A MCDA approach based on fuzzy dominance intensity to deal with partial information in a group decision making context

En este Trabajo Fin de Master (TFM) se ha desarrollado una herramienta software para la evaluacion de las alternativas en los procesos de toma de decisiones multicriterio en grupo con informacion parcial, basado en el ciclo del Analisis de Decisiones adaptado a un marco borroso. El TFM tiene su origen en el proyecto europeo TERRITORIES, en el que ha participado el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energeticas, Medioambientales y Tecnologicas), con quien se ha colaborado para resolver un problema de decision multicriterio complejo, la restauracion de los residuos producidos por dos plantas de produccion de acido fosforico de Huelva, que pertenecen a Fertiberia y Foret, que operan desde 1964. Producen acido fosforico, fosfatos y fertilizantes, a partir de rocas de fosfato. El fosfoyeso (PG) inutil y peligroso, fue arrojado inicialmente directamente al estuario del rio Odiel. En 1997, debido a una creciente reivindicacion de los ecologistas y activistas civiles, las empresas se vieron obligadas a instalar un sistema de recirculacion, que representaba una notable mejora ambiental. En dicho problema se consideran aspectos economicos, sociales, ambientales y radiologicos, analizando tres valiosas alternativas de correccion, especificamente la correccion en situ, utilizando el acondicionamiento de los residuos con vegetacion y otras opciones, la correccion ex situ, y una solucion combinada. En el presente TFM se ha desarrollado una herramienta software para realizar la evaluacion de las alternativas indicadas, aunque se ha desarrollado de forma general para que pueda ser aplicado a otros problemas de decision multicriterio de diferente naturaleza. Dicha herramienta esta finalizada. Quedamos pendiente aun de recibir informacion real sobre las preferencias y ciertas evaluaciones de las alternativas en algunos de los criterios, no habiendose podido resolver el problema en el momento de la finalizacion de este TFM. La herramienta desarrollada puede ser utilizada para toma de decisiones en grupo, en la que las preferencias de los decisores se obtienen de forma aislada, obteniendose un ranking de las alternativas evaluadas para cada uno de los decisores, que posteriormente son agregadas teniendo en cuenta su importancia relativa para alcanzar un ranking de consenso. Cada uno de los decisores puede utilizar informacion imprecisa a traves de intervalos, informacion ordinal o una escala borrosa de terminos linguisticos para expresar sus preferencias para el impacto de las alternativas en criterios subjetivos y para establecer la importancia relativa que tienen los criterios en el modelo de evaluacion en utilidad multiatributo aditivo. Las preferencias de los decisores, independientemente de como se hayan expresado, se traducen a informacion borrosa, que es explotada por el sistema desarrollado. Para ello, se calcula en primer lugar la matriz de dominacion borrosa entre los pares de alternativas, para lo cual se usan tecnicas de simulacion Monte-Carlo, para generar valores borrosos de la informacion ordinal aportada. A continuacion, se utiliza un metodo basado en la intensidad de la dominacion para informacion borrosa, que nos permite obtener una ordenacion de las alternativas en base a una medida de intensidad de la dominacion. Para la agregacion de las alternativas, dado que disponemos de un numero pequeno de rankings (uno por cada decisor), que disponemos de su importancia relativa, que el numero de elementos en los rankings es tambien pequeno, y que disponemos tambien de los valores de intensidad de dominacion que llevan a dichos ranking, el metodo que mejor se ajusta a esta situacion es el metodo de Kemeny. Este metodo es NP-duro desde un punto de vista computacional, por lo que se ha optado por el uso del metodo entropia cruzada estimada por simulaciones Monte Carlo (CEMC), implementada en la libreria RankAggreg, para realizar la agregacion, basado en el metodo de Kemeny pero que no ofrece problemas computacionales.---ABSTRACT---In this master’s thesis (TFM), a software tool has been developed to evaluate alternatives in multicriteria group decision-making processes with partial information, based on the Decision Analysis adapted with fuzzy logic. The TFM originates from the European TERRITORIES project, in which CIEMAT (Centre for Energy, Environmental and Technological Research of Madrid) has participated. The collaboration tried to solve a complex multicriteria decision problem, the restoration of waste produced by two Huelva phosphoric acid production plants, which belong to Fertiberia and Foret, operating since 1964. They produce phosphoric acid, phosphates, and fertilizers, from phosphate rocks. The useless and dangerous phosphogypsum (PG) was initially thrown directly into the Odiel river estuary. In 1997, due to a growing claim from environmentalists and civil activists, companies were forced to install a recirculation system, which represented a remarkable environmental improvement. This problem considers economic, social, environmental, and radiological aspects, analyzing three valuable correction alternatives, specifically on-site correction, using vegetation waste conditioning and other options, ex-situ correction, and a combined solution. In this TFM, a software tool has been developed to evaluate the indicated alternatives. However, it has been developed in a general way to be applied to other multicriteria decision problems of different nature. The software tool is finished. We are still pending to receive real information about preferences and specific assessments of alternatives in some of the criteria, and the problem could not have been resolved at the time of completion of this TFM. The developed tool can be used for group decision-making. The preferences of the decisions are obtained in isolation, obtaining a ranking of the evaluated alternatives for each decision-maker, which are subsequently aggregated considering their relative importance achieving a consensus ranking. Each decision-maker may use inaccurate information through intervals, ordinal information, or a fuzzy scale of linguistic terms to express their preferences for the impact of alternatives on subjective criteria and establish the relative importance of the evaluation model’s criteria in the evaluation of additive multi-attribute utility model. Regardless of how they have been expressed, decision-makers’ preferences translate into fuzzy information, exploited by the developed system. The fuzzy dominance matrix between the pairs of alternatives is first calculated, for which Monte-Carlo simulation techniques are used to generate fuzzy values of the ordinal information provided. Next, a method based on the intensity of dominance is used for fuzzy information, which allows us to obtain an ordering of the alternatives based on a measure of the intensity of dominance. For the aggregation of alternatives, the method that best suits this situation is Kemeny’s method. Since we have a small number of rankings (one for each decision), which we have of their relative importance, the number of elements in the rankings is also tiny. This method is NP-hard from a computational point of view. Cross-Entropy Monte Carlo method to perform aggregation, based on Kemeny’s method but not offering computational problems, has been chosen.