Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Decision making (DM), the process of determining and selecting alternative decisions based on information and the preferences of decision makers (DMs), plays a significant role in our daily personal and professional lives. Many DM methods have been developed to assist DMs in their unique type of decision process. In this thesis, DM methods associated with two types of DM processes are studied: Decision-making under uncertainty (DMUU) and Multi-criteria decision making (MCDM). DMUU is making a decision when there are many unknowns or uncertainties about the kinds of states of nature (a complete description of the external factors) that could occur in the future to alter the outcome of a decision. DMUU has two subcategories: decision-making under strict uncertainty (DMUSU) and decision-making under risk (DMUR). Five classic DMUSU methods are Laplace’s insufficient reason principle, Wald’s Maximin, Savage’s Minimax regret, Hurwicz’s pessimism-optimism index criterion and Starr’s domain criterion. Furthermore, based on a review of the relation between a two-player game in game theory and DMUSU, Nash equilibrium is considered a method for approaching DMUSU as well. The well-known DMUR DM methods are expected monetary value, expected opportunity loss, most probable states of nature and expected utility. MCDM is a sub-discipline of operations research, where DMs evaluate multiple conflicting criteria in order to find a compromise solution subject to all the criteria. Numerous MCDM methods exist nowadays. The Analytic Hierarchy Process (AHP), the ELimination et Choix Traduisant la REalité (ELECTRE), the Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations (PROMETHEE) and the Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) are the most employed of all the various MCDM methods. This PhD work focuses on presenting a comparative study of DM methods theoretically and evaluating the performance of different methods on a single decision problem. This contribution can guide DMs in gathering the relative objective and subjective information, structuring the decision problem and selecting the right DM method to make the decision that suits not only their subjective preferences, but also the objective facts. The case study used here is the selection of a sewer network construction plan. It is a representative and complex practical decision problem that requires the quality, life-cycle maintenance and performance of the selected sewer system to meet long-term planning for future climate changes and urban development.

La prise de décision (DM), un processus de détermination et de sélection de décisions alternatives en fonction des informations et des préférences des décideurs (DM), apparaît largement dans notre vie personnelle et professionnelle quotidienne. Un grand nombre de méthodes DM ont été développées pour aider les DM dans leur type unique de processus de décision. Dans cette thèse, les méthodes DM associées à deux types de processus DM sont étudiées : la prise de décision sous incertitude (DMUU) et la prise de décision multicritère (MCDM). La DMUU doit prendre la décision lorsqu'il existe de nombreuses inconnues ou incertitudes sur le type d'états de la nature (une description complète des facteurs externes) qui pourraient se produire à l'avenir pour modifier le résultat d'une décision. La DMUU comprend deux sous-catégories : la prise de décision sous incertitude stricte (DMUSU) et la prise de décision sous risque (DMUR). Cinq méthodes classiques de DM pour DMUSU sont le principe de raison insuffisante de Laplace, le Waldimin Maximin, le regret Savage Minimax, le critère d'index pessimisme-optimisme de Hurwitz et le critère de domaine de Starr. En outre, l'examen de la relation entre un jeu à deux joueurs dans la théorie des jeux et l'équilibre DMUSU et Nash Equilibrium est également considéré comme l'une des méthodes pour résoudre le DMUSU. Les méthodes DM bien connues de DMUR sont la valeur monétaire attendue, la perte d'opportunité attendue, les états de nature les plus probables et l'utilité attendue. Le MCDM est une sous-discipline de la recherche opérationnelle, où les DM évaluent plusieurs critères conflictuels afin de trouver la solution compromise soumise à tous les critères. Un certain nombre de méthodes DM pour MCDM sont présentes de nos jours. Le processus de hiérarchie analytique (AHP), l'élimination et le choix traduisant la réalité (ELECTRE), les méthodes d'organisation du classement des préférences pour les évaluations d'enrichissement (PROMETHEE) et la technique de préférence par ordre de similitude et de solution idéale (TOPSIS) sont les plus choisies et utilisées des méthodes parmi toutes les différentes méthodes MCDM. Ce travail de thèse se concentre sur la présentation théorique d'une étude comparative des méthodes DM et l'évaluation des performances de différentes méthodes avec un problème de décision particulier. Cette contribution peut guider les DM à rassembler les informations relatives objectives et subjectives, à structurer le problème de décision et à sélectionner la bonne méthode de DM pour prendre la décision qui convient non seulement à leurs préférences subjectives, mais aussi aux faits objectifs. L'étude de cas utilisée ici est la sélection du plan de construction du réseau d'égouts. Il s'agit d'un problème de décision pratique représentatif et complexe qui nécessite la qualité, l'entretien du cycle de vie et les performances du réseau d'égouts sélectionné pour répondre à la planification à long terme des futurs changements climatiques et du développement urbain.