Многокритериальный анализ

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет инноватики

Курс теоретическая инноватика

Многокритериальный анализ

Проект

«Выбор наиболее подходящего программного обеспечения для решения многокритериальных задач»

Авторы проекта:

, группа 4221/10, ФИ

, группа 4221/10, ФИ

, группа 4221/10, ФИ

Преродаватель:

, доц. каф. ТОИ ФИ

Санкт-Петербург 2011

Содержание. Table of contents

Contents

Краткая информация о проекте. Project factsheet 3

Контактная информация авторов. Author Contact Information.. 4

Принятые сокращения. Acronyms. 5

Постановка задачи многокритериального анализа. The multiple criteria problem description 5

Цель. Assessment goal 7

Альтернативные решения. Alternatives. 7

Критерии. Criteria. 13

Софт. Software. 15

Описание модели. Model description.. 16

Анализ чувствительности. Sensitivity analysis. 18

Анализ результатов проекта. Results & Discussion.. 18

Краткая информация о проекте. Project factsheet

Название Title	Выбор наиболее подходящего программного обеспечения для решения многокритериальных задач Choosing a voice call operator in St. Petersburg
Краткое название (акроним) (имя файла) Short name (acronym) (model name)	Choosing soft
Суть задачи Problem description	Выбрать наиболее подходящее программное обеспечение для совершения решений многокритериальных задач Choice of the best decision analysis software
Математический метод Mathematical method used	Метод аналитических иерархий Саати Analytic Hierarchy Process
Софт Soft	СППР «Выбор» www. *****/product. php? id=10
Колическтво критериев Number of criteria	6
Количество (и названия) альтернатив Number of alternatives	11
Количество итераций Number of iterations	3
Основной результат Main result	См. «Анализ результатов проекта»
Возможный заказчик Potential clients	СПбГПУ
Дата Date	Осень 2011 Autumn 2011

Контактная информация авторов. Author Contact Information

Авторы Authors

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Факультет инноватики E-mail: *****@***ru	Bedrina Maria School of Innovation Science, Saint Petersburg State Polytechnical University E-mail: *****@***ru
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Факультет инноватики E-mail: *****@***ru	Gaprindashvili Nona School of Innovation Science, Saint Petersburg State Polytechnical University E-mail: *****@***ru
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Факультет инноватики E-mail: *****@***ru	Its Alena School of Innovation Science, Saint Petersburg State Polytechnical University E-mail: *****@***ru

Преподаватель Tutor

, доц. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Факультет инноватики E-mail: *****@***de

Nikolai Bobylev, Ph. D. School of Innovation Science, Saint Petersburg State Polytechnical University E-mail: *****@***de

Авторы согласны с использованием проекта в учебных и научных целях.

The authors are pleased to make the project available for study and research purposes.

Принятые сокращения. Acronyms

многокритериальный анализ - МКА

метод аналитических сетей - МАС

метод аналитических иерархий - МАИ

Постановка задачи многокритериального анализа. The multiple criteria problem description

описание проблемы. рассмотрение проблемы. Это мгогокритериальная проблема?

Существует большое разнообразие программ, помогающих решать задачи многокритериального выбора. Люди, которые нуждаются в их использовании, имеют каждый свой подход. Кто-то выбирает себе программу по одним критерием, а кто-то совершенно по другим. Мы постарались оценить и выбрать наиболее важные факторы, которые могут влиять на выбор таких программ. Также мы отобрали 11 программ для выбора, которые могут удовлетворить любой подход к данному выбору: новичка, любителя и профессионала. Не исключается тот случай, если человек уже знаком, с теми или иными, программами. Значит, он может оценить все предложенные нами программы по критериям и посмотреть, может быть для него подойдет какая-нибудь другая программа, о которой, он, например, не знал.

Пример: человеку необходимо сделать порученную ему работу: составить модель с решением многокритериальной задачей. Он умеет работать с такими программами (профессионал), но это работа одноразовая. У себя, допустим, он не имеет такой программы, значит надо её где-то взять, а ведь ему подойдет программа с расширенным набором инструментов, для профессионала, желательно бесплатно, и если нет больших познаний в английском языке, то ещё и на русском. И что же делать? Мы ему поможем. Он может запустить нашу модель, и выяснить какая из представленных программ наиболее подходящая для данной ситуации.

Мы подобрали наиболее важные критерии, на наш взгляд, для выбора таких программ. Оценили каждую из них по выбранным критериям и составили сравнительную таблицу по каждой из них.

Признак	СППР «Выбор»	SuperDecisions	On balance	Expert Choice	Hiview	Logical decisions	HIPRE	Crystal Ball	M-Macbeth	Мыслитель	MS Excel
Язык	Русский	English	English	English	English	English	English	English	English	Русский	Русский
Доступность	Демо-версия	Свободный доступ	Свободный доступ	Покупка	Демо-версия	Покупка	Демо-версия	Покупка	Демо-версия	Свободный доступ	Свободный доступ
Известность	В узких кругах	В широких кругах	В широких кругах	В широких кругах	В узких кругах	В узких кругах	В широких кругах	В широких кругах	В узких кругах	В узких кругах	В широких кругах
Навыки	Новичок	Профессионал	Любитель	Профессионал	Новичок	Любитель	Профессионал	Любитель	Профессионал	Новичок	Профессионал
Простота установки	Без ключа	С ключом	С ключом	С ключом	С ключом	С ключом	Без ключа	С ключом	С ключом	Без ключа	Без ключа
Инструменты	Стандартный набор	Расширенный набор	Расширенный набор	Расширенный набор	Стандартный набор	Расширенный набор	Расширенный набор	Расширенный набор	Расширенный набор	Упрощенный набор	Упрощенный набор

Цель. Assessment goal

Четкая формулировка цели (целей) анализа

Цель решения задачи: выбрать самое подходящее программное обеспечения для решения многокритериальных задач с точки зрения (новичка, любителя, профессионала) пользователя

Альтернативные решения. Alternatives

Существующие и генерируемые альтернативы

выбрали 11 наиболее известных программ позволяющих производить многокритериальный анализ: СППР «Выбор», SuperDecisions, On balance, Expert Choice, Hiview, Logical decisions, HIPRE, Crystal Ball, M-Macbeth, Мыслитель и MS Excel

Альтернативные решения В нашей задаче это самые популярные операторы сотовой связи в СПб:

СППР «Выбор»

http://*****/programs/sppr-vybor-download. shtml

СППР Выбор - аналитическая система, основанная на методе анализа иерархий (МАИ), является простым и удобным средством, которое поможет структурировать проблему, построить набор альтернатив, выделить характеризующие их факторы, задать значимость этих факторов, оценить альтернативы по каждому из факторов, найти неточности и противоречия в суждениях ЛПР/эксперта, проранжировать альтернативы, провести анализ решения и обосновать полученные результаты. Система опирается на математически обоснованный метод анализа иерархий Т. Саати.

Практическое преодоление трудностей, связанных с принятием решения, состоит во включении лица принимающего решение (ЛПР) в процесс построения моделей и принятия решений на их основе. Для этого предназначены человеко-машинные (имитационные) системы. Одним из классов таких систем являются системы поддержки принятия решений (СППР), в рамках которых опыт и неформализованные знания ЛПР сочетаются с математическим исследованием.

СППР "Выбор" на основе МАИ может использоваться при решении следующих типовых задач:

• Оценка качества организационных, проектных и конструкторских решений;

• Определение политики инвестиций в различных областях;

• Задачи размещения (выбор места расположения вредных и опасных производств, пунктов обслуживания);

• Распределение ресурсов;

• Проведение анализа проблемы по методу "стоимость-эффективность";

• Стратегическое планирование;

• Проектирование и выбор оборудования, товаров;

• Выбор профессии, места работы, подбор кадров.

SuperDecisions

http://www. /

The Super Decisions software is used for decision-making with dependence and feedback (it implements the Analytic Network Process, ANP, with many additions). Such problems often occur in real life. Super Decisions extends the Analytic Hierarchy Process (AHP) that uses the same fundamental prioritization process based on deriving priorities through judgments on pairs of elements or from direct measurements. In the AHP the elements are arranged in a hierarchic decision structure while the ANP uses one or more flat networks of clusters that contain the elements. Most decision-making methods assume independence between the criteria of a decision and the alternatives of that decision, or simply among the criteria or among the alternatives themselves. The ANP is not limited by such assumptions. It allows for all possible and potential dependencies.

On balance

http://www. krysalis. co. uk/

OnBalance Decision Analysis software is used by leading organisations to help make multi-million pound decisions. It is emerging as the industry standard around the world and we are praised for its strong visual outputs and graphical interface. After all, making finely balanced choices is hard enough without having to worry about your modelling system.

OnBalance is based on Multi Criteria Decision Analysis (MCDA) which helps separate what you measure from how you value it. The interface is specifically designed for group decision making, as most of the difficult decisions are between good schemes, each supported by one or more managers.

So the problem is not so much about calculating the trade-offs as it is about stimulating the debate, focusing on one issue at a time, resolving and recording the agreements and then moving on. At each stage the group can see the impact of each change and gain confidence that their judgments are accurately reflected.

Flexibility and transparency are vital to resolving conflicting objectives and more importantly to briefing the decisions and getting wide buy-in prior to implementation. It is this consensus that builds commitment and leads to positive attitudes during the difficult months of implementation.

This transparency makes it easy to learn, so you don't need a PhD to use it, however using it might help your PhD; which is why our Education Editions are free.

Expert Choice

http://www. /

Comparion™ Core is a collaborative web-based application that enables teams to achieve alignment, buy-in, and confidence around important decisions.

With Comparion™ Core, you can combine the expertise and intuition of your team with quantatitve information to provide valuable insights, explore what-if scenarios, and reach stakeholder consensus and understanding.

Define the decision goal.

Define the objectives that relate to the goal and include the alternatives available.

Leverage the expertise of subject-matter specialists by assigning specific evaluation roles.

Collaborate with your team in real-time or any time to prioritize objectives, evaluate alternatives, and incorporate quantitative data.

Synthesize your team’s intuition and data and generate trade-offs and what-if scenarios. Use these outcomes to make better decisions with more alignment, buy-in, and confidence.

Hiview

http://www. catalyze. co. uk/

Catalyze provides two powerful decision modelling software tools which are equally suited to back-office or workshop environments. These software tools are complemented by our software development services, ensuring you get the best from our software and your decision making processes.

Equity

Helping you get better value-for-money from your portfolio decisions

Equity3 is a Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) tool for the PC that assists individual decision makers and organisations in obtaining better value-for-money when allocating limited resources and budgets. It is highly adaptive and can be used to address a variety of problem areas including R&D Investment, Marketing Portfolio Management, Project Prioritisation, Resource Allocation, Capital and Revenue Budgeting, Sales Territory Re-organisation and Negotiations. Equity3 is ideal for use with groups, as in Decision Conferences.

Essentially, Equity3 is a decision modelling tool which helps you construct your most efficient portfolio of expenditure or investment. Investments can be money, people, time, materials or any other scarce resource.

The benefits of undertaking a project can address the viewpoints of all stakeholders, including financial benefits, environmental benefits, and performance requirements. All this can be reported in an open, transparent and auditable manner, to show the entire decision process from beginning to end.

The benefits:

Manage Complexity Capture conflicting objectives Include non-monetary criteria Build transparent models Easy to use Ideal for group workshop decision making Flexible Based on world-leading academic research

Hiview

Helping you appraise and evaluate options to make better informed decisions

Hiview3 is a PC-based decision modelling tool that supports the appraisal and evaluation of options. It is equally effective for group decision making, such as decision conferences and for individual decisions. With a host of user-defined features, Hiview3 can be configured to address a variety of problem areas, supporting your specific business objectives. Hiview3 enables users to make effective decisions in areas such as Capital Projects, Policy Setting, Strategy Selection, Relocation Issues, Problem Solving and Budget Resourcing.

The benefits:

Manage conflicting objectives Include non-monetary and qualitative decision criteria Build transparent models Easy to use Ideal for group workshop decision making In depth analysis Flexible Based on world-leading academic research

Logical decisions

http://www. /

LDW Portfolio enhances LDW by allowing you to add budget and other constraints. LDW Portfolio then performs an optimization that finds the set of alternatives that has the maximum total benefit while meeting your budget and other constraints. LDW Portfolio performs either a benefit/cost calculation or a true optimization using 0-1 integer programming – a method from the field of operations research that can find the very best set of alternatives that meet the constraints.

LDW Portfolio is integrated directly into LDW. It uses the overall benefit (utility) scores for the alternatives from LDW as the basis for its optimization. It uses standard LDW measures to store cost and resource usage information for each alternative.

LDW Portfolio can include cost and budget information for many budget categories, for example for many years. You can define a budget for each category and a cost for each alternative for each category. The optimization engine will make sure that the selected alternatives cost less than the allowed budget for every catgegory that you define. LDW Portfolio also lets you fund only a portion of the budget requested for each alternative. You can define alternate variants that provide a specified percentage of an alternative's benefit for a specified percentage of its cost.

You can experiment with the effects of different budgetary and other constraints by defining different "scenarios". Each scenario has its own budget categories and can also have its own set of programmatic constraints.

LDW Portfolio allows a variety of programmatic constraints.

¯ You can force any alternative into or out of the final selection.

¯ You can add if-then constraints that ensure that alternative A is only chosen if alternative B is also chosen.

¯ You can define groups of alternatives and force all of the alternatives in the group into or out of the selection, force either one or none of the alternatives to be selected, all or none of the alternatives to be selected, exactly one of the alternatives to be selected or at least one of the alternatives to be selected.

¯ You can add resource constraints such as available personnel and ensure that your selected alternatives don’t use more than the available amount of the resource.

¯ Finally, you can add allocation constraints that specify a minimum percentage of the budget that must be spent on alternatives belonging to a particular group.

HIPRE

http://www. hipre. hut. fi/

HIPRE 3+ Group Link is a group decision support software, which combines individual priorizations given by the Analytic Hierarchy Process (AHP) into an interval AHP models called preferences programming model. The program can be used in group meetings to support the decision making process, or in research assignments where several prioritizations given by the AHP are combined into a preference programming model.

The full group decision support system consists of two software, HIPRE 3+ and HIPRE 3+ Group Link. Group members have their AHP priorizations with HIPRE 3+, after which the models are combined with the HIPRE 3+ Group Link.

To use the group link features of the HIPRE 3+ Group Link, a licenced copy of the HIPRE 3+ is needed. The demo version does not allow you to save the HIPRE 3+ models. However, the HIPRE 3+ Group Link software package provides you with some tutorial model files, which makes it possible for you to test the group link features even without the HIPRE 3+ software.

Crystal Ball

http://www. /

Oracle Crystal Ball is the leading spreadsheet-based application suite for predictive modeling, forecasting, simulation, and optimization. It gives you unparalleled insight into the critical factors affecting risk. With Crystal Ball, you can make the right tactical decisions to reach your objectives and gain a competitive edge under even the most uncertain market conditions.

Oracle Crystal Ball solutions begin with Oracle Crystal Ball, the base package for predictive modeling, Monte Carlo simulation and forecasting. Oracle Crystal Ball Enterprise Performance Management builds on that set of tools by adding the power of Oracle Crystal Ball to your Oracle Enterprise Performance Management (EPM) and Oracle Business Intelligence (BI) applications.

Both editions can be enhanced with Oracle Crystal Ball Decision Optimizer, an option for Oracle Crystal Ball that adds the advanced capabilities of optimization and calculation speed to Oracle Crystal Ball's powerful simulation and forecasting toolset. Finally, for the academic community, Oracle offers the Oracle Crystal Ball Classroom Edition, an affordably priced, fully-functioning version of Oracle Crystal Ball and the Oracle Crystal Ball Decision Optimizer.

M-Macbeth

http://www. /en/m-home. html

MACBETH (Measuring Attractiveness by a Categorical Based Evaluation Technique) is an interactive approach that requires only qualitative judgements about differences to help a decision maker or a decision-advising group quantify the relative attractiveness of options. It employs an initial, interactive, questioning procedure that compares two elements at a time, requesting only a qualitative preference judgement.

As judgements are entered into the software, it automatically verifies their consistency. A numerical scale is generated that is entirely consistent with all the decision maker 's judgements. Through a similar process weights are generated for criteria.

Мыслитель

http://www. *****/catalog/program. php? ID=3966

Программа "Мыслитель" – простая программа, помогающая принимать сложные решения.

Программа "Мыслитель" поможет Вам выбрать один из нескольких альтернативных вариантов действий.

Классический пример подобного выбора, выбор "доброго молодца" на развилке трех дорог : на лево пойдешь - ..., на право пойдешь - ..., прямо пойдешь - ... .

Современный пример подобного выбора, выбор одного из нескольких вариантов покупки квартиры или дома, что лучше купить маленькую квартиру в центре или большую далеко от центра, или лучше купить "домик в деревне"?

Другие примеры подобного выбора: выбор машины, выбор жениха или невесты, выбор банка для вложения денег и т. д. и т. п.

MS Excel

Программа является стандартным пакетом Microsoft Office и позволяет осуществлять многокритериальный выбор альтернативы на основе метода попарных сравнений с учетом приоритетов критериев.

Критерии. Criteria

Критерии – виды, разработка, агрегирование, дескрипторы

I уровень критериев	II уровень критериев	Краткое описание
Язык	Русский English	Был включен в критерии для удобства пользователей, для которых важное значение имеет язык (например, если пользователь владеет только одним языком, выбор соответствующего критерия поможет ему работать в программе именно та том языке, которым он владеет).
Доступность	Свободный доступ Демо-версия Покупка	Этот критерий раскрывает форму представления программы, т. е. в каком виде она представлена: в полной, в демо, или же в полной, но установка будет платной. Особенно важно, если для пользователя имеет значение стоимость установки программы. Если он готов заплатить за полную версию программы – ему посвящен критерий «доступность->покупка», если же его не устраивает такой вид установки программы, он будет искать такое ПО, которое устанавливается бесплатно, т. е. демо-версию, или версию, находящуюся в свободном доступе.
Известность	В широких кругах В узких кругах	Известность так же играет значительную роль при выборе ПО, принципиально ли для пользователя, как часто и на сколько много людей используют это ПО. Если да – для него существует путь «в широких кругах», нет – «в узких кругах».
Навыки	Новичок Любитель Профессионал	Мы включили критерий «Навыки» для того, чтобы пользователь знал, что его ПО соответствует его профессиональным навыкам. Это очень удобно. Например, если ты плохо разбираешься в софт-программах, твое ПО поможет тебе в использовании его в специальной упрощенной форме.
Простота установки	С ключом Без ключа	Зависит от доступности и выражается во времени, потраченном на установку. Для многих пользователей этот критерий играет особую роль.
Инструменты	Стандартный набор Расширенный набор Упрощенный набор	Инструменты очень важны для работы с софтом, обладает ли выбранное ПО такими инструментами, которые тебе необходимы для решения задачи? Если задача сложное, пользователю лучше выбрать критерий «расширенный набор», и тогда он точно будет уверен, что в его ПО есть все необходимые инструменты, которые могут помочь ему решить задачу.

Софт. Software

Краткое описание софта

СППР «Выбор»

http://*****/programs/sppr-vybor-download. shtml

СППР Выбор - аналитическая система, основанная на методе анализа иерархий (МАИ), является простым и удобным средством, которое поможет структурировать проблему, построить набор альтернатив, выделить характеризующие их факторы, задать значимость этих факторов, оценить альтернативы по каждому из факторов, найти неточности и противоречия в суждениях ЛПР/эксперта, проранжировать альтернативы, провести анализ решения и обосновать полученные результаты. Система опирается на математически обоснованный метод анализа иерархий Т. Саати.

Практическое преодоление трудностей, связанных с принятием решения, состоит во включении лица принимающего решение (ЛПР) в процесс построения моделей и принятия решений на их основе. Для этого предназначены человеко-машинные (имитационные) системы. Одним из классов таких систем являются системы поддержки принятия решений (СППР), в рамках которых опыт и неформализованные знания ЛПР сочетаются с математическим исследованием.

СППР "Выбор" на основе МАИ может использоваться при решении следующих типовых задач:

• Оценка качества организационных, проектных и конструкторских решений;

• Определение политики инвестиций в различных областях;

• Задачи размещения (выбор места расположения вредных и опасных производств, пунктов обслуживания);

• Распределение ресурсов;

• Проведение анализа проблемы по методу "стоимость-эффективность";

• Стратегическое планирование;

• Проектирование и выбор оборудования, товаров;

• Выбор профессии, места работы, подбор кадров.

www. *****/product. php? id=10

Описание модели. Model description

Как разрабатывалась модель, скрин шоты

Рис. 1 Главная схема нашей задачи (цель, критерии I уровня, критерии II уровня, альтернативы).

Рис. 2 Матрица парных сравнений I уровня критериев.

Рис. 3 Результат вычислений, где показан общий индекс согласованности и диаграмма результата.

Примеры диаграмм результата будут приведены ниже. В разделе «Анализ результатов проекта».

Анализ чувствительности. Sensitivity analysis

Как такового анализа чувствительности программа СППР «Выбор» не имеет. Но результаты проведенных сравнений остаются при повторном запуске модели, и если есть желание подкорректировать свои предпочтения, то это можно сделать на определенной матрице сравнения, выбрав нужную пару альтернатив.

Будет получен новый индекс согласованности и приведена новая диаграмма результата, если, конечно, изменение предпочтений повлияет на результат.

Анализ результатов проекта. Results & Discussion

Результат, итерации, анализ, решение, рекоммендация

Примеры.

 

Рис.4. Диаграмма результатов с позиции новичка.

Мы выделили два наиболее важных критерия, которые могут быть предпочтительнее для новичка: язык и доступность. Язык русский, так как, даже хорошо зная английский язык, человек, не знающий принципов работы с такими программами, может не справиться. А доступность, заключается в том, что новичку программа может понадобиться на короткое время, и не имеет смысла покупать дорогое ПО. Все остальные критерии положены равнозначными, так как новичок не имеет полного представления по остальным критериям.

Пример 2.

Рис.5. Диаграмма результатов с позиции любителя.

В данном случае мы выделили критерии, такие как: простота установки и инструменты. Простота установки заключается в том, что программа может запускаться с ключом или без него. Инструменты, так как для любителя важно уже более широкий набор инструментов. Все остальные либо равноважные, либо один имеет не значительное превосходство над другими.

Пример 3.

Рис.6. Диаграмма результатов с позиции профессионала.

Для этого случая, мы определили важность таких критериев, как требуемые навыки, инструменты, язык. Язык, скорее всего, будет английский, так как большинство профессиональных программ на английском языке. Навыки, так как требуемые навыки для работы, должны быть очень высоки. Инструменты, так как для данной категории необходим расширенный набор инструментов.