[論文レビュー] Composite Strategy for Multicriteria Ranking/Sorting (methodological issues, examples)

Mark Sh. Levin|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2012

Statistical and Computational Modeling参考文献 149被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、区間マルチセット推定を用いた階層的形態的多基準設計（HMMD）を活用し、モジュラー手順から最適な解決戦略を合成するための複合戦略を提案する。品質および相互接続性の整合性に基づく多様な意思決定手法を統合することで、パレート効率的複合戦略が生成され、DSS COMBIの事例研究を通じて、性能指標が明確に定量化された4つの最適な解決経路が得られた。

ABSTRACT

The paper addresses the modular design of composite solving strategies for multicriteria ranking (sorting). Here a 'scale of creativity' that is close to creative levels proposed by Altshuller is used as the reference viewpoint: (i) a basic object, (ii) a selected object, (iii) a modified object, and (iv) a designed object (e.g., composition of object components). These levels maybe used in various parts of decision support systems (DSS) (e.g., information, operations, user). The paper focuses on the more creative above-mentioned level (i.e., composition or combinatorial synthesis) for the operational part (i.e., composite solving strategy). This is important for a search/exploration mode of decision making process with usage of various procedures and techniques and analysis/integration of obtained results. The paper describes methodological issues of decision technology and synthesis of composite strategy for multicriteria ranking. The synthesis of composite strategies is based on 'hierarchical morphological multicriteria design' (HMMD) which is based on selection and combination of design alternatives (DAs) (here: local procedures or techniques) while taking into account their quality and quality of their interconnections (IC). A new version of HMMD with interval multiset estimates for DAs is used. The operational environment of DSS COMBI for multicriteria ranking, consisting of a morphology of local procedures or techniques (as design alternatives DAs), is examined as a basic one.

研究の動機と目的

• 意思決定支援システム（DSS）における多基準順位付け／順序付け戦略のモジュラーで組み立て可能なフレームワークの開発を目的とする。
• 組み合わせ的合成を用いた再構成可能で創造的レベルの解決戦略を設計する際の方法論的課題に対処することを目的とする。
• 品質および相互接続性の整合性に基づき、多様な局所的手順（DAs）を複合戦略に統合することを目的とする。
• 多基準順位付けに向けたDSS COMBIシステムを用いて、本手法の適用と検証を実施することを目的とする。
• 構造的で柔軟かつ分析可能な複合解決経路を提供することで、探索的意思決定を支援することを目的とする。

提案手法

• 局所的手順や技術を表す設計代替案（DAs）を体系的に組み合わせるために、階層的形態的多基準設計（HMMD）を採用する。
• 区間マルチセット推定を用いて、6つの基準におけるDAsの評価を実施し、不確実性と専門家の判断を体系的な形式で捉える。
• 相互接続性の評価に適合性マトリクスを適用し、妥当かつ高品質な複合戦略の構築を保証する。
• すべての有効な組み合わせに対して品質ベクトル（例：(2;4,0,0)）を評価し、パレート効率的複合戦略を同定する。
• DSS COMBIにおける系列戦略を表現するために、形態的構造（例：H-T-U-Xレイヤー）を用いる。
• 問題定式化、中間的分析、結果のモニタリングをモデル化するための機能的グラフフレームワークを採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DSSにおける多基準順位付け／順序付けのためのモジュラーで組み立て可能な戦略を設計するには、どのようにすればよいか？
• RQ2 局所的手続き（DAs）を複合戦略に統合するにあたり、有効な基準と評価手法は何か？
• RQ3 DAs間の接続性の品質をどのようにモデル化・最適化すれば、高性能な複合戦略を確保できるか？
• RQ4 区間マルチセット推定は、戦略統合における不確実性と専門家の判断をどのように扱うかに果たす役割は何か？
• RQ5 得られた複合戦略は、どのようにして検証され、意思決定支援のための可視化が可能になるか？

主な発見

• 4つのパレート効率的複合戦略が同定された：S₁ = H₁⋆T₀⋆U₂⋆X₀、S₂ = H₂⋆T₀⋆U₂⋆X₀、S₃ = H₃⋆T₀⋆U₂⋆X₀、S₄ = H₀⋆T₀⋆U₅⋆X₀。
• S₁は最高の品質ベクトル (2;4,0,0) を達成し、最も有利な基準において優れたパフォーマンスを示した。
• S₂、S₃、S₄はそれぞれ品質ベクトル (3;3,1,0) を達成し、基準間の強いトレードオフを示した。
• 適合性マトリクスの結果、H₁、H₂、H₃はU₂およびU₅と高い適合性（3）を示し、強固な戦略の組み合わせを可能にした。
• 形態的構造により、128通りの可能な戦略の組み合わせを体系的に探索でき、そのうち4つがパレート効率的であることが同定された。
• 拡張された機能的グラフモデルにより、オンラインでのモニタリング、結果の分析、および動的再構成が可能となった。