基于模糊理論的信息系統有效性評價方法及應用

陳 崗 胡克瑾

摘要:為了解決信息系統有效性的測量問題,需采用模糊理論等相關概念,用比較自然地、真實地反映人類思維的模糊性概念來對用戶的感受進行準確描述。文章選用了評價信息系統有效性的六個常用屬性,利用模糊理論將語言表述轉為可測量的數值,得到經模糊理論修正后的信息系統有效性評價結果。

關鍵詞:信息系統有效性;三角模糊數;評價指數;絕對權重;模糊化權重

一、 引言

在企業信息系統有效性測量中很多的屬性反應的是用戶對信息系統有效性的感受,這些感受難以用精確的數字表示。因此為了解決信息系統有效性的測量問題,需采用模糊理論等相關概念。

模糊理論的最大特點就是可以用比較自然地、真實地反映人類思維的模糊性概念來對用戶的感受進行準確描述。三角模糊數具有運算簡單,容易了解的特征,為目前最常用的模糊數。

二、 信息系統有效性測量指標

信息系統有效性有三個基本的要求:第一是維護信息的保密性;第二是確保信息的完整性;第三是確保信息能夠在適當的時間以適當的格式訪問,即信息的可存取性。

1. 信息的保密性。信息系統有效性必須具有信息保護能力。組織采用有效的存取控制和保護手段,防止非授權或因疏忽而更改、毀壞或破壞業務記錄和財務信息的保密性。

2. 信息的完整性。信息系統有效性必須具有信息準確跟蹤能力,即要求組織能夠保存關鍵記錄和信息系統之間所有交互行動的審計軌跡,信息和記錄以及文檔管理軟件、硬件和安全存儲環境形成了關鍵的內部控制,確保信息是準確和可靠的。存儲系統中應有防止數據被隨意修改或刪除的功能,確保信息的完整性。

3. 信息的可存取性。信息系統有效性必須具有信息長期保存能力,即要求公司確保用于保留規定記錄的存檔和存儲系統支持長期可靠存取,對某些特定信息要求保存長達七年的時間。

上述保密性、完整性和可存取性在用戶問卷調查時,可用一些描述性語言進行信息系統有效性屬性的細化。如:信息系統有良好的備份系統、信息系統安裝有正版的防火墻和防病毒軟件、可以方便地使用計算機設施、硬件能及時升級、軟件能及時升級、系統支持員工具有較高的素質、能較好地控制所使用的系統、系統反應迅速、信息系統能及時處理關于改進現有系統的要求等。這些屬性指標主要體現用戶的感受,不同的用戶對同一項屬性的感受是不一致。

三、 基于模糊理論的信息系統有效性測量方法

1. 將自然語言評價轉換為三角模糊數。三角形模糊數是決策分析中較常用的一種模糊數。若實數域R上的模糊數M,簡記為M=(a,b,c),a,b,c都是實數則其Membership Function為:

fm(x)=■,a?燮x?燮b,

fm(x)=■,b?燮x?燮c

fm(x)=0,otherwise

語言變量是以自然語言中的詞或詞組為變數,而不是以數值為變數。語言變量皆可用模糊數表示,模糊數常被用來表示人類的語義。將評估者對某問題的看法:{非常不重要、較不重要、不重要、一般、重要、比較重要、非常重要},利用語言變量轉換為模糊估值,以達到量化的目的。

首先,為了便于有效性評價指標的測量,將用戶評價的自然語言轉化為三角模糊數。

每個屬性的評價集包括七個等級,即{1,2,3,4,5,6,7},1表示非常不重要,2表示較不重要,3表示不重要,4表示一般,5表示重要,6表示比較重要,7表示非常重要。用語言方式表達評價意見,雖然沒有數值精確,但它更容易使人理解,而且也減少了干擾項。

評價集P=(p1,p2,p3,p4,p5,…,pm)代表一組有序的自然語言評價集合,并且按照語言評價元素在集合中的位置從1開始依次累加分配計數值,即集合中第一個元素的計數值為1,最后一個元素的計數值為m,集合中共有m個元素。

假設Pj為評價集的一個自然語言評價,那么該評價結果的三角模糊數表示為(■,■,■),j為該元素在集合中的計數值,m為該集合中最后一個元素的計數值。

針對評價集,該元素所在的評價集中的最后一個元素的計數值m為7。若用戶的語言值是較不重要(j=2)則對應的三角模糊數為(1,2,3)。

設計的語意表達詞對應的模糊數形式以7點量表為準,其語意變量的計算量表示成三角模糊數,如表1所示。

2. 將三角模糊數值權重模糊化。組織專家群體對績效評價指標進行重要性程度的模糊語意尺度衡量,結合不確定性分析的三角模糊數的統計方法, 通過權重分析確定模糊權重, 依此綜合獲得專家群體對各組指標所給予的權重傾向,和中間值就構成了表達各指標權重范圍的三角模糊數。

根據面積中值法原則,可得到三角模糊數值Fi=(a,b, c)的評價指標的絕對權重和模糊權重。

W(Fi)為三角模糊數值的絕對權重,計算公式為

W(Fi)=(b+c-a)/3

Wi為模糊化權重,其計算公式為:

Wi=■

每個權重Wi都在[0,1]之間,并且它們之和為1。

3. 將用戶評價意見定量為評價指數。利用頂點法(Vertex Method)將每個用戶對于信息系統有效性的評價意見定量為評價指數(Value Index)Y。

設定P=[Pij]表示評價集,W=[Wi] 表示每個評價標準的權重。因此,每個評價指標的評估值為Pwij0=wj0pij0,Pwij1=wj1pij1,Pwij2=wj2pij2,…

頂點法定義如下

假設X=(x1,x2,x3)和Y=(y1,y2,y3)為兩個屬性的三角模糊數,則頂點法定義其間的距離算法為:

d(x,y)={[(x1-y1)2+(x2-y2)2+(x3-y3)2]/3}1/2

最好的評價意見P*j=(1,1,1),最差的評價意見P-j=(0,0,0),頂點法中,每個評價對于最理想和最差的評價意見之間的距離的計算采用以下公式:

d*i=■d(Pwij,P*j)

d-i=■d(Pwij,P-j)

其中,i=1,2,…,m,j=1,2,…,n

有效性指數(Si)公式為:si=d-i+n-■,其中,i=1,…,m,這里n代表評價標準的個數。

Y表示用戶對信息系統有效性的評價經模糊理論修正后的結果,公式為:

Y=■wisi

四、 基于模糊理論的信息系統有效性測量方法的應用

我們在信息系統有效性的眾多指標中選擇六個屬性,如信息系統備份管理、信息系統安全管理、信息系統數據訪問方便正確、信息系統軟硬件可靠使用、信息系統運行反應迅速、信息系統管理隊伍結構。組織專家群體對績效評價指標進行了重要性程度問卷調查,共收回有效專家群體問卷調查表17份。

這六個屬性評價集為{1,2,3,4,5,6,7},1表示不非常重要,2表示較不重要,3表示不重要,4表示一般,5表示重要,6表示比較重要,7表示非常重要。用戶可以在評價集中的七個數值中進行選擇,必須且只能選擇一個數值。

六個屬性所對應的三角模糊權重分別為:

F1=(0.187 6,0.204 7,0.216 8)

F2=(0.183 4,0.199 2,0.206 7)

F3=(0.121 7,0.130 5,0.137 4)

F4=(0.139 9,0.150 1,0.159 2)

F5=(0.1867,0.1987,0.204 7)

F6=(0.105 3,0.116 8,0.120 1)

有效性指數為:

S0=7.964 5;S1=7.217 6;S2=5.815 2;S3=6.145 2;

S4=7.362 2;S5=7.164 5;S6=5.521 8

最終評價結果為:Y=6.982 3

五、 結論

應用三角模糊數的測量法來建立的模糊權重值,將原本非數量化的重要性程度用比較合理的方式轉化為可分析的數量化數值,消除因個人主觀因素所造成的不合理性,從問卷調查結果中獲得更加客觀和準確的權重值。

參考文獻:

1. Tong Hongxia, Zhang Shensheng.“Multi-attr- ibute group decision making algorithm for Web service selection based on QOS”.Journal of Sout- heast University,2006-03-002.

2. Norman Fenton, Wei Wang.“Risk and confidence analysis for fuzzy multi-criteria decision making”.Knowledge-Based Systems,2006:430-437.

3. 劉麗華.基于相似度加權的模糊聚類方法.云南大學學報,2008,9(28),5.

4. 劉英華.可配置模糊綜合評價模型研究與系統實現.上海交通大學博士學位論文,2007:78-96.

基金項目:國家自然科學基金項目“關鍵字廣告位定價策略及其優化研究”(70602031);上海財經大學211三期重點項目。

作者簡介:胡克瑾,同濟大學經濟與管理學院教授、博士生導師;陳崗,同濟大學經濟與管理學院博士生,上海財經大學信息管理與工程學院副教授。

收稿日期:2009-10-03。