Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ операционной среды сппр реального времени для организационного управления производственным процессом 12
1.1. Механизмы реального времени в организационном управлении производственным процессом 14
1.2. Формализованное представление информационно - функционального пространства СППР реального времени на основе информационных объектов 17
1.3. Постановка задачи на создание интеллектуальной информационной технологии, функционально представляющей операционную среду СППР реального времени 23
1.4. Функциональная модель СППР реального времени 30
Выводы по первой главе 36
ГЛАВА II. Аппарат профилирования операционной среды сппр реального времени 38
2.1. Задача построения профиля операционной среды СППР реального времени 43
2.2. Постановка задачи на профилирование операционной среды СППР реального времени 47
2.3. Унификация модулей СППР реального времени 53
2.4. Базовая модель профиля операционной среды СППР реального времени 64
2.5. Определение критериев профилирования операционной среды СППР реального времени 67
Выводы по второй главе 75
ГЛАВА III. Метод селекции для профилирования операционной среды сппр реального времени 78
3.1. Спецификация сервисов операционной среды Сі 11 IF реального времени 78
3.2. Построение матрицы оценок многокритериальных альтернатив профиля операционной среды СППР реального времени 85
3.3. Определение весов оценочных критериев профилирования операционной среды СППР реального времени 90
3.4. Формирование спецификации вариантов профиля операционной среды СППР реального времени с оценкой многокритериальных альтернатив 96
Выводы по третьей главе 106
ГЛАВА IV. Решающее правило выбора рабочего варианта профиля 108
4.1. Построение матрицы соответствия средств реализации сервисов операционной среды СППР реального времени 108
4.2. Построение спецификации элементов и вариантов профиля 112
4.3. Объективные проблемы определения степени конформности компонентов информационных технологий 119
Выводы по четвертой главе 125
Заключение 127
Список литературы
- Формализованное представление информационно - функционального пространства СППР реального времени на основе информационных объектов
- Постановка задачи на профилирование операционной среды СППР реального времени
- Построение матрицы оценок многокритериальных альтернатив профиля операционной среды СППР реального времени
- Построение спецификации элементов и вариантов профиля
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие современных информационных технологий объективно привело к необходимости стандартизации проектных решений по созданию автоматизированных информационных систем (АИС). Концепция открытых автоматизированных систем относится к важнейшим глобальным концепциям развития отдельной области информационных технологий в настоящее время. На ее основе начался новый этап в процессе стандартизации информационных технологий, характеризующийся системным подходом к разработке стандартов и их применению.
Основными свойствами открытых автоматизированных систем являются: переносимость и переиспользуемость прикладного программного обеспечения, данных и опыта людей при переходе на более современные информационные технологии; интероперабельность - возможность взаимодействия компонентов распределенной автоматизированной системы посредством обмена информацией и ее совместного использования, взаимодействия с другими АИС; масштабируемость как свойство системы, позволяющее ей работать в широком диапазоне параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики системы и поддерживающей среды (технические характеристики аппаратных средств, максимальное число автоматизируемых рабочих мест, количество обрабатываемых транзакций, максимальный объем файлохранилища и т.д.).
В области программной инженерии занимаются многие научные школы. Следует отметить исследования, проводимые в Институте системного программирования РАН, Институте проблем управления, СЦ НИТ МГТУ "Станкин" (г. Москва). В области технологии и качества программных средств и информационных систем занимаются такие известные ученые как В.В. Липаев, П.П. Сыпчук, Э. Крайер, А.В. Гличев, М.Г. Круглов, Г.М. Шишков. Необходимо выделить вклад в решении вопросов создания и повышения эффективности применения автоматизированных систем с приня-
5 тием решений таких ученых, как А.Г. Мамиконов, В.М. Глушков, И.Ю. Юсупов, Э.В. Попов, Д.А. Поспелов, В.А. Виттих. Также необходимо отметить вклад в решение проблем автоматизации проектирования программного обеспечения ученых УГАТУ Н.И. Юсупову, Б.Г. Ильясова, В.Н. Васильева, Г.Г. Куликова, В.П. Житникова, Г.Н. Зверева, В.В. Миронова.
Существующие международные стандарты на эталонную модель окружения (среды) открытых систем (ISO/ШС DTR 14252 ISO/TEC TR 10000-3) и эталонную модель взаимосвязи открытых систем (ISO 7498: 1996) определяют общую методологию проектирования, концепцию функциональности, общие требования к архитектуре систем. Основное содержание стандартов и нормативных документов составляют методы, процессы и технологии обеспечения необходимой функциональности открытых систем. Декомпозиция базовых стандартов включает несколько тысяч рекомендуемых ссылок на структуры вложенных спецификаций и стандартизованных решений, которые содержат описание до нескольких сот (тысяч) страниц машинописного английского технического текста. Таким образом, существующие стандарты на создание открытой системы и ее окружения позволяют построить спецификацию стандартизованных проектных решений от интерфейсов до команд языков программирования для типовых модулей функциональности. При этом полностью отсутствует взаимосвязь между спецификациями стандартизованных проектных решений и программными средствами, которые обеспечивают выполнение этих требований.
На предприятиях (в организациях) особую сложность представляет создание и внедрение системы поддержки принятия решений (СППР), в которой используется разнородная по форме представления и содержанию управленческая информация, поступающая из различных производственных АИС. СППР, обеспечивающая режим реального времени, имеет отличительные особенности от традиционных информационных систем, что связано с детерминированным временем на формирование решений по уровням органи-
зационной структуры управления, необходимостью выполнять процедуры согласования решений в границах формализованного информационно-функционального пространства специалистов предметной области, координировать процесс принятия решений через информационные потоки по горизонтальным и вертикальным уровням управления. Создание и внедрение СППР является длительным и трудоемким процессом, что также связано со сложностью обучения как системы так и специалистов, архитектурой, процедур формирования решений. В связи с этим определяются высокие требования к качеству программного обеспечения СППР и ее операционной среды по критериям открытых систем. Операционная среда СППР представляется как единое информационно-функциональное пространство модулей системы, внутренней и внешней базовых платформ, специализированных программных приложений и технологий для реализации сервисов, во взаимосвязи обеспечивающих полноту решаемых задач автоматизации, эффективность функционирования и развития системы.
Большое число и функциональная сложность существующих стандартов, а также многообразие возможных вариантов реализации СППР и ее окружения вызывают необходимость решения многомерной комбинаторной задачи при построении профиля операционной среды, выбора наилучшего варианта из множества альтернатив по заданным критериям в условиях неопределенности и неоднозначности оценки параметров средств реализации сервисов.
Производственные условия эксплуатации и развития СППР и ее окружения накладывают дополнительные требования и ограничения (финансовые, технологические, временные), которые необходимо также учитывать при проектировании профиля операционной среды системы. Для анализа и оценки параметров средств реализации модулей функциональности операционной среды используются экспертные знания специалистов разных направлений в области информационных технологий, которые на практике часто содержат множество трудно выявляемых противоречий. Это вызывает особую трудо-
7 емкость в выявлении и формализации экспертных знаний, используемых для построения профиля операционной среды СППР.
Таким образом, актуальной задачей является автоматизация проектирования профиля операционной среды СППР реального времени и оценки многокритериальных альтернатив его реализации с применением стандартизованных решений и формализованных экспертных знаний.
Решается научная задача создания методов и алгоритмов для анализа и синтеза проектных решений в построении профиля операционной среды СППР для организационного управления производственным процессом и выбора рабочего варианта профиля в условиях промышленной эксплуатации системы.
Тема диссертационной работы связана с выполнением хоздоговорных НИР № ИФ-АС-14 -01-ХГ, ИФ-АС-07-02-ХГ, проводимых в Уфимском государственном авиационном техническом университете.
Цель работы заключается в создании аппарата профилирования и формализованной методики проектирования операционной среды СППР реального времени, алгоритмов и программ анализа и оценки многокритериальных альтернатив реализации и выбора рабочего варианта профиля. Поставленной целью работы определяются следующие задачи исследования:
- выполнить постановку задачи на автоматизированное проектирование профиля операционной среды СППР реального времени в организационном управлении производственным процессом;
построить функциональную модель СППР на основе принципа унификации модулей и структурную модель профиля операционной среды;
построить матрицы оценок многокритериальных альтернатив реализации профиля операционной среды СППР с применением стандартов на эталонную модель открытой системы и экспертных знаний;
разработать метод селекции элементов профиля операционной среды СППР на основе стандартизованных решений и формализованных экспертных знаний;
построить решающее правило и реализовать алгоритм для оценки многокритериальных альтернатив формирования и выбора рабочего варианта профиля на заданном множестве критериев и принятых ограничений;
оценить эффективность формализованной методики проектирования профиля операционной среды СППР реального времени.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются программные средства, обеспечивающие реализацию сервисов операционной среды и качество технологических процессов жизненного цикла системы. Предмет исследования - методы и средства автоматизированного проектирования профиля операционной среды СППР реального времени.
Методы исследования. В работе использовались методы имитационного моделирования, структурного анализа и проектирования, теории принятия решений, статистические методы, матричный аппарат математики, методы математического программирования.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов основывается на том, что предложенные модели и алгоритмы базируются на фундаментальных положениях структурного анализа, математического программирования и теории принятия решений. Достоверность результатов также подтверждается их практическим применением в области охраны труда и промышленной безопасности на предприятиях.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических семинарах в Уфимском государственном авиационном техническом университете (2002-2005гг.), Управлении охраны труда Министерства труда, занятости и социальной защиты населения РБ (2004 г.), Московской Академии рынка труда и информационных технологий (2005 г.).
9 На защиту выносятся:
1. Концептуальная модель автоматизированного проектирования про
филя операционной среды СГШР для организационного управления произ
водственным процессом, определяющая базовые множества средств реализа
ции сервисов.
Концептуальная модель автоматизированного проектирования профиля операционной среды СППР для организационного управления производственным процессом определяет структуру и последовательные этапы построения интегрированного информационно-функционального пространства системы.
2. Базовая модель профиля операционной среды СППР, сопряженная с
функциональной моделью системы, представляющая обобщенную методику
проектирования и принцип построения классификационной схемы профиля.
Базовая модель профиля операционной среды СППР, сопряженная с функциональной моделью системы, представляет требования конформности, сформулированные в общих терминах, и принципы построения классификационной схемы профиля. Функциональная модель СППР реального времени на основе принципа унификации модулей функциональности, что позволяет использовать стандартизованные спецификации и проектные решения.
3. Матричная модель аналитической оценки многокритериальных аль
тернатив реализации профиля, элементы которой отражают структуру дерева
оценочных критериев и правило построения результирующей функции по
лезности альтернатив.
Матрица оценок многокритериальных альтернатив реализации профиля определяет структуру критериального пространства профиля операционной среды СППР реального времени. Метод селекции элементов профиля позволяет реализовать механизм согласования используемых спецификаций и включения в профиль элементов по заданным критериям.
4. Алгоритм выбора рабочего варианта профиля по заданному множеству критериев, сочетающий функциональные свойства классических методов математического программирования и метода селекции элементов профиля.
Алгоритм выбора рабочего варианта профиля реализует решающее правило анализа и оценки многокритериальных альтернатив реализации профиля, обеспечивающее выбор рабочего варианта профиля с максимальной функцией полезности по обобщенным критериям и учетом принятых ограничений.
Научная новизна. Полученные в работе модели и методы составляют методологический базис автоматизированного проектирования операционной среды СППР реального времени.
Впервые предложен подход к проектированию профиля операционной среды системы на основе единого критериального пространства и оценки многокритериальных альтернатив. Методологический базис автоматизированного проектирования профиля обеспечивает достижение заданных критериев на множестве программных средств реализации сервисов и выбор рабочего варианта профиля для промышленной эксплуатации системы.
Разработана базовая модель профиля операционной среды СППР реального времени, которая отражает особенности предметно-ориентированной системы и одновременно включает стандартизованные решения для проектирования по критериям открытых систем.
Матричная модель аналитической оценки многокритериальных альтернатив реализации профиля аккумулирует экспертные знания в области информационных технологий и представляет способ их формализации для построения альтернатив.
Разработан алгоритм оценки и выбора рабочего варианта профиля на основе методов математического программирования и селекции элементов профиля, отличающийся от существующих тем, что обеспечивается адаптивный процесс настройки аппарата профилирования.
Практическая значимость работы. Формализованная методика проектирования профиля операционной среды СППР реального времени, построенная с использованием базовых стандартов и стандартизованных решений, позволяет исключить избыточность средств реализации сервисов при одновременном повышении степени интеграции модулей функциональности и качество технологических процессов жизненного цикла системы.
Разработанный аппарат профилирования позволяет в значительной мере достигать критерии эталонной открытой системы для используемых и создаваемых на предприятиях (в организациях) информационных технологий управления, что снижает непроизводственные затраты на достижение преемственности и повторного использования накопленного программно-информационного задела при переходе на более совершенные информационные технологии, интеграцию производственных АИС, эффективное использование вычислительных и информационных ресурсов.
Автоматизированное проектирование профиля операционной среды СППР реального времени повышает эффективность разработки и внедрения сложной системы за счет применения стандартизованных спецификаций и решений, отражающих передовой научно-технический уровень.
Практическая значимость полученных результатов подтверждается актами внедрения разработанных алгоритмов и формализованной методики в Управлении охраны труда Министерства труда, занятости и социальной защиты населения Республики Башкортостан, а также в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета при чтении лекций и проведении лабораторных работ по языкам программирования высокого уровня и информационным технологиям.
Формализованное представление информационно - функционального пространства СППР реального времени на основе информационных объектов
Построение адекватных системных моделей СППР основано на информационном моделировании организационной структуры управления производственным процессом и ОУ. Информационная и функциональная системные модели СППР отражают многоуровневую структуру преобразования и обобщения управленческой информации.
Рассматривается задача определения информационного и функционального контура СППР при формализации N/P - полных задач принятия решений в организационном управлении производственным процессом. В формализованном виде структура ОУ представляется во взаимодействии с организационной структурой управления. Критерии эффективности СППР: максимальное количество автоматически выполняемых ШТР; минимальное среднее квадратическое отклонение текущих от заданных значений параметров производственного процесса при формировании управляющих воздействий в области допустимых решений; минимальное время формирования управляющих воздействий.
В качестве ограничения рассматривается множество функций СППР, которое определяется перечнем формализуемых задач принятия решений в организационном управлении производственным процессом, время формирования управляющих воздействий в условиях функционирования СППР не превышает допустимое.
Информационную базу СППР составляют параметры, отображающие структуру и свойства ОУ, системные параметры настройки, определяющие уровень чувствительности и возможность адаптации системы. Информационное моделирование СППР позволяет представить множество информационных объектов в виде совокупности параметров ОУ и определить контуры обратной алгоритмической связи автоматического (программное и адаптивное управление) и интерактивного режимов функционирования системы (алгоритмический контур обучения).
Параметры представляются числовыми кодами, которые интерпретируются через глоссарий системы и составляют уровень детализированных данных / = 1 (шифры и наименования потоков ресурсов, плановые или эталонные параметры состояния ОУ, текущие показатели ОУ и др.). На числовой оси абсцисс Х} каждый параметр определен позицией соответствующего числа х]}., где j = \,к, к - число параметров, Хх(хп,х12,...,хи). Общее число детализированных параметров для представления ОУ в больших системах достигает нескольких тысяч.
Параметры ОУ характеризуются на информационном уровне / = 1 свойствами, которыми отражается трудоемкость их обработки в ППР. Признаки свойств позиционно представляются числами Уп,Уп -,Уи - Уи1 (гДе / = 1,/,, /і - число признаков) на числовой оси ординат Yx(yu,yn,...,yUi) в заданном диапазоне разрядов [0,/,], определяющими пространство состояний параметров ОУ. Они отражают относительные весовые значения и соответствуют нормативно-справочным данным, оперативным данным, агрегированным данным, специальным данным (адресным, системным). Трудоемкость обработки детализированных данных в ППР выражается отношением объема получаемой информации ко времени ее обработки, относительные весовые значения определяются на основе экспертных оценок по типам признаков.
На рис. 1.1. представлена структура информационно-функционального пространства СППР. В прямоугольной системе координат Xft информационного уровня / = 1 информационный объект Gxfl определяется параметром xij и свойством уи, то есть G], ( ,уи). На основе детализированных данных уровня / = 1 создаются структуры данных следующего информационного уровня / = 2 (справочники, словари, планы-графики работ, группы показателей ОУ). Структуры данных выделяются в соответствии с деревом декомпозиции и составляют информационные объекты второго уровня. На числовой оси абсцисс Х2 каждый параметр (структура данных) задается позицией числа x2j, определяемого подмножеством включаемых параметров нижнего уровня (хи,хп,...,х1к), образующих обобщенный параметр x2J, j = \,к2, к2 к.
Признаки свойств позиционно представляются числами у2иу22, -,у2і2 на оси ординат у2 в обозначенном диапазоне разрядов [0,/2], определяющими пространство состояний параметров ОУ. Признаки свойств на данном уровне аналогичны признакам свойств первого уровня, но определяется интегральный признак у2}. для информационного объекта G2j, включающий один или несколько признаков данного уровня.
В прямоугольной системе координат X202Y2 второго информационного уровня информационный объект Gj определяется обобщенным параметром в форме числа x2j и интегральным признаком свойств в форме числа y2J, то ЄСТЬ Gl(x2J,y2l).
Постановка задачи на профилирование операционной среды СППР реального времени
Анализ практических проблем, с которыми сталкиваются специалисты по исследованию операций, естественным образом приводит к появлению класса многокритериальных задач [31,32].
При появлении многих критериев задачи выбора наилучшего решения приобретают следующие особенности. 1. Задача имеет уникальный новый характер - нет статистических данных, которые позволили бы обосновать соотношения между различными критериями. 2. На время принятия решения отсутствует необходимая информация для объективной оценки возможных последствий выбора того или иного варианта решения. 3. Для принятия решения недостаток информации восполняется на основе опыта и интуиции ЛПР.
Перечисленными особенностями обладает задача оценки многокритериальных альтернатив в системном моделировании операционной среды автоматизированной системы на основе аппарата профилирования. Эта задача решается в рамках научного направления, называемого принятием решений при многих критериях [30,31]. На данном научном направлении исследуется особый класс задач принятия решений: неструктурированные проблемы с ка чественными переменными. Выделяются общие черты реструктуризированных проблем [32]. 1. Они являются проблемами уникального выбора. 2. Они связаны с неопределенностью в оценке альтернативных вариантов решения, объективно обусловленного нехваткой информации. 3. Оценки альтернативных вариантов решения носят качественный характер. 4. Оценки альтернатив по отдельным критериям могут быть получены только от ЛПР и экспертов.
Правила перехода от измерений к ранжированию альтернатив, их классификации, выбор наилучшей из них представляются решающими правилами. Можно ожидать, что у опытного ЛПР есть многие элементы решающих правил: перечень критериев, сравнительная важность некоторых критериев и оценок. Вербальный анализ принятия решений включает в себя процедуры специального типа, в которых стратегия ЛПР вырабатывается поэтапно, а не одномоментно. Такие процедуры позволяют ошибаться и исправлять ошибки, вырабатывать частичные компромиссы, переходить к следующим этапам и вернуться к началу, если это необходимо.
Метод вербального анализа решений учитывает когнитивные и поведенческие аспекты ЛПР и используется в диссертационной работе для оценки многокритериальных альтернатив построения профиля операционной среды СППР реального времени. Постановка задачи на профилирование операционной среды представляется следующим образом. Дано: - множество модулей функциональности М операционной среды СППР реального времени; - множество А средств моделирования процесса принятия управленческих решений в режиме квазиреального времени; - множество В средств программной реализации унифицированных модулей автоматизированной системы; - множество С средств реализации сервисов прикладной платформы базы данных; - множество D средств реализации сервисов прикладной платформы операционной системы; - множество Е специализированных программных продуктов для сбора и обработки данных.
Определить профиль операционной среды СППР на основе декартова произведения множеств AxBx.Cx.DxE средств реализации сервисов на базе решающего правила, которые в функциональной взаимосвязи обеспечивают необходимый набор сервисов S для множества М модулей функциональности операционной среды, соответственно, требуемый уровень автоматизации организационного управления производственным процессом.
В качестве составляющих критериев профилирования операционной среды принимаются стоимость С и эффективность Э, которые на нижнем уровне декомпозируются на частные критерии по множествам A,B,C,D,E с последующей декомпозицией для функциональных групп элементов, модулей функциональности.
Ограничениями являются: - технические характеристики программных реализаций, используемых для создания и функционирования операционной среды системы; - степень конформности компонентов операционной среды; - уровень бесшовной интеграции модулей функциональности операционной среды.
Построение матрицы оценок многокритериальных альтернатив профиля операционной среды СППР реального времени
Из множества средств разработки СППР реального времени, определяемых критериями профилирования модулей функциональности, и средств, обеспечивающих сервисы системы и операционной среды, выделяются подмножества, которым соответствует однородный набор показателей и критериев оценки. Для анализа и оценки альтернатив выбираются показатели, которые задают определяющие свойства модулей функциональности операционной среды. По результатам спецификации сервисов выделяются пять базовых множеств средств реализации сервисов (А, В, С, D, Е). Они создают основу для построения профиля операционной среды автоматизированной системы, представляющей информационную технологию в форме СППР реального времени, и включают: 1. Инструментальные средства моделирования (А); 2. Инструментальные средства программной реализации (В); 3. Средства создания платформы базы данных (Q; 4. Средства создания платформы операционной системы (D); 5. Средства создания специализированных технологий сбора, обработки и представления данных (Е). Пример рассматриваемого множества средств реализации сервисов операционной среды СППР реального времени представлен в таблице 3.3.
Веса оценочных критериев профилирования определяются по дереву критериев. Критерии "стоимость" и "эффективность" верхнего иерархического уровня определяют веса групп критериев "стоимости" и "эффективности" в общей оценке профиля, а также в каждом из множеств А, В, C,D,E и задаются проектировщиками операционной среды, таким образом, чтобы сумма весов критериев Г,3и VI верхнего уровня была равна единице: w\ +wl - ї т-е- они должны быть нормированы по основанию 1, таблица 3.4
Веса критериев К,2,Г22, V3\ Г42, V5\ V6\ V7\ Vs\ V0\ V , Vx\ второго уров- ... ня дерева критериев вычисляются с помощью матрицы попарных сравнений, в которой проектировщики попарно оценивают степень важности критериев с помощью шкалы относительной важности, таблица 3.5.
Причем веса критериев V2,V?, V2, V2, v2, v2, v72, vs2, составляющих группу критериев "эффективности" и входящих в критерий V верхнего уровня и веса критериев V2, V2, V2, составляющих группу критериев "стоимости" и входящих в критерий К? верхнего уровня вычисляются в отдельных матрицах попарных сравнений.
Примеры матриц попарных сравнений для критериев групп "эффективности" и "стоимости" приведены соответственно в таблицах 3.6 и 3.7.
Для каждого критерия каждой из матрицы вычисляется собственный вес (СВ.) как корень «-ой степени из произведения элементов соответствующей строки. После этого критерии группы "эффективности" нормируются по основанию веса критерия Г,3, а критерии группы "стоимости" по основанию веса критерия Vl. Таким образом, сумма весов критериев "эффективности"- V2,V2, V2, V2, v52, Vl, V2, V равна весу критерия F,3, а сумма весов критериев "стоимости" - V92, V2, V2X, равна весу критерия Г/. Сумма весов всех критериев второго иерархического уровня дерева критериев, должна быть равна единице. Веса критериев групп "стоимости" и "эффективности" второго уровня вычисляются и нормируются отдельно, так как количество критериев группы "стоимости" меньше количества критериев группы "эффективности". В случае нормирования всех критериев по единому основанию критерии группы "стоимости" будут оказывать меньшее влияние на выбор альтернатив, чем критерии группы "эффективности". Для того, чтобы критерии "стоимости" оказывали такое же влияние на выбор альтернатив, как и критерии группы "эффективности" среднее арифметическое значение веса критерия "стоимости" должно быть больше среднего арифметического значения критерия "эффективности" при равных весах критериев Vf и Vі
При заполнении матриц попарных сравнений проектировщики могут допустить ошибки, заключающиеся в нарушении транзитивности или нарушении согласованности численных суждений. С целью обнаружения и исключения несогласованностей по каждой из матриц производится подсчет индекса согласованности сравнений.
Построение спецификации элементов и вариантов профиля
При полученных весах wRJ критериев vRJ и обобщенных экспертных оценках альтернатив средств реализации сервисов rij&{{aij},{bij),{Cij),{dij},{eij}} величина предпочтения Р по каждой альтернативе R, є {{Af},{Bj},{d},{D, },{Ej}} представляется аддитивной функцией: /=1 где і = 1,«я - номер альтернативы, nR - количество альтернатив множества R, j = l,kR - номер критерия, kR - количество критериев множества R, wRJ - вес критерия VRJ, гуі - оценка эксперта / альтернативы Rt по критерию VRJ, принятая за обобщенную экспертную оценку. Также по каждой альтернативе рассчитываются величины предпочтения Р , и Р ,, как аддитивные функции по критериям входящим соответственно в группу критериев эффективности и в группу критериев стоимости.
Для оценки альтернатив в совокупности по критериям максимальной эффективности, минимальной стоимости и интегративным характеристикам входящих в них компонентов на основе рассчитанных значений предпочтений Р ,, Р ,, Р и Рд формируются соответствующие ранжировки альтерна тив Gf,, Gf, ,GR, Gf и с помощью метода, основанного на построении матрицы потерь находится итоговая ранжировка G R.
Для каждой ранжировки Gf,, Gf,, GR и Gf строится матрица парных сравнений размерностью nRxnR, рис. 4.1, где nR - число альтернатив множества R. Элементы матрицы принимают значения по следующему правилу: при i=j элемент гі}=\; если Rt Rk (предпочтительнее), то г, =2; при Rj Ru элемент г, =0.
На основе построенных матриц парных сравнений строится исходная матрица потерь C,J, значения элементов которой определяются как сумма соответствующих элементов этих матриц (альтернатив, т=4 ), но с измененными значениями гУ:
Значения элементов rv матриц парных сравнений изменяются по следующему правилу:
На 1-е место группового ранжирования устанавливается альтернатива /?,-, которой соответствует строка матрицы с наименьшей суммой "потерь". Строка и столбец под номером данной альтернативы / отбрасываются и под-считываются суммы элементов строк урезанной матрицы. В урезанной матрице находится следующая альтернатива с наименьшей суммой потерь. Строка и столбец данной альтернативы также отбрасываются и подсчитыва-ются суммы элементов строк следующей урезанной матрицы. В результате получается групповое ранжирование G R, для которого на основе значений элементов матрицы С,у строится матрица потерь С .
Групповое ранжирование G должно удовлетворять следующему условию транзитивности: С ,.+1 С +1/, где і принимает значения от nR-\ до 1.
При невыполнении этого условия для какой-либо пары соседних объектов группового ранжирования необходимо поменять местами эти объекты (альтернативы) в матрице С . В результате получается искомое групповое ранжирование альтернатив G множества средств реализации сервисов R.
Таким образом, для множеств А, В, С, D, Е определяются оценки альтернатив на основе которых строится спецификация вариантов профиля с учетом ранжирования альтернатив по значениям оценок. Спецификация вариантов профиля формируется на базе решающих правил, которые ставят в соответствие альтернативы реализации сервисов, модули функциональности операционной среды СГШР реального времени, обеспечивающие сервисы, и оценки альтернатив в соответствии с выбранными критериями профилирования и принятыми ограничениями, с учетом критериев - требований и учитываемых критериев.
Структура решающего правила включает следующие операции: - построение спецификации Sme {{Д-}, {,-}, {С,-},{Д},{",}}, теМ элементов профиля, реализующих сервисы модулей функциональности М, и определение общей функции полезности по составным критериям Р0т (х); - построение спецификации п вариантов профиля Р] {Sm}, і = 1, и; - выбор вариантов профиля, которые удовлетворяют критериям - тре бованиям и заданным критериям стоимости V и эффективности и, опреде ляющих множество Парето Q условиями 0 v l, 0 и 1, v + au 1, где а - коэффициент, отражающий зависимость обобщенных критериев; - выбор рабочего варианта профиля Fr на множестве Q, который со ответствует максимальной функции полезности по обобщенному критерию эффективности PQ И минимальной функции полезности по обобщенному критерию стоимости Р0и (или для решения задачи принимается Р =-Р0" ). Задача выбора лучшей альтернативы заключается в следующем. На множестве Q найти точку (v, и0), в которой PQ - max, PQ -» max, (v,u)eQ.
Этапы автоматизированного проектирования профиля операционной среды СППР и модульная структура инструментального средства для автоматизированного проектирования профиля операционной среды СППР реального времени представлены на рисунках 4.3 и 4.4.
