Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Совершенствование методов технико-экономического анализа как средства повышения эффективности конструкторских решений
1.1. Внедрение прогрессивных методов конструирования, анализа и оценки разработок - важнейшее условие ускорения НТП 9
1.2. Сущность и принципы $СА 22
1.3. Повышение эффективности конструкторских решений на основе использования <ЮА
Глава П. Анализ способов активизации технического творчества как средства интенсификации поиска новых решений 59
2.1. Анализ методов формирования идей и поиски технических решений 59
2.2. Использование методов активизации технического творчества в практике конструирования Ъ
Глава Ш. Обоснование и выбор рационального варианта конструкторского решения . 98
3.1. Выбор наилучшего решения - объект системного анализа. Сущность и проблемы принятия решения 98
3.2. Принципы отбора технико-экономических показателей для сравнительной оценки конструкторских решений на ранних стадиях ОКР 106
3.3. Исследование методов многокритериальной оценки 117
ЗЛ. Метод принятия решений при нечеткой исход ной информации 138
Заключение 160
Литература 162
Приложения 177
- Внедрение прогрессивных методов конструирования, анализа и оценки разработок - важнейшее условие ускорения НТП
- Анализ методов формирования идей и поиски технических решений
- Выбор наилучшего решения - объект системного анализа. Сущность и проблемы принятия решения
- Исследование методов многокритериальной оценки
Введение к работе
Одним из главных направлений экономической стратегии КПСС, выработанной на ХХУ и ХХЛ съездах партии, и получившим затем дальнейшее развитие в решениях ноябрьского (1982 г.), июньского и августовского (1983 г.), февральского (1984 г.) Пленумов ЦК КПСС и СМ СССР, является ускорение научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь развития, всемерная экономия материальных и трудовых ресурсов.
Решение этих задач во многом зависит от создания высокоэффективной техники, а, следовательно, и от повышения уровня исследований и разработок. "... нельзя допускать, чтобы предприятия выпускали устаревшие по своим конструктивным решениям изделия, применение которых не дает ощутимого повышения производительности труда", - отмечалооь на ХХУІ съезде КПСС и одновременно указывалось на необходимость "улучшить систему оценки технико-экономического уровня разрабатываемых и выпускаемых изделий, своевременно снимать с производства устаревшую продукцию. Существенно сократить сроки создания и освоения новой техники ..." [II, с.III, 144].
Важная роль при решении этих задач на современном этапе технического прогресса, когда расширяются объем и номенклатура выпускаемых изделий, возрастают сложность и капиталоемкость новой техники, отводится технико-экономическому анализу разработок, проблемам их объективной оценки и выбора прогрессивных решений.
Вопросы экономического анализа создаваемой техники нашли свое отражение в работах К.М. Великанова, Л Л. Гатовского, М.И. Ипатова, Г.А. Краюхина, Д.С. Львова, В.В. Новожилова, В.А. Петрова, К.Ф. Пузыни, Т.е. Хачатурова и других ученых. Научные тру-
ды указанных авторов посвящены главным образом методологическим вопросам измерения и оценки экономической эффективности создаваемой техники. Экономический анализ с позиций технико-экономической оптимизации технических решений разработан в значительно меньшей степени. В этой области следует отметить работы Ю.Д.Ами-рова, Л.В. Барташева, А.Ф. Блюденова, А.В. Гличева, М.й. Шпатова, Г.Б. Каца, А.П. Ковалева, Н.К. Моисеевой. Однако, проблема нахождения экономически оптимальных решений конструкций машин, по-прежнему, остается сложной и не доведенной до практической реализации.
Большое внимание в настоящее время уделяется одному из методов технико-экономического анализа - функционально-стоимостному анализу (ФСА), рекомендованному к применению Постановлением ЦК КПСС "О работе Министерства электротехнической промышленности по экономии материальных и трудовых ресурсов в свете требований ХХУІ съезда КПСС" и Постановлением ГКНТ СССР № 259 от 29 июня 1982 г., который позволяет сделать новый шаг в решении этой важной проблемы.
Теоретические и практические вопросы использования ФСА исследовались в работах советских экономистов Е.А. Грампа, М.й. Карпунина, А.П. Ковалева, Н.К. Моисеевой, Е.А. Олейникова, А.В. Проскурякова, Ю.М. Соболева, О.Г. Туровца и др. авторов.
Несмотря на большой объем выполненных работ, ряд методических и практических вопросов, связанных с поиском наилучших решений на ранних стадиях конструирования, остается еще недостаточно изученным и требует дальнейшего исследования.
Это и определяет актуальность выбранной темы.
Целью диссертационной работы является теоретическая и методическая разработка прикладных вопросов, связанных с выбором
прогрессивных конструкторских решений на основе функционально-стоимостного анализа. Указанная целевая направленность обусловила следующий круг основных задач:
определение содержания ФСА в процессе конструирования;
исследование методов интенсификации поиска конструкторских решений и выработка рекомендаций по их использованию;
исследование возможностей комплексной технико-экономической оценки разработок на ранних стадиях процесса конструирования;
разработка алгоритма выбора рационального конструктивного решения на ранних стадиях ОКР.
Объектом исследования является процесс конструирования новой техники, рассматриваемый с точки зрения проблем технико-экономического обоснования принимаемых решений.
Предметом исследования являются методические и практические вопросы технико-экономического обоснования рациональных конструкторских решений, принимаемых на ранних стадиях конструирования, то есть усилия автора были направлены на совершенствование технико-экономического анализа разработок на ранних стадиях процесса конструирования, когда конструктор располагает информацией, позволяющей проводить, главным образом, качественный анализ будущих изделий. Далее, по мере разработки конструкции, на заключительных стадиях, когда появится информация для точных расчетов, такой анализ должен быть дополнен предусматриваемым количественным экономическим анализом в соответствии с рекомендуемыми официальными методиками.
Теоретической и методологической основой исследования являются труды классиков марксизма-ленинизма, Программа КПСС, решения съездов КПСС и Пленумов ЦК КПСС, постановления ЦК КПСС и Со-
_ 7 -
ветского правительства по вопросам повышения эффективности производства. В работе использованы труды советских ученых-экономистов, конструкторов, технологов по рассматриваемой проблеме.
Теоретические выводы и методические рекомендации, полученные автором, базируются на обобщении материалов, опубликованных в специальной литературе, периодической печати, в материалах научных конференций и семинаров, а также - на опытных данных, полученных автором непосредственно в осуществлявшихся с его участием исследованиях.
При обработке и анализе указанных материалов в процессе работы использовались: системный анализ, прогрессивные методы экспертных оценок, современные экономико-математические методы.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые предпринята попытка осуществить комплексный технико-экономический анализ конструкций будущих изделий с целью выявления на ранних стадиях ОКР наиболее предпочтительного варианта с точки зрения технической, организационной и экономической целесообразности его создания, что позволило решить ряд задач, к которым прежде всего следует отнести:
возможность учета многообразия факторов, влияющих на экономичность создаваемой техники;
возможность осуществления многовариантной проработки способов реализации функций изделия;
разработку классификации методов решения многокритериальных задач;
разработку модели и алгоритма выбора прогрессивного технического решения на ранних стадиях ОКР.
Практическая значимость результатов проведенного исследования состоит в расширении управляющей роли комплексной технико-
экономической оценки при отборе наилучших вариантов технических решений на промежуточных стадиях ОКР, позволяющей ориентироваться на поиск эффективного решения в ходе конструирования.
Основные положения диссертации представляют собой инструментарий для проведения функционально-стоимостного анализа на стадиях ОКР, направленного на предотвращение неэффективных решений.
Полученные результаты могут найти практическое применение не только в деятельности различных предприятий и организаций отраслей машиностроительной промышленности, а также и в других областях, связанных с выбором наилучших решений.
Результаты диссертационного исследования были использованы для разработки методики по проведению функционально-стоимостного анализа на стадии ОКР изделий оптико-механического приборостроения, а также для решения задач, связанных с выбором наилучших вариантов новой техники и технологических процессов в ЦКБ ЛОМО им. В.И. Ленина, в Киевском научно-исследовательском технологическом институте, во Всесоюзном научно-исследовательском институте абразивов и шлифования, в ОКБС Ленстанкообъединения им. Я.М. Свердлова и др.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Внедрение прогрессивных методов конструирования, анализа и оценки разработок - важнейшее условие ускорения НТП
Отличительной чертой современной эпохи является быстрое развитие науки и техники, рост их влияния на все сферы жизни и деятельности человека. Возрастает роль научно-технического прогресса (НТП) в развитии производительных сил, в увеличении экономической эффективности общественного производства и решении ряда социальных проблем.
В Отчетном докладе Центрального Комитета ХХУІ съезду КПСС огромное внимание уделяется ускорению научно-технического прогресса: "Условия, в которых народное хозяйство будет развиваться в 80-е годы, делают еще более настоятельным ускорение научно-технического прогресса ... Партия коммунистов исходит из того, что строительство нового общества без науки просто немыслимо" [II, с42] .
В общественном прогрессе решающая роль, по определению классиков марксизма-ленинизма, принадлежит средствам труда, материально-технической базе производства. "Экономические эпохи, -писал К.Маркс, - различаются не тем, что производится, а тем, как производится, какими средствами труда" [2, c.I9l] . Средства труда, по определению Маркса, - это "показатель тех общественных отношений, при которых совершается труд" [2, c.I9l] .
В.И. Ленин при разработке экономической теории социализма широко использовал наследие К.Маркса и Ф.Энгельса. Он сделал вы - 10 вод, что научно-технический прогресс заключается в последовательной и всесторонней замене труда человека машинами.
Разрабатывая план социалистического строительства, В.И. Ленин определил основные направления развития научно-технического прогресса и показал его роль в создании нового общества. В работе "Очередные задачи Советской власти" В.И. Ленин указывал, что главным в строительстве социализма и обеспечении подъема производительности труда является развитие материальной основы крупной машинной индустрии. Придавая огромное значение развитию техники, В.И. Ленин писал: "В замене ручного труда машинным ... состоит вся прогрессивная работа человеческой техники. Чем выше развивается техника, тем более вытесняется ручной труд человека, заменяясь рядом все более и более сложных машин ..." [7, с.100] .
В целом технический прогресс во многом предопределяет темпы развития всех отраслей народного хозяйства и повышения эффективности общественного производства. Новые техника и технология в сочетании с научной организацией труда и производства оказывают решающее влияние на производственно-хозяйственную деятельность предприятий. Новая техника в техническом прогрессе по целому ряду причин имеет решающее значение.
Отрасли машиностроения, производящие подавляющую часть техники (машины, оборудование и т.д.), обеспечивают все остальные отрасли необходимыми средствами труда. Поэтому технический прогресс во всем народном хозяйстве зависит в первую очередь от технического прогресса в самом иашиностроении, связанного с созданием новых типов машин и оборудования. На ХХУІ съезде была особо отмечена роль этой отрасли в ускорении НТП: "Основа основ научно-технического прогресса - это развитие науки. Но широко распахнуть двери для нового может прежде всего машиностроение. То пере - II довое, что создает научная и иняенерная мысль, машиностроение призвано без промедления осваивать, воплощать в высокоэффективные, надежные машины, приборы, технологические линии" [II, с.44]. НТП оказывает влияние на все элементы производительных сил. Поэтому основные направления его развития можно сгруппировать следующим образом:
1) совершенствование орудий труда;
2) совершенствование технологии;
3) совершенствование предметов труда;
4) создание и развитие технических средств управления;
5) развитие энергетического базиса производства.
Значительный эффект в решении социально-экономических проблем дает развитие орудий труда. Социальный заказ на создание трудосберегающей техники реализуется прежде всего в предусмотренной на 80-ые годы крупномасштабной программе сокращения ручного труда;1 "Внедрение в отраслях народного хозяйства высокопроизводительной техники даст возможность довести к 1985 году уровень механизации подъемно-транспортных работ, погрузочно-разгрузочных и складских работ до 80-85$ против 68-70$ в настоящее время, ... высвободить в результате этого 1,5-2,2 миллиона человек, занятых на тяжелых и ручных работах" [20, с.73 J.
Научно-технический прогресс начинается, как известно, с проекта. В этой связи особенно возрастает значение повышения эффективности и качества работы конструкторских и технологических организаций. Они определяют будущее промышленности и других отраслей экономики.
Качество машиностроительной продукции закладывается при проектировании, в процессе выполнения НИР и ОКР. "Плохая идея, нерациональное решение, низкое качество проекта никогда, даже при са - 12 мом высоком качестве производства, не позволяет получить изделия высокого качества. Больше того, ошибки в НИР и ОКР оборачиваются огромными потерями в производстве и эксплуатации. Если не устранить ошибки в НИР стоимостью в I руб., то на стадии ОКР ее цена составит 10 руб., на стадии опытного производства - 100 руб., а на стадии серийного производства - уже 1000 руб. Две трети работников, занятых в материальном производстве занимаются устранением ошибок, появившихся на стадиях НИОКР" - пишет К.Ф. Пузыня в [136, СІ09].
Утвержденный рабочий проект является основанием для производства и последующего применения новой модели изделия. Таким образом, конструирование является сложной и ответственной стадией процесса "исследование - производство - эксплуатация". Именно от конструкторских решений во многом зависит эффективность общественного производства. В связи с этим возрастающая роль конструкторских организаций, согласно [73, c.Il] проявляется в четырех направлениях. Первое - это ускорение внедрения техники в производство за счет сокращения сроков ее конструирования. Сегодня продолжительность конструирования многих видов машин весьма значительна.
Согласно [97, с. 13 ] длительность этапов цикла "исследование - производство" в целом по промышленности составляет примерно 4,5 - II дет. Для того, чтобы сократить сроки создания новых изделий, повысить производительность инженерного труда и качество принимаемых технических решений, необходимо: во-первых, выявить факторы, влияющие на творческие процессы в цикле создания и освоения новой техники, определить возможности управления ими, установить разумные границы и уровень формализации решений.
Второе направление - это экономия затрат на конструкторские работы , которые имеют в настоящее время тенденцию к повышению веилу возрастающей сложности и трудоемкости конструкторских разработок, а, следовательно, привлечения высококвалифицированных специалистов, применения совершенной техники, ЭВМ. Все это требует повышения отдачи НИИ и КБ.
Третье направление - бездефектная разработка документации. Это необходимое, но недостаточное условие повышения эффективности конструкторских организаций» так как можно иметь прекрасно выполненную конструкторскую документацию, но низкого качества машину. Поэтому основным является четвертое направление повышения эффективности работы конструкторов - конструирование машин с оптимальным уровнем качества» обеспечивающим необходимую результативность.
Установившаяся практика конструирования новых машин накопила много нового и прогрессивного и все же еще далеко не отвечает требованиям сегодняшнего дня.
Для современного этапа технического прогресса сложность -характерная черта конструкций новой техники. Появились принципиально новые виды техники - космические корабли, электронное оборудование, синхрофазатроны, атомные корабли и др. Несмотря на это, сам процесс проектирования в НИИ и КБ изменился незначительно. На протяжении многих лет производительность конструкторов практически не меняется, так как мало изменились методы, средства проектирования, организация и стимулирование труда. Автором [85, с ЛЭ ] приводятся данные изменения производительности труда конструкторов (табл. I).
Анализ методов формирования идей и поиски технических решений
ФСА как метод, позволяющий систематизировать действия конструктора при получении оптимальных технических решений, предполагает многовариантную проработку конструкторских решений. Многовариантная проработка конструкторских решений предусматривает поиск новых идей и технических решений. Для этого на творческом этапе ФСА предлагается использовать современные методы генерирования идей, которые способствуют активизации технического творчества, делают поиск идей более интенсивным и плодотворным.
Традиционный путь интенсификации процесса поиска решений состоит в увеличении числа людей, одновременно работающих над проблемой. Однако, возможности такой интенсификации почти исчерпаны: сосредоточение большого числа людей на решении одной технической проблемы ведет к уменьшению интенсивности работы на других направлениях. Поэтому необходимо решить проблему сужения поискового поля. Вопросы методологии технического творчества сейчас обсуждаются не только в отдельно взятых странах, но и в международном масштабе. По-видимому, без преувеличения можно сказать, что повышение продуктивности мышления в области технического творчества становится одной из главных проблем современной науки.
Под процессом технического творчества понимают такой целесообразный вид трудовой деятельности при поиске новых техничес - 60 ких решений, в результате которой человек совершенствует существующую технику и технологию производства или создает нечто новое, не встречающееся в природе и технике и дающее положительный эффект [ 55]. В соответствии с темой диссертационной работы нам кажется более приемлемым определение А.И. Половинки-на, в котором техническое творчество - суть нахождения наилучших конструктивных решений, удовлетворяющих конкретному техническому заданию.
Понятие "конструктивное решение" будем отождествлять с описанием принципа действия, структуры, компоновки и параметров технической системы, термин "конструкция" - с описанием принципа действия структуры и компоновки технической системы.
По своему содержанию техническое творчество многообразно, это - рационализация, изобретательство, конструирование, проектирование. Гармоническое сочетание этих форм создает предпосылки для интенсификации развития техники и технологии, что особенно важно в настоящее время, когда концентрация творческих сил на осуществление задач, предусмотренных принятым Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР "О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве", является исключительно актуальной.
На протяжении всей истории человечества в сфере технического творчества господствовал "метод проб и ошибок", который, несмотря на свою низкую эффективность, обеспечивал необходимые темпы технического прогресса. Начиная с XX века, наблюдался быстрый рост потребности в новых технических решениях и к середине XX века эта потребность настолько сильно возросла, что традиционный низкопроизводительный способ работы по "методу проб и ошибок" явно вошел в противоречие с фактическими темпами и масштабами развития техники. Возникла потребность в создании более производительных способов поиска новых технических решений.
Характерной чертой научно-технического творчества на современном этапе является возрастание роли методологических средств поиска решения проблемных задач. Эффективность научного и технического творчества, как и масштабы его распространения, находятся в прямой зависимости от состояния теории и методологии творчества.
Б наши дни делаются попытки изучить реальный процесс мышления ученого и изобретателя. Формирование идей - это сложный и не поддающийся подробному описанию процесс. Сам процесс рождения идеи психологи склонны рассматривать как процесс "черного ящика", на входе которого появляется задание, а на выходе - его решение (рис. 4). Что происходит внутри его, остается неизвестным, и поэтому появившееся решение воспринимается как внезапное озарение.
Одним из наиболее сложных в теории поиска новых технических решений и открытий оказался вопрос о соотношении необходимости и случайности или, другими словами, вопрос о том, является ли твор Заданиеческий процесс и его конечный результат - открытие или изобретение - логическими выкладками, или счастливой случайностью. Ученые высказывают по этому вопросу крайне противоположные точки зрения. Одни из них подчеркивают, что творческий акт ничем не обязан ни логике, ни разуму; на исследователя просто находит озарение, рождение нового творения не подвержено никаким закономерностям. Другие же процесс поиска технических решений связывают с рядом последовательных логических операций. А.Пуанкаре, например, считал, что открытие не появляется беспричинно. Этому всегда предшествует упорный поиск нового научного или технического решения. "Мерой нашего невежества" назвал он "творческую случайность". Л.Пастер говорил, что в области научных исследований случай помогает лишь тем умам, которые подготовлены к восприятию изобретений и открытий путем усидчивых занятий и упорных трудов 55]. Альберт Эйнштейн утверждал, "что вся наука является ни чем иным, как усовершенствованием повседневного мышления".
Конструирование как одна из сторон технического творчества также не является преимущественно искусством, как это часто утверждают, оно в первую очередь - логический мыслительный процесс. Кому способность к конструированию как к "искусству" не свойственна, тот будет добиваться результатов посредством логического, целенаправленного мыслительного процесса. Ему нужно хорошо знать, как последовательно и уверенно находить лучшее или хотя бы удовлетворительное решение. Поэтому необходимо ввести этот процесс в рамки сознательных действий, которым можно обучить начинающих и малоопытных.
Поле решений, по мнению многих ученых (и мы придерживаемся этой же точки зрения), может быть обследовано систематически и затем обработано. Этим же подготовляется возникновение идей, и нахождение элементов решений может стать причинно-логическим процессом. Хотя комбинирование элементов решений не всегда производится чисто причинно, применение методики конструирования, вынуж - 63 дающей искать комбинации этих элементов, не только делает мышление более плодотворным, но и стимулирует более скорое возникновение лучших идей.
Х.Ломман по этому поводу говорит: "Идея определенным образом связывает опыты или элементы решений" [ 155] . При возникновении идеи новым именно и является специфическая связь известных элементов; тогда и говорят, что идея нова. Процесс поиска новых связей элементов решений может оказаться более экономичный, чем ожидание возникновения идеи. С другой стороны, своевременно возникшая идея дает больший экономический эффект, чем длительный логический процесс. Таким образом, нельзя предсказать, какой путь экономичнее, но ожидание идеи, безусловно, менее надежно .
Вопросам организации творческого процесса и обучения поиску новых технических решений как в СССР, так и за рубежом посвящена довольно обширная литература. В частности, в нашей стране получили большое распространение труды Г.С. Альтшуллера, Г.О. Буша, В.М. Одрина, А.И. Половинкина и др. Из зарубежных авторов следует отметить Д.Джонса, Д.Диксона, В.Гордона, А.Осборна, Д.Пойа, Ханзена, Хилла, Ф.Цвикки и др.
Выбор наилучшего решения - объект системного анализа. Сущность и проблемы принятия решения
Задача выбора предпочтительного решения непосредственно вытекает из творческого этапа ФСА, на котором выявляется некоторое множество возможных вариантов. Возникает вопрос, какие варианты наиболее перспективны, как их отыскать, отбросив неконкурентоспособные? Именно эти вопросы решаются на следующем исследовательском этапе ФСА. Применительно к ранним стадиям ОКР перед конструктором встает проблема выбора вариантов или проблема принятия решения.
По определению Д.М. Гвишиани [ 95 ] , принятие решения -это процесс выбора наилучшего способа достижения поставленной цели из множества альтернативных способов. Это наиболее распространенный класс задач, с которым сталкивается не только исследователь, но и инженер-конструктор, хозяйственный руководитель и т.п.
Жизнь каждодневно ставит перед нами задачи, требуя принятия конкретных действий для получения, возможно, лучшего результата. Люди всегда принимали решения, основываясь на своем опыте, интуиции и здравом смысле; принятие "хороших" решений, как справедливо отмечено в [ 144 2 » было искусством, и лишь несколько десятилетий тому назад стало выясняться, что это искусство можно в значительной степени превратить в науку, причем науку точную, использующую математические методы исследования. Необходимость более широкого использования формальных методов вызвана прежде всего тем, что в современной жизни типичной является такая ситуация, когда последствия принимаемых решений касаются большого числа людей и связаны с огромными материальными затратами. Степень ответственности человека за последствия принимаемых решений многократно возросла, и поэтому, естественно, что в настоящее время проблема выбора имеет актуальное значение.
Резко возросшие в последние десятилетия темпы развития науки и техники, проблема рационального использования ресурсов, необходимость повышения эффективности и качества работы предъявляют самые высокие требования к решениям, принимаемым руководителями во всех звеньях и на всех уровнях системы управления народным хозяйством. Следовательно, одной из ключевых проблем развития нашего народного хозяйства является дальнейшее повышение научной обоснованности решений, принимаемых во всех областях практической деятельности.
Существуют различные типы проблем принятия решений.
1) хорошо структуризованные или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько хорошо, что они могут быть выражены в числах или символах, получающих в конце концов численные оценки;
2) слабоструктуризованные или смешанные проблемы, которые содержат как качественные, так и количественные элементы, причем качественные, малоизвестные и неопределенные стороны проблем имеют тенденцию доминировать;
3) неструктуризованные или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны.
Так как речь в дальнейшем пойдет о слабоструктуризованных проблемах, то поиск лучшего решения проблемы может быть осуществлен на основе системного анализа, направленного на выработку конкретных рекомендаций, в том числе и на основе использования достижений теоретических наук в прикладных целях.
По определению Е.П. Голубкова [4-7 ] , системный анализ - это совокупность определенных научных методов и практических приемов решения разнообразных проблем, возникающих во всех сферах целенаправленной деятельности общества- на основе системного подхода и представления объекта исследования в виде системы. Другими словами системный анализ - это теоретическое и прикладное направление, использующее в практических целях достижения многих других наук, как точных, так и гуманитарных, а с другой стороны, - это искусство. В нем сочетаются объективно и субъективные аспекты; причем последние присущи как самому процессу системного анализа, так и процессу принятия решения на основе его данных и поэтому он предназначен для решения в первую очередь слабоструктуризованных проблем, то есть проблем, состав элементов и взаимосвязей которых установлен только частично, задач, возникающих, как правило, в ситуациях, характеризуемых наличием фактора неопределенности и содержащих неформализуемые элементы, непереводимые на язык математики.
Одна из задач системного анализа заключается в раскрытии содержания проблем, стоящих перед руководителями, принимающими решения, настолько, чтобы им стали очевидны все основные последствия решений и их можно было бы учитывать в своих действиях. Системный анализ помогает ответственному за принятие решения лицу более строго и в большей мере объективно подойти к оценке возможных вариантов и выбрать наилучший из них с учетом дополнительных, не формализуемых факторов.
Наиболее общее, что имеется в различных системных подходах, и, вероятно, чаще всего используемое многими рационально мыслящими людьми при решении сложных задач, можно представить в виде следующих этапов (рис.12) [во]. Определить альтернативы решения проблемы Аналитически сравнить — между собой альтернативы Определить цели и ресурсы Выбрать наиболее предпочтительную альтернативу Для того, чтобы повысить обоснованность решений и учесть многочисленные факторы,оказывающие влияние на их результаты, необходим разносторонний анализ, основанный как на расчетах, так и на аргументированных суждениях руководителей и специалистов.
В связи с тем, что полная математическая формализация технико-экономических задач зачастую неосуществима вследствие их качественной новизны и сложности, все шире используются экспертные методы, под которыми понимают комплекс логических и математико-статистических методов и процедур, направленных на получение от специалистов информации, необходимой для подготовки и выработки решений L 27 J . Экспертные методы применяются сейчас в ситуациях, когда выбор, обоснование и оценка последствий решений не могут быть выполнены на основе точных расчетов. Практика показывает, что основные трудности, возникающие при поиске и выборе решений, обусловлены прежде всего недостаточно высоким качеством и неполнотой имеющейся информации - это одна из проблем принятия решений. Вторая проблема связана с необходимостью учета большого количества противоречивых факторов (показателей).
Решение первой проблемы связано с получением субъективных оценок от экспертов. Этот момент до настоящего времени остается дискуссионным.
В одних источниках [_ 9JS, 131 ] поднимается вопрос об исключении субъективного подхода при решении задач. В других источниках [зі, 39, 80, I52J, по мнению авторов, главные трудности в принятии решений связаны не с применением математического аппарата, а с постановкой задачи, выбором критериев (или системы критериев) и с обоснованием разумного компромиссного решения. В настоящее время только человек способен эффективно принимать компромиссное решение. Если свести принятие такого решения к формальному алгоиитму, то в одних условиях этот алгоритм будет давать приемлемые результаты, а в других - сразу окажется полностью непригодным .
LINK4 Исследование методов многокритериальной оценки LINK4 .
В основе метода количественного обоснования выбора предпочтительного варианта на ранних стадиях конструирования мы предлагаем использовать многокритериальный подход, так как современные сложные технические объекты, как правило, многофункциональны, что с точки зрения технико-экономического обоснования означает необходимость многокритериальной оценки.
Исследование систем с качественными, недостаточно определенными свойствами и характеристиками влечет за собой многие методологические трудности. Как правило, количественное описание качественных характеристик можно осуществлять разными путями, общую оценку альтернативы также можно определить по-разному. Пока еще не найдены математические модели, которые объективно отражали бы основные свойства рассматриваемых технических систем и объектов.
До недавнего времени задачи выбора наилучших решений обычно формулировались таким образом, что сравнение решений по предпочтительности осуществлялось с помощью единственной числовой функции, называемой критерием оптимальности. При этом наилучшим считалось решение, доставляющее максимум (или минимум) выбранному критерию. Однако в большинстве практических задач принятия решений такой подход не применим. Это объясняется тем, что качество решения обычно характеризуется не одним, а многими критериями, причем выбрать из них лишь один, переводя остальные в ограничения, или же "свернуть" все критерии в единый обобщающий критерий удается далеко не всегда. Поэтому в настоящее время особое значение приобрела теория принятия решений при многих критериях. "Математика не может дать окончательного критерия отбора, если на самом деле их несколько! Если такова природа конфликта!" [П7,с.12]Над развитием этой теории и разработкой методов решения многокритериальных задач работают сейчас ученые многих стран [80, 95, 139,144,153J. Построение моделей многокритериальных задач принятия решений является сложной процедурой, состоящей из формализованных и неформализованных этапов.
При системном подходе к решению многокритериальных задач должна осуществляться специальная организация процесса принятия решения, включающая в себя следующие этапы (рис. 13):
Выясним общую структуру задачи принятия решения, то есть составляющие ее элементы.
Многокритериальная модель задачи принятия решений может быть представлена в виде следующего набора элементов {_ III]:
I. Постановка задачи характеризует цели лица, принимающего
- решение. Например,
- найти предпочтительное решение;
- линейно упорядочить множество допустимых решений;
- выделить множество неподчиненных решений и т.п.
2. Множество $ представляет собой совокупность решений, которые удовлетворяют в каждой задаче определенным ограничениям и рассматриваются как возможные способы достижения поставленной цели. Элементы множества S называют допустимыми решениями, вариантами решений, стратегиями, действиями, альтернативами, вариантами и т.п.
3. Каждое решение приводит к некоторому исходу, последствия которого оцениваются по Я критериям, К 2 . Другими терминами, используемыми для обозначения критериев, являются локальные критерии, показатели качества, показатели, целевые функции, факторы и т.п.
4. Для каждого из критериев должна быть построена шкала, представляющая собой множество оценок. Шкалы Kit Xlt .. . ,Хп образующие множество X , могут быть числовыми и нечисловыми. Множество X может содержать шкалы различных типов (см. гл. 3; 3.1).
Прямое (декартово) произведение У Х{ Х Хъ " хХп образует множество векторных оценок.
5. Каждое решение оценивается по шкалам критериев X/, ,.- . . ., Хп Множеству допустимых решений $ сопоставляется множество допустимых решений в множестве векторных оценок A Y . Это сопоставление задается отображением /:$- Y множества допустимых решений в множестве векторных оценок. Упорядочение множества А с помощью некоторого решающего правила и использование свойств отображения / позволяют осуществлять переход от высказывания суждений о предпочтениях на множестве к высказыванию суждений о пред - 121 почтениях на множестве X и, следовательно, дают возможность упорядочить это множество.
6. Системой предпочтений ЛПР называют совокупность некоторых множеств с отношениями предпочтения (например, множеств критериев, интервалов между оценками на шкалах, допустимых решений определенного вида и других объектов), полученных на основе модели.
7. Правило выбора решения (РП) должно дать возможность получения такого упорядочения множества допустимых решений, которое соответствует содержательной постановке задачи и согласуется с принятыми допущениями и системой предпочтений ЛПР.
Основные проблемы, возникающие при построении моделей многокритериальных задач, связаны с отсутствием всей или части информации, необходимой для разработки таких моделей. Как правило, при анализе конкретных многокритериальных задач оказывается, что
- отсутствует полный перечень допустимых вариантов решений;
- неизвестен или является неполным перечень критериев, характеризующих качество решений;
- не существуют все или некоторые шкалы критериев;
- не получены оценки всех вариантов решений по шкалам критериев;
- неизвестна система предпочтений ЛПР;
- не сформировано решающее правило, позволяющее получить требуемое в задаче упорядочение.
Задача выбора предпочтительного (оптимального) варианта конструкции технического объекта из некоторого их множества относится к классу многокритериальных задач, характерными особенностями которого выступают:
- необходимость учета совокупности значений весьма проти - 122 воречивых частных показателей, характеризующих отдельные альтернативы (повысить прочность, уменьшить себестоимость, понизить вес и т.д.);
- отсутствие объективных оценок показателей. На ранних стадиях конструирования конструктор располагает лишь нечеткой и неопределенной информацией, характеризующей отдельные конструктивные варианты;
- отсутствие достаточно простых и надежных правил, позволяющих получить требуемое упорядочение вариантов.
Иногда полагают, что от трудностей, связанных с оценкой альтернатив по нескольким критериям, можно избавиться, если включить задачу выбора наилучшего варианта, рассматриваемую на уровне элемента системы, в более общую задачу оптимизации на уровне системы. Разумеется, если на уровне системы удастся найти единственный критерий системы, зависящий от всех показателей, характеризующих ее элемент, то оценка альтернатив, касающихся элемента системы, по показателю, используемому на уровне системы, будет однозначной. Это позволит найти лучшее сочетание значений показателей, характеризующих элемент системы. В действительности подобная возможность появляется очень редко. Как правило, показатели, характеризующие элемент системы, влияют не на один, а сразу на несколько показателей всей системы. В этом случае переход на более высокий уровень ведет не к сокращению, а к увеличению числа показателей, по которым нужно сравнивать альтернативы.
