M. TILLEJournée technique LAVOC 2002 25 septembre 2002 Laide multicritère à la décision au...

M. TILLEJournée technique LAVOC

2002 25 septembre 2002

L’aide multicritère à la décision au service des projets d’infrastructures

routièresExemple de cas : H144 « Transchablaisienne »

présentée par

Micaël Tille

in

Journées techniques LAVOC 2002

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Plan de l’exposé

• Problématique• Exemple de cas : H 144

• L’aide à la décision

• Terminologie et principes• Méthodes d’agrégation partielle

• Utilisation d’ELECTRE III

• Conclusion et perspectives

• Méthodes d’aide multicritère à la décision

• Méthodologie actualisée

• Identification des acteurs

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Problématique du projet d’infrastructure routière

domaines affectés évolution des attentes sociales nouveaux paradigmes

Facteurs d’influence…

méthodes de travail procédure rigide différents acteurs

… exogènes

… endogènes

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Développement durable

• Transdisciplinarité

• Mise en balance des intérêts

• Subsidiarité

• Participation du public

• Transparence

• Générations futures

Facteur d’amélioration des projets

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Acteurs du projet

Interventions dans le processus

• Décideur acteur politique exécutif

• Groupe d’étude ingénieur civil spécialistes

• Acteurs administratifs administration publique

• Public affecté par l’infrastructure routière

indifférent

• Utilisateurs de l’infrastructure routière• Organisations non-gouvernementales• Acteurs politiques

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Thèse de doctorat

Choix de variantes d'infrastructures routières :

méthodes multicritères (Tille - 2001)

• Analyser les causes de la problématique• Proposer une méthodologie d’étude actualisée• Méthodes d’aide multicritère à la décision• Méthodes participatives• Développement durable• Suivi d’un cas pratique : la H 144

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Exemple de cas : H 144

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Exemple de cas : H 144

Solution consensuelle

Variante COPIL 1999

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5 variantesEtat actuel révisé

0+ adaptée – révisée

Communes adaptée - révisée

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Exemple de cas : H 144

• Intégration au sein du processus

observation « en direct » richesse et qualité des informations à disposition

• Procédure innovante

30 acteurs représentatifs travaillant ensemble utilisation du multicritère (16 critères – 6 familles) 2 groupes : COPIL - GT

• Résolution rapide d’un long conflit

Intérêt pour l’étude11

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L’aide à la décision

Decision making is what you do when you don’t know

what to do (R. Howard)

• 2 principaux acteurs

décideur : entité parfois floue l’homme d’étude (B. Roy) 2 acteurs indépendants et distincts

• Le processus de la décision

la décision est de nature subjective les aspect humains sont prépondérants tout n’est pas démontrable

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Influences

Décision

Dimensionscientifique

Dimensionenvironnementale

Dimensionéconomique

Dimensionsociale

Dimensiontechnologique

Contraintesinstitutionnelles

Contraintesorganisationnelles

Opinionpublique

Pressionmédiatique

Contrainteslégales

Image de soiLeadership

Dimensionpolitique

Développement durable

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L’aide à la décision

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Aide multicritère à la décision

Les activités humaines ont

souvent plusieurs …

… solutions

… éléments d’analyse

… importances relatives

Nécessité de prendre une décision qui est subjective en s'aidant d'éléments objectifs

A quoi sert le multicritère ?11

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Aide multicritère à la décision

… Multicritère contexte complexe

… Décision décideur pondération subjective

Trois termes …… Aide

projeteur évaluation objective

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Aide multicritère à la décision

Processus général en 5 étapes

1. Inventorier des variantes

2. Lister les critères

3. Pondérer les critères

4. Juger les actions

5. Agréger les jugements étape spécifique à chaque méthode

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Méthodes d’aide multicritère à la décision

• Agrégation complète simplicité (carnet de notes)

perte d’information optimum

• Agrégation partielle nuance autorise l’incomparabilité

plus complexe

• Agrégation locale-itérative

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Méthodes d’agrégation complète : inconvénients

• Optimum 3 contraintes à respecter

stabilitéunicitétransitivité (préférence stricte & indifférence)

• Fonction d’utilité complexité tentation de l’arithmomorphisme absence de liberté de pondération

• Perte d’information monocritère (monétaire)

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Aide multicritère à la décision

• Variante vi

• Critère cj

• Performance gj(vi )

• Surclassement j(vi,vk ) vi S vk

• Concordance cj(vi,vk )

• Discordance dj(vi,vk )

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Terminologie (Adapté de Maystre + Pictet 1994)

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Notions de concordance et de discordance

• Surclassement j(vi,vk ) vi S vk

• Concordance cj(vi,vk )

Y a t-il suffisamment d’arguments pour admettre

cette hypothèse ?

• Discordance dj(vi,vk )

Y a t-il une raison suffisante pour refuser

cette hypothèse ?

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Critères francs vs Critères flous

• Comparaison de j(vi,vk ) avec des seuils

• Seuil d’indifférence vi I vk

Sij critères flous

• Seuil de préférence vi P vk

Spj critères flous (= 0 pour les critères francs)

• Seuil de veto Svj dj(vk,vk) = 1

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Indifférence impossible

0

j(vi, vk)

Indice de concordance spécifique cj

1

1

0

Indice de discordance dj

cj(vi, vk) : viSvk

0-Sv j

+Sv

j

cj(vk, vi) : vkSvi

dj(vi, vk) : viSvk

dj(vk, vi) : vkSvi

Critères francs

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0

j(vi, vk)

Indice de concordance spécifique cj

1

1

0

Indice de discordance dj

0-Sv j

+Sv

j

-Sp j

-Si j

+Si

j

+Sp

j

cj(vi, vk) : viSvk

cj(vk, vi) : vkSvi

dj(vi, vk) : viSvk

dj(vk, vi) : vkSvi

Critères flous

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0

j(vi, vk)

Indice de concordance spécifique cj

1

0-Sv j

+Sv

j

-Sp j

-Si j

+Si

j

+Sp

j

viSvkIndice de discordance dj

viPvkvkPvi vkQvi viQvkviIvk

Correspond mieux à la réalité11

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Critères flous

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Méthodes d’agrégation partielle

• Choix v1 ... vi ... vk ... vn

v2 v4

v1 v3 ... vi ... vn

Noyau : variante optimaleet variantes satisfaisantes

Variantes insatisfaisantes

v1 ... vi ... vk ... vn

Mauvaises variantes

Variantes à analyserplus en profondeur

v2 v4

v3 v5

v1 v6

Bonnes variantes

v1 ... vi ... vk ... vn

Plus mauvaise variante

Meilleure variante

vn

v4

v6

vi

v2

Trois catégories

ELECTRE III• Rangement

• Tri

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Méthodes d’agrégation partielle

• ELECTRE I

problème de choix

• ELECTRE II

problématique de rangement

• ELECTRE III

problématique de rangement

Famille ELECTRE

ELimination et Choix Traduisant la REalité

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Méthodes d’agrégation partielle

• ELECTRE IV

problème de rangement

• ELECTRE IS

problématique de choix

• ELECTRE Tri

problématique de tri

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Choix d’une méthode d’agrégation partielle

Propositions pour le projet routier• Pondération séparée de la notation pondération croisée (familles de critères)

• Electre III logiciel LAMSADE

• Agrégation complète indicateurs

pondération technique performance des variantes

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Description des principes généraux de ELECTRE III

• Usage de critères flous jugements plus réalistes

unités et sens de préférence indifférent

• Gradation des préférences indifférence – préférence faible – préférence forte surclassement flou par degré de crédibilité

• Classements 2 distillations ascendante - descendante

• Usage aisé logiciel LAMSADE

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ELECTRE III

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ELECTRE III

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Distillation ascendante Distillation descendante

Variantes Rang Variantes Rang

v3 1 v3 1

v2 v4 2 v1 2

v1 3 v2 3

v5 v7 4 v5 v7 4

v6 5 v4 5

v6 6

777 6 5 4 3 2 1

77

6

5

4

3

2

1

Distillation descendanteD

istil

latio

n a

sce

nd

ante v3

v1

v2

v5, v7

v4

v6

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Utilisation d’ELECTRE III dans le cadre de la H 144

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Rangs des variantes Variantes

1 2 3 4 5 6

ER (1) 5 6 32 12 1

Communes adaptée 43 8 2 2 1

Communes révisée 41 9 4 1 1

0+ adaptée 2 33 16 4 1

O+ révisée 14 31 11

Solution COPIL 48 8

• 16 critères utilisés – 6 familles de critères• 28 jeux de pondération 56 distillations• pas de veto

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Indicateur de stabilité : écart entre distillations

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Ecarts entre les deux rangs Variantes

0 1 2 3 4 5

ER (1) 13 12 3

Communes adaptée 16 9 2 1

Communes révisée 20 6 2

0+ adaptée 15 13

O+ révisée 17 11

Solution COPIL 22 6

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Relations de préférence entre variantes

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Variantes ER(1)

0+ adaptée 0A > ER(1) : 38 0A = ER(1) : 11 0A < ER(1) : 7

0+ adaptée

O+ révisée 0R > ER(1) : 49 0R = ER(1) : 6 0R < ER(1) : 1

0R > 0A : 19 0R = 0A : 36 0R < 0A : 1

O+

rév

isée

Communes révisée CR > ER(1) : 43 CR = ER(1) : 10 CR < ER(1) : 3

CR > 0A : 44 CR = 0A : 10 CR < 0A : 2

CR > 0R : 41 CR = 0R : 4 CR < 0R : 11

Com

mun

es r

évis

ée

Communes adaptée CA > ER(1) : 46 CA = ER(1) : 8 CA < ER(1) : 2

CA > 0A : 48 CA = 0A : 6 CA < 0A : 2

CA > 0R : 41 CA = 0R : 7 CA < 0R : 8

CA > CR : 8 CA = CR : 42 CA < CR : 6

Com

mun

es a

dapt

ée

Solution COPIL SC > ER(1) : 50 SC = ER(1) : 5 SC < ER(1) : 1

SC > 0A : 11 SC = 0A : 43 SC < 0A : 2

SC > 0R : 42 SC = 0R : - SC < 0R : 6

SC > CR : 11 SC = CR : 43 SC < CR : 2

SC > CA : 12 SC = CA : 44 SC < CA : -

• Utilisation de la comparaison des rangs

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Relations de préférence entre variantes

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SC

0R CA

CR

E1

0A

?

Préférence stricte

Préférence faible

Indifférence?

LEGENDE

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Acteurs du projet

« Comparaison de variantes 1999 » • 6 groupes d’acteurs

hypothèses de répartition

• Analyse des pondérations individuelles

respect des hypothèses variabilité

4 acteurs représentatifs

• Bilan stabilité intérêt des profils d’acteurs représentatifs

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Acteurs du projet

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

Besoins de transport Moyens financiers Objectifs de l'A.T. Nuisances surl'environnement

Développement del'économie

Nuisances dues auxtravaux

Elus VS

Elus VD

Economie

O.N.G.

A.T. + Etat env.

Services routes

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Acteurs du projet

Acteurs représentatifs

Famille de critères Acteur A

Transport + Économie

Acteur B

Économie + Transport

Acteur C

Environnement + Finance

Acteur D

Transport

Besoins de transport 30 25 15 45 Moyens financiers 10 10 25 12.5 Objectifs de l'A.T. 15 10 15 12.5

Nuisances sur l'environnement 15 15 30 12.5

Développement de l'économie 25 35 10 12.5

Nuisances dues aux travaux 5 5 5 5

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Méthodologie actualisée

Principes• Diagramme de flux

intégration des principes décrits

démarche de travail au service du projeteur

• Elaboration itérative

affinages successifs

• Elaboration en 5 étapes

pondération séparée de la notation

3 décisions possibles

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Pondération & Jugement

Séparation franche• Pondération

avant de générer les variantes

par le(s) décideur(s)

subjectivité – systèmes de valeurs

• Jugement

après la génération de variantes

par le Groupe d’Etude

objectivité

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Méthodologie actualisée

5 étapes principales pour l’aide multicritère à la

décision dans le projet routier

1. Lister les critèresobjectifs - contraintes

2. Pondérer les critères

3. Générer des variantes

4. Juger les variantes

5. Agréger les jugements

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Conclusion et perspectives

• destinée au projeteur et au décideur• exhaustivité• améliore la qualité du projet• ne garantit pas le succès• utilise au mieux la procédure existante

Méthodologie actualisée

démarche intellectuelledémarche intellectuelle

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