Μοντέλα Βαθμονόμησης-Analytic Hierarchy Process

Μοντέλα Βαθμονόμησης-Analytic Hierarchy Process

Αναλυτική Ιεραρχική ιαδικασία Η Αναλυτική Ιεραρχική ιαδικασία ανήκει στην κατηγορία των μεθόδων συγκρίσεων σε ζεύγη και αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 70 ως μέθοδος διαμόρφωσης αναλογικών κλιμάκων μέτρησης για την αξιολόγηση των παραμέτρων ημιδομημένων προβλημάτων απόφασης [Saaty 1977, Saaty 1978]. Παρά το γεγονός ότι η αξιωματική θεμελίωσή της παρουσιάστηκε μετά από σχεδόν μια δεκαετία [Saaty 1986], η μέθοδος είχε ήδη αρχίσει να γίνεται εξαιρετικά δημοφιλής μεταξύ ερευνητών και μελετητών [Vargas 1990, Saaty & Forman 1996]. Ενδεικτικό των παραπάνω είναι το γεγονός ότι ήδη μέχρι το 1987 η μέθοδος αποτέλεσε αντικείμενο 21 διδακτορικών διατριβών μόνο στις ΗΠΑ [Shim 1989].

Αναλυτική Ιεραρχική ιαδικασία-βασικές Αρχές Η χρήση ιεραρχικών δομών για την μοντελοποίηση του προβλήματος απόφασης. Η αξιολόγηση των παραμέτρων του προβλήματος απόφασης σε ζεύγη για κάθε επίπεδο της ιεραρχίας Η χρήση της θεμελιώδους κλίμακας των προτιμήσεων για την απόδοση της έντασης των σχέσεων επικράτησης Η χρήση του ιδιοδιανύσματος του πίνακα των ανά ζεύγος συγκρίσεων για τον υπολογισμό των τοπικών προτεραιοτήτων Ο έλεγχος της συνέπειας των κρίσεων

Μοντελοποίηση του προβλήματος απόφασης Η διαμόρφωση ιεραρχικών δομών για τη διατύπωση του προβλήματος απόφασης αποτελεί την πρώτη βασική αρχή της AHP και η οποία επιβάλλει την αποσύνθεση του προβλήματος απόφασης στα συστατικά του μέρη Θεμελιώδες όργανο της ανθρώπινης σκέψης, οι ιεραρχίες αφορούν την αναγνώριση και ομαδοποίηση των στοιχείων του προβλήματος απόφασης σε επίπεδα αναλόγως με τη σπουδαιότητά τους στο σύστημα αξιών του λήπτη απόφασης Ο αριθμός των επιπέδων της ιεραρχίας καθορίζει το βάθος της ανάλυσης, ενώ ο αριθμός των κριτηρίων το πλάτος της. εδομένου ότι τα στοιχεία της ιεραρχίας διαμορφώνουν επίπεδα, όταν ομαδοποιούνται ως προς κάποια παράμετρο υψηλότερου επιπέδου, θα πρέπει να αποδίδουν τον ίδιο βαθμό λεπτομέρειας στην ανάλυση. Η διαμόρφωση των ιεραρχιών δεν υπακούει σε συγκεκριμένους κανόνες και ως εκ τούτου ένα συγκεκριμένο πρόβλημα είναι δυνατό να μοντελοποιηθεί με διαφορετικές ιεραρχικές δομές. Είναι αποδεκτό ότι το μοντέλο απόφασης διαμορφώνεται αποκλειστικά από τους λήπτες απόφασης, έτσι ώστε να απηχεί την εμπειρία και τη διαίσθηση τους πάνω στο πρόβλημα

Μοντελοποίηση του προβλήματος απόφασης

Πίνακες ανά ζεύγος συγκρίσεων Η δεύτερη θεμελιώδης αρχή της μεθόδου αφορά τον προσδιορισμό των τοπικών προτεραιοτήτων τ.έ. οι σχετικές επικρατήσεις των παραμέτρων της ιεραρχίας που ανήκουν στο ίδιο επίπεδο (στοιχεία τέκνου), ως προς τα στοιχεία της ιεραρχίας στα οποία αναφέρονται (στοιχεία γονέα). Η διαδικασία υλοποιείται σε πίνακες ανά ζεύγος συγκρίσεων Η τιμή που αποκτά το στοιχείο a ij, υπολογίζεται με τη χρήση των δομών σαφούς προτίμησης (Α i PΑ j ) και αδιαφορίας (Α i IΑ j ) σύμφωνα με τις παρακάτω σχέσεις Ως συνέπεια των παραπάνω διαμορφώνονται συμμετρικά θετικοί πίνακες ως προς τα στοιχεία της διαγωνίου δηλώνοντας έτσι την αντίστροφη σχέση προτίμησης Όταν ικανοποιείται η μεταβατική ιδιότητα ο πίνακας λέγεται συνεπής

Η κλίμακα των προτιμήσεων Προκειμένου να διαμορφωθεί ένα κοινό πλαίσιο για τον καθορισμό του μέτρου των σχετικών επικρατήσεων στους πίνακες αξιολόγησης των παραμέτρων της ιεραρχίας παρέχεται από τη μέθοδο η θεμελιώδης κλίμακα των προτιμήσεων (fundamental scale of preferences) Πίνακας 4.1: Η θεμελιώδης και η εκθετική κλίμακα των προτιμήσεων της ΑΗΡ Κλίμακες Προτιμήσεων Θεμελιώδης Εκθετική Μεταβλητή Έκφρασης 1 0 = 1 Ισοδύναμη Επικράτηση (IE) 3 1 Μέτρια Επικράτηση (ΜΕ) 5 2 Ισχυρή Επικράτηση (ΙΧΕ) 7 3 Πολύ Ισχυρή Επικράτηση (ΠΙΕ) 9 4 Εξαιρετική Επικράτηση (ΕΕ) 2, 4, 6, 8 Αντίστροφοι των παραπάνω 0,5, 1,5, 2,5, 3,5 Για συμβιβασμό ανάμεσα στις παραπάνω τιμές Αν σε ένα στοιχείο i επισυνάπτεται ένας από τους παραπάνω αριθμούς κατά τη σύγκριση της με το στοιχείο j, τότε η j ως προς τη i έχει την αντίστροφη τιμή 1,1-1,9 Για συνδεδεμένες δραστηριότητες Ερμηνεία Τα δύο στοιχεία συνεισφέρουν εξίσου στον αντικειμενικό στόχο Η εμπειρία και η κρίση ευνοεί λίγο το στοιχείο γραμμής Η εμπειρία και η κρίση ευνοούν ισχυρά το στοιχείο γραμμής Το στοιχείο γραμμής είναι πολύ πιο ισχυρό σε σχέση με το στοιχείο στήλης Υπάρχουν ισχυρότατες ενδείξεις ότι το στοιχείο γραμμής είναι σημαντικότερο Για την απόδοση συμβιβαστικών θέσεων μεταξύ των παραπάνω Η σύγκριση γίνεται επιλέγοντας το μικρότερο στοιχείο ως μονάδα υπολογισμού (εκτίμησης) και το μεγαλύτερο ως πολλαπλάσιο αυτής της μονάδας Όταν τα στοιχεία είναι παραπλήσια και σχεδόν διακριτά τότε μέτρια τιμή είναι η 1,3 και πολύ ισχυρή η 1,9

Πίνακες ανά ζεύγος συγκρίσεων Έχοντας το μέτρο της επικράτησης κάθε στοιχείου έναντι των υπολοίπων στο ίδιο επίπεδο της ανάλυσης διαμορφώνονται οι πίνακες ανά ζεύγος συγκρίσεων Η συνεκτικότητα του τελικού αποτελέσματος εξαρτάται επιπροσθέτως από τις αρχές α/ της ομοιογένειας των παραμέτρων που αξιολογούνται σε έναν πίνακα ανά ζεύγος συγκρίσεων, δηλαδή τη διαμόρφωση ιεραρχικών επίπεδων, έτσι ώστε οι λεκτικές μεταβλητές της κλίμακας να επαρκούν για την διατύπωση των ανά ζεύγος συγκρίσεων. β/ της ανεξαρτησίας των στοιχείων μεταξύ των επιπέδων, δηλαδή οι αξιολογήσεις πρέπει να πραγματοποιούνται ανεξάρτητα από τη φύση και τις ιδιότητες των παραμέτρων που απαρτίζουν τα επόμενα επίπεδα της ιεραρχίας

Ο προσδιορισμός των τοπικών προτεραιοτήτων ως διαδικασία επιδιώκει να υπολογιστούν οι βαρύτητες των παραμέτρων του προβλήματος απόφασης, προσδιορίζοντας έτσι τον βαθμό ικανοποίησης του στοιχείου γονέα (π.χ. τα υποκριτήρια ως προς το κριτήριο στο οποίο ανήκουν, τα κριτήρια ως προς τον στόχο της ανάλυσης κ.ο.κ.) Σύμφωνα με την ΑΗΡ οι τοπικές προτεραιότητες ισούται με το χαρακτηριστικό ιδιοδιάνυσμα του πίνακα των προτιμήσεων ύο είναι οι κυρίαρχες προσεγγίσεις που υποστηρίζουν τον υπολογισμό του χαρακτηριστικού ιδιοδιανύσματος στους πίνακες ανά ζεύγος συγκρίσεων Η προσεγγιστική διαδικασία Η ακριβής μέθοδος Μέθοδος των δυνάμεων

Η προσεγγιστική μέθοδος Στην προσεγγιστική μέθοδο, γνωστή και ως μέθοδο της αθροιστικής ομαλοποίησης, το κύριο ιδιοδιάνυσμα υπολογίζεται από τον μέσο όρο των γραμμών ομαλοποιημένου με το άθροισμα των στηλών πίνακα των ανά ζεύγος συγκρίσεων [Saaty 2005]. Η μαθηματική διατύπωση της μεθόδου δίνεται από τις παρακάτω σχέσεις, όπου η βαρύτητα του κριτηρίου της γραμμής i, α ij το στοιχείο του πίνακα των ανά ζεύγος συγκρίσεων που ορίζεται από τη γραμμή i και τη στήλη j, και n η διάσταση του. Μολονότι η προσεγγιστική διαδικασία δεν στηρίζεται σε ικανοποιητικό μαθηματικό υπόβαθρο, πρόσφατες προσομοιώσεις δείχνουν ότι παρέχει ισοδύναμα αποτελέσματα με τη μέθοδο του ιδιοδιανύσματος [Srdjevic 2005].

Η προσεγγιστική μέθοδος Η διαδικασία σε βήματα Υπολογισμός των επιμέρους αθροισμάτων των στηλών του πίνακα Ομαλοποίηση των στοιχείων στήλης του πίνακα με το αντίστοιχο άθροισμα Το διάνυσμα της βαρύτητας των παραμέτρων προκύπτει από τον μέσο όρο των γραμμών του πίνακα του Βήματος 2. Παράδειγμα Υπολογισμού Τοπικών Προτεραιοτήτων

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 1 ο : ιαμόρφωση μοντέλου απόφασης

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 2 ο : Πίνακας Απόφασης ΚΡΙΤΗΡΙΑ 1 ΟΥ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΤΟΠΙΚΑ ΒΑΡΗ ΚΡΙΤΗΡΙΑ 2 ΟΥ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΑΡΧΙΚΟ ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΟΡΟΛΟΓΙΑ (ΤΕΛΟΣ) ΙΠΠΟ ΥΝΑΜ Η ΧΩΡΗΤΙΚΟΤ. ΤΟΠΙΚΑ ΒΑΡΗ ALFA ROMEO 25.600 10.3 358 140 405 2 ο ΒMW 30.650 7.7 219 122 460 3 ο AUDI 31.800 10 356 160 350 1 ο

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 3 ο : Αξιολόγηση Κριτηρίων 1 ου επιπέδου

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 4 ο : Αξιολόγηση Οικονομικών Υποκριτηρίων

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 5 ο : Αξιολόγηση Τεχνικών Χαρακτηριστικών

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 6 ο : Υπολογισμός Συνολικής Βαρύτητας ΚΡΙΤΗΡΙΑ 1 ΟΥ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΤΟΠΙΚΑ ΒΑΡΗ 0.512 0,360 0,128 ΚΡΙΤΗΡΙΑ 2 ΟΥ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΑΡΧΙΚΟ ΚΟΣΤΟΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΦΟΡΟΛΟΓΙΑ (ΤΕΛΟΣ) ΙΠΠΟ ΥΝΑΜΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤ. ΤΟΠΙΚΑ ΒΑΡΗ 0,640 0,154 0,206 0,875 0,125 0,128 ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΒΑΡΗ 0,328 0,079 0,105 0,315 0,045 0,128 ALFA ROMEO 25.600 10.3 358 140 405 2 ο ΒMW 30.650 7.7 219 122 460 3 ο AUDI 31.800 10 356 160 350 1 ο

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 7 ο : Αξιολόγηση Εναλλακτικών Σεναρίων στα Κριτήρια της Ανάλυσης

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 7 ο : Αξιολόγηση Εναλλακτικών Σεναρίων στα Κριτήρια της Ανάλυσης

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 7 ο : Αξιολόγηση Εναλλακτικών Σεναρίων στα Κριτήρια της Ανάλυσης

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 7 ο : Αξιολόγηση Εναλλακτικών Σεναρίων στα Κριτήρια της Ανάλυσης

Η προσεγγιστική μέθοδος Παράδειγμα επιλογής αυτοκινήτου Βήμα 8 ο : Στάθμιση εναλλακτικών σεναρίων στα κριτήρια της ανάλυσης

Τεχνολογική Οικονομική Ενδεικτική Βιβλιογραφία Κ.Π. Αναγνωστόπουλος (2004), Τεχνολογική Οικονομική, Εταιρεία Αξιοποίησης & ιαχείρισης της Περιουσίας του ημοκριτείου Πανεπιστημίου Θράκης. Saaty T.L. (1977), "A scaling method for priorities in hierarchical structures", Journal of Mathematical Psychology, Vol. 15, pp. 234-281. Saaty T.L. (1978), "Modeling unstructured decision problems-the theory of analytical hierarchies", Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 20, pp. 147-158. Saaty T.L. (1986), "Axiomatic foundations of the Analytic Hierarchy Process", Management Science, vol. 32, Νο.7, pp. 841-855. Saaty T.L., Forman E.H. (1996), The Hierarchon: A Dictionary of Hierarchies, AHP series, volume V, RWS publications. Shim J.P. (1989), "Bibliographical research on the Analytic Hierarchy Process (AHP)", Socio- Economic Planning Sciences, Vol. 23, No. 3, pp. 161-167. Saaty, T.L (2005), "The Analytic Hierarchy and Analytic Network Process for the measurement of intangible criteria and for decision making", In Multiple Criteria Decision Analysis: State of the Art Surveys (eds. J. Figuera, S. Greco, M. Ehrgott), International Series in Operations Research Management Science, Springer, pp. 345-407.

Καλό διάβασμα