
Лекции по ТПР / Метод ELECTRE (5 объектов)
.pdfМетод ELECTRE
Метод получил название от ELimination Et Choix Traduisant la REalite (франц.)
Пусть задано n объектов, все критерии k j ( j 1, 2,...,m)
измеряются по шкале интервалов или отношений. По значениям j критерия построим ориентированный граф предпочтения объектов, дуги которого указывают на факт предпочтения по k j одних объектов над другими.
Обозначим матрицу смежности вершин графа через Ci,jl
.
C j |
1, если по критерию k j |
вариант (объект) Bi |
i,l |
|
|
предпочтительнее
B |
l |
|
. В случае
k |
i |
l |
, C |
j |
C |
j |
j |
k |
|
|
|||
|
j |
i,l |
l ,i |
1
.
Очевидно, что для придания определенного смысла отношению предпочтения по всей совокупности критериев необходимо задать коэффициенты относительной важности (веса):
|
m |
W1, ,Wm , |
Wj 1. |
|
j 1 |
Для формирования логической функции, характеризующей отношение предпочтения, введем два коэффициента.
Коэффициент согласия ( bi ,l ), равный сумме весов
критериев, по которым
|
m |
|
bi,l |
j |
Wj . |
Ci,l |
||
|
j 1 |
|
B |
i |
|
предпочтительнее |
B |
l |
, т.е. |
|
|
|
(2.3)
Если объект i |
по всем критериям предпочтительнее |
объекта l , то b |
1 . Последнее означает, что Bi |
i,l |
|
доминирует Bl . В этой связи следует отметить, что
1

матрицу коэффициентов согласия можно использовать для выделения подмножества эффективных объектов (оптимальных по Парето).
Если исходное множество объектов оптимально по Парето, то все элементы матрицы bi ,l
строго меньше
единицы. Так как bi,l 1 , то это значит, что существует
хотя бы один критерий, по которому объект i менее предпочтительнее объекта l .
Это "обратное" предпочтение может быть очень существенным. Поэтому вводится в рассмотрение второй коэффициент.
Коэффициент несогласия ( di ,l ) вычисляется по формуле
|
|
|
k |
l |
k |
i |
|
|
|
|
|
|
|
||
d |
|
max |
|
j |
|
|
j |
i,l |
|
|
|
|
|
||
|
j |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
j |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
,
(2.4)
где j – максимально допустимая разность значений
по критерию k j . |
k j j , то это означает, что объект l |
||||
Если разность k j |
|||||
l |
i |
|
|
|
|
предпочтительнее объекта i независимо от значений |
|||||
других критериев и, значит, B |
i |
должен быть исключен из |
|||
исходного множества объектов. Величины |
|
j для всех |
|||
|
критериев задает ЛПР, исходя из своих суждений о предпочтениях объектов. В случаях, когда ЛПР затрудняется задать j , её можно определить как
максимальную разность значений критерия j на заданном множестве объектов, т.е.
|
j |
max ki |
min ki . |
||
|
i |
j |
i |
j |
|
|
|
|
|
2
Коэффициент несогласия так же, как и коэффициент согласия, меняется в интервале от нуля до единицы. Величина di ,l показывает, насколько "обратное
предпочтение" B |
l |
перед B |
i |
приближается к максимально |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
допустимому. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Пример. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Названи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
Зар. |
|
|
Удаленно |
|
Перспект |
|
|
|||||||||||
объекта |
|
Плата |
|
сть |
|
|
|
|
ивы |
|
|
|
||||||||
Вариант 3 |
|
75 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
||||
Вариант 4 |
|
60 |
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
||||
Вариант 5 |
|
80 |
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
||||
Вариант 7 |
|
80 |
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
||||
Вариант 8 |
|
65 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
||||
Веса критериев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Зар. Плата |
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Удаленность |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Перспективы |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Максимальные разности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Критерий |
|
|
|
Разность |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Зар. Плата |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Удаленность |
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Перспективы |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Матрица коэффициентов согласия |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Объект |
B3 |
|
|
B 4 |
|
|
|
B5 |
|
B7 |
B8 |
|
|||||||
|
ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
B3 |
|
* |
|
|
|
0,40 |
|
0,30 |
|
|
0,60 |
0,70 |
|
|
|||||
|
B 4 |
|
0,60 |
* |
|
|
|
0,60 |
|
|
0,60 |
0,60 |
|
|
3

|
B |
5 |
0,70 |
0,40 |
* |
0,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
7 |
0,40 |
0,40 |
0,70 |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
8 |
0,60 |
0,40 |
0,60 |
0,60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрица коэффициентов несогласия |
||||||
|
Объект |
B3 |
B 4 |
B5 |
B7 |
|
|
ы |
|
||||
|
|
* |
0,80 |
0,40 |
0,25 |
|
|
B |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
4 |
0,75 |
* |
1,00 |
1,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
5 |
0,67 |
1,00 |
* |
0,33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
7 |
0,33 |
1,00 |
0,60 |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
B8 |
0,50 |
0,33 |
0,75 |
0,75 |
0,40
0,40
*
B8
0,60
0,25
0,67
0,80
*
С учетом введенных коэффициентов bi ,l и di ,l ,
формальное отношение предпочтения определяется следующей логической функцией:
B |
i |
|
B |
l |
|
, если
bi,l
B и d |
i,l |
|
D
,
(2.5)
где B |
и D |
– заданные ЛПР пороговые значения. |
Из (2.5) следует, что объект i |
предпочтительнее |
объекта l , когда: |
|
a) совокупность критериев (с учетом их важности), по
которым B |
i |
превосходит B |
l |
достаточно представительна. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Поэтому обычно задают пороговое значение |
B |
, близкое к |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
единице; |
|
|
|
|
|
перед B |
|
по некоторым |
||
b) обратное предпочтение B |
l |
i |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
критериям не дает достаточно оснований (обычно порог D близок к нулю) для отказа от предположения о превосходстве объекта l над объектом i . Величины порогов 0.5 B 1, 0 D 1 задаются ЛПР исходя из своих
4

суждений о предпочтительности объектов. |
|
Нижняя граница B равна 0.5, потому что при B 0.5 |
и |
D 1 мы получим полносвязанный граф предпочтений, |
|
т.е. между каждой парой объектов будет обязательно |
|
установлено отношение предпочтения. Даже может получиться, что предпочтение будет установлено как при
сравнении B |
|
с B |
, так и при сравнении B |
|
с B |
. Это |
|
i |
l |
|
l |
i |
|
следует из того, что для вычисляемых по формуле (2.3) коэффициентов согласия выполняется следующее неравенство:
bi,l bl ,i 1.
Для заданных порогов B и D , используя (2.5), получим обобщенный граф предпочтений Ci,l
, причем
этот граф будет не полностью связанным и не обязательно транзитивным, т.е. в нем могут присутствовать циклы.
Матрица отношений при В=0,55 и D=0,8
B |
3 |
* |
< |
< |
> |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
4 |
> |
* |
N |
N |
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B5 |
> |
N |
* |
> |
< |
|
B |
7 |
< |
N |
> |
* |
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B8 |
> |
< |
> |
> |
* |
В1 |
В2 |
В6 |
В3 |
В5 |
В4 |
Замкнутый цикл можно рассматривать как равноценность соответствующих объектов.
Поэтому нетранзитивность можно устранить, осуществляя
5
Рис. 2.4. Обобщённый граф предпочтения объектов
"стягивание" циклов, т.е. заменить замкнутый контур одной вершиной, считая, что все объекты этого контура равнопредпочтительны. Однако информацию о стягиваемых циклах необходимо предоставить ЛПР для содержательного анализа, возможно, что оно не будет согласно с равнопредпочтительностью этих объектов и тогда, по своему усмотрению, может ввести поправку в обобщенный граф и устранить цикл.
В результате получим не связанный граф, который отражает отношение предпочтения между объектами. Причем множество объектов (групп объектов) будут не сравнимы (объекты 6 и 1 на рис.2.4). Следует отметить, что чем меньше B и больше D , тем обобщенный граф будет более связным, но вместе с тем следует ожидать в нем большое число циклов. Поэтому рекомендуется строить обобщенный граф предпочтения, начиная с больших значений B и малых D . Дело в том, что чем ближе значения порога B к единице, а D к нулю, тем жестче требования к установлению предпочтения. Если, например, при B 0.9 , D 0.15 получили несколько
Ci,l 1, то в этом случае объекты Bl следует исключить из
дальнейшего рассмотрения как бесперспективные с точки зрения поставленной задачи выделения наиболее предпочтительного объекта. Тем самым сократится исходное множество объектов.
Затем можно уменьшить порог B или увеличить D , анализируя сокращенное множество объектов.
Вышеописанная процедура исключения объектов допустима в случаях, когда величину j в формуле (2.4)
для определения коэффициента несогласности ЛПР
6
задаёт само, и тогда j не зависит от исходных значений критериев. В этом случае значения коэффициентов bi ,l и di,l не зависят от исходного множества объектов.
ELECTRE I I можно не читать.
В данной модификации ставится задача установления бинарного отношения предпочтений между объектами без циклов.
Определение. Для пары порогов В и D получаем подмножество объектов, между которыми установлены отношения несравнимости или эквивалентности. Это подмножество называется ядром объектов при заданных порогах. При уменьшении В и увеличении D из данного ядра получаем меньшее ядро. Другими словами,
исключаем объекты, которые не претендуют на наиболее предпочтительные.
Возьмем две пары порогов B1 B2 и D1 D2 . При порогах B1, D1 получим сильные отношения предпочтения, при B2 , D2 - слабые отношения. Ядро для
7
сильного отношения будет содержать большее число объектов, чем для слабого.
1. Берем большое |
B1 |
и малое |
D1 |
(сильное |
отношение предпочтения) находим его ядро – множество объектов I1 . Затем берем B2 , D2 такие, что B1 B2 и
D1 D2 , получаем слабее отношение, находим ядро для |
|
пары B2 , D2 – множество объектов I 2 I1 . |
|
Выделяем множество объектов, которые принадлежат |
I1 |
и не принадлежат I 2 . Эти объекты входят в число лучших – подмножество L1, ставим их на первые места и исключаем из исходного множества. Если в L1, входит более одного объекта, присваиваем им одинаковые ранги.
Надо стараться подбирать пороги таким образом, чтобы
подмножество L1 |
было минимально. |
|
|
2. Берем B3 |
, D3 такие, что B2 B3 |
и D2 D3 |
, |
получаем еще слабее отношение, находим ядро для пары
B3 , D3 – множество объектов I3 I 2 |
. Выделяем |
множество объектов L2, которые L2 |
I2 и L2 I3 . Этим |
объектам присваиваем следующие ранги и исключаем их.
8
Процесс повторяется, в результате получаем
порядок объектов, полученный «сверху вниз».
Произведем упорядочение объектов «снизу вверх». 1. Берем большое B1 и малое D1 (сильное
отношение предпочтения) находим его ядро – множество объектов I1 . Затем берем B2 , D2 такие, что B1 B2 и
D1 D2 , получаем слабее отношение, находим ядро для пары B2 , D2 – множество объектов I 2 I1 . Выделяем множество объектов, которые принадлежат I1 и не принадлежат I 2 . Эти объекты связаны сильным отношением предпочтением с подмножеством объектов,
которое обозначим через Е1 . Считается, что объекты,
входящие в входят в Е1, худшие и они ставятся в конец порядка объектов и исключаются из исходного множества.
2. Берем B3 , D3 такие, что B2 B3 и D2 D3 ,
получаем еще слабее отношение, находим ядро для пары
B3 , D3 – множество объектов I3 I 2 |
. Формируем |
подмножество худших объектов Е2 |
и исключаем их. |
|
9 |
Процесс повторяется, в результате получаем
порядок объектов, полученный «снизу вверх».
Если полученные порядки «сверху вниз» и «снизу
вверх» незначительно отличаются, то на их основе строится «средний» порядок, используя следующие правила:
1. |
B |
i |
B |
s |
, если B |
i |
имеет лучший ранг в одном из |
|
|
|
порядков («сверху вниз» или «снизу вверх») и не худший в другом.
2. |
B |
i |
B |
s |
(эквивалентны), если они имеют |
|
|
||||
одинаковые ранги в обоих порядках. |
|||||
3. |
B |
i |
N B |
s |
(несравнимы), если они занимают |
|
|
противоположные места в порядках «сверху вниз» и «снизу вверх». Полученный средний порядок предъявляется ЛПР.
Алгоритм построения порядков «сверху вниз» и
«снизу вверх»
Линия для сравнения объектов B D , или
F B D |
(1) |
10