Quantitative research methods, Professor Yi-Chung Hu. June, 2024

Abstract

運用層級分析法(AHP)有兩個研究目的。第一個研究的目的是為了確定多個構面及其屬性(準則)在區位選擇決策問題中的相對重要性或權重。第二個目的是透過運用已經確定的構面和準則和權重，在各項方案中最做出最佳的選擇。決策者利用層級分析法，對相關目標的構面和屬性(準則)賦予加權值。此外，也針對每個準則估計每個(位置)方案的優先順序權重。 層級分析法的過程包括層級化地建構決策問題，設定優先權重，建立判斷矩陣和權重向量，然後對備選方案進行排序。為了證實此標準方法的可行性，本研究針對一家公司在選定倉庫用地的選址進行了案例研究。

Key Words: AHP; Relative Importance; Priority Weight; Location Selection; Criteria; Attributes; Alternatives; Warehouse; Lubricant.

0.上課筆記: Quantitative research methods 請看(作業:注意)這個: 投稿期刊論文
1.背景資料: 隆福行林口倉的選購參考(有較詳細的說明)
2.問卷資料: 有2份問卷Q1,Q2 (其後，各有5位相關同仁的填答資料。)
3.操作軟體: AHP-OS 我的Linux作業系統用Power Choice還要開VM，所以用這個web軟體跑資料。
4.計算結果: Power Choice 選擇林口倉用地合併計算。
5.計算結果: AHP-OS結果
6.論文準備: Final Paper
7.期末報告: ppt

Introduction

選擇適當的倉庫位置是供應商的關鍵策略決定之一，直接影響業務表現。不當的位置選擇可能造成無法逆轉的負面效果，而合適的位置能提升配送效率，增加市場份額及盈利。本文使用層級分析法（AHP）來解決倉庫位置選擇的多準則決策問題，涉及ㄏ，等因素。研究展示了層級分析法在潤滑油倉庫位置選擇中的應用，並通過案例分析評估了不同位置選擇標準和選項。

本文的架構，首先回顧本研究的評估要素。接下來，介紹研究方法（AHP）的細節。其次是層級分析法在(潤滑油倉庫案例)的應用。 最後透過應用程式對案例的問卷調查進行運算分析，討論位置選擇各項準則和方案的評估。再根據結果做成最終報告，提出了位置選擇決策問題的解決方案。

選址所考慮的構面與準則

設立倉庫首要考慮的是地理位置，交通狀況。因為倉庫是為了方便貨物的流轉，讓進貨、出貨的速度快、效率高且成本低，以提高客戶的滿意度，幫助生意成長。所以會選擇接近高速公路、接近主要客戶的位置。 此外由於潤滑油品也被歸類為危險品，所以儲存場所的使用執照、消防法規、環保要求等等都要力求合法。 好的位置地價就高、要考慮所有合法要求建設、維護費用就要付出相對代價，倉庫建成後還有的長期發展、與運維費用凡此，都是選擇一塊倉庫用地的考慮準則之一。

根據文獻調查，倉庫地點選擇的決定因素已有多位研究者探討。這些因素被分為四個構面：(1)地理位置、(2)法規證照、(3)倉庫建設、(4)運營維護，以便供應商評估其倉庫位置決策。本研究中的圖表二，以層級結構方式呈現了這些關鍵選擇標準。

(1).地理位置

倉庫的特性是整批進貨、分散出貨，進貨時可能用到40呎貨櫃、連結車、油管車，而出貨時則是17噸以下卡車，特別是5-10噸車居多。因此倉庫(1)的位置是否便於物流運輸，是否靠近主要道路或高速公路。(2)檢查土地的地形和地質條件，以確保建築的穩固性。還有這地方(3)是否還能配合未來可能的擴展需求。需要考慮。

(2).法規證照

潤滑油倉庫要求和其他建築要有一定距離，以保安全，所以考慮(1)獲取消防法規和環境保護標準包括廢水和廢棄物清除。還有(2)獲取建築許可和使用執照。非常重要。

(3).倉庫建設

在符合法規要求的範圍內，讓空間得到最大利用，儲存最大量的油品，還有新科技的應用可以(1)設計合理的倉庫佈局，以提高存儲和運輸的效率。及(2)選擇適合的建築材料和結構，以應對當地氣候條件。

(4).運營維護 倉庫的投資大使用期長，因此須比較(1)計算購地、建設和的總成本。(2)長期運營成本，包括人力、維護和能源消耗。和(3)考慮勞動力的可用性和成本。

3. 層級分析法 Analytical Hierarchy Process Method

層級分析法（AHP）由Saaty於1980和1982年提出，用於解決多標準決策問題。這種方法能有效處理質量和量化數據，特別適用於涉及主觀判斷的複雜決策問題。AHP通過將問題分解為多層級的目標(問題)、構面、準則和方案的結構，幫助決策者理解和簡化決策模型。AHP方法包括七個基本步驟。

3.1. 問題描述：明確定義問題和目標。

首先是回顧文獻中的相關研究並訪談專家（Kuo et al. 2002），以描述具有用於解決方案的多個構面和準則的決策問題。
本研究中訪問的專家，是從事倉儲運輸工作超過20年經驗的人員，其中多位有有選址、購地、建倉的完整經歷。此外財務主管和總經理也有相關經驗，故也在訪談的專家之列。

3.2. 建立層級結構：分解問題成多個層次，包括目標、準則、子準則和方案。

問題被分解為不同的評估構面，並將每個可能的準則安排在多個層級結構中。每個構面進一步分解為同一層級的各自屬性(準則)。層級結構的最高層代表決策過程中的目標或問題。接下來的層級涉及用於解決相關問題的一系列決策構面，其下則列出相應的準則。

3.3. 進行成對比較：評估層級中元素的相對重要性。

成對比較的目的是為了確定每一層級結構中元素（構面、準則及方案）的優先權重。決策者根據自身經驗和知識比較同一層級的所有元素。例如，在第二層，每兩個構面就相對於目標進行比較；在第三層，每兩個同一構面下的準則，則相對於對應的元素進行比較。此外，最低層級的方案，在每一次比較中不僅相對於構面，也相對於準則進行比較。為了確定相關權重，決策者通過設計成對比較矩陣的問卷調查來進行，使用評分尺度來衡量每個元素在成對比較中的重量。

3.4. C建立成對比較矩陣：用於計算層級中元素的權重。

在進行成對比較後，每個元素（即構面、準則或方案）的權重值被分配給更重要的一個，而該值的倒數被分配給該對中的另一個。對於每對元素，更好的選項將被授予分數，而配對中其他選項的分數則取決於該值的倒數。然後對權重進行歸一化和平均，以計算每個元素（標準、屬性或替代項）的相對權重（Kasperczyk 和 Knickel 2013）。

3.5. 計算特徵向量和特徵值：這些數據代表每個元素的優先權。

圖1 AHP 層級分析法執行過程

圖2 選定倉庫基地的層級結構

3.6. 一致性檢驗：確保成對比較的一致性。

計算一致性比率（CR），以驗證決策者透過兩兩比較所獲得的判斷的可信度（Yang和Kuo，2003；Yun，2004）。如果 CR 的值小於或等於 0.1，則認為成對比較具有可接受的一致性。然而，如果該值超過 0.1，則該比率的值表示判斷不一致，結果不可靠（Chen 2006）。

3.7. 合成總權重：結合所有層級的權重，以選出最佳決策方案。

在AHP的最後階段，會整合所有相對權重，這些權重表達了元素集對某一層級中元素的相對影響，這是透過成對比較矩陣得出的。在此，從第二層開始，通過將相對權重與上一層的相應標準（或構面）相乘並對影響的每個元素進行加總，合成每個元素的「全域權重」。因此，得到的全域優先級用於對構面、準則和方案進行最終排名，並選擇每個的最佳選項。

4. The Mathematics of AHP

Step 1. Pair-wise comparison

在 AHP 中，如 Satty (1980) 所建議的，使用從 1 到 9 的相對重要性等級來進行主觀成對比較（見表 1）。首先，形成所有成對比較矩陣。然後，權重向量 ， = [ , , … 。 , ] 是根據 Satty 特徵向量過程計​​算的。權重的計算涉及兩個步驟：（1）形成歸一化的成對矩陣和（2）創建加權矩陣（Chen 2006）。表1根據Satty 1-9量表定義了相對重要性的量表，以進行兩兩比較。

Table 1: 9-point intensity of relative weight (importance or well-being) scale

Step 2. Normalization

Table 2: Random index for N=15

Step 5. Aggregate the assessments of multiple decision makers

5. 案例應用

AHP方法可用來獲取各選址的準則和方案的權重。透過AHP方法，可以從多個方案中，找出最合適的方案。實施此方法時，將按照圖1所示的AHP程序步驟進行 。

5.1. 制定評估層級

本研究使用專家知識與相關文獻先決定了評估倉庫底點選擇的準則。這些則準包括： 101 考慮土地的位置是否便於物流運輸，靠近主要道路或高速公路。 102 檢查土地的地形和地質條件，以確保建築的穩固性。 103 考慮未來可能的擴展需求。 204 獲取消防法規和環境保護標準包括廢水和廢棄物清除。 205 獲取建築許可和使用執照。 306 設計合理的倉庫佈局，以提高存儲和運輸的效率。 307 選擇適合的建築材料和結構，以應對當地氣候條件。 408 計算購地、建設和的總成本。 409 考慮長期運營成本，包括人力、維護和能源消耗。 410 考慮勞動力的可用性和成本。

圖2-1展示了研究問題或目標的層級結構，透過分解其構面、準則和方案來建構。研究問題是從A、B兩個倉庫用地中選出最佳位置（第1層）。第2層包括四個構面，這些構面是供應商在決訂倉庫位置時必須考慮的。第3層則有10個準則，分別歸屬於這些構面。最後，在最低層（第4層）列出了兩個可能的選項。 然而，經第3次討論後，考慮到最終的兩個選擇的方案(A、B兩個倉庫用地)非常靠近，幾個準則條件幾近相同，因此予以刪除：
101 考慮土地的位置是否便於物流運輸，靠近主要道路或高速公路。(刪除:條件幾乎相同)
102 檢查土地的地形和地質條件，以確保建築的穩固性。(刪除:同在太平里，地塊幾乎相同)
205 獲取建築許可和使用執照。(刪除:併入204)
307 選擇適合的建築材料和結構，以應對當地氣候條件。(刪除:都是鋼構鐵屋)

408 計算購地、建設和的總成本。(保留：但可估出投入資金，) 修正如下，主要比較的準則僅有6項。因此，把結構的第2層刪除，原來的第3層保留6個準則(變為2層)。

如圖2-2展示，修改為三個層級的結構。而且考慮到做方案評估時(c4)計算購地、建設和的總成本，較低為有利，因此設定為固定的權重(3:1)。

5.2. 問卷調查

分別設計了兩份問卷，用於收集成對比較的數據，以確定選址問題中每個準則以及方案的優先權重。每項透過成對比較方式決定其權重，反映決策者對每個準則或方案，對其重要性的判斷與感知程度。 問卷根據成對比較矩陣構建，使用五種不同的評價等級來衡量決策者對選擇標準和屬性的重視程度，分別是：1-同等重要、3-適度重要、5-強烈重要、7-非常重要和、9-極為重要。對於選項的成對比較權重，顯示了每個選項如何滿足特定標準，例如「選項A在 比選項B 的重要程度為何？」。

5.3. 數據蒐集

問卷1：係針對第二層，各項「準則」的兩兩比較。
訪問的對象，都是具有倉儲作業長期經案的專家，通過面對面訪談，說明各準則的意義，和問卷的填答方法。請其填答問卷，收集而得的資訊。

問卷2：則是針對第三層，對於兩個「方案」，根據各個準則進行兩兩比較。
訪問的對象，都是與倉庫、倉儲運輸業務相關的主管，還有資深的董事。

以上的訪談皆根據AHP方法所準備的問卷，採集數據。用來對所有因素進行成對比較，確定層級結構中元素的優先權重。 (整理中: 評估因素及其相應的權重在附錄中展示。)

5.4. 優先權重的綜合

利用前述的特徵向量方法計算標準和屬性的優先權重（見附錄中的A1至A5表）。首先，為每個構面建立成對比較矩陣，然後對結果矩陣進行歸一化。通過平均相應值，聚合成對比較以獲得單一標準（或屬性、或選擇）的優先權重。
然而，本研究因為構面、準則頗為單純，經專家討論後被簡化為一層，只有準則，所以相對權重即等於全域權重，不須再進行運算綜合。

5.5. 結果的一致性測試

計算並檢查專家判斷的一致性比率。表x結果顯示，所有CR值均低於0.01，因此所有判斷的一致性是令人滿意的。

Table 3: 表3：選址目標、標準和屬性的一致性檢驗

5.6. Obtaining the Final Ranking and Choosing an Optimal Element

由於合併了第二(構面)和第三層(準則)，所以整個架構只有問題、準則、方案三層，因此準則部份的相對權重也就是全域權重，十分單純。

6. Results

表x中 對選擇倉庫位置的評估準則顯示，（c2）「符合消防法規取得建築使用執照」（32%）被視為最重要的因素。其次是（c3）「設計合理的倉庫佈局提高存儲和運輸的效率」（22.9%）、（c5）「考慮長期運營成本、維護和能源消耗」(14.3%)，和（c4）「計算購地、建設的總成本」(14.1%)。

7. Conclusion

本研究旨在解決潤滑油倉庫用地選址問題，運用AHP確定最符合需求的位置。AHP提供的評估權重可用於選擇重要評估因素和方案，幫助公司管理階層，通過將相關評估因素結構化為優先權重，來制定適合的選址決策。

本研究提出的評估模型顯示，「符合消防法規取得建築使用執照」和「設計合理的倉庫佈局提高存儲和運輸的效率」這兩個準則的重要性最為突出。其次是「考慮長期運營成本、維護和能源消耗」和「計算購地、建設的總成本」等屬性。

決策者對兩個倉庫位置的方案，首選應該是A倉，也就是購買目前正在使用的倉庫用地是為上策。根據分析結果，這個決策在相關準則的表現會比購買新的場地的選項更好。

未來的研究

本研究旨在釐清專家對於「選擇倉庫用地的重要因素」的觀點。使用層級分析法（AHP）計算決策者在評估倉庫選址時，各項重要的因素的權重。未來，我們可以將提出的選址模型應用於不同類型的場所，比如門市、辦公室等，並再次使用AHP評估各種選項。

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5.Mobil USM&R (A): Linking the Balanced Scorecard Harvard Case Solution & Analysis
6.wiki 平衡計分卡

APPENDIX A. Pairwise comparison judgment matrix and weights for the criteria and attributes

成對比較判斷矩陣以及標準和屬性的權重

A1. Pairwise comparison judgment matrix and weights with respect to the goal ‘Selection Criteria of Retail Store Location’

針對「零售店選址標準」目標的兩兩比較判斷矩陣與權重

APPENDIX B. Pairwise comparison judgment matrix and weights for alternatives with respect to the attributes

兩兩比較判斷矩陣與屬性權重