Uzantı kartı · Bulanık
Fuzzy TOPSIS (Chen ve Hwang, 1992)
Bu, TOPSIS'in kriter değerlerini dört sayılı yamuk bulanık sayıyla ifade eden ilk biçimidir. Her hücrede en düşük değer, olası bandın iki ucu ve en yüksek değer birlikte yer alır. Yöntem ideal ve anti-ideal noktayı seçenek kümesinin kendi uçlarından kurar, uzaklığı bulanık sayıların örtüşme derecesiyle ölçer ve sonucu tek bir yakınlık puanıyla sıralar.
Temel yöntem
TOPSIS →
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?
Dört şey değişir; karar mantığı değişmez.
Hücreler. Kesin TOPSIS'te her hücre tek sayıdır. Burada her hücre dört sayıdan oluşur: en düşük makul değer, olası bandın alt ucu, olası bandın üst ucu ve en yüksek makul değer. Bu dört sayı birlikte bir yamuk bulanık sayı oluşturur. Uzman "en olası tek bir değer" değil "şu bant içindeki her değer eşit makul" diyorsa yamuk uygundur. Tek bir en olası nokta veriliyorsa üçgen biçim (Chen 2000) yeterlidir ve dördüncü sayı gereksiz yere eklenmiş olur. Kriter ağırlıkları da aynı biçimde dört sayılı yamuktur.
Yöntem tek karar vericilik için tanımlanmıştır. Birden fazla uzmanın puanını birleştirmek DecisionMind'ın bu adımdan önceki bir hazırlık işidir, yöntemin kendi adımı değildir; Chen (2000)'de bu birleştirme köşelerin en küçüğü, ortalaması ya da en büyüğü alınarak yapılır.
Ölçek eşitleme. Kesin TOPSIS her sütunu karelerinin toplamının köküne böler. Chen-Hwang bunu yapmaz, Chen (2000)'in "tüm bileşenleri aynı sütun değerine böl" kuralını da izlemez; bunun yerine çapraz bölme uygular. Fayda kriterinde yamuğun en düşük ucu sütundaki en yüksek uca, en yüksek ucu sütundaki en düşük uca bölünür; ortadaki iki nokta da kendi çaprazına göre bölünür. Maliyet kriterinde yön ters döner.
Bu çapraz bölme, dört sayının sırasını (en düşükten en yükseğe) korumak için tasarlanmıştır ve Chen-Hwang'ın kendi makalesine özgüdür. Chen (2000)'de ise bütün bileşenler tek bir sütun değerine bölünür ve bu, ideal noktayı her zaman (1,1,1) noktasına sabitler. Buradaki çapraz bölme ise ideal noktayı sabitlemez.
Uzaklık. İdeal ve anti-ideal nokta burada da kesin TOPSIS'teki gibi kurulur, ama yamuk sayılar üzerinden. Her sütunda seçeneklerin bir sıralama ölçüsüne göre en yükseği ve en düşüğü belirlenir; bu ölçüye Chen-Hwang'ın genelleştirilmiş ortalama sıralaması denir. Bu ölçüm yalnız hangi seçeneğin ideal ya da anti-ideal seçileceğine karar vermek içindir, sonucu durulaştırmaz.
Ardından her seçeneğin bu iki referans noktasına uzaklığı Zadeh'in üst-min, yani sup-min, benzerlik ölçüsüyle hesaplanır. İki yamuk sayının üyelik eğrilerinin ne kadar örtüştüğüne bakılır, örtüşme ne kadar azsa uzaklık o kadar büyür. Bu, Chen (2000)'in köşe uzaklığından tamamen farklı bir uzaklık kavramıdır; köşe uzaklığı dört köşenin farklarının karekökünü alarak sayıların kendisini karşılaştırır, sup-min benzerlik ise eğrilerin örtüşme alanını karşılaştırır.
Sonuç ve durulaştırma. Tanım burada da aynıdır; sonuç, anti-ideale olan uzaklığın iki uzaklığın toplamına oranı olarak hesaplanır. Sonuç yine 0 ile 1 arasında tek bir sayıdır. DecisionMind bu uzantıda Chen-Hwang'ın çapraz ölçek eşitlemesini, genelleştirilmiş ortalama ile ideal ve anti-ideal seçimini ve Zadeh sup-min benzerlik uzaklığını sabit tutar. Ağırlıklar dışarıdan ve yamuk olarak alınır, yöntem kendisi ağırlık üretmez.
Çıktı Nasıl Yorumlanır?
Çıktı kesin TOPSIS'teki ve Chen (2000)'deki gibi bir yakınlık puanı ve sıradır; okunması da aynıdır: yüzde değildir, başka bir analizle karşılaştırılmaz. Fark şurada: ideal ve anti-ideal nokta burada, Chen (2000)'in aksine, seçenek kümesinin kendisinden çıkar. Bu yüzden kesin TOPSIS'teki sıra tersinmesi riski burada Chen (2000)'den daha belirgindir; bu risk, yeni bir seçenek eklenince referans noktalarının kaymasından doğar. Chen (2000)'in sabit (1,1,1) idealinde bu risk yalnız ölçek eşitlemeden gelir, burada ise hem ölçek eşitlemeden hem referans noktası seçiminden gelir.
Bu nedenle:
"Fuzzy TOPSIS (1992) belirsizliği hesaba kattığı için Chen (2000)'den daha güvenilirdir"
yerine:
"Chen-Hwang (1992) ve Chen (2000) farklı algoritmalardır; ikisi de belirsizliği son adıma kadar taşır, biri diğerinden daha 'gelişmiş' değildir; hangisinin kullanıldığı ve neden seçildiği raporda belirtilir"
biçiminde yazmak doğrudur. 1992 tarihli olması yöntemi eksik yapmaz; 2000 tarihli olması Chen'inkini üstün yapmaz. İkisi, aynı problemi farklı normalizasyon ve farklı uzaklık kararlarıyla çözer.
Ne Zaman Temel Yöntem Yerine Bu?
Uzmanlar kriterleri "yaklaşık" ya da sözel puanlıyorsa ve bu belirsizliğin doğası bir bant ise bu uzantı kullanılır. "En az 10, 12 ile 16 arası normal, 20'den çok olmaz" gibi, tek bir en olası nokta değil eşit derecede makul bir aralık varsa yamuk uygundur. Uzman tek bir en olası nokta veriyorsa ("en olası 14 gün") üçgen yeterlidir ve Chen (2000) kartına bakılır. Bandı üçgene sıkıştırmak bilgi kaybıdır; tek noktayı yamuğa açmak, yani b=c eşitlemek, yapay bir ayrım eklemez ama gereksiz bir bileşen taşır.
Temel yöntemde kalınması gereken durum aynıdır: kriterler ölçülmüşse. Ölçülmüş bir değeri dört bileşenli yamuğa açmak, dört köşesi aynı sayı olsa bile, belirsizlik modellemek değildir; gereksiz bir gösterim yüküdür. DecisionMind tek veri türü isterse bu gömme dürüsttür ama bilgi eklemez. Bir kriterde taviz kabul edilmiyorsa bu uzantı da telafi edicidir ve eşik altını elemez. Çıkış koşulu kesin TOPSIS ile aynıdır.
Bu Uzantıya Özgü Hatalar
Chen-Hwang (1992) ile Chen (2000)'i karıştırmak. İkisi de "fuzzy TOPSIS" diye anılır ama ölçek eşitlemesi ve uzaklık ölçüsü farklıdır. Chen (2000)'in sabit (1,1,1) idealini ve köşe uzaklığını burada, ya da Chen-Hwang'ın çapraz eşitlemesini ve sup-min benzerliğini Chen (2000)'de kullanmak, iki farklı makalenin adımlarını birbirine karıştırmaktır ve farklı sayı üretir. Hangi yöntemin koştuğu raporda ad ve yıl ile belirtilir.
Uzaklık hesabından önce yamuğu durulaştırmak. Yamuk sayıları dördüncü adımdan önce tek sayıya indirip kesin TOPSIS koşturmak Fuzzy TOPSIS (1992) değildir; sup-min benzerliğin ölçtüğü örtüşme bilgisi bu noktada zaten kaybolmuştur ve puan farkları abartılır (aşağıdaki öğretici örnekte gösterilmiştir).
Yamuğun sırasını bozan değer girmek. Dört bileşen en düşükten en yükseğe sıralı olmalıdır (a ≤ b ≤ c ≤ d). Bu sırayı bozan bir girdi (örneğin bandın alt ucu üst ucundan büyük) çapraz ölçek eşitlemeyi ve genelleştirilmiş ortalama sıralamasını anlamsızlaştırır.
Ölçülmüş bir kriteri yamuğa açmak. Fiyat ya da süre gibi ölçülmüş bir değeri "daha kapsamlı görünsün" diye dört köşeli yamuğa yaymak, Bulanık veri türü kartının temel ilkesini ihlal eder: genişliğin gerçek bir kaynağı olmalıdır.
Temel ilke şudur:
Yamuk bulanık sayı, "en olası" bilginin tek bir nokta değil bir bant olduğu durumlar içindir; bandı tek noktaya indiren de (üçgene sıkıştırma), tüm yamuğu tek sayıya indiren de (erken durulaştırma) yöntemin taşıdığı bilgiyi siler.
Vakalar
Birinci vaka DecisionMind'ın doğrulama örneğidir: Chen-Hwang'ın 1992 kitap bölümünde algoritmanın adımları verilir ama tam sayısal bir örnek yoktur (Kahraman ve ark. 2008'in uyarladığı kitap bölümü de aynı şekilde algoritmayı gösterir, kapalı biçimde bir sayısal örnek içermez); bu yüzden küçük, elle izlenebilir bir tablo kurulmuştur. İkinci vaka öğretici kurgudur.
1. Öğretici örnek: İki seçeneğin iki kriterde yamuk bulanık puanlanması
İki seçenek iki fayda kriterinde değerlendiriliyor; puanlar bilerek simetrik kurulmuştur, A1 birinci kriterde güçlü, A2 ikincide güçlü. Birinci kriterin ağırlığı ikincisinden yaklaşık üç kat fazladır.
| Seçenek | Kriter 1 (yamuk) | Kriter 2 (yamuk) |
|---|---|---|
| A1 | (5; 7; 7; 9) | (2; 4; 4; 6) |
| A2 | (2; 4; 4; 6) | (5; 7; 7; 9) |
| Ağırlık | (0,6; 0,7; 0,7; 0,8) | (0,2; 0,3; 0,3; 0,4) |
| Yön | çoğu iyi | çoğu iyi |
Yöntem her sütunu çapraz olarak eşitler, ağırlıkla çarpar, genelleştirilmiş ortalamaya göre her sütunun ideal ve anti-ideal yamuğunu seçer, Zadeh sup-min benzerliğiyle uzaklıkları toplar ve yakınlık puanını hesaplar.
| Seçenek | Yakınlık puanı | Sıra |
|---|---|---|
| A1 | 0,556 | 1 |
| A2 | 0,444 | 2 |
Sonuç şöyle okunur. A1, üç kat daha ağır olan birinci kriterde güçlü olduğu için öndedir; A2'nin ikinci kriterdeki eşit derecedeki üstünlüğü, daha hafif kriterde olduğu için farkı kapatmıyor. Fark 0,112'dir.
Tereddüt: A1'in birinci kriterdeki olası bandı biraz daralıp aşağı kaysa, yani (5; 7; 7; 9) yerine (5; 6; 6; 9) girilse, A1 yine önde kalır ama fark 0,112'den 0,024'e iner (0,512'ye karşı 0,488). Ağırlıklar tam olarak yer değiştirirse, birinci kriter 0,2-0,4 bandına inip ikinci 0,6-0,8 bandına çıkarsa, sıra tamamen tersine döner ve A2 0,556 ile öne geçer. Tablo bilerek simetrik kurulduğu için ağırlık takası sırayı birebir çevirir. Bu örnekte sıra hem puan hem ağırlık değişimine karşı kırılgandır, rapor bunu söyler.
Aynı tablo önce durulaştırılıp (her yamuğun dört köşesinin ortalaması alınıp) kesin TOPSIS'e verilseydi A1 0,700, A2 0,300 çıkardı: sıra aynı ama fark 0,112'den 0,400'e şişer ve rapor olmayan bir kesinlik iddia eder.
Raporda: "Yamuk bulanık puanlar Chen-Hwang (1992) çapraz ölçek eşitlemesi ve Zadeh sup-min benzerlik uzaklığıyla hesaplanmıştır. A1 0,556 ile ideale daha yakındır; birinci kriterin ağırlığı ikinci kriterle yer değiştirirse sıra tersine dönmektedir."
Kaynak: DecisionMind'ın Fuzzy TOPSIS (Chen-Hwang 1992) doğrulama örneği; Kahraman, Beşkese ve Ruan (2008)'ın kitap bölümü algoritmayı verir ama kapalı bir sayısal örnek içermez, bu yüzden örnek öğretici amaçla el ile kurulmuş ve DecisionMind motoruyla bağımsız olarak doğrulanmıştır.
2. Tarım: Yeni bir sulama sistemi için üç teknoloji arasında seçim
Bir tarım kooperatifi arazisine kurulacak sulama sistemi için üç teknoloji arasında seçim yapacaktır: damla sulama, yağmurlama ve yüzey sulamanın iyileştirilmiş biçimi. Kriterler su tasarrufu, kurulum ve işletme kolaylığı ile toprak tipine uyumdur; hiçbiri ölçülmüş bir değer değildir, çünkü kooperatifin kendi arazisinde henüz denenmemiştir ve ziraat mühendisinin benzer arazilerden yaptığı yaklaşık bir değerlendirmedir. Mühendis her teknolojiyi her kriterde "en az - olası bant - en çok" diye yamuk bulanık puanlıyor, kriter ağırlıklarını da aynı biçimde veriyor.
Yöntem üç teknolojinin yamuklarını çapraz eşitler, ağırlıklandırır, ideal ve anti-ideal teknolojiyi genelleştirilmiş ortalamayla seçer, sup-min benzerlikle uzaklıkları toplar. Diyelim ki sonuç, su tasarrufunda açık farkla en iyi olan ama kurulum kolaylığında orta olan damla sulamayı birinci, toprak uyumunda en iyi olan yüzey sulamayı ikinci verdi ve fark küçük.
Kooperatifin tereddüdü: mühendisin su tasarrufu tahmininin olası bandı biraz daraltılırsa (en iyimser uç düşürülürse) damla sulamanın önü kapanabilir. Bu durumda kooperatif ya bölgede daha önce kurulmuş benzer bir sistemden ölçülmüş veri toplar ya da iki teknolojiyi birlikte pilot uygulamaya alır.
Raporda: "Teknolojiler ziraat mühendisinin yamuk bulanık yaklaşık değerlendirmesiyle puanlanmıştır; damla sulama ile yüzey sulama arasındaki fark, su tasarrufu tahmininin olası bandına duyarlıdır."
3. Yapılmaması Gereken
Öğretici örnekteki yamukları baştan köşelerinin ortalamasına indirip (A1 için 7 ve 4, A2 için 4 ve 7) kesin TOPSIS koşturmak: sıra aynı çıkar ama fark 0,112'den 0,400'e şişer ve rapor olmayan bir kesinlik iddia eder. İkinci yanlış, yamuğun dört bileşenini sırasız girmektir (örneğin bandın üst ucunu alt ucundan küçük yazmak); çapraz ölçek eşitleme bu durumda anlamsız değerler üretir. Üçüncü yanlış, Chen (2000)'in "tüm bileşenleri tek sütun değerine böl" kuralını burada uygulamaktır; bu, Chen-Hwang'ın çapraz eşitlemesi yerine başka bir makalenin adımını koşturmaktır ve farklı yazılımlar farklı sonuç verdiğinde ilk bakılacak yer burasıdır.
Kaynaklar
Adımların formülleri, ara tabloları ve atıf biçimleri için DecisionMind yöntem sayfası: decisionmind.app/library/fuzzy-topsis
Chen, S.-J., & Hwang, C.-L. (1992). Fuzzy Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications. Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems, Vol. 375. Springer-Verlag. DOI: 10.1007/978-3-642-46768-4
Kahraman, C., Beşkese, A., & Ruan, D. (2008). Fuzzy Multi-Criteria Evaluation of Industrial Robotic Systems Using TOPSIS. In C. Kahraman (Ed.), Fuzzy Multi-Criteria Decision Making: Theory and Applications with Recent Developments, Springer Optimization and Its Applications, Vol. 16, pp. 161–186. DOI: 10.1007/978-0-387-76813-7_6
Zadeh, L. A. (1971). Similarity relations and fuzzy orderings. Information Sciences, 3(2), 177–200. DOI: 10.1016/S0020-0255(71)80005-1
Hwang, C. L., & Yoon, K. (1981). Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications: A State-of-the-Art Survey. Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems, Vol. 186. Springer-Verlag. DOI: 10.1007/978-3-642-48318-9
Zadeh, L. A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8(3), 338–353. DOI: 10.1016/S0019-9958(65)90241-X