1.3. Каково главное условие автоматизации?
advertisement
Вопросы по курсу Системный анализ и принятие решений Выполнил студент группы 10-В-1 Сидоренко Олег 1. Развитие системных представлений 1.1. Дайте определение алгоритма. Чем отличается не полностью формализованный алгоритм от не полностью определенного? Под алгоритмом понимается понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение поставленной цели или получения конкретного результата(А.П. Ершов) Например, программа для ЭВМ является алгоритмом, т.к. после её пошагового выполнения мы получаем определённый результат. Не полностью формализованный алгоритм записывается в виде «псевдокода» - команд, которые не всегда являются конкретными действиями и в большинстве своем создают лишь общее представление об алгоритме. А не полностью определенный алгоритм не всегда точно определяет последовательность шагов и при одинаковых входных значениях может выдавать абсолютно разный результат. 1.2. Чем ограничиваются возможности механизации? Механизация производства - замена ручных средств труда машинами и механизмами. Возможности ограничены техническим прогрессом, энергопотребляемостью. Также, если говорить о комплексной механизации конкретного производства, то ручной труд остается на отдельных нетрудоёмких операциях, механизация которых не имеет существенного значения для облегчения труда и экономически нецелесообразна. Это тоже является сдерживающим фактором. 1.3. Каково главное условие автоматизации? Формализованное описание процессов – главное и необходимое условие автоматизации. Т.е. необходим алгоритм выполнения автоматизированной системой действий. Грубо говоря, если нет четкой последовательности действий в системе и логики в действиях нет, то при автоматизации ничего не выйдет – нечего будет автоматизировать. 1.4. Приведите примеры современной механизации физических работ. Приблизительно подсчитайте, насколько механизация увеличила производительность при выполнении этих работ. На территории Автозавода г.Н.Новгорода во времена СССР собирали практически вручную около 4-5 машин в день, сейчас же при комплексной механизации завода, с конвейера уходит минимум 20 единиц автомобилей каждый день. Можно сказать, что производительность возросла примерно в 5 раз. 1.5. Приведите примеры автоматизации работ. Обработка болванки для крыла самолета происходит при помощи «робота», который полирует, вращает, режет болванку необходимым образом в то время как человек лишь следит за процессом. 1.6. Приведите пример, доказывающий, что автомат может работать только в условиях, на которые он рассчитан. Автомат разработан под определенные задачи и выполняет определенный набор действий. Этот набор действий разрабатывался специально для каких-либо условий и в нем нельзя предусмотреть всевозможные факторы. Например, маятниковые часы с кукушкой. Они могут работать только в условиях земной гравитации, на Луне такие часы будут отставать в следствии слабого гравитационного поля, а в невесомости вообще не смогут ходить 1.7. Приведите пример деятельности, которая, по вашему мнению, не может быть автоматизирована. Обоснуйте ответ. Например деятельность суда. Оправдать или признать виновным обвиняемого так, чтобы это было верным решением, может только человек. Только человек может принять во внимание все аспекты дела, включая может даже незначительные части. На текущий день нет четкого алгоритма действия для вынесения исключительно верного приговора, а значит автоматизировать систему принятия решения нельзя. 1 1.8. Приведите пример деятельности, которая в прошлом считалась чисто эвристической, а сейчас алгоритмизирована. Англия всегда отличалась консервативностью во многих вещах, включая выдачу визы на посещение. И если в других странах достаточно заполнить анкету о себе и подать заявку, то для приезда на туманный альбион не так давно требовалось пройти собеседование. Во время его специальный человек задавал не всегда обычные вопросы и по ответам на них судил о мышлении желающего получить визу. Сейчас же необходимо также лишь заполнить анкету, отметив в нужных местах предлагаемые варианты, машина проверяет заполненные листы и, следуя заложенному в ней алгоритму, дает/не дает право на въезд. 1.9. Обсудите с разных сторон изменения в системности наших знаний о природе после открытия Д.И. Менделеевым периодической системы элементов. Система наших знаний обрела более логичную и работоспособную структуру химических элементов. Это позволило упростить расчеты процессов с изученными элементами, систематизировать их свойства, благодаря чему появилась возможность «предсказывать» свойства новых элементов еще до их синтеза. Изучение Химии после этого вышло на новый уровень. 1.10.Чем, по-вашему, ограничена свобода воображения? Например, насколько разум может оторваться от условий реализуемости воображаемых вещей? Сразу хочется сказать, что воображение ничем не ограничено и ему дозволено все. Однако это далеко не так. Почему? А можно ли придумать новый цвет? Если да – тогда что это за цвет? И тут возникает некая преграда для воображения, дальше неё нельзя представить себе ничего. Корень этого в психике, в сознании. Определим воображение – это способность сознания создавать образы, представления, идеи и манипулировать ими. Но эти образы и идеи основаны на воспоминаниях, т.е. на том, что человек когда либо видел, или услышал, или почувствовал. Оно во многом помогает ему в тех случаях жизни, когда практические действия или невозможны, или затруднены, или просто нецелесообразны. Но без какой либо основы нельзя ничего представить, даже того, чего еще нет. Например, основываясь на знании, что существует автомобиль на колесах без особых проблем можно вообразить автомобиль без колес, даже вообразить как он работает. Но без определенного знания о существовании чеголибо невозможно представить и вообразить новый цвет. Следовательно, воображение очень сильно ограничено научными открытиями, нуждами человечества и как дополнение – техническим прогрессом. И если в воображении можно представить образ техники, которая будет реализована лет через 100-200, то заглянуть на пару тысячелетий вперед вряд ли удастся. 1.11.Представьте себе, что сила тяжести на Земле уменьшилась вдвое. Какие изменения в конструкции жилых зданий следовало бы внести? Т.к. масса останется прежней, то значит изменения коснулись ускорения свободного падения. В таком случае силы, прикладываемые для преодоления силы тяжести, можно будет уменьшить вдвое. А значит а) Лифт в зданиях должен ехать в два раза медленнее, иначе пассажиры просто будут «прижаты к потолку» б) Напор воды в здания нужно будет подавать с меньшим усилием 2 2.модели и моделирование 2.1. Объясните, что заставляет нас пользоваться моделями вместо самих объектов? Первоначальное определение модели – некоторое вспомогательное средство, который в определенной ситуации заменяет другой объект. Гораздо проще и быстрее смоделировать систему, чем создавать реальную. Помимо, в большинстве своем, дороговизны материалов при использовании реальных объектов время построения реальной системы в десятки раз больше, нежели моделирование этой же системы. При этом неверно построенную реальную систему также долго изменять, дополнять разными деталями, в отличии от смоделированной. 2.2. Какие функции выполняют модели во всякой целесообразной деятельности? Возможна ли такая деятельность без моделирования? Целесообразная деятельность невозможна без моделирования. Сама цель уже есть модель желаемого состояния. И алгоритм деятельности – также модель этой деятельности, которую еще предстоит реализовать. Как правило, деятельность редко осуществляется по жесткой программе, без учета того, что происходит на промежуточных этапах. Чаще приходится оценивать текущий результат предыдущих действий и выбирать следующий шаг из числа возможных. Это означает, что необходимо сравнивать последствия всех возможных шагов, не выполняя их реально, т.е. “проиграть” их на модели. Таким образом, моделирование является обязательным, неизбежным действием во всякой целесообразной деятельности, пронизывает и организует ее, представляет собой не часть, а аспект этой деятельности. 2.3. Главное отличие между познавательной и прагматической моделями? Познавательная модель – это форма организации и представления знаний, средство соединения новых знаний с уже имеющимися. При установлении расхождения между моделью и реальностью это рассуждение устраняется путем изменения модели (модель «подгоняется» под реальность, см. рис. 3а). Прагматическая модель это средство управления, средство организации практических действий, способ представления образцово правильных действий или их результата. Реальност ь Реальност ь Познавател Прагматиче ьная ская Познавательные модели отражают существующее, а прагматические – не существующее, но желаемое и осуществимое 2.4. Что является общим между моделью и оригиналом при косвенном подобии? Косвенное подобие – устанавливается не в результате физического взаимодействия модели и объекта, а объективно существует в природе. Обнаруживается в виде совпадения или достаточной близости их абстрактных моделей. После этого используется в практике реального моделирования. Например, часы – аналог времени, подопытные животные у медиков – аналог человеческого организма, автопилот – аналог летчика. Цель моделирования диктует какие стороны оригинала должны быть отражены в модели. Различным целям соответствуют различные модели одного и того же объекта. 2.5. Почему знаки можно назвать материальными по форме и абстрактными по существу моделями? Обсудите реальные и абстрактные аспекты дорожных знаков. Дорожные знаки позволяют регулировать дорожные отношения динамически, посредством информации на них. По сути – это знаковые модели, изображающие предметы в общих представлениях, согласованно с неким «языком» таких символов. Т.е. обводка края красным цветом означает «Запрещение», знаки прямоугольной формы с синим фоном значат «Информация». Таким образом, это знаки воплощенные в реальность, но имеющие некие абстрактные свойства – смысл, семантика. 3 2.6. В каком смысле можно говорить о конечности модели? Конечность абстрактных моделей очевидна, т.к. они сразу наделяются строго фиксированным числом свойств. Реальные модели, как вещественные объекты бесконечны, однако при моделировании из множества свойств объекта модели выбираются и используются лишь те, что подобны необходимым нам свойствам объекта-оригинала. 2.7. В чем разница между адекватностью и истинностью модели? Адекватность моделей – качество, с помощью которого достигается поставленная цель. Модель, с помощью которой цель успешно достигается, называется адекватной. Адекватность не полностью совпадает с требованиями полноты, точности и правильности (истинности). Истинность модель лучше всего показывается на примере: допустим, есть модель, цель которой показать как синтезировать некое вещество (химический опыт). Такая модель истинна. Есть и другая модель, цель которой также показать как синтезировать некое вещество, только не прибегая к реальным опытам, грубо говоря, программа на компьютере, позволяющая продемонстрировать весь процесс синтеза. Однако таким образом само вещество реально не получить. Такая модель адекватна, но не истинна. Получается что цель у адекватной и истинной модели одна, а результат может быть разным. 2.8.Обсудите различия в моделях компьютера с позиций системотехника, программиста и пользователя-журналиста. Для схемотехника в модели компьютера интересно внутреннее построение функциональных элементов, их связь между собой. Программист смотрит на компьютер, оценивая все характеристики системы вплоть до модели процессора и программное обеспечение, с которым придется работать. А журналист больше следит за основными характеристиками – тактовая частота процессора, оперативная память, операционная система. 2.9.В каких обстоятельствах карта местности является познавательной, а в каких прагматической моделью? Карта местности является познавательной моделью в случае простого изучения местности. А как прагматическая модель карта выступает при прокладке дальнейшего маршрута на местности во время движения. 2.10.Если условное подобие определяется соглашением, то чем ограничена свобода выбора моделей условного подобия? Условное подобие - особый класс реальных моделей, этот класс образуют модели, подобие которых оригиналу не является ни прямым, ни косвенным, а устанавливается в результате соглашения (деньги - модель стоимости, паспорт - модель личности). Модель условного подобия должна строиться с учетом особенностей человека, который является ее потребителем. Свобода выбора моделей помимо соглашения также ограничивается психологическими и умственными особенностями людей, а так же их привычками. 2.11.Экстрасенс, делая пассы руками, снимает головную боль у пациента и объясняет это взаимодействием своего биополя и биополя пациента. Обсудите соотношение адекватности и истинности модели, предложенной экстрасенсом. Модель экстрасенса адекватна, если он все-таки снимает головную боль пациента, предлагая тому свою модель (взаимодействие своего биополя и биополя пациента). А с точки зрения истинности такая модель может считаться ложной, но быть признанной в качестве истинной в будущем. Например, когда пациент убеждается, что модель, предложенная экстрасенсом, адекватна модель, то делает вывод для себя - «модель истинна». Таким образом все будет зависеть от пациента. 2.12.Приведите примеры конечности, упрощенности и приближенности моделей. Конечность: модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений; - дорожные знаки, например, отображают грузовую машину в виде профиля автомобиля с кабиной и грузом, мотоцикл же отображается в виде профиля мотоцикла, при этом различные формы, цвет и прочее не изображаются на знаках. Упрощенность: модель отображает только существенные стороны объекта; - некоторые физические модели (идеальный газ, непоглощающее зеркало, абсолютно черное тело) отображают основные свойства, что и необходимо в исследованиях. Приближенность: модель отображает оригинал грубо или приблизительно; - карта местности приблизительно отображает ландшафт. 4 3. Системы как предмет исследования. 3.1. Как можно объяснить существование различных определений системы? Что можно сказать в отношении справедливости каждого из них? Каждое из определений понятия «система» используется в зависимости от контекста, области знаний и целей исследования. Основной фактор, влияющий на различие в определениях, состоит в том, что в использовании понятия «система» есть двойственность: с одной стороны оно используется для обозначения объективно существующих феноменов, а с другой стороны — как метод изучения и представления феноменов, то есть как субъективная модель реальности. 3.2. От чего зависит количество входов и выходов модели черного ящика конкретной системы? Строя модель системы, из бесчисленного множества связей с окружающей средой отбирается конечное их число для включения в список входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. То, что существенно, важно, включается в модель, то, что несущественно, неважно, – не включается. Но нередко оказывается, что казавшееся несущественным или неизвестным для нас на самом деле является важным и должно быть учтено. 3.3. Какими признаками должна обладать часть системы, чтобы ее можно было считать элементом системы? Элемент системы не подлежит дальнейшему расчленению, т. е. - это предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи и поставленной цели. При исследовании элемента исследователя должны интересовать только те свойства, которые определяют его взаимодействие с другими элементами. Исходя из этого элементом называется часть системы, имеющая связи с другими частями и обладающая некой самостоятельностью 3.4. Что общего и в чем различие между элементом и его моделью черный ящик? В модели «черный ящик» задаются, фиксируются и перечисляются только входные и выходные связи модели со средой. Элемент системы — это минимальная целая часть системы, которая функционально способна отразить некоторые общие закономерности системы в целом. Черный ящик описывает связи целой системы с общей средой, не показывая структуру системы, в то время как элемент является минимальной структурной частью этой системы. Однако минимальность части системы(элемента) зависит от конкретной задачи и при некоторых условиях конкретный элемент одной системы может считаться моделью «черного ящика» для уже другой системы. 3.5 Приведите примеры: а) систем, предназначенных для выполнения определенных целей, но которые можно использовать для других целей; Часы обычно применяются для показания текущего времени, однако их можно использовать как таймер. б) систем, спроектированных специально для выполнения нескольких целей; Програмный комплекс Microsoft Office позволяет решать несколько разных по сути задач: Создание текстовых документов Создание таблиц Создание баз данных Создание графических презентаций Ли́ния Мажино́ — система французских укреплений была построена для выполнения нескольких целей: Для того, чтобы избежать внезапного нападения и дать сигнал к началу оборонных мероприятий. Чтобы защитить Эльзас и Лотарингию (эти территории были возвращены Франции в 1919) и их промышленный потенциал. Чтобы быть использованной в качестве основы для контрнаступления. Для того, чтобы сдержать наступление противника до тех пор, пока основная часть армии могла бы быть подведена к Линии. в) различных систем, спроектированных для выполнения одной и той же цели. 5 Множество файловых систем спроектировано для организации файлов в системе. 3.6. Обсудите соответствие между конструкцией системы и ее целью. По-видимому оно не однозначно, но и не произвольно. Что же их связывает? Конструкция системы - материальная реализация структурной схемы системы. И если реализации могут быть сколь угодно разными, то результат работы системы всегда должен быть одинаков и соответствовать цели. Так и получается, что соответствие между конструкцией и целью заключается именно в результате работы системы. 3.7. Обсудите проблему множественности входов и выходов на примере знакомой вам системы (компьютер, радиоприемник, автомобиль и т.п.). Перечислите при этом нежелательные входы и выходы. Установите, как можно устранить нежелательные связи с внешней средой. Рассмотрим систему Радиоприемник. Основными входами являются радиосигнал и питание. Для управления приемником нужен регулятор громкости, регулятор частоты, показатель этих величин для простоты использования, можно добавить сюда и механизм часов, а также индикатор для них. Входом является и температура окружающей среды. При этом нежелательным входом является дождь или использование прибора под водой. Выходы приемника также разнообразны – начиная от банального звукового сигнала и отображением времени, заканчивая излучением, что является нежелательным выходом Список входов и выходов можно практически бесконечно продолжать, т.к. связывается со средой приемник неограниченным количеством способов. Устраняют нежелательные связи путем обособливания модели от среды и выделяют в окружение только ближайшее. 3.8. Может ли часть содержать целое, частью которого она является. Объясните с позиций системного анализа. Приведите примеры. Да, часть может содержать целое, примером этому может служить код с рекурсией - такой код будет вызывать сам себя. И если будем дробить этот код как систему на элементы-команды, то как раз получим, что одним из элементов является эта же функция. На входе у функцииэлемента абсолютно тоже самое, что и у общей модели системы, на выходе аналогично. При этом построение структуры системы гораздо проще. 6 4. Этапы системного исследования 4.1. Анализ проблемной ситуации и формулирование целей исследования. Понятие проблемной ситуации включает понятие проблемы - несоответствие между желаемым и фактическим состоянием и понятие ситуации - комплекс условий, в которых существует проблема. Для проведения анализа проблемной ситуации необходимо четко сформулировать суть проблемы и описать ситуацию, в которой она имеет место. Содержанием анализа проблемной ситуации является: − определение существования проблемы и ее принадлежности; − определение новизны проблемной ситуации; − установление причин возникновения проблемной ситуации; − определение взаимосвязи с другими проблемами; − определение степени полноты и достоверности информации о проблемной ситуации; − определение возможности разрешимости проблемы. Для проведения анализа проблемной ситуации используется широкий набор эвристических и формальных методов. После подтверждения актуальности проблемы формулируется цель исследования. При этом задаётся вопрос, что мы хотим получить в результате исследования. Например, следует повысить эффективность функционирования предприятия, увеличить прибыль на 10%, и т. п. Все дальнейшие действия будут определяться поставленной целью. 4.2. Формулирование критериев. Взаимоотношение целей и критериев. Исключительно важно четкое и однозначное определение критериев. Это влияет на процесс создания и экспериментирования модели, кроме того, неправильное определение критерия ведет к неправильным выводам. Различают критерии, с помощью которых оценивается степень достижения цели системой, и критерии по которым оценивается способ движения к цели (или эффективность средства достижения целей). Для многокритериальных моделируемых систем формируется набор критериев, их необходимо структурировать по подсистемам или ранжировать по важности. 4.3. Целевые критерии и ограничения. Модель проблемной ситуации. Ограничения представляют собой устанавливаемые пределы изменения входящих переменных. Они могут вводиться либо разработчиком, либо устанавливаться самой системой вследствие присущих ей свойств. Целевой критерий представляет собой точное отображение целей или задач системы и необходимых правил оценки их выполнения. Модель проблемной ситуации - наглядное изображение проблемной ситуации, ее разделение на логически связанные компоненты, определение самой структуры проблемы. В модели проблемной ситуации обычно выделяются следующие задачи: • анализа проблемы; • моделирования механизма ситуации; • формирования исходного множества альтернатив; • характеристики частных задач модели проблемной ситуации; • моделирования предпочтений; • выбора; • оценки фактической эффективности решений. Задача анализа проблемы - наиболее ответственная часть проблемной ситуации. 4.4. Способы генерирования альтернатив. Для чего необходимо генерировать альтернативы ? Один из этапов системного анализа - генерация множества альтернатив, из которых затем будет осуществляться выбор наилучшего пути развития системы. Данный этап является очень важным и трудным. Важность его заключается в том, что конечная цель системного анализа состоит в выборе наилучшей альтернативы на заданном множестве и в обосновании этого выбора. Если в сформированное множество альтернатив не попала наилучшая, то никакие самые совершенные методы анализа не помогут ее вычислить. Трудность этапа обусловлена необходимостью генерации достаточно полного множества альтернатив, включающего на первый взгляд даже самые нереализуемые. 7 Генерирование альтернатив, т. е. идей о возможных способах достижения цели, является настоящим творческим процессом. Способы генерации таковы: поиск альтернатив в патентной и журнальной литературе; привлечение нескольких экспертов, имеющих разную подготовку и опыт; увеличение числа альтернатив за счет их комбинации, образования промежуточных вариантов между предложенными ранее; модификация имеющейся альтернативы, т. е. формирование альтернатив, лишь частично отличающихся от известной; включение альтернатив, противоположных предложенным, в том числе и «нулевой» альтернативы (не делать ничего, т. е. рассмотреть последствия развития событий без вмешательства системотехников); интервьюирование заинтересованных лиц и более широкие анкетные опросы; включение в рассмотрение даже тех альтернатив, которые на первый взгляд кажутся надуманными; генерирование альтернатив, рассчитанных на различные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные, экстренные). 4.5. Внедрение результатов системного исследования. Системный анализ является прикладной наукой, его конечная цель – изменение существующей ситуации в соответствии с поставленными целями. Окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа можно сделать лишь на основании результатов его практического применения. Конечный результат будет зависеть не только от того, насколько совершенны и теоретически обоснованы методы, применяемые при проведении анализа, но и от того, насколько грамотно и качественно реализованы полученные рекомендации. К наиболее важным условиям эффективного внедрения результатов проведённого системного анализа относят установление доверительных отношений заказчика, разработчика (консультанта, исследователя, системного аналитика) и представителей других заинтересованных сторон. При этом рекомендуется: разработать план внедрения, содержащий ряд необходимых этапов; чётко распределить обязанности для каждого участника процесса внедрения; выбрать сроки и темпы работ; обеспечить возможность внесения дополнений и изменений в процессе внедрения; обеспечить обеим сторонам возможность отказаться от продолжения работы в любой момент, если одна из сторон не удовлетворена ходом работ. При проведении этих работ разработчику рекомендуется: уделять достаточное время обучению персонала организации. Он должен вести себя не как врач, изучающий симптомы и выписывающий рецепты, а как учитель, который должен оценить работу учеников и помочь им освоить приемы и подходы, позволяющие в дальнейшем самостоятельно решать возникающие проблемы; не присваивать себе заслуги в получении положительных результатов. Разработчик должен стараться всячески подчеркнуть заслуги других участников проекта; иметь доступ к нужным лицам и необходимой информации. При внедрении результатов системного анализа необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Работа осуществляется на клиента (заказчика), обладающего властью, достаточной для изменения системы теми способами, которые будут определены в результате системного анализа. В работе должны непосредственно участвовать все заинтересованные стороны. Заинтересованные стороны – это те, кто отвечает за решение проблемы, и те, кого эта проблема непосредственно касается. В результате внедрения системных исследований необходимо обеспечить улучшение работы организации заказчика с точки зрения хотя бы одной из заинтересованных сторон; при этом не допускаются ухудшения этой работы с точки зрения всех остальных участников проблемной ситуации. 8 5.Теория и методы принятия решений 5.1. Роли людей в процессе принятия решений. ЛПР, активные группы. Перед тем, как сделать выбор, необходимо провести огромную работу — выполнить диагноз решаемой проблемы, собрать информацию об альтернативах и факторах, влияющих на результаты решений, оценить последствия каждой альтернативы, организовать (если это необходимо) их коллективное обсуждение и решить много других задач. Выполнить весь объем этой работы одному человеку не под силу. Поэтому в принятии решений обычно участвуют разные люди или группы людей, исполняющие в этом процессе определенные роли. Среди них выделяют пять основных ролей: • владелец проблемы • лицо, принимающее решение • активная группа • эксперт • аналитик ВЛАДЕЛЕЦ ПРОБЛЕМЫ. Владелец проблемы — это человек, который, по мнению окружающих или своему служебному положению, должен решать проблему и нести ответственность за принятые решения. ЛИЦО, ПРИНИМАЮЩЕЕ РЕШЕНИЕ. ЛПР— это индивид или группа людей, которые реально осуществляют выбор и несут ответственность за принятые решения в соответствии со своими полномочиями. Если решение принимается группой людей, то в этом случае можно использовать термин «группа, принимающая решение» (ГПР). АКТИВНЫЕ ГРУППЫ. Активная группа—это группа людей, имеющих общие интересы по отношению к решаемой проблеме. Как правило, роль активной группы исполняют другие организации, которые так или иначе заинтересованы в решении возникшей проблемы. ЭКСПЕРТЫ. Эксперты — люди, которые профессионально лучше, чем ЛПР, знают отдельные аспекты проблемы и выступают в роли источника информации, необходимой для принятия решения. АНАЛИТИКИ. Их роль заключается в рациональной организации процесса принятия решений. Аналитик, в отличие от эксперта, обычно не дает никаких личных оценок, а только помогает ЛПР уяснить свои предпочтения, взвесить все «за» и «против» и прийти к разумному компромиссу. 5.2. Индивидуальный выбор. Для индивидуальных решений характерен более высокий уровень творчества; в них нередко реализуется много новых идей и предложений. Как правило, такие решения требуют меньше времени, поскольку они не связаны с необходимостью их согласования на промежуточных этапах. Однако это не касается тех случаев, когда разработка решения требует сбора и анализа значительных объемов информации. Вместе с этим индивидуальные решения чаще, чем групповые, оказываются неправильными, у них значительно больший риск ошибок. Наличие альтернативных ситуаций порождает неопределенность выбора оптимального решения. Для устранения этой неопределенности можно использовать два пути. Если можно предвидеть появление конкретных ситуаций, то для каждой из них определяется свое оптимальное решение. Применение конкретного решения связано с появлением конкретной ситуации. Очевидно, что этот путь возможен только в случае, когда можно ждать появления конкретной ситуации. Характерным примером такого подхода является инструкция действий при возникновении пожара или другой чрезвычайной ситуации. Второй путь устранения неопределенности применяется в случае, когда решение должно быть принято до получения информации о том, какая же в действительности ситуация имеет место. Сущность этого пути заключается в учете влияния всех ситуаций на выбор оптимального решения. Возможны различные способы учета этого влияния, которые отличаются между собой характером принятой стратегии действий ЛПР и выбором конкретного критерия оптимальности. Различают три вида стратегий: осторожная (пессимистическая), оптимистическая рациональная (рассчитанная на средние условия). 9 При осторожной стратегии ЛПР руководствуется девизом «рассчитывай на худшее». Соответственно при оптимистической стратегии действий ЛПР руководствуется девизом «рассчитывай на лучшее». Девизом действий ЛПР при рациональной стратегии является «рассчитывай на наиболее вероятные условия». Выбор того или иного вида стратегии осуществляет ЛПР на основе характера решаемой проблемы, сформулированных целей и индивидуальных особенностей своего мышления. 5.3. Альтернативы, критерии, шкалы критериев. Варианты действий принято называть альтернативами. Альтернативы — неотъемлемая часть проблемы принятия решений: если не из чего выбирать, то нет и выбора. Следовательно, для постановки задачи принятия решений необходимо иметь хотя бы две альтернативы. Альтернативы бывают независимыми и зависимыми. Независимыми являются те альтернативы, любые действия с которыми (удаление из рассмотрения, выделение в качестве единственно лучшей) не влияют на качество других альтернатив. При зависимых альтернативах оценки одних из них оказывают влияние на качество других. Когда альтернатив много (сотни и тысячи), внимание ЛПР не может сосредоточиться на каждой из них. В таких ситуациях возрастает необходимость в четких правилах выбора, в процедурах использования экспертов, в разработке совокупности правил, позволяющих проводить в жизнь непротиворечивую и последовательную политику. Критерии В современной науке о принятии решений считается, что варианты решений характеризуются различными показателями их привлекательности для ЛПР. Эти показатели называют признаками, факторами, атрибутами или критериями. Критерии - оценки альтернатив, показатели их привлекательности (или непривлекательности) для участников процесса выбора. В профессиональной деятельности выбор критериев часто определяется многолетней практикой, опытом. В подавляющем большинстве задач имеется достаточно много критериев оценок вариантов решений. Эти критерии могут быть независимыми или зависимыми. Оценки по критериям Существуют шкалы оценок по критериям. В принятии решений принято различать шкалы непрерывных и дискретных оценок, шкалы количественных и качественных оценок. Шкала порядка — оценки упорядочены по возрастанию или убыванию предпочтений ЛПР. Примером может служить шкала экологической чистоты района около места жительства: очень чистый район; вполне удовлетворительный по чистоте; экологическое загрязнение велико. Шкала равных интервалов — интервальная шкала. Для этой шкалы имеются равные расстояния по изменению качества между оценками. Например, шкала дополнительной прибыли для предпринимателя может быть следующей: 1 млн, 2 млн, 3 млн и т.д. Шкала пропорциональных оценок - идеальная шкала. Примером является шкала оценок по критерию стоимости, отсчет в которой начинается с установленного значения. 5.4.Этапы процесса принятия решений. Процесс принятия решений требует определенной структуризации с выделением этапов и процедур. Этапы процесса принятия решений: поиск информации, поиск и нахождение альтернатив, выбор лучшей альтернативы. Однако их можно расширить до 8 этапов. 10 Анализ ситуации основан на сборе и обработке информации из внешней и внутренней среды. Позволяет определить отклонения функционирующей системы от заданного или запланированного режима. Идентификация проблемы позволяет установить сущность и причину расхождения между планируемыми и фактическими показателями деятельности. Определение критериев выбора. Дает возможность выбрать критерии, по которым будет производиться сравнение и выбор альтернатив. Разработка альтернативных решений. Предполагает поиск и разработку множества альтернативных вариантов решений проблемы. Выбор альтернативы. Предпочтение отдается тому варианту решения, который обеспечивает достижение результата с наиболее высокой степенью вероятности. Согласование решения как минимум между членами организации(системы) принимающими решение и воплощающими его реальность Управление реализацией. Принятое решение (альтернатива) должна быть реализована. Для этого необходимо разработать план мероприятий или программу выполнения решения, которые предусматривают использование ресурсов, технологий, источники финансирования, определяют сроки и ответственных за реализацию решения. Контроль и оценка результатов - анализ и оценка полученных фактических результатов и степень их отклонения от запланированных показателей. Главная задача контроля своевременно выявлять убывающую эффективность решения и осуществлять его коррекцию. 5.5.Доминирующие и доминируемые альтернативы. Множество Парето. Если для альтернативы А все критерии имеют лучшие показатели, чем эти же критерии для альтернативы В, то альтернатива А называется доминирующей, а В – доминируемой. В такой ситуации доминируемую альтернативу В можно исключить из рассмотрения и вывести из задачи. Например, некто желает приобрести автомобиль и у него есть три варианта покупки: автомобили А, В и С. В качестве критериев покупатель определяет два: цена и качество. Предположим, что оценки критериев для альтернатив следующие: Видно, что автомобиль А лучше, чем С по обоим критериям: и по цене (дешевле) и по качеству (лучше). Следовательно, альтернатива 11 автомобиля А доминирует над С и вопрос покупки автомобиля С можно отбросить, выведя эту альтернативу из задачи. Далее, можно определять выбор лишь среди автомобилей А и В. Однако, очень часто, особенно при большом количестве альтернатив и критериев, нельзя определить альтернативы доминирующие или доминируемые над остальными, и абсолютно оптимального решения выбрать нельзя. Здесь нужно идти на компромисс, жертвуя показателями привлекательности одних критериев за счет увеличения привлекательности других. Множество альтернатив, среди которых нельзя выбрать одну, доминирующую или доминируемую над всеми остальными по всем критериям, называется множеством Парето или областью Парето. 5.6.Приведите пример принятия решений при покупке компьютера. Есть три варианта покупки: компьютеры А, В и С. В качестве критериев покупатель определяет два: цена и мощность процессора. Компьютер Цена Процессор A 44 790 Intel Core i7-3960X 3.3GHz B 29 990 AMD FX-8350 4.0GHz C 28 590 Intel Core i7-4770K 3.5GHz Компьютер B по обоим критериям хуже, чем остальные два. Поэтому можно убрать его из рассмотрения и принимать решение только между A и C. Здесь нужно идти на компромисс, жертвуя показателями привлекательности одних критериев за счет увеличения привлекательности других. В итоге, при сравнении цен на другие компьютеры с этими же процессорами или сравнении мощности процессоров среди компьютеров в этой ценовой категории, покупатель может определиться с решением. 5.7.Типовые задачи принятия решений. В современной науке о принятии решений центральное место занимают многокритериальные задачи выбора. Считается, что учет многих критериев приближает постановку задачи к реальной жизни. Традиционно принято различать три основные задачи принятия решений. Упорядочение альтернатив. Определение относительной ценности каждой из альтернатив. Так, члены семьи упорядочивают по степени необходимости будущие покупки, руководители фирм упорядочивают по прибыльности объекты капиталовложений и т.д. Распределение альтернатив по классам решений. Такие задачи часто встречаются в повседневной жизни. Люди часто выделяют для себя группы книг (по привлекательности для чтения), туристские маршруты и т.д. Выделение лучшей альтернативы. Эта задача традиционно считалась одной из основных в принятии решений. Она часто встречается на практике. Выбор одного предмета при покупке, выбор места работы, выбор проекта сложного технического устройства — эти примеры хорошо знакомы. 5.8. Многокритериальность в решении задач. Решение задач по критерию «стоимостьэффективность». Модель, описывающая множество допустимых решений, объективна, но качество решения оценивается по многим критериям - многокритериальна. Для выбора наилучшего варианта решения необходим компромисс между оценками по различным критериям. В условиях задачи отсутствует информация, позволяющая найти такой компромисс. Следовательно, он не может быть определен на основе объективных расчетов. Анализ многих таких практических проблем естественным образом привел к появлению класса многокритериальных задач. При появлении многих критериев задачи выбора наилучшего решения приобретают следующие особенности: • Задача имеет уникальный, новый характер - нет статистических данных, позволяющих обосновать соотношения между различными критериями. • На момент принятия решения принципиально отсутствует информация, позволяющая объективно оценить возможные последствия выбора того или иного варианта решения. Но поскольку решение, так или иначе, должно быть принято, то не достаток информации необходимо восполнить. 12 Одним из первых подходов к принятию решений при двух критериях является метод «стоимость—эффективность». Метод «стоимость-эффективность» состоит из трех основных этапов: • построения модели эффективности; • построения модели стоимости; • синтеза оценок стоимости и эффективности. В годы ракетно-ядерной гонки США - СССР одной из основных была задача о достаточности системы нападения для преодоления защиты потенциального противника. Вот пример типичной модели, используемой в методе «стоимость—эффективность» для анализа вариантов построения военно-технических систем. Модель состоит из двух частей — модели стоимости и модели эффективности. Модель стоимости представляет зависимость общей стоимости от количества ракет, а модель эффективности - зависимость вероятности поражения целей от количества ракет. В общем случае на этапе синтеза стоимости и эффективности рекомендуется использовать два основных подхода: • фиксированной эффективности при минимально возможной стоимости (при таком подходе выбирается «самая дешевая» альтернатива, обладающая заданной эффективностью); • фиксированной стоимости и максимально возможной эффективности (случай бюджетных ограничений). Смысл этих подходов ясен — перевод одного из критериев оценки альтернатив в ограничение. Когда аналитик сам переводит все критерии, кроме одного, в ограничения, он совершает произвол, ничем не оправданный, с точки зрения руководителя, ответственного за решение проблемы. Третий подход к синтезу стоимости и эффективности приводит к построению множества Эджворта—Парето. Сравним два варианта на множестве Парето. Вариант А менее дорогой, чем вариант В, но и менее эффективный. Вариант В более эффективный, чем вариант А, но и более дорогой. Сравнивая варианты, находящиеся на множестве Парето, ЛПР останавливается на одном из них и делает свой окончательный выбор. 13 5.9. Человеко-машинные процедуры решения задач принятия решений В этих процедурах решение вырабатывается в результате неоднократного взаимодействия ЛПР и ЭВМ. Как правило, в этих задачах имеется частичная формализация проблемы, определены параметры модели и соотношение между ними. Качество процессов, протекающих в модели, оценивается по многим критериям. В то же время связь между критериями, степень компенсации изменения качества одного критерия изменением качества другого заранее неизвестны. Проблема состоит как раз в определении наилучшего для ЛПР соотношения между критериями, достигаемого при данной модели. Чаще всего в этой группе проблем рассматривается проблема математического программирования при нескольких критериях качества, которая решается следующим образом: ЛПР определяет какие-то первоначальные требования к соотношениям критериев, вводит их в ЭВМ, получает решение и реальные значения оценок альтернатив по критериям, изменяет свои требования, снова вводит в ЭВМ и т.д. Процесс заканчивается, когда ЭВМ выдает приемлемое решение, либо когда ЛПР убедится в нецелесообразности дальнейших попыток получить разумный компромисс при данной модели. Так как существенными элементами таких систем являются модель проблемы, заложенная в ЭВМ, и руководитель, определяющий некоторые параметры этой модели, то возникающую систему и называют человеко-машинной. Человеко-машинные процедуры отличаются друг от друга содержанием и способом выполнения шагов. Эффективность процедур зависит в наибольшей степени от характера взаимодействия ЛПР и ЭВМ, выражаемого в количестве и качестве информации. В этой связи можно выделить три группы человеко-машинных процедур: • Прямые ЧМ-процедуры. Человек непосредственно ведет поиск предпочтительного значения, задавая на каждом следующем шагу новое решение или новые параметры, по которым оно может быть вычислено. В основе прямых процедур лежит предположение о том, что ЛПР без труда определяет необходимый компромисс между критериями; ему нужно лишь некоторое изучение области допустимых значений. • Процедуры оценки векторов. В этих процедурах ЛПР непосредственно оценивает полезность альтернативных вариантов решений, предъявляемых ему в виде векторов в пространстве критериев. • Процедуры поиска удовлетворительных значений критериев. К данной группе относятся ЧМ-процедуры, в которых ЛПР, накладывая и изменяя ограничения на значения критериев в точке решения, решает задачу поиска удовлетворительных значений критериев. Большинство процедур начинается с выхода на множество Парето в пространстве критериев, после чего на этом множестве осуществляется поиск компромисса. Для линейных и выпуклых областей допустимых решений доказано, что любое решение может быть представлено в виде взвешенной суммы оценок критериев. 14
