DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-12703-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40739122
تاريخ النشر: 2025-07-30
المؤلف: Jawad Ali وآخرون
الموضوع الرئيسي: اتخاذ القرار متعدد المعايير
نظرة عامة
تقدم هذه البحث إطار دعم قرار جديد لاختيار استراتيجيات تنقية المياه المثلى، مع معالجة تعقيدات اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDM) في ظل عدم اليقين. يستخدم الإطار المقترح مجموعات دائرية من أزواج الفuzzy (C r q-ROF)، والتي تعزز تمثيل بيانات التقييم غير المؤكدة مقارنةً بأساليب المجموعات الفuzzy التقليدية. تقدم الدراسة تقدمًا كبيرًا من خلال تقديم دالة درجة محسنة ودمج قوانين التشغيل Schweizer-Sklar ضمن سياق C r q-ROF. كما تطور هذه الدراسة مشغلين جديدين للتجميع – المتوسط المرجح C r q-ROF ومشغلات هندسية – تهدف إلى تحسين مرونة ودقة تجميع آراء الخبراء.
يتم التحقق من فعالية الإطار المقترح من خلال دراسة حالة واقعية حول اختيار طريقة تنقية المياه، مما يظهر عمليته مقارنةً بتقنيات اتخاذ القرار الحالية. تشمل النتائج الرئيسية تحسين تمثيل بيانات التقييم المعقدة من خلال مجموعات C r q-ROF، والمرونة التي تقدمها مشغلات التجميع الجديدة، ودمج نماذج تجميع متعددة تحسن دعم اتخاذ القرار. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود مثل العدد المحدود من المعايير المدروسة وغياب تقنية تحديد وزن المعايير، مما يقترح اتجاهات البحث المستقبلية لمعالجة هذه القضايا وتعزيز قابلية تطبيق النموذج.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأهمية الحيوية للمياه كمورد أساسي للحياة، مع التأكيد على الضغوط المتزايدة على توفرها وجودتها بسبب التحضر، والتصنيع، وتدهور البيئة. يرتبط الماء الملوث بمخاطر صحية خطيرة وانتشار أمراض تهدد الحياة، مما يجعل توفير مياه شرب نظيفة مسؤولية أساسية للحكومات على مستوى العالم. تهدف الدراسة إلى تحديد أكثر طرق تنقية المياه التجارية فعالية من خلال إطار اتخاذ قرار منظم، مع الأخذ في الاعتبار تقنيات التنقية المختلفة والمعايير التي تؤثر على اختيارها.
تصنف البدائل لطرق تنقية المياه على النحو التالي: الغلي، والتناضح العكسي، والتقطير، والترشيح، وإزالة الأيونات. يتم تقييم عملية اتخاذ القرار لهذه الطرق بناءً على أربعة معايير حاسمة: العوامل البيئية (ℜ1)، والعوامل الاقتصادية (ℜ2)، والعوامل التقنية (ℜ3)، والعوامل الاجتماعية والسياسية (ℜ4). يتم وزن كل معيار ليعكس أهميته النسبية، مع وجود متجه Ω = (0.3، 0.2، 0.2، 0.3) يمثل هذه الأوزان. يتم تجميع تقييمات الخبراء للبدائل مقابل هذه المعايير في مصفوفة، والتي تعمل كأساس لتحديد طريقة التنقية المثلى مع الأخذ في الاعتبار عدم اليقين المرتبط.
نقاش
في هذا القسم، يناقش المؤلفون المفاهيم الأساسية والتعريفات المتعلقة بعمليات Schweizer-Sklar (SS) والمجموعات الجديدة المقدمة Crq -ROF، والتي تعد ضرورية لأطر اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDM). تعرف الورقة العديد من البنى الرياضية، بما في ذلك معيار SS وt-conorm، ومجموعات q-rung orthopair fuzzy (q-ROFS)، وأرقام Crq -ROF، التي تسهل تمثيل عدم اليقين والتردد في عمليات اتخاذ القرار. يقترح المؤلفون دالة درجة جديدة لأرقام Crq -ROF تعالج القيود في الأساليب الحالية، مما يظهر فعاليتها من خلال أمثلة عددية تحقق نتائج أكثر منطقية مقارنةً بالأساليب السابقة.
كما يحدد القسم القوانين التشغيلية التي تحكم أرقام Crq -ROF، بما في ذلك عمليات الجمع والضرب، ويؤسس خصائص المتوسط المرجح Crq -ROF (W A) والمشغلات الهندسية المرجحة (W G). تُظهر هذه المشغلات أنها تحافظ على سلامة هيكل Crq -ROF أثناء التجميع، مما يضمن بقاء القيم الناتجة ضمن المجموعة المحددة. يوضح المؤلفون أيضًا التطبيق العملي لمنهجيتهم المقترحة من خلال دراسة حالة حول اختيار استراتيجية تنقية المياه، مع التأكيد على قوة نهجهم من خلال تحليلات الحساسية للمعلمات المعنية. بشكل عام، يضع هذا القسم الأساس لإطار شامل لـ MCDM يستفيد من نقاط قوة مجموعات Crq -ROF وعمليات SS لتعزيز اتخاذ القرار في ظل عدم اليقين.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-12703-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40739122
Publication Date: 2025-07-30
Author(s): Jawad Ali et al.
Primary Topic: Multi-Criteria Decision Making
Overview
This research presents a novel decision-support framework for selecting optimal water purification strategies, addressing the complexities of multi-criteria decision-making (MCDM) under uncertainty. The proposed framework utilizes circular q-rung orthopair fuzzy (C r q-ROF) sets, which enhance the representation of uncertain evaluation data compared to traditional fuzzy set approaches. A significant advancement is the introduction of an improved score function and the incorporation of Schweizer-Sklar operational laws within the C r q-ROF context. This study also develops two new aggregation operators—the C r q-ROF Schweizer-Sklar weighted average and geometric operators—aimed at improving the flexibility and accuracy of expert opinion aggregation.
The effectiveness of the proposed framework is validated through a real-world case study on water purification method selection, demonstrating its practicality compared to existing decision-making techniques. Key findings include the enhanced representation of complex evaluation data through C r q-ROF sets, the flexibility offered by the new aggregation operators, and the integration of multiple aggregation models that improve decision-making support. However, the study acknowledges limitations such as the restricted number of criteria considered and the absence of a criteria weight determination technique, suggesting future research directions to address these issues and enhance the model’s applicability.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical importance of water as a vital resource for life, emphasizing the increasing pressures on its availability and quality due to urbanization, industrialization, and environmental degradation. Contaminated water is linked to severe health risks and the spread of life-threatening diseases, making the provision of clean drinking water a fundamental responsibility for governments globally. The study aims to identify the most effective commercial water purification methods through a structured decision-making framework, considering various purification techniques and the criteria influencing their selection.
The alternatives for water purification methods are categorized as follows: boiling, reverse osmosis, distillation, filtration, and deionization. The decision-making process evaluates these methods based on four critical criteria: environmental factors (ℜ1), economic factors (ℜ2), technical factors (ℜ3), and sociopolitical factors (ℜ4). Each criterion is weighted to reflect its relative importance, with a vector Ω = (0.3, 0.2, 0.2, 0.3) representing these weights. Expert assessments of the alternatives against these criteria are compiled in a matrix, which serves as a basis for determining the optimal purification method while accounting for associated uncertainties.
Discussion
In this section, the authors discuss the foundational concepts and definitions related to the Schweizer-Sklar (SS) operations and the newly introduced Crq -ROF sets, which are essential for multi-criteria decision-making (MCDM) frameworks. The paper defines various mathematical constructs, including the SS norm and t-conorm, q-rung orthopair fuzzy sets (q-ROFS), and Crq -ROF numbers, which facilitate the representation of uncertainty and hesitancy in decision-making processes. The authors propose a novel score function for Crq -ROF numbers that addresses limitations in existing methods, demonstrating its effectiveness through numerical examples that yield more reasonable results compared to previous approaches.
The section also outlines the operational laws governing Crq -ROF numbers, including addition and multiplication operations, and establishes the properties of the Crq -ROF weighted average (W A) and weighted geometric (W G) operators. These operators are shown to maintain the integrity of the Crq -ROF structure during aggregation, ensuring that the resulting values remain within the defined set. The authors further illustrate the practical application of their proposed methodology through a case study on water purification strategy selection, emphasizing the robustness of their approach through sensitivity analyses of the parameters involved. Overall, this section lays the groundwork for a comprehensive MCDM framework that leverages the strengths of Crq -ROF sets and SS operations to enhance decision-making under uncertainty.