Transcript Wykład 5
Metody analizy decyzji Wykład 5 Problem decyzyjny – cele • • • • Decydent: Ja Cel: kupić dobry samochód Hierarchia celów Warianty decyzyjne: Hyundai Getz, Fiat Punto Dynamic, Opel Corsa Dynamic, Dodge Caliber, Toyota Prius, Citröen C3 Nie bankrutując kupić wygodny samochód niewiele wydać tanio kupić tanio używać mieć duży komfort jazdy móc sprawnie jeździć móc się wygodnie pakować Zbieranie danych, poznawanie atrybutów Atrybuty opisujące stopień realizacji celu Kupić wygodny samochód niewiele wydać tanio kupić koszt zakupu tanio używać spalanie, pojemność silnika mieć duży komfort jazdy móc jeździć sprawnie prędkość maks., przyspieszenie, pojemność silnika, masa samochodu, moc móc się wygodnie pakować pojemność bagażnika, masa samochodu, moc Przykład samodzielny • Załóż, że chcesz pojechać na wakacje • Skonstruuj własną hierarchię celów • Przypisz atrybuty poszczególnym celom cząstkowym (być może nie wykorzystasz całej tabeli danych) Przykładowe zbiory atrybutów • koszt zakupu; maksymalna prędkość, pojemność bagażnika, spalanie • koszt zakupu; maksymalna prędkość, przyspieszenie, pojemność bagażnika, moc, masa samochodu, spalanie • koszt zakupu; maksymalna prędkość, przyspieszenie, pojemność bagażnika, moc, spalanie Warianty decyzyjne i ich oceny (tabela konsekwencji) Wariant – etykieta Ocena (wartości atrybutów) Cena Spalanie Maks. na prędkość Przyspieszenie Poj. bagażnika Moc Hyundai Getz 39 000 7,0 164 11,5 255 80 Fiat Punto Dynamic 41 000 6,9 172 11,4 295 80 Opel Corsa Dynamic 42 500 7,2 170 13 260 75 Dodge Caliber S/SE 59 000 8,5 185 11,9 296 150 Toyota Prius SOL 97 000 7,8 170 10,9 408 78 Citröen C3 40 000 7,3 157 17,3 295 61 Zdominowanie ocen, nieefektywność wariantów Dominacja, efektywność • Wariant jest nieefektywny, jeśli jego oceny są zdominowane przez oceny jakiegoś innego wariantu • Oceny wariantu A są zdominowane przez oceny wariantu B, jeśli oceny wariantu B dla każdego kryterium są niegorsze, a dla niektórych kryteriów – lepsze • Wariant jest efektywny jeśli nie jest nieefektywny Warianty efektywne (o niezdominowanych ocenach) Wariant – etykieta Ocena (wartości atrybutów) Cena Spalanie Maks. prędkość Przyspieszenie Poj. bagażnika Moc Hyundai Getz 39 000 7,0 164 11,5 255 80 Fiat Punto Dynamic 41 000 6,9 172 11,4 295 80 Dodge Caliber S/SE 59 000 8,5 185 11,9 296 150 Toyota Prius SOL 97 000 7,8 170 10,9 408 78 Citröen C3 40 000 7,3 157 17,3 295 61 Citröen C3 nie wygrywa w żadnej kategorii, ale jest wariantem efektywnym Hyundai Getz jest wariantem „praktycznie” nieefektywnym (jeśli 2 tys. PLN to niewiele) Efektywność i nieefektywność – podsumowanie • Każdy wariant jest albo efektywny, albo nieefektywny (i nigdy to i to jednocześnie) • Jeśli wariant jest jako jedyny najlepszy ze względu na dane kryterium, to na pewno jest efektywny (to nie definicja, tylko sposób sprawdzenia!) • Jeśli wariant jest najlepszy ze względu na dane kryterium ex aequo, to nie wiadomo, czy jest efektywny • Wariant może nie wygrywać dla żadnego kryterium, a i tak być efektywny Sprawdzanie efektywności i nieefektywności w tabelach • Przykładowa procedura: – dla każdego kryterium znajdź wariant najlepszy według tego kryterium; jeśli jest pojedynczym zwycięzcą, to jest efektywny – obejrzyj pojedynczo pozostałe warianty: • dla każdego z nich (oznaczmy go X) analizuj kolejne kryteria, zapamiętując i skracając listę wariantów niegorszych od X • jeśli po przejściu wszystkich kryteriów lista jest pusta, to X jest efektywny • jeśli lista jest niepusta, to sprawdź, czy na liście jest jakiś wariant lepszy dla choćby jednego kryterium od X: – jeśli tak, to X jest nieefektywny – jeśli nie, to X jest efektywny Redukcja wymiaru zbioru ocen Załóżmy, że można „wycenić” jeden atrybut przez wartości drugiego (even swap method): – np. spalanie (1 l / 100 km) vs cena: 3 lata x 30 tys. km rocznie / 100 km x 4,5 PLN = ok. 4000 PLN – czasem potrzeba oceny mniej obiektywnej • Możemy zredukować liczbę ocen i znów przeanalizować efektywność wariantów! (w mniejszym wymiarze „łatwiej” o dominację) Oceny po redukcji wymiaru. Dominacja rozszerzona (extended dominance) Wariant – etykieta Ocena (wartości atrybutów) Cena skorygowana Maks. prędkość Przyspieszenie Poj. bagażnika Moc Hyundai Getz 67 000 164 11,5 255 80 Fiat Punto Dynamic 68 600 172 11,4 295 80 Dodge Caliber S/SE 93 000 185 11,9 296 150 Toyota Prius SOL 128 200 170 10,9 408 78 Citroen C3 71 200 157 17,3 295 61 Dominacja rozszerzona • Wycenienie wariantu oznacza rzutowanie ocen na podprzestrzeń całej przestrzeni (ujednolicanie wartości jednego atrybutu) wytrzymałość wytrzymałość • Czasem taki sam wniosek dla każdej „ceny” A B A B C C funkcjonalność funkcjonalność Wybieranie • Usunięcie wariantów nieefektywnych rzadko pozwala na dokonanie ostatecznego wyboru • … to przeważnie tylko wstępny krok, pozwalający zredukować liczbę wariantów (dla dominacji rozszerzonej także wymiar przestrzeni ocen) • W kolejnym kroku konieczne zastosowanie metod uwzględniających strukturę preferencji decydenta Preferencje leksykograficzne • Preferencje leksykograficzne – ustalenie priorytetów kryteriów – wybór wg najważniejszego kryterium – jeśli remis, to według kolejnego, itd. Ocena (wartości atrybutów) Wariant – etykieta Cena skorygowana Maks. prędkość Przyspieszenie Poj. bagażnika Moc Hyundai Getz 67 000 164 11,5 255 80 Fiat Punto Dynamic 68 600 172 11,4 295 80 Dodge Caliber S/SE 93 000 185 11,9 296 150 Toyota Prius SOL 128 200 170 10,9 408 78 Preferencje leksykograficzne z poziomami aspiracji • Nie rozróżniamy atrybutów powyżej poziomu aspiracji (np. wzrost mak. prędkości ponad 170 km/h jest nieistotny) • Przyjmijmy poziomy aspiracji: cena 70 000 PLN, prędkość 170 km/h, przyspieszenie 11,5 s., poj. bagażnika 270 • Przyjmijmy porządek kryteriów: maks. prędkość, przyspieszenie, poj. bagażnika, cena (skorygowana) Ocena (wartości atrybutów) Wariant – etykieta Cena skorygowana Maks. prędkość Przyspieszenie Poj. bagażnika Moc Hyundai Getz 67 000 164 11,5 255 80 Fiat Punto Dynamic 68 600 172 11,4 295 80 Dodge Caliber S/SE 93 000 185 11,9 296 150 Toyota Prius SOL 128 200 170 10,9 408 78 Ocena ważona. Liniowa funkcja wartości • • Poszczególnym kryteriom przypisujemy wagi Obliczamy ocenę ważoną wariantu i dokonujemy wyboru • Takie podejście zakłada, że kryteria można „wycenić” względem jednego z nich (even swap method zastosowana do wszystkich atrybutów) Wagi można wyznaczyć wyszukując te „współczynniki wyceny” • • Na zbiorze ocen wariantów zdefiniowana funkcja liniowa (funkcja wartości) • Parametry funkcji liniowej to wagi kryteriów Ocena (wartości atrybutów) • Wybieramy któremu odpowiada największa funkcja wartości Wariant – etykieta wariant,Cena Maks. PrzyspiePoj. Moc skorygowana prędkość szenie bagażnika Funkcja wartości Hyundai Getz 67 000 164 11,5 255 80 24 000 Fiat Punto Dynamic 68 600 172 11,4 295 80 29 900 Dodge Caliber S/SE 93 000 185 11,9 296 150 44 600 Toyota Prius SOL 128 200 170 10,9 408 78 -17 900 WAGA -1 500 -5000 100 500 Liniowa funkcja wartości – zalety • Prostota (ważne np. jeśli trzeba uzasadnić wybór) • Zawsze wskazuje jakieś rozwiązanie • Możliwość szybkiej aktualizacji w przypadku nowego wariantu decyzyjnego • Przyjęcie liniowej funkcji wartości zakłada, że krzywe obojętności to proste (płaszczyzny) równoległe • Stałe są krańcowe stopy substytucji (równe ilorazom wag) wytrzymałość Liniowa funkcja wartości – wady – np. zmniejszenie przyspieszenia o jedną sekundę jest równoważne zwiększeniu maks. prędkości o 5000/500=10 km/h funkcjonalność – wzrost prędkości coraz mniej ważny – np. wzrost mocy ważniejszy przy dużej pojemności bagażnika • Ogólne podejście, to wyznaczenie krzywych obojętności w całej przestrzeni ocen wytrzymałość • To założenie czasem nierealistyczne funkcjonalność Równe wymiany (Even swaps) • Alan Miller, konsultant komputerowy wybiera biuro. • Jest 5 alternatyw: Parkway, Lombard, Baranov, Montana and Pierpoint • Alan zidentyfikował 5 podstawowych celów: – Szybki dojazd (średni czas dojazdu) – Łatwy dostęp do klientów (% jego klientów, którzy znajdują się nie dalej niż godzinę od biura) – Dobre usługi biurowe (ksero, fax, drukarki, usługi pocztowe, etc.) – Dostateczny rozmiar (powierzchnia w stopach kwadratowych) – Niski koszt (czynsz) Lombard dominuje Pierpoint Montana jest lepsza od Parkway dla trzech atrybutów, remis dla jednego atrybutu, ale kosztuje 50 funtów więcej. Alan decyduje, że duże korzyści na dojeździe, dostępie do klientów oraz powierzchni biura są warte dużo więcej niż 50 funtów Usuwa Parkway przez praktyczną dominację Pozostałe alternatywy mają podobny czas dojazdu: Alan decyduje, że dodatkowe 5 minut czasu dojazdu byłoby zrekompensowane poprzez dodatkowe 8% dostępu do klientów. Alan dokonuje równej zamiany (even swap) • Eliminujemy niepotrzebny atrybut • Wciąż nie ma dominacji, więc kontynuujemy: • Baranov jest teraz zdominowany przez Lombard • Zostają dwie alternatywy • Alan stwierdza, że woli większe biuro niż 700 sq ft, więc robi zamianę – dodatkowe 250 sq ft za dodatkowe 250 funtów czynszu • Czyli wreszcie Montana dominuje Lombard i Alan wybiera Montanę 8 kroków procedury SMART [Simple Multi-Atribute Rating Technique] • Procedura SMART wpisuje się w wielokryterialną analizę decyzji w sytuacji pewności 1. Decydent 2. Alternatywne akcje 3. Atrybuty Dla każdego atrybutu 4. Wartości poszczególnych alternatyw 5. Wagi Dla każdej alternatywy 6. Wyznacz średnią ważoną wartości tej alternatywy 7. Wstępna decyzja 8. Analiza wrażliwości Przykład • Problem wyboru powierzchni biurowej: mała firma drukarskokserograficzna musi przenieść swoją działalność do nowego biura. Właściciel rozważa 7 nowych możliwości wynajmu: Lokalizacja Roczny czynsz Plac Anastazji [A] 60000 Osiedle Batyskaf [B] 30000 Promenada Czesława [C] 10000 Ulica Dębowa [D] 24000 Ulica Elizy [E] 60000 Osiedle Fiołka [F] 30000 Plac Gościniec [G] 20000 Analiza Krok 1: Decydentem jest właściciel firmy Krok 2: Alternatywne akcje to wynajem jednego z 7 biur Krok 3: Atrybuty Sieć kryteriów (nakierowana na środki lub na hierarchię podstawową) Drzewko wartości Korzyści Koszty Obrót Wynajmu Elektryczności Sprzątania Bliskość Widoczność Wizerunek klientów Warunki pracy Rozmiar Komfort Parkowanie Zasady tworzenia drzewka wartości: • Zupełność (wszystkie istotne atrybuty) • Operacyjność (czy są mierzalne i porównywalne) Jeśli na przykład właściciel stwierdziłby, że wizerunku firmy nie może ocenić wg skali numerycznej, to drzewko nie byłoby operacyjne • Dekomponowalność (niezależność atrybutów) Nie spełnione na przykład, gdy właściciel stwierdzi, że komfortu nie można ocenić bez wzięcia pod uwagę rozmiaru biura • Brak powtórzeń (jeden atrybut reprezentujący jedną rzecz) Można sprawdzić, czy decyzja byłaby inna, gdy usunęlibyśmy dany atrybut z listy • Minimalny rozmiar (jeśli dany atrybut nie rozróżnia alternatyw jest niepotrzebny) Dekomponowalność zbioru atrybutów • Krok 4: Wartości poszczególnych alternatyw dla każdego atrybutu – Koszty Lokalizacja Plac Anastazji [A] Osiedle Batyskaf [B] Promenada Czesława [C] Ulica Dębowa [D] Ulica Elizy [E] Osiedle Fiołka [F] Plac Gościniec [G] Wynajem p.a. 60000 30000 10000 24000 60000 30000 20000 Koszty Koszt Koszty sprzątania p.a. elektryczności p.a. całkowite p.a. 6000 4000 70000 4000 1600 35600 2000 1400 13400 2000 2200 28200 5000 4600 69600 2000 5200 37200 2200 1800 24000 – Korzyści • Ranking bezpośredni (dla atrybutów, które ciężko skwantyfikować) • Funkcje wartości (dla atrybutów, które łatwo skwantyfikować) Przykład rankingu bezpośredniego • Na przykład: ranking dla atrybutu „wizerunek” 100 1. Plac Anastazji 2. Ulica Elizy 3. Osiedle Fiołka 4. Ulica Dębowa 5. Plac Gościniec 6. Osiedle Batyskaf 7. Promenada Czesława 0 Funkcje wartości • Skala przedziałowa [interval scale] Jeśli u(.) jest kardynalną funkcją użyteczności, wówczas każde przekształcenie afiniczne (au(.)+b, gdzie a>0) jest kardynalną funkcją użyteczności reprezentującą te same preferencje • Funkcje wartości Lokalizacja Plac Anastazji [A] Osiedle Batyskaf [B] Promenada Czesława [C] Ulica Dębowa [D] Ulica Elizy [E] Osiedle Fiołka [F] Plac Gościniec [G] Powierzchnia biura (m2) 100 55 40 80 150 40 70 100 0 Metoda bisekcji • Jaka powierzchnia jest w połowie? Jaka w połowie dolnej połowy? Jaka w połowie górnej połowy? 100 75 50 25 0 40 50 70 100 150 100 90 y = 74.179ln(x) - 268.45 80 70 60 50 40 30 20 10 0 40 50 60 70 80 Lokalizacja Plac Anastazji [A] Osiedle Batyskaf [B] Promenada Czesława [C] Ulica Dębowa [D] Ulica Elizy [E] Osiedle Fiołka [F] Plac Gościniec [G] 90 100 110 120 130 Powierzchnia biura (m2) 100 55 40 80 150 40 70 140 150 Wartości 73 29 5 57 103 5 47 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Lokalizacja Plac Anastazji [A] Osiedle Batyskaf [B] Promenada Czesława [C] Ulica Dębowa [D] Ulica Elizy [E] Osiedle Fiołka [F] Plac Gościniec [G] Dystans od centrum [km] 0 6 0,3 0,6 3,2 16 1 16 15.2 14.4 13.6 12.8 12 11.2 10.4 9.6 8.8 8 7.2 6.4 5.6 4.8 4 3.2 2.4 1.6 -10 0.8 0 0 Wartości 100 20 80 70 40 0 60 Krok 5: wyznaczenie wag atrybutów • Atrybuty mają różne zakresy (od najgorszej wartości do najlepszej) – musimy to uwzględnić wyznaczając wagi • Wagi swing (swing weights): – Weźmy atrybuty najniższego rzędu na gałęzi korzyści. – Właściciel musi sobie wyobrazić hipotetyczne biuro o najniżej preferowanych wartościach dla każdego atrybutu: (16 km od centrum, o najgorszej widoczności, wizerunku, najmniejszym rozmiarze) – Gdybyś mógł podnieść tylko jeden z atrybutów do najwyższej wartości, który byłby to atrybut? – I tak kolejno od najgorszego do najlepszego – Następnie musi porównać zmianę od najgorszej do najlepszej wartości dla jednego atrybutu z analogiczną zmianą dla innego atrybutu Wagi swing • Ranking porządkowy 1 Bliskość klientów 2 Widoczność 3 Wizerunek 4 Rozmiar 5 Komfort 6 Parkowanie • Wartości kardynalne 6 Parkowanie 5 Komfort 4 Rozmiar 3 Wizerunek 2 Widoczność 100 0 1 Bliskość klientów • Normalizujemy Atrybut 1 Bliskość klientów 2 Widoczność 3 Wizerunek 4 Rozmiar 5 Komfort 6 Parkowanie Wagi 100 80 70 30 20 10 310 Wagi znormalizowane 32 26 23 10 6 3 100 • Łączna waga atrybutu wyższego rzędu „obrót” wynosi 32+26+23=81 • Łączna waga atrybutu wyższego rzędu „warunki pracy” wynosi 10+6+3=19 Krok 6: Agregowanie korzyści • Średnia ważona – addytywność • Musi być spełnione założenie wzajemnej niezależności preferencji [mutual preference independence] pomiędzy atrybutami • Założmy, że są tylko dwa atrybuty: bliskość klientów i rozmiar biura. • Bliskość klientów wykazuje niezależność preferencji [preference independent] od rozmiaru biura, jeśli niezależnie od rozmiaru biura właściciel preferuje większą bliskość klientów Biuro X Y Bliskość klientów 6 km 10 km Rozmiar biura 100 m2 100 m2 Biuro X Y Bliskość klientów 6 km 10 km Rozmiar biura 40 m2 40 m2 Biuro X Y Bliskość klientów 6 km 10 km Rozmiar biura x x • Rozmiar biura wykazuje niezależność preferencji [preference independent] od bliskości klientów, jeśli niezależnie od bliskości klientów właściciel preferuje większy rozmiar biura Biuro X Y Bliskość klientów 6 km 6 km Rozmiar biura 100 m2 80 m2 Biuro X Y Bliskość klientów 0,3 km 0,3 km Rozmiar biura 100 m2 80 m2 Biuro X Y Bliskość klientów x x Rozmiar biura 100 m2 80 m2 • Jeśli obie „niezależności” zachodzą, wówczas mówimy, że bliskość klientów oraz rozmiar biura spełniają założenie wzajemnej niezależności preferencji • Wzajemna niezależność nie musi wynikać z jednostronnej niezależności Wybór wakacji Barbados Spitsbergen Basen w hotelu otwarty otwarty Klimat ciepły zimny Wybór wakacji Azory Kamczatka Basen w hotelu zamknięty zamknięty Klimat ciepły zimny Wybór wakacji Barbados Azory Basen w hotelu otwarty zamknięty Klimat ciepły ciepły Wybór wakacji Spitsbergen Kamczatka Basen w hotelu otwarty zamknięty Klimat zimny zimny • Brak wzajemnej niezależności może być identyfikowana poprzez stwierdzenia typu: „To zależy od …” Zagregowanie Atrybut Bliskość klientów Widoczność Wizerunek Rozmiar Komfort Parkowanie Zagreg. korzyści Waga 32 26 23 10 6 3 A 100 60 100 73 0 90 80,6 B 20 80 10 29 100 30 39,3 C 80 70 0 5 10 100 47,9 Biuro D 70 50 30 57 30 90 52,5 E 40 60 90 103 60 70 65,1 F 0 0 70 5 80 0 21,4 G 60 100 20 47 50 80 59,9 Krok 7: Podjęcie wstępnej decyzji • Porównanie kosztów z korzyściami – Jeśli właściciel nie ma problemu z tym zadaniem, może potraktować koszt jako kolejny atrybut i postępować tak samo jak powyżej – Załóżmy, że właściciel ma problem z tym zadaniem: 80000 70000 E A 60000 50000 40000 F B 30000 D G 20000 Krzywa efektywna [efficient frontier] C 10000 0 0 20 40 60 80 100 E jest zdominowane przez A, B, D i F są zdominowane przez G Atrybut Bliskość klientów Widoczność Wizerunek Rozmiar Komfort Parkowanie Zagreg. korzyści Koszt łączny p.a. Waga 32 26 23 10 6 3 Biuro A B C D E F G 100 20 80 70 40 0 60 60 80 70 50 60 0 100 100 10 0 30 90 70 20 73 29 5 57 103 5 47 0 100 10 30 60 80 50 90 30 100 90 70 0 80 80,6 39,3 47,9 52,5 65,1 21,4 59,9 70000 35600 13400 28200 69600 37200 24000 80000 • Każdy dodatkowy punkt zagregowanych korzyści kosztuje – (24000-13400)/(59,947,9) = 883,3 przy przejściu z C do G – (70000-24000)/(80,659,9) = 2222 przy przejściu z G do A 70000 E A 60000 50000 40000 F B 30000 D G 20000 Krzywa efektywna [efficient frontier] C 10000 0 0 20 40 60 80 100 • Pytamy właściciela, aby wybrał atrybut wysokiego rzędu, który łatwo będzie wycenić w postaci pieniężnej • Wybiera „wizerunek” • Pytamy: Jaki dodatkowy koszt byłby skłonny ponieść, aby zmienić wizerunek z najgorszej pozycji na najlepszą. • Odpowiada: 30000. • 30000 jest skłonny zapłacić za dodatkowe 23 zagregowane punkty, czyli 1304 za jeden punkt • Zatem właściciel powinien wybrać opcję G – Jest gotów na przejście z C do G, ale uważa przejście z G do A za zbyt drogie Krok 8: Analiza wrażliwości • Na przykład właściciel zastanawia się, czy waga „obrotu” (81) nie jest zbyt wysoka względem „warunków pracy” (19) Atrybut Bliskość klientów Widoczność Wizerunek Rozmiar Komfort Parkowanie Zagreg. korzyści Atrybut Bliskość klientów Widoczność Wizerunek Rozmiar Komfort Parkowanie Zagreg. korzyści Obrót vs Wagi Waga warunki pracy relatywne 0,395062 0 0 0,320988 0 0,283951 0 0,526316 52,6316 0,315789 31,5789 100 0,157895 15,7895 Biuro A B C D E F G 100 20 80 70 40 0 60 60 80 70 50 60 0 100 100 10 0 30 90 70 20 73 29 5 57 103 5 47 0 100 10 30 60 80 50 90 30 100 90 70 0 80 52,63 51,58 21,58 53,68 84,21 27,89 53,16 Obrót vs Wagi Waga warunki pracy relatywne 0,395062 39,5062 100 0,320988 32,0988 0,283951 28,3951 0,526316 0 0,315789 0 0 0,157895 0 Biuro A B C D E F G 100 20 80 70 40 0 60 60 80 70 50 60 0 100 100 10 0 30 90 70 20 73 29 5 57 103 5 47 0 100 10 30 60 80 50 90 30 100 90 70 0 80 87,16 36,42 54,07 52,22 60,62 19,88 61,48 100 90 80 70 60 45,5 81,0 50 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 A B B C C D D E F E G F G Waga dla „obrotu” A 52,63158 51,57895 21,57895 53,68421 84,21053 27,89474 53,15789 87,1605 36,4198 54,0741 52,2222 60,6173 19,8765 61,4815