Impact of decision model structure on the selection of a telecommunications tower footing reinforcement alternative
Authors:
- B. Szewczyk,
- G. Śladowski,
- K. Ratoń
Abstract
In recent years, we have been able to observe a dynamic development of MCDA (multi-criteria decision analysis) methods, which have become widely used in various sectors, including construction. These methods are characterised by simplicity and one of their key advantages is their simple modelling of non-linear dependencies within decision problems and their analysis under the conditions of incomplete, uncertain and hard-to-measure information. The universality and simple use of these methods does not, however, free the decision-maker from the necessity to adopt the proper approach to modelling and analysing specific decision problems. To highlight the fact that it is the character of the problem that should determine the selection of the method of analysing it and not the other way around, the authors assessed the AHP (Analytic Hierarchy Process) and the ANP (Analytic Network Process) method in terms of verifying the impact of the different decision model structures on analysis outcomes and analysed their sensitivity to input data changes. This analysis was based on the example of selecting a telecommunications tower footing reinforcement alternative. The findings confirmed the significant impact of decision model structure on the ranking of the analysed alternatives.
- Record ID
- CUT672fa0daa07545c0ba369965da140160
- Publication categories
- ;
- Author
- Other language title versions
- Wpływ struktury modelu decyzyjnego na wybór wariantu wzmocnienia posadowienia wieży telekomunikacyjnej
- Journal series
- Archives of Civil Engineering, ISSN 1230-2945, e-ISSN 2300-3103
- Issue year
- 2021
- Vol
- 67
- No
- 2
- Pages
- 309-321
- Other elements of collation
- rys.; tab.; wykr.; Bibliografia (na s.) - 319-320; Bibliografia (liczba pozycji) - 11; Oznaczenie streszczenia - Abstr., Streszcz.; Numeracja w czasopiśmie - Vol. 67, Iss. 2
- Keywords in Polish
- MCDA (multi-criteria decision analysis), AHP (Analytical Hierarchy Process), ANP (Analytical Network Process), budownictwo, wzmocnienie fundamentów, wieże telekomunikacyjne
- Keywords in English
- MCDA (multi-criteria decision analysis), AHP (Analytical Hierarchy Process), ANP (Analytical Network Process), civil engineering, footing reinforcement, telecommunications towers
- Abstract in Polish
- W ostatnich latach można zauważyć dynamiczny rozwój metod MCDA (multi-criteria decision analysis), które znalazły powszechne zastosowanie także w budownictwie. Metody te cechuje prostota, a ich istotną zaletą jest łatwe modelowanie nieliniowych zależności w problemach decyzyjnych oraz ich analiza w warunkach niepełnej, niepewnej i trudno mierzalnej informacji. Autorzy niniejszego artykułu przeanalizowali specyfikę dwóch popularnych i uznanych metod wielokryterialnego wspomagania decyzji: metody AHP (Analytic Hierarchy Process) i ANP (Analytic Network Process). Przedmiotem oceny tych dwóch metod jest zagadnienie tzw. strukturyzacji problemu w formie modelu decyzyjnego, która determinuje charakter jego analizy. Ponieważ w praktyce wielu decydentów nie przywiązuje wagi do strukturyzacji problemu, w ramach stosowania w/w metod autorzy swoje rozważania na ten temat oparli na praktycznym przykładzie wyboru wariantu wzmocnienia posadowienia wieży telekomunikacyjnej stanowiącej część Radiowej Stacji Bazowej (RBS) Wierzbięcice w gminie Nysa na terenie Polski. W związku z planowaną modernizacją stacji bazowej i związaną z tym rozbudową infrastruktury antenowej na wieży i zwiększeniem obciążeń zalecono wykonanie wzmocnienia trzonu wieży oraz jej fundamentów. Analizie poddane zostały następujące warianty wzmocnienia fundamentu: V1 dodatkowe stopy fundamentowe, V2 mikropale, V3 płyta żelbetowa. Do oceny wariantów przyjęto siedem kryteriów decyzyjnych: C1 czas wykonania, C2 grunt do wywiezienia, C3 ilość potrzebnego sprzętu, C4 koszt, C5 stabilizacja tymczasowa, C6 stopień skomplikowania robót, C7 wymagania formalno-prawne. Celem przeprowadzonej analizy było ukazanie wpływu struktury modelu decyzyjnego na wybór optymalnego rozwiązania problemu decyzyjnego w świetle przyjętych kryteriów. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem czterech modeli decyzyjnych: modelu hierarchicznego, modelu uwzględniającego sprzężenie zwrotne między kryteriami i wariantami, modelu uwzględniającego współzależność między kryteriami, a także modelu uwzględniającego sprzężenie zwrotne między kryteriami i wariantami oraz współzależność między kryteriami. Otrzymany ranking wariantów decyzyjnych dla każdego z sieciowych modeli decyzyjnych był taki sam, jak dla modelu hierarchicznego i wskazywał jako najlepszy wariant V2 mikropale, zaś jako najgorszy wariant V1 dodatkowe stopy fundamentowe. Różniły się natomiast wartości priorytetów globalnych dla poszczególnych wariantów. O ile w przypadku modelu hierarchicznego różnica pomiędzy wartością dla mikropali i płyty żelbetowej była nieznaczna i wynosiła 3%, tak w przypadku uwzględnienia sprzężenia zwrotnego między kryteriami i wariantami wzrosła do 16%. Natomiast uwzględnienie współzależności między kryteriami spowodowało, że wspomniana różnica zwiększyła się do 48%. Przy uwzględnieniu zarówno sprzężenia zwrotnego między kryteriami i wariantami oraz współzależności między kryteriami, wariant wzmocnienia posadowienia z zastosowaniem mikropali uzyskał priorytet globalny o 51% większy od priorytetu dla wykonania płyty żelbetowej. Priorytet globalny wariantu wykonania dodatkowych stóp fundamentowych zmieniał się nieznacznie w stosunku do zastosowania modelu hierarchicznego. Analizując wartości priorytetów globalnych dla kryteriów decyzyjnych w przypadku poszczególnych modeli również można zauważyć wyraźną zmianę. O ile dla metody AHP zdecydowanie najbardziej preferowanymi kryteriami były koszt i wymagania formalno-prawne, tak w przypadku modeli sieciowych ich znaczenie wyraźnie spadło, a wartości priorytetów kryteriów były bardziej wyrównane. Przeprowadzona analiza udowadnia, że czynniki, które pozornie wydają się być mało istotne dla przedsięwzięcia, w rzeczywistości mogą determinować wybór rozwiązania. Można ocenić, że uwzględnienie sprzężeń zwrotnych pomiędzy kryteriami i wariantami oraz wzajemnych zależności pomiędzy kryteriami miało duży wpływ na ostateczną klasyfikację ważności kryteriów decyzyjnych, a co za tym idzie może przekładać się na otrzymany ranking wariantów. Dodatkowo dzięki zastosowaniu modelu sieciowego wybór optymalnego rozwiązania problemu badawczego stał się bardzo klarowny, z jednoznacznym wskazaniem wariantu najbardziej i najmniej korzystnego. Analiza wrażliwości zakładająca zbadanie wpływu wag poszczególnych kryteriów na ranking końcowy potwierdziła, że uwzględnienie dodatkowych zależności w modelu decyzyjnym może znacząco wpływać na uzyskane wyniki. Dodatkowe zależności czynią model bardziej stabilnym, co można uznać za efekt spodziewany, gdyż na wynik końcowy wpływa więcej zmiennych, zatem udział np. pojedynczej wagi kryterium w końcowym wyniku jest mniejszy. Przeprowadzona analiza wskazuje na duże znaczenie, jakie odgrywa właściwe założenie struktury modelu decyzyjnego i wpływ tej struktury na uzyskane wyniki analiz wielokryterialnych. Stosowanie hierarchicznej lub sieciowej metody analizy nie może być zakładane z góry, lecz każdorazowo dobierane do konkretnego problemu decyzyjnego, który w zależności od specyfiki może charakteryzować się większą lub mniejszą liczbą zależności między poszczególnymi elementami modelu.
- DOI
- DOI:10.24425/ace.2021.137170 Opening in a new tab
- URL
- https://ace.il.pw.edu.pl/volume-67-issue-2/ Opening in a new tab
- Language
- eng (en) English
- License
- Score (nominal)
- 100
- Additional fields
- Indeksowana w: Web of Science, Scopus
- Uniform Resource Identifier
- https://cris.pk.edu.pl/info/article/CUT672fa0daa07545c0ba369965da140160/
- URN
urn:pkr-prod:CUT672fa0daa07545c0ba369965da140160
* presented citation count is obtained through Internet information analysis, and it is close to the number calculated by the Publish or PerishOpening in a new tab system.