Применение методов Electrе для оценки надежности банковских вложений

Характеристика методологии оценки надежности банковских вложений. Анализ математического аппарата методов поддержки принятия решений семейства Electre. Аналитическое обоснование решений по оценке надежности банков с помощью методов семейства Electre.

Рубрика Экономико-математическое моделирование
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 18.02.2017
Размер файла 222,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
  • Глава 1. Методологическая основа оценки надежности банковских вложений
    • 1.1 Актуальность проблемы оценки надежности банковских вложений. Объект, предмет, цель и задачи исследования
    • 1.2 Методологическая основа применения методов семейства electre для поддержки принятия решений
    • 1.3 Необходимость аналитического обоснования решений о надежности банковских вложений
  • Глава 2. Математический аппарат методов поддержки принятия решений семейства Electre
    • 2.1 Математическая модель методов Electre Iv
    • 2.2 Математическая модель метода Electre II
    • 2.3 Математическая модель метода Electre III
    • 2.4 Математическая модель метода Electre EX
  • Глава 3. Аналитическое обоснование решений по оценке надежности банков с использованием методов семейства Electre
    • 3.1 Подготовка данных для оценки предпочтительности банков методами electre Iv, Electre II И Electre III 24
    • 3.2 Сравнительный анализ результатов расчетов 30
    • 3.3 Оценка предпочтительности банков методом Electre EX
  • Заключение
  • Список литературы
  • Приложения
    • Приложение 1
    • Приложение 2
    • Приложение 3

Введение

Текущее состояние экономики России характеризуется отсутствием роста, замедлением динамики или снижением основных макроэкономических показателей. При этом существует угроза возникновения стагфляции (ситуации, в которой падение основных макроэкономических показателей сопровождается значительным ростом инфляции). В стабилизации экономической ситуации особая роль отводится финансовой системе и, в первую очередь, банкам, как основным институциональным единицам финансовой системы страны. В ходе осуществления банковской деятельности у кредитных организаций возникают обязательства перед клиентами, условия выполнения которых связаны с риском, принимаемым банками на себя при размещении средств, привлеченных от клиентов. Именно поэтому банки рассматриваются как основные источники возможных шоков для финансовой системы страны, и именно этим объясняется пристальное внимание к банкам со стороны Банка России, одно из основных направлений деятельности которого связано с повышением устойчивости банковской системы [1, 2, 4].

Экономический рост в значительной степени зависит от объемов банковских операций (кредитования и инвестирования), однако банки не могут неограниченно наращивать объемы этих операций, чтобы не увеличивать риски, которые лимитируются нормативами и инструкциями Банка России [5].

Период массового распространения представлений о том, что для обеспечения роста экономики страны нужно наращивать количество банков [11, 18, 20] к настоящему времени закончился. К сожалению, сейчас стало ясно, что современное состояние банковской системы России далеко от идеального: многие банки характеризуются низкой ликвидностью (способностью выполнять обязательства), низким уровнем достаточности капитала и низкой прибыльностью на капитал. В результате в банковской системе возникает дополнительная уязвимость, связанная с растущими кредитными рисками (особенно в розничном кредитовании, поскольку эти кредиты, в основном, являются необеспеченными) в сочетании с недостаточным уровнем капитала банков. Кроме того, активизация надзорной практики Банка России [3] в современной ситуации свидетельствует о ненадежности и недобросовестности части банков, сознательно искажающих свою отчетность или осуществляющих противоправную деятельность (в том числе направленную на легализацию незаконных доходов).

В случае выявления Банком России недопустимого уровня риска у кредитной организации (неспособности выполнять принятые на себя обязательства при необходимости создания дополнительных резервов для страхования от рисков) у этой кредитной организации отзывается лицензия на осуществление банковской деятельности и реализуется процедура банкротства [1, 2]. Благодаря наличию системы страхования вкладов [4] в ситуации банкротства банка физические лица могут рассчитывать на компенсацию от Агентства по страхованию вкладов (АСВ) суммы вкладов в размере до 1 миллиона 400 тысяч рублей, а юридические лица и физические лица, обладающие вкладами в размере свыше 1 миллиона 400 тысяч рублей, могут рассчитывать на компенсацию части вложенных средств по окончанию процедуры банкротства (после реализации имущества обанкротившегося банка). Несмотря на достаточно высокий уровень компенсации, на который могут рассчитывать вкладчики банка - физические лица, ни один потенциальный клиент банка не хочет связываться с банком, для которого вероятна процедура банкротства.

Для каждого потенциального клиента банка проблема выбора надежного банка является очень актуальной, однако в условиях неполноты информации эта проблема решается сложно. Рейтинговые агентства лишь частично раскрывают методику, заложенную в построение банковского рейтинга, что может вызывать некоторое недоверие к публикуемым результатам. Применяемые методологии формирования рейтингов нельзя считать устоявшимися и безупречными - неслучайно в современных прикладных математических исследованиях вопросы технологии формирования рейтингов относятся к разряду наиболее актуальных [7, 8].

Оценка надежности банковских вложений (или оценка надежности банков) относится к задачам принятия решений и предполагает наличие поддерживающей аналитики.

Основной задачей поддержки принятия решений (ПР) является оперативное обеспечение лица принимающего решение (ЛПР) требуемой информацией, методами и приемами, позволяющими снизить неопределенность ситуации. В настоящее время методологическое сопровождение поддержку ПР достигло достаточно высокого уровня. Литература по поддержке ПР содержит описание разнообразных методов, предназначенных для решения задач, возникающих в процессе принятия решений [12-16]. Все эти методы в настоящее время находят широкое практическое применение. Однако на практике очень важно обеспечить правильное применение существующей методологии. Поэтому выяснение особенностей применения описанных в литературе методов к решению конкретных задач представляет самостоятельное направление развития поддержки ПР, поскольку именно в этом направлении может быть сделан существенный вклад в разработку тематики методологического обеспечения поддержки ПР.

Теоретическая новизна данного исследования состоит в модификации метода ELECTRE ЕХ путем изменения подхода к моделированию проблемной ситуации. В рамках этого модифицированного метода для экспертов предусматривается возможность построения вероятных вариантов реализации рассматриваемых ситуаций. Каждый ответ эксперта о возможных изменениях ситуации сопровождается установлением вероятности этих изменений.

Практическая значимость данной работы состоит в формулировании и решении задачи многокритериальной оценки банков на основе количественной общедоступной информации для достаточно представительной выборки банков, а также в расширении возможностей по извлечению экспертных знаний с использованием экспертных технологий.

Глава 1. Методологическая основа оценки надежности банковских вложений

1.1 Актуальность проблемы оценки надежности банковских вложений. Объект, предмет, цель и задачи исследования

Проблема надежности банка в настоящее время является одной из наиболее актуальных. Под надежностью банка понимается совокупность его показателей, обеспечивающих устойчивое эффективное функционирование. В рамках данной работы под надежностью банковских вложений понимается привлекательность банка для физического лица - потенциального вкладчика с точки зрения открытия в банке вклада и его сохранности в среднесрочной перспективе (до трех лет).

Объектом данного исследования является выборка российских банков, адекватно отражающая современную российскую банковскую систему (выборка включает банки с государственным участием, с участием иностранного капитала и российские частные коммерческие банки).

Предмет исследования - аналитическое обоснование поддержки принятия решений относительно надежности банковских вложений.

Оценка надежности банков, сделанная с ориентацией на среднесрочную перспективу, предполагает прогнозирование показателей банковской деятельности на трехлетний период. Наиболее приемлемым способом получения таких оценок является привлечение экспертов и использование сведений, полученных в ходе экспертного опроса.

При выборе банков в качестве объекта исследования учитывалась их особая роль в финансовой системе страны, связанная с размерами совокупного капитала, активов и пассивов, а также наличием права привлекать денежные средства физических и юридических лиц и размещать эти средства путем выдачи кредитов и инвестиций.

Цель данного исследования состоит в выявлении особенностей применения методов поддержки принятия решений и выработке рекомендаций их практического применения на примере сравнительной оценки надежности российских банков.

Задачи исследования состоят в:

· определении набора критериев, позволяющих проводить оценку надежности банков;

· сборе информации для формирования вышеназванных критериев оценки по ряду российских банков,

· определении оценок этих критериев на среднесрочную перспективу (2016-2018 годы);

· реализации процедуры оценки надежности банков и в сравнении результатов, полученных с использованием различных методов.

В ходе данного исследования применялись следующие методы исследования: был проведен анализ методов поддержки принятия решения и методов построения банковских рейтингов, был осуществлен сбор данных о деятельности кредитных организаций за 2007-2015 годы, проведено анкетирование экспертов о возможных изменениях критериев и использованы методы поддержки принятия решения семейства ELECTRE.

Новизна данного исследования состоит в изменении подхода к моделированию проблемных ситуаций в методе ELECTRE ЕХ. В данном исследовании был разработан инструментарий, позволяющий моделировать проблемные ситуации с использованием вероятностного подхода. В результате использования вышеназванного инструментария каждому ответу эксперта о возможных изменениях оценочных критериев была поставлена в соответствие вероятность осуществления указанных изменений. Таким образом, были расширены возможности применения экспертных технологий в принятии решений.

1.2 Методологическая основа применения методов семейства Electre для поддержки принятия решений

В научной литературе широко представлены различные методы поддержки ПР [9, 10, 12, 15, 16]. Каждая группа этих методов нацелена на решение задачи, связанной с необходимостью выбора (задачи выбора занимают одно из центральных мест в экономике [17, 21]).

1) Методы теории полезности [15] предназначены для решения задачи рационального выбора среди допустимых альтернатив и оперируют функциями полезности этих альтернатив. Критерием выбора альтернативы является ее предполагаемая полезность. В рамках теории полезности предлагается оценить ожидаемую полезность каждой альтернативы и выбрать альтернативу с максимальной ожидаемой полезностью.

Поскольку любая альтернатива может быть представлена цепочкой возможных событий, каждое из которых осуществляется с некоторой вероятностью, для упрощения процесса принятия решений применяется графический метод, изображающий дерево решений, учитывающее как влияние случая, так и промежуточных решений, принимаемых человеком. Каждая ветвь в этом дереве представляет собой возможную альтернативу, состоящую в некоторой последовательности решений. Правила выбора оптимальной (с точки зрения максимизации ожидаемой полезности) последовательности решений состоят в следующем: дерево решений необходимо анализировать, продвигаясь от концов ветвей к корню; при анализе случайностей нужно оценивать вероятности возможных событий; на этапе принятия решений должна выбираться ветвь с наибольшей ожидаемой полезностью (другие ветви при этом отсекаются).

Ограниченность теории полезности связана с тем, что на практике поведение людей отличается от рационального, поэтому практическое применение теории полезности связано с возникновением ряда противоречий.

2) Методы теории проспектов [15] разработаны для устранения противоречий между теоретическими построениями теории полезности и практическими действиями людей, связанных с принятием решений, и предназначены для решения задачи выбора с учетом нерационального поведения человека.

Основные поведенческие эффекты, учитываемые в теории проспектов:

- эффект определенности (больший вес придается детерминированным исходам);

- эффект отражения (предпочтения изменяются при переходе от выигрышей к потерям);

- эффект изоляции (выбор между альтернативными решениями упрощается путем исключения общих компонентов).

Для учета отклонения реального поведения человека от теоретически предписываемого аксиомами рационального поведения в теории проспектов вместо полезностей вводятся предпочтения (субъективные оценки) и специальные эвристики (правила построения рассуждений) [15]. К основным эвристикам могут быть отнесены суждения «по представительности», «по встречаемости», «по точке отсчета», «стремление к исключению риска» и «сверхдоверие» [15].

Суждение «по представительности» (или по похожести) состоит в построении умозаключений относительно какого-либо объекта по его похожести на объекты определенного класса. Суждение «по встречаемости» состоит в оценке вероятности событий по их встречаемости в собственной жизни. Суждение «по точке отсчета» состоит в использовании начальной информация как точки отсчета при определении вероятностей событий. «Стремление к исключению риска» состоит в предпочтительности альтернатив, не связанных с вероятностями значительных потерь. «Сверхдоверие» означает чрезмерное доверие к своим собственным суждениям, особенно в отношении прошлых событий.

Несмотря на стремление теории проспектов объединить представление о реальном поведении людей при принятии решений с теоретическими правилами рационального поведения, данная теория не смогла разрешить характерные для процессов принятия решений противоречия между теорией и практикой. Недостаточно формальный характер процедур принятия решений в соответствии с теорией проспектов допускал неоднозначное толкование используемых правил и приводил к противоречивым результатам.

3) Методы исследования операций [9, 10, 15] предназначены для обоснования решений при условии существования объективной модели рассматриваемого процесса. Проблемы, изучаемые в исследовании операций, охватывают структурированные предметные области (те, в которых могут быть выделены значимые параметры, а также установлены и количественно оценены существенные зависимости между этими параметрами). Задачи исследования операций предполагают оптимизацию выбранного критерия при условии выполнения заданных ограничений. Основные этапы решения задач исследования операций состоят в построении модели, выборе критерия оптимальности и нахождении оптимального с точки зрения выбранного критерия решения при соблюдении поставленных ограничений.

Классическими задачами исследования операций являются транспортная задача (осуществление заданных перевозок при условии минимизации затрат) и задача о назначениях (выполнение заданного объема работ существующими исполнителями при условии минимизации стоимости).

Проблемы применения методов исследования операций в экономических и управленческих задачах связаны с практической невозможностью построения объективной модели процесса и с неполнотой информации. Поэтому на практике методы исследования операций находят применение не в экономических, а в технологических задачах.

Кроме того, реальные задачи выбора, как правило, предполагают существование не одного, а нескольких критериев оценки решения. Задачи многокритериального выбора характеризуются отсутствием информации, позволяющей объективно оценить возможные последствия выбора той или иной альтернативы, и статистических данных, устанавливающих объективное соответствие между критериями оценки альтернатив. Недостаток информации должен быть восполнен субъективными оценками ЛПР.

4) Методы теории принятия решений [12, 15, 19] предназначены для решения многокритериальных задач, сформулированных в отношении слабоструктурированных проблем, связанных с неопределенностью исходов и с трудностями установления количественных взаимосвязей между значимыми параметрами. В литературе принято выделять [15, 19] задачи принятия решений, связанные с упорядочением альтернатив, имеющих оценки по многим критериям; с классификацией многокритериальных альтернатив; с выделением лучшей альтернативы.

Введение в рассмотрение многокритериальности определило принципиальное изменение характера решаемых задач, поскольку основу их решения составили априори неизвестные предпочтения ЛПР, в том числе связанные с установлением коэффициентов важности критериев.

Особенностью моделей, реализованных в методах поддержки ПР, является их субъективный характер, обусловленный предназначением для систематизации предпочтений ЛПР, а также построения умозаключений и выводов. Общий алгоритм моделей принятия решений включает: 1) процедуры выделения существенных ограничений параметров; 2) процедуры формирования критериев оценки альтернатив; 3) процедуры построения и анализа альтернатив.

Три наиболее известных подхода, реализованных в рамках теории принятия решений, представлены многокритериальной теорией полезности [15, 16], методом анализа иерархий [19] и семейством методов ELECTRE [12, 13, 15, 22-27].

Методы многокритериальной теории полезности (МТП) ориентируются [15] на решение задач, в которых альтернативы не задаются заранее: определению альтернатив предшествует принятие ЛПР решающего правила, позволяющего построить альтернативы, упорядочить их по качеству и отнести к выбранным классам решений. В ходе реализации методов МТП предполагается: 1) разработка перечня критериев и определение коэффициентов их важности; 2) построение функции полезности по каждому критерию; 3) проверка некоторых условий, определяющих эту функцию, в контакте с ЛПР; 4) построение решающего правила, отражающего зависимость между оценками альтернатив по выбранным критериям и общим качеством альтернативы, т.е. построение многокритериальной функции полезности; 5) оценка альтернатив и выбор наилучшей альтернативы.

К достоинствам подхода МТП относятся построение стройной математической теории, позволяющей обосновать вид общей функции полезности в зависимости от предпочтений ЛПР. При этом полученный результат позволяет оценить любые альтернативы, в том числе и гипотетические (пока не возникшие). Основные недостатки МТП связаны с предположением, что ЛПР в состоянии производить точные количественные измерения и может «назначить» все основные параметры, требуемые для реализации метода.

Сфера применения метода анализа иерархий (МАИ) [19] cвязана с решением задач, в которых альтернативы и критерии их оценки являются заданными. При решении таких задач усилия ЛПР тратятся на сравнение только существующих на практике альтернатив, а не всех тех альтернатив, которые можно представить в теории. Решение задачи состоит в построении решающих правил, позволяющих выделить лучшую альтернативу, упорядочить альтернативы по качеству, или отнести альтернативы к выделенным классам решений. Суть МАИ состоит в осуществлении декомпозиции проблемы с использованием иерархий и затем - синтеза путем нахождения отношений через суждения.

При реализации МАИ задача структурируется, т.е. представляется в виде иерархической структуры с несколькими уровнями: цели - критерии - альтернативы; ЛПР производит попарные количественные сравнения элементов каждого уровня; вычисляются коэффициенты важности для элементов каждого уровня; проверяется согласованность суждений ЛПР; рассчитывается показатель качества каждой из альтернатив и определяется наилучшая альтернатива.

При попарных сравнениях в МАИ ЛПР использует шкалу словесных определений уровней важности, которой поставлена в соответствие числовая шкала от 1 до 9. Сравнение заданных альтернатив осуществляется на нижнем уровне иерархической схемы по каждому критерию отдельно. Математически коэффициенты важности элементов каждого иерархического уровня определяются достаточно просто - путем расчета собственных векторов матриц, элементы которых представляют собой результат попарных количественных сравнений элементов и их нормирования. При определении наилучшей альтернативы каждая альтернатива анализируется по совокупности критериев, при этом вес каждого критерия умножается на важность альтернативы с точки зрения данного критерия.

Достоинством МАИ является меньшая нагрузка на ЛПР по сравнению с предполагаемой в МТП (сравниваются только реальные альтернативы; вместо абсолютных оценок альтернатив используются их относительные оценки). К недостаткам МАИ относятся возможность изменения предпочтений между двумя ранее заданными альтернативами при введении в рассмотрение новой альтернативы и некоторая необоснованность при переходе к числовой шкале в процессе проведения измерений.

Развитие экономики, сопровождавшееся возрастанием актуальности задачи выбора, требовало практических подходов, связанных с устранением недостатков перечисленных выше методов поддержки ПР и предназначенных для решения задач многокритериального оценивания. Из потребностей практики родилась группа последовательно разработанных методов, объединенных в семейство ELECTRE (от французского ELimination Et Choix Traduisant la Realite - исключение и выбор, отражающие реальность) [12, 15, 22-27], отличительной особенностью которых является простота реализации и широкая применимость в различных областях экономики.

В задачах, решаемых с помощью методов ELECTRE, обычно предполагаются заданными критерии, веса критериев, альтернативы и оценки альтернатив по критериям. Сравнение альтернатив осуществляется с целью выбора одной лучшей или группы лучших, ранжирования, или отнесения альтернатив к различным классам.

В общем виде реализация методов ELECTRE для каждых двух альтернатив предполагает расчет значений индексов согласия и несогласия с гипотезой о том, что одна альтернатива превосходит вторую альтернативу. Подсчитанные индексы сравниваются с заданными уровнями согласия и несогласия (если рассчитанный индекс согласия выше заданного уровня, а индекс несогласия - ниже, то одна из альтернатив превосходит другую; в противном случае альтернативы считаются несравнимыми).

ELECTRE I - первый метод семейства, применяется, если все критерии могут быть измерены в числовых шкалах с идентичными масштабами; из-за этого не имеет широкого практического применения.

ELECTRE Iv представляет собой развитие метода ELECTRE I (дополнен порогом «вето») и позволяет преодолеть проблему гетерогенности (разнородности) шкал, но не решает проблему несовершенных знаний.

ELECTRE IS использует псевдокритерии вместо истинных критериев и отменяет порог «вето»; позволяет принять во внимание гетерогенность шкал критериев и использовать несовершенные знания о предметной области.

ELECTRE II разработан на базе ELECTRE Iv. ELECTRE II вводит сильное и слабое отношение предпочтения. ELECTRE II представляет собой первый метод, использующий технику, основанную на построении вложенной последовательности предпочтений. Таким образом, данный метод предоставляет возможность ранжирования.

ELECTRE III представляет собой развитие метода ELECTRE II. Благодаря введению псевдокритериев и нечетких бинарных отношений предпочтения может иметь дело с неточными, неопределенными, или неструктурированными данными. Отношения предпочтения в данном методе интерпретируются как нечеткие отношения. Вводится коэффициент надежности, определяемый через индекс согласия и индекс несогласия.

ELECTRE IV представляет собой развитие метода ELECTRE III и позволяет ранжировать альтернативы без использования коэффициентов важности критериев. Данный метод основан на построении набора вложенных отношений предпочтения (выделяются 5 различных отношений, каждое последующее отношение предполагает предпочтение в менее надежных обстоятельствах, чем предыдущее).

ELECTRE EX [14] разработан на базе ELECTRE III с целью учета экспертных мнений при принятии решений, в том числе в отношении будущих периодов, поддающихся экспертному оцениванию. Данное положение обеспечивает привлекательность использования данного метода при прогнозировании на кратко- и среднесрочную перспективу.

В соответствии с приведенным выше описанием для целей настоящей работы были выбраны методы ELECTRE Iv, ELECTRE II, ELECTRE III и ELECTRE EX.

1.3 Необходимость аналитического обоснования решений о надежности банковских вложений

Общепринятым подходом к оценке надежности банков является построение банковских рейтингов. Первым этапом построения рейтинга является определение оценочной системы, включающей в себя набор критериев, оценку сравнительной важности этих критериев, оценочные шкалы для каждого критерия и принципы выбора.

Количество анализируемых критериев (показателей привлекательности альтернативных вариантов решения) серьезно влияет на сложность задач принятия решений: при большом количестве критериев задача становится трудно обозримой для ЛПР. Причем критерии оценки альтернатив могут быть как независимыми, так и зависимыми (когда оценка альтернативы с большой степенью вероятности определяется оценкой по другому критерию).

Несмотря на то, что окончательная формулировка критериев оценки альтернатив остается прерогативой ЛПР, без участия аналитиков задача эта является трудно разрешимой, поскольку вопросы выявления структуры множества критериев относятся к компетенции специалистов по поддержке принятия решений, которые делают процесс принятия решений значительно более осмысленным и эффективным.

К компетенции аналитиков также относится выяснение возможности достижения оптимальных значений по совокупности рассматриваемых критериев, или установление того, насколько хорошие значения по различным критериям достижимы одновременно. Таким образом, специалисты по поддержке ПР оказывают ЛПР помощь в выработке компромисса между допустимыми оценками по различным критериям при определении наилучшего решения (достижение такого компромисса обычно достигается путем проб, ошибок и затрат времени).

В методологическом плане выделяются два основных подхода к построению рейтингов: бухгалтерский (основанный на данных бухгалтерской отчетности) и экспертный (базирующийся на экспертных оценках). На практике при построении банковских рейтингов целесообразно обеспечить сочетание указанных методов.

При построении рейтингов возможно как полное ранжирование рассматриваемых объектов, так и выделение групп (классов однородных банков).

Выбор анализируемых показателей для ранжирования банков может включать как абсолютные, так и относительные показатели, причем эти показатели должны быть представлены за некоторый интервал времени, чтобы была возможность проследить динамику их изменения.

Сложность предметной области и недостаток знаний ЛПР требуют привлечения к процессу принятия решений экспертов, обладающих глубокими профессиональными знаниями в интересующей области. Задачи специалистов по поддержке ПР в этой ситуации заключаются в организации работы с экспертами и непосредственном проведении экспертизы, т.е. в реализации экспертных технологий в процессе принятия решений.

Применение экспертных знаний в принятии решений характеризуется рядом проблем, в том числе связанных с выбором между индивидуальным экспертом и группой экспертов. Оба варианта экспертных технологий имеют свои достоинства и недостатки и требуют соблюдения специальных процедур их осуществления. Работа с индивидуальным экспертом, как правило, является более оперативной, а с группой экспертов - более длительной. При работе с группой экспертов следует обращать внимание на возможности чрезмерных компромиссов, а также внутренних конфликтов и несогласий. В то же время при хорошо организованной экспертизе точность групповых оценок может оказаться выше точности оценок индивидуума.

Экспертные технологии могут быть использованы на этапе формирования множества критериев, предназначенных для оценки альтернативных решений. В этом случае результаты экспертизы должны удовлетворять требованиям полноты, возможности получения оценок по каждому критерию, возможности разбиения большого количества критериев на группы, отсутствия дублирования и минимальной размерности.

На практике при определении системы критериев целесообразно сочетать экспертные технологии с математическими (статистическими) подходами, в том числе с факторным и корреляционным анализом.

Для отражения субъективного характера экспертных оценок по выбранным критериям используются специально разработанные вербально-числовых шкалы. Суть каждой такой шкалы состоит в соотнесении содержательного описания применяемых градаций с определенным численным значением.

Существенным моментом, повышающим достоверность и надежность результатов экспертизы, является проведение анализа полученных экспертных оценок, осуществляемое специалистами по поддержке ПР. При проведении такого анализа основное внимание должно быть направлено на выявление неточности и противоречивости экспертных оценок, а также на выяснение степени согласованности экспертных оценок при коллективной экспертизе.

Аналитическое обоснование решений повышает уровень профессионализма этих решений. При этом в зависимости от особенностей предметной области и особенностей формулировки задачи принятия решений применяемые аналитиками методы могут существенно различаться.

глава 2. математический аппарат методов поддержки принятия решений семейства Electre

2.1. математическая модель методов Electre Iv

Рассматривается множество альтернатив V ={V1, V2 … VL}, каждая из которых представляет собой независимый вариант решения поставленной проблемы.

Для оценки альтернатив из множества V вводится множество критериев К={K1, K2 … KN} и множество весов критериев P={P1, P2 … PN} (каждому элементу Kn ставится в соответствие элемент Pn). Значения Pn задаются экспертно и представляют собой константы (0<Pn<1), для которых выполняется условие (1):

N

? Pn =1. (1)

n=1

В случае, когда N достаточно велико, для обеспечения выполнения условия (1) применяется процедура нормирования, состоящая в делении веса каждого критерия на сумму весов всех критериев.

Для каждого критерия Kn должно быть определено направление изменения его качества: минимизация (минимальная оценка по критерию считается наилучшей) или максимизация (максимальная оценка по критерию считается наилучшей). Качественные критерии требуют предварительной разработки балльных шкал, позволяющих проводить количественное оценивание, причем единственно возможным для качественных критериев направлением является «максимизация» (наибольшее количество баллов присваивается наилучшей оценке).

Каждая альтернатива из множества V получает количественную экспертную оценку по каждому критерию из множества K, в результате чего формируется матрица F с элементами Fln, представляющими собой оценку альтернативы Vl по критерию Kn (существенным моментом является то, что в качестве оценок альтернатив могут использоваться как статистические, так и прогнозные данные, характеризующиеся разной размерностью):

___ ___

F = {Fln}; l=1,L , n=1,N . (2)

Попарное сравнение альтернатив методами ELECTRE предполагает выдвижение и проверку гипотезы о том, что альтернатива Vi не хуже, чем альтернатива Vk (запись данной гипотезы осуществляется введением бинарного отношения S, которое означает «не хуже чем»):

__ ___

ViSVk, i=1,L; k=1,L. (3)

Для проверки гипотезы (3) рассчитывается индекс согласия и осуществляется его сравнение с предварительно заданным экспертным путем уровнем согласия.

Индекс согласия (для сравнения альтернатив Vi и Vk) обозначается

__ __

SO(Vi,Vk) , i=1,L; k=1,L (4)

SO(Vi,Vk) показывает насколько альтернатива Vi превосходит альтернативу Vk по всем рассматриваемым критериям и рассчитывается как сумма весов Pn всех критериев Kn, по которым альтернатива Vi оказалась лучше (не хуже) альтернативы Vk :

N

SO(Vi,Vk) = ? Pn , : (5)

n=1

где n определяется из следующих условий

для критериев с направлением «максимизация»:

__ __ __

Fin ? Fkn, i =1,L, k =1,L, n =1,N;

для критериев с направлением «минимизация»:

__ __ __

Fin ? Fkn, i =1,L, k =1,L, n =1,N.

Уровень согласия - s - определяется экспертно и обозначает минимально допустимый с точки зрения ЛПР суммарный вес критериев, по которым альтернатива Vi может быть лучше альтернативы Vk, для того, чтобы признать справедливой гипотезу (3).

Для каждого критерия Kn вводится задаваемый экспертно вето-порог vn, определяющий критичную с точки зрения ЛПР разницу между оценками альтернатив Vi и Vk по данному критерию (Fin-Fkn): превышение данного параметра позволяет наложить вето на гипотезу (3).

Определения условия наложения вето критерием Kn на гипотезу (3) различаются в зависимости от направления изменения качества этого критерия.

Для критериев с направлением «максимизация» вето на гипотезу (3) накладывается, если разница между оценками альтернатив Vk и Vi по критерию Kn превышает или равна вето-границе vn:

__ __ __

(Fkn-Fin)?vn.; i=1,L, k=1,L, n=1,N. (6)

Для критериев с направлением «минимизация» вето на гипотезу (3) накладывается, если разница между оценками альтернатив Vi и Vk по критерию Kn превышает или равна его вето-границе vn:

__ __ __

(Fin-Fkn)?vn.; i=1,L, k=1,L, n=1,N. (7)

Таким образом, для признания справедливости гипотезы (3) в методе ELECTRE Iv необходимо выполнение двух условий:

__ __

1) SO(Vi,Vk)?s, i=1,L; k=1,L. (8)

__ __ ___

2) (Fkn-Fin)<vn, i=1,L; k=1,L, Kn>max, n=1,N, или (9)

__ __ ___

(Fin-Fkn)<vn.; i=1,L, k=1,L, Kn>min, n=1,N.

В противном случае альтернативы Vi и Vk несравнимы.

2.2 Математическая модель метода Electre II

Метод ELECTRE II был сформулирован на базе метода ELECTRE Iv и представляет собой развитие этого метода, направленное на построение вложенной последовательности предпочтений.

Данный метод позволяет реализовать процедуру ранжирования альтернатив, основанную на последовательном сравнении каждой пары альтернатив (в ходе каждого сравнения рассчитывается индекс согласия и осуществляется проверка ситуации вето аналогично методу ELECTRE Iv). При этом наилучшей альтернативой считается та, которая предпочитается наибольшему количеству альтернатив, а наихудшей - та, которая предпочитается наименьшему количеству альтернатив.

В методе ELECTRE II в рассмотрение вводятся два отношения предпочтения (сильное и слабое) и, соответственно, рассматриваются два уровня согласия. Первое (более сильное) отношение предпочтения предназначено для выделения тех решений, в которых эксперты более уверены, во второе (более слабое) отношение предпочтения должны попасть утверждения, или решения, вызывающие меньшую степень уверенности.

Сильное отношение предпочтения обозначается S1, для его проверки используется уровень согласия s1. Слабое отношение предпочтения обозначается S2, для его проверки используется уровень согласия s2. Уровни согласия s1 и s2 задаются экспертно, при этом должно соблюдаться условие:

s1 > s2 , (10)

т.к. чем меньше уровень согласия, тем ниже требования к величине индекса согласия (см. 2.1.), используемого для проверки гипотезы о предпочтительности, проверяемой для каждой пары альтернатив.

Таким образом, бинарное отношение предпочтения S, используемое в методе ELECTRE Iv (см. 2.1.), заменяется на два бинарных отношения: S1 и S2, а проверка гипотезы (3) - на проверку двух гипотез:

__ __

ViS1Vk , i=1,L; k=1,L (11) и

__ __

ViS2Vk , i=1,L; k=1,L. (12)

Для признания справедливости гипотезы (11) в методе ELECTRE II необходимо выполнение условия контроля ситуации вето (9), изложенного в методе ELECTRE Iv, а также следующего условия:

__ __

SO(Vi,Vk)?s1, i=1,L; k=1,L. (13)

В противном случае альтернативы Vi и Vk будут считаться несравнимыми в смысле отношения S1.

Для признания справедливости гипотезы (12) в методе ELECTRE II также необходимо выполнение условия контроля ситуации вето (9), изложенного в методе ELECTRE Iv, и следующего условия:

__ __

SO(Vi,Vk)?s2, i=1,L; k=1,L. (14)

В противном случае альтернативы Vi и Vk будут считаться несравнимыми в смысле отношения S2.

Процедура ранжирования альтернатив с использованием метода ELECTRE II осуществляется следующим образом. Количество альтернатив, которым предпочитается альтернатива Vi, обозначается через rVi. Для вычисления rVi используется следующая формула:

L

rVi = ? 1k ,. (15)

k=1

где i - номер ранжируемой альтернативы, k:ViSVk и k ? i

В соответствии с рассчитанными для каждой альтернативы rVi формируется множество, содержащее наилучшие альтернативы (предпочитаемые большему числу других альтернатив, т.е. с наибольшим rVi). Если наилучшими (с одинаковым rVi) признаны несколько альтернатив, требуется проведение повторного сравнения и повторного вычисления rVi. Описанная процедура повторяется до тех пор, пока не определится наилучшая альтернатива, или не будет подтверждено, что все отобранные альтернативы равнозначны. Наилучшая альтернатива (или несколько альтернатив) получает ранг 1 и удаляется из рассмотрения. Затем процедура повторяется для определения альтернативы (или группы альтернатив) с рангом 2, и так далее до тех пор, пока все альтернативы не будут рассмотрены и проранжированы.

2.3 Математическая модель метода Electre III

Метод ELECTRE III является развитием метода ELECTRE II и предоставляет возможность более точного ранжирования альтернатив, которая достигается благодаря использованию псевдо-критериев, позволяющих учитывать неструктурированные данные.

Концепция псевдо-критериев основывается на том, что оценки альтернатив не обладают абсолютной точностью, что обеспечивает возможность различной трактовки разницы между оценками альтернатив. Для учета этого факта при определении отношения предпочтения S используются границы безразличия и предпочтения, которые позволяют учитывать степень превосходства одной альтернативы над другой по каждому критерию.

Для каждого критерия Kn вводится определяемая экспертно граница безразличия - qn, обозначающая несущественную с точки зрения ЛПР разницу между оценками двух альтернатив по этому критерию, которая позволяет сделать вывод о равнозначности сравниваемых альтернатив по данному критерию.

Для каждого критерия Kn вводится определяемая экспертно граница предпочтения - pn, обозначающая существенную с точки зрения ЛПР разницу между оценками двух альтернатив по этому критерию, которая позволяет сделать вывод о строгом превосходстве одной альтернативы над другой по данному критерию.

Поскольку граница предпочтения обозначает существенную с точки зрения ЛПР разницу между оценками альтернатив, а граница безразличия - несущественную разницу, граница предпочтения должна быть всегда больше границы безразличия:

___

pn > qn, n=1,N. (16)

Ранжирование альтернатив методом ELECTRE III основано на последовательном сравнении каждой пары альтернатив. В рамках этого сравнения для каждой пары альтернатив по каждому критерию Kn вычисляется индекс согласия SOn(Vi,Vk) по следующей формуле:

Для критериев с направлением максимизация:

1, если (Fin - Fkn)? pn

SOn(Vi,Vk) = (Fin - Fkn) / pn, если qn < (Fin - Fkn)< pn (17)

0, если (Fin - Fkn)? qn

Для критериев с направлением минимизация:

1, если (Fkn - Fin)? pn

SOn(Vi,Vk) = (Fkn - Fin) / pn, если qn <(Fkn - Fin)< pn (18)

0, если (Fkn - Fin )? qn

Таким образом, 0 ? SOn(Vi,Vk) ? 1.

__ __ __

В (17) - (19) i=1,L, k=1,L, n=1,N. (19)

Если SOn(Vi,Vk) = 1, то альтернатива Vi строго лучше альтернативы Vk по критерию Kn. Если , то присутствует нестрогое предпочтение альтернативы Vi альтернативе Vk по критерию Kn. Если SOn(Vi,Vk) = 0, то нет оснований полагать, что альтернатива Vi лучше альтернативы Vk по критерию Kn. Соответственно, чем выше значение индекса согласия SOn(Vi,Vk), тем альтернатива Vi лучше альтернативы Vk по критерию Kn.

После вычисления индексов согласия для каждой пары альтернатив по каждому критерию вычисляется индекс несогласия, отражающий, насколько одна альтернатива хуже другой по рассматриваемому критерию. При сравнении альтернатив Vi и Vk индекс несогласия по критерию Kn обозначается NEn(Vi, Vk) и вычисляется по следующей формуле:

Для критериев с направлением максимизация:

0, если (Fkn - Fin) ? qn

NEn(Vi, Vk) = (Fkn - Fin) / vn, если qn < (Fkn - Fin) < vn (20)

1, если (Fkn - Fin) ? vn

Для критериев с направлением минимизация:

0, если (Fin - Fkn) ? qn

NEn(Vi, Vk) = (Fin - Fkn) / vn, если qn < (Fin - Fkn) < vn (21)

1, если (Fin - Fkn) ? vn

Таким образом,

0 ? NEn(Vi, Vk) ? 1. (22)

__ __ ___

В (20) - (22) i=1,L, k=1,L, n=1,N.

Если NEn(Vi, Vk) = 0, то нет оснований полагать, что альтернатива Vi хуже альтернативы Vk по критерию Kn. Если , то существуют основания полагать, что альтернатива Vi хуже альтернативы Vk по критерию Kn. Если NEn(Vi, Vk) = 1, то критерий Kn накладывает вето на утверждение, что альтернатива Vi лучше чем Vk. Соответственно, чем выше значение индекса несогласия NEn(Vi, Vk), тем альтернатива Vi хуже чем Vk по критерию Kn.

Для оценки превосходства одной альтернативы над другой по всем критериям вводится общий индекс согласия C(Vi,Vk), который рассчитывается как сумма произведений веса каждого критерия Pn, на индекс согласия по данному критерию SOn(Vi,Vk), где n - номер соответствующего критерия.

C(Vi,Vk) = (23)

0 ? C(Vi,Vk) ? 1 (24)

__ __

В (23) - (24) i=1,L, k=1,L.

Если C(Vi,Vk) = 1, то альтернатива Vi строго предпочитается альтернативе Vk по всем критериям, а если C(Vi,Vk) = 0, то нет оснований полагать, что альтернатива Vi лучше альтернативы Vk. Соответственно, чем выше значение общего индекса согласия C(Vi,Vk) тем альтернатива Vi предпочтительнее альтернативы Vk.

Для оценки того, насколько одна альтернатива хуже другой по всем критериям, вводится общее отношение нон-несогласия ND(Vi,Vk):

ND(Vi,Vk) = (25)

0 ? ND(Vi,Vk) < +? (26)

___ __

В (25) - (26) i=1,L, k=1,L.

Если ND(Vi,Vk) = 0, то как минимум один критерий накладывает вето на утверждение что альтернатива Vi лучше чем Vk. Если отношение нон-несогласия стремится к +?, то по всем критериям SOn(Vi,Vk) = 1 (т.е. по всем критериям альтернатива Vi строго лучше альтернативы Vk). Соответственно, чем меньше значение общего отношения нон-несогласия ND(Vi,Vk), тем альтернатива Vi хуже альтернативы Vk.

Для определения наличия отношения предпочтения между двумя альтернативами в методе ELECTRE III требуется одновременно учесть отношение согласия и отношение нон-несогласия, что осуществляется путем введения новой переменной - общего отношения предпочтения PR, вычисляемой путем перемножения общего индекса согласия и отношения нон-несогласия по соответствующей паре альтернатив:

__ __

PR(Vi,Vk) = ND(Vi,Vk)* C(Vi,Vk), i=1,L, k=1,L. (27)

__ __

0 ? PR(Vi,Vk) < +?, i=1,L, k=1,L.

PR(Vi,Vk) = 0 в том случае, если как минимум 1 критерий накладывает вето на утверждение что альтернатива Vi предпочтительнее альтернативы Vk (ND(Vi,Vk) = 0) и/или нет оснований полагать, что альтернатива Vi лучше альтернативы Vk ни по одному из критериев (C(Vi,Vk) = 0).

Для определения отношения предпочтения между двумя альтернативами вводится задаваемая экспертно граница отношения предпочтения л, определяющая минимально достаточное с точки зрения ЛПР значение общего отношения предпочтения.

Согласно методу ELECTRE III, альтернатива Vi считается «не хуже чем» Vk, если значение PR(Vi,Vk) не меньше границы отношения предпочтения л. Граница отношения предпочтения определяется ЛПР и может быть как константой, так и функцией от некоторой переменной. Чем выше граница отношения предпочтения, тем выше «строгость» ранжирования альтернатив.

Процедура ранжирования альтернатив (присвоение альтернативам рангов) в методе ELECTRE III производится с использованием порядка, описанного в 2.1 для метода ELECTRE II.

2.4 Математическая модель метода Electre EX

Метод ELECTRE EX [12] позволяет учитывать экспертные технологии при формировании матрицы оценок критериев рассматриваемых альтернатив, включая рассмотрение возможностей реализации различных ситуаций. При этом эксперты оценивают вероятности возникновения предложенных ситуаций. В рамках каждой ситуации экспертные оценки значений критериев для каждой альтернативы усредняются, после чего для ранжирования альтернатив используется метод ELECTRE III.

Таким образом, в дополнение к описанию, приведенному в 2.1-2.3, алгоритм метода ELECTRE EX предполагает наличие множества экспертов D={D1, D2, …, DM}, множества коэффициентов компетентности экспертов W={W1, W2, …, WM}, множества проблемных ситуаций J={J1, J2, …, JX} и матрицы вероятностей возникновения проблемных ситуаций P={P11, …, Pmx, …, PMX}, каждый элемент которой Pmx представляет собой оценку вероятности возникновения ситуации Jx, данную экспертом Wm.

Формируемые экспертами для каждой проблемной ситуации матрицы критерий-альтернатива состоят из элементов Flndj, представляющих собой оценку l-ой альтернативы по n-му критерию, выставленную d-ым экспертом для проблемной ситуации j.

...

Подобные документы

  • Повышение надежности метода оценки клиентов для снижения рисков при выдаче кредита путем определения ключевых параметров, влияющих на принятие решения. Использование банком скоринговых моделей на различных этапах оценки клиентов, алгоритм apriori.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 25.07.2015

  • Обоснование решений в конфликтных ситуациях. Теория игр и статистических решений. Оценка эффективности проекта по критерию ожидаемой среднегодовой прибыли. Определение результирующего ранжирования критериев оценки вариантов приобретения автомобиля.

    контрольная работа [99,9 K], добавлен 21.03.2014

  • Изучение на практике современных методов управления и организации производства, совершенствование применения этих методов. Описание ориентированной сети, рассчет показателей сети для принятия управленческих решений. Проблема выбора и оценка поставщика.

    курсовая работа [137,6 K], добавлен 21.08.2010

  • Теоретические основы первичной обработки статистической информации. Особенности определения минимального числа объектов наблюдения при оценке показателей надежности. Анализ вероятностной бумаги законов нормального распределения и распределения Вейбулла.

    курсовая работа [163,5 K], добавлен 22.03.2010

  • Проведение расчетов по АВС-XYZ анализу. Определение степени прогноза надежности потребления при высокой потребительской стоимости. Обоснование выбора склада для хранения товаров по критериям надежности. Составление гистограммы, оценка результатов.

    лабораторная работа [122,0 K], добавлен 17.06.2015

  • Экономико-математическое моделирование как метод научного познания, классификация его процессов. Экономико-математическое моделирование транспортировки нефти нефтяными компаниями на примере ОАО "Лукойл". Моделирование личного процесса принятия решений.

    курсовая работа [770,1 K], добавлен 06.12.2014

  • Решение математической двухпараметрической задачи оптимизации на основе методов линейного программирования. Выбор оптимальной профессии, для которой показатели безопасности будут минимальными или максимальными. Методика интегральной оценки условий труда.

    контрольная работа [256,1 K], добавлен 29.04.2013

  • Открытие и историческое развитие методов математического моделирования, их практическое применение в современной экономике. Использование экономико-математического моделирования на всей уровнях управления по мере внедрения информационных технологий.

    контрольная работа [22,4 K], добавлен 10.06.2009

  • Характеристика ипотечного кредитования на примере Брянской области. Обзор математических методов принятия решений: экспертных оценок, последовательных и парных сравнений, анализа иерархий. Разработка программы поиска оптимального ипотечного кредита.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 29.11.2012

  • Теоретические основы экономико-математических методов. Этапы принятия решений. Классификация задач оптимизации. Задачи линейного, нелинейного, выпуклого, квадратичного, целочисленного, параметрического, динамического и стохастического программирования.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 07.05.2013

  • Использование методов исследования операций для обоснования оптимальных решений, принимаемых менеджером. Выполнение расчетов, необходимых для обоснования решений в управлении и повышения их эффективности с помощью компьютерных программ (например, Excel).

    курсовая работа [5,2 M], добавлен 22.06.2019

  • Оптимизация решений динамическими методами. Расчет оптимальных сроков начала строительства объектов. Принятие решений в условиях риска (определение математического ожидания) и неопределенности (оптимальная стратегия поведения завода, правило максимакса).

    контрольная работа [57,1 K], добавлен 04.10.2010

  • Освоение методики организации и проведения выборочного наблюдения; статистических методов и методов компьютерной обработки информации; методов оценки параметров генеральной совокупности на основе выборочных данных. Проверка статистических гипотез.

    лабораторная работа [258,1 K], добавлен 13.05.2010

  • Применение теории игр для обоснования и принятия решений в условиях неопределенности. Цель изучения систем массового обслуживания, их элементы и виды. Сетевые методы планирования работ и проектов. Задачи динамического и стохастического программирования.

    курсовая работа [82,0 K], добавлен 24.03.2012

  • Теория надежности как самостоятельная наука. Понятия теории массового обслуживания. Процесс восстановления как частный случай случайного потока однородных событий. Стратегия управления и ее свойства. Надежность восстанавливаемого элемента и системы.

    курсовая работа [611,9 K], добавлен 25.06.2017

  • Исследование самой совершенной операционной системы для мобильных устройств в мире. Особенности использования математических методов для улучшения работы организации и максимизации прибыли. Применение скоринга для оценки риска и анализа сотрудничества.

    курсовая работа [344,1 K], добавлен 04.12.2013

  • Применение методов и формул математической статистики при выполнении расчета показателей эффективности производства, организации рабочего процесса, оценке перспектив и разработке планов развития определенных отраслей промышленности. Расчет добычи угля.

    контрольная работа [497,9 K], добавлен 05.11.2009

  • Разработка и принятие правильного решения как задачи работы управленческого персонала организации. Деревья решений - один из методов автоматического анализа данных, преимущества их использования и область применения. Построение деревьев классификации.

    контрольная работа [91,6 K], добавлен 08.09.2011

  • Роль статистических методов в объективной оценке количественных и качественных характеристик процесса управления. Использование инструментов качества при анализе процессов и параметров продукции. Дискретные случайные величины. Теория вероятности.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.01.2015

  • Принятие решений как особый процесс человеческой деятельности, направленный на выбор наилучшего варианта действий. Особенности применения математических методов в данном процессе. Принципы оптимизации в математике, их эффективность. Содержание теории игр.

    реферат [392,7 K], добавлен 20.03.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.