DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-47813-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41965476
تاريخ النشر: 2026-04-11
المؤلف: Krishnan Suvitha وآخرون
الموضوع الرئيسي: اتخاذ القرار متعدد المعايير
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة إطار دعم قرار هجين يجمع بين طريقة التقييم بناءً على المسافة من الحل المتوسط (EDAS) ومفهوم المجموعات الضبابية المترددة الاحتمالية (PHFS)، باستخدام عملية التحليل الهرمي التحليلي (AHP) لتقييم الأهمية النسبية لمعايير التقييم. يتم تطبيق الإطار لاختيار نظام التدفئة السكنية الأكثر ملاءمة بناءً على عوامل تقنية ومالية وبيئية متنوعة. تكشف النتائج أن مضخات الحرارة تظهر كخيار مثالي، ويرجع ذلك أساسًا إلى كفاءتها العالية في نقل الطاقة، وتأثيرها البيئي المنخفض، وتوافقها مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية.
على الرغم من التكاليف العالية الأولية لتركيب مضخات الحرارة، فإن عمرها الطويل ومتطلبات الصيانة المنخفضة تسهم في تقليل تكلفة الملكية بشكل كبير. تؤكد مزايا مضخات الحرارة على قدرتها على تحمل التكاليف، واستدامتها، ونضوجها التكنولوجي، مما يثبت اختيارها على البدائل الأخرى. علاوة على ذلك، يعالج إطار PHFS بشكل فعال عدم اليقين والغموض المتأصل في تقييمات الخبراء، مما يعزز موثوقية ودقة عملية اتخاذ القرار. إن الدمج المنهجي لـ AHP مع PHFS لا يسهل فقط حساب أوزان المعايير بناءً على مدخلات الخبراء، بل يعزز أيضًا مصداقية إطار اتخاذ القرار بشكل عام.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم لأنظمة التدفئة في ضمان الراحة والسلامة خلال أشهر الشتاء في المناخات الباردة، مثل كندا وروسيا وتركيا، حيث يمكن أن تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون 0 درجة مئوية. توضح تطور تقنيات التدفئة من المدافئ التقليدية إلى الأنظمة الحديثة، مع التأكيد على أهمية حلول التدفئة الفعالة في هذه المناطق.
يمكن تصنيف أنظمة التدفئة بناءً على معايير متنوعة، بما في ذلك مصدر الطاقة، وموقع وحدات التدفئة، وطرق نقل الحرارة، وتقنيات نقل الحرارة. على وجه التحديد، يتم تصنيفها إلى أنظمة تدفئة محلية أو مركزية أو منطقة حسب مكان وضع معدات توليد الحرارة. تشمل مصادر الطاقة السائدة لهذه الأنظمة الوقود الصلب، والوقود الغازي، والديزل، والكهرباء، حيث تعتمد أنظمة التدفئة الشمسية بشكل أساسي على الإشعاع الشمسي. يبرز هذا التصنيف تنوع تقنيات التدفئة وتكيفها مع السياقات البيئية والطاقة المختلفة.
طرق
في هذا البحث، يقوم المؤلفون بتقييم فعالية طريقة PHF-AHP (عملية التحليل الهرمي الضبابي البايثاغورية) ونهج EDAS (التقييم بناءً على المسافة من الحل المتوسط) لاتخاذ القرار في ظروف غير مؤكدة وعندما يظهر الخبراء ترددات. تعزز طريقة PHF-AHP موثوقية هياكل الأوزان من خلال دمج قيم العضوية المختلفة والاحتمالات، وهو أمر حاسم لتقييم المعايير في السيناريوهات المعقدة. في الوقت نفسه، تقيم طريقة EDAS البدائل من خلال حساب الانحرافات عن الأداء المتوسط، مما يحسن استقرار نتائج الترتيب دون الاعتماد على النقاط المثالية. تعالج هذه المنهجيات بشكل فعال الغموض وعدم التوافق بين المعايير، مما يجعلها مناسبة لتقييم أنظمة التدفئة المستدامة.
تشمل منهجية PHF-AHP عدة خطوات منهجية: أولاً، تطبيع مصفوفة المقارنة؛ ثانياً، حساب متجه الأولوية من خلال متوسط صفوف المصفوفة المطبوعة؛ ثالثاً، حساب متجه الاتساق وتحديد القيمة الذاتية القصوى، $\lambda_{\text{max}}$؛ رابعاً، اشتقاق مؤشر الاتساق (CI) باستخدام الصيغة $CI = \frac{\lambda_{\text{max}} – n}{n – 1}$؛ وأخيرًا، استشارة جدول مؤشر عشوائي (RI) بناءً على ترتيب المصفوفة $n$. يتم تمثيل الهيكل العام لهذه المنهجية المقترحة بصريًا في الشكل 6.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة الضوء على الدور الحاسم لاستهلاك الطاقة في التنمية المستدامة، لا سيما في سياق أنظمة التدفئة، التي تمثل جزءًا كبيرًا من استخدام الطاقة العالمي. يؤكد تقييم رانجان وكانتيكار لعتبات الطاقة على الحاجة إلى الوصول العادل للطاقة، بينما يقترح أنتو وآخرون رؤية الطاقة كـ “عملة مجتمعية” لتعزيز النمو الاجتماعي والاقتصادي في المناطق التي تم كهربتها حديثًا. تشير الورقة أيضًا إلى أن أكبر مصادر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، بما في ذلك الصين والولايات المتحدة والهند، تساهم مجتمعة بأكثر من 66% من استهلاك الوقود الأحفوري والانبعاثات، مما يبرز الحاجة الملحة لحلول الطاقة المتجددة لتحقيق أهداف التنمية المستدامة.
يتناول القسم أيضًا التقدم في منهجيات اتخاذ القرار متعددة المعايير (MCDM)، لا سيما دمج نظرية المجموعات الضبابية لمعالجة عدم اليقين في تقييمات الخبراء. يسمح إدخال مجموعات الضبابية المترددة الاحتمالية (PHFS) بتمثيل أكثر دقة لآراء الخبراء، مما يستوعب قيمًا محتملة متعددة واحتمالاتها المرتبطة. تقترح الورقة نهجًا هجينًا يجمع بين PHF-AHP لتحديد أوزان المعايير وطريقة EDAS لترتيب بدائل أنظمة التدفئة. تم تطبيق هذا الإطار لتقييم تقنيات التدفئة المختلفة، مما كشف أن أنظمة HVAC ظهرت كخيار مفضل بسبب كفاءتها وتأثيرها البيئي المنخفض، على الرغم من التكاليف الأولية الأعلى. تؤكد النتائج على أهمية الوعي المناخي بين أصحاب المصلحة والحاجة إلى أطر سياسية قوية لدعم اتخاذ قرارات مستدامة في أنظمة الطاقة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-47813-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41965476
Publication Date: 2026-04-11
Author(s): Krishnan Suvitha et al.
Primary Topic: Multi-Criteria Decision Making
Overview
This study introduces a hybrid decision-support framework that combines the Evaluation Based on Distance from Average Solution (EDAS) method with the Probabilistic Hesitant Fuzzy Sets (PHFS) concept, utilizing the Analytic Hierarchy Process (AHP) to assess the relative importance of evaluation criteria. The framework is applied to select the most suitable residential heating system based on various technical, financial, and environmental factors. The findings reveal that heat pumps emerge as the optimal choice, primarily due to their high energy transfer efficiency, minimal environmental impact, and compatibility with renewable energy sources like solar power.
Despite the initial high installation costs of heat pumps, their long lifespan and low maintenance requirements contribute to a significantly reduced cost of ownership. The advantages of heat pumps underscore their affordability, sustainability, and technological maturity, validating their selection over other alternatives. Furthermore, the PHFS framework effectively addresses the uncertainty and ambiguity inherent in expert evaluations, enhancing the reliability and precision of the decision-making process. The systematic integration of AHP with PHFS not only facilitates the computation of criterion weights based on expert input but also bolsters the overall credibility of the decision-making framework.
Introduction
The introduction highlights the critical role of heating systems in ensuring comfort and safety during winter months in cold climates, such as Canada, Russia, and Turkey, where temperatures can drop below 0 degrees Celsius. It outlines the evolution of heating technologies from traditional fireplaces to modern systems, emphasizing the importance of effective heating solutions in these regions.
Heating systems can be classified based on various criteria, including energy source, location of heating units, heat transport methods, and heat transmission techniques. Specifically, they are categorized into local, central, or district heating systems depending on the placement of heat-generating equipment. The predominant energy sources for these systems include solid fuels, gaseous fuels, diesel, and electricity, with solar heating systems primarily relying on solar radiation. This classification underscores the diversity of heating technologies and their adaptation to different environmental and energy contexts.
Methods
In this research, the authors evaluate the effectiveness of the PHF-AHP (Pythagorean Fuzzy Analytic Hierarchy Process) method and the EDAS (Evaluation Based on Distance from Average Solution) approach for decision-making in uncertain conditions and when experts exhibit hesitations. The PHF-AHP method enhances the reliability of weight structures by consolidating various membership values and probabilities, which is crucial for evaluating criteria in complex scenarios. Meanwhile, the EDAS method assesses alternatives by calculating deviations from average performance, thereby improving the stability of ranking results without relying on ideal points. These methodologies effectively address ambiguity and incompatibility among criteria, making them suitable for evaluating sustainable heating systems.
The PHF-AHP methodology involves several systematic steps: first, normalizing the comparison matrix; second, computing the priority vector by averaging the normalized matrix rows; third, calculating the consistency vector and determining the maximum eigenvalue, $\lambda_{\text{max}}$; fourth, deriving the Consistency Index (CI) using the formula $CI = \frac{\lambda_{\text{max}} – n}{n – 1}$; and finally, consulting a Random Index (RI) table based on the matrix order $n$. The overall structure of this proposed methodology is visually represented in Figure 6.
Discussion
The discussion section of the paper highlights the critical role of energy consumption in sustainable development, particularly in the context of heating systems, which account for a significant portion of global energy use. Ranjan and Kanitkar’s assessment of energy thresholds emphasizes the need for equitable energy access, while Anto et al. propose viewing energy as a “community currency” to foster socioeconomic growth in newly electrified areas. The paper also notes that major carbon dioxide emitters, including China, the US, and India, collectively contribute to over 66% of fossil fuel consumption and emissions, underscoring the urgent need for renewable energy solutions to meet sustainable development goals.
The section further delves into advancements in Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methodologies, particularly the integration of fuzzy set theory to address uncertainties in expert evaluations. The introduction of Probabilistic Hesitant Fuzzy Sets (PHFS) allows for a more nuanced representation of expert opinions, accommodating multiple potential values and their associated probabilities. The paper proposes a hybrid approach combining PHF-AHP for determining criteria weights and the EDAS method for ranking heating system alternatives. This framework was applied to evaluate various heating technologies, revealing that HVAC systems emerged as the most favorable option due to their efficiency and lower environmental impact, despite higher initial costs. The findings emphasize the importance of climate literacy among stakeholders and the need for robust policy frameworks to support sustainable decision-making in energy systems.