基于概率语言COPRAS的多属性风险型应急决策方法

基于概率语言COPRAS的多属性风险型应急决策方法


2024年4月26日发(作者:)

第37卷第7期

2020年7月 

计算机应用研究

ApplicationResearchofComputers

Vol.37No.7

Jul.2020

基于概率语言COPRAS的多属性风险型应急决策方法

耿秀丽,王 乾

(上海理工大学管理学院,上海200093)

摘 要:针对多属性应急决策过程中的风险性和不确定性,提出一种结合累积前景理论和概率语言COPRAS的

应急决策方法。首先考虑到专家在评价过程中的犹豫性和偏好程度,采用概率语言表达专家的评估信息;其次

将概率语言形式的评价信息纳入到累积前景理论的决策框架中,通过计算方案在不同前景状态下的前景价值矩

阵和概率权重矩阵得到综合前景价值矩阵;然后在综合前景矩阵的基础上,以所有备选方案的整体效用度最大

OPRAS方法对备选应急方案进行排序;最后通过一个算例化为目标函数建优化模型来求解指标权重,并利用C

说明了所提方法的有效性和可行性。

关键词:应急决策;累积前景理论;概率语言术语集;目标优化;COPRAS

中图分类号:C934   文献标志码:A   文章编号:10013695(2020)07021202705

:10.19734/j.issn.10013695.2019.01.0009doi

Multiattributeriskemergencydecisionmakingmethod

basedonprobabilisticlinguisticCOPRAS

GengXiuli,WangQian

(BusinessSchool,UniversityofShanghaiforScience&Technology,Shanghai200093,China)

Abstract:Consideringtheriskanduncertaintyinmultiattributeemergencydecisionmaking,thispaperproposinganemer

gencydecisionmakingmethodbasedoncumulativeprospecttheoryandprobabilitylanguageCOPRAS.First,consideringthe

hesitationandpreferenceofexpertsintheevaluationprocess,thispaperemployedprobabilisticlinguistictoexpressevaluation

informationofexperts;secondly,thispaperincorporatedtheevaluationinformationintheformofprobabilisticlinguisticinto

,andcalculatedtheprospectvaluematrixandprobabilityweightthedecisionmakingframeworkofcumulativeprospecttheory

matrixofschemestoobtainthecomprehensiveprospectvaluematrix;then,onthebasicofcomprehensiveprospectvaluema

,thispaperconstructedanoptimizationmodelwiththeobjectivefunctionofmaximizingtheoverallutilityofallalternativestrix

tosolvetheindexweight,andusedCOPRASmethodtorankalternativeemergencyplans.Finally,thispapergaveanexample

toillustratetheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedapproach.

Keywords:emergencydecisionmaking;cumulativeprospecttheory;probabilisticlinguisticterm;targetoptimization;

COPRAS

0 引言

近年来,各种类型的突发事件发生频率呈明显上升趋势。仅

在我国,每年因突发事件非正常死亡的人数约为20万人,伤残约

[1]

200万人,经济损失达到了GDP总额的5%。因此,当突发事件

发生时,如何从相应的备选应急方案中选择最合理的方案进行响

应,最大限度地减少突发事件带来的损失,具有重要意义。

应急备选方案的选择是典型的多属性决策问题。文献

[2]针对具有随机变量形式属性值的突发事件应急方案选择

问题,通过集结规范化优势度矩阵和规范化决策矩阵得到综合

3]针对不确定性条件下的多属性应急决策决策矩阵。文献[

问题,给出基于距离测度的方法来求解属性权重并对方案进行

排序。文献[4]针对属性权重未知应急决策问题,通过熵权法

来求解属性权重,从而得到整个决策过程的综合群体偏好并对

5]针对非常规多准则应急决策问题,提方案进行排序。文献[

出了一种基于距离的群体决策方法,提高了决策的客观性和有

效性。现有研究没有考虑事件发展的不同情景,较少考虑到决

策风险以及决策者的心理行为。事实上,评价指标在不同情景

下的评价结果往往是不同的,且决策者在行为上追求的并不总

是期望最大而是符合自己意愿的方案,即决策者是有限理性的。

[6]

已前景理论是考虑决策者有限理性的行为决策理论,

7]

是在前景理论的基础成功应用于各个领域。累积前景理论

上被提出来的,其认为决策者对待收益和损失的风险态度是不

同的,利用累积概率而不是利用单个概率进行决策权重计算,

主要用于不确定和风险条件下的决策分析。文献[8]根据累

积前景理论和灰色关联分析定义了前景价值函数,以此构建了

方案综合前景值最大化的优化模型。文献[9]以正、负理想点

方案作为参考点,采用基于估计理论的最优组合赋权法确定最

优准则权重,从而计算出方案综合前景值并对方案排序。文献

10]将决策者对各属性的期望作为参照点,依据累积前景理[

论构建相对于参照点的损益决策矩阵和前景决策矩阵,通过计

算各方案的综合前景值得到方案的排序结果。本文针对风险

型应急决策问题,基于累积前景理论将决策矩阵转换为相对于

参考点的损益决策矩阵,进而得到方案的综合前景价值矩阵。

应急决策中的指标评估常常是不确定的、模糊的,模糊语

言与累积前景理论相结合的决策方法研究也已取得了一定的

进展。文献[11]提出了一种直觉语言与累积前景理论相结合

的决策方法,通过累积前景理论,以正、负理想方案为参考点,

  收稿日期:20190116;修回日期:20190322  基金项目:国家自然科学基金资助项目(71301104);教育部人文社会科学研究规划基金

19YJA630021);高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20133120120002)资助项目(

  作者简介:王乾(1994),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要研究方向为应急决策等;耿秀丽(1984),女,山东东营人,副教授,博士,主要研究

方向为产品服务系统、服务科学、产品/服务方案设计技术等(xiuliforever@163.com).

·2028·

 

计算机应用研究第37卷

 

计算各属性下各方案的累积前景值,构建累积前景决策矩阵并

对方案进行排序。文献[12]将二元语义嵌入到累积前景理论

的决策框架中,在综合前景价值矩阵的基础上采用双层专家权

重确定方法求得专家权重,进而对方案进行排序。然而已有研

究较少考虑专家在决策时的犹豫性。由Torra

[13]

提出犹豫模

糊术语集(hesitantfuzzylinguistictermset,HFLTS),允许专家

使用多个语义术语来表达自己的偏好,能够很好地反映专家在

应急决策过程中的犹豫性。但是在用HFLTS进行评价时,犹

豫模糊集中的语义集被赋予相同的权重,这会造成专家评价信

息的损失。概率语言术语集(probabilisticlinguistictermset,

PLTS)

[14]

方法可以体现专家的犹豫偏好程度,能较为精准地

反映专家的偏好信息。本文采用PLTS表达专家对备选应急

方案指标的评价信息,将概率语言形式的评价信息纳入到累积

前景理论的决策框架中。

指标权重的确定是多属性应急决策中另一个重要的问题。

常见的指标权重确定方法有主观赋权法、客观赋权法以及组合

赋权法。主观赋权法主要有层次分析法、专家评判法、二项系

数法等,这类方法随意性较大,主观性强。客观赋权法主要有

灰关联度法、离差最大化法、熵权法等,这类方法仅仅依靠客观

数据,缺少整体考虑。在不完全指标权重的情况下,文献[15,

16]以逼近理想解排序法(techniquefororderpreferencebysimi

laritytoidealsolution,TOPSIS)排序方法的思想来求解属性权

重,即以所有方案的整体贴近度最大化来为目标函数建立优化

模型来求解属性权重。这类客观方法综合考虑对象内部的均

衡,较为合理,但是TOPSIS具有补偿因素,一个因素的不良影

响可以用其他因素的良好效应来补偿。本文以复杂比例评价

(complexproportionalassessment,COPRAS)排序方法的思想来

求解不完全指标权重情况下的权重计算。COPRAS方法在评

估和排序备选方案的过程中能够考虑到不同方案的重要性和

效度,并且计算过程简单透明,已经成功应用于很多方面,如建

设项目评估

[17]

、材料选择

[18]

、承包商选择

[19]

等。本文以所有

备选方案的整体效用度最大化为目标函数建立优化模型来求

解指标权重,不仅考虑到已知的权重信息,还考虑到客观数据,

实现方案的整体优化。

本文针对不确定性条件下的多属性应急决策问题,提出一

种结合累积前景理论和概率语言COPRAS的应急决策方法。

1 结合概率语言和累积前景理论的决策信息分析

采用概率语言对备选方案属性进行评估时不仅可以表现

专家的犹豫不定,还可以体现出专家的犹豫程度,相比其他语

义评价方法能避免评价过程中专家偏好信息的损失

[14]

,因此

被广泛应用于不确定条件下的多属性决策问题中。

11 概率语言术语集的基本概念

2016年Pang等人

[14]

提出概率语言术语集。概率语言术

语集是由语义集和语义集相对应的概率组成的语义集合,

L(p)为专家用概率语言术语集表达的语义评价信息。

定义1

[20]

 设S={s

,…,s

α

}为LTS,一个PLTS可以被定

义为

L(p)={L

(x)

(p

(x)

)|L

(x)

S,p

(x)

0,x=1,2,…,

#L(p),

p)

(x)

1}(1)

其中:L

(x)

(p

(x)

)表示语义集L

(x)

的概率为p

(x)

;#L(p)是所有

L(p)中包含的语义集的个数。

例如五个粒度的语义术语集S

{5}

={S

=非常差,S

=差,

=一般,S

=好,S

=非常好},当评价指标为救援的有效性

时,专家给出“大多时候效果很好,但有时效果不高”,则此时记

“大多时候救援效果很好”为S

,其概率为0.7,记“有时效果不

高”为S

,其概率为0.2,此时的L(p)={(S

,0.2),(S

,0.7)}。

设L(p)

和L(p)

为两个概率语言术语集,L(p)

={L

(x)

(p

(x)

)|x=1,2,…,#L(p)

},L(p)

(x)(x)

={L

(p

)|x=1,2,…,#

L(p)

},如果#L(p)

>#L(p)

,则需要在L(p)

中加入#L(p)

#L(p)

个语义集,增加的语义集为L(p)

中最小的语义集,且

其概率为0。

定义2

[20]

 设一个PLTS的

#L(p)(x)

x=1

p<1,将其标准化后为

L(p)={L

(x)

(x)

)|x=1,2,…,#L(p)}(2)

其中:

(x)

=p

(x)

#L(p)(x)

x=1

p,且语义集L

(x)

(x)

)是从小到大有

序排列的。

定义3

[20]

 设L(p)={L

(x)

(p

(x)

)|x=1,2,…,#L(p)}为

一个PLTS,r

(x)

为语义集L

(x)

的下标,则L(p)的得分函数如下:

G(L(p))=S

α

(3)

其中:

α

#L(p)

(x)

(x)

#L(p)(x)

x=1x=1

p。对于概率语言术语集L(p)

和L(p)

,如果G(L(p)

)>G(L(p)

),则L(p)

>L(p)

定义4 L

(x)(x)

和L

分别为L(p)

和L(p)

中第x个语义

集,p

(x)(x)(x)(x)

和p

分别是语义集L

和L

的概率,则L(p)

L(p)

之间的距离公式如下:

d(L(p)

,L(p)

)=

α

α

(4)

其中:

α

#L(p

(x)

#L(p)(x)#L(p)(x)(x)

x=1

(x)

1x=1

α

x=1

#L(p

x=1

(x)

12 累积前景理论

累积前景理论是Tversky等人

[7]

在顺利依赖效用理论的基

础上提出来的,通过引入容量的概率能够处理强势占优和解决

具有多个结果的问题。该理论在前景值的计算过程中主要包括

价值函数和权重函数两个部分,其中价值函数的表达式为

v(x)=

{

(x)

α

   x

λ

(x)

β

x<0

(5)

其中:当x

0表示决策者相对于参考点所获得的收益;当x<

0表示决策者相对于参考点的所获得的损失;

α

β

分别表示

相对收益或损失时的决策者风险敏感程度系数,即价值函数图

像的凹凸程度;0<

α

β

<1表示敏感性递减;若

λ

>1表示决策

者对于损失的敏感性更大。收益和损失的概率权重为

π

(p)=

γ

δ

(6)

(P

γ

+(1-P)

γ

π

P)=

γ

(P

δ

+(1-P)

δ

δ

其中:P为概率;

γ

δ

为参数,表示概率权重函数图像的凹凸

程度。

Tversky等人

[7]

利用线性回归的方法得到累积前景理论中

的价值函数和权重函数中的参数为

α

β

=0.88,

λ

=2.25,

γ

0.61,

δ

=0.69时,与经验数据更加吻合。

累积前景理论利用累积概率而不是利用单个概率进行决

策权重计算,主要用于不确定和风险条件下的决策分析,为行

为决策带来了进一步的发展。概率语言作为一种新兴的语言,

由于在决策过程中能精确地反映专家的偏好信息而被广泛使

用,但在累积前景理论下的拓展却并未出现。基于此,本文将

概率语言信息与累积前景理论相结合,提出基于概率语言信息

的累积前景理论决策方法,并应用于应急决策领域。

在累积前景理论中,在进行方案选择时需要考虑备选方案

的指标评估信息相对某一参考点的收益或者损失,因此参考点

的选择很重要。本文以不同前景状态下应急方案指标评价的

均值作为参考点,根据概率语言的距离公式计算备选应急方案

各指标评估信息相对参考点的距离,求出方案在某一状态下的

前景价值矩阵和概率权重矩阵,最后求出综合前景矩阵。

13 综合前景价值矩阵的构建

假设不确定条件下的多属性应急决策问题中,A={A

,…,A

}为备选应急方案集合;采用n个指标C={C

,C

,…,

}对备选应急方案进行评估,其中指标权重构成的集合为

ω

ω

ω

,…,

ω

},满足

j=1

ω

=1;突发事件可能出现的情景的集

第7期耿秀丽,等:基于概率语言COPRAS的多属性风险型应急决策方法

·2029·

   

合为S={S

,S

,…,S

},其中出现不同情景的概率为P={P

,…,P

}。基于概率语言信息和累积前景理论的综合前景价

值矩阵的构建步骤如下:

a)获取不同情景下专家针对备选方案指标的评估信息。

专家分别针对突发事件出现的不同情景状态对应急备选方案

指标进行评价,评价结果采用概率语言进行表达。利用式(2)

对评价结果进行标准化处理,其中在第k种情景下,专家对备

选方案A

基于属性C

标准化后的评价结果为x

ij

,i=1,2,…,

m;j=1,2,…,n;k=1,2,…,t。

b)选取参考方案,计算备选方案相对于参考点的距离。

本文以某一情景状态下方案指标评价的均值A

为参考点,其

中在第k种情景状态下,参考方案针对指标C

的评价值用x

oj

表示,根据概率语言的距离公式计算第k种情景状态下备选方

案A

kk

和参考方案A

针对指标C

的距离。

c)计算价值矩阵和概率权重矩阵。以方案A

为参考点,

根据价值函数v

ij

和概率权重函数

π

ij

(P

),计算第k种情景状

态下备选应急方案A

矩阵V

的价值

ij

和概率权重矩阵

Π

ij

(P

)。本文将前景价值函数和前景权重函数中的参数取为

α

β

=0.88,

λ

=2.25,

γ

=0.61,

δ

=0.69。价值矩阵V

ij

[v

ij

m×n

(d(x

ij

,x

oj

))

α

  G(x

ij

G(x

oj

ij

{

λ

(d(x

,x

))

β

G(x

)<G(x

(7)

ijojijoj

γ

 G(x

G(x

ijoj

π

(P

γ

+(1-P

γ

γ

ij

(P

)=

δ

(8)

G(x

ij

)<G(x

oj

(P

δ

+(1-P

δ

δ

其中:G(x

ij

)表示在第k种情景状态下,备选方案A

针对指标

的语义评价的得分函数;G(x

oj

)表示在第k种情景状态下,

参考方案针对指标C

的语义评价的得分函数;概率权重矩阵

Π

ij

(P

)=[

π

ij

(P

)]

m×n

d)构建综合前景矩阵。综合前景值V

ij

ij

=1

ij

π

ij

(P

) i=1,2,…,m;j=1,2,…,n(9)

综合前景决策矩阵V=[V

ij

m×n

表示如下:

11

12

…V

1n

V=

21

22

…V

2n



m1

m2

…V

mn

2 指标权重的求解及应急方案的排序

本文在综合前景决策矩阵的基础上,以COPRAS排序方

法的思想来求解应急决策过程中的指标权重,然后利用

COPRAS方法对备选应急进行排序。其具体步骤如下:

a)对综合前景决策矩阵V进行标准化处理,标准化方法为

V-m

ij

i=

n(V

ij

ij

=(10)

i=

x(V

ij

)-m

i=

in

(V

ij

得到标准化后的决策矩阵

V为

11

12

1n

V=

21

22

2n



 i=1,2,…,m;j=1,2,…,n

m1

m2

mn

b)设第j个指标的权重为

ω

,计算加权标准化的决策矩阵

,加权标准化的方法如下:

ij

ij

×

ω

(11)

得到加权标准化后的决策矩阵V

^^

11

12

…V

1n

21

^^

22

…V

2n



 i=1,2,…,m;j=1,2,…,n

m1

m2

mn

c)计算标准值之和p

,计算方法为

j=1

ij

(12)

由于综合前景值表示的是专家的满意程度,所以本文所有

的指标都被认为是效益型。

d)指标权重的计算。以所有备选方案的整体效用度最大

化为目标函数建立以下线性规划模型:

maxZ=

i=1

 i=1,2,…,m(13)

s.t.

ω≥

j=1

ω

=1,

ω

∈Λ

(j=1,2,…,n)

其中:

Λ

为专家给出的各个指标权重的已知约束范围;U

为每

种备选方案的效用度。一种方案的效用度被定义为这种方案

的标准值之和与方案最大标准值之和之间的比值,表示为

=[

]×100%(14)

max

其中:p

max

为标准值之和的最大值,标准值之和越大,方案就越

重要,它描绘了专家对方案的满意程度,标准值之和越高的方

案是最合适的备选方案,表示为

max

=maxp

 i=1,2,…,m(15)

求解线性规划模型,得到指标权重

ω

ω

,…,

ω

e)备选应急方案的排序。将求得的备选方案指标权重代

入式(11)~(15)中,得到每种备选方案的效用度。从式(14)

可以看出,每种方案的效用度的取值介于0~100,在进行应急

方案选择过程中,应根据每种备选方案的效用度大小进行最佳

方案的选择,即对U

从大到小进行排序,即方案的优先选择

顺序。

3 案例分析

2017年夏天,我国南方地区出现了连日的强降雨天气,给

人民的生命财产带来了巨大的损失。某山区村落地势较低,四

面环山,由于连日的强降雨的袭击,出现了山体滑坡的情况,大

量的房屋和村民被掩埋,情况十分危急。为了解救被困居民,

应急部门迅速启动,通过对现场进行分析并结合现有的经验初

步制定了以下四个应急方案:

a)A

为由直升机搭载相关的救援人员及其小型救援设备

迅速赶往受灾现场,将可以取得联系的人员转移由直升机转移

到安全的区域,同时采用小范围内局部爆破的方式对被埋的失

踪人员进行搜救。此方案可以让搜救人员第一时间赶赴现场。

b)A

为由相关车辆搭载救援人员及其小型救援设备赶往

受灾现场,将可以取得联系的人员转移由车辆转移到安全的区

域,其中车辆难以通行的路线由救援人员带着设备步行前往,

同时采用小范围内局部爆破的方式对被埋的失踪人员进行搜

救。此方案成本相对较低。

c)A

为直接采用大型设备来对被埋的失踪人员进行搜

救,同时通过车辆和步行的方式将可以联系的人员转移到安全

区域。大型设备效果较好,但比较笨重,到达灾区耗费时间长,

且成本较高。

d)A

为首先由直升机搭载相关的救援人员及其小型救援

设备迅速赶往受灾现场,将可以取得联系的人员转移由直升机

转移到安全的区域,同时采用小范围内局部爆破的方式对被埋

的失踪人员进行搜救,然后等大型设备到达现场之后,再采用

局部爆破和大型设备相结合的方式对失踪人员进行搜救,此方

案效果最好,但耗费成本也最高。

由气象部门和地质部门的专家进行分析可知未来24h可

·2030·

 

计算机应用研究第37卷

 

能出现以下三种不同的情景,其中三种不同的情景出现的概率

分别为S={0.5,0.3,0.2}。

为强降雨天气仍将持续,再次出现大范围的山体滑坡

现象。

为降雨天气稍微有所好转,再次出现部分山体滑坡现象。

为降雨天气有所好转,会出现很小范围内的山体滑坡

现象。

专家在进行决策时需考虑以下指标:抢救生命(C

)、及时

安全地撤离(C

)、经济性(C

)、便捷性(C

),采用本文所提到

的方法基于突发事件出现不同情景状态和指标对上述备选方

案进行研究分析,选择最合适的备选应急方案进行响应,具体

过程如下:

a)召集气象部门、地质部门、交通部门、国土部门及民政

等部门的专家给出不同情景状态下的方案评价值。候选语义

集为S

{5}

={S

=非常差,S

=差,S

=一般,S

=好,S

=非常

好}。采用多轮协调的方法获取最终的方案评价信息,如表

1~3所示。

表1 S

状态下各指标的评估信息

Tab.1 EvaluationinformationforindicatorsinS

state

{S

(0.6)}{S

(0.8),S

(0.2)}{S

(0.8)}{S

(0.8)}

{S

(0.7)}{S

(0.8)}{S

(0.6)}{S

(0.8)}

{S{

{S

(0.8)}{S

(0.8)}

(0.4),S

(0.8),

(0.6)}S

(0.2)}

{S(0.{S

(0.4),{S

{S

(0.2),S

(0.6)}

8),

(0.8),

(0.2)}S

(0.6)}S

(0.2)}

表2 S

状态下各指标的评估信息

Tab.2 EvaluationinformationforindicatorsinS

state

{S

(0.4),

{S

(0.6)}

(0.8)}{S

(0.7)}{S

(0.8)}

{S{S

(0.4),

(0.9),

{S

(0.6)}S

(0.1)}

(0.7)}{S

(0.8)}

{S{S

{S

(0.8)}

(0.9),

(0.8),{S

(0.2),

(0.1)}S

(0.2)}S

(0.8)}

{S

(0.6)}{S

(0.8)}{S

{S

(0.2)}

(0.8),

(0.2)}

表3 S

状态下各指标的评估信息

Tab.3 EvaluationinformationforindicatorsinS

state

{S{S

(0.6),

(0.2),

{S

{S

(0.4)}

(0.8)}

(0.6),

(0.4)}S

(0.8)}

{S

{S

(0.7)}{S

(0.9)}

(0.4),

{S

(0.6)}

(0.8)}

{S

(0.4),

{S{S

{S

(0.8),

(0.6)}

(0.9)}

(0.8)}

(0.2)}

{S

(0.3),

{S{S

(0.6)}

(0.8)}

(0.6)}{S

(0.8)}

  b)以不同情景状态下方案指标评价的均值A

为参考点,

为不同情景状态下备选应急方案指标评估得分函数均值所

对应的标准化后的概率语言信息x

oj

。利用式(2)对评价结果

进行标准化处理后,根据概率语言的距离公式(4)计算第k种

情景状态下备选方案A

kk

和参考方案A

针对指标C

的距离,

如表4~6所示。

表4 S

状态下备选应急方案各指标到参考点的距离

Tab.4 Distancefromeachindicatorofalternativeemergency

plantoreferencepointinS

state

0.4380.60.20.4

1.4380.61.21.4

0.5620.60.20.4

表5 S

状态下备选应急方案各指标到参考点的距离

Tab.5 Distancefromeachindicatorofalternative

emergencyplantoreferencepointinS

state

0.20.450.050

1.20.451.051

0.20.450.150.2

表6 S

状态下备选应急方案各指标到参考点的距离

Tab.6 Distancefromeachindicatorofalternative

emergencyplantoreferencepointinS

state

0.1670.50.40.65

1.3670.50.60.85

0.2330.500.35

  c)计算综合前景矩阵。

根据式(7)~(8)计算三种情景状态下各个应急备选方案

的价值矩阵和概率权重矩阵。

-1.0870.6380.2430.446

-3.097-1.4351.1741.344



ij

0.603-1.435-0.546-1.005

1.2700.638-2.642-3.025

0.4540.4210.4210.421

Π

0.421

ij

(P

)=

0.4540.4540.421

0.4210.4540.4540.454

0.4210.4210.4540.454

-0

.5460.4950.0720

2.642-1.1141.0441

ij

0.243-1.114-0.424-0.546

1.1740.495-2.151-1.849

0.3280.3180.3180.318

Π

0.3280.3280.30.318

ij

(P

)=

18

0.3180.3280.3280.328

0.3180.3180.3280.328

-0.4650.5430.4460.684

0.867

ij

-2.962-1.2230.638

0.278-1.2230.000-0.893

1.2600.543-2.250-2.544

0.2570.2610.2610.261

Π

.2570.0.261

ij

(P

02570.261

)=

0.2610.2570.2570.257

0.2610.2610.2570.257

根据式(9)计算综合前景价值矩阵V

ij

-0.7920.5680.2410.367

-3.033-1.3310.9931.110

ij

0.403-1.331-0.387-0.865

1.2370.568-2.483-2.634

d)利用式(10)对综合前景决策矩阵V进行标准化处理,

得到标准化后的决策矩阵V

0.5250.8430.7670.796

V=

0.0000.3990.9430.970

0.8050.3990.6200.508

1.0000.8430.1290.094

e)以备选方案的整体效用度最大化为目标函数建立以下

优化模型:

maxZ=

=1

(i=1,2,…,4)

s.t.

ω

0,

j=1

ω

=1,

ω

∈Λ

(j=1,2,…,4)

其中:

=[

]×100%

max

max

=maxp

,p

^^

j=1

ij

,V

ij

=V

ij

×

ω

Λ

={0.3

≤ω

0.4,

ω

0.15,0.1

≤ω

0.2,

ω

0.1}

用Excel求解上述优化模型,得到四个指标的权重分别为

第7期耿秀丽,等:基于概率语言COPRAS的多属性风险型应急决策方法

·2031·

   

0.4、0.15、0.2、0.25。

f)将求得的指标权重代入式(11)(12)中,得到各个备选

应急方案标准值之和分别为0.687、0.489、0.632、0.576。将各

方案的标准值之和代入式(15)和(14)中,得到四种应急备选

方案的效用度分别为1、0.712、0.919、0.837。

由步骤f)的结果可知,每种备选应急方案的效用度的取值

范围是介于0%~100%间,在进行突发事件应急方案选择过程

中,应根据效用度大小进行最佳方案的选择,即对U

从大到小

进行排序,排序结果为U

>U

>U

>U

。第一种方案的效用度

最大,则应选择第一种备选应急方案进行村民的救援工作。

为说明本文所提方法的有效性,将本文方法与文献[16]

求解指标权重并进行方案排序的方法进行对比。在标准化后

的综合前景价值矩阵V

的基础上,采用文献[16]的方法得到

各个指标的权重为0.3、0.15、0.2、0.35。采用文献[16]的

TOPSIS方法计算得到备选应急方案的贴近度为0.574、0.493、

0.571、0.517,根据贴近度的大小对方案排序为U

>U

>U

,排序结果与本文的结果相同。但通过计算标准化后贴近

度的方差为0.0003,将本文方法求得的效用度经过标准化处

理,并计算其方差为0.0014。不同方法求得的指标权重如图

1所示。不同方法下的方案排序如图2所示。通过方差以及

图2可知,对比方法得到的贴近度过于相近,不能作为U

为最

佳应急方案的有利证明。相比对比方法,本文方法在确定U

为最佳应急方案时更加具有说服力。

注:为消除量纲影响,图2中的纵坐标值为本文方法得到

的效用度和对比方法得到的贴近度标准化后的结果。

4 结束语

本文针对不确定条件下的多属性应急决策问题给出一种

新的方法,所提方法的特点如下:a)在考虑风险态度的累积前

景理论条件下,针对决策信息存在的犹豫性以及犹豫偏好程

度,提出基于概率语言的累积前景理论决策方法,用于解决多

属性应急决策问题;b)在不完全指标权重情况下,以COPRAS

排序方法的思想来求解应急方案的指标权重,即以所有备选方

案的整体效用度最大化为目标函数建立优化模型来求解指标

权重,并利用COPRAS方法对备选应急方案进行排序。

通过分析山体滑坡后解救被困村民的应急决策案例,验证

了本文方法的有效性。本文适用于求解不完全指标权重情况

下的指标权重计算问题,后续将研究更为客观的情景概率估计

方法、群决策中的冲突协调问题以及指标权重完全未知条件下

的多属性应急决策问题。

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