Сравнение и разработка методов многокритериального анализа принятия решений | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №18 (360) апрель 2021 г.

Дата публикации: 03.05.2021

Статья просмотрена: 57 раз

Библиографическое описание:

Клоков, С. А. Сравнение и разработка методов многокритериального анализа принятия решений / С. А. Клоков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 18 (360). — С. 30-33. — URL: https://moluch.ru/archive/360/80477/ (дата обращения: 20.01.2022).



В данной статье рассматриваются методы многокритериального анализа принятия решения и их применение для конкретных данных. Разрабатывается библиотека на языке Python для сравнения методов анализа TOPSIS, ELECTRE I, SAW.

Ключевые слова: моделирование, SAW, TOPSIS, ELECTRE, Python, выбор альтернатив

В ходе данной работы будут изучены методы многокритериального анализа принятия решений и будет разработана библиотека на языке программирования Python, необходимая для принятия решения.

— SAW

— TOPSIS

— ELECTRE

В ходе решения задачи был написан программный пакет, состоящий из 4 файлов:

electre.py — многокритериальный метод анализа решений ELECTRE

saw_method.py — многокритериальный метод анализа решений SAW

topsis.py — многокритериальный метод анализа решений TOPSIS

DecisionHelper.py — класс для взаимодействия с методами сравнения знаками

SAW

__count__ — Метод подсчета суммы произведений матрицы на веса

saw_method — SAW метод для сравнения альтернатив по весам

TOPSIS

__normalize__ — Метод нормализации исходных данных

__get_worst_best__ — Метод поиска лучшей и худшей альтернативы

__get_worst_best_distanse__ — Метод поиска «дистанции» до худшего и лучшего элементов

__topsis__ — Внутренний TOPSIS метод для сравнения альтернатив по весам

topsis — TOPSIS метод для сравнения альтернатив по весам

ELECTRE .

__normalize__ — Метод нормализации исходных данных

__concordance_matrix__ — Метод составления матрицы согласия

__discordance_matrix__ — Метод составления матрицы несогласия

__dominance_matrix__ — Метод составления матрицы удовлетворения пороговым значения индексов согласия и несогласия

__lim_concordance_list__ — Метод поиска предельных значений индекса согласия

__lim_discordance_list__ — Метод поиска предельных значений индекса несогласия

electre — ELECTRE I метод для сравнения альтернатив по весам

Исходные данные

Рассмотрим IDE для разработки на языке Java. Для этого выберем характеристики, по которым будем их сравнивать. Стоимость не будем брать в качестве характеристики, так как выбранные IDE распространяются бесплатно. Важность характеристики измеряется числом от 1 до 4, где 4 — наиболее важная характеристика.

Таблица 1

Раскрытие выбранных характеристик

Характеристика

( Субхарактеристика )

Причина выбора

В чем измеряется

Важность

функциональная пригодность степень, в которой продукт или система обеспечивают выполнение функции в соответствии с заявленными потребностями при использовании в указанных условиях.

Необходима для того, чтобы данную IDE можно было использовать для прохождения всех практик, предусмотренных учебным планом

1: покрывает 0–50 % плана

2: покрывает 51–90 % плана

3: покрывает 90–100 % плана

0.18

временные характеристики — степень соответствия требованиям по времени отклика, времени обработки и показателей пропускной способности продукта или системы.

Необходима вследствие ограниченности занятия в вузе, чтобы тратить больше времени на разработку, меньше на запуск, компиляцию.

1: >2 минут

2: 1–2 минуты

3: 30–59 секунд

4: 15–30 секунд

5: 0–15 секунд

0.13

использование ресурсов — степень удовлетворения требований по потреблению объемов и видов ресурсов продуктом или системой при выполнении их функций.

Необходима, так как мощность аппаратного обеспечения в вузе достаточно низкая

1: загружает ресурсы на 100 % и этого недостаточно

2: загружает ресурсы на 90–100 %

3: загружает ресурсы на 50–89 %

4: загружает ресурсы <50 %

0.17

изучаемость — возможность использования продукта или системы определенными пользователями для достижения конкретных целей обучения для эксплуатации продукта или системы с эффективностью, результативностью, свободой от риска и в соответствии с требованиями в указанном контексте использования.

Необходима по причине недостаточной осведомленности студента обо всех возможностях, опциях, настройках IDE

1: отсутствие документации

2: есть сжатая документация

3: есть качественная документация

4: подсветка ошибок + № 3

5: контекстные подсказки + № 4

0.09

защищенность от ошибки пользователя — уровень системной защиты пользователей от ошибок.

Необходима по причине недостаточной осведомленности студента обо всех возможностях, опциях, настройках IDE

1: отсутствие предупреждений об ошибке

2: показ причины возникшей ошибки

3: предупреждение о возникновении ошибки

0.04

восстанавливаемость — способность продукта или системы восстановить данные и требуемое состояние системы в случае прерывания или сбоя.

Необходима из-за несовершенности аппаратного обеспечения и частых “вылетов”

1: отсутствие возможности восстановить данные

2: возможность автоматически сохранять изменения

3: возможность восстановить несохраненные изменения

0.13

отказоустойчивость — способность системы, продукта или компонента работать как предназначено, несмотря на наличие дефектов программного обеспечения или аппаратных средств.

Необходима вследствие ограниченности занятия в ВУЗе, чтобы не нужно было тратить время на настройку системы в случае возникновения ошибки

1: неспособность работать в случае дефектов

2: способность работать в случае отказа некоторых модулей

3: независимость от дефектов

0.09

взаимозаменяемость — способность продукта заменить другой конкретный программный продукт для достижения тех же целей в тех же условиях.

Необходима для того, чтобы открыть созданный код стандартными программами Windows и Linux и другими IDE

1: работает только в данной IDE

2: возможность запустить код в других IDE

3: возможность запустить код из других IDE + № 2

0.17

Таблица 2

ПО и выбранные характеристики

Характеристика/ Субхарактеристика

IntelliJ IDEA

Eclipse

NetBeans

DrJava

Android studio

функциональная пригодность

3

3

3

2

2

временные характеристики

3

3

2

5

1

использование ресурсов

3

3

3

4

2

изучаемость

5

4

3

2

5

защищенность от ошибки пользователя

3

3

3

2

3

восстанавливаемость

2

2

2

1

3

отказоустойчивость

2

1

2

2

2

взаимозаменяемость

3

3

3

3

2

Преобразуем в данные для приложения.

M — матрица, где строка — определенное ПО, столбец — критерий

Weights — веса

Signs — список, показывающий, отрицательный или положительный критерий

Данные, подготовленные для анализа

Рис. 1. Данные, подготовленные для анализа

Полученные результаты

Результаты представлены на рисунке 2.

Полученные результаты

Рис. 2. Полученные результаты

1-е место занимает ПО под номером 1 (IntelliJ Idea) во всех методах, использованных в данной практической работе.

Результаты различаются в методах SAW и TOPSIS лишь в относительно близких по уровню качества альтернативах. (№ 2 и № 4).

Вывод

Причинами того, что методы выдают не одинаковые результаты, являются:

— различие в силе учета весов

— формирование числовых значений разных способами

— различие в видах нормализации матрицы

— учет значений альтернативных вариантов при рассмотрении в TOPSIS и ELECTRE

В результате можно сделать вывод, что нельзя основываться на одном лишь методе сравнения. Не менее важным критерием является вывод информации обо всех альтернативах, внесенных в качестве исходных данных, чтобы пользователь получал право выбора из нескольких лучших вариантов, учитывая критерии, которые не внесены в исходные данные и зависят не от показателей, а от восприятия пользователя представленных товаров.

Библиотека была загружена на репозиторий в веб-сервисе GitHub [3].

Литература:

  1. Лукичёва, Л. И. Управленческие решения: учебник по специальности «Менеджмент организации» / Л. И. Лукичёва, Д. Н. Егорычев, Ю. П. Анискина. — 4-е изд. — Москва: Омега-Л, 2009. — 383 c. — Текст: непосредственный.
  2. Лазарев, В. Н. Управленческие решения: текст лекций / В. Н. Лазарев. — 1-е изд. — Ульяновск: УлГТУ, 2011. — 56 c. — Текст: непосредственный.
  3. Клоков, С. А. MCDM_Methods / С. А. Клоков. — Текст: электронный // GitHub: [сайт]. — URL: https://github.com/R1k0523/MCDM_Methods (дата обращения: 26.04.2021).
Основные термины (генерируются автоматически): IDE, TOPSIS, ELECTRE, SAW, сравнение альтернатив, данные, Метод поиска, многокритериальный метод анализа решений, характеристика, аппаратное обеспечение.


Ключевые слова

моделирование, python, SAW, TOPSIS, ELECTRE, выбор альтернатив
Задать вопрос