arrB2_C， arrPB2_C， arrB3_C， arrPB3_C， arrB4_C， arrPB4_C， arrB5_C， arrPB5_C， arrB6_C， arrPB6_C， arrB7_C， arrPB7_C， arrB8_C， arrPB8_C）；

sub = （MWNumericArray）evaluate.subAHPFuzzy（arrA_B， arrB1_C，arrPB1_C，arrB2_C，arrPB2_C，arrB3_C，arrPB3_C，arrB4_C，arrPB4_C，arrB5_C，arrPB5_C，arrB6_C，arrPB6_C，arrB7_C，arrPB7_C，arrB8_C，arrPB8_C）；//調(diào)用matlab中寫好的函數(shù)mainAHPFuzzy和subAHPFuzzy，根據(jù)判斷矩陣和評估矩陣的值，計算返回評價結(jié)果。

3 軟件測試

3.1 系統(tǒng)部署要求

硬件要求：服務(wù)器應(yīng)采用雙核CPU主頻2 GHz、內(nèi)存4 G或以上，硬盤安裝空間10 G以上?？蛻舳艘鬄镻C機，CPU主頻1 GHz、內(nèi)存1 G或以上，硬盤安裝空間2 G以上。

軟件要求：服務(wù)器軟件包括中文版 Windows Server 2003（SP2）（也可選擇Windows XP 、Windows 7 系統(tǒng)）、中文版SQL

Server 2005、MATLAB Complier Runtime （MCR） R2012a_win32 、.Net Framework 4.0?？蛻舳塑浖╓indows XP professional（SP3）、.Net Framework 4.0。

3.2 軟件測試情況

以多人使用同一功能和多人使用不同功能的形式對系統(tǒng)進行壓力測試，其性能符合設(shè)計要求。以常見的注入式入侵、不同類型用戶使用和數(shù)據(jù)類型驗證的方式對系統(tǒng)的安全性抽查，其結(jié)果能滿足設(shè)計要求。系統(tǒng)界面設(shè)計美觀、布局合理、數(shù)據(jù)錄入便利，數(shù)據(jù)處理效率較高，使用方便。

4 結(jié) 語

應(yīng)用該評估系統(tǒng)時，可根據(jù)具體評估目標(biāo)的基本構(gòu)成、基本特點以及目標(biāo)達成等內(nèi)容，確定評估指標(biāo)體系，提供檢驗標(biāo)準(zhǔn)。在評估過程中，通過精確的運籌計算、合理的定性分析、多角度差異比較、綜合模擬推演等，可發(fā)現(xiàn)各要素之間的互相聯(lián)系和能力發(fā)展規(guī)律，從而及時采取相應(yīng)策略進行調(diào)整，促進綜合能力的提升。該系統(tǒng)可直接部署在網(wǎng)絡(luò)各平臺上，可移植性和穩(wěn)定性好，實用性強，使用方便，成本低，便于推廣。

同時，在應(yīng)用本評估系統(tǒng)時也應(yīng)注意，在評估內(nèi)容上，由于影響綜合能力評估的因素復(fù)雜多變，需以變化與發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)不斷改進指標(biāo)體系。在評估方法上，模糊層次分析算法是定性與定量分析的結(jié)合，需要大量的實踐數(shù)據(jù)進行支撐，在系統(tǒng)應(yīng)用和推廣過程中，應(yīng)不斷充實數(shù)據(jù)庫信息，特別是加強對邊界值、特殊值的情況分析，以求進一步完善算法。

主要參考文獻

[1]杜棟，龐慶華，吳炎.現(xiàn)代綜合評價方法與案例精選[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]焦寶聰，陳蘭平.運籌學(xué)的思想方法及應(yīng)用[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

[3]明日科技. ASP.NET從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[4]劉浩，韓晶. MATLAB R2012a 完全自學(xué)一本通[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.endprint