Additiivinen arvofunktio projektiportfolion valinnassa

Samankaltaiset tiedostot
Kasvuyrityksen tuotekehitysportfolion optimointi (valmiin työn esittely)

Aihioiden priorisointi ja portfolioanalyysi ennakoinnissa (valmiin työn esittely)

Eräs tyypillinen virhe monitavoitteisessa portfoliopäätösanalyysissa + esimerkkitapaus

Additiivinen arvofunktio

monitavoitteisissa päätöspuissa (Valmiin työn esittely) Mio Parmi Ohjaaja: Prof. Kai Virtanen Valvoja: Prof.

Preference Programming viitekehys: epätäydellisen preferenssi-informaation elisitointi ja mallintaminen, dominanssi

Projektiportfolion valinta

Mat Optimointiopin seminaari

Projektiportfolion valinta

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

Robust portfolio modeling (RPM) epätäydellisellä hintainformaatiolla ja projektiriippuvuuksilla

Referenssipiste- ja referenssisuuntamenetelmät

Luento 1: Optimointimallin muodostaminen; optimointitehtävien luokittelu

Aihioiden priorisointi ja portfolioanalyysi ennakoinnissa

Lineaariset kongruenssiyhtälöryhmät

2. Arvon ja hyödyn mittaaminen

Projektin keskeyttäminen, uudelleen käynnistäminen ja hylkääminen

Kaksi sovellusta robustien päätössuositusten tuottamisesta

4. Luennon sisältö. Lineaarisen optimointitehtävän ratkaiseminen Simplex-menetelmä

Osakesalkun optimointi. Anni Halkola Turun yliopisto 2016

Ellipsoidimenetelmä. Samuli Leppänen Kokonaislukuoptimointi. S ysteemianalyysin Laboratorio

Lineaaristen monitavoiteoptimointitehtävien

Luento 1: Optimointimallin muodostaminen; optimointitehtävien luokittelu

Lineaarinen optimointitehtävä

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset

Osittaistuenta Gaussin algoritmissa: Etsitään 1. sarakkeen itseisarvoltaan suurin alkio ja vaihdetaan tämä tukialkioiksi (eli ko. rivi 1. riviksi).

JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. 3. Luennon sisältö

Inversio-ongelmien laskennallinen peruskurssi Luento 2

Käänteismatriisin ominaisuuksia

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Talousmatematiikan perusteet: Luento 12. Lineaarinen optimointitehtävä Graafinen ratkaisu Ratkaisu Excel Solverilla

Harha mallin arvioinnissa

Portfoliolähestymistapa CO2 - kiilapelin analysoinnissa (valmiin työn esittely) Tuomas Lahtinen

Määritelmä 1. Olkoot V ja W lineaariavaruuksia kunnan K yli. Kuvaus L : V. Termejä: Lineaarikuvaus, Lineaarinen kuvaus.

Polkuriippuvuus trade-off-painotuksessa (valmiin työn esittely)

Sovelluksia additiivisen arvofunktion käytöstä projektiportfolion valinnassa

Talousmatematiikan perusteet: Luento 11. Lineaarinen optimointitehtävä Graafinen ratkaisu Ratkaisu Excel Solverilla

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III

b 1. b m ) + ( 2b Ax) + (b b)

Preference Programming viitekehys tehokkuusanalyysissä

Kokonaislukuoptimointi

Kandidaatintyön esittely: Epätäydellisen preferenssi-informaation huomioon ottavien päätöksenteon tukimenetelmien vertailu

Luento 5: Peliteoriaa

Duaalisuus kokonaislukuoptimoinnissa. Mat , Sovelletun matematiikan tutkijaseminaari, kevät 2008, Janne Karimäki

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Lineaarinen optimointitehtävä

Regressioanalyysi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Lisäinformaation arvo monikriteerisessä projektiportfoliovalinnassa (valmiin työn esittely)

min x x2 2 x 1 + x 2 1 = 0 (1) 2x1 1, h = f = 4x 2 2x1 + v = 0 4x 2 + v = 0 min x x3 2 x1 = ± v/3 = ±a x 2 = ± v/3 = ±a, a > 0 0 6x 2

Epätäydellisen preferenssi-informaation huomioon ottavien päätöksenteon tukimenetelmien vertailu (aihe-esittely)

Luento 4: Lineaarisen tehtävän duaali

Interaktiiviset menetelmät

Väliestimointi (jatkoa) Heliövaara 1

Kokonaislukuoptiomointi Leikkaustasomenetelmät

Piiri K 1 K 2 K 3 K 4 R R

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Arvohäviö Rank Inclusion in Criteria Hierarchies menetelmässä. Jari Mustonen, 47046C,

Haitallinen valikoituminen: yleinen malli ja sen ratkaisu

6. Luennon sisältö. Lineaarisen optimoinnin duaaliteoriaa

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. Olkoot A 2 := AA =

Insinöörimatematiikka D

Investointimahdollisuudet ja investoinnin ajoittaminen

Mat Lineaarinen ohjelmointi

2.5. Matriisin avaruudet ja tunnusluvut

Osakesalkun optimointi

Diskreettiaikainen dynaaminen optimointi

Ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin? Perustele vastauksesi.

Numeeriset menetelmät

Ennakkotehtävän ratkaisu

1. Lineaarinen optimointi

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Derivaatat lasketaan komponenteittain, esimerkiksi E 1 E 2

Investointimahdollisuudet ja niiden ajoitus

Malliratkaisut Demot

Liittomatriisi. Liittomatriisi. Määritelmä 16 Olkoon A 2 M(n, n). Matriisin A liittomatriisi on cof A 2 M(n, n), missä. 1) i+j det A ij.

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Numeeriset menetelmät

Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt Laskuharjoitus 1 / vko 44

Esimerkkejä kokonaislukuoptimointiongelmista

x = y x i = y i i = 1, 2; x + y = (x 1 + y 1, x 2 + y 2 ); x y = (x 1 y 1, x 2 + y 2 );

Kokonaislukuoptimointi

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

Insinöörimatematiikka D

Yhden selittäjän lineaarinen regressiomalli (jatkoa) Ensi viikolla ei pidetä luentoa eikä harjoituksia. Heliövaara 1

Harjoitus 4: Matlab - Optimization Toolbox

Regressioanalyysi. Kuusinen/Heliövaara 1

r = r f + r M r f (Todistus kirjassa sivulla 177 tai luennon 6 kalvoissa sivulla 6.) yhtälöön saadaan ns. CAPM:n hinnoittelun peruskaava Q P

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Determinantti 1 / 30

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Mat Optimointiopin seminaari kevät Monitavoiteoptimointi. Tavoitteet

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Monitavoiteoptimointi

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

BM20A0700, Matematiikka KoTiB2

Data Envelopment Analysis (DEA) - menetelmät + CCR-DEA-menetelmä

Transkriptio:

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 1/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Additiivinen arvofunktio projektiportfolion valinnassa Antti Toppila 2.2.2011

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 2/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Sisältö Johdanto Mitallisen arvofunktion konstruointi Oletusten validointi Aurinkoenergiaprojektien valintaa Kotitehtävä

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 3/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Johdanto 1/2 Capital Budgeting-ongelma Projektit j J = {1,..., m} Projektin kustannukset c j ja tuotto v j sekä budjetti B Valitaan portfolio J J s.e. portfolion tuotto maksimoituu Voidaan formuloida optimointitehtäväksi max v j J J j J s.e. j J c j B

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 4/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Johdanto 2/2 Monitavoitteinen arvo (Keeney ja Raiffa, 1976) Usein projekteja arvioidaan usean attribuutin suhteen Projektin j attribuutti i I = {1,..., n} on x ji Tehtävänä on löytää mieleisin käypä portfolio J Yksinkertainen ja yleinen vaihtoehto on ratkaista tehtävä max w i v i (x ji ) s.e. c j B, J J j J i I j J missä v i ja w i ovat attribuutin i skaalattu arvofunktio ja paino Millä edellytyksillä näin voi tehdä? Miten edellytyksien täyttyminen tarkastetaan?

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 5/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Mitallisen arvofunktion konstruointi Dyer ja Sarin (1979) konstruoivat nk. mitallisen arvofunktion Näillä arvofunktiolla mukavia aksiomaattisia ominaisuuksia Golabi ym. (1981) laajensivat mitallisen arvofunktion portfoliotehtäville ja johtivat ehdot jolla voidaan käyttää edellisen kalvon additiivista-linaarista arvofunktiota Käynnissä olevassa tutkimuksessa Liesiö (2011) jatkaa ymmäryyksen kehittämistä mitallisten arvofunktioden käyttämisestä portfoliotehtävissä Esittelen Golabi ym. (1981) keskeiset tulokset Liesiön (2011) keksimässä viitekehyksessä, sillä tämä viitekehys on selkeämpi kuin Golabi ym. viitekehys

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 6/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Portfolion attribuutit ja arvo Portfolio koostuu projekteista j J = {1,..., m} Projektit tasavertaisia Arvioidaan samojen projektiattribuuttien i I = {1,..., n} suhteen Portfolioattribuuttien X ji arvot matriisissa x ji : x 11 x 1n..... x m1 x mn Edellisen esitelmän oletuksin on olemassa arvofunktio V (x), joka asettaa portfoliot mieluisuusjärjestykseen V (x) yksikäsitteinen poislukien positiiviset affiinit muunnokset V (x) = αv (x) + β, α > 0, β R

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 7/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Mitallisen arvofunktion muoto 1/4 Arvofunktio V (x) ei voi olla mielivaltainen Mitallinen arvofunktio edellyttää että vaihtoehtojen erotuspreferenssi on määritelty, mikä rajaa mahdollisten arvofunktioiden muotoa (Dyer ja Sarin, 1979) Erotuspreferenssi määrittelee luonnollisella tavalla myös tavanomaisen preferenssin Arvofunktioiden muotoa voidaan lisäksi rajoittaa jos jotkin attribuuttien osajoukot ovat heikosti erotusriippumattomia (Weak Difference Independence;WDI) Implikoi myös preferenssiriippumattomuuden Seuraavaksi rajoitamme arvofunktiota projektiportfoliossa luonnostaan esiintyvillä WDI:llä kuten Liesiö (2011)

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 8/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Mitallisen arvofunktion muoto 2/4 Portfolion attribuuttikohtainen WDI Kunkin projektin j attribuutin i suhteen voidaan määrittää preferenssi tietämättä muiden attribuuttien arvoa Eli oletus pätee jos projektien mittarit valittu järkevästi Voidaan määritellä projekteille pisteet (score) v ij (x ij ) missä v ij on yhden attribuutin arvofunktio Projektien tasavertaisesta kohtelusta seuraa että v ij = v i Projekti j Attribuutti i X 11 X 12 X 13 X 21 X 22 X 23 X 31 X 32 X 33 X 41 X 42 X 43 Esimerkki: attribuutti X 11 on WDI muista

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 9/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Mitallisen arvofunktion muoto 3/4 Projektin attribuuttikohtainen WDI Voidaan määrittää portfolioiden välinen preferenssi attribuutin i suhteen tietämättä muiden attribuuttien arvoja Eli oletus pätee jos attribuuttijoukko I valittu sopivasti Voidaan määritellä portfolion attribuuteille arvofunktiot V i (x 1i,..., x mi ) missä V i on portfolion kriteerikohtainen arvofunktio Projekti j Attribuutti i X 11 X 12 X 13 X 21 X 22 X 23 X 31 X 32 X 33 X 41 X 42 X 43 Esimerkki: attribuutit X 11, X 21, X 31 X 41 ovat WDI kaikista muista

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 10/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Mitallisen arvofunktion muoto 4/4 Projektien välinen WDI Kunkin projektin j tuoma lisähyöty portfoliolle voidaan määrittää tietämättä muiden projektien attribuutteja Voidaan määritellä projekteille arvofunktiot V p (x j1,..., x jn ) missä V p on projektin arvofunktio Projekti j Attribuutti i X 11 X 12 X 13 X 21 X 22 X 23 X 31 X 32 X 33 X 41 X 42 X 43 Esimerkki: attribuutit X 11, X 12, X 13 ovat WDI muista

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 11/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Additiivinen arvofunktio Edellisten kalvojen oletuksin arvofunktio V (x) joko multiplikatiivinen tai additiivinen-lineaarinen V (x) = w i v i (x ij ) i I j J Myöhemmin testi siitä kumpi valittava Pisteet v i (x ji ) voidaan skaalata välille [0, 1] ja painot s.e. i I w i = 1, w i 0 i I Tulkinta: w i on arvo sille että attribuutti i viedään huonoimmalta tasoltaan parhaimmalle tasolleen suhteessa samaan muutokseen muihin attribuutteihin nähden Additiivisessa-lineaarisessa mallissa attribuutin tuoma lisäarvo ei riipu muista attribuuteista

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 12/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Oletusten validointi 1/2 Additiivinen-lineaarinen arvofunktio, testi erotusriippumattomuudelle Onko arvofunktio additiivinen-lineaarinen vai multiplikatiivinen? (Golabi ym. 1981) Olkoon kaikki paitsi attribuutti i = 1 (nimetään A 1 ) keskitasolla Kuvittele vaihtoehdot joissa A 1 huonommalla (H) ja parhaimmalla tasolla (P) Valitse A 1 :lle taso L s.e. siirtyminen H:stä L:lle olisi yhtä mieluisaa kuin L:ltä P:lle Kun L määritetty, niin kysy muuttuuko L jos muita attribuutteeja kuin A 1 :tä muutetaan Jos vastaus kielteinen, oletus pätee Tarvitsee tarkistaa vain A 1 :lle (Dyer ja Sarin 1979)

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 13/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Oletusten validointi 2/2 Erotusriippumattomus portfolion attribuuttikohtaisten arvojen suhteen voidaan testata vastaavan tyyppisellä kysymyksellä kuin edellisellä kalvolla Huomautus lukijalle: Golabi ym. (1981) testit ja selitykset poikkesivat tässä esitetystä johtuen mm. oletusten erilaisuudesta Golabi ym. oletukset ovat matemaattisessa mielessä ekvivalentit esitettyjen oletusten kanssa

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 14/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Aurinkoenergiaprojektien valintaa 1/3 Golabi ym. (1981) sovelsivat additiivista-lineaarista arvofunktiota projektiportfolion valintaan Arvioivat 77 projektia 22 attribuutin suhteen Budjettirajoitus m j=1 c jz j B, missä z j = 1 jos projekti j valitaan, muulloin 0. Hajautusrajoituksia k=41 kpl (maantieteellinen, teknologiat, jne) / m m D jk z j z j f k, j=1 j=1 missä f k pienin suhde jota kategoriasta k on valittava ja D jk = 1 jos projekti kuuluu luokkaan k, mulloin 0.

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 15/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Aurinkoenergiaprojektien valintaa 2/3 Budjetti ja hajautus olivat ehdottomia, joten niistä ei voinut joustaa ja ne mallinnettiin rajoituksina Portfolion muodostavien projektien attribuutien välillä voitiin tehdä vaihdantaa, joten nämä ominaisuudet kuvattiin arvofunktioilla Attribuutit kuvasivat projektien teknologista arvoa ja ne valittiin siten että voitiin käyttää additiivista arvofunktiota Additiivisen arvofunktion oletuksien paikkaansapitävyys testattiin

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 16/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Aurinkoenergiaprojektien valintaa 2/3 Projektien oli ylitettävä tietty kynnysarvo v(x 0 ) jotta ne kannatti valita, missä x 0 on hypoteettinen projekti, jonka arvo on huonoin sallittu Kynnysarvo määritettiin kysymällä että käynnistettäisiinkö projekti x 0 vai ei ja x 0 :aa huononnettiin kunnes päätöksentekijä oli indefferentti käynnistämisen ja hylkäämisen välillä Lopullinen tehtävä oli max [v(x j1,..., x jn ) v(x 0 )]z j z j J s.e. budjetti- ja hajautusrajoitteet toteutuivat ja z j binäärinen

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 17/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Yhteenveto Additiivinen arvofunktio portfolionvalinnassa voidaan johtaa suoraan mitallisten arvofunktioden avulla olettaen sopivia erotusriippumattomuuksia Jos oletukset pitävät paikkansa ne voidaan validoida suhteellisen vähällä vaivalla Jos oletukset eivät pidä paikkaansa niin attribuutteja voi yrittää vaihtaa niin että löydetään oletukset täyttävät (+ muilla tavoilla riittävät) attribuutit Projektivalintatehtävä voidaan muotoilla lineaarisen kokonaislukuoptimoinnin tehtäväksi, jolloin mallin suositusten ratkaiseminen on laskennallisesti tehokasta

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 18/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Viitteet Dyer, J.S., Sarin, R.K., 1979. Measurable multiattribute value functions, Operations Research 27(4) pp. 810-822. Golabi, K., Kirkwood, C. W., Sicherman, A., 1981. Selecting a Portfolio of Solar Energy Projects Using Multiattribute Preference Theory, Management Science 27(2), pp. 174-189. Keeney R.L., Raiffa, H, 1976. Decisions with Multiple Objectives: Preferences and Value Trade-offs. John Wiley & Sons, New York. Liesiö, J., 2011. Measurable Multiattribute Value Functions for Project Portfolio Selection and Resource Allocation, unpublished manuscript, January 20, 2011.

Esitelmä 5 Antti Toppila sivu 19/19 Optimointiopin seminaari Kevät 2011 Kotitehtävä Additiivisen arvofunktion erikoisuuksia Olkoon portfolion x arvofunktio V (x) = 3 4 i=1 j=1 w iv i (x ji ), missä w i = 1 3 ja portfolion x pisteet v i (x ji ) ovat matriisissa 0 1 1 1 1 2 1 1 4 2 1 5 1 9 0 2 10 Mikä projekti mieluiten vaihdettaisiin projektiin y = ( 4 5, 4 5, 2 3 )? (6 p) Kuinka paljon y 1 voi laskea s.e. y kuitenkin haluttaisiin portfolioon? (2 p) Kuinka paljon w 3 voi nousta siten että y kuitenkin haluttaisiin portfolioon? (2 p)