Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Проблема принятия решений на основе многокритериальной оценки в задачах проектирования железных дорог 13
1.1 Краткий анализ трудов ученых 13
1.2 Основные понятия в теории принятия решений 19
1.3 Классификация задач принятия решений 20
1.4 Индивидуальные методы принятия решений на основе многокритериальной оценки 25
1.5 Коллективные методы принятия решений 41
1.6 Аналитический обзор программ поддержки принимаемых решений 50
1.7 Выводы по главе 62
ГЛАВА 2. Методика выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки 63
2.1 Основополагающие методы решения многокритериальных задач в
проектировании железных дорог 63
2.1.1 Метод идеальной точки 63
2.1.2 Метод анализа иерархии 64
2.1.3 Метод Electre I 68
2.2 Методика индивидуального принятия решений при выборе оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки 70
2.3 Обобщение принятия решений группой лиц 79
2.4 Выводы по главе 82
ГЛАВА 3. Применение методики в различных ситуациях принятия решений в проектировании железных дорог 83
3.1 Исследование влияния качества исходной информации и различной степени доверия ЛПР к ее полноте и точности на конечный результат выбора по предложенной методике 83
3.2 Автоматизация разработанной методики и внедрение в процесс проектирования программы для ЭВМ «Системы поддержки принимаемых решений (Валерия)» 102
3.3 Выводы по главе 111
ГЛАВА 4. Реализация методики в практических задачах проектирования железных дорог 112
4.1 Вариантное проектирования селезащитных сооружений на трассе БАМ 112
4.2 Вариантное проектирование лавинозащитных сооружений на трассе БАМ 118
4.3 Вариантное проектирование при проектировании ремонтов железнодорожных путей 123
4.4 Выводы по главе 4 133
Заключение 134
Библиографический список
- Основные понятия в теории принятия решений
- Коллективные методы принятия решений
- Методика индивидуального принятия решений при выборе оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки
- Вариантное проектирование лавинозащитных сооружений на трассе БАМ
Введение к работе
Актуальность исследования
Спецификой отрасли железнодорожного строительства является многовариантность проектных решений, которые отличаются между собой политическими, экономическими, техническими, экологическими и социальными факторами. Выбор варианта проектного решения из множества исходных альтернатив подразумевает отказ от прочих вариантов в пользу одного оптимального (наилучшего) решения. Данные, которыми руководствуется лицо, принимающее решение (ЛПР), представляют собой оценки сравниваемых вариантов проектных решений по различным критериям. Одним из важных критериев является показатель чистого дисконтированного дохода. Большое значение также имеют другие частные критерии эффективности, такие как: срок окупаемости, продолжительность и сложность строительства, трудоемкость эксплуатации, воздействие на природную среду и др. В различных ситуациях принятия решений некоторые из частных критериев эффективности могут быть оценены количественно, некоторые - качественно (лингвистически). За каждое принятое решение ЛПР несет ответственность. В процессе выбора оптимального решения следует с особой тщательностью рассмотреть все возможные последствия. Поэтому, разработка и внедрение методики выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки является актуальной научно-технической задачей.
Объектом исследования являются задачи выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки в четкой среде.
Цель исследования состоит в разработке методики выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки.
Для достижения цели в диссертации решены следующие задачи:
изучены и проанализированы существующие теоретические методы и практические способы принятия решений, проведена оценка их применимости при проектировании железных дорог;
модифицированы известные методы принятия решений с целью возможности их внедрения в практику проектирования железных дорог;
предложена методика выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки при индивидуальном и групповом принятии решений;
предложен алгоритм процедуры выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки и выполнена его автоматизация в виде программы для ЭВМ;
5) проведена реализация предложенной методики и внедрена программа для ЭВМ в практику проектного института.
Методы исследования
В работе использованы основные положения теории информации, теории вероятностей, методы принятия решений, методы бинарных отношений.
Научная новизна
Предложена методика выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки при индивидуальном и групповом принятии решений.
Предложен алгоритм процедуры выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки.
Личный вклад автора
Все основные исследования, включая постановку цели и задач работы, создание методики выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки, разработка алгоритма процедуры выбора и программ для ЭВМ, внедрение методики и программ в проектную деятельность и в учебный процесс выполнены автором лично. Участие автора подтверждается значительным числом публикаций по теме, а также результатами апробации на научных конференциях.
Достоверность научных результатов подтверждается
использованием методологии многокритериального принятия решений;
разработкой системы поддержки принимаемых решений в проектировании железных дорог на основе предложенных процедур принятия решений;
использованием лицензионного программного обеспечения Delphi 2010;
экспериментальной проверкой работоспособности предложенной методики и разработанных программ в задачах проектирования железных дорог (проектирование защитных сооружений и реконструкции плана железнодорожного пути на Восточно-Сибирской железной дороге, проектирование вариантов трассы легкого рельсового транспорта в Иркутске).
Практическая ценность
Внедрение предложенной методики в практику работы проектной организации позволяет эффективно решать многокритериальные задачи выбора оптимальных вариантов проектных решений. Произведена модификация известных методов, которая позволила расширить сферу их применения, повысить их точность и, в конечном итоге, повысить обоснованность принимаемых решений и качество проектирования железных дорог. При этом учтены основные возможные ситуации, возникающие в проектировании железных дорог на предпроектной стадии и стадии проект (технико-
экономическое обоснование):
при наличии количественной оценки вариантов решения в пределах требуемой точности предложен модифицированный метод идеальной точки;
при отсутствии количественной, но хорошо структурируемой качественной оценке вариантов предложен модифицированный метод анализа иерархий;
при расчетах с использованием приблизительных количественных оценок предложен модифицированный метод порогов несравнимости Electre I.
Проведено внедрение предложенной методики и программы для ЭВМ - «Система поддержки принимаемых решений (Валерия)», разработанной автором на основе предложенного алгоритма процедуры выбора оптимального решения, в практику проектного института - Восточно-Сибирского института проектирования транспортных систем (ВСИПТС ИрГУПС). Автоматизация разработанной методики позволила повысить эффективность ее внедрения.
Предложенная в работе методика выбора оптимального решения и разработанная программа могут в дальнейшем стать основой для разработки методических рекомендаций по принятию оптимальных решений при проектировании железных дорог.
Реализация и внедрение результатов работы
1. Предложенная автором методика и программа «Валерия» позволили принять оптимальные решения в следующих проектах, выполненных ВСИПТС ИрГУПС:
выбор оптимального варианта лавинозащитных сооружений по титулу «Защитные сооружения на Восточно-Сибирской железной дороге. 996 км пк 2-4 участка Кунерма - Дельбичинда», договор субподряда с Иркутскжелдорпроектом - филиалом ОАО «Росжелдорпроект» № 2559/СП, 2008 год;
выбор оптимального варианта селезащитных сооружений по титулу: «Защитные сооружения на Восточно-Сибирской железной дороге. 995 км пк 1-2 участка Кунерма - Дельбичинда», договор субподряда с Иркутскжелдорпроектом - филиалом ОАО «Росжелдорпроект» № 2560/СП, 2008 - 2009 годы;
выбор оптимального варианта трассы легкого рельсового транспорта по титулу «Комплексная экспертная оценка целесообразности устройства грузопассажирского железнодорожного сообщения г. Иркутск - аэропорт «Иркутск-Новый», договор субподряда с ОАО «Иркутскгражданпроект» № ВСИПТС-09-01, 2009 год;
выбор оптимального варианта защитных сооружений от скальных обвалов по титулу «Модернизация железнодорожного пути на участке Улан-Удэ - Заудин-ский, путь 1, от 5641 км пк 3+07 до 5649 км пк 2+50, 7,90 км», договор с Восточно-Сибирской железной дорогой - филиалом ОАО «РЖД» № ВСИПТС-11-03, 2011 год;
5) выбор оптимального варианта реконструкции плана железнодорожного пути по титулу «Модернизация железнодорожного пути на участке Половина - Белая, путь 2, от 5081 км пк 2+78 до 5099 км пк 6+62, 18,4 км», договор с Восточно-Сибирской железной дорогой - филиалом ОАО «РЖД» № ВСИПТС-11-07, 2011 год.
2. Предложенная методика и программа «Валерия» внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО ИрГУПС:
для студентов специальности 270204.65 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»: при разработке курса лекций по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог»; при проведении практических занятий по курсовому проекту «Проект участка новой железнодорожной линии»; при выполнении дипломного проектирования;
для студентов специальности 270115.65 «Экспертиза и управление недвижимостью»: при разработке курса лекций по дисциплине «Методы принятия проектных решений в строительстве»; при проведении лабораторных и издании учебно-методического пособия по лабораторным работам.
Положения, выносимые на защиту
Методика выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки при индивидуальном и групповом принятии решений.
Модифицированные методы идеальной точки, анализа иерархии и Electre I для применения в отрасли проектирования железных дорог.
Алгоритм процедуры выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки.
Апробация результатов исследования
Основные материалы работы докладывались и обсуждались на:
студенческой конференции «УнИКС-2007», Иркутск, ИрГУПС, 2007 г.,
четырех Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации российских железных дорог», Иркутск, ИрГУПС, 2007-2010 гг.,
трех Международных научно-практических конференциях студентов и аспирантов «Problems and Prospects of Survey, Design, Construction and Maintenance of Northeast Asia Transport Systems», Иркутск, ИрГУПС, 2009-2011 гг.,
Международной научно-практической конференции «Развитие транспортной инфраструктуры - основы роста экономики Забайкальского края», Чита, ЗабИЖТ, 2008 г.;
Международной научно-практических конференции «Проблемы трансферта современных технологий в экономику Забайкалья и железнодорожный транспорт»,
Чита, ЗабИЖТ, 2011г.;
Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития железнодорожного транспорта», Красноярск, ДЦНТИ КрЖД, 2009 г.;
двух межвузовских научно-практических конференциях «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», Иркутск, ИрГУПС, 2009, 2011 гг.;
технических советах службы пути Восточно-Сибирской дирекции инфраструктуры в 2008 и 2011 гг.
заседаниях кафедры «ИППЖДиУН» ИрГУПСа в 2007-2011 гг.,
10) технических совещаниях ВСИПТС ИрГУПС в 2008-2011 гг.
Публикации. По результатам работы опубликована 21 работа, из них 4 статьи в
изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также получены 3 свидетельства о государственной регистрации разработанных программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, приложений. Объем работы составляет 168 стр. машинописного текста, в том числе 41 рисунок, 54 таблицы и 6 приложений. Список использованных источников содержит 160 наименований.
Основные понятия в теории принятия решений
В.А. Подвербный рассмотрел решение различных видов задач принятия решений в проектировании железных дорог, использовав аксиоматические декомпозиционные методы теории ожидаемой полезности [111, 112].
К.Ю. Ворончихин разработал методику выбора технических параметров проектируемых новых и реконструируемых железнодорожных линий с учетом неопределенности исходной информации [33].
К.А. Кирпичников изучил проблему формирования и усиления железнодорожной сети в малоосвоенных районах, для которых особенно важным представляется научно-обоснованное прогнозирование развития сети дорог с учетом условий, характеризующих эти территории, разработал методику прогнозирования развития сети железных дорог в малоосвоенных районах [55, 56].
Г.Ю. Бирюкова исследовала проблему рисковых событий, возникающих в процессе реализации инвестиционных проектов на железных дорогах, разработала методику поддержки принятия решений с учетом фактора риска при проектировании новых и реконструкции существующих железных дорог с использованием метода анализа иерархии [15].
Н.В. Кашкин предложил классификацию рисков, учитывающую особенности определения расчетной мощности проектируемых железных дорог, а также разработал методику обоснования расчетной мощности проектируемых железных дорог, их отдельных устройств и сооружений на основе экспертной многокритериальной оценки и компьютерной поддержки принятия решений, с учетом факторов риска и неопределенности на основе метода анализа иерархии [53].
Научная школа кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ПГУПСа (ЛИИЖТа) внесла большой вклад в решение проблемы выбора оптимальных вариантов развития транспортных сетей регионов, а также в проблему совершенствования оценки экономической эффективности вариантов проектных решений. Е.С. Свинцов сформулировал и обосновал критерии и методы декомпозиции общей транспортной сети и сети железных дорог на полигоны на каждом уровне решения задач управления развитием, разработал методы оптимизации решения конкретных задач реализации проектных решений [104]. Н.С. Бушуев рассмотрел линейно-временную увязку реконструктивных мероприятий по усилению мощности железнодорожного направления [21]. И.В. Благоразумов проанализировал риски при проектировании железных дорог [16]. Научная школа кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПСа внесла большой вклад в решение проблемы многокритериального выбора оптимальных вариантов проектных решений. Г.Л. Аккерман [2] занимался проблемой выбора вариантов при проектировании железных дорог с использованием ЭВМ. Работа А.И. Скутина [124] посвящена выбору направления трассы железной дороги в сложных условиях равнинной местности.
Научная школа кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ДВГУПСа (ХабИИЖТа) внесла большой вклад в решение проблемы принятия решений при развитии облика и мощности железных дорог.
Работы С.М. Гончарука, В.С. Шварцфельда [38, 39, 40] подробно освящают поддержку принятия решений по проектированию облика и мощности региональной сети железных дорог на основе геоинформационной аналитической системы, оценку проектных альтернатив облика и мощности сети железных дорог для принятия решений.
Вл.А. Анисимов [6] предложил концепцию проектирования комплексного развития региональной сети железных дорог с учетом изменения облика и мощности станций и узлов. В рамках концепции им предложены: структурно-параметрическая модель региональной сети железных дорог; система показателей для оценки проектных альтернатив; модель расчета критерия надежности функционирования и развития региональной сети железных дорог. В.А. Анисимов [4] сформулировал математическую постановку и основы метода решения задачи развития линейной транспортной системы.
Н.С. Нестерова [94] исследовала диапазон возможного изменения технического состояния железнодорожного направления в период принятия и реализации решений; сформировала информационно-аналитическую модель для принятия решений по изменению мощности железнодорожного направления в условиях неопределенности его технического состояния; создала алгоритм и его программное обеспечение, позволяющие в автоматизированном режиме реализовать разработанную методику формирования эффективной области альтернатив для принятия решений по изменению мощности железнодорожного направления в условиях неопределенности его технического состояния.
А.В. Соколов [107] создал модифицированную методику принятия решений по эффективному использованию и развитию мощности полигона сети железных дорог.
А.Р. Едигарян [96] доработал системный подход к оценке влияния геометрии трассы существующего железнодорожного направления на показатели его эксплуатационной работы, разработал методику формирования эффективной области альтернатив изменения геометрии трассы существующего железнодорожного направления, направленную на улучшение надежностных и эксплуатационных показателей его работы, создал алгоритмы и программное обеспечение для ее реализации.
О.А. Левченко предложила решение задачи формирования схемы этапного развития железнодорожной линии с обоснованием эффективного сочетания массы и скорости движения грузовых поездов для каждого этапа работы линии с учетом динамики разнородных перевозок, изменения нормы дисконта во времени, обеспечения достаточной продолжительности этапов работы линии, а также влияния сроков переустройства линии на величину затрат и экономическую эффективность ее работы.
Н.А. Лебедева [73] разработала методику формирования области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов с целью улучшения эксплуатационных показателей их работы и повышения уровня надежности.
В существующих «Методических указаниях по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций» [83] основной упор идет на экономическую эффективность капитальных вложений в проектирование железнодорожного объекта. Экономический эффект вложений, в первую очередь, подразумевает денежные затраты. Этот показатель является одним из самых значимых показателей в рыночной экономике страны. Но он не является всесторонним показателем, подчеркивая только материальную выгоду, ожидаемую от капитальных вложений.
Для всесторонней оценки и «правильного» восприятия всей картины оценивания вариантов проектных решений, необходимо учитывать все критерии, которые влияют в той или иной степени на результат сравнения.
Следует отметить значительный вклад в практическое решение проблемы обоснования оптимальности принимаемых проектных решений проектируемых железных дорог проектных и научно-исследовательских институтов: ВНИИЖТа, ВНИИТСа, ИКТП, ГипротрансТЭИ, проектно-изыскательских институтов: «Мосги-протранс», «Ленгипротранс», «Киевгипротранс», «Томскгипротранс», «Уралгипро-транс», «Сибгипротранс», «Востсибтранспроект», «Дальгипротранс», а также проектно-изыскательских институтов - филиалов ОАО «Росжелдорпроект» и многих других проектных и научно-исследовательских институтов.
Коллективные методы принятия решений
В современных условиях при решении большинства сложных и неоднозначных инженерных задач, которые встречаются в проектировании железных дорог на предпроектной стадии и стадии «проект», выработка и принятие решений все чаще являются предметом группового, коллективного творчества [63].
Решения становятся коллективными (коллегиальными). Решения, связанные с риском, как правило, особо ответственны. Поэтому здесь роль выбора решения весьма велика. Ответственность, однако, далеко не единственная причина, по которой приходится прибегать к коллективным решениям. Групповой выбор решения в ряде случаев, оказывается менее субъективным, дает возможность выявить больше альтернатив, всесторонне оценить многочисленные варианты, выбрать из них лучшие и устранить слабые. Существенным недостатком коллективного решения является его сравнительно низкая оперативность: выработка такого решения требует определенного времени.
Традиционным способом решения этих задач является организация совещаний [71, 72, 158], на которых члены коллективного органа, принимающего решения, выступают как эксперты, оценивая различные варианты решений и убеждая других членов присоединиться к их мнению. Во многих случаях эти обсуждения позволяют прийти к единому мнению, которое иногда отражает компромисс между членами коллективного органа, принимающего решения. Несомненными преимуществами такого способа принятия коллективных решений являются: - возможность для каждого из членов группы высказать свое мнение и обосновать его; - возможность для каждого из членов группы выслушать мнение всех других членов.
Наряду с указанными достоинствами применение традиционного способа решения задач коллективного выбора в ряде случаев сопровождается следующими отрицательными явлениями: - чрезмерно сильное влияние на группу доводов одного или нескольких членов (коалиции), направленных на выпячивание положительных особенностей предпочитаемых ими вариантов решений; - большая и зачастую неэффективная трата времени членами группы, особенно при сильном расхождении мнений у некоторых из них; - поспешное применение правила большинства, не позволяющего учесть мнения всех членов группы.
С попытками преодолеть те или иные отрицательные черты традиционных способов принятия коллективных решений связаны различные направления исследований. Принятие решений группой лиц отличается от принятия индивидуальных решений. У каждого из членов группы имеется, как правило, свой взгляд на проблему. Если эти взгляды полностью совпадают либо если в группе есть диктатор, навязывающий свои предпочтения, то задача принятия коллективных решений не возникает. В общем случае основной для групповых принятий решений является проблема поиска компромисса, приемлемого для всех членов группы.
Наиболее обобщенная классификация групповых задач разработана Д. Хакме-ном и Ч. Моррисом. Она включает следующие типы групповых задач [27, 72]: продуктивные (их решение ведет к получению оригинальных, творческих продуктов, например, к генерированию новых идей); дискуссионные (требуют от членов группы дискуссии по поводу конкретного вопроса и выработки согласованного решения); проблемные (они требуют выявления специфики процесса, развертываемого с целью решения некоторой проблемы).
Групповая задача (согласно М.Шоу) имеет такие измерения, как; трудность (величина усилия, требуемого для выполнения задачи); множественность решений (сложное измерение, включающее набор возможных приемлемых решений, альтернативы выполнения задачи, степень верификации приемлемых решений); внутренний интерес к задаче (степень, в которой задача сама по себе представляет интерес для членов группы, побуждая их активность); требования кооперации (степень интеграции действий членов группы для выполнения задачи); интеллектуально-манипулятивные требования (диапазон требований к решению задачи: от чисто умственного, до чисто двигательного характера); - популяционное знакомство (степень, в которой члены группы уже сталкивались с подобной задачей в жизни).
Различают несколько разновидностей групповых дискуссий [72, 74]. Одна из них, введенная А.Осборном, получила название «брейнсторминг» («мозговая атака») [135]. Суть дискуссии такого плана заключается в том, что для выработки коллективного решения группа разбивается руководителем на две части: «генераторов идей» и «критиков». На первом этапе дискуссии действуют «генераторы идей», задача которых состоит в том, чтобы набросать как можно больше предложений относительно решения обсуждаемой проблемы. Предложения могут быть абсолютно неаргументированными, даже фантастическими, но обязательно условие, что на этом этапе их никто не подвергает критике. Цель - получить как можно больший массив самых разнообразных предложений. В этой связи встает чрезвычайно важный вопрос о значении критичности личности в ходе принятия решения. Традиционно критичность позиции рассматривается как позитивная черта, препятствующая суггестивному воздействию. Однако в экспериментальных исследованиях было установлено, что чрезмерная критичность на определенных фазах принятия группового решения играет не положительную, а отрицательную роль.
На втором этапе в дело вступают «критики», они начинают сортировать поступившие предложения: отсеивают совершенно непригодные, откладывают спорные, безусловно, принимают очевидные удачи. При повторном анализе спорные предложения обсуждаются, и из них удерживается также максимум возможного. В конечном итоге группа получает довольно богатый набор различных вариантов решения проблемы.
Рассмотрим некоторые методы коллективного принятия решений [71, 158, 159].
1. Метод Дельфи - многоэтапная процедура анкетирования. После каждого этапа данные анкетирования дорабатываются, и полученные результаты сообщаются экспертам с указанием расположения оценок. Первый этап анкетирования проводится без аргументации, во втором отличающийся от других ответ подлежит аргументации или же эксперт может изменить оценку. После стабилизации оценок опрос прекращается и принимается предложенное экспертами или скорректированное решение.
2. Морфологический метод и метод анализа круга проблем. Методы состоят в разложении исходной проблемы на компоненты или возникающие проблемы, а затем в их последующей разбивке на альтернативные способы реализации. Затем составляются все возможные варианты сочетаний. Для каждого из них или лишь для наиболее перспективных вариантов составляется соответствующий проект.
3. Метод аналогий. Идея метода состоит в вычленении возникшей проблемы и попытке ее решения с помощью идей из других сфер жизни и науки. Одно время метод применялся настолько успешно, что на его основе родилась целая наука - си-нектика. Ее область, занимающаяся заимствованием технических идей в биологии, называется бионикой.
Методика индивидуального принятия решений при выборе оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки
Сопоставление вариантов выполняется в иерархическом пространстве признаков (критериев). Основными видами сопоставления являются отбор, оценивание и классификация вариантов. Количество оцениваемых вариантов может меняться от одного до двух сотен. Количество оценивающих признаков (критериев) может меняться в тех же пределах.
Cистема «СВИРЬ» реализована в двух редакциях: рейтинговой и универсальной.
Рейтинговая редакция системы специализирована на решение задач многокритериальной оптимизации с аддитивной функцией полезности (рейтинговых задач). Функция полезности используется для определения рейтингов сопоставляемых объектов.
Возможности системы «СВИРЬ»: создание и редактирование модели оценивания, ввод данных из пакета MS Excel, задание значимости критериев в таблицах и иерархии, настройка и решение задачи, представление результатов с использованием когнитивной графики, анализ результатов, вывод и редактирование результатов в MS Excel и MS WinWord, сохранение модели и настроек задачи оценивания.
Универсальная редакция реализует все функции рейтинговой редакции, а также позволяет решать задачи многокритериальной оптимизации, идентификации и нечеткой классификации на дискретном множестве вариантов.
Система «СВИРЬ» может применяться как многофункциональная система для оценивания множества вариантов проектных решений в детерминированных задачах проектирования железных дорог.
Разработчики программы: ЗАО «Нейросплав», г. Рязань. В основе программы «ИМПЕРАТОР-3» лежит процедура определения рейтинга вариантов проектных решений по методу анализа иерархий (рис. 1.6). Проектировщик может использовать различные
Возможности программы «ИМПЕРАТОР-3С» (стандартная конфигурация): организация «пространства имен» (понятийной сетки) для проекта, создание и редактирование графических схем ситуаций принятия решения, сбор данных путем проведения парных сравнений в различных шкалах (возможен учет качественных предпочтений проектировщика), поиск противоречий в сравнениях и средства для их минимизации, расчет приоритетов вариантов, комментирование всех этапов построения иерархических моделей принятия решения, работа с библиотеками, содержащими проекты с типичными моделями принятия решений, создание аналитических отчетов в формате Microsoft Word, сохранение и загрузка моделей в файле формата Excel, синтез моделей ситуаций принятия решения из нескольких иерархических моделей.
Версия «ИМПЕРАТОР-3П» (профессиональная конфигурация) имеет дополнительно следующие возможности: сохранение данных в проекты библиотеки и обмен данными между проектами, создание сценариев проверки качества результатов моделирования. Версия «ИМПЕРАТОР-3АП» (конфигурация для стратегического анализа и прогноза) имеет дополнительно следующие возможности: решение обратных задач (восстановление данных в модели принятия решения по известному результату и заданных ограничениях), решение задач выбора проектных решений из группы возможных вариантов с учетом действия случайных обстоятельств и другие.
К достоинствам программы «ИМПЕРАТОР-3» можно отнести: удобный пользовательский интерфейс с панелью инструментов и справкой; возможность сохранения проекта и результатов расчета; возможность печати результатов расчетов. Технология с использованием «приборной панели» Технология предложена Вл.А. Анисимовым, С.М. Гончаруком в Дальневосточном государственном университете путей сообщения (г. Хабаровск) [9].
Технология работы с областью эффективных проектных альтернатив развития региональной сети железных дорог (далее, РСЖД) с использованием «приборной панели» включает в себя упорядоченные по приоритету показатели функционирования и развития РСЖД, их пороговые значения (минимум или максимум) и значения по альтернативам.
Используя «приборную панель», ЛПР указывает ограничения по показателям, устанавливая, таким образом условия формирования области эффективных проектных альтернатив изменения облика и мощности РСЖД. Затем ЛПР посылает в программно-технический комплекс управляющую команду «сформировать область эффективных проектных альтернатив», т.е. отобрать конкурентоспособные варианты в соответствии с указанными ограничениями и вывести их на «приборную панель», упорядочив по значениям показатели. Из исходного множества возможных проектных альтернатив, согласно указанным ограничениям выделяется область эффективных решений, которая отображается на «приборной панели». Программный комплекс для формирования области эффективных альтернатив изменения облика и мощности железнодорожных участков и направлений
Авторы: Вл. А. Анисимов, М.А. Баткин, Дальневосточный государственный университет путей сообщения (г. Хабаровск) [10].
Для построения области эффективных альтернатив используется модифицированный метод динамического программирования – алгоритм Кеттеля, с помощью которого находится полное множеств- Парето оптимальных альтернатив, являющееся основной для выбора оптимального варианта ЛПР.
Вариантное проектирование лавинозащитных сооружений на трассе БАМ
Если же при этих уровнях сравнить альтернативы не удалось, то они объявляются несравнимыми. Если оценки альтернатив в значительной степени противоречивы (по одним критериям одна намного лучше другой, а по другим - наоборот), то такие противоречия никак не компенсируются и такие альтернативы сравнивать нельзя.
На основании заданных оценок двух альтернатив подсчитываются значения двух индексов: согласия и несогласия. Эти индексы определяют согласие и несогласие с гипотезой, что альтернатива At превосходит альтернативу Aj. Этап исследования множества альтернатив Из множества альтернатив удаляются доминируемые. Оставшиеся образуют первое ядро. Альтернативы, входящие в ядро, могут быть либо эквивалентными, либо несравнимыми.
Вводятся более «слабые» значения уровней согласия и несогласия (меньший по значение уровень согласия и больший уровень несогласия), при которых выделяются ядра с меньшим количеством альтернатив. В последнее ядро входят наилучшие альтернативы. Последовательность ядер определяет упорядоченность альтернатив по качеству.
Методика индивидуального принятия решений при выборе оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки Процедура принятия решений при проектировании железных дорог в условиях многокритериального выбора состоит из совокупности этапов [150, 152]: - формирование множества вариантов решения проектной задачи;
В зависимости от характера и полноты исходных данных, характеризующих ситуацию принятия решения, возможны следующие группы задач.
1. Группа задач в условиях полной определенности – все значения исходных данных по вариантам являются четкими множествами и выражены в количественных соотношениях – для решения предлагается модифицированный метод идеальной точки.
2. Группа задач с хорошо заметными структурными связями, когда невозможно количественно оценить рассматриваемые варианты, но возможно качественно (на основе лингвистических критериев) попарно их сравнить – для решения предлагается модифицированный метод анализа иерархии.
3. Группа задач с ориентировочными оценками вариантов – для решения предлагается модифицированный метод порогов несравнимости Electre I.
Модификации известных методов предложены автором по ряду причин.
1. При проектировании железных дорог в качестве частных критериев эффек тивности могут использоваться такие показатели, функции которых не являются ли нейными от аргументов. Например, показатель шумового загрязнения, выраженный в дБА, имеет логарифмическую функцию. В методике автором предлагается вместо классического метода применять модифицированный метод идеальной точки.
2. На предпроектной стадии проектирования железных дорог возможна ситуа ция принятия решения, в которой ЛПР не имеет возможности назначить весовые коэффициенты частных критериев эффективности прямым методом. В методике автором предлагается модифицированный метод идеальной точки, в котором назначение весов частных критериев в такой ситуации производится по алгоритму выявления степени важности критериев аналогично алгоритму, реализуемому в методе анализа иерархии.
3. В классическом методе анализа иерархии Т. Саати было предложено в качестве случайного индекса (СИ) принимать величину индекса согласованности (ИС) обратно-симметричной матрицы, сгенерированной случайным образом. В качестве модификации метода анализа иерархии автором предложена программа для ЭВМ, способная вычислять СИ кососимметричных матриц, который в дальнейшем предлагается использовать в проверке согласованности матриц попарных сравнений. Предложенная модификация повышает точность метода на 10-20 % и, следовательно, повышает обоснованность принимаемых решений в проектировании железных дорог.
4. Автоматизация процесса принятия решения является важнейшим условием эффективного внедрения и применения предлагаемой методики. При решении задач третьей группы с помощью модифицированного метода порогов несравнимости Electre I автором предлагается алгоритм назначения весов частных критериев эффективности аналогично процедуре в методе анализа иерархии и алгоритм выявления ядер недоминируемых альтернатив путем постепенного ослабления индексов согласия и несогласия, начиная с условия полного доминирования (С АjA = 1 и dAAj =0).
5. Во всех модифицированных методах принятия решений автором предлага ется этап анализа чувствительности принимаемого решения. Проверка чувстви тельности принимаемого решения к задаваемым изменениям значений весовых ко эффициентов частных критериев эффективности позволяет убедиться в обоснован ности (устойчивости) принимаемого решения. Способы решения (формулы) по предложенным методам приведены в главе 2.1.
Остановимся подробнее на модификации методов принятия решений, включенных в предлагаемую автором методику выбора оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки.
Выбор оптимального варианта проектного решения при решении многокритериальных детерминированных задач выполняется через значение глобального критерия, определяемого по формуле (2.3).
По мнению автора, применение формул (2.1) и (2.2) в полном соответствии с идеей, заложенной в метод идеальной точки, обосновано только для критериев, функции которых имеют линейную зависимость от аргументов (далее - равноинтер-вальные критерии). Предлагается выделить четыре вида частных критериев эффективности: 1) равноинтервальный - имеющий функцию вида у = Ьх; 2) показательный - имеющий функцию вида у = ах; 3) степенной - имеющий функцию вида у = ха; 4) логарифмический - имеющий функцию вида у = logа х. Исходя из этого, в формулах (2.1) и (2.2) предлагается вместо значений функций у, использовать значения аргументов х этих функций.
