Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Романов В.Н. Системный анализ для инженеров.pdf
Скачиваний:
390
Добавлен:
15.02.2016
Размер:
1.51 Mб
Скачать

 

80

Общее многообразие в

Многообразие возмущений

,

поведении системы

Многообразие управлений

т.е. ограничить многообразие в поведении системы вне зависимости от внешних помех можно, только увеличив многообразие управлений.

Методы и модели представления информации в системах. В больших системах объем информации, поступающий в систему и требующийся для выработки управленческих решений, настолько велик, что необходимо ее упорядочение. Для этого используются компьютерные банки и базы данных и знаний. Наиболее известные модели представления данных – реляционная модель, иерархическая и сетевая. Представление знаний основано на следующих методах: продукции (правила), фреймы, семантические сети, логика предикатов 1-го порядка. Перечисленные методы относятся к области инженерии знаний и используются при создании и функционировании экспертных (советующих) систем различного назначения. Обзор этих методов можно найти в [38].

Вопросы, изложенные в этой главе, рассмотрены в

[4,6,10,13,15,24,27,37,38,40,42,43,49,50].

Глава 5. Принятие решений в сложных системах

- Если бы это было так, это бы еще ничего, а если бы ничего, оно бы так и было, но так как это не так, так оно и не этак! Такова логика вещей! – воскликнул Траляля.

Льюис Кэрролл (Алиса и Зазеркалье)

5.1.Классификация задач принятия решений. Структура системы принятия решений.

Под принятием решения понимается выбор одного или нескольких вариантов решения проблемы из некоторого исходного множества вариантов (альтернатив), Это множество будем называть множеством альтернатив X, а любое решение из него – альтернативой x: x X. Поэтому часто говорят о задаче выбора. Последствием принятия решения назовем событие (исход), на возможность появления которого влияет данное решение. Система предпочтений – совокупность правил, устанавливающих приоритеты при выборе из множества альтернатив. Решение – подмножество множества альтернатив, образованное на основе системы предпочтений. Лицо, принимающее решение (ЛПР) – субъект, задающий приоритеты, в интересах которого принимается решение. Как правило, ЛПР стремится получить наилучшее (оптимальное, удовлетворительное) с его точки зрения решение. Выбор решения зависит от информации, имеющейся у ЛПР о данной предметной области, а также от того, как он устанавливает приоритеты, т.е. от его стиля мышления, стратегии поведения. Например, один любит рисковать, другой чрезмерно осторожничает, третий предпочитает “золотую середину” и т.п. Таким образом, ЛПР обладает некоторой

81

свободой выбора. Однако, если он не будет учитывать особенности решаемой проблемы, то полученное решение может сильно расходиться с реальностью и привести к отрицательным последствиям.

Процесс принятия решений целесообразно рассматривать как систему, состоящую из некоторого набора типовых подсистем (этапов) и их элементов (процедур, действий, операций), взаимодействующих

Таблица 12

Подходы к структуризации процесса принятия решения

1.

Теория

Предварительный анализ: изучение проблемы и возможных

полезности

 

вариантов

действий;

структурный

анализ:

осуществление

 

 

 

качественной структуризации проблемы, построение дерева решений;

 

 

 

анализ неопределенности: оценка значений вероятности для ветвей,

 

 

 

составляющих дерево решений, анализ ценности (полезности),

 

 

 

установление численных значений полезности последствий, связанных

 

 

 

с реализацией того или иного пути на дереве решений; процедура

 

 

 

оптимизации:

 

нахождение

оптимальной

стратегии

действий

 

 

 

(оптимальной альтернативы) путем вычислений (максимизация

 

 

 

ожидаемой полезности).

 

 

 

 

 

 

2. Принятие

Определение целей; формулирование задачи; собственно принятие

решений

в

решения (выбор альтернатив)

 

 

 

 

 

организационн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ых системах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

Формирование стратегии: определение проблемы, назначение

Системная

 

целей, поиск и разработка вариантов; оценивание: определение

парадигма

при

результатов, свойств, критериев, измерительной шкалы и моделей

проектировани

измерений, оценивание вариантов, процесс выбора; реализация:

и систем

 

реализация выбранных вариантов, управление системами, проверка и

 

 

 

переоценка

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

Информационная система: система сбора фактов (отвечает на

Информацион

вопрос, как получить знание); рабочая система: определяет цели, для

ный

подход

реализации которых отыскивается информация (отвечает на вопрос,

при

 

 

как оценивать знания); система оценки: определяет, для чего будут

проектировани

использованы знания

 

 

 

 

 

 

и систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

Исследование

проблемы;

уяснение

 

исходной

ситуации;

Системный

 

формирование возможных решений; описание последствий этих

подход

 

к

решений; оценка возможных вариантов решения; оценка последствий

планированию

этих решений; выбор решения (вариантов решений); обобщение опыта

и управлению

принятия решения

 

 

 

 

 

 

между собой, число и состав которых может варьироваться в зависимости от условий и типа решаемой задачи (класса задач). Входным элементов системы принятия решений (СПР) является информация о проблемной области (исходная информация),

82

выходным – множество допустимых (оптимальных) решений (их реализаций).

В табл. 12 приведены различные подходы к структуризации процесса принятия решения. Варьирование элементов СПР в приведенных подходах обусловлено их ориентацией на разные области применения: например, первый подход характерен для теории полезности, второй – для принятия решений в организационных системах, третий и четвертый используются при проектировании систем, пятый – при управлении и планировании.

Табл. 13 содержит детализированную структуру процесса принятия решения, суммирующую имеющиеся подходы к его описанию.

Таблица 13

Структура процесса принятия решения

Этап

 

Действие

Уяснение

 

Сбор и анализ информации; оценка уровня информации;

задачи

 

классификация ситуации (проблемы); поиск прямых аналогов;

 

 

выявление возможных вариантов действий; формирование идеальной

 

 

модели (стереотипа решения)

Системный

Структуризация проблемы; учет влияющих факторов и

анализ задачи

 

ограничений; формирование “субидеальной” модели (решения);

 

 

построение дерева решений; определение возможных последствий на

 

 

каждом уровне дерева решений; формирование набора оценочных

 

 

критериев (признакового пространства); выделение наиболее

 

 

существенных признаков (критериев); формирование рабочих

 

 

вариантов решения; оценка последствий решений по набору критериев

Оптимизац

Выбор метода (модели) оптимизации; агрегирование оценочных

ия

 

критериев; нахождение подмножества оптимальных решений

Выбор

и

Выбор допустимых решений (решения); оценка качества решения и

анализ

 

возможности его улучшения; прогноз последующих действий

решения

 

 

Основными неформальными элементами СПР являются: формирование множества альтернатив, оценивание альтернатив и выбор оптимальных (в определенном смысле) вариантов решения.

Задачи принятия решений могут различаться типом исхода, структурой предпочтений, количеством оценочных критериев, моделью оптимизации и т.п. В табл. 14 дана классификация задач принятия решений по ряду признаков.

 

Таблица 14

 

Классификация задач принятия решения

 

 

Классификацион

Разновидность задачи принятия решений

ный признак

 

Новизна задачи

Задача имеется в базе знаний (есть алгоритм решения); задачи

(алгоритм решения,

нет в базе знаний, но есть аналоги; задача не имеет аналогов

 

 

 

 

83

 

 

 

 

 

 

 

наличие аналога)

 

 

 

 

 

Тип

исхода

Детерминированный исход (в условиях определенности);

(информационная

случайный исход (в условиях риска, в условиях

среда

задачи,

неопределенности); нечеткий исход (в условиях нечеткости)

уровень

 

 

 

 

 

информации)

 

 

 

 

 

Вид проблемной

Необходимость решения новой задачи; изменение условий

ситуации

 

функционирования системы; появление новой информации; сбой

 

 

 

в работе (отказ) системы или ее элементов

 

 

Метод

описания

Декларативный; процедурный; комбинированный (сочетание

и

представления

нескольких методов)

 

 

информации

 

 

 

 

 

Метод

поиска

Полный перебор; имплицитный перебор; эвристический поиск

решений

 

 

 

 

 

 

Число критериев

Однокритериальная; многокритериальная

 

 

Тип

 

Точечная; интервальная; нечеткая; статистическая

 

критериальной

 

 

 

 

оценки решения

 

 

 

 

 

Область

 

Управление;

прогнозирование;

измерение;

контроль;

применения

диагностирование; проектирование; классификация

 

решения

 

 

 

 

 

В общем случае задача принятия решения представима кортежем следующего вида:

={X,I,S,K},

где X – множество альтернатив; I – уровень информации; S – метод поиска (вывода) решения; K – множество критериев оценки альтернатив.

Множество альтернатив зависит от имеющейся базы знаний, новизны задачи, типа проблемной ситуации. Стратегия поиска (вывода) решения зависит от имеющейся информации о задаче и включает способ выбора альтернатив, определяемый структурой предпочтений ЛПР, и метод (модель) оптимизации, обусловливающий способ агрегирования критериев. В частности, способ выбора альтернатив может предусматривать поиск наилучшего решения, удовлетворительного решения, наиболее предпочтительной альтернативы, эффективной (недоминируемой) альтернативы, возможной альтернативы, наиболее типичной альтернативы и т.п. Метод (модель) оптимизации включает такие подходы, как векторная оптимизация, использование функции полезности, интерактивное программирование. Множество критериев определяется степенью детализации задачи и требуемым качеством ее решения.

Наиболее существенным компонентом является информационная среда задачи. В табл. 15 дано сравнение мер информации при различных типах исходов.