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Sistemas de ayuda a la decisión
Software para Sistemas de ayuda a la decisión
Indice
Software para SAD
•Introducción
•Entorno Software: Dominios y Problemas
•Naturaleza, Prestaciones y Evaluación del Software
•Aplicaciones
1)DPL
2)GeNie
3)Elvira
Software para SAD
Introducción
En la realidad
•económica,
•social,
•política,...
se presentan continuamente
situaciones complejas en que
se ha de elegir entre varios
cursos de acción posibles para
seguir el óptimo o uno satisfactorio.
La versatilidad de los problemas reales de decisión
humana ha hecho necesarios los esfuerzos de
científicos de múltiples áreas, para ir construyendo
esquemas metodológicos coherentes y técnicas,
cada vez más amplios para abordar correctamente
los problemas de decisión.
Para esta toma de decisiones
no basta
•la experiencia,
•sentido común o
•intuición de los expertos,
ya que, frecuentemente
intervienen
•múltiples criterios,
•varios decisores,
•diversas etapas,
•conflictividad,
•incertidumbre,...
Software para SAD
Introducción
•Esta lección expone las ideas básicas sobre las principales líneas de desarrollo
actual de algunas de las herramientas software (DPL, GeNie, Elvira, Hugin, deal.....)
que han surgido en estos últimos años para la
modelización de preferencias y su estructuración,
tanto en problemas en ambiente de certidumbre
como de incertidumbre.
•Esta clase de software supone una implementación de partes de la Teoría
de los Procesos de Decisión que facilita la realización de las diferentes tareas (
conceptualización, cuantificación, evaluación, análisis de sensibilidad,
consultas, explicación,…) asociadas a:
•las metodologías de representación de los problemas,
•la evaluación de los modelos y
•la explotación de los resultados
Software para SAD
Entorno Software
Entorno Software.
•Introducción.
•Dominios de aplicación (marketing, medicina, logística,
planificación, investigación,...) y
•Tipos de problemas (diagnóstico, control inteligente,
diseño, predicción, optimización, monitorización, entrenamiento,....)
•Problema --- Análisis y Toma de Decisiones: Soluciones Software.
*Opciones
*Organización
*Conclusiones
Software para SAD
Entorno Software. Introducción
Software para Análisis de Decisiones.
Las aplicaciones utilizan normalmente como plataforma software genérico:
•hojas de cálculo (complementos para árboles de decisiones, simulación MC,…),
•paquetes estadísticos y
•lenguajes de modelado orientado a problemas (financieros, médicos,…)
Para la modelización de problemas de decisión también está disponible
software especializado que implementa:
•árboles de decisión,
•diagramas de influencia,
•redes bayesianas,
•funciones de utilidad multiatributo,
•estructuras de valor jerárquicas,
•simulaciones Monte Carlo y
•óptimización multicriterio.
Software para SAD
Entorno Software. Dominios
El software es para modelizar y
evaluar el problema:
•un analista finaciero, estudia opciones de negocio,
•el ingeniero,
diseña nuevos productos,
•el cientifico,
investiga el comportamiento de un fenómeno fisico.
Especialmente hecho a medida
para usuarios en campos diversos:
•consultoria,
•médicina,
•ciencias medioambientales,
•aeroespacial,
•energía,
•construcción,
•manufacturas,
•logística y distribución,
•servicios de inversión y financieros.
Software para SAD
Entorno Software. Problemas
Problema - Análisis y Toma de Decisiones: Solución - Software.
•Metodología: Análisis de Decisiones.
•Técnicas (IA): Tª Probabilidad, Tª Utilidad, AHP, OR, SIMU,....
•Herramientas (*SW, +/-SW, ¬SW): SS, BN, ID, DT, NN, ....
Soluciones: profesionales del dominio + análistas de decisiones.
Metodología =
{Modelo, Resultados, Análisis de Sensibilidad}
+
{Informe, Implementación del Resultado, Evaluación Crítica}
Software para SAD
Entorno Software. Problemas
Nivel de conocimiento
•Nivel de conocimiento de problema, 2 niveles:
•Profesional
(explotación del software en su area de conocimiento).
•Experto
(construcción y explotación del software idem).
•Nivel de conocimento del software de análisis, 3 niveles:
•Consultoria comercial (general):
implantar soluciones.
•Consultoria técnica (experto):
explotación de aplicaciones.
•Básico (informático + matemático): I+D.
Software para SAD
Entorno Software. Problemas
Análisis de Decisiones para comprender problemas:
•ObjetivoS (beneficios, costes, daño, satisfacción, jerarquía, )
•Elementos (costes, recursos, tiempo, decisiones, información, )
•Agentes (externos, pasivos, afectados, intereses, )
•Interrelaciones ((in)dependencias, causa-efecto, )
•Limitaciones (legales, éticas, )
•Estructura (decisiones, subproblemas, )
•AlternativaS (restricciones, dependencias, )
•Consecuencias (alcance, utilidad, )
•Riesgos (aversión, indiferencia, tendencia, )
•Incertidumbres (distribuciones de probabilidad, dependencias, )
Software para SAD
Entorno Software. Problemas
Es necesario responder mediante un MODELO(S),
que represente el conocimiento relativo a las cuestiones
anteriores, para utilizar software y obtener resultados de interés.
Que software necesito
para mi problema ?
Software para SAD
Entorno Software. Opciones
Software de Análisis de Decisiones /
•Software estándar
Estadístico: MINITAB, SAS, SPSS, S-PLUS, R,
Investigación operativa, simulación,....
(paquetes software)
•Software para tomar decisiones
Sistemas de ayuda a la decisión (ad hoc)
•Software para analizar datos (descriptiva, what-if, ....).
Paquetes estadísticos, Hoja de cálculo, Gestor de base de datos
•Software para modelado de datos (reglas, patrones, predicción,....)
KDD: data warehouse, data mining, data mart....
Software avanzado (SAS, CLEMENTINE, INTELLIGENT MINER),
•Software a medida versus software comercial de propósito especial
Software para SAD
Entorno Software. Organización
Entorno de explotación del software de análisis.
•Información
BBDD Operativas:
BD Corporativa y BBDD DataWarehouse
Conocimiento Experto,
Encuestas e Investigación de Mercados.
•Infraestructura
Sistema de Información,
Sistema Informático y
Herramientas Software
(Modulos: Acceso, Análisis, Informes)
Software para SAD
Entorno Software. Organización
Entorno de explotación del software de análisis.
•Proceso de análisis y toma de decisiones.
Profesionales + Análistas
Modelado
(modelo + datos + conocimiento),
Evaluación
(datos + conocimiento),
Análisis de sensibilidad
(resultados + conocimiento),
Revisión del modelo
(simplificar, corregir, ampliar) e
Informe final a la Dirección
Implementación de las Decisiones
Software para SAD
Entorno Software. Conclusiones
•Diversidad: Problemas, Modelos, Herramientas y Software (SW)
Selección modelos, herramientas y SW para un problemas concretos
•Necesidad de conocimiento profundo de los Problemas previo a la
explotación del SW. El SW útil para estudiar un problema o solución
•El SW permite abordar problemas muy complejos para las personas
aunque se hacen importantes simplificaciones en los modelos para
poder obtener resultados
•El SW condiciona el modelo (+/- flexible)
El SW implementa parcialmente una metodología y un modelo
•El SW favorece el acceso a grandes másas de datos útiles,
la productividad de los análistas y la creatividad de los expertos
•Las decisiones las toman las personas con ayuda del SW
Software para SAD
Naturaleza, Prestaciones y Evaluación del Software
Clasificación de software de Análisis de Decisiones.
•25 características que definen la naturaleza y
prestaciones del software.
http://lionhrtpub.com/orms/surveys/das/das.html
Improving Hard Decisions
Biennial survey of decision analysis software
offers side-by-side comparison of critical O.R. tools.
By Daniel T. Maxwell
•6 Criterios de evaluación del software
Software para SAD
Naturaleza y Prestaciones
25 características que definen la naturaleza y prestaciones del software.
Plataforma (SO), Windows, Unix, Otros.
•Contexto de aplicación.
(1) Multiobjetivo
(2) Análisis de incertidumbre
(3) Dependencias probabilísticas
(4) Aversión al riesgo
(5) Toma de decisiones secuencial
(6) Todo lo anterior en un solo modelo
•Interfaz de usuario.
(7) Interfaz de aplicación estandar
(8) Copia de submodelos
(9) Mover submodelos
(10) Visualiza la estructura del modelo
(11) Imprime la estructutra del modelo
(12) Seguridad de datos
Software para SAD
Naturaleza y Prestaciones
•Precio.
Commercial
Education
Distribuciones
•Funciones y prestaciones.
(13) Identificación y definición del problema
(14) Técnica de tormenta de ideas
(15) Restricciones Alternativas
(16) Restricciones por niveles
(17) Restricciones por nodos
(18) Elicitación para probabilidades
(19) “ funciones de valor/puntuac.
(20) “ pesos de valores
(21) “ preferencias frente al riesgo
(22) Definido como variable
(23) Análisis sensibilidad gráfico
(24) Presentación gráfica
(25) Documentación con texto
Software para SAD
Evaluación del Software
El software desarrollado a medida
con ayuda de un análista de decisiones
consigue soluciones que interfieren menos
con los requisitos/restricciones del problema
El uso eficaz de cualquier software requiere un conocimiento básico y
comprensión de los métodos y teoría del Análisis de Decisiones:
-El software siempre implementa parte de la teoría
-Se pueden cometer errores graves en la modelizacion que el software no detecta
-Siempre hay aspectos del modelo que el software no puede explicar
Evaluación del software:
•En el contexto de la organización y del tipo de problemas
•Debe servir de ayuda para comprender las areas de consenso y
discrepancia y añadir rigor al análisis y la toma de decisiones
•Siempre requiere aprendizaje del usuario y explicación del resultado
Software para SAD
Evaluación del Software
El software es una ayuda necesaria pero su uso tiene riesgos:
- El proceso de decisión NO debe ser conducido por el software
-La estructura del problema (medios/fines,…) y sus aspectos clave (pesos/
objetivos,…) NO deben estar condicionados por la herramienta software
-La agregación de juicios NO debe ser trivial (promedios) porque el software
no la contemple
-La estimación de pesos NO debe realizarse mediante un solo método
-Centrarse en un software puede mostrar políticas NO óptimas como tales
-La naturaleza del proceso de decisión puede NO ajustarse al marco teorico
del software
-En general, NO hay un software que responda a todos los requisitos que se
presentan a lo largo del proceso de decisión.
Software para SAD
Evaluación del Software
La evaluación la realizan análistas de decisiones
con la colaboración de los desarrolladores, los
potenciales usuarios y los expertos en el problema
Criterios:
1) Estructura del problema: diagrama de influencia,
jerarquías/árboles de decision,… Alcance
2) Estudio y Desarrollo de alternativas de decisión
3) Análisis: probabilidad, secuencias de decisión, objetivos
4) Tecnología: soporte y fiabilidad
5) Interactividad: comunicaciones, gráficos, trabajo en grupo,…
6) Facilidad de uso: intuitivo, claro, comprensible
Software para SAD
DPL
Construcción (diagrama) del modelo
Evaluación de las politicas óptimas
Análisis de sensibilidad
decision P.{hacer,no_hacer};
decision C.{c,no_c};
chance E.{e1,e2,e3}={.3,.4,.3};
value v|P,C,E=
//P.hacer,C.c
.85,
//E.e1
.43,
//E.e2
0,
//E.e3
//P.hacer,C.no_c
.25,
//E.e1
.25,
//E.e2
.25,
//E.e3
//P.no_hacer,C.c
.86,
//E.e1
.44,
//E.e2
.01,
//E.e3
//P.no_hacer,C.no_c
.26,
//E.e1
.26,
//E.e2
.26;
//E.e3
chance R.{ra,rn}|E=
{.9,.1},
//E.e1
{.65,.35},
//E.e2
{.15,.85};
//E.e3
sequence:
decide
to P.hacer then
gamble on R then a: decide
to C.c then
gamble on E and get v
to C.no_c and get v~
to P.no_hacer then
perform a
Software para SAD
DPL
http://www.syncopationsoftware.com/dpl.html
Software para SAD
DPL
Software para SAD
DPL
Software para SAD
GeNie
http://genie.sis.pitt.edu/
Construcción (diagrama) del modelo)
Evaluación de politicas óptimas
Análisis de sensibilidad (sólo redes bayesianas)
Propagación de evidencia
Estudio del grado de las influencias
Software para SAD
GeNie
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<smile version="1.0" id="Network2" numsamples="1000">
<nodes><decision id="P"><state id="hacer" /><state id="no_hacer" /></decision>
<cpt id="E"><state id="e1" /><state id="e2" /><state id="e3" />
<probabilities>0.3 0.4 0.3</probabilities></cpt>
<cpt id="R"><state id="ra" /><state id="rn" /><state id="no_r" /><parents>P E</parents>
<probabilities>0.9 0.1 0 0.65 0.35 0 0.15 0.85 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1</probabilities></cpt>
<decision id="C"><state id="comprar" /><state id="no_comprar" /><parents>R P</parents></decision>
<utility id="v"><parents>P C E</parents>
<utilities>0.85 0.43 0 0.25 0.25 0.25 0.86 0.44 0.01 0.26 0.26 0.26</utilities></utility>
</nodes>
<extensions><genie version="1.0" name="Network2" faultnameformat="nodestate">
<node id="P"></genie></extensions></smile>
Software para SAD
Elvira
http://leo.ugr.es/elvira/devel/
Construcción (diagrama) del modelo
Evaluación de politicas óptimas
Explicación de la inferencia (razonamiento)
Análisis de sensibilidad
Inferencia parametrizable