A Study of Highways Performance with a Molp-Dea Model and an Interactive Tri-Criteria Linear Programming Package (Trimap)

This paper deals with the evaluation of a few Brazilian privatised highways. We use Data Envelopment Analysis (DEA) for that. As the number of highways is too small, we need to use an additional method to avoid ties in the evaluation index. The MCDEA model of Li and Reeves (a tri-objective model) is adequate to solve this problem. The authors suggest the extension of the CCR model, considering two extra objective functions, i.e. a min-max function, corresponding to a measure of equity and a min-sum function, favouring some sort of overall evaluation of the DMUs, from the point of view of the DMU under analysis. The graphic decomposition of the weighting space (used in TRIMAP as an operational tool), the possibility of introducing constraints on the objective function values during the search automatically translated into the weighting space make it specially adequate to explore the MCDEA model.

A Web-Based Approach for Visualizing Interactive Decision Maps

This research expands the applicability of the Feasible Goals (FGoal) Pareto frontier multiple criteria method to display the Edgeworth–Pareto hull using interactive decision maps (IDMs). Emphasis is placed upon the development of a communication architecture to display the Pareto frontiers, which includes a client device, a web server, and a dedicated computation server implemented with sockets. A standalone application on the latter processes client-server requests and responses to display updated information on the client. Specifically, the dedicated computation server is responsible for calculating the information needed to generate the Edgeworth–Pareto hull. This is delivered to the web server to generate the IDM to be displayed on the client device. The key innovation of this work is a tool that is developed to aid decision-makers with a network-based computational architecture that includes a computational server constantly in communication with a web server for fast responses to client requests to represent IDMs. Results show that this innovation avoids time-consuming communication, and this approach to represent IDMs on the web facilitates collaboration among decision-makers because they can analyze several complex problems in different browser windows and decide which problem and solution better correspond to their aims

Generation expansion planning optimisation with renewable energy integration: A review

Generation expansion planning consists of finding the optimal long-term plan for the construction of new generation capacity subject to various economic and technical constraints. It usually involves solving a large-scale, non-linear discrete and dynamic optimisation problem in a highly constrained and uncertain environment. Traditional approaches to capacity planning have focused on achieving a least-cost plan. During the last two decades however, new paradigms for expansion planning have emerged that are driven by environmental and political factors. This has resulted in the formulation of multi-criteria approaches that enable power system planners to simultaneously consider multiple and conflicting objectives in the decision-making process. More recently, the increasing integration of intermittent renewable energy sources in the grid to sustain power system decarbonisation and energy security has introduced new challenges. Such a transition spawns new dynamics pertaining to the variability and uncertainty of these generation resources in determining the best mix. In addition to ensuring adequacy of generation capacity, it is essential to consider the operational characteristics of the generation sources in the planning process. In this paper, we first review the evolution of generation expansion planning techniques in the face of more stringent environmental policies and growing uncertainty. More importantly, we highlight the emerging challenges presented by the intermittent nature of some renewable energy sources. In particular, we discuss the power supply adequacy and operational flexibility issues introduced by variable renewable sources as well as the attempts made to address them. Finally, we identify important future research directions

Comments on “Multiple criteria decision making (MCDM) methods in economics: an overview”

This paper offers comments on a previously published paper, titled “Multiple criteria decision making (MCDM) methods in economics: an overview,” by Zavadskas and Turskis (2011). The paper's authors made great efforts to summarize MCDM methods but may have failed to consider several important new concepts and trends in the MCDM field for solving actual problems. First, the traditional model assumes the criteria are independently and hierarchically structured; however, in reality, problems are often characterized by interdependent criteria and dimensions and may even exhibit feedback-like effects. Second, relatively good solutions from the existing alternatives are replaced by aspiration levels to fit today's competitive markets. Third, the emphasis in the field has shifted from ranking and selection when determining the most preferable approaches to performance improvement of existing methods. Fourth, information fusion techniques, including the fuzzy integral method, have been developed to aggregate the performances. Finally, the original fixed resources in multi-objective programming are divided such that both decision and objective spaces are changeable. In this paper, we add new concepts and provide comments that could be thought of as an attempt to complete the original paper

Multiple Criteria Decision Support; Proceedings of an International Workshop, Helsinki, Finland, August 7-11, 1989

Multiple Criteria Decision Making has been an important and active research area for some 20 years. In the 1970's, research focused on the theory of multiple objective mathematical programming and on procedures for solving multiple objective mathematical programming problems. During the 1980's, a shift in emphasis towards multiple criteria decision support was observed. Accordingly, much research has focused on the user interface, the behavioral foundations of decision making, and on supporting the entire decision-making process from problem structuring to solution implementation. Because of the shift in research emphasis the authors decided to make "Multiple Criteria Decision Support" the theme for the International Workshop, which was held at Suomen Saeaestoepankkiopisto in Espoo, Finland. The Workshop was organized by the Helsinki School of Economics, and sponsored by the Helsinki School of Economics and IIASA, Austria. This volume provides an up-to-date coverage of the theory and practice of multiple criteria decision support. The authors trust that it will serve the research community as well as the previously published Conference Proceedings based on IIASA Workshops

Addressing water resources concerns in forest management models: a case study in Portugal

Tese de mestrado em Investigação Operacional, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011Water is one of the most important resources in forests. Forest management has a direct impact on water quality and its availability. Thus, forest management planning should be carefully accomplished. This study addressed forest management models incorporating water resources indicators. A strategic forest planning was carried out, considering Eucalyptus globulus Labill. species in a forest situated in Central Portugal. The hypothesis of the present study is that the runoff reduction reduces the financial indicator. Pareto efficient curve and metrics to link a reference point to the nearer solution were presented. For that, a general linear goal programming structure was proposed, from which five models were derived: two financial-based models; two models to minimize extreme runoff events; and one model to minimize the total runoff. Equations for annual runoff estimations were fitted. Results confirmed that the runoff reduction affects SEV. It was further verified that: SEV was decreased by the inclusion of constraint on non-decreasing timber flows; the runoff was higher when more timber was harvested; harvesting postponement and a smaller harvested area was noticed when runoffs were minimized. Substantial reduction of runoff cost only 1.44 Euro m-3, but its minimization raised it to 5.40 Euros m-3. The metrics indicated that solution should be chosen close to the ideal point at a lower cost, if the decision maker assigns the same importance either to financial indicator or to runoff. The same results were obtained among models that minimize extreme runoff events.As florestas podem fornecer recursos valiosos para os seres vivos, tais como: madeira, habitat, oportunidade de recreio, beleza visual, frutas, flores, cascas, ramos, folhas, sequestro de carbono e fauna. Contudo, um recurso natural pode ser considerado o mais relevante para a humanidade: a água. A sobrevivência dos seres vivos depende da qualidade e disponibilidade da água, os quais podem ser directamente afectados pela gestão florestal. Desta forma, o plano de gestão florestal e as operações inerentes devem ser cuidadosamente implementados. Este estudo tratou da optimização da gestão florestal, tendo em conta a protecção dos recursos hídricos. Em Portugal, 19% da área florestal é ocupada pela espécie Eucalyptus globulus Labill., totalizando uma área de 647.000 ha. Esta é uma espécie relevante para produção de pasta de papel e papel em Portugal, em que 90% e 77% são destinados a exportação, respectivamente; o que a torna numa espécie interessante para casos de estudo. A água da chuva que chega à rede hidrográfica é resultante do escoamento, o qual pode transportar sedimentos e prejudicar a qualidade da água. Há estudos que indicam um aumento de escoamento em períodos imediatamente seguintes ao corte de eucaliptos. Adicionalmente, outros estudos indicam que o volume de madeira em pé no eucaliptal está negativamente correlacionado com o escoamento. Na literatura, encontram-se propostas de investigação sobre optimização de volume de madeira e escoamento, especialmente através de programação por metas. No momento presente, verificam-se poucos trabalhos a tratar deste assunto, provavelmente devido a dados inexistentes e dificuldades na modelação do sistema floresta-água, tendo em conta efeitos temporais e espaciais. Apesar de haver alguns estudos a tratar deste tema, estes foram aplicados a locais em condições diferentes daquelas verificadas em Portugal. Este estudo tem como objectivo optimizar o valor esperado do solo e recursos hídricos, em uma floresta de eucaliptos situada no centro de Portugal. Para tal, um modelo geral de programação por metas é proposto, do qual cinco modelos são extraídos. A principal hipótese do estudo é que uma redução de escoamento afecte o valor esperado do solo. O fundamento desta hipótese é que, se uma redução de escoamento for possível, isso poderá exigir um menor volume de madeira cortado, o que por sua vez poderá reduzir o valor esperado do solo. Uma solução diferente entre os modelos que minimizam o escoamento anual máximo e aumento máximo de escoamento é esperada. Acredita-se que a inclusão de restrições para os fluxos não-decrescentes de madeira reduza o valor esperado do solo. São esperados um maior volume de escoamento, caso um maior volume de madeira seja cortado, bem como uma menor área cortada, quando o escoamento total é minimizado. Os dados da área de estudo foram obtidos de um sistema de gestão de base de dados fornecido pelo Centro de Estudos Florestais (CEF), Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa. A espécie tratada foi Eucalyptus globulus numa floresta com 11.873 ha de dimensão, a qual foi dividida em 1.000 povoamentos puros e regulares. A madeira cortada foi o produto de venda considerado, enquanto o corte raso foi o método de corte aplicado. Os custos estiveram relacionados com as actividades florestais consideradas: plantação, corte, monda, limpeza de matos, fertilização, remoção das toiças. O horizonte de planeamento foi de 21 anos, em que a análise foi feita anualmente. O estudo incluiu 49.872 prescrições, cada uma representou um conjunto de actividades florestais implementadas ao longo dos anos. As prescrições foram feitas pelo CEF. Até 3 rotações foram consideradas, enquanto a idade possível de corte pertenceu ao intervalo [9, 13] anos. Dois modelos empíricos para determinar o escoamento foram ajustados: um para o alto-fuste e outro para as talhadias. O método dos mínimos quadrados foi aplicado. A variável dependente foi o escoamento anual (mm), enquanto as variáveis independentes consideradas foram: precipitação anual (mm) e idade das árvores (em anos). Um modelo geral de programação linear por metas foi proposto, o qual incluiu na função objectivo o valor esperado do solo, o escoamento total, o escoamento anual máximo e o aumento anual máximo de escoamento. Como restrições apresentaram-se aquelas relativas a: afectação total da área dos povoamentos às prescrições, fluxos anuais de madeira não-decrescentes, fluxos anuais de lucro não-decrescentes, escoamento anual máximo, aumento anual máximo de escoamento, escoamento total e de não-negatividade das variáveis. As variáveis de contagem apresentadas no modelo estiveram associadas a: volumes de madeira cortados anualmente, lucros anuais, escoamentos anuais. Cinco modelos foram obtidos do modelo geral acima referido. Cada um representa uma estratégia de gestão florestal e seus resultados não devem ser directamente comparados. O modelo OR1 visou maximizar o valor esperado do solo. OR2 fez o mesmo que o anterior, mas restrições sobre fluxos de madeira não-decrescentes foram adicionadas. OR3 tratou da minimização do escoamento total. OR4 minimiza o escoamento anual máximo, enquanto o modelo OR5 tratou da minimização do aumento anual máximo de escoamento. A construção de um programa para obter formulações foi necessária. Este importa dados, formula o problema e exporta-o em formato texto. Os programas informáticos utilizados neste estudo foram: ArcGIS para editar o mapa da área de estudo; CPLEX para resolver os problemas de investigação operacional; Microsoft Access 2007 para guardar os dados e cruzá-los de forma a obter os coeficientes; Microsoft Excel 2007 para ajustar os modelos de escoamento e organizar soluções; e Visual Basic.NET 2008 para construção do programa de formulação referido no início do parágrafo. Os resultados apresentaram valores óptimos dos modelos, valores anuais para volume de madeira cortada, lucro, escoamento e idade da floresta ponderada pela área. A área cortada foi apresentada por ano de corte, rotação e modelo. A curva de soluções não-dominadas entre o valor esperado do solo e escoamento total foi apresentada, bem como os valores óptimos mais próximos do ponto de referência (ponto ideal), segundo as métricas consideradas. Uma análise pós-óptima foi realizada através da relaxação das restrições de volume de madeira cortada e lucro, separadamente. A hipótese do estudo foi confirmada. A curva de soluções não-dominadas indicou que o escoamento total pode ser reduzido sem significativas reduções do valor esperado do solo. No entanto, a minimização do escoamento total provocou uma redução substancial deste indicador financeiro. O custo passou de 1,44 Euros m-3 para 5,40 Euros m-3. As métricas consideradas indicaram que soluções próximas ao ponto ideal devem ser escolhidas ao menor custo, caso o agente de decisão atribua a mesma importância quer ao valor esperado do solo quer ao escoamento total. Algumas limitações podem ser identificadas no estudo. O valor esperado de solo incluiu volumes de madeira sobrestimados. Não se teve em conta os tipos de solo, efeitos espaciais e temporais para estimação do escoamento. O número de dados para estimação deste foi reduzido. Como esperado, a introdução das restrições de fluxos de madeira não-decrescentes reduziu o valor esperado do solo em 7%. O escoamento total foi maior quanto se cortou mais madeira, mas isso não ocorreu com baixas precipitações e no último ano do horizonte de planeamento. Os resultados dos modelos que incorporam preocupações hídricas sugeriram um adiamento de cortes, enquanto o modelo que minimiza o escoamento total cortou a menor área. Contudo, os modelos que minimizam o escoamento anual máximo e aumento anual máximo de escoamento produziram os mesmos resultados, o que não era esperado. A análise pós-óptima indicou um menor volume total de escoamento, quanto mais relaxadas estivessem as restrições de fluxos não-decrescentes de madeira ou lucro. O modelo que minimiza o escoamento total forneceu valores óptimos dos modelos relativos aos eventos extremos de escoamento. Contudo, minimizar o escoamento total não correspondeu a minimizar o valor esperado do solo. Seria valioso se futuras investigações estruturassem melhor o problema e melhores indicadores de qualidade e quantidade da água fossem incorporados em modelos de gestão florestal. Equações que tivessem em conta tipos de solo, bem como efeitos temporais e espaciais seriam determinantes para uma melhor compreensão do efeito da gestão florestal nos recursos hídricos. Mais estudos que incluíssem modelos que minimizam o escoamento anual máximo e aumento anual máximo de escoamento seriam úteis para confirmar se são modelos que produzem resultados iguais