Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
68
Добавлен:
16.05.2015
Размер:
494.9 Кб
Скачать

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

1

Исследование многошаговых методов построения решающих правил для многокритериальных ЗПР

Цель работы – получение практических навыков построения решающих правил для многокритериальных ЗПР с использованием

метода последовательных уступок и метода ELECTRE.

Задачи для самостоятельного решения

1. Задачи на применение метода последовательных уступок

Имеется множество альтернатив X ={x1, x2 ,..., xm }, оцениваемых по набору критериев F ={ f1, f2 ,..., fn}. Нумерация критериев соответ-

ствует их порядку важности ( f1 f2

fn ).

 

 

 

 

Используя метод последовательных уступок, для заданных зна-

чений j выбрать наиболее предпочтительную альтернативу.

 

1.1. Торговое предприятие намере-

 

 

 

 

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

но приобрести партию холодильных ус-

x1

 

500

35

250

5

тановок. Выбор осуществляется из 7 мо-

x2

 

300

24

300

5

делей на основе следующих критериев:

x3

 

250

20

120

4

f1max – объем холодильной

x4

 

450

30

200

3

камеры, л;

x5

 

450

25

300

3

f2min – стоимость, тыс. ден.ед.;

x6

 

480

32

280

4

f3max – объем морозильной ка-

x7

 

400

25

250

3

меры, л;

 

 

 

 

 

 

 

 

f4max – срок гарантийного обслуживания, лет.

 

 

 

Величины уступок:

1 = 50 л; 2 = 8 тыс. ден. ед.; 3 = 30 л.

 

1.2. Выбор компрессора для подачи воздуха в пневматическое

оборудование. Имеется 6 альтернатив, оцениваемых по критериям:

 

f1max – производительность,

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

л/мин.;

 

 

x1

120

12,5

50

 

4

f2min – стоимость, тыс. у.е.;

 

x2

60

8

20

 

4

f3min – время установления

 

x3

150

14

30

 

2

рабочего давления, с;

 

x4

100

9,6

40

 

3

f4max – удобство эксплуатации,

 

x5

180

15,8

50

 

5

баллы.

 

 

x6

120

12,8

40

 

3

Величины уступок:

1 = 60 л/мин.;

2 = 1,5 тыс. у.е;

3 = 10 с.

 

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

 

 

 

2

 

1.3. Выбор технологической ли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

f1(xi)

 

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

 

нии для предприятия из 9 моделей

 

x1

40

220

4

4

 

на основе следующих критериев:

 

x2

45

240

5

2

 

f1max – производительность,

 

x3

30

200

3

2

 

изделий/час;

 

x4

48

300

4

5

 

f2min – стоимость, тыс. ден.ед.;

 

x5

35

180

3

3

 

f3max – удобство эксплуатации,

 

x6

50

320

5

5

 

баллы;

 

x7

32

160

3

2

 

f4max – срок гарантийного об-

 

x8

40

250

3

4

 

служивания, лет.

 

x9

42

200

3

4

 

Величины уступок:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 10 изд./час; 2 = 50 тыс. ден.ед.; 3 = 1 балл.

 

 

1.4. Выбор машины для изготовле-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

f1(xi)

 

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

 

ния пластмассовой упаковки. Имеется

 

x1

 

260

 

60

3

5

 

7 альтернатив, оцениваемых по следую-

 

x2

 

200

 

45

8

3

 

щим критериям:

 

x3

 

180

 

48

4

4

 

f1max – производительность,

 

x4

 

280

 

57

5

4

 

упаковок в час;

 

x5

 

200

 

50

3

3

 

f2min – стоимость, тыс. ден.ед.;

 

x6

 

240

 

55

6

3

 

f3min – потери материала, %;

 

x7

 

250

 

58

4

2

 

f4max – удобство эксплуатации, баллы. Величины уступок:

1 = 50 уп./час; 2 = 3 тыс. ден. ед.; 3 = 1%.

1.5. Предприятие, выпускающее пищевую соль, намерено приобрести машину для расфасовки соли. Выбор осуществляется из 6 моделей на основе следующих критериев:

f1max – производительность,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

кг/час;

x1

220

50

52

8

f2min – допустимые отклонения

x2

180

80

35

5

от требуемого веса упа-

x3

240

60

47

10

ковки, г;

x4

240

100

40

10

f3min – стоимость, тыс. ден.ед.;

x5

200

50

50

8

f4min – потери соли, %.

x6

150

25

40

8

 

 

 

 

 

Величины уступок:

1 = 40 кг/час; 2 = 10 г; 3 = 3 тыс. ден. ед.

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

3

1.6. Предприятие пищевой промышленности решает задачу выбора конвейера для транспортировки продуктов. Имеется 6 альтерна-

тивных вариантов, оцениваемых по следующим критериям:

 

f1min – стоимость, тыс. ден.ед.;

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

f2max – максимальный вес

x1

45

80

4

4

транспортируемого

x2

45

90

3

4

груза, кг;

x3

48

60

5

2

f3max – удобство эксплуатации,

x4

42

80

5

3

баллы;

x5

40

40

5

2

f4max – количество переключае-

x6

42

50

4

2

 

 

 

 

 

мых скоростей работы. Величины уступок:

1 = 5 тыс. ден. ед.; 2 = 20 кг; 3 = 1 балл.

1.7. Химический комбинат планирует внедрить автоматизированную систему управления технологическими процессами. Выбор осуществляется из 7 вариантов, для оценки которых используются

следующие критерии:

 

 

 

 

 

f1min – затраты на внедрение,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

тыс. ден. ед.;

x1

40

7

4

3

f2min – срок ввода в эксплуата-

x2

35

7

3

4

цию, мес.;

x3

40

6

2

5

f3max – срок гарантийного

x4

60

6

5

5

обслуживания, лет;

x5

45

7

3

3

f4max – удобство эксплуатации,

x6

30

8

2

3

баллы.

x7

55

6

4

4

Величины уступок:

 

 

 

 

 

1 = 10 тыс. ден. ед.; 2 = 1 мес.;

3 = 1 год.

 

 

1.8. Предприятию требуется приобрести датчики для использования в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом механообработки. Имеется возможность приобрести датчики одного из шести типов, для оценки которых используются следующие критерии:

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

x1

1,6

3000

3,2

3

x2

1,6

2500

3,5

3

x3

2

5000

4

5

x4

2,5

5000

6,5

5

x5

2,1

4000

5

3

x6

1,8

3500

4,5

4

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

 

 

4

 

f1min – стоимость, тыс. ден. ед.;

 

 

 

 

 

 

f2max – точность, количество отсчетов;

 

 

 

 

f3max – наработка на отказ, тыс. ч.;

 

 

 

 

 

 

f4max – условия технического обслуживания, баллы.

 

 

Величины уступок:

 

 

 

 

 

 

1 = 500 ден. ед.; 2 = 1500 отсчетов;

3 = 500 часов.

 

 

1.9. В ходе реконструкции порта

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

 

рассматриваются проекты строительства

 

x1

2,6

3,5

22

4

 

нового терминала для разгрузки танке-

 

x2

2

2,5

30

5

 

ров. Предлагаются 6 проектов, оценка

 

x3

2

3

30

4

 

которых производится по следующему

 

x4

2,5

4

28

3

 

набору критериев:

 

x5

2,3

2,8

26

4

 

f1max – пропускная способность,

 

x6

2,4

3,3

24

3

 

тыс. т в день;

 

 

 

 

 

 

 

f2min – затраты на строительство, млн. ден. ед.;

 

 

 

f3min – срок строительства, мес.;

 

 

 

 

 

 

f4max – экологическая безопасность, баллы.

 

 

 

 

Величины уступок:

 

 

 

 

 

 

1 = 0,3 тыс. т в день; 2 = 0,7 млн. ден. ед.;

3 = 2 мес.

 

 

1.10. Комбинат хлебопродуктов имеет возможность закупать зерно для производства муки у одного из 6 поставщиков. Выбор поставщика производится с учетом следующих критериев:

f1min – стоимость тонны зерна,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

ден. ед.;

x1

2700

1500

4

3

f2min – транспортные расходы,

x2

2500

4000

3

4

ден. ед.;

x3

2350

6000

5

8

f3max – надежность поставщика,

x4

2400

5000

4

5

баллы;

x5

2400

4500

5

7

f4min – срок поставки, дней.

x6

2650

1200

2

1

Величины уступок:

 

 

 

 

 

1 = 150 ден. ед. за тонну; 2 = 1000 ден. ед.;

3 = 1 балл.

 

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

5

2. Задачи на применение метода ELECTRE

Имеется множество альтернатив X ={x1, x2 ,..., xm}, оцениваемых по набору критериев F ={ f1, f2 ,..., fn}. Критериальные оценки приве-

дены в таблице. Также задан порядок важности критериев, отражающий точку зрения некоторого ЛПР.

Определить веса критериев методом простого ранжирования и выбрать наиболее предпочтительную альтернативу, используя метод ELECTRE. Длину шкалы Lj принимать равной разности между максимальной и минимальной оценками по критерию fj.

2.1. Предлагаются 5 проектов строительства промышленного предприятия. Оценка проектов производится по трем критериям:

f1max – прибыль,

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

млн. ден. ед. в год;

 

x1

12

3

4

f2max – число создаваемых

 

x2

10

3,5

3

рабочих мест;

 

x3

13

3

2

f3max – возможности развития

 

x4

15

2

5

территории, баллы.

 

x5

14

2,5

5

Порядок важности критериев: f1

f2 f3 .

 

 

 

2.2. Предприятие предполагает заключить договор о поставках железной руды с одним из пяти поставщиков. Поставщики оцениваются по трем критериям:

f1max – содержание металла

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

в руде, %;

x1

12

200

2

f2min – стоимость руды,

x2

9

160

4

ден.ед. за тонну;

x3

15

220

5

f3max – надежность поставок,

x4

7

100

4

баллы.

x5

10

180

4

Порядок важности критериев: f1 f3

f2 .

 

 

 

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

6

2.3. Предприятие выбирает универсальный станок для обработки изделий нескольких типов. Имеется 5 различных моделей станков, оцениваемых по трем критериям:

f1max – количество типов обрабатываемых изделий;

f2min – стоимость станка, тыс. ден. ед.;

f3max – удобство переналадки на другой тип изделий, баллы.

Порядок важности критериев: f1 f2

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

x1

10

200

4

x2

8

160

3

x3

15

250

5

x4

10

180

2

x5

12

240

4

f3 .

 

 

 

2.4. Предприятие выбирает технологическую линию. Выбор осуществляется из пяти моделей, оцениваемых по трем критериям:

f1max – производительность,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

изделий в час;

x1

25

140

4

f2min – стоимость линии,

x2

25

100

2

тыс. ден.ед.;

x3

28

200

5

f3max – удобство в эксплуатации,

x4

15

100

3

баллы.

x5

30

200

4

Порядок важности критериев: f1 f3

f2 .

 

 

 

2.5. Предприятие-производитель бытовой электроники выбирает торговую фирму для заключения с ней контракта на распространение своей продукции. Выбор осуществляется среди пяти торговых фирм на основе следующих критериев:

f1max – опыт работы с данным,

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

типом продукции, лет;

 

x1

2

20

4

f2max – занимаемая доля

 

x2

6

20

2

рынка, %;

 

x3

5

10

4

f3max – репутация фирмы,

 

x4

7

5

3

баллы.

 

x5

4

15

5

Порядок важности критериев: f3

f1 f2 .

 

 

 

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

7

2.6. Предлагается 5 различных площадок для строительства предприятия химической промышленности. Критерии оценки площадок следующие:

f1max – оценка условий для доставки сырья, баллы;

f2min – затраты на строительство, млн. ден. ед.;

f3min – вероятность загрязнения грунтовых вод в случае аварии.

Порядок важности критериев: f3 f2

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

x1

3

3,5

0,4

x2

4

2,8

0,7

x3

2

3

0,4

x4

1

3,5

0,3

x5

5

4

0,1

f1 .

2.7. Выбирается площадка для строительства металлургического предприятия. Предлагаемые для строительства площадки оцениваются на основе следующих критериев:

f1max – близость к источникам

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

сырья, баллы;

x1

5

1

2,5

f2max – близость к потребителям,

x2

4

4

4

баллы;

x3

2

3

2

f3min – затраты на строительство,

x4

5

3

3

млн. ден. ед.

x5

3

4

3

Порядок важности критериев: f3 f1

f2 .

 

 

 

2.8. Выбирается площадка для строительства производственного предприятия. Предлагаемые для строительства площадки оцениваются на основе следующих критериев:

f1max – качество дорожной сети,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

баллы;

x1

3

4

3,5

f2max – качество

x2

2

4

2,5

энергоснабжения, баллы;

x3

4

2

3

f3min – затраты на строительство,

x4

5

3

3,5

млн. ден. ед.

x5

3

5

3

Порядок важности критериев: f3 f1 f2 .

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

8

2.9. Анализируются 5 возможных телевизионных каналов для размещения рекламы на телевидении. Критерии оценки каналов следующие:

f1min – стоимость размещения рекламы, тыс. ден. ед.; f2max – популярность канала,

баллы;

f3max – соответствие аудитории рекламируемому товару, баллы.

Порядок важности критериев: f2

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

x1

2

3

5

x2

8

7

7

x3

3

2

5

x4

5

5

6

x5

2

4

3

f1 f3 .

2.10. Выбирается площадка для строительства предприятия химической промышленности. Предлагаемые для строительства площадки оцениваются на основе следующих критериев:

f1min – затраты на строительство,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

млн. ден. ед.;

x1

4

2

3

f2min – величина экологического

x2

5

3

5

ущерба, баллы;

x3

2

5

3

f3max – близость к источникам

x4

6

2

4

сырья, баллы.

x5

4

4

2

Порядок важности критериев: f1 f3

f2 .

 

 

 

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

9

Примеры решения задач

1. Метод последовательных уступок

Предприятие пищевой промышленности намерено приобрести фасовочную машину. Выбор осуществляется из 7 вариантов, для оценки которых используются 4 критерия:

f1max – производительность,

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

упаковок в час;

x1

200

45

15

10

f2min – стоимость,

x2

180

48

20

8

тыс. ден. ед.;

x3

200

50

10

8

f3min – длительность заправки

x4

190

48

10

10

бункера, мин.

x5

220

50

5

12

f4max – емкость бункера, л;

x6

200

42

10

7

Допустимые величины уступок по

x7

220

40

20

15

критериям:

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 20 уп./час;

2 = 5 тыс. ден. ед.; 3 = 5 мин.

 

Используя метод последовательных уступок для заданных зна-

чений j, выбрать наиболее предпочтительную альтернативу.

 

Решение

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

1. Заменим критерии f2 на (– f2) и

x1

200

– 45

– 15

10

f3 на (– f3), для того чтобы от задачи

x2

180

– 48

– 20

8

минимизации перейти к задаче макси-

x3

200

– 50

– 10

8

мизации. Соответственно

изменится

x4

190

– 48

– 10

10

таблица критериальных оценок.

x5

220

– 50

– 5

12

2. Введем следующие обозначе-

x6

200

– 42

– 10

7

ния:

 

x7

220

– 40

– 20

15

X0 = X ;

 

 

 

 

 

 

 

 

t*j = max f j (x);

 

 

 

 

 

 

 

 

x X j1

 

 

 

 

 

 

 

 

Z*j = arg max f j (x) ={x X j1

 

f j (x) =t*j };

 

 

 

 

 

x X j1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X j ={x X j1

 

f j (x) t*j j } ( j =1,,n).

 

 

 

 

 

Таким образом, множество Xj содержит альтернативы, допустимые с учетом уступок 1, …, j по критериям f1, …, fj. На этом множестве будет выполняться оптимизация следующего по важности критерия fj+1. Альтернативы, являющиеся решением оптимизацион-

Методы принятия решений. Лабораторная работа № 3

10

ной задачи на j-м шаге алгоритма (максимизирующие критерий fj на множестве Xj–1), образуют множество Z*j .

3. Выполняем максимизацию наиболее важного критерия f1:

t1* = 220; Z1* ={x5 , x7}.

Поскольку полученное решение оптимизационной задачи содержит более одной (в данном случае две) альтернативы, необходимо выделить из него подмножество эффективных (Парето-оптимальных) альтернатив. Сравнивая по Парето x5 и x7, убеждаемся, что они несравнимы – тем самым обе альтернативы являются эффективными (решение x5 является более дорогостоящим, но обеспечивает значительную по сравнению с x7 экономию времени при заправке бункера).

4. В соответствии с условием задачи, 1 = 20 уп./час (с целью снижения стоимости машины ЛПР согласно снизить ее производительность на данную величину). С учетом этого:

 

X1 ={x X

 

f1 (x) 200} ={x1, x3 , x5 , x6 , x7}.

 

 

 

 

 

 

Максимизируем критерий f2:

 

 

 

 

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

t* = −40; Z* ={x }.

x1

200

– 45

– 15

10

2

2

7

x3

200

– 50

– 10

8

5. Делаем уступку по 2-му крите-

рию 2 = 5 тыс. ден. ед. (что соответст-

x5

220

– 50

– 5

12

вует согласию ЛПР получить машину с

x6

200

– 42

– 10

7

меньшим временем заправки бункера

x7

220

– 40

– 20

15

 

 

 

 

 

за счет повышения ее цены не более, чем на 5 тыс. ден.ед.). Отсюда:

 

X2 ={x X1

 

f2 (x) ≥ −45} ={x1, x6 , x7}.

 

 

 

 

 

 

Максимизируем критерий f3:

 

 

 

 

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

t* = −10; Z*

={x }.

x1

200

– 45

– 15

10

3

3

6

 

 

 

 

x6

200

– 42

– 10

7

6. Для получения более высокой

оценки по критерию f4, вводим уступку

x7

220

– 40

– 20

15

 

 

 

 

 

по критерию f3:

3 = 5 мин., в результате чего получаем:

 

 

 

X3 ={x X2

 

f3 (x) ≥ −15} ={x1, x6}.

 

 

 

 

 

 

Максимизируем последний, наи-

 

 

 

 

xi

f1(xi)

f2(xi)

f3(xi)

f4(xi)

менее важный критерий f4:

x1

200

– 45

– 15

10

t* =10 ; Z* ={x }.

x6

200

– 42

– 10

7

4

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Альтернатива x* = x1 является окончательным решением исходной задачи выбора, обеспечивая приемлемую для ЛПР форму компромисса между оценками по всем критериям, с учетом назначенных величин уступок.