← Ünite 8
Yöneylem Araştırması

Ünite 8: Çok Amaçlı Karar Verme: Hedef Programlama

Charnes ve Cooper (1961)
Hedef Programlama (HP) yöntemi ilk defa doğrusal hedef programlama olarak 1961 yılında Charnes ve Cooper tarafından geliştirilmiştir. Bu yöntem, doğrusal programlamanın çok amaçlı problemlere uyarlanmasıyla yönetim biliminde yeni bir çığır açmıştır.
AHP ve ANP Yöntemleri
Çok Nitelikli Karar Verme sınıfında yer alan Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) ve Analitik Network Prosesi (ANP), alternatiflerin niteliksel ve niceliksel kriterlere göre ikili karşılaştırmalar yoluyla değerlendirilmesini sağlayan popüler yöntemlerdir.
TOPSIS ve ELECTRE
Çok Nitelikli Karar Verme yöntemlerinden TOPSIS, ideal çözüme en yakın ve negatif ideal çözüme en uzak alternatifi belirlemeye çalışırken; ELECTRE yöntemi alternatifler arasında üstünlük ilişkileri kurarak sıralama yapar.
STEM ve Ziont Wallenius
Çok Amaçlı Karar Verme kategorisinde yer alan STEM ve Ziont Wallenius yöntemleri, karar verici ile etkileşimli (interaktif) bir süreç yürüterek çok amaçlı optimizasyon problemlerinde en uzlaşık çözüme ulaşmayı hedefler.

Anahtar Kavramlar

Çok Kriterli Karar VermeKarar verme sürecinde karar vericinin birden fazla kriteri, niteliği veya amacı eş zamanlı olarak göz önünde bulundurmak zorunda olduğu karmaşık karar problemlerini çözmek için kullanılan yöntemler bütünüdür.
Çok Nitelikli Karar VermeBelirli ve sınırlı sayıdaki alternatif arasından, birden çok özelliğe göre en uygun olanının seçilmesi, elenmesi veya sıralanması amacıyla kullanılan karar verme yöntemleridir.
Hedef ProgramlamaÇok amaçlı karar verme problemlerinin çözümünde kullanılan, her bir amaç için sayısal hedefler belirleyerek bu hedeflerden sapmaları minimize etmeyi amaçlayan doğrusal programlama tabanlı bir tekniktir.
Sistem KısıtlarıHedef programlamada kesinlikle sağlanması gereken, hiçbir şekilde sapmaya veya ihlale izin verilmeyen ve doğrusal programlamadaki kısıtlara karşılık gelen katı kısıtlardır.
Hedef KısıtlarıKarar vericinin ulaşmak istediği hedefleri temsil eden, sağ taraf değerlerinden sapmalara izin veren ve sapma değişkenleri eklenerek eşitlik haline getirilen esnek kısıt fonksiyonlarıdır.
Sapma DeğişkenleriHedef kısıtlarında belirlenen hedef değerlerin ne kadar altında kalındığını veya ne kadar üzerine çıkıldığını gösteren ve her zaman negatif olmayan (sıfır veya sıfırdan büyük) değişkenlerdir.
Negatif Sapma DeğişkeniGerçekleşen değerin, belirlenen hedef değerinin ne kadar altında kaldığını gösteren ve alt sapma olarak da adlandırılan sapma değişkenidir.
İstenmeyen Sapma DeğişkeniHedef kısıtının yönüne göre karar vericinin gerçekleşmesini istemediği ve bu nedenle modelin amaç fonksiyonuna dahil edilerek minimize edilmeye çalışılan sapma değişkenidir.
İstenen Sapma DeğişkeniHedef kısıtının yönüne göre hedefin aşılması veya altında kalınması durumunda karar vericiyi rahatsız etmeyen, amaç fonksiyonunda yer almayan sapma değişkenidir.
Etkin ÇözümÇok amaçlı karar verme problemlerinde, bir amacın değerini kötüleştirmeden diğer bir amacın değerini iyileştirmenin mümkün olmadığı, karar vericiyi tatmin eden en uzlaşık çözümdür.
Öncelikli Çok Hedefli ProgramlamaKarar vericinin hedefleri arasında mutlak bir önem sırası belirlediği ve yüksek öncelikli hedeflerin alt öncelikli hedeflerden önce çözüldüğü hedef programlama türüdür.
Ağırlıklı Çok Hedefli ProgramlamaHedeflerin sapma değişkenlerine önem derecelerine veya ölçü birimlerine göre farklı katsayılar (ağırlıklar) verilerek oluşturulan amaç fonksiyonuna sahip hedef programlama türüdür.
Eşit Ağırlıklı Çok Hedefli ProgramlamaModelde yer alan tüm hedeflerin ve bunlara ait sapma değişkenlerinin eşit öneme sahip olduğu ve amaç fonksiyonunun sapmaların doğrudan toplamından oluştuğu programlama türüdür.
Tek Hedefli ProgramlamaEle alınan karar probleminde sadece tek bir hedefin bulunduğu ve amaç fonksiyonunun bu hedefe ait sapmayı minimize etmek üzere kurulduğu en basit hedef programlama türüdür.
Oransallık VarsayımıHedef programlama modelinde kullanılan fonksiyonların doğrusal olmasını, yani değişkenlerdeki değişimin kısıtlar ve amaç fonksiyonu üzerindeki etkisinin orantılı olacağını kabul eden varsayımdır.
Bölünebilirlik VarsayımıModelde yer alan karar değişkenlerinin ve sapma değişkenlerinin tam sayı olmak zorunda olmadığını, kesirli veya ondalıklı değerler de alabileceğini kabul eden varsayımdır.
Çok Amaçlı Karar VermeKarar süreci sonucunda birbiriyle çelişen birden fazla amacın aynı anda gerçekleştirilmesinin istendiği ve alternatiflerin sürekli bir çözüm uzayında arandığı yaklaşımlardır.
Pozitif Sapma DeğişkeniGerçekleşen değerin, hedeflenen değerin ne kadar üstüne çıktığını gösteren ve üst sapma olarak da adlandırılan sapma değişkenidir.
Uzlaşık ÇözümBirden fazla çelişen amacın bulunduğu durumlarda, her bir amacı tek başına en iyi kılmak yerine, karar vericiyi genel olarak en çok tatmin eden dengeli çözümdür.
Toplanabilirlik VarsayımıModeldeki her bir değişkenin kısıtlar ve amaç fonksiyonu üzerindeki toplam etkisinin, her birinin tekil etkilerinin toplamına eşit olduğunu kabul eden varsayımdır.
Belirlilik VarsayımıModelde kullanılan tüm katsayıların, parametrelerin ve sağ taraf sabitlerinin kesin olarak bilindiğini ve zamanla değişmediğini kabul eden varsayımdır.
Aylak DeğişkenDoğrusal programlamada kısıtların eşitliğini sağlamak için kullanılan, hedef programlamada ise sapma değişkeni olarak yeni bir anlam kazanan parametredir.

Diğer Önemli Bilgiler

Ayakkabı Üretim Örneği

Metinde sunulan örnek olayda, 3 farklı model ayakkabı üreten bir işletmenin aylık 6500 saat iş gücü ve 8600 kg malzeme kısıtı altında en az 15000 TL kâr elde etme ve Model-2'den en az 860 çift üretme hedefleri modellenmiştir.

Ayakkabı Örneğinin Optimal Çözümü

Örnek ayakkabı probleminde hedef programlama modeli çözüldüğünde; Model-1'den 0, Model-2'den 844 ve Model-3'ten 1984 çift üretilmesi gerektiği bulunmuş, kâr hedefinin sadece 16 TL altında kalınarak ikinci hedefe tam ulaşılmıştır.

Elektrik Süpürgesi Üretim Örneği

Metindeki öncelikli hedef programlama örneğinde, su emişli ve hava emişli elektrik süpürgesi üreten bir firmanın, birinci hedefe (su emişli üretimi) ikinci hedefe göre 3 kat daha fazla önem verdiği bir senaryo modellenmiştir.

Elektrik Süpürgesi Çözüm Sonuçları

Elektrik süpürgesi modelinin çözümünde su emişli süpürgeden 7.5 adet, hava emişli süpürgeden ise 15 adet üretilmesi gerektiği hesaplanmış; birinci hedeften 7.5 adet sapma gerçekleşirken ikinci hedefe tam ulaşılmıştır.

WinQSB ve ABQM Yazılımları

Hedef programlama modellerinin bilgisayar ortamında çözülmesi ve analiz edilmesi için yaygın olarak kullanılan, metindeki uygulama bölümünde de adı geçen iki temel paket program WinQSB ve ABQM'dir.

Sapma Değişkenlerinin Ölçü Birimleri

Hedef programlamada farklı hedeflerin sapma değişkenleri farklı ölçü birimlerine (örneğin TL, saat, adet) sahip olabilir. Bu durum, amaç fonksiyonunun toplam değerinin doğrudan ekonomik olarak yorumlanmasını engeller.

Amaç Fonksiyonunda Virgüllü Gösterim

Farklı ölçü birimlerine sahip sapma değişkenlerinin bir arada bulunmasından kaynaklanan yorumlama zorluğunu aşmak için bazı akademik kaynaklarda amaç fonksiyonu 'Min Z = (d1-, d2-)' şeklinde virgülle ayrılarak gösterilir.

Sistem Kısıtlarının Önceliği

Hedef programlama modellerinde sistem kısıtları (fiziksel sınırlar, hammadde mevcudiyeti vb.) her zaman hedef kısıtlarından önce sağlanmalıdır. Sistem kısıtları sağlanmadan hedef kısıtlarının değerlendirilmesine geçilemez.

Charnes ve Cooper (1961)

Hedef Programlama yöntemi ilk kez 1961 yılında araştırmacılar Charnes ve Cooper tarafından doğrusal hedef programlama olarak geliştirilmiş ve yönetim bilimi literatürüne kazandırılmıştır.

Sapma Değişkenlerinin Çarpımı

Bir hedef kısıtı için tanımlanan negatif sapma (d-) ve pozitif sapma (d+) değişkenlerinin çarpımı her zaman sıfıra eşittir (d- * d+ = 0). Bu durum, bir hedefin aynı anda hem altında kalınıp hem de aşılamayacağını gösterir.

Amaç Fonksiyonunun Yönü

Doğrusal programlamada amaç fonksiyonu maksimizasyon veya minimizasyon olabilirken, hedef programlamada amaç fonksiyonu her zaman sadece minimizasyon (sapmaların en küçüklenmesi) şeklindedir.

Karar Değişkenlerinin Konumu

Klasik doğrusal programlama modellerinin amaç fonksiyonunda karar değişkenleri (x) yer alırken, hedef programlama modellerinin amaç fonksiyonunda sadece sapma değişkenleri (d) yer alır.

Öncelik Seviyelerinin Hiyerarşisi

Öncelikli hedef programlamada P1 > P2 > ... > Pn şeklinde bir hiyerarşi kurulur. P1 öncelikli hedefin ulaştığı değer, P2 öncelikli hedefi iyileştirmek adına asla feda edilemez.

Ölçü Birimi Farklılıkları

Hedef programlamada kâr hedefi (TL) ile üretim hedefi (adet) gibi farklı ölçü birimlerine sahip sapmaların amaç fonksiyonunda doğrudan toplanması ekonomik anlamı bozduğu için ağırlıklandırma yöntemi kullanılır.

WinQSB ve ABQM Yazılımları

Hedef programlama modellerinin bilgisayar ortamında çözülmesi ve analiz edilmesi için akademik ve profesyonel alanda yaygın olarak WinQSB veya ABQM paket programları kullanılmaktadır.

Ayakkabı Üretim Örneği

Metindeki örnek olayda, 3 farklı model ayakkabı üreten bir firmanın aylık 6500 saat iş gücü ve 8600 kg malzeme kısıtları altında en az 15000 TL kâr ve model-2'den en az 860 çift üretme hedefleri analiz edilmiştir.

Ayakkabı Örneği Çözüm Sonucu

Ayakkabı üretim modelinin optimal çözümünde model-2'den tam olarak 844 çift üretilmiş, kâr hedefinin ise sadece 16 TL altında kalınarak (d1- = 16) en uzlaşık çözüme ulaşılmıştır.

Elektrik Süpürgesi Örneği

Su emişli ve hava emişli elektrik süpürgesi üreten firmanın işlem zamanı kısıtları altında, su emişli süpürge hedefinin (en az 15 adet) hava emişli süpürge hedefinden 3 kat daha önemli olduğu durum modellenmiştir.

Süpürge Örneği Çözüm Sonucu

Süpürge modelinin çözümünde, su emişli süpürge hedefinden 7.5 adet sapma (d1- = 7.5) gerçekleşirken, hava emişli süpürge hedefi (15 adet) sapmasız olarak tam olarak gerçekleştirilmiştir.

Uygulama Modeli Katsayıları

Kitaptaki sayısal uygulamada kâr amacı katsayıları 12, 15, 9; işçilik amacı katsayıları 5, 3, 4 ve yatırım amacı katsayıları 5, 7, 8 olan üç değişkenli bir hedef programlama modeli çözülmüştür.

Uygulama Modeli Çözüm Değerleri

Uygulama modelinin WinQSB çözümünde x1 = 25/3, x2 = 0, x3 = 5/3 olarak bulunmuş, amaç fonksiyonunun toplam sapma değeri (Z) ise 50/3 olarak hesaplanmıştır.

Sınavda Dikkat Et

  • Hedef programlama amaç fonksiyonunun her zaman minimizasyon (Min Z) yönünde kurulduğunu unutmayın; sınavda maksimizasyon şıklarını doğrudan eleyebilirsiniz.
  • Büyük-eşittir (>=) yönündeki hedef kısıtlarında istenmeyen sapmanın d- (negatif sapma), küçük-eşittir (<=) yönündeki kısıtlarda ise d+ (pozitif sapma) olduğunu ezberleyin.
  • Sistem kısıtları ile hedef kısıtlarını karıştırmayın; sistem kısıtlarında sapma değişkenleri (d+ ve d-) asla yer almaz ve bu kısıtlar esnetilemez.
  • AHP, ANP, TOPSIS gibi yöntemlerin Çok Nitelikli; Hedef Programlama ve STEM'in ise Çok Amaçlı Karar Verme yöntemleri olduğunu gösteren sınıflandırma tablosuna mutlaka çalışın.
  • Bir hedefe ait d- ve d+ sapma değişkenlerinden en az birinin her zaman sıfır olmak zorunda olduğunu, ikisinin aynı anda sıfırdan büyük olamayacağını aklınızda bulundurun.
  • Öncelikli hedef programlama sorularında öncelik seviyelerinin (P1, P2 vb.) hiyerarşik sırasına dikkat edin; yüksek öncelikli hedefler her zaman önce gerçekleştirilir.
  • Sınavda kısıt yönlerine çok dikkat edin; eğer kısıt '>=' ise istenmeyen sapma d- (negatif sapma) olur ve amaç fonksiyonunda minimize edilir.
  • Hedef programlamanın amaç fonksiyonunda asla karar değişkenlerinin (x) yer almadığını, sadece sapma değişkenlerinin (d) yer aldığını unutmayın.
  • Sistem kısıtları ile hedef kısıtlarını karıştırmayın; sistem kısıtlarında sapma değişkenleri bulunmaz ve bu kısıtlar kesinlikle sağlanmalıdır.
  • Aynı hedef için tanımlanan d- ve d+ değişkenlerinin çarpımının her zaman sıfır olması gerektiğini (d- * d+ = 0) teorik sorularda aklınızda bulundurun.
  • Öncelikli hedef programlama sorularında P1 önceliğinin P2'den üstün olduğunu ve P1'in değerinin P2 için asla feda edilemeyeceğini unutmayın.
  • Farklı ölçü birimlerine sahip hedefler bir arada verildiğinde, birim karmaşasını önlemek için ağırlıklı çok hedefli programlama kullanılması gerektiğini hatırlayın.