Um modelo de análise de decisão para seleção de materiais usando processo de classificação simples

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8631 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Um grande número de materiais e vários critérios moldam os problemas de seleção de materiais como problemas complexos de tomada de decisão multicritério (MCDM). Este artigo propõe um novo método de tomada de decisão chamado processo de classificação simples (SRP) para resolver problemas complexos de seleção de materiais. A precisão dos pesos dos critérios tem um impacto direto nos resultados do novo método. Em contraste com os métodos MCDM atuais, a etapa de normalização foi eliminada do método SRP como uma fonte potencial de produção de resultados incorretos. A aplicação do método é adequada para situações com altos níveis de complexidade na seleção de materiais, pois considera apenas os ranques das alternativas em cada critério. O primeiro cenário do método vital-imaterial medíocre (VIMM) é usado como uma ferramenta para derivar os pesos dos critérios com base na avaliação de especialistas. O resultado do SRP é comparado com vários métodos MCDM. A fim de avaliar os resultados da comparação analítica, uma nova medida estatística conhecida como índice de decisão de compromisso (CDI) é proposta neste artigo. O CDI revelou que os resultados dos métodos MCDM para resolver a seleção de materiais não podem ser comprovados teoricamente e precisam ser avaliados na prática. Como resultado, a análise de dependência - uma medida estatística inovadora adicional é introduzida para demonstrar a confiabilidade dos métodos MCDM, avaliando sua dependência dos pesos dos critérios. As descobertas demonstraram que o SRP é extremamente dependente dos pesos dos critérios e sua confiabilidade aumenta com o número de critérios, tornando-o uma ferramenta perfeita para resolver problemas desafiadores de MCDM.

Problemas de seleção de materiais e métodos de tomada de decisão multicritério (MCDM) têm relacionamentos fortes. A seleção de materiais adequados é a tarefa mais desafiadora no projeto e desenvolvimento de novos produtos1. O projeto de engenharia gira em torno dos objetivos de alcançar alto desempenho, minimizar custos e ser ambientalmente consciente, que geralmente são limitados por materiais. Portanto, um dos principais objetivos do projeto ideal do produto é a seleção de materiais que atendam aos critérios do projeto e, ao mesmo tempo, ofereçam o mais alto nível de desempenho com o custo mais econômico2,3. A seleção de materiais é um processo complexo de tomada de decisão que envolve a seleção dos materiais mais adequados a partir de uma variedade de alternativas disponíveis com base em vários critérios. Tomada de decisão multicritério (MCDM) refere-se a uma classe de métodos matemáticos usados ​​para resolver tais problemas complexos de tomada de decisão. Esses problemas geralmente surgem em situações do mundo real em que os tomadores de decisão precisam selecionar entre um conjunto de alternativas que diferem em vários critérios ou dimensões. O objetivo do MCDM é identificar a melhor alternativa possível ou conjunto de alternativas com base nas preferências e prioridades dos tomadores de decisão. Os problemas MCDM são normalmente representados em um formato de matriz, onde cada linha representa uma alternativa e cada coluna representa um critério. Os elementos da matriz correspondem ao desempenho de cada alternativa em cada critério. Os tomadores de decisão são solicitados a fornecer pesos ou prioridades para cada critério, indicando a importância relativa de cada critério no processo de tomada de decisão. Os problemas de seleção de materiais também envolvem a avaliação e seleção do material mais adequado a partir de um conjunto de alternativas com base em vários critérios. Esse tipo de problema exige que o tomador de decisão pondere a importância de cada critério e avalie as alternativas de acordo. As decisões de seleção de materiais geralmente envolvem vários critérios conflitantes, como custo, desempenho, durabilidade, propriedades físicas e de engenharia, fatores ambientais, custo e capacidade de fabricação, entre outros. Esses critérios podem ter diferentes unidades de medida, tornando difícil comparar e avaliar alternativas usando uma única métrica. Uma vez que a seleção de materiais pode ser convertida em um problema de forma de problema MCDM, os métodos MCDM são soluções adequadas para encontrar o melhor material para atender às necessidades de projeto e desenvolvimento de produtos. Muitos pesquisadores chamaram a atenção para a conexão entre métodos MCDM e problemas de seleção de materiais. Segundo4, entre vários métodos e técnicas que são empregados para selecionar o material mais adequado para diferentes projetos, as metodologias MCDM estão entre as abordagens mais populares. A referência 5 chama os problemas de seleção de materiais de dilemas MCDM, e6 acredita que os métodos MCDM são a única solução para os problemas de seleção de materiais que incorporam um grande número de características de desempenho concorrentes e estão envolvidos com muitos tomadores de decisão. Semelhante aos últimos autores7, argumenta que os métodos MCDM são ferramentas eficientes para gerenciar problemas de seleção de materiais de forma eficaz, incorporando várias propriedades de materiais e critérios variados. A referência8 também mencionou que os métodos MCDM auxiliam na obtenção dos resultados desejados de um produto, uma vez que os métodos avaliam o desempenho dos materiais sob critérios conflitantes. O uso de métodos MCDM em problemas de seleção de materiais tem várias vantagens. Primeiro, fornece uma abordagem sistemática e objetiva para avaliar e classificar materiais com base em vários critérios. Em segundo lugar, ajuda os tomadores de decisão a identificar os critérios críticos que têm o impacto mais significativo (com maior valor de peso) na decisão. Em terceiro lugar, permite que os tomadores de decisão avaliem e comparem o desempenho de diferentes materiais em diferentes cenários. Finalmente, fornece uma abordagem transparente e estruturada para o processo de tomada de decisão, o que pode ajudar a construir consenso e melhorar a comunicação entre as partes interessadas. Os métodos MCDM são amplamente utilizados em problemas de seleção de materiais para calcular os pesos dos critérios e determinar a classificação dos materiais. Diferentes estudiosos propuseram várias categorias para essas duas tarefas. Os métodos de ponderação MCDM geralmente podem ser classificados em duas categorias: métodos de ponderação subjetivos e métodos de ponderação objetivos. Os métodos de ponderação subjetivos dependem exclusivamente de opiniões, expectativas e julgamentos humanos para atribuir pesos aos critérios, enquanto os métodos de ponderação objetivos extraem os pesos dos critérios da matriz do problema de tomada de decisão. Os métodos de classificação são divididos em quatro subcategorias, incluindo os métodos de superação, métodos de classificação de compromisso, métodos baseados em distância e os métodos que usam comparação de pares. A complexidade de um problema MCDM está associada a: