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基于模糊集和粗糙集理论的企业免疫力评价

2012-09-08程国平张剑光

关键词:约简粗糙集免疫系统

程国平,张剑光

(武汉理工大学管理学院,湖北武汉 430070)

人类的肌体几乎暴露在由无数病菌和病毒组成的环境中,却依然能够健康地生存,这是由于免疫系统每时每刻都在充当保卫人体健康的卫士,其运行机制使人体能够适应环境的复杂性和抗原的多样性。而企业面临的环境越来越近似于生物有机体生存的环境,在各种病毒的摧残与打击下,许多企业依然能够健康地存续下去,表明企业也有自己的免疫系统,并且时刻发挥着作用,抵御来自企业内部和外部的各种风险和危机[1-2]。

到目前为止,通过将医学中的免疫理论与其他领域结合,已形成了几个新的研究领域:人工免疫系统、国家审计免疫系统和组织免疫系统。FARMER等于1986年率先构造了一个基于免疫网络学说的免疫系统动态模型[3];DE CASTRO和TIMMIS合作出版了第一本系统论述人工免疫系统原理与应用的学术专著[4];DASGUPTA[5]和HART[6]对该方面的研究成果进行了系统的综述;国家审计署审计长刘家义在全国审计工作会议上首次提出审计“免疫系统”的观点;赵彦锋[7]、赵保卿[8]、何敬和周鑫[9]等对国家审计免疫系统进行了理论上的探讨,从思想上为国家审计免疫系统的构建提供了架构。也有一些学者从企业管理的其他方面对企业免疫系统进行了初步的探讨,但只有王以华及其研究团队对组织免疫进行了系统的研究与论述[10-12],他们将医学中的免疫理论进行了移植,对组织免疫的理论基础、运行机制及相关影响因素进行了科学的阐释,并将组织免疫定义为企业识别外部和内部异己(有害和有益),排除威胁因素并产生记忆,从而维护企业健康的能力,为企业免疫理论的各方面研究奠定了基础,做出了不可磨灭的贡献。但之前的研究只为企业免疫理论的研究做了方向性的探索,许多方面没有深入地展开,如企业免疫力的评价问题。有学者认为可从如下3方面来评价:“病毒”感知能力、“病毒”防御能力和自我修复能力[13],但也只是提及,没有深入探讨。因此,笔者将在前人研究的基础上,构建一套初步的企业免疫力评价指标体系。

1965年,美国学者 ZADEH在“Information and Control”上首先提出了模糊集合的概念,用精确的数学语言对模糊性进行描述。在处理实际问题时,有时并不需要提供一个模糊的概念,而需对模糊的客观事物的特征属性有一个较明确的认识和判定,以便为下一步的决策打好基础,这在模糊数学中被称为模糊识别。模糊识别方法大致有两种[14]:一种是直接用于个体识别的最大隶属原则,一种是间接用于群体模型识别的择近原则。粗糙集理论由PAWLAK于1982年提出,是一种刻画不完整性和不确定性的软计算工具,能有效地分析不精确、不一致和不完整的信息,对数据进行分析和推理,从中发现隐含的知识,揭示潜在的规律[15]。该理论的主要思想就是在保持分类能力不变的前提下,通过知识约简,导出问题的决策或分类规则[16]。

粗糙集理论和模糊集理论分别使用不分明关系和模糊的概念来处理不完全的数据集,它们都是求近似值,但前者通过数学公式计算得到,而后者依赖于统计等方法得到,两者具有互补关系。目前已有人在研究模糊粗糙集与粗糙模糊集,希望将两者的优点结合起来作为研究不完全数据集的有效方法[17-18]。笔者尝试将模糊集理论中的模糊模式识别与粗糙集理论中的依赖度结合起来,对企业免疫力进行评价。

1 基于隶属函数的企业免疫力评价指标

1.1 企业免疫力评价指标体系

在构建企业免疫力评价指标体系前,先作如下几个定义:

定义1 企业免疫力是指企业预防和消灭企业病毒使企业不断地适应环境的能力,是企业自身的防御机制。企业免疫力有两种:先天性免疫和获得性免疫。

定义2 企业病毒是指来自于企业内外部的对企业的正常运作产生不良影响的有害“异己”,具体来说就是企业在成长过程中遇到的各种风险因素和危机。病毒分类可参考文献[1]和文献[2]。

定义3 企业免疫系统具有识别病毒、抵御病毒、自我调节和记忆等功能。

定义4 对于每种企业病毒,都有一种或多种解决方案,笔者将处理企业病毒的方案定义为企业免疫系统的抗体,抗体库就是方案库。

在明确了上述定义后,笔者借鉴免疫学思维和电脑病毒查杀思维,以及危机和突发事件的应急能力评价体系的构建思路,将企业免疫力评价指标体系分为7个方面,如图1所示。

图1 企业免疫力评价指标体系

(1)查毒能力。它指的是企业病毒识别能力,相当于企业的雷达系统,或电脑杀毒软件的查毒功能,需及时将病毒扫描出来,并发出警报。该指标又分为病毒监测能力、病毒预测能力和病毒警报能力3个方面。

(2)主动防毒能力。它相当于企业的防火墙,是企业免疫系统的第一道屏障,将外来病毒阻止在企业机体之外,企业防毒能力越强,企业受病毒侵害之痛就越少。

研究者首先确定内容主题和认识水平的分类,后对考试大纲标准和试题统计分析,分别赋值编码到“内容主题×认知水平”的二维矩阵中,记为矩阵X与矩阵Y,以两个矩阵中的赋值为依据计算彼此间的一致性.为使矩阵具有两两可比较性,赋值后需对单元格赋值进行标准化处理,令同一矩阵中所有单元格内的赋值转化为总和为1的比率值.波特等研究者验证了不同的一致性系数方法,得到了研究者认可并行之有效的一致性系数计算公式[3],[4].

(3)杀毒能力。它是企业免疫系统的核心功能,对于企业来说,由于实力、环境和病毒危害的不同,总有一些病毒是防御系统无法检测和清除的,只有靠杀毒系统来清除。借鉴突发事件的应急能力评价体系,将企业病毒免疫系统的杀毒能力细分为如下几个指标:病毒评估、指挥调度、决策分析、应急资源管理(资源需求的识别和确认、资源调动、资源追踪和报告等)、抗体库管理、信息发布管理和员工综合能力等。

(4)记忆能力。免疫系统具有识别各种抗原并将特定抗原排斥掉的学习记忆机制,免疫系统在免疫响应之后,如果受到同类抗原的再刺激,短时间内会产生比上一次更多的抗体,同时与该抗原的亲和力也会提高。当企业对经历过的情况进行再次应对时,会提高反应的效率和质量。记忆力越强,企业的免疫力就越强。

(5)自我修复能力。它是指企业在经过病毒的侵袭后,能够自我修复受损组织,重新构筑免疫系统的能力。企业体质恢复越快,说明免疫系统的自我修复能力越强。

(6)企业年龄。企业年龄影响企业免疫力的强弱,一般情况下,随着企业年龄的增加,组织免疫力不断增强。

(7)企业规模。企业的规模越大,说明企业的实力越强,抗病毒能力就越强。

1.2 指标隶属属性

选取10 家企业为样本,记 U={u1,u2,…,u10}。对给定的属性规定数值,对特征属性和决策属性用优、良、中、差表示,对应属性值分别为 1,2,3,4。请专家对10家企业分别从图1中的7个指标进行模糊识别,得到各因素属性结果如表1所示。

2 基于粗糙集理论确定指标权重

指标权重是企业免疫力评价指标体系中最难把握的部分,目前常用的德尔菲法、层次分析法等都是以决策者的先验知识为基础,主观成分较大。而粗糙集理论中的知识约简和依赖度则以客观实际为基础,从定性的角度来描述事物的属性,既贴近实际又可简化大量的指标,并给出更为客观的隶属度。以模糊识别得到的各属性的定性数值为输入,填入知识表达系统,结果如表2所示。

表1 10家企业免疫力评价指标属性值

表2 知识表达系统

其中,X={X1,X2,…,Xg}为经验方案集;Y={Y1,Y2,…,Yn}为条件属性集;D 为决策属性;xij、di分别为各条件属性的定性数值和决策属性数值;g为先期经验方案数目,要求g>n,且g越大,表示知识库越充足,结果越客观准确。

(1)如果posY(D)=pos(Y-{Yi})(D),则 Yi为 Y中D不必要,即Yi为冗余属性,约简消去。设约简后的条件属性集为 YS,YS={C1,C2,…,Ct},t≤n。

(2)对于约简后的多指标决策问题KS=(U,R),此时,posC(D)≠pos(C-{Ci})(D),D 对 Ci的依赖度可用Ci∈C关于D的重要性表示,即:

(3)将 D 对 Ci(i=1,2,…,t)的依赖度进行标准化处理,结果即为条件属性Ci的约简权重:

这样,就得到了约简冗余属性后的条件属性及其权重。

由于粗糙集理论给出的客观权重实际上并不完全客观,尤其是其中模糊隶属函数的确定,带有较大的随机性和试验性,因此笔者建议将客观权重和主观权重再次加权求和,给出一个综合主客观的复合权重,考虑到客观权重的影响更大,赋予其较大的权重因子。设主观权重为v1,v2,…,vt;权重因子为α,且0<α≤0.5;则各条件属性的复合权重为:p1=αv1+(1-α)wC1,p2=αv2+(1-α)wC2,…,pt=αvt+(1-α)wCt,得到综合评判式为:

此处t个属性规定为同向变化,即要么都取最大值时最优,要么都取最小值时最优。

因此,上述10家企业形成如表3所示的知识表达系统。

表3 企业免疫力评价指标体系知识表达系统

根据表3,计算决策属性和所有条件属性集合的等价类为:

各属性的正域为:

根据粗糙集的属性约简原理,可以判断条件属性C4和C6是冗余属性。通过与一些专家学者和企业界相关人士进行探讨,发现企业年龄和企业规模对企业免疫力的影响并非是直接的或成正比关系,每次经济危机都会使一批企业垮掉,有大企业也有小企业,然而也有些小企业不但没有受到大的打击,反而抓住机会使实力大幅提高。另外,随着信息技术的发展,一些互联网企业在短时间内迅速成长起来,与一些传统产业相比,他们年龄虽短,但是抗击风险和危机的能力丝毫不逊于那些传统产业的大企业。因此,通过以上分析,笔者将企业规模和企业年龄两个属性进行约简,得到企业免疫力综合评价的属性核core(R)={C1,C2,C3,C5,C7}。于是有:

因此D对Ci的依赖度依次为:

5个指标的约简权重为wC1=1/6,wC2=1/6,wC3=1/3,wC5=1/6,wC7=1/6。

假设由专家调查得到的上述5个指标的主观权重依次为0.24,0.16,0.30,0.16,0.14,根据专家意见,选取经验因子p=0.6,由公式pt=αvt+(1-α)wCt得到各评判指标的综合权重依次为:

综合评判式为:Z=0.211yC1+0.163yC2+0.312yC3+0.163yC5+0.151yC7

应用该评判式得到10家企业的免疫力综合评价值如表4所示。

表4 10家企业免疫力综合评价值

通过排序可以看出,企业u2的免疫力最强,企业u1的免疫力最弱。

3 结论

笔者利用粗糙集与模糊集相结合的方法来综合评判了企业免疫力的大小,运用粗糙集理论中知识的约简,将企业免疫力评价指标中冗余指标进行删除,减化了评价指标,大大降低了处理信息的维数和计算特征值的工作量,也降低了系统的复杂程度。结果表明,综合运用这两种方法,简单实用,结果可靠。但是,由于对企业免疫力的研究在理论上处于起步阶段,评价指标体系还有待丰富和深入,要通过后续的深入研究,全面分析企业免疫力的影响因素,将更加能体现企业免疫力的指标挖掘出来,为企业抵御外来病毒入侵提供有价值的参考依据。

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