Основы теории принятия решений
1.1. Предмет и задачи теории принятия решений
Для эпохи научно-технического прогресса, современниками которой мы являемся, характерны не только крупные достижения, но и большие проблемы. Среди этих проблем, может быть, наиболее сложной по содержанию, наиболее трудной для теоретического осмысления и практического решения и, вместе с тем, наиболее важной по значению является проблема принятия наилучших решений в различных сферах общественной деятельности, где человек пытается целенаправленно воздействовать на окружающую реальность, то есть, управлять теми или иными процессами, проводить те или иные мероприятия, иначе говоря, преобразовать мир в соответствии со своими потребностями и интересами.
На тысячелетнем и нередко горьком опыте принятия решений человечество не раз убеждалось в том, насколько трудно предвидеть все последствия принятых решений, в особенности в таких сферах деятельности, как политика, экономика, война и т.п. С незапамятных времен человечеством на основе опыта и интуиции создавалось искусство выработки наилучших решений, и все же не раз кажущиеся успехи на том или ином поприще оборачивались пирровой победой. Причин в каждом конкретном случае было немало. Давил груз традиционных заблуждений, не хватало информации, подводил так называемый здравый смысл и т.д.
Долгое время теория принятия решений являлось скорее искусством, нежели наукой. Только успехи использования математических методов и стиля мышления в естественных науках неизбежно привели к мысли о включении проблемы принятия решений в сферу математических приложений, превратив тем самым древнее искусство в современную науку.
Практическая потребность общества в научных основах принятия решений возникла с развитием науки и техники только в XVIII веке. Началом науки "Теория принятия решений" следует считать работу Жозефа Луи Лагранжа, смысл которой заключался в следующем: сколько земли должен брать на лопату землекоп, чтобы его сменная производительность была наибольшей. Оказалось, что утверждение "бери больше, кидай дальше" неверно.
В дальнейшем бурный рост технического прогресса, особенно во время и после второй мировой войны, ставил все новые и новые задачи, для решения которых привлекались и разрабатывались новые научные методы.
Можно выделить следующие научно-технические предпосылки становления "Теории принятия решений":
удорожание "цены ошибки". Чем сложнее, дороже, масштабнее планируемое мероприятие, тем менее допустимы в нем "волевые" решения и тем важнее становятся научные методы, позволяющие заранее оценить последствия каждого решения, заранее исключить недопустимые варианты и рекомендовать наиболее удачные;
ускорение научно-технической революции техники и технологии. Жизненный цикл технического изделия сократился настолько, что "опыт" не успевает накапливаться и требуется применение более развитого математического аппарата в проектировании;
развитие ЭВМ. Размерность и сложность реальных практических задач не позволяет использовать только аналитические методы для их решения.
Теория принятия решений как раз и возникла в силу этой необходимости и в настоящее время уже представляет собой вполне оформившуюся ветвь прикладной математики.
В настоящее время в наиболее общем смысле теория принятия оптимальных решений представляет собой совокупность математических и численных методов, ориентированных на нахождение наилучших вариантов из множества альтернатив и позволяющих избежать их полного перебора. Ввиду того, что размерность практических задач, как правило, достаточно велика, в будущем, по мере развития прогресса, будет далее возрастать, а расчеты в соответствии с алгоритмами оптимизации требуют значительных затрат времени, то методы принятия оптимальных решений главным образом ориентированы на реализацию их с помощью ЭВМ.
Методологическую основу теории принятия решений составляют теория систем (или системный анализ) и исследование операций.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ - научное направление, занимающееся разработкой и практическим применением комплекса научных методов для отыскания и обоснования оптимальных решений во всех областях целенаправленной человеческой деятельности.
Основное назначение методов - объективно разобраться в исследуемом явлении, численно оценить предлагаемые целенаправленные действия, разработать и исследовать возможные пути достижения целей операции и количественно обосновать оптимальные решения. Причем определение целей и самих действий не входит в предмет исследования операций.
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ - наука, занимающаяся проблемой принятия решения в условиях анализа большого количества информации различной природы.
Из определения следует, что целью применения системного анализа к конкретной проблеме является повышение степени обоснованности принимаемого решения, расширение множества вариантов, среди которых производится выбор, с одновременным указанием способов отбрасывания заведомо уступающим другим.
Системный анализ может сводиться к решению ряда задач исследования операций, но обладает свойствами, не охватываемыми этой дисциплиной.
Системный подход или системный анализ (или анализ систем) является ОСНОВНЫМ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИМ принципом исследования операций, который состоит в данном случае в том, что любая задача, какой бы частной она не казалась на первый взгляд, рассматривается с точки зрения ее влияния на критерий функционирования всей системы. Например, решая задачу оптимизации процесса деятельности отдельного подразделения некоторого предприятия нужно исходить из необходимости улучшения показателей предприятия в целом.
Основное отличие системного анализа от исследования операций - в предмете и методах исследования. Предмет исследования операций - некоторое целенаправленное действие, причем определение целей и самих действий не входит непосредственно в предмет исследования операций. Предметом же системного анализа являются сложные ситуации, для которых необходимо, прежде всего, определить задачи и направление действий. В исследовании операций большой объем занимают математические методы, тогда как в системном анализе они являются подспорьем логическим методам. Таким образом, исследование операций представляет собой математический аппарат для решения задач анализа систем.
Следующей особенностью теории исследования операций является то, что, решая задачи, связанные с принятием решений, мы сталкиваемся с неопределенностью того или иного рода. Как, например, в задаче об организации полёта на Венеру, неопределенность условий работы станции на поверхности Венеры влечет за собой неопределенность в конструкции самой станции, что в свою очередь, является причиной неопределенности конструкции и параметров космического корабля и, как следствие, неопределенности в параметрах его траектории движения. Как устранить эту неопределенностью? Как решать задачу в условиях неполной информации о параметрах системы, о параметрах условий ее функционирования? Вот такими проблемами как раз и занимается теория исследования операций.
В рассмотренном примере неопределенности носят природный характер, то есть обусловлены нашим незнанием тех факторов, от которых может зависеть исход операции. Могут быть случаи, связанные с невозможностью точного предсказания условий операции, например, сейсмической ситуации в районе строительства нового объекта. Эти факторы действуют в силу объективных физических законов, не подвластных человеку. Их влияние может осложнять проведение операции, однако обвинять природу в злонамеренности мы не можем - просто наши интересы нередко приходят в противоречие с объективной реальностью.
Но, очевидно, не все неопределенные факторы носят природный характер в указанном смысле. Могут существовать отдельные лица и целые коллективы, интересы которых не совпадают с интересами оперирующей стороны и даже являются противоположными. Естественно, что о действиях подобных лиц и коллективов оперирующая сторона может оказаться плохо осведомленной, что также порождает неопределенности в условиях проведения операции.
В общем, так или иначе, проблема принятия решений всегда связана с наличием неопределенностей. В этом заключается третья особенность задач теории исследования операций. Это определяет специфику построения и использования математических моделей в проблемах принятия решений.
Порой приведенные особенности исследования операций в совокупности с ограничениями на параметры решения, накладываемыми условиями задачи, приводят к тому, что оптимальное решение поставленной задачи часто оказывается недостижимым. В этих случаях приходится ограничиваться поиском “достаточно хорошего” или субоптимального решения, приемлемого с некоторой степенью точности. Это подтолкнуло одного создателей исследования операций – Томаса Саати - определить его как "искусство давать плохие ответы на те практические вопросы, на которые даются еще худшие ответы другими методами". Это шутливо-философское определение заслуживает внимания потому, что в ней отсутствует законченность мысли, которая порой делает определения негибкими и в конечном счете бесполезными. Другое удачное определение исследования операций называет его "количественным выражением здравого смысла".
Наконец, определим исследование операций как средство оказания помощи руководителю или руководящему органу, ответственному за проведение операции, при принятии им решения путем обеспечения его необходимой количественной информацией, полученной научными методами.