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Title
Rentability and fairness in budget allocation : computational models and trade-off analysis / Bernhard Leder, BSc
AuthorLeder, Bernhard
CensorPferschy, Ulrich
PublishedGraz, August 2016
Descriptionxii, 81 Seiten : Zusammenfassungen (2 Blätter) ; Diagramme
Institutional NoteKarl-Franzens-Universität Graz, Univ., Masterarbeit, 2016
Annotation
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Unternehmen / Investitionsplanung
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-104544 Persistent Identifier (URN)
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Rentability and fairness in budget allocation [1.28 mb]
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Abstract (German)

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Aufteilung eines vorhandenen Budgets auf vorgeschlagene Investitionsprojekte innerhalb eines Unternehmens. Die profitbringenden Investitionsmöglichkeiten werden hierbei von Abteilungen der Unternehmung vorgeschlagen. Im Rahmen dieser Arbeit soll jedoch anhand einer Allokation nicht rein das Ziel der Profitmaximierung verfolgt werden, sondern es wird auch die Fairness der Budgetaufteilung über die einzelnen Abteilungen betrachtet. Diese beiden Aspekte dienen dieser Arbeit deshalb als ausschlaggebende Eigenschaften einer Allokation. In Anbetracht dieser zwei konkurrierenden Merkmale wurden die Pareto-effizienten Lösungen des zugrundeliegenden binären Knapsack-Problems berechnet. Dies wurde sowohl für den profit- als auch fairness-maximalen Extrempunkt der Pareto-Front durchgeführt. Zusätzlich wurden für den dazwischenliegenden Bereich, durch die Voraussetzung minimaler Fairness-Niveaus, weitere Pareto-effiziente Lösungen errechnet. Die erhaltenen Lösungen dienten daraufhin der Abschätzung der gesamten Pareto-Front, um anhand dieser den Trade-off zwischen Profit und Fairness der Aufteilung abschätzen zu können. Da die Fairness einer Allokation auf verschiedenste Arten beurteilt werden kann, wurden unterschiedliche Kriterien vorgestellt und deren zugrundeliegende Berechnungsmodelle präsentiert. Die Ergebnisse der Extrempunkte wurden dann anhand jedes einzelnen Kriteriums präsentiert und miteinander verglichen, um anschließend deren Trade-off-Verläufe grafisch darstellen und interpretieren zu können. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass man für gesteigerte Voraussetzungen an die distributive Fairness einer Allokation nur geringe Profiteinbußen hinnehmen müsste. Dabei ist zu erwähnen, dass die Abnahme des Profits annähernd linear erscheint und nur geringe Abweichungen zwischen den unterschiedlichen Fairnesskriterien erkennbar sind.

Abstract (English)

This thesis considers the problem of allocating an available budget across investments proposed by several departments of an organization. While solely investments with positive returns are relevant, not only the total profit generated by the allocation is taken into account, but also the fairness of the monetary distribution across said organizational units. Therefore, profit and distributional fairness are the two important characteristics of a specific allocation in this work. Then, the aim was to find Pareto-efficient solutions in regard to the two competing objectives of profit and fairness for the underlying binary knapsack problem. Calculations were performed for both extreme points and several distinct minimal fairness requirements along the Pareto frontiers for a large number of problem instances. Afterwards, the solution sets across instances of each specific point of the frontiers were aggregated, yielding an estimation of the profit/fairness trade-offs behaviour between the two extremes. This procedure was performed for five different fairness criteria, where in theory each of them evaluates the fairness of the allocation differently. After the presentation of computational models used to calculate the mentioned Pareto-efficient solutions, extreme point solutions were presented for each criterion and compared among each other. Subsequently, the behaviour of the trade-off curves was displayed by the aggregated Pareto frontiers, showing the estimated loss of profit when considering higher levels of distributional fairness.Based on the achieved results, it can be said that in general the magnitude of sacrificed profit between profit maximization and increased fairness requirements appears rather small. Additionally, the shapes of estimated fairness criterion specific frontiers seem to be similar and lead to the assumption that the trade-off between profit and fairness follows a rather linear function.