Введение к работе
Актуальность. В настоящее время большинство задач, решаемых в технической, экономической, социальной, управленческой и других видах деятельности, имеют тенденцию к учету все большего количества взаимодействующих факторов. В связи с возрастающей сложностью задач принятие решений становится нетривиальным процессом, а неверное решение влечет значительные убытки. При этом необходимо получить наилучшее решение в кратчайшие сроки. Препятствия для достижения этой цели следующие: отсутствие развитых методов для решения задач сложной структуры, необходимость привлечения эксперта, особенности человеческой системы переработки информации. Задачи принятия решений сложной структуры имеют следующие характеристики: неоднородные данные, выраженные критериями либо с качественными или количественными шкалами разной размерности; либо одновременно с качественными и количественными шкалами и без шкал. Ограничения человеческой системы переработки информации препятствуют успешному решению задач большой размерности из-за ограниченного объема кратковременной памяти, не позволяющего одновременно учитывать многие параметры решаемой задачи. Это обусловливает необходимость повышения эффективности и сокращения сроков принятия решений за счет создания средств автоматизации процесса принятия решений.
Актуальными направлениями, в которых применяются методы теории принятия решений (ТПР), являются: концептуальное проектирование технических систем, управление и обработка информации, системы автоматизированного проектирования. Для данных направлений характерны следующие задачи: выбор лучшего решения из множества вариантов, упорядочение множества вариантов решений, классификация множества альтернатив и генерация альтернатив (свойственные проектно-конструкторской деятельности). Качество принимаемых проектных решений во многом определяется результатами начального этапа проектирования. Типовыми задачами, решаемыми на начальных этапах проектирования, являются: формирование множества проектных вариантов, определение наиболее эффективного принципа действия и формирование технического решения. Решение перечисленных задач требует перебора и оценивания значительного количества альтернатив, при этом возникают ситуации, в которых альтернативы могут быть одновременно описаны как количественно, так и качественно. Полному их количественному описанию препятствуют различные НЕ-факторы: неполнота, неточность, неопределенность, неоднозначность и др. Учитывая сложность проектируемого объекта и принципиальную неустранимость неопределенности, имеющейся на начальном этапе проектирования, необходимым является анализ возможностей новых информационных технологий и реализация на их основе новых конструктивных механизмов, обеспечивающих направленный поиск оптимальных вариантов и обоснование принимаемых проектных решений. С этой целью необходимо
создавать системы поддержки принятия решений (СППР), которые позволяют формализовать опыт проектировщиков, управленцев, использующих традиционные технологии, и, учитывая возможности новых информационных технологий, могут помочь принять правильное решение.
Выявленные проблемы и трудности, связанные с особенностями процесса принятия решений, определили необходимость создания новых методов, позволяющих учитывать следующие аспекты:
возрастающую сложность задач принятия решений (ЗПР): увеличение количества критериев для оценки альтернатив, учет зависимости критериев;
ориентированность на человека вследствие усиления субъективного фактора при принятии решений;
наличие функции управления решением, которая выражается в умении метода решать задачи в различных взаимоисключающих ситуациях; адаптация метода под различные условия принятия решений.
Для обеспечения возможности создания новых методов принятия решений необходима разработка инструментария для их синтеза.
Целью настоящей работы является повышение эффективности процессов принятия решений за счет разработки моделей, методов и средств автоматизации оценки альтернатив в задачах сложной структуры.
Для достижения поставленной цели должна быть решена научная задача, включающая:
анализ существующих методов ТПР с использованием системного подхода;
классификацию существующих методов ТПР;
формулирование требований к синтезу новых методов ТПР;
разработку моделей и методов ТПР в соответствии с разработанными требованиями;
разработку и апробирование программных средств поддержки принятия решений, реализующих разработанные модели и методы.
Объектом исследования в диссертационной работе являются информационные объекты и процессы при принятии решений.
Предметом исследования являются модели и методы принятия решений в структурированных, слабоструктурированных и неструктурированных проблемных областях теории принятия решений, а также задачи принятия решений сложной структуры.
Методы исследования. При выполнении исследований и решении поставленных в работе задач использовались научные положения системного подхода, теории графов, теории проектирования реляционных баз данных, принципы и методы концептуального анализа и синтеза систем, методы ТПР, методы статистики
объектов нечисловой природы, методы морфологического подхода, методы и средства проектирования автоматизированных систем. Научная новизна
Создан метод системного синтеза проблемно- и объектно-ориентированных методов принятия решений, отличающийся тем, что он учитывает тенденции развития методов принятия решений; позволяет управлять процессом синтеза; использует комбинаторный метод для построения множества возможных вариантов реализации; предлагает способы решения задач о совместимости.
Создана группа новых проблемно- и объектно-ориентированных иерархических методов принятия решений, в том числе и методов решения задач сложной структуры при неоднородных данных, повышающих качество решения за счет использования большего количества известной на момент принятия решения информации.
На основании морфофункционального анализа построена классификационная матрица методов ТПР, являющаяся базой для синтеза новых методов. Автор защищает
Совокупность процедур системного синтеза, используемых для создания новых проблемно- и объектно-ориентированных методов принятия решений.
Группу новых иерархических методов принятия решений, позволяющих решать задачи сложной структуры с учетом неоднородной информации.
Решение задачи о совместимости синтезируемых подсистем в созданных методах принятия решений.
Практическая значимость
Разработан инструментарий для системного синтеза новых проблемно- и объектно-ориентированных методов ТПР.
Создана группа новых проблемно- и объектно-ориентированных методов для решения задач со сложной структурой.
Разработан программный комплекс поддержки принятия решений «УНИКУМ», который может быть использован для решения задач сложной структуры и большой размерности.
Реализация и внедрение результатов. ПК ПНР «УНИКУМ» внедрен в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ), на кафедре САПР и ПК при оценке возникновения литейных дефектов в отливках из черных сплавов; в Волгоградском государственном медицинском университете (ВолГМУ) для проверки знаний студентов в задачах выбора пломбировочного материала для герметизации фиссур; в ООО «Издательство «Учитель» для решения задачи принятия рукописей учебно-методической тематики в производственный процесс, что подтверждается тремя актами внедрения.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «САПР и ПК» ВолгГТУ (2006-2010 гг.), а также на международных и всероссийских научных и научно-практических конференциях:
«Интеллектуальные системы (AIS'10), «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» (Волгоград, 2006) и в электронных конференциях: «Современные телекоммуникационные и информационные технологии» (2005), «Современные наукоемкие технологии» (2005).
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №10-07-97007 «Проблемно-ориентированный синтез методов принятия решений».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе, 6 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК, 2 статьи в сборниках трудов конференций, получено 2 свидетельства о регистрации программной системы.
