7.6. Методы поиска решений

Каждому человеку в течение жизни приходиться принимать множество решений: простых и сложных, важных и не очень, по-разному влияющих на окружение. Способность сознательно принимать решения – одна из характерных человеческих черт. И независимо от того, решает ли человек какую-то повседневную, бытовую задачу или «ломает» голову над труднейшей проблемой, опирается ли он на какой-либо метод, или действует интуитивно – в процессе решения он должен обязательно пройти три основных этапа:

• постановка задачи;

• анализ вариантов решения;

• оценка вариантов и выбор решения.

Поставить задачу – значит уточнить исходную проблемную ситуацию, определить цель, ограничения и критерий выбора решения. Все эти категории определяют желаемое состояние, к которому надо прийти в результате решения.

Поиск вариантов решения осуществляется на основе субъективных оценок экспертов.

Поскольку при анализе систем специалист, как правило, имеет дело с неструктурированными проблемами (или слабоструктурированными), то получение оценок и их обработка являются необходимым этапом системного анализа большинства проблем.

Решение должно быть:

• физически осуществимым (соответствовать законам природы);

• технически реализуемым (соответствовать ресурсам и научно-техническому потенциалу общества);

• экономически выгодным.

Перед поиском решения следует ввести необходимые ограничения. Ограничения указывают условия, при которых достижение цели можно считать приемлемым. Эти условия имеют вид запретов на изменение или применение чего-либо или наоборот, указаний на необходимость применения какого-либо определённого средства достижения цели. К ограничениям относятся также указания на допустимые размеры затрат ресурсов и на количественные характеристики решения, не отражённые в формулировке цели.

Критерий выбора решения отражает наиболее существенный признак желаемого решения или ту совокупность существенных признаков, по которым его можно будет выделить среди множества возможных решений. Основатели системотехники Гуд и Макол считали, что «правильный выбор критериев, по существу, эквивалентен правильной формулировке задачи. Однако в большинстве случаев это даёт больше, чем формулировка задачи, и в том числе выбор правильной точки зрения и правильной области допустимых решений» [15].

Методы экспертных оценок представляют собой различные формы опроса экспертов (специалистов) с последующей оценкой и выбором наиболее предпочтительного варианта ответа. При этом предполагается, что оптимальное решение находиться внутри диапазона оценок, полученных от группы экспертов. Метод экспертных оценок редко даёт «революционное» решение, т.к. мнения экспертов основываются на их личном опыте, т.е. на «здравом смысле». Революционные, прорывные решения обычно выходят за границы здравого смысла.

К экспертным оценкам можно отнести: метод сценариев, метод «дерева» целей, матричные методы, сетевые методы, морфологические методы. Экспертные оценки могут быть усилены статистическими методами, методами экономического анализа.

Результаты экспертизы могут быть формализованы в виде кибернетических, оптимизационных, имитационных, игровых моделей.

В настоящем учебнике даются только общие представления о методах принятия решений. Читателям, желающим более подробно изучить методы принятия решений можно порекомендовать литературу [16-18]. Дадим краткую характеристику методов экспертных оценок.

Метод сценариев является средством первичного упорядочения проблемы и представляет собой качественное описание возможных вариантов развития исследуемого объекта. Созданием «сценария» должна заниматься группа специалистов.

Сценарии могут быть использованы на разных этапах анализа сложных систем, когда требуется собрать и упорядочить весьма разнородную информацию. Но главной областью применения метода сценариев является прогноз и анализ будущих условий.

Группа экспертов составляет план сценария, где описываются факторы внешней среды, развёртывается вероятный ход событий во времени. Различные разделы сценария описываются разными специалистами. Варианты сценария обсуждаются, делаются замечания. После замечаний сценарий отправляется на доработку. Такая процедура повторяется до тех пор, пока расхождения во мнениях разных экспертов не будут сведены к минимуму. Сценарий даёт наиболее полное представление о решаемой задаче и может использоваться в качестве проекта будущего решения.

Методы типа «мозговой атаки» (мозговой штурм) являются основой поиска новых идей, их широкого обсуждения и конструктивной критики. Для обсуждения подбирается группа квалифицированных экспертов, желательно, разных специальностей. Стремятся получить максимально возможное количество идей, поэтому методика мозгового штурма не должна гасить инициативу. По этой причине в одну группу экспертов не следует включать начальников и их подчинённых, т.к. не всякий подчинённый осмелиться возражать начальнику. При проведении обсуждений необходимо оказывать поддержку и поощрение. Чтобы освободить участников от скованности, следует запретить критику высказываний. Рекомендуется применение следующих правил:

• сформулировать проблему в основных терминах, выделив центральный пункт;

• не объявлять ложной и не прекращать исследование ни одной идеи;

• поддерживать идею любого рода, даже если её уместность кажется сомнительной;

Человеческому мышлению присущи стереотипы, в которых закреплен часто повторяющийся опыт. Стереотипы резко сужают поле поиска вокруг привычных решений. Стереотипы допускают только небольшие видоизменения известных решений.

Количество сгенерированных идей обычно находится в пределах десятка. Перебор вариантов как универсальная стратегия поиска решений в условиях неопределённости распространён довольно широко и в природе, и в человеческой деятельности. Но перебор перебору рознь. Одно дело метод проб и ошибок в чистом виде, когда пробы делаются слепо, хаотически, бессистемно (так сказать, «метод тыка»). И другое дело метод последовательных приближений, когда каждая последующая проба уточняет предыдущий вариант, приближая к решению. Ясно, что такая форма перебора гораздо рациональнее метода «тыка».

После завершения этапа генерации идей, приступают к отбору лучших решений. Отбор также может осуществляться группой экспертов. Варианты решения, сравниваются с идеальной моделью решения. Производится отсев всех непригодных вариантов и выбор решения. Другими словами, сначала поле писка расширяется, а затем сужается до одного варианта.

Метод «Дельфи» первоначально был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен был помочь снизить степень влияния психологических факторов и повысить объективность оценок экспертов. Затем метод стал использоваться самостоятельно. Его основа – обратная связь, ознакомление экспертов с результатами предшествующего этапа и учёт этих результатов экспертами при оценке значимости. Этапы метода «Дельфи» следующие:

• осуществляется поиск экспертов;

• каждому эксперту предлагается один и тот же вопрос;

• каждый эксперт вырабатывает свои оценки независимо от других экспертов;

• ответы собираются и статистически усредняются;

• экспертам, ответы которых сильно отклоняются от средних значений, предлагается обосновать свои оценки;

• эксперты разрабатывают обоснования и выносят их на рассмотрение;

• среднее значение и соответствующие обоснования предъявляются всем экспертам;

• процедура повторяется до минимального расхождения мнений.

Эвристические методы, взламывающие психологический барьер, свою задачу выполняют достаточно успешно. С их помощью можно получить от несколько десятков до сотен тысяч вариантов решения проблемы (особенно эффективен в этом отношении морфологический анализ). Однако тут же возникает новая проблема, как из этой массы вариантов выбрать наиболее предпочтительный вариант?

Преодолеть барьер перебора большого числа вариантов, даже с помощью ЭВМ, задача далеко не простая. Поэтому, например, в математическом программировании высоко ценятся методы, позволяющие резко сократить количество рассматриваемых случаев. Необходимость в ограничении перебора настолько велика, что в рамках строгих математических методов начинают широко пользоваться приближёнными, эвристическими методами.

Как только возникает необходимость одновременного рассмотрения более 7-10 вариантов, человек испытывает психологический дискомфорт. Ясно, что расширение поля поиска должно быть минимальным и в тоже время должно перекрывать область оптимального решения. Такой поиск называется направленным. Он наиболее рационален, экономичен и эффективен. Реализовать направленный поиск можно путём ступенчатого расширения и сужения поля поиска по уровням дерева целей-средств, при движении от цели (вершины) к вариантам их осуществления.