Uzantı kartı · Bulanık
Fuzzy SPOTIS (Shekhovtsov, Paradowski, Więckowski, Kizielewicz ve Sałabun, 2022)
Bulanık SPOTIS, kriter değerlerinin ve sabit sınırların uzman yargısıyla üçgen bulanık sayı olarak verildiği durumlarda çalışan SPOTIS biçimidir. Sabit ideale uzaklığı üçgenlerin ağırlık merkezi üzerinden hesaplar ve sonucu yine tek bir mesafe değeriyle sıralar.
Temel yöntem
SPOTIS →
Felsefe, işleyiş, güçlü ve zayıf yanlar temel yöntem kartında; bu kart yalnız farkı anlatır.
Veri türü (aile)
Bulanık (Fuzzy) →
Bu veri türü nedir, ne zaman kullanılır, hücreye nasıl yazılır: ailenin ayrıntılı anlatımı burada.
Temel Yöntemden Ne Değişir?
Üç şey değişir; "sabit sınırdan kurulan ideale uzaklık" felsefesi değişmez.
Hücreler. Kesin SPOTIS'te her hücre tek sayıdır. Burada her hücre bir üçgen bulanık sayıdır (l, m, u): en düşük makul, en olası, en yüksek makul değer. Kriter ağırlıkları da üçgen olarak verilebilir. Sabit sınırlar (her kriterin "olabilecek en iyi/en kötü" değeri) da artık birer üçgendir; kesin SPOTIS'te bu sınırlar tek sayıydı.
Durulaştırma (COA) ve ölçeklenmiş uzaklık. Kesin SPOTIS, her hücrenin sabit ideale mutlak farkını doğrudan alıp sabit sınır aralığının genişliğine böler. Burada önce her üçgen (hücre, ideal, sınırlar) ağırlık merkezi (centroid, COA: (l+m+u)/3) ile tek bir sayıya indirilir; uzaklık ve ölçekleme bu indirgenmiş sayılar üzerinden kesin SPOTIS'teki aynı formülle hesaplanır. Yani belirsizlik, uzaklık hesabından önce, en başta tüketilir. Bu, Fuzzy TOPSIS'in tersinedir; orada durulaştırma en sonda bile yapılmaz, çünkü uzaklıklar zaten köşe köşe hesaplanıp yakınlık puanı öyle çıkar.
Ağırlıklı toplam ve sıralama. Ölçeklenmiş uzaklıklar, ağırlıkların centroid'iyle çarpılıp toplanır; kesin SPOTIS'teki gibi küçük mesafe iyidir, sıralama artan mesafeye göredir.
DecisionMind Bulanık SPOTIS'te centroid durulaştırmasını ((l+m+u)/3) sabit tutar. Kritik bir nokta: DecisionMind, sabit sınırlar (s̃ⱼ^min, s̃ⱼ^max) analiz girdisinde (extras) açıkça verilmezse, SPOTIS'in temel ilkesinin aksine, bu sınırları o analizdeki seçeneklerin kendi gözlenen en düşük ve en yüksek üçgeninden otomatik kurar. Bu, aşağıdaki Vaka 1'de görüleceği gibi yöntemi fiilen bulanık TOPSIS'e yaklaştırır ve SPOTIS'in "sıra tersinmez" vaadini o analiz için geçersiz kılar; sabit sınırların analiz girdisinde açıkça verilmesi kullanıcının sorumluluğundadır.
Çıktı Nasıl Yorumlanır?
Mesafe değeri, kesin SPOTIS'teki gibi bir seçeneğin sabit ideale ne kadar uzak olduğunu gösterir; küçük değer iyidir, büyük değer kötüdür.
Fark şurada. Bu mesafe artık centroid'e indirgenmiş bir üçgenin uzaklığıdır ve üçgenin genişliği, yani belirsizliğin büyüklüğü, mesafeye görünür biçimde girmez; yalnız ağırlık merkezi girer. İki seçeneğin ağırlık merkezi birbirine yakınsa ama biri dar bir üçgenden (0,58; 0,60; 0,62), diğeri geniş bir üçgenden (0,40; 0,60; 0,80) geliyorsa, mesafe değerleri neredeyse aynı çıkar; oysa ikinci seçeneğin girdisi çok daha belirsizdir. Ayrıca sabit sınırların gerçekten dışarıdan mı yoksa veri kümesinden mi kurulduğu, mesafenin "sabit cetvele göre mi yoksa bu kümeye göre mi" okunacağını belirler.
Bu nedenle:
"Bulanık SPOTIS'e göre A2'nin puanı 0,175, bu sabit ve güvenilir bir sonuç"
yerine:
"A2'nin mesafesi 0,175 ile en düşük; bu sonuç, analiz girdisinde sabit sınırlar (s̃ⱼ^min, s̃ⱼ^max) tanımlanmışsa kararlıdır, tanımlanmamışsa bu kümenin kendi gözlenen sınırlarından türetilmiştir ve yeni bir seçenek eklenince değişebilir"
biçiminde yazmak doğrudur.
Ne Zaman Temel Yöntem Yerine Bu?
Kriter değerleri uzman yargısından ya da yaklaşık bir tahminden geliyorsa ve seçenek kümesinin zamanla değişmesi bekleniyorsa, yani yeni bir aday ya da yeni bir tedarikçi sonradan eklenecekse, bu uzantı özellikle uygundur. Uzmanlar puanları "yaklaşık" veriyor ve karşılaştırma yıllar içinde tekrarlanacaksa bu iki koşul birlikte en güçlü gerekçeyi oluşturur.
Kriterler ölçülmüşse, yani bulanık SPOTIS değil kesin SPOTIS gerekiyorsa, ya da sabit sınırlar önceden savunulabilir biçimde belirlenemiyorsa temel yöntemde kalınmalıdır; bu durumda bulanık TOPSIS gibi veri tabanlı bir yöntem daha dürüsttür. Tablo karışıksa, yani bazı kriterler kesin bazıları bulanıksa, DecisionMind tek veri türü ister; ölçülmüş bir değer (v, v, v) olarak yazılır, genişlik sıfırdır. Temel SPOTIS'in çıkış koşulu burada da aynen geçerlidir: sabit sınırlar bilinmiyorsa ya da tartışmalıysa, ya da bir kriterde taviz kabul edilmiyorsa, yöntem kullanılmamalıdır.
Bu Uzantıya Özgü Hatalar
Değer-uzayı ihlali. Her üçgende l ≤ m ≤ u ve tüm bileşenler ≥ 0 olmalıdır; bu sıra bozulursa hücre geçersizdir.
Sabit sınırları girdi olarak vermemek. Yukarıda anlatıldığı gibi, bu uzantıya özgü en kritik hata budur. Analiz girdisinde s̃ⱼ^min / s̃ⱼ^max belirtilmezse DecisionMind sessizce veri kümesinin kendi en düşük/en yüksek üçgenini kullanır ve SPOTIS artık SPOTIS gibi davranmaz. Bu, kesin SPOTIS'in temel karttaki "en yaygın hata"sının bulanık karşılığıdır ve burada bir uyarı yerine sessiz bir varsayılan olarak gerçekleşir.
Durulaştırma yöntemini değiştirmek. DecisionMind centroid ((l+m+u)/3) kullanır; farklı bir durulaştırma (ağırlıklı ortalama, en olası değer) farklı bir sıralama üretebilir ve hangisinin kullanıldığı raporda belirtilmelidir.
Mesafe değerini ters okumak. SPOTIS ailesinde küçük mesafe iyidir; bulanık TOPSIS'in yakınlık puanı gibi "büyük olan kazanır" diye okumak sırayı ters çevirir.
Ağırlıkları kesin, hücreleri bulanık vermek. Kesin ağırlık verilecekse üç bileşeni aynı yazılır (w, w, w) ve raporda belirtilir; aksi hâlde ağırlık centroid'i (kesin sayıya eşit) farklı bir kaynaktan geliyormuş izlenimi verir.
Temel ilke şudur:
Bulanık SPOTIS'in "sıra tersinmez" vaadi, yalnız sabit sınırlar analiz girdisinde açıkça ve gerekçeli biçimde tanımlandığında geçerlidir; sınırlar veri kümesinden otomatik kuruluyorsa yöntem sessizce bulanık TOPSIS'e dönüşmüştür.
Vakalar
Birinci vaka DecisionMind'ın doğrulama örneğidir. Literatürde ortak bir bulanık SPOTIS MCDM tablosu paylaşılmadığı için, formüllere sadık, elle izlenebilir küçük bir örneği DecisionMind kurmuştur; bu örnekte sabit sınırlar ayrıca verilmediği için sistem varsayılan olarak veri kümesinin kendi sınırlarını kullanmıştır (aşağıda açıklanmıştır). İkinci vaka öğretici bir kurgudur ve sabit sınırların doğru kullanımını gösterir.
1. Öğretici örnek: Üç adayın üç kriterde bulanık değerlendirmesi
Bir kurul üç adayı üç kriterde değerlendiriyor; puanlar üçgen bulanık sayı olarak verilmiş, sabit sınırlar analiz girdisinde ayrıca belirtilmemiştir.
| Aday | C1 (çoğu iyi) | C2 (çoğu iyi) | C3 (azı iyi) |
|---|---|---|---|
| A1 | (0,65; 0,70; 0,75) | (0,45; 0,50; 0,55) | (0,55; 0,60; 0,65) |
| A2 | (0,75; 0,80; 0,85) | (0,55; 0,60; 0,65) | (0,35; 0,40; 0,45) |
| A3 | (0,55; 0,60; 0,65) | (0,65; 0,70; 0,75) | (0,45; 0,50; 0,55) |
| Yön | çoğu iyi | çoğu iyi | azı iyi |
| Ağırlık | (0,35; 0,40; 0,45) | (0,30; 0,35; 0,40) | (0,20; 0,25; 0,30) |
Sabit sınırlar verilmediği için yöntem her kriterin idealini bu üç adayın kendi gözlenen en iyi üçgeninden kurar (C1'de A2'nin üst ucu, C3'te A2'nin alt ucu gibi); her hücreyi ve ideali centroid ile durulaştırır, ölçeklenmiş uzaklığı hesaplar ve ağırlık centroid'iyle toplar.
| Aday | Mesafe değeri | Sıra |
|---|---|---|
| A2 | 0,175 | 1 |
| A3 | 0,525 | 2 |
| A1 | 0,800 | 3 |
Sonucu şöyle okuyabiliriz. A2, C1'de idealin (0,80 centroid) ta kendisi ve C3'te de idealin (0,40 centroid) ta kendisi olduğu için mesafesi en küçüktür; A1 hiçbir kriterde ideal değildir ve son sıradadır.
Kurulun tereddüdü tam da bu örneğin nasıl kurulduğundadır. Sabit sınırlar bu kümenin kendi verisinden geldiği için, dördüncü bir aday eklendiğinde, örneğin C1'de A2'den daha yüksek puan alan biri, A2'nin idealle örtüşen mesafesi artık sıfır olmaktan çıkar ve üç adayın mesafeleri de değişir. SPOTIS'in vaat ettiği "sıra tersinmezliği" bu örnekte sağlanmamaktadır, çünkü sınırlar dışarıdan sabitlenmemiş, kümeden türetilmiştir.
Raporda: "Bu analizde sabit sınırlar ayrıca tanımlanmadığından ideal, üç adayın kendi verisinden kurulmuştur; A2 mevcut kümede en düşük mesafeye sahiptir (0,175) ancak bu sonuç yeni bir aday eklendiğinde değişebilir. Kararlı bir karşılaştırma için sabit sınırların (s̃ⱼ^min, s̃ⱼ^max) önceden ve gerekçeyle tanımlanması gerekir."
Kaynak: 3 aday × 3 kriterlik, elle izlenebilir öğretici bir örnektir (Shekhovtsov ve arkadaşlarının makalesinden alınmış bir sayısal uygulama değildir); DecisionMind'ın Bulanık SPOTIS motorunun doğrulama örneğidir. Mesafe değerleri bu kartın yazarınca Python ile bağımsız hesaplanmış, DecisionMind manifestindeki doğrulama kaydıyla (A2 > A3 > A1, aynı ondalık değerler) birebir örtüşmektedir.
2. Lojistik: Kargo firması yıllık performans karşılaştırması
Bir e-ticaret şirketi, sipariş dağıtımı için üç bölgesel kargo firmasını her yıl aynı sabit hedeflere göre karşılaştırıp sözleşme yenileyecektir. Üç kriter, uzman değerlendirme ekibi tarafından üçgen bulanık sayı olarak puanlanmıştır: teslimat hızı puanı ve müşteri memnuniyeti puanı (çoğu iyi), birim gönderim maliyeti endeksi (azı iyi). Şirket, sektör standartlarına dayanarak her kriter için sabit bir "olabilecek en iyi/en kötü" üçgen belirlemiş ve bu sınırı üç yıl boyunca değiştirmeyeceğini duyurmuştur.
| Firma | Teslimat hızı | Müşteri memnuniyeti | Birim maliyet endeksi |
|---|---|---|---|
| F1 | (0,55; 0,60; 0,65) | (0,50; 0,55; 0,60) | (0,45; 0,50; 0,55) |
| F2 | (0,65; 0,70; 0,75) | (0,40; 0,45; 0,50) | (0,35; 0,40; 0,45) |
| F3 | (0,45; 0,50; 0,55) | (0,60; 0,65; 0,70) | (0,50; 0,55; 0,60) |
| Yön | çoğu iyi | çoğu iyi | azı iyi |
| Ağırlık | (0,40; 0,45; 0,50) | (0,30; 0,35; 0,40) | (0,15; 0,20; 0,25) |
| Sabit sınır | (0,30;0,35;0,40)–(0,85;0,90;0,95) | (0,25;0,30;0,35)–(0,80;0,85;0,90) | (0,20;0,25;0,30)–(0,75;0,80;0,85) |
Yöntem her kriter için sabit sınırlardan idealini kurar (teslimatta ve memnuniyette üst üçgen, maliyette alt üçgen) ve her firmanın bu sabit ideale ölçeklenmiş uzaklığını hesaplar.
| Firma | Mesafe değeri | Sıra |
|---|---|---|
| F2 | 0,473 | 1 |
| F1 | 0,527 | 2 |
| F3 | 0,564 | 3 |
Sonucu şöyle okuyabiliriz. F2, teslimat hızında en yüksek puana ve maliyette en düşük endekse sahip olduğu için sabit ideale en yakın firmadır; F3 müşteri memnuniyetinde en iyi olsa da teslimat hızındaki zayıflığı ve maliyet endeksinin yüksekliği toplam mesafesini artırır.
Şirketin tereddüdü iki yöndedir. Birincisi, sıra kümeye duyarlı değildir: dördüncü bir firma (örneğin her kriterde en iyi puana sahip biri) sisteme eklendiğinde F1, F2, F3'ün mesafe değerleri birebir aynı kalır (0,527; 0,473; 0,564); yalnızca yeni firma sıraya eklenir. Sabit sınırlar sayesinde öğretici örnekte yaşanan sorun burada yaşanmaz. İkincisi, aynı üç firma sabit sınır verilmeden, yalnız bu üç firmanın kendi verisinden, karşılaştırılsaydı mesafeler (0,533; 0,350; 0,650) çıkardı; hem sıralama hem de büyüklükler farklıdır ve dördüncü firma eklendiğinde bu veri tabanlı sınırlarla mesafeler yeniden değişir (0,633; 0,500; 0,717). Bu, sabit sınır kullanmanın somut faydasını gösterir.
Raporda: "Önceden belirlenen sabit sınırlarla F2 ideale en yakın firmadır (mesafe 0,473); bu sınırlar sabit kaldığı sürece gelecek yıl yeni bir firma eklenmesi F1, F2, F3'ün birbirine göre mesafelerini değiştirmeyecektir. Aynı karşılaştırma sabit sınır verilmeden yapılsaydı sonuçlar hem farklı çıkar hem de yeni firma eklendiğinde yeniden değişirdi."
3. Yapılmaması Gereken
Birinci yanlış, öğretici örnekte olduğu gibi sabit sınırları hiç tanımlamadan analizi "SPOTIS" diye sunmaktır. Sonuç aslında bulanık TOPSIS'in ürettiği türde bir veri-bağımlı mesafedir ve SPOTIS'in adını taşımaya hakkı yoktur.
İkinci yanlış, lojistik örneğindeki üçgenleri baştan centroid'e indirip (F1 için 0,60; F2 için 0,70 gibi) kesin SPOTIS koşturmaktır. Sıra aynı çıkabilir ama uzman puanlarındaki yaklaşıklık ilk adımda silinmiş olur ve mesafe farkları abartılabilir.
Üçüncü yanlış, mesafe değerini bulanık TOPSIS'teki yakınlık puanı gibi "büyük olan kazanır" diye okuyup F3'ü (en yüksek mesafe) birinci sıraya koymaktır. SPOTIS ailesinde küçük mesafe kazanır.
Kaynaklar
Adımların formülleri, ara tabloları ve atıf biçimleri için DecisionMind yöntem sayfası: decisionmind.app/library/fuzzy-spotis
Shekhovtsov, A., Paradowski, B., Więckowski, J., Kizielewicz, B., & Sałabun, W. (2022). Extension of the SPOTIS method for the rank reversal free decision-making under fuzzy environment. In 2022 IEEE 61st Conference on Decision and Control (CDC) (pp. 5595–5600). IEEE. DOI: 10.1109/CDC51059.2022.9992833
Dezert, J., Tchamova, A., Han, D., & Tacnet, J. M. (2020). The SPOTIS rank reversal free method for multi-criteria decision-making support. In 2020 IEEE 23rd International Conference on Information Fusion (FUSION) (pp. 1–8). IEEE. DOI: 10.23919/FUSION45008.2020.9190347
Zadeh, L. A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8(3), 338–353. DOI: 10.1016/S0019-9958(65)90241-X
Dubois, D., & Prade, H. (1978). Operations on fuzzy numbers. International Journal of Systems Science, 9(6), 613–626. DOI: 10.1080/00207727808941724