فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 33، تابستان  94

بررسی روش­­های فرارتبه­ای PROMETHEE و ELECTRE در تصمیم­گیری­های­محیط­زیستی صنعت نفت و پتروشیمی

سولماز عموشاهی[1]*

Solmazamooshahi@gmail.com

فرهاد نژادکورکی[2]

شراره پورابراهیم[3]

چکیده

امروزه با توجه به آلودگی­ها و اختلالات محیط­­زیست و عوارض آن برای انسان و سایر موجودات، مسایل محیط­زیستی یکی از جدی­ترین مشکلات کره زمین را به خود اختصاص داده­ است. این مشکلات روز به روز نیاز  بشر را برای یافتن راهکارهایی جهت حل آن افزایش می­دهد. یکی از مهم­ترین مشکلات پیش‏رو، آلودگی­های صنایع موجود از جمله صنعت نفت بوده که نقش به سزایی در پیشرفت و اقتصاد کشورها دارد. برای ارزیابی و کاهش اثرات ناشی از این صنایع راهکارهای گوناگونی وجود دارد. یکی از راهکارها، روش تصمیم­گیری چندمعیاره است.

در روش­ چندمعیاره،­ گزینه­ها بر اساس میزان ارزششان مرتب می­شوند. این عمل با توجه به معیارهای موجود انجام می­پذیرد. در مطالعه­ اخیر دو مورد از مهم­ترین روش­های رتبه­بندی مورد مطالعه قرار گرفت و مزایا و معایب آن­ها بررسی شد. هم چنین مطالعه­ای موردی با استفاده از روش PROMETHEE  بر روی پتروشیمی اراک صورت گرفت و گزینه­های مرحله ساختمانی بر اساس درجه اهمیت رتبه­بندی گردید..

پس از مطالعه موردی صورت گرفته و بررسی سایر مطالعات انجام شده در این زمینه، روش PROMETHEE نسبت به روش ELECTRE به دلیل عواملی از جمله راحت و قابل­فهم بودن، توانایی مقابله با عدم قطعیت، ارزش دادن به تصمیم­گیران، قدرت نمایش دیداری داده­ها، اعتبار و انعطاف­پذیری بیش‏تر به عنوان روش برتر انتخاب گردید. روش ذکر شده می­تواند در مورد تصمیم­گیری­های محیط­زیستی و نیز تصمیم­گیری­های حیطه صنعت نفت و پتروشیمی که دارای داده­های کیفی و کمی توام و نیز عدم اطمینان هستند به کار رفته و نتایج مطلوبی را در اختیار محققین قرار دهد.

کلمات کلیدی: تصمیم­گیری­های محیط زیستی، تصمیم­گیری چندمعیاره، صنعت نفت و پتروشیمی، PROMETHEE،  ELECTRE.

مقدمه

در طول تاریخ، اثرات بشر بر روی محیط­زیست خود ناچیز بوده، اما طی 200 سال گذشته به ویژه پس از به وقوع پیوستن انقلاب صنعتی، این اثرات به طور فزاینده­ای افزایش یافته است. هم اکنون جهان مواجه با یک بحران اکولوژیکی است که ابعاد آن روز به روز در حال گسترش می­باشد و هرچه زمان می­گذرد، ارزیابی و پایش علمی، تصویر دقیق و روشن­تری از نشانه­های تخریب اکولوژیکی در سراسر کره­ زمین ارایه می­دهد(1). تصمیم­گیری در مورد مسایل محیط­زیستی می­تواند          بسیار پیچیده و مشکل به نظر برسد. در بیشتر موارد دلیل     این پیچیدگی آن است که این گونه مسایل به صورت ترکیبی از موضوعات اجتماعی- سیاسی، محیط­زیستی، اکولوژیکی و    عوامل اقتصادی هستند. یک انتخاب مطلوب برای احیا و نیز راهکار کاهش آلودگی اماکن، برنامه­ریزی برای اراضی و       سایر مشکلات محیط­زیستی از جمله مکان­های حساس می­تواند شامل مسایل چندمعیاره­ای گردد که سبب تعیین توزیع­های هزینه- فایده، تاثیرات محیط­زیستی جمعیت­های گوناگون، امنیت، خطرهای اکولوژیکی و ارزش­های انسانی می­شود.        در اغلب موارد جمع­آوری همه این معیارها در یک روش می­تواند بسیار مطلوب باشد. یکی از مزیت­های این جمع­آوری ایجاد توانایی آن برای وارد کردن نظر کارشناسان مختلف       در این خصوص است(2). زیر­مجموعه­ای از پژوهش در عملیات وجود دارد که به آن دانش تصمیم یا دانش تصمیم­گیری گفته می­شود و بر روی چگونگی تصمیم­گیری و بهبود آن تمرکز دارد. در دانش تصمیم­گیری هم­چنین عناصری از روان­شناسی، تجارت، پردازش کامپیوتری و دیگر جنبه­های میان­بخشی مهم برای مدیران وجود دارند. بسیاری از نظریه­ها و فنون با فرآیند ارزیابی اثرات ­توسعه ارتباط دارند. باید توجه داشت که هدف زیربنایی ارزیابی اثرات توسعه فراهم نمودن پایه­ای برای    تصمیم­گیری منطقی و آگاهانه در خصوص شرایط و یا        قابل­قبول بودن یک عملیات در محیط طبیعی است(3).       صنعت نفت و پتروشیمی از مهم­ترین صنایع کشور ایران می­باشد. اولین بار صنعت پتروشیمی در آمریکا پا به عرصه وجود گذاشت و آمریکایی­ها اصطلاح Petrochemical را برای    مواد خام حاصل از نفت معمول نمودند. سپس در اروپا و ممالک دیگر استفاده از مواد نفتی به عنوان مواد خام اولیه آغاز گردید. در ایران نیز برای اولین بار در سال 1343 شمسی، شرکت ملی صنایع پتروشیمی وابسته به شرکت ملی نفت ایران تشکیل شد و فعالیت­های خود را در این زمینه از صنعت آغاز نمود. در واقع صنایع پتروشیمی در ایران قدمتی در حدود نیم قرن دارد(4). تصمیم­گیری در مسایل محیط­زیستی می­تواند پیچیده و چندوجهی بوده و از نظر عوامل اجتماعی- سیاسی، محیط­زیستی، اکولوژیکی و اقتصادی مورد بررسی قرار گیرد. به علاوه، تصمیم­گیران مسایل محیط­زیستی، ممکن است در بسیاری از موارد به دلیل وجود اهداف و اولویت­های گوناگون با مسوولین و کارفرماها با مشکل مواجه شوند. انتخاب یک روش احیای مناسب برای مکان­های آلوده، طرح­ریزی کاربری زمین و فرآیندهای مورد برنامه­ریزی اغلب می­تواند شامل معیارهای گوناگونی مانند توزیع هزینه­ها و فواید، اثرات­محیط­زیستی برای جوامع مختلف، امنیت، خطرات اکولوژیکی و یا ارزش­های انسانی گردد(5). صنایع پتروشیمی به طور بالقوه به عنوان یکی از بزرگ‏ترین منابع آلاینده محیط­زیست محسوب می­شوند. امروزه کنترل و کاهش اثرات آلودگی ناشی از صنایع پتروشیمی جهت حفاظت از محیط­زیست به عنوان یکی از مهم­ترین مسایل و دغدغه­های ملل جهان مطرح شده است. مشکلات محیط­زیستی عمده این صنایع به ویژه در شرایط عدم رعایت ضوابط و استانداردهای محیط­زیستی پیامدهای مخاطره­آمیز را به همراه داشته و طبیعت زیستی و جوامع انسانی و نیز حیات­وحش را دچار اختلال می­نمایند(4).

لحاظ کردن این تحقیق در یک محیط تصمیم­گیری چند­معیاره(MCDM)[4]، روش­های قابل­اجرایی را جهت یک تصمیم­گیری علمی برای مشکلاتی که دارای معیارهایی گوناگونی هستند در دسترس قرار می­دهد(5).

1-      فرآیند تصمیم­گیری

تصمیم­گیری مطالعه­ای است که به شناسایی و انتخاب گزینه­ها بر پایه­ی ارزش­ها و ارجحیت­های تصمیم­گیران می­پردازد. اخذ یک تصمیم ملزم به وجود گزینه­هایی است که انتخاب از بین این گزینه­ها صورت می­پذیرد. در چنین مواردی گزینه­ها باید مورد شناسایی قرار گرفته و یکی از آن­ها نیز به عنوان بهترین گزینه­ انتخاب شود. گزینه­ انتخاب شده نیز باید با اهداف، مطلوبیت­ها و ارزش­های مورد­نظر تحقیق تطابق   داشته باشد (6).               

کل فرآیند تصمیم­گیری را می­توان به هشت مرحله زیر تقسیم­بندی کرد: 1- تعریف مساله 2- تعریف نیازها 3- تعیین اهداف 4- شناسایی گزینه­ها 5- تعریف معیارها 6- انتخاب یک ابزار تصمیم­گیری 7- ارزیابی گزینه­ها در برابر معیارها 8- ارزش دادن به راه­حل­های موجود برای مساله­ مورد مطالعه(7).

2-1-   تعریف مساله

در این مرحله باید عوامل اصلی و محدوده­ فرضیه‏ها، سیستم­ها، روابط سازمانی و نیز همه­ عوامل مرتبط با کارفرما تعیین گردد.

هدف این مرحله، بیان مساله به صورتی واضح و ساده است، به گونه­ای که هر دوی شرایط اولیه و نیز شرایط ایده­آل را در­برگیرد. این بیان مساله معمولا به صورت یک جمله بوده و در پاره­­ای از موارد در عمل و  به خصوص در مورد مسایل دشوار بیش از یک جمله را به خود اختصاص می­دهد. 

بیان مساله باید هم­چنین مختصر و شفاف بوده که با نظرات تصمیم­گیران و نیز کارفرما­ها تطابق داشته باشد. حتی اگر مدت زمان زیادی طول بکشد تا این توافق و تطابق حاصل شود، لازم است که قبل از رفتن به مرحله­ بعد حتما به آن دست یافت.

2-2-     تعیین نیازمندی­ها

نیازمندی­ها شامل شرایطی است که راه­حل قابل­قبول ارایه شده برای یک مشکل باید از آن برخوردار باشد. این نیازمندی­ها   بیان می­کنند که برای رسیدن به یک راه­حل چه شرایطی باید حکم­فرما باشد.

توجه به این نکته بسیار ضروری است که در مرحله­ مورد بحث حتی ممکن است یک ارزیابی موضوعی و یا قضاوتی صورت گرفته باشد. این نیازمندی­ها باید در شکل حقیقی کمی خود بیان شوند. برای مثال درمورد هر راه­حل ممکن، تصمیم­گیری باید به طور شفاف صورت گرفته و تعیین شود که آیا این راه­حل برای اجرا مستلزم وجود عوامل خاصی است یا خیر؟

با فراهم کردن نیازمندی­ها و نیز بررسی چگونگی انجام و روی کاغذ آوردن مساله­ مورد­نظر، می­توان از شک و شبهه­های بعدی جلوگیری به عمل آورد.

2-3-     تعیین اهداف

اهداف عبارت­هایی هستند که در­بر­گیرنده مقصود و ارزش­های برنامه­ریزی شده­ مطلوب می­باشند. این اهداف باید حداقل نیازمندی­های مد­نظر برای رسیدن به آن­چه که می­خواهیم و یا مطلوب است شامل شود.

ممکن است گاهی اهداف به دست آمده دارای تناقض باشند ولی در امر تصمیم­گیری این اتفاق بسیار طبیعی به نظر می­رسد.

2-4-     تعیین گزینه­ها

معمولا گزینه­های مختلف، راهکارهای گوناگونی را برای تغییر وضعیت اولیه به وضعیت ایده­آل ارایه می­دهند. خواه این گزینه­ها در دنیای واقعی وجود داشته و یا زاییده­ ذهن انسان باشند، باید به نیازمندی­های موجود توجه کنند. اگر تعداد این گزینه­ها اندک باشد،  باید آن­ها را به صورت تک­تک بررسی کرد که آیا نیازمندی­های موجود را در نظر گرفته و یا خیر. در این مسیر سخت­ترین و غیرقابل اجراترین گزینه باید حذف شده و سپس لیست واضحی از سایر گزینه­ها تهیه شود. اگر تعداد گزینه­های ممکن نامحدود باشد، مجموعه­ای از گزینه­ها را به عنوان راه­حل­های موجود انتخاب می­کنیم. 

2-5-     تعیین معیارها

معیارهای تصمیم­گیری موجود برای گزینه­ها باید بر اساس اهداف پایه­ریزی شود. لازم است که تعیین معیارها به صورت یک اندازه­گیری عینی (حقیقی) از اهداف بوده و تعیین کند که چگونه هر گزینه می­تواند به اهداف تعیین شده دست یابد. از آن­جایی که اهداف سبب تولید معیارها می­شوند، هر هدف باید حداقل یک معیار تولید کند. گاهی ممکن است اهداف پیشرفته به واسطه چند معیار گوناگون ایجاد شده باشند. این امر می­تواند در گروه­بندی معیارها و تشکیل دسته­ای از مجموعه­های مرتبط با هدف که دارای اجزای جدا و غیرقابل تشخیص هستند کمک کند. در این موارد، به خصوص اگر ساختار تصمیم در حال شکل­گیری، معیارهای نسبتا زیادی را شامل شود کمک شایانی به شمار می­رود. هم­چنین گروه­بندی معیارها سبب راحت­تر شدن عمل بررسی معیار­ها می­شود. این گروه­بندی نشان می­دهد که آیا مجموعه معیارهای انتخاب شده برای مشکل مورد ­نظر مناسب­اند یا خیر؟ از طرفی می­تواند در برخی از روش­ها سبب راحت­تر شدن محاسبه  وزن معیارها ­گردد. این روش، شیوه­ای رایج برای سازمان­دهی معیارها، زیرمعیارها و نیز زیر زیرمعیارهای موجود در درخت تصمیم­گیری می باشد(8).

معیارها باید:

1-      سبب ایجاد تمایز میان گزینه­ها شده و از گزینش گزینه­ برتر پشتیبانی کند.

2-      به حدی کامل بوده که همه­ اهداف را دربرگیرد.

3-      اجرایی و معنادار باشد.

4-      زاید نباشد.

5-      تعدادش کم باشد(9).

در برخی از روش­ها زاید نبودن به صورت مستقل از سایر موارد ظاهر می شود.

توجه به این نکته ضروری است که برخی از محققان در نوشته­های خود به جای واژه معیار از واژه صفت (ویژگی) استفاده می­کنند. البته در برخی از منابع  واژه صفت برای معیارهای قابل اندازه­گیری توصیه می­شود.

2-6-   انتخاب یک ابزار تصمیم­گیری

برای حل مسایل چندین ابزار گوناگون وجود دارد. در واقع انتخاب یک ابزار مناسب کار ساده­ای نبوده و بستگی به نوع مشکل مورد بررسی و نیز هدف فرد تصمیم­گیرنده دارد.         در بیشتر موارد هرچه روش انتخاب شده ساده­تر باشد نتایج بهتری را ارایه می­دهد، البته گاهی در مشکلات پیچیده نیاز     به روشی با راه­حل پیچیده نیز هست.

2-7-  ارزیابی گزینه­های موجود برای معیارها

هر روش صحیحی که برای تصمیم­گیری مورد استفاده قرار می­گیرد، به عنوان ورودی، نیاز به ارزیابی گزینه­های موجود        در ازای هر معیار دارد. بر حسب نوع معیار این ارزیابی ممکن است در برخی از موارد عینی( واقعی) بوده( با توجه به مقیاس­های مورد اندازه گیری رایج و قابل فهم) و برخی دیگر از ارزیابی­ها ممکن است ذهنی( قضاوتی) باشد که منعکس کننده­ نوع ارزیابی ارزیاب است. پس از ارزیابی ابزار تصمیم­گیری انتخاب شده، می­توان از آن برای رتبه­بندی گزینه­های مورد­نظر استفاده کرد و یا برای انتخاب زیرمجموعه­ای از مناسب­ترین گزینه­ها بهره­گرفت.

2-8- معتبر ساختن راه­حل موجود برای مساله­ مورد بحث

گزینه­های مورد استفاده توسط ابزار تصمیم­گیری باید همیشه برای نیازمندی­ها و نیز اهداف تصمیم­گیری دارای اعتبار باشد. در برخی از موارد ممکن است استفاده از ابزار تصمیم­گیری      به شکل صحیح خود صورت نگیرد. در مورد مسایل پیچیده ممکن است گزینه­هایی مورد توجه تصمیم­گیران و یا کارفرمایان باشد که مستلزم وجود اهداف و نیازمندی­های بالاتری است.

فرآیند تصمیم­گیری باید با شناسایی تصمیم­گیران و            نیز کارفرمایان همراه بوده و هم­چنین سبب کاهش تضادهای ممکن بر سر تعریف مشکل، نیازمندی­های آن و نیز اهداف و معیارها گردد. در دهه­های گذشته تلاش­های بسیاری در   زمینه­ی روش­های چند­معیاره و استفاده از آن در مدیریت گزینه­های پیچیده انجام شده است. از زمانی که مسوولیت­ تصمیم­گیران افزایش یافت، محققان دریافتند که در برخی از موارد اختلافاتی میان تئوری­های منطقی و آن­چه که در واقعیت دیده می‏شود وجود دارد. به عبارت دیگر، در همه موارد تصمیم­گیران نمی­توانند روشی را به عنوان بهترین گزینه­ ممکن انتخاب کنند. هم­چنین در این زمینه دیده شده که تصمیم­گیران گاهی در ترکیب اطلاعات به بهترین نحو نیز دارای مشکل هستند(10). به دلیل محدودیت­های تصمیم­گیران       در فرآیند تصمیم­گیری، روش­های تحلیلی می­تواند برای تعیین ارزش واقعی گزینه­ها به کمک آن­ها آید. هم­چنین به دلیل اختلاف نظرهای عمده­ای که در بین گروه­های مختلف( مانند شرکت­ها، آژانس­ها و غیره) وجود دارد، روش­های تصمیم­گیری چند­معیاره می­تواند به یکی از روش های ضروری برای مقایسه گزینه­های موجود در حیطه­ تجارت، صنعت، دولت و ....      تبدیل شود. این روش برای طبقه­بندی گزینه­ها و بر اساس وزن­دهی کاربر به معیارهای مختلف صورت می­گیرد. از طرفی روش­های چند­معیاره روشی نسبی­ را برای تصمیم­گیری در مواردی بر عهده دارد که با عدم قطعیت مواجه هستیم.         این روش تصمیم­گیرنده را قادر می­سازد که از بین گزینه­ها یکی را انتخاب کند. در واقع برای مسایل مختلف از روش­های چندمعیاره­ گوناگونی استفاده می­شود و متاسفانه انتخاب نوع روش چند­معیاره برای هر مشکل مورد نظر بسیار لازم و حیاتی است(11). انتخاب این روش معمولا برعهده تصمیم­گیرنده بوده و بر اساس میل وی صورت می گیرد(12).

3-   پیشینه تحقیق

تا­کنون برخی از محققان به بررسی روش­های مختلف چند­معیاره برای تصمیم­گیری در حیطه محیط­زیست پرداخته­اند.

Kabir & Sultana Sumi در سال 2014 در مطالعه­ای      با استفاده از فرآیند تحلیلی سلسله مراتبی[5] و نیز روش [6]PROMETHEE به انتخاب محل­های مناسب جایگزین نیروگاه­های بنگلادش برای کاهش اثر امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از این نیروگاه­ها  بر محیط اطراف پرداختند. با توجه به نوع پروژه انتخاب شده و داده­های کمی و کیفی و هم­چنین به دلیل این­که این تحقیق از نوعی عدم­قطعیت برخوردار است روش­های فازی می­تواند به عنوان روش­های مفیدی برای آن به حساب آید. از طرف دیگر روش­های انتخاب شده به خصوص روش PROMETHEE به دلیل همراه بودن با روش گرافیکی GAIA دارای قدرت نمایش بسیار عالی می­باشند و می­توانند تضادهای موجود میان گزینه­های مختلف را به خوبی نشان دهند. هم­چنین این روش­ها دارای انعطاف خوبی بوده و می­توانند همه داده­های کمی و کیفی را پوشش داده و  به آنالیز آن­ها بپردازند. در سال 2013، Xing- Ming et al به بررسی یک روش مناسب برای انتخاب مواد جایگزین برای مواد قدیمی­تر به گونه­ای سازگار با محیط­زیست پرداختند.     این جایگزینی با هدف کاهش هزینه، کارایی بالاتر و نیز وزن کمتر مواد با استفاده از روش­های شبکه عصبی و نیز روش PROMETHEE انجام شد. در نتیجه مشخص گردید که روش PROMETHEE نسبت به روش دیگر دارای کارایی بالاتر و نتایج بهتری است. هم­چنین این روش به نحو موثری سبب کاهش اثرات جبرانی می­گردد. البته این ویژگی در نوع دیگری از روش­های چندمعیاره که ELECTRE[7] نام دارد نیز دیده می­شود. با این تفاوت که روش PROMETHEE نسبت به روش ELECTRE دارای قابلیت فهم بیش‏تر و فرمول­های ریاضی ساده­تری است. به علاوه این روش دارای محاسبات دقیق­تر و نیز جزییات بیش‏تر و استفاده آسان می­­باشد. در نتیجه می­توان گفت که در مطالعه اخیر روش تصمیم­گیری PROMETHEE نسبت به  سایر روش­ها ترجیح داده شده است. در مطالعه دیگری در سال 2013،  Roca  &  Herva به بررسی روش­های چندمعیاره تلفیقی برای ارزیابی­های محیط­زیستی پرداختند. در این تحقیق نتیجه آن شد که در مورد تصمیم­گیری­های محیط­زیستی و نیز ارزیابی محیط­زیستی هرچه روش چندمعیاره مورد نظر ساده و روان­تر باشد، دارای کارایی بیش‏تری خواهد بود. هم­چنین بیان شد که در این راستا در یک روش ساده و روان می­توان انتخاب معیارها و نیز تعیین اوزان را با روش دلخواه و مناسب به انجام رساند. یکی از آسان­ترین روش­های بررسی شده در    این تحقیق، روش PROMETHEE بود که در تحقیقات مورد بررسی قرار گرفته در این مقاله نیز از آن نسبت به سایر روش­ها برای تصمیم­گیری­های محیط­زیستی استفاده بیش‏تری صورت گرفت. در مقالات مطالعه شده رایج­ترین روش پس از PROMETHEE روش ELECTRE بود.

     Hatami- Marbini et al در سال 2013 به ارزیابی روش ایمن و سالمی برای بازیافت مواد زاید خطرناک با استفاده از روش ELECTRE فازی پرداخت. وی در نتایج این تحقیق بیان کرد توجه به این نکته ضروری است که روش فازی       یاد شده بسیار جامع بوده و از آن می­توان در بسیاری از مشکلات محیط­زیستی استفاده کرد. از طرفی این روش اهمیت بسیاری برای تصمیم­گیرنده قایل شده و در تصمیم­گیری­های خود از تصمیم­گیرنده و یا تصمیم­گیران کمک گرفته و پس از آن به قضاوت و حل مشکل مورد نظر می­پردازد. با این حال باید در نظر داشت که هیچ­یک از روش­های فرارتبه­ای فازی کامل نیست. یکی از معایب روش مورد بررسی فرمول­های ریاضی دشوار و نیز غیرقابل فهم بودن آن است. گاهی می­توان روش­های فازی مقایسه­ای دیگری مانند PROMETHEE و یا TOPSIS[8] را جایگزین این روش کرده و با آن مقایسه کرد. حاتمی ماربینی در سال 2011 به مطالعه روش چندمعیاره ELECTRE تحت شرایط فازی پرداخت. وی در این تحقیق روش مذکور را با چند روش چندمعیاره دیگر مانند TOPSIS مقایسه کرده و دریافت که این روش نسبت به سایر روش­های مورد بررسی دارای مزایایی است. یکی از این مزیت­ها را می­توان فراهم کردن اطلاعات مفید دانست. هم­چنین روش ELECTRE در موارد لزوم بین گزینه­های مورد بررسی وضعیت غیرقابل مقایسه ایجاد می­کند. در سال 2011 Achillas et al تحقیقی را با عنوان استراتژی­های مطلوب برای ایجاد یک محیط شهری بهینه و سازگار با محیط­زیست،     با کمک از ایده مردم محلی و نیز مسئولین و با استفاده از    روش چندمعیاره، به انجام رساند. در این مطالعه که از روش ELECTRE بهره گرفته شده بود بیان شد که روش ELECTRE توانایی جمع­آوری و تحلیل تعداد زیادی از معیارهای ارزیابی را داشته و نیز می­تواند نظر تصمیم­گیرنده­های زیادی را در امر تصمیم­گیری وارد کند. این روش هم­چنین توانایی مقابله با عدم قطعیت و دقت کم داده­های ورودی را داشته که در مواردی می­تواند تصمیم­گیرنده را با سردرگمی مواجه کند. در سال 2009، Nikolic et al در مطالعه­ای       با استفاده از روش­های تصمیم­گیری چندمعیاره بر روی طبقه­بندی غلظت مس بر اساس کیفیت آن پرداخت. در مقاله حاضر بیان شد که در مسایل محیط­زیستی، عوامل زیادی در آن دخیل می­باشند. روش PROMETHEE روش مناسبی برای ارزیابی به شمار می­رود. در مطالعه­ای که در سال 2005 توسط Cavallaro & Ciraolo برای ارزیابی نیروگاه­های بادی جزایر ایتالیا با استفاده از روش­های چند معیاره انجام شد، مشخص گردید که روش PROMETHEE روش ایده­آلی برای ارزیابی نیروگاه­های انرژی می­باشد. از طرفی بیان شد که این نیروگاه­ها دارای داده­های کیفی بوده و ارزیابی آن­ها کار آسانی نیست. Alrashdan et al در سال  1999         ارزیابی اثرات محیط­زیستی پروژه­ای در اردن را با استفاده از روش­ فرارتبه­ای PROMETHEE انجام دادند. در این مطالعه این نتیجه حاصل شد که روش PROMETHEE توانایی بالقوه­ای برای انجام تصمیم­گیری­های محیط­زیستی و نیز انتخاب­ها و رتبه­بندی­های محیط­زیستی دارد. هم­چنین       بیان شد که این روش ابزار قدرتمندی جهت آنالیز سیستم­ها و ارزیابی حل مشکلاتی که دارای معیارهای متعارض هستند      به شمار می­رود. این فرآیند فعال دارای فهم بسیار ساده بوده و گاها قادر است ایده فرد تصمیم­گیرنده را نسبت به مساله      مورد حل تا حدی تغییر دهد. این روش دارای تحلیل­های حساس بوده که به واسطه تغییر وزن­ها، انواع توابع ارجحیت، پارامترهای آستانه و سطوح محدودکننده ایجاد می­شود. در این مدل از نظرات افراد گوناگون استفاده می­شود و خود مدل هیچ قضاوتی در مورد آن انجام نمی­دهد، بنابراین سبب ایجاد تولیدات و ایده­های جدید می­گردد. Goicoechea et al  در سال 1992 ارزیابی محیط­زیستی را بر روی چهار مورد از روش­های چندمعیاره مورد بررسی قرار داد. این ارزیابی برای برنامه­ریزی منابع آب و توسط دو گروه مختلف صورت پذیرفت. یکی از گروه­ها برنامه­ریزان کشاورزی با تجربه­ حضور در ارتش بودند و گروه دیگر دانشجویان فارغ­التحصیل را در­بر­می­گرفت. بر پایه­ مجموعه­ای از روش­­های آماری غیرپارامتریک، نتایج حاصل و آن­گاه یکی از روش­ها توسط هر دو گروه نسبت به روش دیگر ارجحیت داده شد. این ارجحیت نسبت داده شده   به دلیل راحتی استفاده و قابل فهم بودن این روش بود. Hobbs et al در سال 1992 تحقیق خود را که در سال 1979 و 1986 انجام داده بود، بسط داده و به دو نتیجه مهم دست یافت:  برنامه­ریزان با تجربه بیشتر روش­های ساده و شفاف را ترجیح می­دهند. طبقه­بندی گزینه­ها می­تواند بیش‏تر به نوع روش چندمعیاره انتخاب شده حساس باشد تا به استفاده­ی افراد. در مطالعه­­ای دیگر، Tecle در سال   1992 با ارزیابی 15 روش چند­رتبه­ای، مناسب­ترین روش برای منابع حوزه­ی آبخیز را یافت. ارزیابی انجام شده بر پایه­ چهار نوع معیار بود: مرتبط با مشکل، مرتبط با تصمیم­گیرنده، مرتبط با روش و مرتبط با راه حل. نتیجه آن شد که طبقه­بندی روش­­های چندمعیاره می­تواند بر حسب نوع مشکل متفاوت باشد. مطالعه­ جامع دیگری برای ارزیابی سه روش مختلف چندمعیاره باز هم توسط Hobbs در سال 1986 در رابطه با یک نیروگاه هسته­ای انجام پذیرفت. در این مطالعه تناسب( مطلوبیت)، راحتی استفاده، اعتبار و حساسیت نتایج به عنوان عوامل تاثیرگذار مطرح شدند. مهم­ترین نتیجه­گیری حاصل شامل موارد زیر بود:

-         تصمیم­ها می­توانند به روش­های انتخاب بستگی داشته باشند، حتی در مورد عواملی مثل تعبیر سوالات که از نظر تئوری نیز به  یکدیگر وابسته نیستند.

-         کاربران باید به دلیل احتیاط کافی بیش از یک روش را اجرا کنند.

-         محققان برای این­که بتوانند عواملی را که از نظر تئوری غیر­مرتبط هستند توضیح داده، پیش بینی و کنترل کنند باید فهم نظری خود را در رابطه با مساله­ مورد تصمیم­گیری بسط دهند.

Duckstein et al در سال 1982 روش­های مختلف چند­معیاره را برای حوضه رود تاکسون مورد بررسی قرار داد.         در نتیجه او دریافت که انتخاب نوع روش مورد­نظر به موارد زیر بستگی دارد: نوع داده­های مورد مقایسه( کمی یا کیفی)، ماهیت گزینه­هایی­ که باید مورد بررسی قرار گیرند (مثلا آیا این گزینه­ها به صورت پیوسته و یا گسسته قرار گرفته­اند)، پایداری نتایج این روش­ها، قدرتمند بودن نتایج با توجه به امکان تغییرات در ارزش پارامترها، راحتی محاسبات، میزان اثر متقابل موجود میان تصمیم­گیرنده و تحلیل­گر سیستم (یا این­که کدام یک از این دو، از روش چند­معیاره استفاده می­کند).       Hobbs در سال 1979 به مقایسه­ روش­های چند­معیاره­­ مختلف در رابطه با نیروگاه­های برق پرداخت. وی در پایان، چهار عامل را که می­تواند به عنوان عوامل موثر در انتخاب نوع روش چند­معیاره مطرح باشند بیان کرد. در تحقیق وی عواملی نظیر اعتبار( ارزش­تئوری)، انعطاف­پذیری، قابل مقایسه بودن نتایج این روش با سایر روش­ها، راحتی استفاده از روش و      نیز قابل فهم بودن آن توسط تصمیم­گیرنده، به عنوان عوامل موثر در انتخاب نوع روش به شمار می­روند. وی بیان کرد که انتخاب یک روش مناسب برای تصمیم­گیری، به تنهایی می­تواند به عنوان یک مشکل مجزا در این فرآیند مطرح باشد. وی هم­چنین بیان کرد که انتخاب نوع روش برای تصمیم­گیری بستگی فراوانی به نوع مساله­ مورد حل دارد.

4-     انواع روش­های تصمیم­گیری چندمعیاره

بسیار مهم است که در یک فرآیند تصمیم­گیری در نظر بگیریم که آیا یک معیار و یا چند معیار مد­نظر قرار دارد. در بعضی از موارد مساله­ مورد بررسی ممکن است دارای یک معیار خاص و یا یک اندازه­گیری کلی مانند هزینه باشد. اتخاذ تصمیم ممکن است به طور ضمنی توسط تعیین گزینه­هایی که برای          یک معیار و یا بیش‏تر از آن دارای بهترین ارزش هستند، صورت گیرد. پس از آن یک شکل سنتی برای حل بهینه مشکل وجود دارد، به این صورت که تابع ضمنی تنها معیار موجود بوده و محدودیت­ها بر روی گزینه­­ها اعمال می­شوند. بر حسب این­که بهترین روش حل مساله به چه گونه­ای تعریف شود، ممکن است روش­های مطلوب­سازی فراوانی توصیه شود. از این روش­ها می­توان به برنامه­نویسی خطی، برنامه­نویسی غیرخطی، بهینه­سازی مجزا و غیره اشاره کرد(24). در مواردی که در مساله­ مورد نظر تعداد محدودی از عوامل وجود دارد( تعداد نیازمندی­ها یکی است) و وقتی با تعداد نامحدودی از گزینه­های        قابل اجرا مواجه هستیم، باید از روش بهینه­سازی چند­معیاره استفاده کرد.

4-1-   روش­های تصمیم­گیری چندهدفه[9]

این مدل­ها قادر به بهینه‌سازی اهداف مختلف با واحدهای مختلف هستند. هر یک از اهداف استفاده شده دارای درجه برتری‌اند که در فرایند بهینه‌سازی باید ترتیب حل آن­ها رعایت شود. گزینه‌ها بر‌اساس بهینه‌سازی مجموعه‌ای از تابع هدف         با توجه به قیود مساله، طراحی می‌شوند. در این روش افزایش اهمیت یک هدف فقط با کاهش اهمیت حداقل یک هدف دیگر، میسر خواهد بود (25).

4-2-    روش­های تصمیم­گیری چندصفتی[10]

این مدل‌ها برای انتخاب گزینه برتر استفاده می‌شوند. معمولاً انتخاب از طریق تعیین سطح قابل قبول برای معیارها یا مقایسه بین گزینه‌ها صورت می‌گیرد.

اگر یک مساله­ تصمیم­گیری چند­صفتی دارای m معیار و n گزینه را در نظر بگیریم، C₁, …, C_m و A₁,…, A_n به ترتیب به معیارها و گزینه­ها اختصاص می­یابد. یکی از ویژگی­های استاندارد یک روش تصمیم­گیری چندمعیاره، جدول تصمیم­گیری است که در زیر نشان داده شده است. در جدول موجود هر ردیف متعلق به یک معیار بوده و هر ستون نیز نشانگر یک گزینه می­باشد. امتیاز a_ij نشان­گر عملکرد گزینه  A_j برای معیار C_j است. به دلیل مطلق بودن، فرض بر آن است که هرچه میانگین ارزش نمره بالاتر باشد عملکرد بهتری مشاهده خواهد شد. این امر تا حدی است که یک هدف حداقل می­تواند به راحتی، به یک هدف حداکثر تغییر یابد.

همان­طور که در جدول تصمیم­گیری نشان داده شده است، وزن­های W₁,…, W_m مربوط به معیارها هستند. وزن W_i بیان­کننده­ اهمیت نسبی معیار C_i در تصمیم­گیری است.      این عدد حتما باید مثبت باشد. وزن معیارها معمولا به صورت ذهنی تعیین می­گردند. هم­چنین این امر می­تواند به وسیله ارایه­ نظر یک تصمیم­گیرنده­ واحد و یا نظر گروهی از تصمیم­گیران صورت پذیرد.

ارزش­های X₁, …, X_nمرتبط با گزینه­هایی در جدول تصمیم­گیری بوده که با روش [11]MAUT به کار برده شده­اند و  این اعداد در حقیقت نشان­دهنده­ ارزش­های نهایی رتبه­بندی گزینه­ها می­باشند. معمولا هرچه میانگین ارزش رتبه­بندی بالاتر باشد عملکرد گزینه­ مورد­ نظر بهتر است. بنابراین گزینه­ای      با بالاترین ارزش رتبه­بندی، بهترین گزینه در بین گزینه­های موجود خواهد بود.

جدول1- جدول تصمیم­گیری

روش­های تصمیم­گیری به رتبه­بندی بخشی و یا کامل گزینه­ها می­پردازند. در نهایت یک گزینه­ برتر تنها و یا مجموعه­ای از چند گزینه­ محدود به عنوان گزینه­های منتخب ارزیابی می­شوند.

در کنار روش­های ابتدایی، دو خانواده­ اصلی از روش­های تصمیم­گیری چند­صفتی وجود داشته که بر پایه­ تئوری استفاده چند­صفتی(MAUT) و روش­های فرارتبه­ای می­باشند.       گروه روش­های MAUT شامل مجموعه­ای از معیارهای متفاوت موجود در یک تابع می­باشد که باید به حداکثر برسند. بنابراین شرایط ریاضی این مجموعه­ها از قبل مورد آزمایش    قرار گرفته است. این تئوری گاهی سبب تعویض کامل معیارها با یک دیگر می­گردد. مثلا در برخی از موارد به دست آوردن یک معیار سبب از دست دادن معیار دیگری خواهد­ شد(8).  

4-2-1-    روش فرارتبه­ای

مفهوم فرارتبه­ای اولین بار توسط Roy در سال 1968 بیان شد. در این مفهوم گزینه A_iبر گزینه A_jغلبه دارد،  در صورتی که در تعداد زیادی از معیارها، عملکرد A_iحداقل  به اندازه­ A_j می­باشد(شرایط تطابق) و این در حالی است که برای سایر معیارها (که در شرایط عدم­تطابق قرار دارند) عملکردهای بدتر نیز قابل قبول است. پس از این­که برای هر جفت گزینه این رابطه تعیین شد، بررسی می­شود که آیا یکی از گزینه­ها نسبت به گزینه­ دیگر دارای ارجحیت است یا نه. این ارزیابی فرا­رتبه­ای جفت به جفت، می­تواند به صورت یک رتبه­بندی کامل و یا نسبی انجام پذیرد.

برخلاف روش­های MAUT که در آن گزینه­ای با بهترین ارزش کارکرد مجموع می­تواند به عنوان بهترین گزینه شناخته شود، در رتبه­بندی بخشی موجود در یک روش فرارتبه­ای ممکن است بهترین گزینه به طور مستقیم مشخص نشود. در این روش ممکن است زیرمجموعه­ای از گزینه­ها تعیین می­گردد به طوری که هیچ­یک از گزینه­های موجود در زیر­مجموعه حداقل توسط یکی دیگر از اعضای زیرمجموعه مورد غالبیت قرار نگرفته ­باشد. در این فرآیند هدف آن است که این زیرمجموعه را تا حد ممکن کوچک و کوچک­ترکنیم. این زیرمجموعه از گزینه­ها می­تواند به عنوان لیست کوچکی در نظر گرفته شود که در آن باید به وسیله روش­ها و ملاحظات خاص یکی از گزینه­ها را به عنوان بهترین گزینه انتخاب کرد.

دراصل روش­های فرارتبه­ای در مورد فرضیاتی که در مورد  داده وجود دارد، دارای ارتباط وسیعی با روش­های MAUT است. مثلا در هر­دوی این روش­ها به گزینه­ها و معیارهای مخصوصی نیاز بوده و هم­چنین از داده­های جدول تصمیم­گیری یکسانی استفاده می­کنند که اصطلاحا a_ijها و w_iنامیده می‏شود.

Vincke در سال 1992 مقدمه­ای از شناخته شده­ترین روش­های فرارتبه­ای را فراهم کرد. در این مطالعه دو نمونه از مهم­ترین روش­های فرارتبه­ای ELECTRE و PROMETHEE نام دارند. در تحقیقی که Figueira et al  در سال 2004 انجام داد نیز، این دو روش به عنوان مهم­ترین و کاربردی­ترین روش­های فرارتبه­ای نام گرفتند.

4-2-1-1-    روش­های ELECTRE

روش ELECTRE بر مبنای مقایسه­ یک جفت گزینه قرار دارد. در واقع این روش، تطابق­ها و عدم­تطابق­ها را برای هر جفت گزینه بررسی می­کند(9). این روش هم­چنین از طریق گراف­ها به تعریف ارتباط بین دو گزینه می­پردازد. در نهایت در این روش بیان می­شود که آیا ارتباط بین این دو گزینه­ی مورد بررسی ضعیف و یا قوی است. بر اساس این اطلاعات، نوعی رتبه­بندی برای این گزینه­ها به وجود می آید. در رابطه با ELECTRE II، سه پارامتر p^*, p⁰, p^- بیان­گر سه سطح افزایشی از تطابق و دو پارامترq^*, q^-بیانگر سطوح افزایشی   عدم­ تطابق می­باشند(15). سپس اعداد به دست آمده برای این پارامترها برای مقایسه در اختیار تحلیل­گر قرار داده شده و  پس از این­که نوع روش چندمعیاره مورد نظر انتخاب شد، توسط تصمیم­گیرنده تعیین می­گردد. ساده­ترین روش از بین خانواده­ ELECTRE روش ELECTRE I نام دارد.

ELECTRE  روشی است که بر پایه­ی شاخص­های تطابق و عدم­تطابق قرار دارد. در این روش می­توان برای یک جفت گزینه­ (A_j, A_k) بیان کرد که شاخص C_jk برابر با مجموعه­ای از همه­ وزن­ها برای معیارهایی است که میزان ارجحیت آن­ها در A_jحداقل به اندازه­ A_kبالا است. مثلا:

در این فرمول شاخص تطابق بین 0 و 1 قرار دارد.

محاسبات عدم­تطابق شاخص d_jk پیچیده­تر است:   اگر   . در این فرمول در صورتی که A_jدر همه­ موارد نسبت به A_K ارجحیت داشته باشد، شاخص عدم­تطابق برابر صفر خواهد بود. در غیر این صورت:

برای هر معیاری که در آن A_K بر A_j غلبه کند، نسبت      (ضریب) از طریق محاسبه­ تفاوت سطح عملکرد بین A_Kو A_j و حداکثر تفاوت نمره­ میان معیارهای موجود برای هرجفت گزینه محاسبه می­شود. حداکثر این نسبت ( که باید بین 0 و 1 باشد) شاخص عدم­تطابق نام دارد.

آستانه­ تطابق(c^*) و عدم­تطابق(d^*) به این صورت تعریف می­شوند که: 0 d^* c^*1. بنابراین اگر c_jk c^* و d_jk d^* باشد، پس A_j بر A_k غلبه خواهد کرد. در نتیجه شاخص تطابق و عدم­تطابق به ترتیب در بالا و پایین آستانه­هایشان قرار دارند.

این روش طبقه­بندی در واقع رتبه­بندی بخشی را بر گزینه­ها اعمال می­کند و مجموعه­ای از گزینه­ها را مورد توجه قرار می­دهد که حداقل بر یک گزینه­ دیگر غلبه داشته و خود مورد غلبه قرار نگرفته­اند. این مجموعه شامل گزینه­های قابل قبول برای تصمیم­گیری در مورد مساله­ مورد حل است. تغییرات کوچکی که اغلب در سطوح آستانه­ رخ می­دهد سبب تغییر در اندازه­ این مجموعه نیز خواهد شد.

ELECTRE I برای ساخت یک رتبه ­بندی بخشی و انتخاب مجموعه­ای از گزینه­های قابل­ قبول می­باشد. ELECTRE II نیز برای رتبه­بندی گزینه­ها استفاده می­شود. در روش ELECTRE III درجه­ای از فرارتبه­ای بودن ایجاد شده و نوعی رابطه­ی فرارتبه­ای قابل­قبول میان دو گزینه ایجاد می­شود، به گونه­ای که سبب پیشرفت و پیچیدگی بیشتر آن شده و نیز تفسیر آن را با مشکل مواجه می­سازد. Figueira et al  در سال 2004 جزییات بیش‏تری را راجع به این روش بیان کرده و اعضای دیگری از این خانواده را معرفی کرد.

4-2-1-2- روش PROMETHEE

نقطه­ آغاز روش PROMETHEE برگرفته از تحقیقات Brans و Vincke در سال 1985 و نیز از مطالعات Brans et al در سال 1986 بود. امتیاز a_ij در این روش نیازی ندارد که به طور قطع نرمال­سازی شده و یا به درون مقیاسی بدون بعد انتقال یابد. تصور تنها بر این است که هرچه میانگین ارزش بیش‏تر باشد، عملکرد بهتر خواهد بود( برای سادگی بیش‏تر). هم­چنین فرض بر آن است که وزن­های (w_i)معیارها توسط روشی مناسب تعیین شده­اند. این قسمت از فرآیند، جزیی از روش PROMETHEE نیست. هم­چنین:

به دنبال آن Brans و Mareschal در سال 1994 خلاصه­ای از روش PROMETHEE را ارایه دادند. به منظور یافتن انحرافات و نیز به حساب آوردن مقیاس معیارها، یک تابع ترجیحی مرتبط با هر معیار ایجاد خواهد شد. برای این هدف، تابع ترجیحی P_i( A_j, A_K) تعریف شده است که سبب ارایه­ درجه­ ارجحیت گزینه­ A_j نسبت به گزینه­ A_K برای معیار C_i می­گردد. این درجه معمولا در یک شکل نرمال­شده در نظر گرفته می­شود، بنابراین:  و   در این معادله:

 : هیچ تفاوت و یا ارجحیتی وجود ندارد.

: ارجحیت ضعیف است.

: ارجحیت قوی است.

: ارجحیت کامل است.

در بیش‏تر موارد عملی، P_i( A_j, A_K) تابعی از انحراف d= a_ij- a_ik می­باشد. برای مثال در:

  که در آن  یک تابع غیر­کاهشی است، برای  داریم:  و برای  داریم: . یک مجموعه از شش تابع ارجحیت معمولی توسط Brans و Vincke در سال 1985 و توسط   Brans et al در سال 1986 پیشنهاد شد. از بزرگ­ترین مزایای این روش می­توان به سادگی آن اشاره کرد:  در هر مورد از این روش بیش از دو پارامتر وجود ندارد که هر کدام از آن‏ها دارای اهمیت و صرفه­ آشکاری هستند.

یک شاخص ارجحیت چندمعیاره  از  بر  می­تواند با در­نظر­گرفتن همه­ معیارها به صورت زیر تعریف شود:

این شاخص، ارزش­هایی بین صفر و یک را در­بردارد که شدت کلی ارجحیت بین دو گزینه را مطرح می­کند.

به منظور رتبه­بندی گزینه­ها، جریان­های زیر تعریف می­گردد.

جریان رتبه­بندی مثبت:

جریان رتبه­بندی منفی:

جریان رتبه­بندی مثبت بیان می­کند که هر گزینه تا چه اندازه سایر گزینه ­ها را مورد رتبه­بندی قرار می­دهد( بر آن­ها غلبه دارد). هرچه میزان  بیش‏تر باشد، گزینه­ مورد­نظر بهتر خواهد بود.  نشان­دهنده­ قدرت  از نظر ویژگی رتبه­بندی است.

جریان رتبه­بندی منفی بیان می­کند که هر گزینه تا چه حد توسط سایر گزینه­ها مورد رتبه­بندی قرار می­گیرد(مغلوب است). هرچه میزان  برای گزینه­ مورد­نظر کمتر باشد، بهتر است.  بیان کننده ضعف قدرت رتبه­بندی  است.

• ·    روش مدل­سازی دیداری GAIA

این روش مدل سازی متعلق به روش PROMETHEE بوده و در آن مجموعه­ای از گزینه­ها می­توانند توسط n نقطه در یک فضای m بعدی نمایش داده شود. در این مرحله m تعداد معیارها است. از آن­جایی که تعداد معیارها، معمولا بیش‏تر از دو می­باشد، ارایه­ شکل دیداری واضحی از این نقاط غیرممکن به نظر می­رسد. GAIA با طرح­ریزی نقاط بر روی یک طرح دو­بعدی سبب نمایش فنی دیداری می­گردد. هنگامی که طرح اجرا می­شود، ممکن است مقداری از اطلاعات در فرآیند طرح­ریزی از بین بروند. طرح GAIA نوعی تصمیم­گیری­ با ابزار قدرتمندی برای تحلیل قدرت تمایز میان معیارها و جهات متناقض­شان فراهم می­آورد. خوشه­هایی برای گزینه­های مشابه و یا گزینه­های غیرقابل­قیاس در این طرح وجود دارد. در این روش، بردار وزن معیارها جهت را پیش بینی می­کند، در این مرحله اغلب گزینه­هایی که دارای ارجحیت هستند در طرح نمایان می­شوند.

روش GAIA در حوزه­ آمار برای ابزار دیداری خاصی        تحت عنوان تحلیل اجزای اصلی به کار می­رود.

شکل1- نمایی از طرح GAIA

5-  مواد و روش­ها

در مطالعه حاضر اثرات محیط­زیستی مرحله ساختمانی پتروشیمی اراک به عنوان مطالعه موردی (نماینده­ای از صنعت نفت و پتروشیمی) با استفاده از روش    PROMETHEE مورد بررسی قرار گرفت. اثرات مثبت و منفی مورد بحث، در جدول 2 بیان شده­اند. 

جدول 2- اثرات محیط­زیستی مرحله ساختمانی مجتمع پتروشیمی اراک

سپس این اثرات در غالب پرسشنامه­هایی در اختیار کارشناسان مختلف قرار گرفت و نظرات این کارشناسان در مورد نوع و میزان تاثیر هر عامل بر محیط­زیست پتروشیمی جمع­آوری گردید.

آن­گاه انحراف معیار پرسشنامه­های مختلف گرفته شده و هماهنگی پرسشنامه­های مختلف با یک­دیگر تایید شد. به دلیل این­که اثرات نشان داده شده در این پروژه( جدول 2) دارای     هر دو نوع صفات کمی و کیفی بودند با استفاده از رابطه زیر بی­مقیاس شد.

این عمل باعث از بین رفتن تاثیر عوامل کمی و کیفی می­شود. پس از آن، معیارهای مورد نظر وزن­دهی شد.

جدول 3- اوزان محاسبه شده برای معیارهای مختلف

سپس مراحل روش پرومته به ترتیب زیر، بر روی داده­های مورد نظر پیاده شد.

-         تعیین تابع مطلوبیت

-         برازش تابع مطلوبیت بر اساس تفاضلات هر زوج گزینه ماتریس تصمیم­گیری

-         محاسبه درجه غالبیت

-         محاسبه جریان فرارتبه­ای

-         رتبه­بندی کامل بر مبنای جریان فرارتبه­ای

-         ارزیابی نتایج

6-     نتایج

جدول 4- جریانات فرارتبه­ای مثبت، منفی وکل

رتبه­بندی نهایی گزینه­ها

A17>A1>A9>A4>A3>A2>A14>A15>A13>A11>A5>A8>A7>A6>A12>A10>A16

7-  نتیجه­گیری

همان­طور که گفته شد صنعت نفت و پتروشیمی از نظر اقتصادی و تولیدات یکی از مهم­ترین صنایع کشور به شمار رفته و در صورت عدم تحقیق و بررسی و پیش­گیری­های مناسب می­تواند آلودگی­های فراوان و جبران ناپذیری را برای محیط­زیست به وجود آورد. از طرفی از آن جایی که تصمیم­گیری­های محیط­زیستی صنعت نفت نیز مانند بسیاری دیگر از تصمیم­گیری­های محیط­زیستی دارای داده­های کمی و کیفی بوده و    از ویژگی عدم­قطعیت نیز برخوردار می­باشد، کاربرد روش­های چندمعیاره می­تواند راهی به سوی بهبود تصمیم­گیری­های موجود در این حیطه گردد.

بسیار واضح است که رتبه­بندی گزینه­های مختلف با استفاده از روش­های چندمعیاره هم بر اساس روش انتخاب شده و         هم تمایل تصمیم­گیرنده است(22). بنابراین، به نظر می­رسد که برای هر تحقیق ابتدا نیاز است که به بررسی و آزمایش روش­های چندمعیاره پرداخته و یکی از این روش­ها را به طور خاص انتخاب کنیم. ابتدا باید این روش­ها را بر اساس ارزش تئوری آن انتخاب کرده و سپس مقایسه­ بین روش­ها باید بر پایه  معیارهای خاص صورت پذیرد. این معیارها باید در یک پروژه­ خاص در نظر گرفته شود. نهایتا باید روشی اریه داده شود که جامع بوده و برای متخصصین و افراد عامه از نظر فنی و غیرفنی قابل فهم باشد.

برای انتخاب بهترین روش مورد استفاده باید در نظر بگیریم که کاربر برای هر روش چه مدت زمانی را صرف فهم فرضیات و معاوضات کرده و این­که چگونه این روش، انجام شده و به حل مسایل می­پردازد. هرچه زمان کمتری برای فهم کاربر از فرضیات نیاز باشد روش مورد نظر در رده بهتری طبقه­بندی می­شود. هم­چنین بسیار مهم است که کاربر بداند چگونه باید از روش مربوطه استفاده کند تا به نتایج قابل قبول­تری دست یابد. قابل ذکر است که روش PROMETHEE در سال 1984 توسط Brans و همکاران ابداع شده و در سال 1985 توسط Brans و همکاران اصلاح شد. از طرفی روش ELECTRE در سال 1971 توسط Roy ابداع گردید. مهم­ترین گام          در زمینه­ روش­های چندمعیاره تعیین وزن معیارهاست. این وزن­ها نشان می­دهند که اهمیت هر معیار و یا اثر آن به چه اندازه­ای خواهد بود.

انتخاب بهترین روش چندمعیاره نیازمند آزمایش­های متعددی برای ارزیابی وزن­ها توسط تصمیم­گیران و نیز ارزش تعیین شده برای استفاده از این روش می­باشد. این روش برگزیده باید توسط کاربر به عنوان یک روش قابل­فهم و نیز قابل­قبول شناخته شود. بنابراین می­توان گفت که بهترین روش مورد استفاده برای هر مساله روشی است که دارای حداکثر کاربری، تاثیرگذاری و فهم بوده و نیز باید از ابهامات دور باشد. یعنی    به گونه­ای نباشد که تصمیم­گیرنده آن را درک نکرده و یا قادر به توضیح آن نباشد.

روش PROMETHEE که توسط برنز، مارسکال و همکاران در سال­های 1985 و 1986 و 1992 گسترش یافت، شکل ساده شده­ای از روش ELECTRE به حساب می­آید که محدودیت­های روش ELECTRE شامل محاسبات زیاد،    عدم اعمال نظر تصمیم گیرنده و نیاز به تعیین وزن اهداف را ندارد و همان فرایند را با محاسبات ساده­تر انجام می­دهد. همان­طور که قبلا گفته شد همه عوامل فوق و به خصوص تاثیر اعمال نظر تصمیم­گیرنده نقش بسیار مهمی در بهبود روند تصمیم­گیری­های محیط­زیستی و نیز راحتی به کارگیری آن توسط مسوولین دارد. برای اغلب افراد متخصص و غیر­متخصص روش ELECTRE به دلیل سختی در فهم و استفاده دارای دشواری­ها و محدودیت­های زیادی  می­باشد. روش تصمیم­گیری مورد استفاده باید توسط تصمیم­گیران قابل­قبول و نیز قابل­استفاده باشد. در حالی که اگر تصمیم­گیرنده قادر به فهم و     یا توضیح این روش نباشد، ارزش آن به طور شدیدی کاهش خواهد یافت، چون تصمیم­گیرنده نقش بسیار مهمی در نتیجه­ پروژه خواهد داشت. روش PROMETHEE روشی جذاب بوده و تصمیم­گیرنده می­تواند در آن نوعی تابع ترجیحی را شکل داده و با استفاده از آن به تعیین گزینه­ ترجیحی بپردازد. در مطالعه موردی انجام شده این روش به عنوان روشی کارا      در ارزیابی اثرات محیط­زیستی صنعت پتروشیمی شناخته شد. در این روش قبل از آن­که وزن­های معادل برای هر معیار و زیرمعیار تعیین شوند، وزن­های گوناگون مورد آزمایش قرار می­گیرند. این در حالی است که در روش ELECTRE حتی اگر وزن معیاری برابر صفر باشد، آن معیار را در نتایج به حساب می­آورند و این امر می­تواند سبب اشتباه تصمیم­گیران شود. هم­چنین در این روش عدم­تطابق محاسبه شده میزان وزن معیارها را نشان نمی­دهد. بنابراین می­توان گفت در پروژه­های محیط­زیستی و نیز تصمیم­گیری­ها و ارزیابی­های مربوط به آن از جمله در صنعت نفت و پتروشیمی با توجه به نوع تصمیم­گیران و کارفرمایان روش PROMETHEE با توجه به راحتی استفاده و قابل فهم بودن و سایر مزیت­های این روش نسبت به روش ELECTRE در جایگاه بهتر و مناسب­تری قرار دارد. از طرفی با توجه به شرایط کشور ما در رابطه          با کمبود داده­ها از جمله منطقه مورد مطالعه، می­توان با استفاده از روش PROMETHEE با این کمبود داده مقابله کرد. هم­چنین از آن­جایی که در کشور ما میان بخش­های مختلف صنعت ( از جمله صنعت نفت) و محیط­زیست تعارضات فراوانی به چشم می­خورد، با استفاده از روش ذکر شده می­توان نوعی تعامل میان تصمیم­گیران حوزه­های مختلف برقرار کرده و این تعارضات را به حداقل رساند. در جدول زیر نتایج مطالعات محیط­زیستی دانشمندان مختلف و نیز نتایج مطالعه حاضر      به عنوان نماینده­ای از مطالعات صنعت نفت و پتروشیمی      مورد بررسی قرار گرفت.

جدول 5- مقایسه روش­های چندمعیاره ELECTREو PROMETHEE

منابع

1. جعفری. ح، 1380، کاربرد سیستماتیک مدل تخریب در ارزیابی اثرات توسعه بر روی حوضه آبخیز سد لتیان، مجله محیط­شناسی، شماره 27، ص 109-120.
   1.  Kiker, G.A., Bridges, T.A., Varghese, A., Seager, T.P., Linkov, I., 2005. Application of multi-criteria decision analysis in environmental decision making. Integrated Environmental Assessment Management 1 (2), 95–108.
   2.  ریچاردز ب. شپارد، 1390، ارزیابی اثرات توسعه با منطق فازی، ترجمه عبدالرسول سلمان ماهینی، مهر­مهدیس، چاپ اول.
   3. کیالان. ن، 1392، ارزیابی اثرات تجمعی(CEA) توسعه صنایع پتروشیمی منطقه ویژه اقتصادی ماهشهر، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه یزد.
      1. Kiker, G. A., Bridges, T. S., Varghese, A., Seager, T. P., & Linkovjj, I. (2005). Application of multi-criteria decision analysis in environmental decision making. Integrated Environmental Assessment and Management, 1(2), 95–108.
      2.  Harris, R. (1998) Introduction to Decision Making, VirtualSalt.
      3. Baker, D., Bridges, D., Hunter, R., Johnson, G., Krupa, J., Murphy, J. and Sorenson, K. (2002) Guidebook to DecisionMaking Methods, WSRC-IM-2002-00002, Department of Energy, USA. http://emiweb.
      4.  UK DTLR (2001) Multi Criteria Analysis: A Manual, Department for Transport, Local Government and the Regions, UK.
      5. Keeney, R.L. and Raiffa, H. (1976) Decisions with Multiple Objectives: Performances and Value Trade-Offs, Wiley, New York.
      6.  Goicoechea et al., 1982. Preference to the special issue on multi-criterion decision making with engineering applications. Applied Mathematics and Computation. Volume 54. 99- 109.
      7. Tecle, 1992. Interactive multi-objective programming for forest resources management. Applied Mathematics and Computation. Volume 63. 75- 93.
      8. Hobbs, A. 1986. An interactive integrated multi-objective optimization approach for quasiconvex utility functions. Applied Mathematics and Computation. Volume 54. Pp 241- 257.
      9. G. Kabir., R. Sultana Sumi., 2014., Power substation location selection using fuzzy analytic hierarchy process and PROMETHEE: A case study from Bangladesh., Energy XXX., 1- 14.
      10. X. Xing- Ming ., P. An- Hua., 2013., Material selection using PROMETHEE combined with analytic network process under hybrid environment., Material  and Design., 47., 643- 652.
      11.  M. Herva., E. Roca., 2013., Review of combined approaches and multi- criteria analysis for corporate environmental evaluation., Journal of Cleaner Production., 39., 355- 371.
      12. A. Hatami- Marbini., M. Tavana., M. Moradi., F. Kangi., 2013., A fuzzy group method for safty and health assessment in hazardous waste recycling facilities., Safety Science., 51., 414- 426.
      13.  A. Hatami- Marbini., M. Tavana., 2011. An extension of the ELECTRE I method for group decision-making under a fuzzy environment. Omega. 39., 373- 386.
      14. Ch. Achilas., Ch. Vlachokostas., N. Moussiopoulos., G. Banias., 2011., Prioritize strategies to confront environmental deterioration in urban areas: Multi-criteria assessment of public opinion and experts views., Cities., 28., 414-  423.
      15. D. Nikolic., I. Jovanovic., I. Mihajlovic., Z. Zivkovic., 2009., Multi- criteria ranking of copper concentrates according to their quality- An element of environmental management in the vicinity of copper- Smelting complex in Bor, Serbia., Journal of Environmental management., 91., 509- 515.
      16. F. Cavallaro., L. Ciraolo., 2005., A multi-criteria approach to evaluate wind energy plants on an Italian island., Energy Policy., 33., 235- 234.
      17.  Al- Rashdan, D., Al- Kloub, B., Angela, D., Al- Shemmeri, T., 1999., Environmental impact assessment and ranking the environmental projects in Jordan., European Jornal of Operational Research., 118., pp 30- 45.
      18. Goicoechea et al, 1992. The use of multi- criteria decision making methods in the integrated assessment of climate change: implications for IA practitioners. Energy Policy. Volume 25. 345- 356.
      19. Hobbs, 1992. Building public confidence in energy planning: a multimethod MCDM approach to demand- side planning at BC gas. Socio- Economic Planning Sciences. Volume 37. 289- 316.
      20. Duckstein, I et al, 1982. Multicriterion analysis of the water allocation conflict in the Upper Rio Grande basin. Applied Mathematics and computation, Volume 17. Pp 245- 265.
      21. خدابخشی. ب، جعفری. ح، 1389، کاربرد مدل تصمیم­گیری چندمعیاره ELECTRE- TRI در ارزیابی اثرات زیست­محیطی طرح­های توسعه منابع آب، مطالعه موردی: سد و شبکه آبیاری و زهکشی اردبیل، مجله آب و فاضلاب، شماره 3، ص 64-74.
          1. Nemhauser, G.L., Rinnoy Kan, A.H.G. and Todd, M.J. (1989) Handbooks in Operations Research and Management Science: Volume 1 Optimization, North-Holland, Amsterdam.
          2.  Steuer, R. E. (1986) Multiple Criteria Optimization: Theory, Computation and Application, Wiley, New York.
          3. Roy, B. (1968) "Classement et choix en présence de points de vue multiple (la méthode electre)., RAIRO, 2, 57-7.
          4. Vincke, P. (1992) Multi-criteria Decision-Aid, John Wiley, Chichester.
          5. Figueira, J., Greco, S. and Ehrgott, M. (Eds.) (2004) Multiple Criteria Decision Analysis: State of the Art Surveys, springer, New York.
          6. Brans, J.P. and Vincke, Ph. (1985) "A preference ranking organization method", Management Science, 31, 647-656.
          7.  Brans, J.P., Vincke, Ph. and Marechal, B. (1986) "How to select and how to rank projects: The PROMETHEEmethod", European Journal of Operational Research, 24, 228- 238.
          8.  Brans, J.-P. And Mareschal, B. (1994) .The PROMCALC & GAIA decision support system for multicriteria decision aid., Decision Support Systems, 12, 297-310.
          9. Mareschal, B. (1988) .Weight stability intervals in multicriteria decision aid., European Journal of Operational Research, 33, 54-64.

An investigation on PROMETHEE and ELECTRE outranking methods in environmental decision-making of oil and petrochemical industries

Solmaz Amoushahi¹(Corresponding author)

Solmazamooshahi@gmail.com

Farhad Nejadkoorki^[12]

Sharareh Pourebrahim[13]

Abstract

Nowadays one of the most important global issues is environmental problems that can cause harm to human and other organisms. This problem is caused due to various factors like pollutants and other environmental disturbances. Because of these factors we need to find strategies for solving such problems. One of the most important problems in the world is the pollution produced by different industries like oil industry that has a significant role in the nations economic and progress. There are many solutions and methods for surveying and mitigating the industries effects.

Multiple Criteria Decision-Making (MCDM) is one of these methods that order alternatives based on their importance. Ranking problems consist in rank ordering of all alternatives from the worst to the best, looking at their evaluations on the considered criteria.In present study two more important outranking methods (PROMETHEE and ELECTRE) were assessed and their advantages and disadvantages were surveyed. Also a study was done in Arak petrochemical industry by PROMETHEE method as an case study and construction phase alternatives were ranked by mentioned method.

Results: Case study investigation and review on other studies showed that the PROMEHTEE method because of some features like being easy to use, understandable, Ability to cope with uncertainty, importance the decision makers, ability of visual representation, validity and flexibility is more applicable than ELECTRE. 

So the suggested method can be applied for making environmental decisions and also oil and petrochemical industries that simultaneously deal with qualitative and quantitative data and uncertainty. The researchers hope that it would have desirable results.

Keyword's: Environmental Decision Making, Multiple Criteria Decision Making, Oil and petrochemical industries, PROMETHEE, ELECTRE.