*/ -->

Основы СППР(Массель Л.В.)

62__Определение, типы и классы СППР. 63__Состав и структура СППР.

Определение СППР. Системы поддержки принятия решений (СППР) – одно из современных направлений информационных технологий. Этот класс информационных систем известен достаточно давно, но в последнее время этот термин получает новую трактовку.

Под СППР понимают комплекс взаимосвязанных программ и данных, используемых для анализа ситуации, формулирования альтернативных решений и выбора из них наиболее приемлемых.

Система поддержки принятия решений – диалоговая автоматизированная информационная система, использующая правила принятия решений и соответствующие модели с базами данных, а также интерактивный компьютерный процесс моделирования, поддерживающий принятие самостоятельных и неструктурированных решений отдельными менеджерами (лицами, принимающими решения) (Годин, Корнев).

В зависимости от данных, с которыми работают СППР, их можно разделить на оперативные и стратегические. Системы первого типа предназначены для оперативного реагирования на текущую ситуацию. Они получили название Информационных Систем Руководства, ИСР (Executive Information Systems). К ним относят системы, связанные с оперативным руководством организацией, системы автоматизации документооборота (Management Information Systems), а также системы оперативного управления производственными процессами (в энергетике к ним могут быть отнесены автоматизированные системы диспетчерского управления).

Системы второго типа, или стратегические СППР (Decision Support Systems), основаны на анализе большого количества информации из разных источников с привлечением сведений, содержащихся в системах, аккумулирующих опыт решения проблем. Они (DSS) предполагают достаточно глубокую проработку данных, специально преобразованных таким образом, чтобы их было удобно использовать в ходе процесса принятия решений. Важным компонентом являются правила принятия решений, которые на основе агрегированных данных подсказывают экспертам выводы и придают системе черты систем искусственного интеллекта.

СППР можно представить как совокупность взаимосвязанных информационной, моделирующей и экспертной (интеллектуальной) систем (рис.1).

Под информационной системой (ИС) будем понимать базу данных (или совокупность баз данных), созданную на основе универсальной СУБД и содержащую фактографическую информацию, необходимую для принятия решений.

Моделирующая система (МС) включает совокупность математических моделей, реализованных, как правило, в рамках пакетов прикладных программ или отдельных модулей, использующих базу данных (информационную систему).

Экспертная (интеллектуальная) система (ЭС) - система, основанная на знаниях, предполагающая создание базы знаний, поддерживающей соответствующие логико-лингвистические модели, реализующие эвристические алгоритмы принятия решений. Интеллектуальная система при формировании выводов может использовать как факты из базы данных, так и алгоритмы (вычислительные процедуры) моделирующей системы.

На практике часто для поддержки решений используют одну из перечисленных систем (либо одна из этих систем играет ведущую роль, а другие используются как вспомогательные). Это особенно характерно для так называемых гибридных экспертных систем, где экспертная система является ядром, подключающим, по мере надобности, вычислительные процедуры и массивы данных.

При решении большинства задач исследований и управления энергетикой, требующих создания больших баз данных и сложных пакетов прикладных программ, такой подход себя не оправдывает. Необходима интеграция трех равноправных подсистем (информационной, моделирующей и интеллектуальной) .Иначе говоря, требуется создание специальной интеграционной среды, или оболочки СППР (cм. рис.)

Рис. 1. Структура системы поддержки принятия решений

Деятельность менеджеров (руководителей), обобщенно- лиц, принимающих решения (ЛПР), - связана с необходимостью ежедневно принимать решения разной сложности. Для этого необходимо: обладать информацией, необходимой для принятия решений; хорошо знать предметную область; обладать навыками принятия решений; владеть набором средств и методов, ориентированных на данную предметную область. Кроме того, необходимо при принятии сложных решений уметь привлечь нужных специалистов в данной области знаний – экспертов: знать, какие эксперты необходимы; какие знания перед ними ставить; как использовать их знания для принятия решений.

При этом задача принятия решений все равно остается за менеджером (так же, как и ответственность за принятое решение, независимо от того, каких экспертов или какие средства (СППР) использовал менеджер).

Следует отметить, что в англо-американской литературе по проблеме принятия решений употребляются два термина:

а) decision making – принятие решений в смысле “решаться”, “делать выбор”;

б) problem solving – решение проблемы (задачи).

В отечественной литературе используется один термин – “процесс принятия решения”, который применяется как при анализе решения мыслительных задач, так и при анализе процесса выбора из из ряда альтернатив.

Отечественный термин «система поддержки принятия решений» (как и DSS), больше соотносится с «decision making”, хотя при этом часто приходится заниматься и “problem solving”. Тем не менее в большинстве случаев будем иметь в виду первую трактовку.

Основные составляющие задачи принятия решения:

1. выбор альтернативы, наилучшей для достижения некоторой цели, или ранжирование множества возможных альтернатив по степени их влияние на достижение этой цели;

2. поиск критериев оценки альтернатив и преодоление многокритериальности;

3. выбор решения;

4. реализация решения.

Критерии классификации систем поддержки принятия решений.

При классификации СППР учитывают:

• структурированность решаемых управленческих задач;

• уровень иерархии управления фирмой, на котором решение должно быть принято;

• принадлежность решаемой задачи к той или иной функциональной сфере бизнеса;

• вид используемой информационной технологии.

Определяют три класса СППР, в зависимости от сложности решаемой задачи и областей применения.

СППР первого класса – системы коллективного пользования, базы данных которых формируются многими экспертами – специалистами в различных областях знаний.

Обладают наибольшими возможностями, предназначены для применения в органах государственного управления высшего уровня (администрация президента, министерства) и органах управления больших компаний (совет директоров корпораций).

Используются при планировании крупных комплексных целевых программ для обоснования решений относительно включения в программу различных политических, социальных или экономических мероприятий и распределения между ними ресурсов на основе оценки их влияния на достижение основной цели программы (для решения стратегических задач управления).

СППР второго класса – являются системами индивидуального пользования, адаптирующимися к опыту пользователя.

Предназначены для решения часто встречающихся прикладных задач системного анализа и управления (например, выбор субъекта кредитования, назначение на должность, продажа дорогих товаров длительного пользования). Такие системы обеспечивают решение задачи на основе информации о результатах практического использования решений этой же задачи, принятых в прошлом. Как правило, используются для решения тактических задач управления.

СППР третьего класса – являются системами индивидуального пользования, базы данных которых формируются непосредственным пользователем.

Предназначены для использования государственными служащими среднего ранга, а также руководителями малых и средних фирм для решения оперативных задач управления

64__СППР. Критерии принятия решений и их шкалы.

Под обоснованием решения будем понимать этап проведения всей подготовительной работы для осуществления осознанного выбора ЛПР. Эта работа концептуально будет включать следующие основные задачи:

• углубленный анализ проблемы и формирование на этой основе цели;

• осознание и изучение генезиса и особенностей механизма условий проведения операции;

• формирование представительного множества альтернатив достижения цели операции.

1. В соответствии со схемой 7.1. процесс обоснования решений начинается с составления списка проблем. Из него выбирается наиболее важная. ЛПР принимает решение о существе проблемы и фиксирует это решение, дословно записывая его, в виде компактной и четкой формулировки. Например: «Эффективность работы управленческого аппарат низкая», «Уровень затрат на транспортировку грузов в текущем полугодии стал недопустимо высоким» и т.п.

2. После составления описания проблемы переходят к формулированию цели.

Признаки правильно сформулированной цели:

• формулировка цели начинается с глагола в повелительном наклонении ("Доставить...", "Приобрести...", "Преодолеть..." и т. п.);

• далее следует перечисление обстоятельств времени, места, объекта и средств приложения людских, финансовых и материальных затрат;

• если проанализировать проблему или сформулировать цель предстоящей операции ЛПР лично сразу не удается, следует прибегнуть к помощи специалистов (экспертов), при этом возникает проблема коммуникации, общения ЛПР и экспертов.

1. Анализ условий и выявление механизма ситуации невозможен без наличия информации.

При сборе информации следует избегать двух крайностей:

1. нельзя торопиться и экономить время и деньги на сборе информации, так как это приведет к поверхностному анализу и ненадежным выводам. В результате будущее решение проблемы будет недостаточно проработанным, недостаточно обоснованным и, следовательно, недостаточно эффективным;

2. нельзя впадать в другую крайность - нельзя чрезмерно увлечься процессом сбора информации. Следует помнить, что принципиально невозможно собрать всю информацию о существе проблемы и о сущности механизма ситуации.

Уже боле века известен один из важных законов социологии , экономике, а теперь и информатики. Его сформулировал в начале ХХ века известный итальянский исследователь (социолог, экономист, математик) В. Парето. Это так называемое правило «20/80» или правило Парето.

Суть правила: из всего многообразия факторов, обусловливающих рассматриваемое явление, примерно 20 % вносит в механизм ситуации около 80 % эффекта, а на долю остальных 80 % факторов остается всего лишь примерно 20 % эффекта. Следовательно, следует найти именно эти 20% факторов.

1. Самый продуктивный этап – это этап формирования исходного множества альтернатив, при этом следует усвоить главное правило руководства: "Задача управленца состоит не в том, чтобы самому уметь решать проблемы, а в том, чтобы знать, кому поручить ту или иную необходимую работу по их решению. После этого останется только назначить этих нужных людей в нужное время и в нужное место для выполнения этих необходимых работ".

Также следует иметь в виду, что много вариантов решения никогда не бывает, появление еще одной дополнительной альтернативы повышает уверенность ЛПР в том что, наилучшее решение наверняка не упущено.

1. Прежде чем перейти к оценке альтернатив, рассмотрим критерии принятия решений.

В последней фазе рис 7.1. одновременно решаются два взаимосвязанных вопроса

• выработка (формирование) критерия;

• получение оценок критерия для каждой из сформированного ЛПР множества альтернатив.

Критерий (функция цели, показатель) – специальная функция, заданная в номинальной, числовой или количественной шкале, областью определения которой служит множество альтернатив.

Критерий предназначен для измерения степени эффективности (вклада, впечатления, полезности или ценности) каждой альтернативы в отношении достижения цели операции. Те значения, которые эта функция принимает, называют оценками критерия. Измерение – это процесс приписывание объектам таких символов, чтобы можно было, сравнивая символы по их значениям, делать выводы о связи объектов между собой. Например, какая-то альтернатива предпочтительнее, лучше и ЛПР удалось подобрать такой критерий для оценки альтернатив, что у более предпочтительной альтернативы оценка критерия выше, то, следовательно, можно предположить, что, выбрав альтернативу с наибольшим (максимальным) значением оценки критерия, ЛПР выберет лучшую альтернативу.

Математически это можно представить следующим образом:

(7.1) где a и b - альтернативы;

X(a) и X(b) - значения оценок критерия для альтернатив;

u(X(a)) и u(X(b)) – уровни полезности для ЛПР полученных значений оценок X(a) и X(b) соответственно;

> - символ, означающий нестрогое превосходство для альтернатив и нестрогое неравенство для оценок (чисел);

- знак двойной импликации («тогда и только тогда» , «необходимо и достаточно»).

Из данного соотношения следует и формальное правило выбора наилучшей альтернативы

где - наилучшая альтернатива;

А – множество альтернатив.

Шкалы. Теория измерений разработала широкий арсенал разнообразных по своим свойствам шкал для измерения значений критериев.

Если целью измерения является разделить объекты (в нашем случае это альтернативы) на классы по признакам типа «да-нет», «свой-чужой», «пригодный-непригодный» и т.п., то используют так называемые номинальные или (классификационные) шкалы.

Часто при моделировании предпочтений в качестве градаций номинальных шкал используют шкалу целых чисел и даже бинарную шкалу со значениями {1;0}.

Над значениями оценок в номинальных шкалах можно производить любые взаимно-однозначные преобразования и при этом смысл высказываний, задаваемых выражением 7.1, сохраняется.

Если целью измерения будет упорядочение объектов одного класса в соответствии с интенсивностью проявления у них какого-то одного общего свойства, то наиболее выразительной и экономной будет ранговая, или порядковая шкала.

Номинальные и ранговые шкалы относят к классу так называемых качественных шкал, т.е. шкал, позволяющих выносить не более чем вербальные (на неформальном, качественном уровне) оценки и суждения. Однако в практике достаточно часто встречаются случаи, когда простого, качественного суждения об упорядочении альтернатив недостаточно. В подобных ситуациях для измерения значений критериев применяют наиболее совершенный класс шкал – количественные шкалы.

Подклассами количественных шкал выступают интервальная шкала, шкала отношений и абсолютная шкала – самая совершенная из всех шкал.

Промежуточное положение (в смысле совершенства) между качественными и количественными шкалами занимает числовая, балльная шкала. В этой шкале оценки критериев выражаются в виде чисел, баллов, начисляемых по установленным ЛПР правилам. Балл тоже выражается числом (вычисленный по каким-либо правилам). Существует трехэтапная система измерений для обоснования решения, называемая процедурой «номинации-тенденции-пропорции»:

1 этап – анализируется каждая альтернатива с точки зрения достижения цели операции и удовлетворения ограничениям по требуемым ресурсам и времени на подготовку и реализацию данной альтернативы в ходе выполнения операции по качественной или номинальной шкале измерения. В процессе подобного «номинирования» получают физически реализуемое допустимое множество альтернатив, состоящее из «нехудших» компонентов.

2 этап – для каждой оставшейся альтернативы необходимо произвести измерение значений всех критериев в более совершенной шкале - ранговой или балльной, получить оценки X(a) и сделать выводы о « тенденциях», проявляющихся в изменении значений оценок критериев при изменениях значений управляющих факторов, фигурируемых в описании альтернатив.

3 этап – строят модели для измерения оценок критериев в более совершенных количественных шкалах типа интервальных или шкал отношений. Таким образом, более точно устанавливают не только тенденции, но и пропорции в изменениях оценок. На этом же этапе формируют функцию полезности u(X(a)) для ЛПР оценок критериев, также, как правило, в интервальной шкале измерений

65__СППР. Основные составляющие задачи принятия решения.

Деятельность менеджеров (руководителей), обобщенно - лиц, принимающих решения (ЛПР), - связана с необходимостью ежедневно принимать решения разной сложности. Для этого необходимо: обладать информацией, необходимой для принятия решений; хорошо знать предметную область; обладать навыками принятия решений; владеть набором средств и методов, ориентированных на данную предметную область. Кроме того, необходимо при принятии сложных решений уметь привлечь нужных специалистов в данной области знаний – экспертов: знать, какие эксперты необходимы; какие знания перед ними ставить; как использовать их знания для принятия решений.

При этом задача принятия решений все равно остается за менеджером (так же, как и ответственность за принятое решение, независимо от того, каких экспертов или какие средства (СППР) использовал менеджер).

Основные составляющие задачи принятия решения:

1. выбор альтернативы, наилучшей для достижения некоторой цели, или ранжирование множества возможных альтернатив по степени их влияния на достижение этой цели;

2. поиск критериев оценки альтернатив и преодоление многокритериальности;

3. выбор решения;

4. реализация решения.

Выработка решений – это процесс. Его можно разделить на два этапа: 1) обоснование решения; 2) принятие решения. Схема обоснования решения приведена на рис. 7.1.

Под обоснованием решения будем понимать этап проведения всей подготовительной работы для осуществления осознанного выбора ЛПР. Эта работа концептуально будет включать следующие основные задачи:

• углубленный анализ проблемы и формирование на этой основе цели;

• осознание и изучение генезиса и особенностей механизма условий проведения операции;

• формирование представительного множества альтернатив достижения цели операции.

1. В соответствии со схемой 7.1. процесс обоснования решений начинается с составления списка проблем. Из него выбирается наиболее важная. ЛПР принимает решение о существе проблемы и фиксирует это решение, дословно записывая его, в виде компактной и четкой формулировки.

2. После составления описания проблемы переходят к формулированию цели.

Признаки правильно сформулированной цели:

• формулировка цели начинается с глагола в повелительном наклонении ("Доставить...", "Приобрести...", "Преодолеть..." и т. п.);

• далее следует перечисление обстоятельств времени, места, объекта и средств приложения людских, финансовых и материальных затрат;

Полиморфизм позволяет поддерживать такую терминологию, избегая искусственных слов для разделения терминов по смыслу.

1. Анализ условий и выявление механизма ситуации невозможен без наличия информации.

При сборе информации следует избегать двух крайностей:

1. нельзя торопиться и экономить время и деньги на сборе информации, так как это приведет к поверхностному анализу и ненадежным выводам. В результате будущее решение проблемы будет недостаточно проработанным, недостаточно обоснованным и, следовательно, недостаточно эффективным;

2. нельзя впадать в другую крайность - нельзя чрезмерно увлечься процессом сбора информации. Следует помнить, что принципиально невозможно собрать всю информацию о существе проблемы и о сущности механизма ситуации.

Из всего многообразия факторов, обусловливающих рассматриваемое явление, примерно 20 % вносит в механизм ситуации около 80 % эффекта, а на долю остальных 80 % факторов остается всего лишь примерно 20 % эффекта. Следовательно, следует найти именно эти 20% факторов.

Самый продуктивный этап – это этап формирования исходного множества альтернатив, при этом следует усвоить главное правило руководства: "Задача управленца состоит не в том, чтобы самому уметь решать проблемы, а в том, чтобы знать, кому поручить ту или иную необходимую работу по их решению. После этого останется только назначить этих нужных людей в нужное время и в нужное место для выполнения этих необходимых работ". Также следует иметь в виду, что много вариантов решения никогда не бывает, появление еще одной дополнительной альтернативы повышает уверенность ЛПР в том что, наилучшее решение наверняка не упущено.

V. Прежде чем перейти к оценке альтернатив, рассмотрим критерии принятия решений.

Критерий (функция цели, показатель) – специальная функция, заданная в номинальной, числовой или количественной шкале, областью определения которой служит множество альтернатив.

Критерий предназначен для измерения степени эффективности (вклада, впечатления, полезности или ценности) каждой альтернативы в отношении достижения цели операции. Те значения, которые эта функция принимает, называют оценками критерия.

Измерение – это процесс приписывание объектам таких символов, чтобы можно было, сравнивая символы по их значениям, делать выводы о связи объектов между собой. Шкалы: номинальные или (классификационные) шкалы, ранговая, или порядковая шкала - качественные шкалы; интервальная шкала, шкала отношений и абсолютная шкала - количественные шкалы. Промежуточное положение (в смысле совершенства) между качественными и количественными шкалами занимает числовая, балльная шкала. После того, как предпочтения ЛПР формализованы в рамках процедуры «номинации-тенденции-пропорции», а также получена необходимая информация о предпочтениях, переходят к следующему важному шагу принятия решений – к построению функции выбора Согласно формальному определению, принятому в ТПР, функция выбора – это отображение вида Ch: A=>Ao,

где A – некоторое множество (исходное для рассматриваемого шага принятия решений), из которого производят выбор;

Ао – подмножество, обладающее определенными (известными или заданными), свойствами, причем Ao входит в A.

При поэтапном получении от ЛПР информации о его предпочтениях в ходе проведения измерений согласно процедуре «номинации – тенденции – пропорции» вначале строится функция выбора по результатам измерения и оценки в наиболее надежной, но и менее точной номинальной шкале на основе качественных суждений о предпочтениях. В результате из исходного множества A альтернатив получают первое представление искомого подмножества альтернатив A1, входящего в А, в котором содержится наилучшая альтернатива a*, принадлежащая А1.

Если ЛПР, проведя неформальный анализ подмножества А1, еще не смогло определиться в выборе a*, то следует продолжить построение функции выбора. Для этого ЛПР должно уточнить измеренные предпочтения, применив для их измерения более совершенную, например порядковую или балльную шкалу.

В результате уточнения вида функции выбора будет получено в общем случае иное подмножество A2 альтернатив, причем А2 входит в А1, а А1 входит в А. Теперь ЛПР должно сосредоточиться на анализе этого последнего множества А2, так как наилучшая альтернатива а* содержится именно в нем. Затем при необходимости можно вновь уточнить предпочтения ЛПР, измерив их в какой-либо из пропорциональных шкал, и так далее до тех пор, пока ЛПР уверенно не остановится в выборе наилучшей альтернативы а*.

Продолжение »