<<
>>

3.3. Проблема принятия решений при разработке ИУС. Формализация процесса принятия решений.

Проблема принятия решений имеет универсальный всеобъемлющий характер. Она возникает практически в любой сфере целенаправленной

человеческой деятельности и составляет её принципиальную сущность.

Особенно актуальна проблема принятия решений применительно к системам, в том числе и прежде всего сложным системам различного целевого назначения, в том числе и АИУС. Процесс проектирования, разработки, создания и эксплуатации ИУС связан с необходимостью принятия большого количества решений, касающихся как системы в целом, так и отдельных её подсистем и элементов. Эти решения имеют технический, организационный и управленческий характер. В современных условиях принятие частного решения, не вполне соответствующего общим интересам системы или недостаточно обоснованного, ведет, как правило, к тяжелым последствиям, в частности к большим материальным потерям (например, авария на Чернобыльской АЭС, экологическая катастрофа на Арале, проекты поворота северных рек и т.д.). Без преувеличения можно сказать, что проблема принятия решений является центральной проблемой управления объектами любой сложности и особенно сложными объектами.

Существует большое количество современных научных дисциплин, посвященных проблеме принятия решений: математическое программирование, теория игр, теория статистических решений, теория оптимального автоматического управления, исследование операций, системный анализ и др. Все эти дисциплины занимаются рассмотрением одной и той же проблемы - научного анализа ряда возможных способов действий с целью нахождения такого из них, который в данных условиях был бы наилучшим. В этом случае названные дисциплины являются составными частями единой научной дисциплины, для обозначения которой сейчас все чаще применяется термин «теория принятия решений» (ТПР).

Ситуацию, в которой происходит принятие решений, характеризуют следующие основные черты:

1.

Наличие ц е л и ( ц е л е й ) . Если цель не поставлена, то не возникает и необходимость принимать какое-либо решение.

2. Наличие альтернативных линий поведения. С различными а л ь т е р н а т и в а м и могут быть связаны различные затраты и различные вероятности достижения цели. Эти затраты и вероятности не всегда могут быть точно определены. Поэтому принятие решений сопряжено с неясностью и неопределенностью.

3. Наличие о г р а н и ч и в а ю щ и х ф а к т о р о в . Решения обычно принимаются в условиях действия большого числа факторов, ограничивающих возможность выбора способа действий. Ограничивающие факторы делятся на три группы:

- экономические;

- технические;

- социальные.

Экономические факторы: время, денежные средства, трудовые ресурсы, производственные возможности и т.п.

Технические факторы: габариты, масса, прочность, надежность, точность, температура, давление, влажность и т.д.

Социальные факторы: требования политической и социальной целесообразности осуществления той или иной альтернативы, а также человеческой этики и морали.

Указанные факторы накладывают ограничения на возможности достижения поставленной задачи. Очевидно, что отсутствие ограничений существенно упрощает задачу принятия решений (ЗПР).

Таким образом, ЗПР возникает только в том случае, когда существует цель, которую можно достичь, когда возможны различные способы её достижения, и существуют факторы, ограничивающие возможности достижения цели. Выявление всех трех указанных основных элементов ЗПР должно обязательно предшествовать её непосредственному решению.

Отметим основные понятия теории принятия решений. Одним из основных понятий ТПР является понятие о п е р а ц и и . Под термином о п е р а ц и я

понимается организованная деятельность в любой области жизни, объединенная единым замыслом, направленная к достижению определенной цели и имеющая характер повторяемости, т.е. многократности. В данном определении подчеркиваются две особенности операции: её целевая направленность и повторяемость.

Это определение исходит из факта существования общего и устойчивого в целом ряде явлений, создающих операцию, т.е. возможность установления закономерностей. В противном случае исчезла бы почва для количественного обоснования принимаемых решений.

Примеры различных операций в рамках ИУС:

-производственный процесс по выпуску продукции (химической, сельскохозяйственной, стройматериалов, техники различного целевого назначения, автомобилей и т.д.).

-процесс функционирования того или иного объекта, системы и т.д.

Промышленность, транспорт, торговля, военное дело - это области, в которых организация, руководство и план являются основой, а повторяемость обусловлена массовостью производства, обращения товара в торговле, массовостью операций транспортировки, действий авиации и кораблей морского флота. Поэтому они являются объектами количественного изучения.

Второе важное понятие ТПР - о п е р и р у ю щ а я с т о р о н а - как совокупность людей и техники, которые стремятся к достижению некоторой цели. В операции могут участвовать одна или несколько оперирующих сторон, преследующих различные, несовпадающие цели. Несовпадение целей оперирующих сторон создает конфликтную ситуацию.

Наряду с оперирующими сторонами в операции могут участвовать арбитры и природные силы, поведение которых не подчинено стремлению к достижению целей операции.

Операции являются у п р а в л я е м ы м мероприятием. Оперирующая сторона управляет операцией, выбирая те или иные способы использования ресурсов - способы действий (например, режимы работы системы). В качестве

синонимов термину «способ действия» часто используются следующие термины: альтернатива, стратегия, управление, решение. Возможности оперирующей стороны по управлению операцией всегда ограничены, поскольку всегда ограничены находящиеся в её распоряжении ресурсы. Стратегии, удовлетворяющие ограничениям, называются д о п у с т и м ы м и .

Реализация той или иной допустимой стратегии оперирующей стороной приводит к различным исходам операции.

Для сравнения между собой качества различных стратегий используются к р и т е р и и э ф ф е к т и в н о с т и или критерии оптимальности, которые мы часто называем целевыми функциями (ЦФ). Стратегия, наилучшая в смысле выбранного критерия (ЦФ), называется оптимальной. Не существует оптимальной стратегии вообще. Всякая оптимальная стратегия является наилучшей лишь в некотором узком, совершенно конкретном смысле, определяемом критерием оптимальности. Одна и та же стратегия, оптимальная в смысле одного критерия, может оказаться наихудшей в смысле другого критерия.

Следующее понятие - и с с л е д о в а т е л ь о п е р а ц и и . В составе оперирующей стороны специально выделяется и занимает особое место исследователь операции, или о п е р а ц и о н и с т . Он не принимает окончательных решений по выбору способа действий, а лишь помогает в этом оперирующей стороне, предоставляя ей количественные основания (данные) для принятия решений. Само же принятие решения, т.е. окончательный выбор стратегии и её реализация, выходит за рамки исследования и относится к компетенции ответственного лица - р у к о в о д и т е л я о п е р а ц и и . В этом смысле ТПР правильнее было бы назвать теорией обоснования решений. Руководителя операции часто называют л и ц о м , п р и н и м а ю щ и м решение (ЛПР).

Процессы принятия решений (ППР) различны для разных областей применения, но и имеют много общего, что позволяет говорить о некотором типовом ПНР, который имеет следующий состав:

1. Предварительное формулирование проблемы;

2. Определение целей операции и выбор соответствующих критериев оптимальности;

3. Выявление и формулирование дисциплинирующих условий;

4. Составление возможно более полного списка альтернатив и предварительный их анализ с целью отбрасывания явно неэффективных;

5. Сбор необходимой информации и прогнозирование изменений параметров операции в будущем;

6. Точное формулирование постановки задачи;

7. Разработка математической модели операции, позволяющей

оценивать эффективность каждой альтернативы;

8. Анализ и выбор метода решения задачи и разработка алгоритма решения;

9. Оценка альтернатив и определение наиболее эффективных;

10. Принятие решения ответственным руководителем;

11. Выполнение решения и оценка результатов.

Процесс принятия решения является сложной итеративной циклической процедурой. Структурная схема ППР приведена на рисунке 3.2.

На практике имеет место большое разнообразие задач принятия решений, которые классифицируются по следующим признакам:

1. Количество целей операции, преследуемых одной оперирующей стороной, и соответствующих целям критериев оптимальности;

2. Наличие или отсутствие зависимости критерия оптимальности и дисциплинирующих условий от времени;

3. Наличие случайных и неопределенных факторов, влияющих на исход операции (признак «определенность-риск-неопределенность»).

На рис.3.3 представлена классификация ЗПР, соответствующая указанным выше классификационным признакам. Классификация завершена указанием на математический аппарат, применяемый при решении ЗПР того или иного класса.

Рассмотрим простую ЗПР - однокритериальную статическую детерминированную задачу. Эта задача имеет строгую математическую постановку, которую можно представить в следующем виде.

Пусть имеет место некоторая операция, исход которой зависит от стратегии оперирующей стороны и некоторых неслучайных фиксированных факторов, полностью известных оперирующей стороне. Стратегии (управления) оперирующей стороны могут быть представлены в виде значений n-мерного векторана компоненты которого наложен ряд ограничений,

обусловленных физическим и экономическим существом задачи, имеющих вид:

где Ay- некоторый массив фиксированных неслучайных параметров. Условия (3.1) определяют область Ωxдопустимых значений стратегий Х.

Эффективность управления характеризуется некоторым численным критерием оптимальности Fвида:

где С - массив фиксированных неслучайных параметров.

Массивы Ay;byи С в (3.1) и (3.2) характеризуют свойства объектов, участвующих в операции, и условия её протекания. Они предполагаются известными.

Цель оперирующей стороны состоит в максимизации значения критерия оптимальности F

Средством достижения этой цели является соответствующий выбор вектора управления Х из области Ω x. Следовательно, пред лицом принимающим решение, стоит следующая задача:

требуется найти такое значениевектора

управленияиз области Wxего допустимых значений, которое

максимизирует значение критерия оптимальности F,а также найти значение Fэтого максимума. Другими словами, требуется найти значения Xвектора Х и Fфункции F, удовлетворяющие условию

где область wxпредставляется условиями (3.1).

В выражении (3.4) символыобозначают максимально достижимое

Рис.3.2 Структурная схема процесса принятия решений

Рис.3.3 Классификация ЗПР и методов их решения

в условиях (3.1) решаемой задачи критерия оптимальности Fи соответствующее ему оптимальное значение вектора управления Х (оптимальную стратегию). Значенияпредставляют собой решение задачи.

Совокупность выражений (3.1), (3.2) и (3.4) есть общий вид математической модели однокритериальной статической детерминированной ЗПР.

Математическая модель ЗПР, определяемая выражениями (3.1), (3.2) и (3.4) полностью совпадают с общей постановкой задачи математического программирования (МП). Поэтому весь богатый арсенал методов, разработанных для решения задач МП, может и должен быть использован для решения ЗПР рассматриваемого класса. Математическое программирование представляет собой бурно развивающуюся ветвь современной прикладной математики. Содержание МП составляют теория и методы решения задач о нахождении экстремумов функции в ограниченной области допустимых значений переменных, определяемой системой ограничений (равенств и неравенств).

Обычно с целью краткости изложения пользуются следующей условной формой записи задачи МП:

где- и-мерный вектор искомых переменных.

В настоящее время не существует единого метода решения задач МП. В зависимости от вида функции F(X) и ограничений gj (х) среди задач МП выделяют частные типы задач, для решения которых разработаны специальные методы. В общем случае для решения задач могут быть использованы методы, рассмотренные в разделе 2.5.

Случай принятия решений в у с л о в и я х р и с к а классифицируется как принятие решений в условиях, когда каждая стратегия оперирующей стороны связана с множеством возможных исходов, причем каждый исход имеет определенную вероятность появления, известную исследователю операции.

Например, поставки сырья, ресурсов из разных регионов, в том числе и регионов, которые могут находиться в состоянии войны, стихийных катастроф и т.д. В подобных ситуациях все рекомендации исследователя операции по выбору оптимальной стратегии неизбежно основаны на осредненных (статических) характеристиках случайных факторов. Поэтому, принимая решение о выборе оптимальной стратегии, руководитель всегда рискует в конкретной ситуации получить не тот результат, на который он ориентируется из статистических данных.

Примеры: выполнение плановых показателей системой при случайном поступлении комплектующих элементов и сырья, доставка грузов в транспортной сети, планирование работ при большом числе операций и др.

При оптимизации решений в условиях риска обычно используют прием сведения стохастической ЗПР к детерминированной. Один из приемов сведения заключается в замене случайных факторов неслучайными характеристиками (как правило математическими ожиданиями). А далее задача решается обычным образом.

При принятии решений в у с л о в и я х н е о п р е д е л е н н о с т и возникают серьезные трудности, связанные с недостаточной изученностью факторов, которые оказывают влияние на исход операции. В чем отличие неопределенных факторов от стохастических факторов. Стохастические факторы предполагают наличие статистической информации (вероятностных характеристик, законов распределения и т.п.), которой достаточно для определения вероятностей появления возможных исходов операции и принятия решения о выборе оптимальной стратегии в «среднем».

Неопределенные факторы стохастической природы имеют и другое распространенное название - п р и р о д н ы е н е о п р е д е л е н н о с т и . Это неопределенные факторы, появляющиеся из-за недостаточной изученности оперирующей стороной « природы » , связанной с рассматриваемой операцией, например, производственным процессом. Под термином « природа » в теории

принятия решений понимают всю совокупность обстоятельств, в условиях которых приходится принимать решения. Сюда относятся:

1. Неизвестные характеристики процессов, связанных с протеканием операции (производственный процесс);

2. Неизвестные свойства объектов, участвующих в операции;

3. Неизвестные внешние условия выполнения операции.

Не вдаваясь в более подробное описание задач этого вида, отметим лишь, что для решения их используется теория игр, теория минимакса, экспертные процедуры.

Обратившись к рис. 3.3, можно отметить, что для решения многих задач используются э к с п е р т н ы е п р о ц е д у р ы . Рассмотрим одну из экспертных процедур, которую можно использовать для получения количественных оценок.

ЗПР, о которой говорилось выше, предполагают наличие математической модели операции. Однако в ряде случаев она может отсутствовать по той или иной причине. Рассмотрим применение для этого случая одной из экспертных процедур. В решении задачи принимают участие эксперты. Под э к с п е р т о м понимается лицо, чье мнение по интересующему вопросу является более компетентным, чем наше. Следует отметить, что эксперты, принимающие участие в решении задачи, не принимают никаких решений. Они используются как источники информации. Рассматриваемая экспертная процедура предусматривает выполнение следующей последовательности действий:

1. Формулирование интересующих пользователя вопросов относительно решаемой задачи;

2. Подбор экспертов по каждому сформулированному вопросу;

3. Оценка компетентности экспертов;

4. Решение задачи.

Задач, в которых необходимо принимать решения при создании ИУС, достаточно большое количество. Это задачи выбора структуры систем и

отдельных подсистем, выбора моделей для исследования систем, выбора элементной базы и т.д.

1. В рамках интересующей пользователя задачи формулируются соответствующие вопросы, например, вопросы относительно выбора той или иной элементной базы или их смеси для проектируемой системы. Пусть количество сформулированных вопросов равно М.

2. По каждому вопросу из М сформулированных осуществляется подбор экспертов. Число экспертов

3. В этом пункте определяются коэффициенты компетентности

экспертови при этомКоэффициенты

компетентности получаются путем обработки результатов поэкспертной оценки, при которой каждый е-й эксперт дает оценку компетентности i-му эксперту в у-ом вопросе. Таким образом, имея оценки, можно получить

коэффициенты компетентности экспертов путем усреднения полученных оценок:

Матрица поэкспертных оценок может содержать прочерки. Поэтому усреднение ведется лишь по значащим оценкам. Если некоторые эксперты получили низкие коэффициенты компетентности, то в зависимости от предварительно оговоренных (принятых) норм, они могут быть отведены от дальнейшего участия в решении задачи.

4. Для получения решения экспертам формулируется задача, например, следующего содержания: оцените, пожалуйста, одним числом от 0 до Nq(Nq = 5,10,20,...) целесообразность использования того или иного варианта решаемой задачи.

Эксперты каждому вопросу дают количественную оценку в рамках сформулированной задачи, в результате чего получается матрица

С помощью полученных матрицы Wи коэффициентов компетентности решается задача по определению количественных оценок предложенных вариантов с использованием выражения

Полученная матрица-строка W jиллюстрирует результаты решения задачи в количественной форме, например,

Анализ полученных данных позволяет руководителю операции принять соответствующее решение.

Достоинством рассмотренной экспертной процедуры является прежде всего её универсальность (с точки зрения использования её в различных условиях).

<< | >>
Источник: Микрюкова В.И.. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ. Учебное пособие. Киров - 2009. 2009

Еще по теме 3.3. Проблема принятия решений при разработке ИУС. Формализация процесса принятия решений.:

  1. ПРАВИЛА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ КВАЛИФИКАЦИОННЫМИ КОМИССИЯМИ И СОВЕТАМИ РЕГИОНАЛЬНЫХ АДВОКАТСКИХ ПАЛАТ В СЛУЧАЕ РАВЕНСТВА ГОЛОСОВ ПРИ ГОЛОСОВАНИИ
  2. Об оставлении без изменения решения Верховного Суда РФ от 31 октября 2007 г., согласно которому признан недействующим пункт 146 Правил внутреннего распорядка следственных изоляторов уголовно-исполнительной системы, препятствовавший защитнику пользоваться при свидании с обвиняемым в следственном изоляторе личным диктофоном и мобильным телефоном
  3. ПРОИЗВОДСТВО ПО ПЕРЕСМОТРУ РЕШЕНИЙ
  4. О ПРОБЛЕМАХ СОСОБСТВЕННИКОВ ПРИ РАСПОРЯЖЕНИИ ДОЛЯМИ В ПРАВЕ ОБЩЕЙ ДОЛЕВОЙ СОБСТВЕННОСТИ НА НЕДВИЖИМОЕ ИМУЩЕСТВО
  5. РАЗДЕЛ V. СУДЕБНЫЕ РЕШЕНИЯ
  6. 39. Порядок и особенности исполнения решения суда по адм делам
  7. 40 Обжалование и опротестовывание судебных решений по адм делам
  8. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 22 апреля 2004 г. (протокол № 5) (Извлечение)
  9. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 16 мая 2017 г. (протокол № 2)
  10. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 25 июня 2004 г. (протокол № 7) (Извлечение)
  11. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 27 сентября 2013 г. (протокол № 1) (Извлечение)
  12. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 30 ноября 2005 г. (протокол № 4) (Извлечение)
  13. СТАДИЯ ПЕРЕСМОТРА ПО ВНОВЬ ОТКРЫВШИМСЯ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАМ РЕШЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЕНИЙ И ПОСТАНОВЛЕНИЙ АРБИТРАЖНОГО СУДА, ВСТУПИВШИХ В ЗАКОННУЮ СИЛУ
  14. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 27 мая 2004 г. (протокол № 6)
  15. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 3 апреля 2007 г. (протокол № 10)
  16. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 30 ноября 2009 г. (протокол № 3) (Извлечение)
  17. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 29 октября 2014 г. (протокол № 5) (Извлечение)
  18. РЕШЕНИЕ СОВЕТА ФЕДЕРАЛЬНОЙ ПАЛАТЫ АДВОКАТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 20 марта 2008 г. (протокол № 4) (Извлечение)