若 林 信 夫
1
.序 論
意思決定 は,通常,複数個 の矛盾 した基準 の もとで評価 された複数個 の代替 案 の中か ら最良の ものを選択す ることに特徴がある。 その選択 のための手法 と
して多数 の ものが提案 されているが,最近,階層的意思決定法,いわゆる
AHP (AnalyticHierarchyProcess)が注 目を浴 びている。従来の手法,例えば,デ ル フ ァイ法 や
SMART法 が論理 的,公理 的基礎 が脆 弱 で あ ったの に対 し,
AHP
は, よ り強固であるよ うにみえ る。
AHPを用 いれば,複数個の矛盾 した 基準,複数個 の代替案,複数人の行為者 や当事者 の問の合意形成的な意思決定 が導かれ るとい う 。 しか し,周知 の如 く, ケネス ・アロウに代表 され る社会的 選択理論では,複数個の基準 の もとでは, そのような選択関数 は論理的 に存在 し得 ない ことが示 されて いる
。両者 の見解 は挑戦 的 にみえ るが冥際 には荊者
(AHP)
は後者 ( 社会的選択理論)で要求 され るような推移律 も多数決原理 も前 提 としないのである
。AHPは,合意形成 を得 るための決定支援 の一手段である にす ぎないが,社会的選択理論 を構成す るための新 しい見方を与えているよう に思われる 。
本稿 の目的 は,
AHP( 階層的意思決定法)の論理的基礎 を明 らかに し,社会 的選択理論 の操作的な側面 に迫 ってみ ることである。
階層的意思決定法
(AHP)は, トマス
・L・サーテ ィ
(1 ) により
1970年代後半
(1).
トマス
・L・サーティ
(ThomasL.Saaty)は1918年生れ,現在, ピッツバーグ大 学経営大学院の教授。 イェール大学で数学 の博士号 を取得後,ペ ンシルバニア大学 に長 く勤務。線形計画法,グラフ垣論,コンパ ク トシティ論 など
10数冊 の著書があ
〔59〕
60 商 学 討 究 第
38巻 第
3・4号
に完成 された極 めて実用的な技法であ り, その コンピュータ ・プログラムを作 成 し, 実行 してみることは教育的価値がある
d付録では, プログラム言語 の FORTRANで書 いたコンピュータ ・プログ ラムの実施例 を提示す る。
2.
階層的意思決定率 ( AHP) の方法論
2.
1.AHP概説
意思
決定に関する科学的研究は,伝統的に,オペレー ションズ ・リサーチや
管理科
学の一分野であったが,最近は,決定科学 ( De c i s i on Sci ence s) とい
う新分
野で包括されることもある。そこでの中心的役割は, 意思決定分析 の技
法の開
発にある。また,それに派生的に,意思決定の環境あ るいは構造をより
明瞭にさ
せる特徴がある。
階
層的意思決定法は,前記の数学者 Saa t yにより,1 9 7 2年, 政策科学の分野
で
, / E
項巨隈 のウ ェ イ ト づげの決定に固定 値 と 固 有 ベ ク トルを応 用 す る こ とを提 案 した こと に始 ま る。 与 りあ げ られ た例 題 と計 算 手 続 きの簡 単 さ,理 論 の潜 在 的 な能 力 に よ り, 個 人 的 な意思 決 定 の み な らず , 広 く, 経 営 や経 済 の分野 に も 応 府 さ れ る に至 った ( 2 ) 。
・ 階 愚 的意 思 決 定 法 は, 同一 の決 定 問題 に対 し , 複 数 の行 為 者 間 で相 矛盾 す る 臣的 ( 基準) ; を も. っJ た複 雑 な多 属性 の代 替案 を 評 価 す るた め に用 い られ る。 こ
る 。AHP については共著 も含め
4冊 ある 。AHP の萌芽的論文 は下記の ものである。
" Ante l 苦e n Va lueal l o c at i on mode lf orpr ior i t i z a t i on and pl annl ng
,"Un‑
p唖bユ i s he dmanus c r ipt ,Um ive r s i t yofPe nns yl vani aEne r gyManage me ntand Po捉c yCe
n=t e r
,1972.(.2)AH:P
は階層的意思決定法のはか,階層型意思決定法,階層化意思決定法 ともいわれ る 。 . AH' P の優れ た解説書 は,創始者 Sa at y の下記の 4 冊である.日本語では刀根の / 糊 軒
声 [9]と真鍋他の雑誌特集号
[10]頭i 手頃である。
・ , T也eAnal yt i cH・ i e r a r c hy・ Pr oc e s s ,Ne w Yor k
・.McGr aw‑ Hi
ll,1980.・ ・ TbeLog icofPr i{ ) r 舶e s ,Bos t on: Kl uwe rNi j hof f
,1981.・
De c i s i わn Maki ngf orLe a d' e r s ,Be l mont: Li f e t i meLe a r ni ngPub.
1982.・ ん Ana 抄t
itPl anni ng
,‑Ne w Yor k: Pe r gamon
,1985.の過程 を通 C,全体 の評価基準 を容易 に理解 し,評価 で きる部分問題 に階層的 に分解す る
.評価 は各段階で具体的な効用関数 や評価関数 を想定する必要は な く, 単 に‑対比較 を明確 に行 うことがで きればよい。
AHPの手順 を次 に述 べ る。
2. 2 AHPの手順
あ る意思決定問題 に直面 LAHPを適用 して提言 を し
ようとす るな らば次の 3つの段階を踏 まなければな らない。
( 1 ) 問題 を分析 し,階層図を書 く。
直面 した問題 は,究極的 に何 が目標であるか,それを達成す るための代替案 は何か,そのための評価基準 は何かを識別 し,階層構造 を
図示す る段階である。
各階層 は,
レベル 1 ( 又 は トップ レベル) に目標 (ゴー
ルとか フォーカスと
もい う),レ
ベル 2に基準 (クライテ リオ ン),そ して,レベル 3に代替案 ( オー
ル タナ ティ
ブ)を識別 し,設定す る。
具 体 例
と
して,受験生の大学選択 の意思決定を考 えよ う。彼は,A大学,B大
学 , C大学
を案 として考えている。大学 の選択 につ い七は種 々の制約叉 は基準
が あ る。大
学の知名度,大学 の運動部,費用,そ して立地 の 4つを基準 に して
い ると しよ
う‑。階層図は下のよ うになる。 ( 図 1)
レベル
1
:目 標レベル 2:基 準
レベル3
:代替案
図
1.AHPの階層図の例
62
商 学 討 究 第 3 8 巻 第 3・4 号 ( 2 ) 各階層 で要素間の優先度 を比較判断す る。
階層 の各 レベルで,諸要素間の選好関係 を‑対比較 によ りウェイ トをっ け る。. まず, トップ レベルの全体 目標か らみてす ぐ下 の レベルの諸要素間の相対 的重要性 を一対比較 して ウェイ トをつ ける。全ての要素 を一対比較す ると正方 な 「 判断行列」( ‑対比較行列 ともい う)がで きる。‑対比較 のさい,諸要素間 に絶対的な尺度があればそれを用 い, さもないとさは主観的な判断によりウェ イ トをっける 。 判断の尺度 は
Saatyの提案 した下 の表
1の数字 を用 いる。
表
1相対的重要性の尺度
相対的重要性の強さ i 説 明 ‑
1 2‑ つり要素は同等に重要 3p 一方は他方よりも重要 一
5一方は他方より. も強 く重要
7 ‑ ‑方は他方よりもさらに強く重要 2, 4, 6, 8は隣り合うウエイトの中間の値。上の数字 の逆数,他方からみて一方をどう重要であるとみなすか。
有理数は絶対的尺度からくる比率を表す。
\ 同様 に,第
iレベルの要素 か らみて第
i+1レベルの各要素間の相対的重要 性 をやはり‑対比較 により評価 し,正方 な判断行列 を構成す る
。判断の尺度 はそれほど厳密 な数字である必要 はない。 プログラムは,各判断 行列 について要素 の ウェイ トと整合度 (コンシステ ンシー)を計算す る ( 計算
については後述) 。整合度が悪 ければ一対比較 をや り直すよ う指示 され る。
大学選 びの上記 の例 にあてはめると, まず, トップ レベルか らみて, レベル
2 の 4 つの基準 の各 々の‑対比較を行 う。知名度対費用,知名度対立地,知名 度 対運動部 の比較 を主観的に 2 , 3 , 5 ( 少 し重要, よ り重要,強 く重要) と 考え るな ら,実行結果 の出力 リス ト( 付録)の
<A>のようになる。他 の‑対比 較 について も同様 である。
各要素 の ウェイ トは出力 リス トの
<B>のよ うに計算 され る。
( 3 ) 各階層でウェイ トを合成す る。
各階層の要素 ( 項 目)毎 に計算 されたウェイ トは階層の レベルで合成 されな ければな らない。合成の方法 は,各階層q) 要素のウェイ トに上 の レベルの要素 のウェイ ト ( 優先度)を掛 けて加えればよい。最終的にはボ トム レベルの代替 案の総合 ウェイ ト
(Compositepriorities)が得 られればよい。( 出力 リス トの
<C>
を参照)。
総合優先度の最高の代替案を選ぶ,あるいは,資源や予算の配分のときは, 総合優先度 に比例 した配分案を実施 ( 又は提言)す ることになる
。2.3 AHP
の数学
2.3.1
判 断 行 列
tEl,E2
,‑,En
)を何 らかの意味で比較可能 な ものの集合 とす る。 (ul, u2,
・ ・ ・
,un)は%‑ の集合の各要素 に対す る比率尺度
(ratioscale)を表す。各
iと
jについて
, ui/ujは ,E
iの比率尺度 と Eiの比率尺度 の比 である。それぞれは,存 在す ることがわか っていて も通常,既知ではない。今
,ai5で
,ui/ujの主観的な 推定値を表す としよう。
特に
,αii‑1, q i‑ 1/αijと してよい。後者 は相反性又 は逆数性 といわれ る。
A‑ 〔αij〕
i
,j‑1,
I2,‑,
nは,判断行列, スコア行列,又 は主観的な‑対比較行列 といわれる 。 これは,
対角要素が
1で,上半非対角要素 と下半非対角要素が逆数関係の正方行列であ
る。それゆえ,行列の全要素を必要 としないので,上半非対角要素だけをとり
出 した次のような図又 はグラフを書 いて もよい。
64
商 学 討 究 第
38巻 第
3・4号A
B̲
C D
上図又はグラフは,
AHPを実施す るには便利である。
比較すべ き要素 の個数 は, 全部で,
(n‑1) + (n‑2)+
‑12+1‑n(n‑
1) /2 である。
以下では,数学的処理 の便宜上,正方行列表記を用 いる。
判断が 「 整合的」であるとは,行列
Aのすべての i
,j,
kに対 して,
αijαjk= αik
が成 りたっ ことである 。
行列
Aが整合的であれば,
aii‑1
かつ
aji‑1
/aijは自動的に成 り立っ。
AHPでは行列全体が完全 に整合的であることは要求 さ れないが,整合度の指数 の導入 は重要である 。 これは,固有値 との関連で後 に 述べる 。
2.3
1
.2要素のウェイ ト
要素の個数が
r3個以上 になると各要素の相対的重要性のウェイヽづけの計算 が必要 になる。
n‑3
のとき,判断行列 は
A‑
≡(
1 α b 1/α l c 1/b 1/c 1
と書 ける。
3っの要素 Ⅹ
,y,Zの相対的重要度 (ウェイ ト)は,判断行列 A の
全要素 を用 いてい くつかの方法で求めることがで きる。・
Saaty
のオ リジナルな考 えは,行列
Aの固有値 を計算 し,最大固有値 に対応 す る ( 右)固有 ベ ク トルを採用す るものである。 いわゆる固有ベ ク トル法 につ いて は後 にとりあげるが,上例 では 最大固有値 は,
L‑1+ (ac/b)1/3+(b/ac)‑1/3
であ り, 亘れに対応す る固有ベ ク トルは
W =
(
(αb)1/3 (C/α)1/3
(1/bc)1/3
とな りこれを採用すればよい。 しか し,上で得 られた
Wは,
Aの各行 の幾何平 均 ベク トルに他な らない。
n≦3
で は固有 ベ ク トル法 と幾何平均 ベ ク トル法 は一致 したウェイ トを も・ た らすが,
n>3では必ず しも成 り立 たな
い。そのいずれかよいかは議論 が分か れ るが,後者 ( 幾何平均 ベ ク トル法) の方が明 らかに簡単 に計算 で きる。 しか し,後述す るところの整合度指標 のよ うな便利 な,論理的 に優れた指標 は,前 者 の固有 ベク トル法 でのみ得 られ る。
2. 3. 2. 1
幾何平均 ベク トル法
幾何平均 ベ ク トルにはさまざまな利点があるが, そのひとつに,任意 の正方 な判断行列
Aに対 して,対数最小二乗法
(LLSM)を適用す ることによ り幾何 平均 ベク トルが得 られ ることが挙 げ られ る
。PietdeJong等
[2]にな らって 以下,簡単 に論証 しよ う。
対数最小二乗法
(LLSM‑LogarithmicLeastSquaresMethod)による導
出 :ajj
は,Eiと E j を一対比較 して得 られる判断行列 の要素であるか ら, ai j ‑i
eijと書 ける
。 uiと
ujは未知のパ ラメタで
, eijは正 の撹乱項である。両辺 の対数 を
とると,
66
商 学 討 究 第
38巻 第
3・4号log
a
ij‑logu
i一一loguj
+logei j
∴ y
ij=Xi ‑Xj +ei j x iの最小二乗推定量 は,
n n
M i n
∑∑ ( yj k‑Ⅹj +Ⅹk ) 2
Ⅹ1 , Ⅹ 2 , ‑
,Ⅹ nj ‑ 1k‑ 1
の解である 。 解析的に解 けば, n
会i ‑( i = =1yi j +C)/n
(Cは任意 の定数)
を得,
iiゐ逆対数 G iが,対数最小二乗法の解 になる 。 なお,
会iの逆対数 a iは, 合計が
1になる要請があれば,制約付の二次計画問題 を解 くように定式化 して
もよい。 また,決定係数 R 2 は,整合度の欠落を調べ るのに使える。
いずれにせよ
,C‑0のとき,
log
w i ‑
上 蓋logai j
n j
‑1より,幾何平均ベク トル
∩
w i ‑ Li ‑ nl al l j / n
を得 る。
幾何平均 ベク トルは LLSM によ らな くて も単純 な最小二乗法か らも導かれ る.ま、 た,
Acz61と Saat y は,相反性 を用いて幾何平均 ベク トルの存在を証明 している :
「 ‑定の
n≧2に対 して,
f(Ⅹ1
, Ⅹ2 ,‑, Ⅹn ) ‑ Q l l l i k 萎 1 4( xk ) ], ( 準算術平均)
f(
主 意 ,‑
,去 )
‑1〝(Ⅹ1, x2 ・‑ヲ Ⅹn ) , ( 相反性) および,
f(
0Ⅹ1 , 0Ⅹ2
,・ ・ ・ , 0Ⅹn )
‑O f(
Ⅹ1, Ⅹ2
,‑ ,Ⅹn) ( 一次同次性)
を満 たす唯一 の解 は,
∩
f( Ⅹ1
, Ⅹ2,‑ , Ⅹn)‑.l‑n1Xll/nである。」
n
幾何平均 H i
nal‑
iIl/n‑
yala2,・
・・anの計算手続 きについて述べ る
。計算機 プログラ ムを作 ることは見掛 け通 り簡単 であるが,電卓 を利用す るときには若干 の工夫 が必要である。 安価 な電卓 には平方根 キー ( √ ) やメモ リーキ
ー[璽王 コ や
匹頭 二 ]があ ‑て も 3 乗根 キーや 7 乗根 キーはない。 番 の近似値を電早 で求 め る算法 は次 のよ うにすればよ い。
( 1 )
Xをセ ッ トす る
。匹至≡ コ
・ ( 2 ) √ キーを
2回 とる
( 3 ) Ⅹを掛 ける (×[ 璽 亘]とす る。) ( 2 ) に戻 る。
( 2 ) でJ‑ キーを
3J 回連続 して押せば
7乗根が,
4回連続 して押せば
15乗根 が得 られ ることは容易 にわか る 。 収束 は比較的速 い。
電卓 に もし,対数 団 と指数 国 があれば,このよ うな反復計算 は不 要である 。 y‑折 の両辺 の対数 をとれば
,logy‑
illogxゆえ,y
‑elog y‑e(logx)/n
によ′ り直ちに求 め られ る。
プ ログ ラム電 卓 で はニ ュー トン法
(ⅩO‑所与, Ⅹn
.1‑Ⅹn‑f( xn ) /
ゲ (Xn) ,
∫(
Ⅹ。)‑Ⅹn
‑α‑ 0)を用 いて もよい。
2.3.2.2
固有ベ ク トル法
AHP
で重要 な要素 の ウェイ トの決定 について
Saatyは固有 ベ ク トル法 を提 案 している。固有 ベ ク トル法 は単 にウェイ トを求 めるばか りでな く,判断行列 の整合性 について も教示す る
。AHPに関連 した範囲内で,固有値 と固有 ベク ト ルについて整理 してお こう
。実正方行列
Aに右か らベ ク トル Xを掛 けて得 られ る線形方程式
Axは, そ のベク トル Ⅹにスカラー値 入を掛 けた ものに等 しいとき,即 ち,
AxニスⅩ
6g 商 学
討 究
第 38巻 第3・4号の とき, Aを固有値 といい, Ⅹを ( 右) 固有 ベク トルとい う 。 Aは, 多項式
ilILAL‑ Oを解 いて得 られ,高々,行列 の次数 だけあ る
。 AHPで はその最大 固有値
(Amaxと表す)それに対応す る固有 ベク トルに関心 がある。固有 ベク ト ル算出の具体的手続 きに入 る前 に
2,
3の性質 を述べ る。
性質 l :A の最大固有値
Amax‑nとなる必要充分条件 はすべての i, j , k に ついて
αijαjk=αik
の ときである 。
この性質 は行列の完全整合性が最大固有値の数値 と関係があることを示 して いる。その証明のためには補題 「 すべての i
,j,kについて
aija,・k‑aik◇ Aの階 数 (ランク)
‑1」を必要 とす る ( 証明 は省略) 0
性質
1か ら次の性質
2が派生す る。
性質
2:Amaxを
A‑ (aij) の最大固有値 とし,uをそれに対応す る固有 ベ ク
m
トルで
i‑1∑ ui‑1に正規化す る 。 その とき
,Amax≧nである。
そ して,
性質
3‥‑p‑空 デは,整
合性か らの平均的轟雛の尺度 を与 える。
かい り
■ [ 証明
]aij‑ (ui
/u,・)e i jとお くo
n
A ‑ a x‑ ,・=
i
la
ij昔
‑,=:
1e
ijn n
n
A‑ax= i=El,・=?lei j =n
+1≦i∑< j≦n (eij+1 / ei ・ ・ )
Amax‑n ̲ 1. 1p‑ 'tmjⅩ1▲▲‑‑ 1+
FA n‑1 ⊥ I n(n
ll
)一1≦
i=i≦n \レlJ■⊥
′レlJノeij
が
1に近付 く ( 整合的 になる)につれ,左辺 は 0に近付 く
opは
eij+1
/eiiが凸ゆえ
,eijの凸関数。最小値が
eii‑ 1で達成 され る 。 pは
1に近 い ( 整合的) の とき小 さ く
,eijが
1よ り外れ るにつれ大 き くなる 。 この ことよ り
,〟は整合 性か らの平均的乗離 の尺度 を与 え るといえ る。
Saaty
は整合度指標 と して上 の
〝 (…CI)のはか,
CR‑CI/RCT[ i ] も提案
芦
.̲ (eij+1
/ei,I)している 。RCT
[i]は次数
iのときの ランダムコンシステ ンシーベ ク トルであ り,
RCT [3]‑0.58,
RCT[4]‑0.9,
RCT [5]‑1.12,
RCT [6]‑ 1.24,
RCT [7]
‑1.32,
RCT [8]‑1.41
,RCT [9]
‑1.45,
RCT [10]‑
1 . 4 9 である 。 しか し,
CI指標のみで十分であろ う 。
次 に行列
Aが与 え られた とき,
AHPで必要 な
Amaxとそれに応 じた固有 ベク トルを算出す る計算手続 きに入 ろ う。周知q)よ うに,行列 の固有値 を求 める方 法には, ′ヤコ ビ法∴‑ ウスホルダー法, ランチ ョス法,バイセクション法,べ 車乗法,逆反復法,QR法等多数開発 されている。この うち,ベキ乗法 は,簡単 で,固有 ベク トル計算 の基本 にな っているばか りでな く,行列の ( 絶対値)義 大 の固有値を求 め ることやi で きるので,
AHPの計算機 プ ログラムに組込 まれ ている。
こ干 町 ま,初期 ベク トル
Ⅹ(0 )か ら始 めて,逐次,
x(k)=Ax(k‑1)
を計算す ると,
k‑‑の とき, Ⅹ ( k) は与え られた行列
Aの絶対値最大の固有値 に属す る固有 ベ ク トルに収束す る
。kは10‑20程度 で十分 である 。 なお,行 列
A自身 は計算 の途中で変形を受 けないので
Aの次元数が大 きくて も有効で
ある。
2.4
AHPの計算機 プログラム
AHP
の計算手続 きは極 めて単純明快 であ るのでそのプ ログラムは既 に多数 存在 している。 また, ソフ トウェアパ ッケー ジも市販 されている。使用経験 は ないが, 米国バ ー ジニア州
McLeanの
Decision Support Software社 は,
「ExpertChoice
」の商品名で,東京の 日科技研 (
JUSE)か らは
,「ねまわ しく I
ん」 の商品名で販売 されている。 しか し,
Saatyの著書
[4] には
BASIC,
FORTRAN,
APL,
T1‑59プログラム電卓 の言語 で書かれたソースプログラ
ムが掲載 されている。 これ らはほとん どそのまま,大型計算機であれ,パ ーソ ナルコシ ピュークであれ, プ ログラム電卓であれ移植す ることが可能である。
それ らは, プ ログラム電卓 を除 き,ユ‑ザ‑と計算機 の間の フ レン ドリーな対
話形式 でプロセスを進 み,最終的な総合評価を得 ることがで きる点 に特色があ
7 ( ) 商 学 討 究 第
38巻 第
3・4号
る。 データのエラーの検 出や判断の整合性 のチ ェックによ りフィー ドバ ックが なされ, よ り正確 な意思決定が行われ るよ うにな っている 。
基本的な入力 データは以下 のよ うである 。
( 1 ) 単一 の行列 を処理す るか,全体 の階層 にわた って仕事 を進 めるか。
( 2 ) 後者 の場合,階層構造 は完全であるかそれ とも不完全であるか。
( 3 ) レベルの数 (トップ レベルを
1と し,ふつ うは
3)( 4 ) それぞれの レベルにおける要素数 ( 各要素 は左か ら 1
,2,
3,‑・ と番 号付 け られ る) .
( 5 ) ‑対比較 による相対的重要性 の尺度 (この数値を入力す るときは,非対 角要素 の上半部だけでよ く,分数 は負 の分母数で表す。例 えば
1/3な ら,
‑3
と入力す る
。判断のさいは
64頁 の図や グラフをおいて考慮 す るとよ い)
ユーザが必要 なデー タを入力 し終 わ ると計算機 は完全 な行列 を出力 し,各要 素 に対応す るウェイ ト,最大固有値 な らびに
2種類 の整合度指標 を出力す る。
指標が
0. 1以上 な ら‑対比較 をや り直 し, 最終的 には, 最後の レベルで合成 し た総合評価 と全階層の整合度指標を表示す る 。
付録 に,
AHPプログラムの実行結果 の出力 リス トを載せた。 これ は本学 の
Melcom‑Cosmo700シリーズ上 の
FORTRIANで書 いた もので, ソースプロ
グラムは全部で
400行足 らずであ り,公醜 している 。 ( 3)
われわれは, パ ーソナルコンピュータ
(NEC PC8801/9801シ リーズや
MacintoshPlus)上で も,
BASIC,
FORTRANの他,
Pascal,
Modula‑2,
APL,
C等 の高級言語や
SHAZAM (Ver.6.0)のよ うな計量経済学 ソフ トウェ
アによって
AHPを実施で きるよ うに している。
2.5 AHP
の計算の手間
直面す る問題 が ほんの少数 の レベルの階層 で記述 で き,各 レベルの項 目数 が
(3)
本 プ ログラムの改訂 の過程 で有益 な助言 をいただ いた本学大学院学生 の
Ketcha NzoundjiJules‑Roger氏 に感謝す る
。少 なければ
AHPにより総合評価 を行 うことは比較的容易である。 しか し, 莱 際の意思決定問題 では階層内に複数個 の レベルが含 まれ,各 レベルには多数 の 属性 ( 要素)が含 まれ るのがふつ うである
。AHPで必要 な一対比較 の判断回数 は彪大 な ものになる。例 えば,資源を
4っの競合的な代替案 に配分 したい。 そ の時,
5つの省庁 ( 行為者) と
11種 の評価基準があるとしよ う
。 AHPで必要 とされ る二対比較 の回数 は各省庁 で
341回の多 きに達す る
。より一般的 に比較
回数 を見積 れば次 のよ うになる
。n人 の行為者
,nl種 の基準
,n2個 の代替案 に 対 して,
出 2
× ‥̀
ǹ+■ 幽 2 ×n1‑号 in (nl‑1 )
+n2(n2‑1))
回の比較 を必要 とす る
。n‑1のときの比較回数 の表 は下のよ うになる ?
表
2 AHPの比較 回数比較回数 n2(代替案 の個数 )〜
2 3 4 .声 6 J仁 8 9 10 2 3 7 .13 21 31 43 .57 73 91 3 6 12 21 33 48 66 87 111 138
n2 4 ・10. 18 3b.J 46. 66 90 118 150 186
讐 6 2‑1 33 51 75 105 141 183J ?31‑ 285 8 36 52 76̲ 108 148 196 ‑畠52 316 388 9 45 63 90 126 171 、225 288 .360 .44.1
この表か ら大規模 な決定問題 は, そのまま
AHPを用 いることは不適切 であ ることがわか る 。 いわゆる統合化 または縮約化 の問題 に直面す る 。
2.6 AHP
の適用対象
AHP
の柔軟性 とゲーム感覚性 のために これ まで適用 された対象 は数知 れな
い。論文や著書 に現れた ものは氷山の一角である 。 筆者 の 「 管理科学
Ⅰ」の講
7 2
商 学 討 究 第 38巻 第3・4号義で も毎年,
AHPの レポー トを提出させているが, その適用の広範囲 さに驚 く 。 それ らを分類,列挙 して争よう 。
( 1 ) 個人意思決定
パ ーソナルコンピュータ,ワープロ,テ レビ, ビデオ,電化製品,車の購入, 就職先の決定,髪型の決定等。個人的には, ゼ ミナールの選考 に用いた。
AHP
は理論的にはどんな規模 の決定問題 で も解 くことがで きるが,主観的 な判断を‑対比較 により,下 さなければな らない行為者 はその数 の多 さにより 誤 った判断をす る危険があ り, データの信頼性 は劣化す る。 たとえ,整合性 チ ェ ックによりフィー ドバ ックして も事態 はそれ ほど改善 されない。
AHPの実 施者 は関連す る項 目を適度 に減 らす必要がある。 そのためには,あまり関連の
ないものの消去法 によるのがよい
。AHPは現在のところ,消去の方法 について は研究が進んでいない。
( 2 ) 小集団,企業,公共事業体の意思決定
ゼ ミ旅行先の選定,会社の移転先,社内人事,新製品開発 と商品企画,営業 戦略,
QCサークルのテーマ決定等。
( 3 ) 経済問題‑の応用
経済政策,財政政策,金融政策,貿易政策,国防問題,地域振興政策,公共 投資政策等。
これ らの リス トは単 に応用可能性を列挙 しているだけであって完全な リス ト ではない。
次 に,
AHPの長所 と短所 について整理 してみよう。
2.7
AHPの長所 と短所
AHP
の特徴 として,刀根
[9]は,(1) フィー リングを科学す る
,(2)多様化す る価値観への対応を探 る
,(3)あいまいな状況をズバ リ解明す る,と標語的 に述べている。
AHPを実際 に利用 してみ るとこれ らの標語 とは全 く反対
の事態 に遭遇す ることがある。しか し
,AHPの全般を通 じて長所 と短所を次の
ようにまとめてみることができる。
[長所]
・直面 している問題の理解が鮮明にな り,問題の階層構造 の作成 プロセス が明確化す る。
・従来,経験やカ ンなどに頼 り,数値化 しに くい,あいまいな問題 にも適 用で きる。
・‑対比較 による要素間の重要度評量 の平易 さ。
・AHP
の数学的方法や数値計算方法が確立 して いる。また,公理的な基礎 もで きている
。・計算機 プログラムの流通 [ 短所]
!要素間の構造 を適切 に表現す ることが難 しい。要素間 にある従属性,因 果性を無視 し得 ない。
・評価を適切 に行 うととが難 しい。
・項 目数が多 くなると手 に負えないほどの作業になる。計算の手間につい ては,
2.5節でみた通 りである。
なお,上記の短所を蒐服す るための研究 は着実 に行われている。例えば,最 近の文献では,
WeissandRao [7] は,大規模 システムに対 して不完備実験 計画の組合せを提案 している。 また,
Saaty・ は効用分析の公理的基礎 を強固に
した り [
5],順位逆転問題 の解明を行 っている
[6]。
3.社 会 的決定理 論 へ の途
意思決定 は,複数人の当事者 ( 利害関係者),複数個の価値基準,複数 の代替 案 に直面 して最良の代替案を創出す るプロセスである。個人 レベルでの意思決 定であれ,国家 レベルや国際 レベルの政策策定であれ,様々な便法 によって コ
ンフ リク ト ( 不一致)を解決 していることも事実である
。これまで意思決定分
析や社会選択理論の枠組の中で,記述的 または規範的な研究が枚挙 に暇がない
はどなされて きた
。AHPは,そのような試みの一つであ り,今後 ますます理論
的な深化 と応用が期待 される。
7 4 商 学 討 究 第 3 8 巻 第 3・4 号
以下,
AHPを社会的決定理論 の‑方途 として とらえてみたい。
現代の社会的決定理論 は, ケネス ・アロウの 「 不可能性定理」 とダ ンカ ン ・ ブラックの投票理論がか らみあ って発展 している 。 前者 には,
n個 の代替案 に 関す る個人の選好順序づ けを用 いて完全 な社会的選好順序 を もた らす ことがで きるか とい う 「 社会的決定関数」 と個人 の選好順序だけを用 いて社会的に最良 な代替案 を選ぶ という 「 社会的選択関数」 がある 。 いずれの場合 も,記述的な い し定性的な研究であ り,規範的,操作的な研究ではない。 また,単一の評価 基準 に照 しての選好順序の表明であ り,複数 の評価基準 の もとではない。 そ こ では, ギバ ー ドとサクースウェイ トの理論 によ って,社会的選択関数 はすべて 戦略的操作可能 になる。 また,実証的には, ツバ ースキーの選好 の非推移性 の 興味 ある反証 がなされている
。(4'複数基準 の社会的選択 の方法 に関 して はほとん どコンセ ンサスが得 られてい ない。最近 フランス系の レイノー ( Raynaud) は,アロウと協力 して 「 社会選 択 と複数基準 の意思決定」とい う小冊子
[1]を著 して いるO ・フランスの
OR学界や産業では複数基準 の もとでの意思決定分析 が伝統的に考究 されて きた。特
にエ レク トル法 は Saat y の
AHP法 に類似 の手法である。
エ レク トル ( El ect r e) 法 は, 些 i mi nat i on 些t 9hoi x 王r adui s ant l a 空室al i t e か ら派生 しているが, 現実の決定問題 を解 くための消去 と選択 の方法
である 。 .これは,選択肢 に対 し,大変 よい, よい,ふっ ぅ,悪 い,大変悪 いの
(4
) ・社会的決定理論への入門書 と して は,佐伯 [9 ] ̲が優れている. .また ,J e ns e n[2]
は,複数基準の優先度分析 を行 うい くつかの コンセ ンサス法を紹介 し ,AHP を中心 に位置づけている
。なお, フランスで行われた重要な貢献 に下記の 2 点 があ る。
B .Sus s mann,P. Buf f e t
,J.P.Cr e my e tM. Mar ° , " Pe ut 一〇n Choi s i rEn Te nantCompt edeCr i t e r e sMul t i pl e s ? UneMe t hode( ELECTRE)e tTr oi s Appl i c at i ons ,"Me t r a 6 (2)( 1 9 6 7 )pp. 2 8 3‑31 6 .
G.Be r na r d e tM.
LBe s s on , " Douz eme t hode sd' Anal ys emul t i c r
it e r e
,"Re v ue Fr anG ai s e d' I n fo r mat i que e t de Re c he r c he Ope r at i o nne l l e ,
5‑3( 1 9 7 1
),pp. 1 9‑6 4 .
5 段階方式で評価 し合成す るものである。この手法 は
,AHPのよ うに整合性 と か魅力的な公理系を完全 に満 たさないにせよ,複数 の基準 に直面 して合意 を形 成す る有力な手法 と評価 され, フランス産業界で使 われて きた。 しか し, エ レ
ク トル法 は上位下位関係 を評価す るベースが 「 空」であることが多 いとか,空 のベースを避 けるために偽 りの評価をす るとか,手続 きが混 み入 っている等批 判 もある。 アロウらは,前記 の書物で, エ レク トル法を基礎 に した もっと強固
な公理系の もとでの上位法のアル ゴ リズムを提案 している。
複雑 な意思決定問題 に直面 して最良 の処方毒 を得 るための新 しい技法の研究 は今後 とも続 け られねばな らない。新 しい技法 の背後 にある公理系 は納得で き るよ うなよ り明 白な表現 が望 まれ る。 また,技法の実現の際,計算 の手間 も明
らかにされねばな らない。 ( 以上)
付録 :AHPの計算機プ ログラムの実行結果
FLAG AHP: FOR WI TH>
I F YOU WANT TO PPOCESSSI NGLE ( UNRELATED)MATRI CES,TYPE " S";
I F MORE I NVOLVED,HI T " CR KEY' ' .
?
I F YOUR HI ERARCHY I SPERFECT ( COMPLETE)TYPE " P"; I F NOT, HI T " CR KEY"
.?P
** * NOTE: 1 .WHEN YOU ARE ENTERI NG ANY NUMBER,NOTE THAT THERE ARE
3′COLUMNS OR SPACES RESERVED FOR EACH NUMBE
R.2
.I F YOU HAVE TO ENTER ONE NUMBE
R, SAY
7,I T SHOULD BE ENTERD AS
" 7"WHERE A
" "STANDSFOR A BLAN
K.3
.1 F YOU HAVE TO ENTER A SERI ES OF NUMBE‑
RS; SAY 3,6,2; I T SHOULD BE ENTERED AS
"3 6 2
".4
.1 N ENTERI NG THE UPPER TRI ANGULAR PART OFTHEMATRI X,FRACTI ONALELEMENT LI KE
1/3SHOULD BE ENTER‑
ED AS
"‑3";THE ELEMENTS I N A ROW SHOULD BE ENTERED ON THE SAME LI NE UNI TY ELEMENTS I N THE MAI N DI AGONAL ARE UNNECESSARY.
ENTER THE
#OF FACTORSI N THE
2ND HI ERARCHY LEVEL
?4
4?
I F WRONG,ENTER "
9" ,ELSE HI T H CR KEY' ' ,
?
ENTER THE UPPER TRI ANGULAR PART OF THE MATRI X.
ROW
1:7 6 商 学 討 究 第 3 8巻 第 3・4号
?
2 3 5
2. 3, 5.IF甲OT CORRECT‑"9",ELSE‑"CR KE
Y ' '
.?
ROW 2:
?
3 4
3.4.IFNOT CORRECT‑L̀9".ELSE‑"CR KEY".
? 2
ROW 3:
?
肝?
0.
NOT CORRECT‑"9",ELSE‑"CR KEY". 9
ROW 3:
? 2 2‑
IF NOT CORRECT‑"9",ELSE‑"CR KEY".
?
1.0000 2.00()0 3.0000 5.0000 .5080 1.0000 3.0000 4.0000 .3333 .3333 1.0000 2.0000 .2000 .2500 .5000 1.0000
WEIGHTS‑ .469434 .314582 .137110 .078875
LAMBDA (MAX)‑4.05683 C.
Ⅰ
.‑ .018861 C.R.‑ .0209571FYOU WANT TO REDO THISMATRIX,ENTER"9",ELSE"CRKEY'',
・ ウ
くA)
(B)
ENTER THE#OFFACTORSIN LEVEL 3.ⅠFYOU WANT TO STOPHERE,
ENTER "0".
? 3
.3? IFWRONG
. ・
"9''.ELSE:"CR KEY",?
E知TER ALL # FACTORS IN LEVEL 3 RELATED TO ELEMENT 1 OF LEVEL 2 0N THE SAME、LINEBY ASCENDING ORDER:
? 1 2 3 1 2 3
IFNOT CORRECT‑I‑
9'
',ELSE‑"CR KEY".9
‑
ENTER THEUPPER TRIANGULAR PART OFTHEMATRIX.
ROW 1:
? 3 5 3.5.
? 3
ROW 2:
?
0.
IFNOT CORRECT‑
"
9"
,ELSE‑"CR KEY".?
9
ROW 2:
? 33.
I F NOT CORRECT‑
"9",ELSE‑" CR KEY" .
?
1.0000 3.0000 5.0000 .3333 1.0000 3.0000 .2000 .3333 1.0000
WEI GHTS
‑ .636985 .258285 .104729LAMBDA ( MAX)
‑3.038510C. I .
‑ .019255C. R. ‑
.0331991 F YOU WANT TO REDO THI SMATRI X,ENTER
"9",ELSE " CR KEY"
,?
ENTER ALL # FACTORS I N LEVEL
3RELATED TO ELEMENT
20F LEVEL 2 0N THE SAME LI NE BY ASCENDI NG ORDER:
? 1 2 3 1 2 3
I F NOT CORRECT‑
"9",ELSE‑" CR KEY" .
?
ENTER THE UPPER TRI ANGULAR PART OF THE MATRI X.
ROW
1:? 2 4 2.4.
I F NOT CORRECT‑
"9",ELSE‑" CR KEY" .
?
ROW
2:? 5
5.
I F NOT CORRECT‑ "9 、 " ,ELSE‑" CR KEY" .
?
1.0000 2.0000 4.0000 .5000,1.0000 5.0000 .2500 .2000 1.0000
WEI GHTS
‑ .536825 .364292 .098884LAMBDA ( MAX)
‑3.094013C. Ⅰ .
‑ .047007C. 良. ‑
.0810461 F YOU WANT TO REDO THI SMATRI X,ENTER
"9",ELSE " CR KEY' ',
?
ENTER ALL # FACTORS I N LEVEL
3RELATED TO ELEMENT
30F LEVEL
20N THE SAME LI NE BY ASCENDI NG ORDER:
? 1 2 3 1 2 3
I F NOT CORRECT‑ "9 " ,ELSE‑" CR KEY" .
?
ENTER THEUPPER TRI ANGULAR PART OF THE MATRI X.
ROW 1:
?
3 2
3.2.I F NOT CORRECT‑
"9",ELSE‑" CR KEY" .
?
ROW
2:? ‑
2
‑2.
7g 商 学 討 究 第
3 8巻 第 3・4
号I F NOT CORRECT‑"9" ,ELSE‑" CR KEY" .
?
1. 0 0 0 0 3. 0 0 0 0 2. 0 0 0 0 . 3 3 3 3 1. 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 5 0 0 0 2. 0 0 0 0 1. 0 0 0 0
WEI GHTS‑ . 5 3 9 61 5 . 1 6 3 4 2 4 . 2 9 6 9 6 1
LAMBDA ( MAX)‑3 . 0 0 9 2 01 C. Ⅰ . ‑ . 0 0 4 6 01 C. R. ‑ . 0 0 7 9 3 2
1 F YOU WANT TO REDO THI SMATRI X,ENTER "9" ,ELSE" CR KEY"
,?
ENTER ALL
#FACTORS I N LEVEL 3 RELATED TO ELEMENT 4 0F LEVEL 2 0N THE SAME LI NEBY ASCENDI NG ORDER:
? 1 2 3
1 2 3
I F NOT CORRECT‑"9' ' ,ELSE‑" CR KEY' ' .
?
ENTER THE UPPER TRI ANGULAR PART OFTHE MATRI X.
ROW 1:
? 3 5 3. 5.
I F NOT CORRECT‑
"9
",ELSE‑" CR KEY" .
?
ROW 2:
? 7 7.
I FNOT CORRECT
‑" 9 " ,ELSE
‑" CR KEY" .
?
1. 0 0 0 0 3. 0 0 0 0 5. 0 0 0 0 . 3 3 3 3 1. 0 0 0 0 7. 0 0 0 0 . 2 0 0 0 . 1 4 2 9 1. 0 0 0 0
WEI GHTS‑ . 6 0 1 7 6 8 . 3 2 3 6 3 7 . 0 7 4 5 9 5
LAMBDA ( MAX)‑3 . 2 3 3 2 25 C.
I. ‑ . 1 1 6 6 1 2 C. R. ‑ . 2 0 1 0 5 6
1 F YOU WANT TO REDO THI SMATRI X,ENTER "9",ELSE " CR KEY' ' .
?
**LEVEL 3 WI TH RESPECT TO LEVEL 2 WEI GHT: . 4 6 9 4 3 4 . 31 4 5 8 2 . 1 37 1 1 0 . 0 7 8 8 7 5
1 . 6 3 6 9 8 5 . 5 3 6 8 2 5 . 5 3 9 61 5 . 6 0 1 7 6 8 2 . 2 5 8 2 8 5 . 3 6 4 2 9 2 . 1 6 3 4 2 4P . 3 2 3 6 3 7 3 . 1 0 4 7 29 . 0 9 8 8 8 4 . 2 9 6 9 6 1 . 0 7 4 5 9 5
**COMPOSI TEPRI ORI TI ESFOR LEVEL 3
. 5 8 9 3 4 8 . 2 8 3 7 8 1 . 1 2 6 87 1 ( C) ENTER THE #OFFACTORSI N LEVEL 4.I F YOU WANT TO STOPHERE
,ENTER "0" .
? 0
0
? I F WRONG:
"9
'' ,ELSE: " CR KEY" .
?