Этап исследования множества альтернатив

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 49 из 159Следующая ⇒

Лекция 6

ОЦЕНКА МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ

АЛЬТЕРНАТИВ: МЕТОДЫ ELECTRE

1. Конструктивистский подход

В конце 60-х годов группа французских ученых во главе с профессором Б. Руа предложила новый подход к проблеме принятия решений при многих критериях. Название oubran-king approach, под которым он известен в мировой литературе, мало отражает его содержание. Мы будем называть его далее подходом, направленным на Разработку Индексов Попарного Сравнения Альтернатив (РИПСА). В настоящее время имеется много методов принятия решений, принадлежащих к данному подходу. Из них наиболее известна группа методов ELECTRE (Elimination Et Choix Traduisant la Realite — исключение и выбор, отражающие реальность) [1].

Как и методы аналитической иерархии, методы РИПСА направлены на сравнение заданной группы многокритериальных альтернатив. Следовательно, методы РИПСА принадлежат к методам первой группы согласно приведенной в лекции 4 классификации.

Прежде всего следует подчеркнуть методологическое отличие подхода РИПСА от подходов MAUT и АНР. В рамках двух последних подходов неявно предполагается, что основные предпочтения ЛПР уже, в основном, сформированы до применения метода принятия решений. Следовательно, эти предпочтения могут быть получены от ЛПР «одномоментно» — при сравнениях оценок, назначении весов и т.д. Возможные уточнения введенных оценок осуществляются на этапе проверки чувствительности, т.е. на заключительном этапе применения метода. В отличие от этого при подходе РИПСА предполагается, что предпочтения ЛПР формируются при анализе проблемы, осуществляемом с помощью метода принятия решений. Следовательно, метод должен предъявлять ЛПР различные варианты решения проблемы в зависимости от тех или иных решающих правил. Эти правила формируются в виде индексов попарного сравнения альтернатив.

2. Два основных этапа

При подходе РИПСА принято различать два основных этапа [1,2]:

1) этап разработки, на котором строятся один или несколько индексов попарного сравнения альтернатив;

2) этап исследования, на котором построенные индексы используются для ранжирования (или классификации) заданного множества альтернатив.

Индексы попарного сравнения альтернатив в большинстве методов строятся на основе принципов конкорданса (согласия) и дискорданса (несогласия). В соответствии с этими принципами, альтернатива A_i является, по крайней мере, не худшей, чем альтернатива A_j, если

¨ достаточное большинство» критериев поддерживает это утверждение (принцип согласия);

¨ «возражения» по остальным критериям «не слишком сильны» (принцип малого несогласия).

3. Свойства бинарных отношений

Подход РИПСА основан на построении бинарных отношений. Поэтому следует дать некоторые определения.

Бинарное отношение R, определенное на конечном множестве альтернатив А, называется (при " A_i, A_i Î А):

¨ полным, если A_i R A_j или A_j R A_i;

¨ транзитивным, если A_i R A_j , A_j R A_K Þ A_i R A_k;

¨ полным порядком, если оно полное и транзитивное;

¨ частичным порядком, если оно транзитивное, но не полное.

Обозначим через x_i^k , х^k_j оценки альтернатив A_i, A_j по k-му критерию.

Напомним, что отношение предпочтения ЛПР при сравнении альтернатив по одному критерию является полным порядком.

При подходе РИПСА вводится понятие псевдокритерия [1,2]. Псевдокритерием является тройка (х^k_j, q, p) функций, представляющих предпочтения ЛПР и определенных так, что:

q(x_i^k) + x_i^k > х^k_j, если по k-му критерию A_i имеет сильное предпочтение по сравнению с A_j;

x_i^k + q(x_i^k) > х^k_j > x_i^k + p(x_i^k), если по k-му критерию A_i имеет слабое предпочтение по сравнению с A_j.

Альтернативы A_i, A_j находятся в отношении безразличия по k-му критерию (x_i^k ~ х^k_j), если не выявлено сильное или слабое предпочтение одной из альтернатив.

Функции р и q называются соответственно порогами безразличия и предпочтения. Бинарное отношение называется четким, если оно построено на основе критериев, и числовым (valued), если оно построено на основе псевдокритериев.

Далее мы рассмотрим ряд методов, принадлежащих подходу РИПСА.

4. Метод ELECTRE I

Метод ELECTRE I был первым в семействе методов, принадлежащих к подходу РИПСА. В нем используются четкие бинарные отношения между альтернативами.

Индексы согласия и несогласия строятся следующим образом. Каждому из N критериев ставится в соответствие целое число w, характеризующее важность критерия. Б. Руа предложил рассматривать w как число голосов членов жюри, поданное за важность данного критерия.

Выдвигается гипотеза о превосходстве альтернативы A_i над альтернативой A_j. Множество I, состоящее из N критериев, разбивается на три подмножества:

I⁺ — подмножество критериев, по которым A_i предпочтительнее A_j;

I⁼ — подмножество критериев, по которым A_i равноценно A_j;

I^- — подмножество критериев, по которым A_j предпочтительнее A_i.

Далее формулируется индекс согласия с гипотезой о превосходстве A_i над A_j. Индекс согласия подсчитывается на основе весов критериев. В методе ELECTRE I этот индекс определяется как отношение суммы весов критериев подмножеств 1⁺ и I^- к общей сумме весов:

Индекс несогласия d_AB с гипотезой о превосходстве A_i над A_j определяется на основе самого противоречивого критерия — критерия, по которому A_j в наибольшей степени превосходит A_i.

Чтобы учесть возможную разницу длин шкал критериев, разность оценок A_j и A_i относят к длине наибольшей шкалы:

где : l_Аi, l_Аj — оценки альтернатив A_i и A_j по i-му критерию; L_i — длина шкалы i-го критерия.

Укажем очевидные свойства индекса согласия.

1) 0 £ С_АiAj £ 1;

2) С_АiAj = 1, если подмножество I^- пусто;

3) Са_iAj сохраняет значение при замене одного критерия на несколько с тем же общим весом.

Приведем свойства индекса несогласия:

l) 0 £ d_АiAj £ l:

2) d_АiAj сохраняет значение при введении более детальной шкалы по i-му критерию при той же ее длине.

Введенные индексы используются при построении матриц индексов согласия и несогласия для заданных альтернатив.

Отметим, что индекс несогласия может быть назван «вето», так как он как бы накладывает вето на сравнения.

В методе ELECTRE I бинарное отношение превосходства задается уровнями согласия и несогласия. Если С_АiAj £ a₁ и d_AiAj £ g₁, где a₁, g₁ — заданные уровни согласия и несогласия, то альтернатива А объявляется превосходящей альтернативу В.

Если же при этих уровнях сравнить альтернативы не удалось, то они объявляются несравнимыми. С методологической точки зрения, введение понятия несравнимости было важным этапом развития теории принятия решений. Если оценки альтернатив в значительной степени противоречивы (по одним критериям одна намного лучше другой, а по другим — наоборот), то такие противоречия никак не компенсируются и такие альтернативы сравнивать нельзя. Понятие несравнимости исключительно важно и с практической точки зрения. Оно позволяет выявить альтернативы с «контрастными» оценками как заслуживающие специального изучения.

Отметим, что уровни коэффициентов согласия и несогласия, при которых альтернативы сравнимы, представляют собой инструмент анализа в руках ЛПР и консультанта. Задавая эти уровни (постепенно понижая требуемый уровень коэффициента согласия и повышая требуемый уровень коэффициента несогласия), они исследуют имеющееся множество альтернатив.

При заданных уровнях на множестве альтернатив выделяется ядро недоминируемых элементов, которые находятся либо в отношении несравнимости, либо в отношении эквивалентности. При изменении уровней из данного ядра выделяется меньшее ядро и т.д. Аналитик предлагает ЛПР целую серию возможных решений проблемы в виде различных ядер. В конечном итоге можно получить и одну лучшую альтернативу. При этом значения индексов согласия и несогласия характеризуют степень «насилия» над данными, при которых делается окончательный вывод.

Итак, основные этапы метода ELECTEE I можно представить следующим образом.

Этап разработки индексов

На основании заданных оценок двух альтернатив подсчитываются значения двух индексов: согласия и несогласия. Эти индексы определяют согласие и несогласие с гипотезой, что альтернатива aj превосходит альтернативу aj.

Задаются уровни согласия и несогласия, с которыми сравниваются подсчитанные индексы для каждой пары альтернатив. Если индекс согласия выше заданного уровня, а индекс несогласия ниже, то одна из альтернатив превосходит другую. В противном случае альтернативы несравнимы.

Из множества альтернатив удаляются доминируемые. Оставшиеся образуют первое ядро. Альтернативы, входящие в ядро, могут быть либо эквивалентными, либо несравнимыми.

Вводятся более «слабые» значения уровней согласия и несогласия (меньший по значение уровень согласия и больший уровень несогласия), при которых выделяются ядра с меньшим количеством альтернатив. В последнее ядро входят наилучшие альтернативы. Последовательность ядер определяет упорядоченность альтернатив по качеству.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте