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Introdução à abordagem de apoio à decisão mul6critério Prof. Patricia Guarnieri ADM/UnB 1 TIPOLOGIA DAS DECISÕES • Quanto às informações: -‐ Determinís,cas, com incerteza ou risco; • Quanto ao número de decisores: -‐ Mono-‐decisor, múl,plos decisores ou jogos; • Quanto aos critérios: -‐ Mono-‐critério e Múl,plos critérios ou Mul,critério; • Quanto à problemáDca: -‐ Escolha, Ordenação, Classificação, Descrição. 2 Abordagem multicritério de apoio à decisão De maneira geral, em problemas de decisão, os critérios de resolução são, no mínimo, dois que conflitam entre si. 3 Vantagens da Abordagem MCDA • A possibilidade de haver diferentes formulações válidas para o problema; ! • A aceitação de que, em problemas complexos, as situações nem sempre se ajustam a um perfeito formalismo; ! • A aceitação de que estruturas que representam de forma parcial a comparabilidade entre as alternaDvas podem ser relevantes no processo de auxilio à decisão. ! • O uso de representações explicitas de uma estrutura de preferências, em vez de representações numéricas definidas arDficialmente. 4 • Neste Dpo de problema, é praDcamente impossível exisDr uma alternaDva ou solução para a qual todas as funções objeDvo aDnjam, ao mesmo tempo, seu valor óDmo. ! • Diferentemente disso, em razão do maior ou menor conflito entre os objeDvos, é comum que uma solução seja melhor que outras em alguns dos objeDvos, ao mesmo tempo que, para os demais objeDvos, essa mesma solução é superada por outras. ! • Nesses casos, o decisor escolherá a(s) melhor(es) alternaDva(s) dentre um conjunto das que considera saDsfatórias. ! • Ex: Carcinoma MCDA e o conceito de “o6malidade” 5 • A abordagem de Apoio MulDcritério à Decisão pode ser definida como a aDvidade daquele (analista de decisões) que, baseado em modelos claramente apresentados, mas não necessariamente formalizados, ajuda na obtenção de elementos de resposta às questões de um agente de decisão no decorrer de um processo. ! • Esses elementos têm como objeDvo esclarecer cada decisão e, normalmente, recomendá-‐la ou, simplesmente, favorecê-‐la. Comportamento natural do agente de decisão Avaliação do processo Objetivos e/ou Sistema de Valores 6 • A abordagem de Apoio MulDcritério à Decisão procura fazer com que o processo seja o mais neutro, objeDvo, válido e transparente possível, sem pretender indicar ao decisor uma solução única e verdadeira. 7 • Para realizar uma classificação dos métodos de MCDA, são vários os pontos de vista considerados: ! •O Dpo de problema que deve ser resolvido (Escolha, Ordenação, Classificação, Descrição) • A dimensão da matriz de decisão (consequências) • A maneira ordinal, cardinal ou verbal de medir as avaliações e os pesos •O caráter compensatório ou não dos métodos de normalização uDlizados • A escola teórica em que tais métodos se inserem (Abordagem do critério único de síntese; Abordagem de sobreclassificação/ outranking; Abordagem interaDva) •Os procedimentos de trabalho que essa escola propõe ao decisor !Importante!! 8 Elementos de uma decisão envolvendo múl2plos critérios • (1)AlternaDvas ! • (2)Informação: atributos/critérios ! • (3)Preferências do decisor A I P 9 (1) Conjunto de Alterna6vas (A): • Normalmente, na abordagem MCDA serão avaliados somente os conjuntos finitos (discretos) de alternaDvas e, a parDr de um ponto de vista práDco, consDtuídos por um número relaDvamente pequeno de elementos. ! • Presume-‐se ainda que as alternaDvas sejam diferentes, exausDvas e excludentes. ! • A exausDvidade das alternaDvas supõe que, se o decisor introduz uma nova alternaDva ao conjunto A, deverá reformular o modelo com o novo conjunto A. 10 (2) Informações: Atributos/Critérios • Para eleger algumas das alternaDvas do conjunto de escolha, supõe-‐se que o decisor possui vários eixos de avaliação; ! • Esses eixos são os elementos que direcionam a análise, de modo que representem as dimensões relevantes do problema; ! • A parDr de tais eixos, é possível fazer comparações entre as alternaDvas; ! • É um meio ou padrão de julgamento, implica em algum padrão, no contexto de tomada de decisão, por meio do qual uma escolha parDcular ou curso de ação será julgada mais desejável do que outra; 11 Ligação dos critérios com os obje2vos • Quando temos múlDplos objeDvos (mais comum em problemas de decisão realísDcos), cada critério de decisão associado a um objeDvo será medido através de uma medida natural, construída ou proxy; • As medidas (critérios/atributos), normalmente, são converDdas em funções valor ou uDlidade, que têm a mesma escala; • Se você não construir as medidas corretamente, então toda a análise de decisão poderá se tornar incorreta. 12 Objetivo Estratégico Objetivo fundamental 1 Objetivo fundamental 2 Objetivo fundamental 3 Objetivo meio fim 2.1 Objetivo meio fim 2.2 Objetivo meio fim 2.3 Medida de avaliação 2.2.1 Medida de avaliação 2.2.2 Hierarquia de obje2vos e suas medidas Critérios/atributos/indicadores/métricas 13 •O queconsiderar antes de decidir sobre a compra de um carro? 14 • Preço • Segurança • Conforto • Tamanho, etc. O que são? 15 • Preço • Segurança • Conforto • Tamanho, etc. Representam propriedades ou capacidades das alterna,vas para sa,sfazer as necessidades e/ou desejos, embora em diferentes “quan,dades” ou “intensidades” 16 • Preço • Segurança • Conforto • Tamanho, etc. A parDr dessa informação adicional em conjunto com a informação acerca dos preços de cada um dos carros considerados, insDtui-‐se um critério que permite, perante qualquer par de carros analisado, determinar o carro preferido em relação ao atributo preço. 17 • Natural: naturalmente associado ao ponto de vista fundamental, ou, são aqueles que têm uma interpretação comum para todos. – Ex. ObjeDvo: “Analisar a perda de florestas" o critério natural e direto seria: hectares de florestas perdidas • Construído: Integra múlDplas descrições numéricas ou verbais em uma única descrição de um objeDvo fundamental, mede mais de uma face do problema e normalmente aplica-‐se a um contexto de decisão específico; – Ex. ObjeDvo: “DiagnosDcar a situação financeira de uma empresa”, o critério construído pode ser “Estabilidade financeira”, o qual envolve o cálculo de índices de liquidez, endividamento, análise verDcal e horizontal e comparação com padrões. Tipos de Critérios Natural X Construído 18 • Normalmente uDliza uma coleção de fatores • Contexto dependente: ! ! ! ! ! • Exemplo: {1, 2,…, 10}, no qual 1 é o pior e 10 o melhor {–1, 0, +1}, no qual 0 indica o estado atual, –1 é algo pior, e +1 é algo melhor É essencial atentar para construir adequadamente as medidas para este 6po de critérios • Sinônimos; • Escala subjeDva; • Indices subjeDvos Critérios construídos 19 • Proxy: Normalmente usado para descrever objeDvos que tenham um relacionamento derivado ou resultante de outro objeDvo, conjunto de níveis que não descreve diretamente o ponto de vista fundamental, mas serve como um indicador. É u6lizado porque é muito di]cil ou caro medir diretamente. Critérios Proxy • Exemplo -‐ Um objeDvo fundamental em uma cidade pode ser: "Minimizar danos às estátuas de pedra e às edificações históricas ". Um critério pode ser “controle do dióxido sulfúrico (ácido formado por água e dióxido sulfúrico = chuva ácida) por litro/água”. 20 Pesos dos critérios: • Para o decisor, em geral e em razão de suas preferências, alguns atributos terão maior importância que outros. ! • A medida da importância relaDva dos atributos para o decisor denomina-‐se peso ou ponderação. ! • O peso atribuído pelo decisor ao atributo j é representado por wj. 21 Elementos de uma decisão envolvendo múl2plos critérios • (1) AlternaDvas ! • (2) Informação: atributos/critérios ! • (3) Preferências do decisor A I P 22 (3) Preferências do Decisor • Para garanDr uma representação realista das preferências do decisor, ao comparar duas alternaDvas, definem-‐se quatro situações fundamentais e mutuamente exclusivas da seguinte maneira: ! • Indiferença (I) • Preferência estrita (P) •Preferência fraca (Q) • Incomparabilidade (R) 23 (3) Preferências do Decisor • Para garanDr uma representação realista das preferências do decisor, ao comparar duas alternaDvas, definem-‐se quatro situações fundamentais e mutuamente exclusivas da seguinte maneira: ! • Indiferença (I): quando o tomador de decisão é indiferente entre x1 e x2, significa que existem razões claras para jusDficar uma equivalência entre as duas alternaDvas. Esta situação será representada pela notação: x1≈x2 (≈ significa “indiferente a”) ou x1Ix2. ! • Preferência estrita (P): o tomador de decisão prefere estritamente x1 a x2, quando sua escolha realiza-‐se sem nenhuma dúvida. Esta situação será representada pela notação: x1≻x2 (≻ significa “estritamente preferido a”) ou x1Px2. 24 (3) Preferências do Decisor • Preferência fraca (Q): quando o tomador de decisão não sabe se prefere estritamente x1 a x2 ou se essas alterna=vas lhe são indiferentes, afirma-‐se que “x1 é preferível ou indiferente a x2” e representa-‐se pela notação: x1≽x2 ou x1Qx2. ! • Incomparabilidade (R): ocorre a par=r do momento em que não existem razões para jus=ficar uma das três situações anteriores e representa-‐se pela notação: x1Rx2. 25 As 4 problemáticas de referência PROBLEMÁTICA: ! •Palavra usada para descrever a concepção do analista do caminho que ele imagina como apoio para suprir o problema, baseando-se nas respostas destas questões. ! •As 4 problemáticas de referência ajudam a responder estas questões. 26 PROBLEMÁTICA DE ESCOLHA P.α: Conjunto A de alternativas • Soluções ótimas ou satisfatórias; • Seleção tão limitada quanto possível • Tem como obje=vo esclarecer a decisão pela escolha de um subconjunto do espaço de ações. •O problema de o=mização é um caso par=cular desta problemá=ca. 27 PROBLEMÁTICA DE CLASSIFICAÇÃO P.β : Conjunto A Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classifica de acordo com o valor intrínseco das categorias • Tem como obje=vo a alocação de cada ação a uma classe. • As diferentescategorias são definidas a priori a par=r de normas aplicáveis ao conjunto de ações. 28 PROBLEMÁTICA DE ORDENAÇÃO P.γ : CLASSE 1 CLASSE 2 CLASSE 3 • Tem como obje=vo ordenar as ações. 29 PROBLEMÁTICA DE DESCRIÇÃO P.δ : • Descreve as ações (alternativas) e suas consequências, fazendo com que as informações relatadas por ações potenciais explícitas ajudem ao decisor a descobrir, entender ou evoluir; • Descreve ações sistematicamente e formalmente com suas consequências em termos de qualidade e quantidade; • Propõe uma metodologia baseada no procedimento cognitivo e pode ser usado repetidamente. Ajuda a descrever ações e as suas consequências em uma maneira formalizada e sistemá9ca ou desenvolver um procedimento cogni9vo. 30 Mitos da abordagem MCDA/AMD 1) A MCDA fornecerá a “resposta certa”; 2) A MCDA fornecerá uma análise de “obje=vo”, a qual aliviará os decisores da responsabilidade de fazer julgamentos di_ceis; 3) A MCDA acabará com os esforços na tomada de decisão. 31 • A abordagem MCDA dá apoio ao processo de tomada de decisão; • A subje=vidade é inerente em todos as tomadas de decisão, em par=cular, na escolha do critério e nos pesos rela=vos dados a ele. Propósito: Facilitar o aprendizado dos decisores sobre a compreensão do problema enfrentado, sobre eles próprios, outras partes envolvidas e prioridades organizacionais, valores e obje9vos e através da exploração destas no contexto do problema guiar os decisores a iden9ficar um curso de ação preferido. 32 Apoio a quem e de quem?? 33 Apoio a quem? • Stakeholders; • Decisor; • Cliente. ! 34 • É Importante que a pessoa que desempenhe o papel de apoio seja diferente do decisor ; • O analista é usualmente um especialista (economista, estabs=co, etc) que trabalha sozinho ou lidera uma equipe; • O analista pode ser totalmente estranho do decisor ou um funcionário da companhia; Apoio de quem? Analista 35 Importante! • O decisor, é quem avalia as possibilidades e os obje=vos, quem expressa preferências e tem um interesse maior no processo. • Isto não significa que excluirá opiniões, estratégias ou preferências dos outros stakeholders. • O sucesso do analista depende dos passos iniciais de estruturação do problema; 36 Fonte: Belton & Stewart (2002) – O processo de MCDA 37 Métodos mul9critério de apoio à decisão (MCDA) 38 Métodos mul>critério de apoio à decisão (elementares) • São chamados elementares os métodos que são a base de agregação dos critérios da maioria dos métodos MCDA; • São frequentemente usados na prá=ca; • Não consideram a incerteza no processo decisório; • O risco pode ser incorporado se for transformado em um critério; • Não são sofis=cados como alguns métodos existentes; • Não abrangem os parâmetros como limiares (vetor, preferência fraca e indiferença), níveis de corte, índices de concordância, discordância, credibilidade, eigen vector, entre outros; • Não abrangem a imprecisão das relações de preferência como ocorre com métodos fuzzy. 39 Método adi>vo (compensatório) • A forma de agregação dos critérios engloba os trade-‐offs (compensações/permutas) entre os critérios considerados; • Uma grande diferença em um critério pode ser compensada por diversas pequenas diferenças em outros; • Este método não fornece soluções balanceadas; • Pode esconder aspectos importantes do problema em questão. 40 Exemplo de aplicação Contexto de decisão • A Prefeitura de determinado município pretende conceder isenção de impostos e conceder uma área por tempo determinado para a instalação de uma empresa; • Possui 4 alterna=vas de empresas que se candidatam através de licitação; • O obje=vo é maximizar os bene_cios que esta empresa (a ser escolhida) proporcionará ao município; • Foram construídos 4 critérios, os quais foram medidos através de uma escala que varia de 0 a 10, sendo 0 o pior desempenho e 10 o melhor. 41 Exemplo de aplicação Contexto de decisão • Critérios e Pesos: – Integração social = 35% – Geração de emprego = 20% – Diversificação da economia = 20% – Distribuição territorial = 25% ! • De acordo com os decisores pode haver compensação entre critérios. 42 Método adi9vo (compensatório) ALTERNATIVAS CRITÉRIOS Integração social (0-‐10) Geração de emprego (0-‐10) Diversificação da economia (0-‐10) Distribuição territorial (0-‐10) Empresa A 1 1 1 2 Empresa B 5 4 4 3 Empresa C 6 5 3 3 Empresa D 6 6 2 2 Ponderação 35% 20% 20% 25% Mul9plica-‐se cada resultado (consequência) do critério pelo peso correspondente ao critério 43 Método adi>vo (compensatório) !! ALTERNATIVAS CRITÉRIOS Desempenho Total da alterna=vaIntegração social (0-‐10) Geração de emprego (0-‐10) Diversificação da economia (0-‐10) Distribuição territorial (0-‐10) Empresa A 0,35 0,2 0,2 0,5 1,25 Empresa B 1,75 0,8 0,8 0,75 4,1 Empresa C 2,1 1 0,6 0,75 4,45 Empresa D 2,1 1,2 0,4 0,5 4,2 Ponderação 35% 20% 20% 25% 100% 44 Desempenho e ranking alterna>vas (Método adi>vo compensatório) ALTERNATIVAS Desempenho sem pesos ! Ranking Desempenho com pesos ! Ranking Empresa A 5 3º 1,25 4º Empresa B 16 2º 4,1 3º Empresa C 17 1º 4,45 1º Empresa D 16 2º 4,2 2º Percebam a diferença nos rankings45 Método não adi>vo (não compensatório) • Baseia-‐se na Regra da Maioria de Condorcet; • Sua essência é de que pode-‐se afirmar que a alterna=va A é melhor do que a B, caso o número de critérios em que A é melhor for superior ao número de critérios em que B é melhor do que A; • Não há compensações entre os critérios; • Não é computado um desempenho geral para cada alterna=va; • Fornece resultados mais balanceados; • Requer-‐se que todos os critérios possuam desempenho sa=sfatório para que uma alterna=va seja considerada “melhor do que outra”. 46 Exemplo de aplicação Contexto de decisão • A Prefeitura de determinado município pretende conceder isenção de impostos e conceder uma área por tempo determinado para a instalação de uma empresa; • Possui 4 alterna=vas de empresas que se candidatam através de licitação; • O obje=vo é maximizar os bene_cios que esta empresa (a ser escolhida) proporcionará ao município; • Foram construídos 4 critérios, os quais foram medidos através de uma escala que varia de 0 a 10, sendo 0 o pior desempenho e 10 o melhor. • Não é desejável que haja compensação entre critérios, pede-‐se que todos critérios tenham desempenho sa=sfatório e balanceado. 47 Métodos mul>critério de apoio à decisão (não compensatório) ALTERNATIVAS CRITÉRIOS Integração social (0-‐10) Geração de emprego (0-‐10) Diversificação da economia (0-‐10) Distribuição territorial (0-‐10) Empresa A 1 1 1 2 Empresa B 5 4 4 3 Empresa C 6 5 3 3 Empresa D 6 6 2 2 Ponderação 35% 20% 20% 25% Mul9plica-‐se cada resultado (consequência) do critério pelo peso correspondente ao critério 48 Método não adi>vo (não compensatório) ALTERNATIVAS CRITÉRIOS Desempenho Total da alterna=vaIntegração social (0-‐10) Geração de emprego (0-‐10) Diversificação da economia (0-‐10) Distribuição territorial (0-‐10) Empresa A 0,35 0,2 0,2 0,5 Não se aplica Empresa B 1,75 0,8 0,8 0,75 Não se aplica Empresa C 2,1 1 0,6 0,75 Não se aplica Empresa D 2,1 1,2 0,4 0,5 Não se aplica Total coluna 6,3 3,2 2,0 2,5 Divide-‐se cada resultado (consequência) do critério pelo total da coluna 49 Método não adi>vo: quais as preferências? ALTERNATIVAS CRITÉRIOS Integração social (0-‐10) Emprego (0-‐10) Equilíbrio entre bairros (0-‐10) Equilíbrio entre cidades (0-‐10) Empresa A 0,06 0,06 0,1 0,2 Empresa B 0,28 0,25 0,4 0,3 Empresa C 0,33 0,31 0,3 0,3 Empresa D 0,33 0,38 0,2 0,2 TOTAL 1,0 1,0 1,0 1,0 50 Método não adi>vo (não compensatório) ALTERNATIVAS CRITÉRIOS !! RankingIntegração social (0-‐10) Emprego (0-‐10) Equilíbrio entre bairros (0-‐10) Equilíbrio entre cidades (0-‐10) Empresa A 0,06 (R) 0,06 (R) 0,1 (R) 0,2 (P-‐) 3º Empresa B 0,28 (P-‐) 0,25 (P-‐) 0,4 (P+) 0,3 (P+) 1º Empresa C 0,33 (P+) (empate) 0,31 (P-‐) 0,3 (P-‐) 0,3 (P+) 1º Empresa D 0,33 (P+) (empate) 0,38 (P+) 0,2 (R) 0,2 (P-‐) 2º TOTAL 1,0 1,0 1,0 1,0 51 Dicas para escolha do método • Dependendo do contexto envolvido no problema de decisão, empregam-‐se métodos diferentes; • Se considerar diversos critérios com trade-‐offs, u=lize o método das Trocas Justas ou o Método MCDA adi=vo; • Se considerar diversos critérios sem trade-‐offs, u=lize o método MCDA não adi=vo. • A escolha do método depende da racionalidade do decisor; • Atenção! Se u=lizar um método inadequado, terá resultados indesejáveis… 52 Métodos existentes • Deve-‐se observar que para cada problemá=ca de referência (escolha, ordenação, classificação, descrição) existe um método apropriado; • Escolha: Método de Trocas Justas (compensatório), MAUT, Electre IV (não compensatório), entre outros. • Ordenação: AHP, Macbeth, Todim, Thor, SMARTS, SMARTER (compensatório); Electre I, Electre II, Promethe I, Promethe II (não compensatório), entre outros • Classificação: UTA, MH.DIS (compensatório); Electre Tri, Promethe Tri, Flowsort, Promsort, SMAA Tri (não compensatórios), entre outros. • Descrição: Metodologias de estruturação de problemas: PROACT, VFT (Pensamento focado no valor), Mapas Mentais, Rich Picture, Diagrama de influência, diagrama árvore, entre outros. 53 Exercício Situação: Aquisição de um veículo ! 1)Compare as duas alterna9vas de marcas: VOLKSWAGEN E CHEVROLET (GENERAL MOTORS) (Considere mesmas condições, produtos e preços similares) 2)Compare as duas alterna9vas de marcas: FORD E FERRARI (produtos e preços diferentes) 3)Compare as duas alterna9vas de marcas: FIAT e RENAULT (Considere que você já teve uma experiência ruim com a marca FIAT e que não foi bem atendido pela empresa, produtos e preços similares) 4)Compare as duas alterna9vas de marcas: VOLKSWAGEN E FORD (Considere que a Ford dá 1 mês a mais de garan=a no motor). 54 Exercício Situação: Aquisição de um veículo ! 1) Iden9fique 5 critérios a serem considerados ! 2) Iden9fique no mínimo 3 alterna9vas ! 3) Definam o peso dos critérios (devem totalizar 1) ! 4) Qual seria a melhor opção pelo método adi9vo? ! 5) Qual seria a melhor opção pelo método não adi9vo? 55 Exercício Situação: Aquisição de um veículo ! 1) Caso você queira selecionar uma marca de carro dentre as marcas alterna9vas, qual é a problemá9ca?2) Caso você queira organizar as opções de marcas existentes no mercado e sua especialidade nas categorias: carros luxo, carros u9litários e carros populares, qual é a problemá9ca 3)Caso você queira levantar informações, realizar um levantamento das opções de marcas, 9pos de veículos, opcionais a serem escolhidos, assistências técnicas, etc, qual é a problemá9ca? 4)Caso você queira organizar as opções de marcas de carro de acordo com os preços, quanto menor melhor e quanto maior pior, qual é a problemá9ca? 56
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