Un modèle d'analyse décisionnelle pour la sélection des matériaux utilisant un processus de classement simple

Jun 16, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8631 (2023) Citer cet article

1142 Accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Un grand nombre de matériaux et divers critères transforment les problèmes de sélection de matériaux en problèmes complexes de prise de décision multicritère (MCDM). Cet article propose une nouvelle méthode de prise de décision appelée processus de classement simple (SRP) pour résoudre des problèmes complexes de sélection de matériaux. La précision des pondérations des critères a un impact direct sur les résultats de la nouvelle méthode. Contrairement aux méthodes MCDM actuelles, l’étape de normalisation a été éliminée de la méthode SRP en tant que source potentielle de résultats incorrects. L'application de la méthode est appropriée pour les situations présentant des niveaux élevés de complexité dans la sélection des matériaux car elle ne prend en compte que les rangs des alternatives pour chaque critère. Le premier scénario de la méthode vitale-immatérielle médiocre (VIMM) est utilisé comme outil pour dériver des pondérations de critères basées sur une évaluation d'experts. Le résultat du SRP est comparé à un certain nombre de méthodes MCDM. Afin d'évaluer les résultats de la comparaison analytique, une nouvelle mesure statistique connue sous le nom d'indice de décision de compromis (CDI) est proposée dans cet article. Le CDI a révélé que les résultats des méthodes MCDM pour résoudre la sélection des matériaux ne pouvaient pas être prouvés théoriquement et devaient être évalués par la pratique. En conséquence, l'analyse de dépendance, une mesure statistique innovante supplémentaire, est introduite pour démontrer la fiabilité des méthodes MCDM en évaluant sa dépendance aux pondérations des critères. Les résultats ont démontré que le SRP dépend extrêmement de la pondération des critères et que sa fiabilité augmente avec le nombre de critères, ce qui en fait un outil parfait pour résoudre les problèmes difficiles de MCDM.

Les problèmes de sélection de matériaux et les méthodes de prise de décision multicritères (MCDM) entretiennent des relations étroites. La sélection des matériaux appropriés constitue la tâche la plus difficile lors de la conception et du développement de nouveaux produits1. La conception technique s'articule autour des objectifs d'obtention de performances élevées, de minimisation des coûts et de respect de l'environnement, qui sont souvent limités par les matériaux. Par conséquent, l’un des objectifs clés de la conception optimale d’un produit est la sélection de matériaux qui répondent aux critères de conception tout en offrant le plus haut niveau de performance au coût le plus économique2,3. La sélection des matériaux est un processus décisionnel complexe qui implique la sélection des matériaux les plus appropriés parmi une gamme d'alternatives disponibles sur la base de plusieurs critères. La prise de décision multicritère (MCDM) fait référence à une classe de méthodes mathématiques utilisées pour résoudre des problèmes de prise de décision aussi complexes. Ces problèmes surviennent souvent dans des situations réelles où les décideurs doivent choisir parmi un ensemble d’alternatives qui diffèrent selon plusieurs critères ou dimensions. L'objectif du MCDM est d'identifier la meilleure alternative ou un ensemble d'alternatives possible en fonction des préférences et des priorités des décideurs. Les problèmes MCDM sont généralement représentés sous forme matricielle, où chaque ligne représente une alternative et chaque colonne représente un critère. Les éléments de la matrice correspondent à la performance de chaque alternative sur chaque critère. Il est ensuite demandé aux décideurs de fournir des pondérations ou des priorités pour chaque critère, indiquant l'importance relative de chaque critère dans le processus de prise de décision. Les problèmes de sélection de matériaux impliquent également l'évaluation et la sélection du matériau le plus approprié parmi un ensemble d'alternatives basées sur de multiples critères. Ce type de problème nécessite qu'un décideur pèse l'importance de chaque critère et évalue les alternatives en conséquence. Les décisions de sélection des matériaux impliquent généralement plusieurs critères contradictoires, tels que le coût, les performances, la durabilité, les propriétés physiques et techniques, les facteurs environnementaux, le coût et la fabricabilité, entre autres. Ces critères peuvent avoir différentes unités de mesure, ce qui rend difficile la comparaison et l'évaluation des alternatives à l'aide d'une seule mesure. Étant donné que la sélection des matériaux peut être convertie en un problème sous forme de problème MCDM, les méthodes MCDM constituent des solutions appropriées pour trouver le meilleur matériau répondant aux besoins de conception et de développement de produits. De nombreux chercheurs ont attiré l’attention sur le lien entre les méthodes MCDM et les problèmes de sélection des matériaux. Selon4, parmi les diverses méthodes et techniques utilisées pour sélectionner le matériau le plus approprié pour différents projets, les méthodologies MCDM font partie des approches les plus populaires. Reference5 appelle les problèmes de sélection des matériaux des dilemmes MCDM et6 estime que les méthodes MCDM sont la seule solution aux problèmes de sélection des matériaux qui intègrent un grand nombre de caractéristiques de performance concurrentes et qui impliquent de nombreux décideurs. Semblable à ces derniers auteurs7, il soutient que les méthodes MCDM sont des outils efficaces pour gérer efficacement les problèmes de sélection de matériaux incorporant diverses propriétés de matériaux et des critères variés. La référence 8 a également mentionné que les méthodes MCDM aident à obtenir les résultats souhaités à partir d'un produit puisque les méthodes évaluent les performances des matériaux selon des critères contradictoires. L’utilisation des méthodes MCDM dans les problèmes de sélection de matériaux présente plusieurs avantages. Premièrement, il propose une approche systématique et objective pour évaluer et classer les matériaux en fonction de plusieurs critères. Deuxièmement, il aide les décideurs à identifier les critères critiques qui ont l'impact le plus significatif (ayant la valeur de poids la plus élevée) sur la décision. Troisièmement, cela permet aux décideurs d’évaluer et de comparer les performances de différents matériaux dans différents scénarios. Enfin, il fournit une approche transparente et structurée du processus décisionnel, qui peut contribuer à établir un consensus et à améliorer la communication entre les parties prenantes. Les méthodes MCDM sont largement utilisées dans les problèmes de sélection de matériaux pour calculer les poids des critères et déterminer le rang des matériaux. Différents chercheurs ont proposé différentes catégories pour ces deux tâches. Les méthodes de pondération MCDM peuvent généralement être classées en deux catégories : les méthodes de pondération subjective et les méthodes de pondération objective. Les méthodes de pondération subjective s'appuient uniquement sur les opinions, attentes et jugements humains pour attribuer des pondérations aux critères, tandis que les méthodes de pondération objective extraient les pondérations des critères de la matrice du problème de prise de décision. Les méthodes de classement sont divisées en quatre sous-catégories, notamment les méthodes de surclassement, les méthodes de classement par compromis, les méthodes basées sur la distance et les méthodes utilisant la comparaison par paires. La complexité d'un problème MCDM est associée à :