Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ особенностей ресурсного взаимодействия субъектов отечественного рынка как объекта моделирования и управления 21
1.1 Особенности современного отечественного рынка 21
1.2 Классификация рыночных ресурсных отношений 24
1.3 Проблемные вопросы синтеза информационно-аналитической деятельности производственно-экономических систем 27
1.4 Особенности построения моделей ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем 32
1.5 Методы моделирования ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем 36
1.6 Задача принятия решений в составе модели ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем 43
1.7 Ресурсный конфликт производственно-экономических систем в рамках модели их взаимодействия 45
1.8 Выводы. Цели и задачи исследования 50
2 Теоретико-множественная формализация взаимоотношений систем в структурно-параметрическом представлении 53
2.1 Действие системы 53
2.2 Системные отношения в структурно-параметрическом представлении 68
2.3 Приведенные системы и условия возникновения конфликта 93
2.4 Выводы 104
3 Модели синтеза информационно-аналитической деятельности производственно-экономической системы в рыночных отношений 106
3.1 Автоматизированная процедура выбора бесконфликтных операций производственно-экономической системы 106
3.2 Теоретико-множественное представление взаимодействия производственно-экономической системы в условиях ресурсного конфликта. 113
3.3 Обоснование критерия и показателей эффективности при решении задач синтеза информационно-аналитической деятельности организации в условиях рынка 119
3.4 Общая постановка принятия решений в задачах синтеза информационно-аналитической деятельности организации в условиях рынка 130
3.5 Постановка и алгоритм декомпозиции задачи синтеза информационно-аналитической деятельности организации на стадии формирования задания на ее разработку 135
3.6 Системная модель представления конфликтно-устойчивого взаимодействия производственно-экономической системы с внешней средой 139
3.7 Стационарные условия устойчивого взаимодействия производственно-экономической системы с внешней средой 143
3.8 Математическая модель анализа устойчивого ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем 151
3.9 Выводы 166
4 Модели планировани расписания действий производственно-экономических систем 169
4.1 Структурная и системная модели планирования расписаний действий производственно-экономических систем 169
4.2 Структурная модель информационной технологии планирования расписаний действий производственно-экономических систем 175
4.3 Общая постановка задачи планирования расписаний действий производственно-экономических систем 180
4.4 Методы и модели решения задачи планирования расписания действий производственно-экономических систем 189
4.4.1 Построение оптимального набора функций и механизмов выбора в задаче планирования расписаний действий производственно-экономических систем 189
4.4.2 Модели и алгоритмы выбора на итерациях поиска. Алгоритм поиска сочетаний по приоритетным матрицам связи 201
4.4.3 Алгоритм выделения оптимального по Парето множества на итерациях поиска 204
4.4.4 Алгоритм экспертного выбора на базе экстраполяции экспертных оценок по функции максимального правдоподобия 206
4.5 Выводы 211
5 Модели и алгоритмы поиска информации о конкурентах в условиях информационно-аналитической деятельности организации 212
5.1 Общая модель поиска информации о конкурентах в информационных сетях 212
5.2 Модель взаимодействия информационной системы поиска информации о конкурентах с подсистемами информационной сети 216
5.3 Построение многоцелевой модели информационной системы поиска информации о конкурентах 219
5.4 Построение моделей поведения информационной системы поиска информации о конкурентах 224
5.5 Модель поддержки принятия решений по оценке веса подсистем поиска информации о конкурентах 232
5.6 Моделирование информационной технологии поиска информации о конкурентах на запросы пользователей 239
5.7 Модели формирования множества условного и определение оптимального объединения информации 240
5.8 Структуризация полученного в информационной сети множества информации о конкурентах по свойствам запроса 246
5.8.1 Структуризация полученного в информационной сети множества информации о конкурентах 247
5.8.2 Структуризация множества свойств запроса 251
5.8.3 Разбиение множества видов информации о конкурентах на классы по отношениям между свойствами запросов 256
5.9 Выводы 260
6 Синтез моделей принятия решений планирования и функционирования производственно-экономическими системами взаимодействия с внешней средой 262
6.1 Синтез моделей принятия решений при планировании производственно-экономическими системами взаимодействия с конкурентом 262
6.2 Логико-лингвистическая модель принятия решений центром по оценке взаимодействия с конкурентом на этапе функционирования 275
6.3 Выводы 290
7 Практическая реализация и опенка экономической эффективности результатов исследования 291
7.1 Характеристика объектов внедрения 291
7.2 Экономическая эффективность внедренных разработок 292
7.3 Выводы 293
Заключение 295
Список использованной литературы 297
Приложения
- Особенности построения моделей ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем
- Общая постановка принятия решений в задачах синтеза информационно-аналитической деятельности организации в условиях рынка
- Общая постановка задачи планирования расписаний действий производственно-экономических систем
- Построение моделей поведения информационной системы поиска информации о конкурентах
Введение к работе
Актуальность проблемы. Спецификой развития современных производственно-экономических систем (ПЭС) является, с одной стороны, усиление процесса интеграции, а с другой стороны, выполнение ими задач в условиях конкуренции за владение тем или иным ресурсом. Конкуренция представляет борьбу за достижение превосходства в предметной области организаций и проявляется в форме конфликта, от результатов управления которым зависит их развитие и жизнедеятельность. Конфликты представляют собой не только и не столько негативное противоборство социальных и природных сил, сколько системные многоплановые явления, феноменологию которых можно выразить аспектами: специфический способ взаимодействия двух и более систем; динамическое явление, в котором будущее не входит составной частью в прошлое; регулирующая часть самоорганизации систем, обусловливающая неустойчивый, нелинейный, необратимый характер процессов их развития и взаимодействия со средой.
Современный отечественный рынок как объект моделирования и управления представляет собой уникальное явление. Он существенно отличается от западного, т.к. находится в стадии становления, пребывая в неустановившемся переходном режиме, приобретая особые качества, которые затрудняют, а зачастую и исключают возможность использования для его анализа и управления математических и иных моделей, разработанных применительно к западному стабильному рынку.
В этих условиях традиционный подход к управлению поведением ПЭС на рынке, основанный на статистических наблюдениях за индикаторами их состояния, становится малоэффективным. Возникает необходимость построения моделей, вскрывающих механизмы формирования отношений между хозяйствующими субъектами, и разработки на их основе технологий и способов управления, учитывающих указанные особенности. Таким образом, в отличие от традиционного подхода, когда рынок рассматривается с точки зрения изменения его индикаторов, основным объектом диссертационного исследования выступает процесс трансформирования взаимоотношений между его субъектами в ходе их совместного функционирования, а предметом - модели, информационные технологии и способы рационального управления этим процессом.
Методологическую основу большинства работ, посвященных анализу и оптимизации взаимодействия ПЭС в условиях конкуренции, составляют два подхода: либо вербальное моделирование с анализом на основе логических умозаключений и аналогий, либо привлечение аппарата теории графов с формальным поиском разомкнутых циклов, петель и других структурных аномалий. В общих случаях характерны неоднозначность и изменчивость получаемых оценок, а также трудности в постановке и решении задач анализа динамической устойчивости управления. Наиболее конструктивным следует признать объединение указанных подходов на базе ресурсно-коммуникационного, логико-лингвистического и структурно-параметрического методов моделирования и оптимизации, позволяющего сочетать сильные стороны традиционных подходов к решению поставленной проблемы. Такая концепция и развивается в диссертационной работе.
Другой актуальной проблемой является то, что появление сети Интернет привело к созданию глобальной информационной инфраструктуры, принципиально изменяя тем самым роль информации в экономической деятельности. Конкурент может получать конфиденциальные сведения с помощью собственного под-
разделения, входящего в состав службы безопасности, - конкурентной разведки. Ее главная цель - систематическое отслеживание открытой информации о конкурентах, анализ полученных данных и принятие на их основе управленческих и организационных решений, позволяющих предвидеть изменения на рынках, прогнозировать действия конкурентов, проводить мониторинг появления новых «взрывных» технологий и рисков.
Решение этих задач довольно затруднительно, в связи с чем целесообразна организация в структуре ПЭС информационно-аналитической подсистемы (ИАП), которая должна обеспечить упорядоченное накопление, научно обоснованное обобщение и анализ сведений по различным направлениям и их защиту с выделением определяющих факторов и на этой основе - выработку предложений по дальнейшему развитию и разрешению возникших на рынке ситуаций.
Обеспечение требований, предъявляемых к ИАП в целом, зависит от организации процесса синтеза, который можно рассматривать как многозвенную систему с детерминированными и стохастическими связями, наиболее полно проявляемыми в процессе функционирования любых ПЭС. Общим для задачи синтеза ИАП является то, что она формулируется математически как задача нелинейной оптимизации: требуется синтезировать облик ИАП - подобрать такие значения варьируемых параметров, чтобы они обеспечивали экстремальное значение наиболее важных технико-экономических характеристик. В настоящее время среди численных методов поиска оптимальных решений не существует универсального, который позволил бы эффективно решать данную задачу нелинейной оптимизации. Для её решения требуется подход, связанный с применением нескольких методов поиска оптимального решения.
Синтез ИАП наталкивается на ряд принципиальных трудностей:
-
ПЭС относятся к классу сложных систем, для которых присущи гибкая функциональная структура и непрерывное взаимодействие на рынке с конкурентами на основе адаптивного управления технологическими процессами (а не на основе детерминированных алгоритмов), обусловливающие структурную сложность предложений ИАП, связанную со слабой предсказуемостью действий конкурентов, неопределенностью характеристик и условий конфликта.
-
Решение задач взаимодействия ПЭС с внешней средой осуществляется в широком пространственно-временном диапазоне, и оно основывается на парировании расширяющегося множества, прежде всего, организационных, информационных и других способов противодействия со стороны конкурентов.
-
Большинство решений в ПЭС принимается в условиях ранее не встречающихся, жестких ограничений во времени и высокой степени неопределенности, связанной со случайным характером и неоднозначностью целей, критериев, способов действий и последствий со стороны конкурентов.
-
Содержание и структура взаимодействия ПЭС с внешней средой связано с разрешением «конечных» конфликтов. Поэтому конфликтная устойчивость является определяющим свойством любой ПЭС, обеспечивающей возможность противостоять воздействию конкурентов.
Таким образом, актуальность диссертационного исследования состоит в необходимости решения проблемных задач синтеза конфликтно-устойчивого взаимодействия ПЭС с внешней средой и поддержании его на требуемом уровне эффективности.
Работа выполнена в АНОО ВПО «Воронежский институт высоких техноло-
гий» (ВИВТ) в соответствии с госбюджетной НИР (№ 01.2005.2305) по теме «Моделирование информационных технологий; разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, экономических и социальных процессов и производств».
Цель работы: разработать теоретические основы и модели управления динамикой взаимодействия субъектов рынка переходного периода с учетом многообразия и конфликтности экономических отношений между ними, выявить условия, обеспечивающие их конфликтно- устойчивое развитие в условиях конкуренции, и создать на базе современных информационных технологий математического, информационного и программного инструментария, помогающего обосновывать рациональные управленческие решения.
Достижение цели предполагает решение следующих задач:
-
Провести анализ ресурсного взаимодействия субъектов современного рынка, как объекта математического моделирования и управления, и разработать системную классификацию отношений между ними.
-
Осуществить формализацию отношений и на этой основе разработать системную модель ресурсного взаимодействия субъектов рынка, учитывающую многообразие и конфликтный характер отношений между ними.
-
Провести системное моделирование, декомпозицию и синтез информационной технологии взаимодействия субъектов рынка.
-
Разработать аналитическую процедуру обоснования основных требований, обеспечивающих облик ПАП с учетом специфики конфликтно-устойчивого ресурсного взаимодействия субъектов рынка
-
Провести моделирование обеспечения конфликтно-устойчивого ресурсного взаимодействия субъектов рынка.
-
Разработать комплекс математических моделей, имитирующих динамику ресурсного взаимодействия субъектов рынка с инвариантными свойствами к предмету исследования.
-
Разработать модели и алгоритмы принятия решения и оценки эффективности обеспечения конфликтно-устойчивого ресурсного взаимодействия субъектов рынка в логико-лингвистическом и структурно-параметрическом представлении.
-
Построить математико-программный комплекс для решения задач управления конфликтно-устойчивым ресурсным взаимодействием субъектов рынка с различными типами отношений и реализовать его в виде информационной системы поддержки принятия управленческих решений.
-
Провести апробацию и внедрение разработанного математико-программного комплекса в промышленных условиях.
Методы исследования составляют положения теории множеств, синтеза, анализа, активных систем, кибернетики и конфликта с привлечением методов математического моделирования и программирования, дискретной математики, исследования операций, выбора и принятия решений, управления проектами. При разработке информационных систем использованы принципы структурного объектно-ориентированного программирования и положения теории искусственного интеллекта. Методологической основой являлся системный подход.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
1. Проблема моделирования и управления динамикой ресурсного взаимо-
действия ПЭС поставлена и решена на основе сочетания системного, ресурсно-коммуникационного, структурно-параметрического, логико-лингвистического и конфликтного подходов, позволяет расширить существующие представления о механизмах формирования отношений между субъектами рынка и объяснить закономерности их трансформирования под действием как внешних, так и внутренних факторов.
2. Системная классификация взаимодействия ПЭС, основанная на ресурс
но-коммуникационном подходе, позволяющая типизировать многообразие рыноч
ных ресурсных отношений, а также расширить и углубить знания о факторах,
влияющих на динамику их поведения.
-
Теоретико-множественные исследования, адекватно отражающие иерархическую структуру ресурсного рыночного процесса и связи между его компонентами, обеспечивающие теоретическую основу для комплексного решения задач математического моделирования и оценки конфликтно-устойчивого взаимодействия субъектов рынка с учетом всего спектра отношений между ними.
-
Модели и алгоритмы формирования основных требований, определяющих облик ИАП, отличающиеся тем, что учитывают такие специфические особенности конфликтно-устойчивого ресурсного взаимодействия ПЭС с внешней средой, как пространственно-временной диапазон взаимодействия, принятие решения в условиях временного лимитирования и конфликтной неопределенности.
-
Модели и алгоритмы оценки устойчивости взаимодействия двух конкурирующих ПЭС за обладание ресурсом, позволяющие определить значения особых точек на фазовой плоскости и область притяжения устойчивого положения равновесия, а также условия, при которых в допустимых пределах системы сохраняют устойчивое состояние.
-
Модели и алгоритмы оценки эффективности действий ПЭС, представленных иерархической системой согласованных частных моделей, отличающиеся оценкой, проводимой с учетом многофункционального характера ресурсного взаимодействия ПЭС с внешней средой по интегральному показателю «среднее количество выполненных задач в операции».
-
Модели и алгоритмы поддержки принятия решений по оценке веса действий конкурентов, отличающиеся разделением системного графа, описывающего взаимодействия ПЭС с внешней средой, на подграфы, проводимой на основе бинарных отношений конфликта, содействия и безразличия.
-
Метод описания свойств конкурентов в виде тезауруса причин отклонения в поведении последних, который позволил разработать семантику логико-лингвистической модели взаимодействия ПЭС с внешней средой, включающую систему утверждений, отображающих исходное представление о данном взаимодействии, базовую систему правил вывода, обеспечивающих порождение всех истинных в модели утверждений.
Практическая значимость и внедрение результатов работы заключается в построенных инструментальных средствах в виде методов, предметных моделей и алгоритмов, ориентированных на построение человеко-машинных процедур принятия решений в задачах синтеза конфликтно-устойчивого ресурсного взаимодействия ПЭС с внешней средой. Основные теоретические и практические результаты работы внедрены в: ООО «Компания Воронежский Технопарк» путем включения разработанных инструментальных средств в комплексные программы различного иерархического уровня управления ресурсным взаимодействием с внешней сре-
дой; учебный процесс АНОО ВПО «Воронежский институт высоких технологий»; Воронежский ЦНТИ путем внедрения автоматизированной системы поиска и обработки информации; ОАО «Воронежский завод полупроводниковых приборов -сборка» путем внедрения разработанных инструментальных средств, позволяющих повысить эффективность работы завода и сократить временные и стоимостные затраты в условиях ограниченных ресурсов комплексов контроля; ОАО «Стойленский ГОК» путем использования разработанных моделей и алгоритмов, а также программно реализованных информационных систем оценки подходов организации функционирования в условиях конкуренции. Экономический эффект от внедрения на ОАО «ВЗПП-сборка» составил 1,5 млн. руб./год.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: V Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности методов и средств обработки информации» (Тамбов, 1997); научной конференции «Актуальные проблемы информационного мониторинга» (Воронеж, 1998); Всеармейской научно-методической конференции «Проблемы внедрения новых информационных технологий в жизнедеятельность военного вуза» (Тамбов, 1999); Sixth International Conference «Advance Computer System» (Szczecin - Poland - 1999); II Международной конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем» (Вологда, 2000); I Всероссийской научно-технической конференции «Теория конфликта и ее приложения» (Воронеж, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008); Отчетной научной конференции профессорско-преподавательского состава ВИВТ за 2005-2006 учебный год (Воронеж, 2005, 2006); Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 научных работ, в том числе 13 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 5 монографий.
В работах опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: иерархическая структура взаимодействия подсистем информационной системы, категории отношений между центром и системой в целом [1,2,3,14,40,45]; системная категория действия системы, оценка действий по критериям и функции полезности, алгебра действий [4,5,7,9,15]; декомпозиция системы в рамках структуры операндов действия, структурные модели процесса принятия решений в иерархических системах [31,34,35,52,60]; подход к оценке степени достижения цели, математическая модель выбора и распределения ресурсов технологических систем в условиях конфликта [6,8,10,22,24,25]; стационарные состояния системы при выполнении необходимого условия устойчивости функционирования технологических систем [21,28,43,42,47,55,57]; модель двухуровневой информационной системы [11,41,44,53,54]; теоретико-множественная модель функционирования системы защиты информации при выбранной политике безопасности, имитационная модель формирования зависимостей преодоления средств защиты в вычислительных сетях [12,13,16,56]; действие системы, системные отношения в структурно-параметрическом представлении [17,58,59]; структурная, системная и информационная модель планирования расписания действия, методы и модели решения планирования расписания действий [18,51]; модели множества ресурсов на входе и выходе технологической системы, модели связей множества входов и выходов технологической системы [20,23,26,29,50]; граф
конфликта и его матрица смежности, графы симметричного и транзитивного конфликта и их матрицы смежности [30,33].
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 292 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 296 страницах, содержит 52 рисунка и 9 таблиц.
Особенности построения моделей ресурсного взаимодействия производственно-экономических систем
Моделирование взаимодействия ПЭС, при реализации каждой ресурсной задачи (РЗ) должна основываться на системном подходе, который требует иерархичности познания [150]: изучение ресурсных проблем для ПЭС вне связи этой системы с другими объектами; изучение данных вопросов с учетом того, что ПЭС является элементом более широкой системы и исследование указанных проблем, рассматривая ПЭС в совокупности с составляющими ее компонентами. Модель, описывающая процесс решения РЗ, следуя [270], должна отвечать следующим системным требованиям:
Процесс моделирования взаимодействия ПЭС не является изолированным. Он включается в другие процессы (называемые его средой), инициируется и управляется процессами более высокого уровня. 2. В большинстве случаев моделирование взаимодействия ПЭС решается итеративным образом. На ранней стадии разработки относительно конкретных характеристик будущей модели принимаются решения, основанные на некоторых эвристических соображениях. На последней стадии полученные результаты ресурсного взаимодействия необходимо анализировать и оценивать. Если поставленные цели не достигаются, то эти решения должны быть соответствующим образом скорректированы.
Но вместе с тем такой подход является еще слишком общим, так как не учитывает важных особенностей процесса моделирования, наличие которых определяет специфику решения ресурсных задач.
Для выявления основных особенностей моделирования взаимодействия ПЭС введем понятия следующих взаимосвязанных системных категорий [217,222]: цели == стратегии == ресурсы . При таком подходе к описанию процесса моделирования ПЭС категории (цели) характеризуют множество желаемых ЛПР состояний системы, категория (ресурсы) - область допустимых решений, а категория (стратегии) -совокупность тех мероприятий, реализация которых обеспечит достижение поставленных перед системой целей при имеющихся ограничениях на ее ресурсы. Учитывая, что решение рассматриваемой задачи заключается в формировании таких стратегий, реализация которых позволяет достичь всех поставленных перед системой целей при имеющихся ограничениях на ее ресурсы, исследуемые особенности должны отражать специфику преследуемых при этом целей и используемых для достижения этих целей ресурсов.
Исходя из вышесказанного, выделим четыре основные особенности, характерные для моделей взаимодействия ПЭС. Это - многоцелевой характер РЗ; многоальтернативность решений; открытость процесса моделирования; необходимость решения в рамках реализации общей ресурсной модели на двух уровнях, обеспечивающих жизненный цикл ПЭС: синтеза и функционирования.
При моделировании взаимодействия ПЭС, как правило, преследуется множество разных целей. Такие многоцелевые задачи достаточно сложны в реализации [221]. Однако трудности, возникающие при этом, определяются не столько количеством данных целей, сколько особенностями формулирования каждой из них. Проблема здесь заключается в том, что в математике не существует строгой формализации понятия «целей», поэтому в многоцелевых задачах ЛПР может формулировать их в достаточно произвольном виде. Это не позволяет ЛПР в «чистом виде» решать проблемы многоцелевой оптимизации, так как в этом случае ему бывает трудно формировать множество конфликтующих вариантов из-за невозможности соизмерения различных целей. Поэтому подобные задачи сводятся к задачам векторной оптимизации.
Процесс решения многокритериальной РЗ, условно можно разбить на два этапа [36, 79]: формирование парето-оптимального множества и выбор из этого множества наиболее предпочтительного варианта.
В [169] приводится обзор методов, применяемых при реализации указанных этапов. При этом отмечается, что для этапа формирования парето-оптимального множества можно выделить два подхода: осуществлять поиск непосредственно на множестве допустимых решений [203, 210, 226] или сначала ввести некоторое параметризующее множество, а затем производить поиск на нем [166]. Среди же методов многокритериального выбора на заданном множестве альтернатив выделяются: метод ограничений; методы, основанные на построении функции полезности; методы, использующие понятие, так называемой, «точки идеала»; градиентные методы; теоретико-множественные методы и комбинированные методы, в которых сочетаются процедуры указанных ранее методов. В [169] отмечается, что в последнее время активно стала развиваться еще одна группа методов - «системной оптимизации» [59]. В них система принятия решений декомпозируется на модели двух уровней. Модель верхнего уровня является «целеобразующей» (в качестве нее, в частности, может выступать ЛПР). Модели же нижнего уровня, определяющие множество допустимых решений, достаточно сложны, а возможно, до конца не сформированы и зависят от некоторых параметров, области возможных значений которых известны лишь приближенно. И, наконец, из-за того, что поведение человека (ЛПР) не всегда строго определено, общение с ним зачастую ведется в «расплывчатых» терминах [29, 155, 158, 169]. Это дает основание применять описанные методы в условиях неопределенности [9, 27, 177], а также использовать аппарат нечетких множеств [91, 109,136, 158]. Все перечисленные выше пути и методы реализации задач векторной оптимизации достаточно разнообразны и предоставляют ЛПР широкий набор средств для решения ресурсных проблем. Однако вместе с тем из них трудно выделить один или несколько наиболее предпочтительных методов, удобных для решения любых подобных вопросов. Это объясняется тем, что выбор той или иной «стратегии» (как категории, служащей для описания процесса оптимизации) - а именно в таком качестве выступают данные методы, определяется не только субъективными качествами ЛПР, участвующего в процессе поиска решения, но также во многом зависит от конкретного содержания других категорий - «целей» и «ресурсов», неодинаковых для различных задач оптимизации. Из этого следует, что модель векторной оптимизации всегда должна строиться с учетом специфики исследуемой проблемы. Поэтому далее при описании задач, реализуемых в рамках ресурсного взаимодействия ПЭС, будем обращать внимание на те особенности, которые влияют на выбор метода решения.
Выше были рассмотрены подходы к преодолению проблем векторной оптимизации. При этом отмечалось, что необходимые условия осуществления каждого из этих подходов предполагают наличие соответствующей рассматриваемой задаче области допустимых решений. Однако часто встречаются ситуации, когда на первых этапах решения РЗ, ЛПР не удается сформулировать указанную область. Это, как правило, имеет место в тех случаях, когда цели ПЭС не соответствуют ее возможностям — ресурсам. Отсюда вытекают два пути преодоления такого несоответствия. Первый из них заключается в пересмотре целей системы. Второй - в изыскании дополнительных ресурсов для данной системы. Учитывая, что цели ПЭС не всегда зависят от ЛПР, а дополнительные ресурсы всегда являются частью внешней среды, решить проблему несоответствия целей системы ее ресурсам, как правило, можно только в том случае, если ресурсный процесс реализован как открытая система.
Общая постановка принятия решений в задачах синтеза информационно-аналитической деятельности организации в условиях рынка
При исследовании взаимодействия ПЭС (далее - системы) в условиях рынка может возникнуть ситуация, когда некоторые системы Sf и Sj, в процессе достижения своих локальных целей соответственно Wj и Wj, взаимодействуя в некотором окружении S (S — система) с общей целью W, вступают между собой в конфликт из-за одного вида ресурса, обладающего совокупностью свойств Z= {zj, і єр, где р - число признаков ресурса, которыми он обладает [239, 240, 246]. Такие вопросы возникают в результате установления связей между элементами множества системы S = {Sj}, jek, где к - число систем, вступающих в конфликт; выявление того, какие из них нужно рассматривать связанными отношениями относительно свойств ресурса, из-за которых возник конфликт.
Пусть S - конечное множество систем, вступающих в конфликт, и Z — множество всех возможных свойств (признаков) ресурса, из-за которого возник конфликт. Установим теперь соответствие:a, :S— Z, сопоставляющее каждой системе из S все те признаки ресурса из Z, которыми он обладает. Наоборот, любое соответствие ос2: S —» Z можно содержательно интерпретировать как присвоение некоторым системам (элементам множества S) некоторых признаков ресурса (элементов из множества Z).
Строгое понятие «соответствие» позволяет придать смысл выражению «иметь признаки». В [210] показано, что всякое всюду определенное на S соответствие а, задает на множестве S отношение толерантности, определяемое как совпадение хотя бы одного признака. Обобщая вышесказанное на случай ресурсного конфликта систем, отметим, что системы в соответствии со своими локальными целями вступают в конфликт между собой, если их интересы совпадают хотя бы из-за одного признака ресурса.
Пусть теперь S - конечное множество систем, вступающих в ресурсный конфликт, и Z — конечное множество свойств ресурса, из-за которого возникает конфликт, таких, что любая система s є S имеет свои интересы, по крайней мере, на одно свойство ресурса і є Z. Если через А; обозначить подмножество всех систем s є S, которые имеют свои интересы на і-тое свойство ресурса, то:
В общем случае элементы множества Z свойств ресурса могут рассматриваться как названия «имени» свойств, а подмножество А как «модели» этих свойств. Семейство подмножеств множества Sf, удовлетворяющее (3.1), называется покрытием множества объектов [156]. Обратно, если дано покрытие (3.1) множества S, тоА; можно рассматривать как свойство «система, вступающая в ресурсный конфликт с другими системами, принадлежит множеству А; с именем і». В этом смысле существует взаимнооднозначное соответствие между семействами свойств и покрытий.
Все это порождает очень важный механизм процедуры ресурсного конфликта между системами. Именно будем говорить, что две системы из S, вступающих в конфликт, имеют сходные цели, если их достижение направлено на обладание общего свойства ресурса. Формально это понятие сходства целей систем, вступающих в конфликт, относительно свойств ресурса из Z, из-за которого возник конфликт, можно описать следующим образом. Пусть R - бинарное отношение на множестве систем S, вступающих в ресурсный конфликт, определенное условием:
Отношение R - рефлексивное и симметричное, то есть толерантное. Такие отношения называются отношениями сходства [156]. Там же показано, что определенное согласно (3.2) отношение сходства не обязательно должно быть транзитивным и в том случае отношения сходства дают описание похожести, эквивалентное описанию с использованием понятия покрытия. А именно, для любого данного отношения сходства существует покрытие, которое по условию (3.2) порождает это отношение.
Обобщая, можно сделать вывод, что решение проблемы выделения ядра (класса) ресурсного конфликта между системами можно считать эквивалентным идентификации функции, которая отображает структуру подобия свойств ресурса, из-за которых возник конфликт, определенную на конечном множестве систем, вступающих в конфликт, в разбиении этого конечного множества систем на ядра конфликта.
Пусть S - конечное множество систем, вступающих в ресурсный конфликт, а А - подмножество систем из S, имеющих подобные цели относительно свойств ресурса, из-за которого возник конфликт. Пусть R бинарное отношение на S, называемое отношением подобия. Если (S,, S2) є R, то будем говорить, что системаS,, вступающая в ресурсный конфликт с системой S2, имеет с системой S2 подобные цели относительно свойств ресурса, из-за которого возник конфликт. В остальных случаях будем говорить, что система S, не подобна S2 или отлична от S2. Определение 3.1. Множество AcS называются ядром (классом) конфликта в (S,R), если любые две его системы S, и S2 имеют подобные цели относительно свойств ресурса, из-за которого возник конфликт, т.е. для них выполняется соотношение S, R S2. Теорема 3.1. Для того чтобы, S, и S2, вступающие в конфликт, имели подобные цели относительно свойств ресурса, из-за которого возник конфликт, т.е. выполнялось соотношение S, RS2, необходимо и достаточно, чтобы существовало ядро конфликта А, содержащее обе эти системы. Доказательство. Если системы St и S2 лежат в ядре конфликта А, то по определению А выполнено соотношение S, R S2. Если S, R S2, то множество {S,,S2} само образует ядро конфликта, так как, кроме исходного соотношения, выполнено также соотношение S, R S,, S2 R S2, S2 R S,.
Общая постановка задачи планирования расписаний действий производственно-экономических систем
В условиях сокращения сроков от возникновения идеи до реализации актуальной становится задача по обоснованию на начальной стадии жизненного цикла - формирования технического задания (ТЗ) на разработку в виде номенклатуры требований, подлежащих выполнению синтезируемой ИАП. Просчеты при формировании ТЗ приводят к неэффективному использованию и быстрому «моральному старению» ИАП, вследствие изменения условий, для которых она создавалась. Вследствие чего ошибки (риск) при определении путей разработки ИАП недопустимы.
Для соответствия ИАП своему целевому предназначению ее элементы должны функционировать в динамически изменяющихся условиях, которые можно разделить на внешние и внутренние. Внешние условия связаны с достижением превосходства (паритета) ПЭС над противоборствующей ПЭС -оптимизацией способов применения, а внутренние - с разрешением конфликта «внутри» ИАП - оптимизацией и распределением ресурса элементов для обеспечения действий ПЭС.
Задание на разработку, в общем случае, формируется в виде номенклатуры основных требований, которые отражают одну или нескольких целевых функций и концептуально определяют на качественном или количественном уровне цель (z) или вектор целей (Zp Z2,..., Zn) синтеза ИАП, где п - число целей. Требования для синтеза ИАП, исходя из условий применения ПЭС, могут носить многоплановый характер, вследствие чего номенклатура требований формируется под различными аспектами, характеризующими организационно-функциональные (цель, задачи, организация, способы применения), системотехнические (состав и структура) и технические (характеристики, определяющие технический облик) условия применения ИАП [139]. Учет данных обстоятельств приводит к непрерывному изменению конфигурации ИАП и заполненности номенклатуры основных требований, а также соответствующему изменению объема задач, возлагаемых на разрабатываемые действия с учетом изменения требований.
В общем случае, номенклатура требований включает требования, которые могут быть реализованы ИАП, и требования, которые не могут быть ими выполнены [237, 238, 242]. В совокупности все множество требований образует динамическую номенклатуру требований. Часть требований, которая не может быть выполнена имеющимися средствами, можно представить в виде разностного поля требований, являющегося сложной функцией состава, структуры и способов действий ПЭС (их ИАП).
В основе динамических требований, подлежащих выполнению ИАП, лежит номенклатура объектов воздействия ПЭС {В}, характеризуемых рядом параметров (признаков). Каждый элемент определяется множеством признаков, ограниченных по каждому параметру на соответствующей шкале признака сверху и снизу. Числовые значения, ограничивающие величину признака, могут быть заданы граничными, значениями, определяющими диапазон сверху и снизу, либо средним значением.
Задача формирования номенклатуры требований к ИАП заключается в формировании всей номенклатуры элементов воздействия ПЭС {в}, составляющих детерминированный вектор требований в виде совокупности классов требований. Требования, отличающиеся хотя бы одним признаком, относятся к различным классам.
Таким образом, номенклатура требований к ИАП может быть представлена в виде динамической области, которая представлена вектором требований [241]. Область, ограниченная совокупностью границ, ортогональным к осям, вдоль которых отложены составляющие требований, образовывает многомерный параллелепипед с ортогональными поверхностями. Дальше последовательно разделяется номенклатура требований по всем признакам. В результате выделяются многомерные области, имеющие форму многомерных параллелепипедов, линейные размеры которых вдоль всех осей пространства требований по мере удаления от начала координат увеличиваются в соответствии с выбранным для этой координаты рядом признаков. Всем требованиям, попавшим в одну и ту же область, приписывают вектор класса, равный вектору, соединяющему начало координат с самой удаленной вершиной соответствующего многомерного параллелепипеда. Таким образом, динамическая номенклатура требований разбивается на множество классов, каждый из которых содержит требования, определяемые векторами соответствующих вершин, а число требований в классе равно числу требований в соответствующем параллелепипеде.
Составить единую математическую модель для решения задачи обоснования динамической номенклатуры требований, подлежащих реализации ИАП, является невозможным. Поиск решения необходимо осуществлять с помощью комбинаторного метода на основе [139]: а) формализации состава, характеристик и способов применения ПЭС{В}; б) определения множества признаков, характеризующих элементы (объекты воздействия); в) выбора объектов воздействия в структуре ПЭС{в}; г) распределения ресурсов ПЭС (ее ИАП) по объектам воздействия ПЭС {в}.
Представим динамические требования в виде детерминированного вектора задач, подлежащих выполнению ИАП. Исходя из этого формирование облика ИАП осуществляется применительно к множеству задач, определяемых структуризацией цели по этапам функционирования ПЭС. Под задачами, определенными на множестве задач G(GCZ), понимаются (п + 1) -отношения F (способы длительного (Sn) и кратковременного воздействия (Sr) между элементами Р множества ресурсов ИАП р = 1,Р) и соответствующими элементами ПЭС{в}т, т = 1,М (объектами длительного (Nn) и кратковременного воздействия (Nr)), такие, что для каждого произвольно взятого элемента р,,р2,...,рт єР соответственно существует единственный или несколько элементов m,,m2,...,mp єМ, для которых (п + 1) — система (рр р2,...,рт, Шрт2,..., тр) принадлежит множеству F. Задачи ИАП определяются в метрическом пространстве, в котором для каждой пары элементов (pm,mp) или (pm,mj ...mp)eG поставлено в соответствие некоторое число p(pm,yn,Nn,Nr,Sn,Sr), характеризующее требуемую эффективность решения задачи. Это число по определению должно обладать свойствами симметрии, транзитивности и неотрицательности [168]. Генерация задач ИАП проводится на основе удовлетворения принципам полноты (5Я) и достаточности W [139].
Постановка задачи по обоснованию поля номенклатуры требований формируется следующим образом: необходимо в пространстве состояний n3C{Zr} определить минимальное количество задач \G0}, выполнение которых обеспечивает достижение ее целей {Z0} в течение времени Тф}:
Построение моделей поведения информационной системы поиска информации о конкурентах
Следовательно, если в какой-то момент времени будет известны значения потенциалов систем А і и Аг на рынке, то, сопоставив их с графиком области притяжения положения равновесия, можно сделать вывод о дальнейшем поведении системы (попадании в область устойчивости), и, исходя из этого, принимать решения по управлению.
Достоинством предложенной модели формирования операций управления поведением ПЭС является инвариантность к их целевому назначению. Ее применение совместно с рассмотренными показателями взаимных отношений операций позволяет производить выбор бесконфликтных операций по использованию ресурсов ПЭС в зависимости от условий их взаимодействия с внешней средой. Автоматизация этой процедуры обеспечит оперативную адаптацию операций управления ПЭС к изменяемым условиям ее функционирования, а это способствует организации применения ресурсов.
Теоретико-множественное представление взаимодействия ПЭС позволило установить формальные и семантические связи между системами, участвующими в ресурсном конфликте, что привело к пониманию такой сложной таксономической проблемы как ресурсный конфликт и выявлению адекватных процедур для ее решения. 3. Основным элементом постановки задачи синтеза информационно-аналитической деятельности ПЭС является формулировка критерия и показателей эффективности для синтеза разного рода ИАП и различных условий неопределенности. Показано, что: В содержательном смысле этот критерий основан на принципе полезности, который выражает систему предпочтений J11 IP и выражает правило выбора из множества вариантов наиболее предпочтительного; Структура показателей эффективности - связные графы, вершины которых отображают цели системы, а ребра - связи между ними, при этом на разных уровнях дерева в понятие целей вкладывается соответствующее уровню содержание, что логически упорядочивает структуру моделей и методик оценки эффективности информационно-аналитической деятельности ПЭС. 4. Сформулированная постановка задачи синтеза вариантов ИАП относится к классу обратных математических задач оптимизации. Проведенные исследования свойств модели позволили для снятия разного рода неопределенностей синтеза информационно-аналитической деятельности ПЭС использовать два основных принципа: гарантированного результата и последовательного разрешения неопределенности. 5. Построенная математическая модель для решения задачи обоснования динамических требований к ИАП, определяющей облик информационно-аналитической деятельности ПЭС, является многопараметрической оптимизационной задачей с нелинейной целевой функцией, связанными переменными и взаимозависимыми ограничениями, для иерархической декомпозиции которой на ряд задач «допустимой сложности» исходными предпосылками является пространственно-временная структура развертывания конфликта. 6. Сформулированное определение устойчивости функционирования ПЭС является расширением известного определения устойчивости Ляпунова на системный случай. 7. Найденные стационарные условия устойчивости ресурсного взаимодействия ПЭС показали, что ресурсно-совместимые ПЭС могут устойчиво функционировать не при любых значениях поступающего на вход ПЭС множества ресурсов, а только принадлежащих определенной области ресурсного взаимодействия. Наличие лимитирующих факторов на входе ПЭС допускает ресурсную совместимость ее подсистем. Вследствие этого в условиях ограниченности ресурса на входе ПЭС критерий минимизации суммы коэффициентов (3.54) использования ресурсов подсистем ПЭС является важным выводом. Именно соотношения коэффициентов использования ресурсов определяет область ресурсного взаимодействия подсистем ПЭС внутри пространства ресурсов, поступающего на вход ПЭС. 8. Рассмотрение особенностей ресурсного взаимодействия ПЭС показано, что ему присуще протекание целого ряда нестационарных процессов; большое число распределенных в пространстве и во времени параметров состояния и сложность связей между ними; непрерывное изменение технологических параметров (например, ресурса) и свойств систем, характеризующих поведение ПЭС. 9. Построенная обобщенная модель оптимизации ресурсного взаимодействия ПЭС в виде системы дифференциальных уравнений изменения параметров ресурса и потенциала, вступающих в конфликт за общий ресурс систем полностью отражает основные закономерности протекания во времени и в пространстве подобных процессов. 10. Проведены качественные исследования математической модели конкурентного взаимодействия ПЭС, которые показали, что данное взаимодействие имеет четыре положения равновесия, но только одно из них является полностью ненулевым устойчивым узлом. 11. Построены фазовые траектории системы вблизи положений равновесия, позволяющие прогнозировать поведение системы в зависимости от начальных условий. Проведена оценка области притяжения положений равновесия рассматриваемой системы, показывающая, как близко данная система должна находиться от своего устойчивого положения равновесия, чтобы сохранилось ее устойчивое состояние. Необходимым условием функционирования любой системы, в том числе и ПЭС, является непрерывное регулирование потоков (материальных, трудовых и т. п.) на входе и выходе, т. е. каждая ПЭС представляет собой открытую по ресурсу систему, внутренняя структура которой определяется параметрами элементов внешней среды. Пусть ПЭС в процессе достижения некоторой цели W состоит из М подсистем, взаимодействующих между собой через использование общих ресурсов, т. е. ПЭС = ПЭСт }, т = 1, М. Пусть на вход ПЭС поступают множества параметров As, s — I, S, которые необходимо учитывать при планировании, и множество временных интервалов D, на которых данные параметры должны быть распределены.
