Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ подходов к реорганизации процессов управления в условиях рационализации системы управления промышленным предприятием 12
1.1. Подходы к реорганизации деятельности предприятия 12
1.2. Методы моделирования процессов управления 19
1.3. Методы анализа и синтеза процессов управления 31
1.3. Инструментальное обеспечение реорганизации процессов управления 39
1.4. Выводы первой главы 48
Глава 2. Системное моделирование многокритериальной оценки альтернатив процессов управления 51
2.1. Использование теории принятия решений для анализа многокритериальных задач выбора оптимальных альтернатив 52
2.2. Моделирование задачи принятия решений по выбору оптимальных альтернатив процессов управления на основе двухуровневого представления объекта синтеза и нечетких отношений предпочтения ЛПР 65
2.3. Формирование критериального пространства принятия решения по выбору оптимальной альтернативы процесса управления 73
2.4. Выводы второй главы 82
Глава 3. Разработка алгоритмического и методического обеспечения многокритериальной оценки альтернатив процессов управления 84
3.1. Алгоритмическое обеспечение многокритериальной оценки альтернативных сценариев процессов управления 85
3.2. Методическое обеспечение многокритериальной оценки альтернатив процессов управления 96
3.3. Методический подход к реорганизации процессов управления 99
3.4. Формальная схема оптимизации процессов управления 105
3.5. Выводы третьей главы 107
Глава 4. Практическая реализация и внедрение результатов диссертационной работы 109
4.1. Структура программно-алгоритмического комплекса 109
4.2. Описание функционирования программно-алгоритмического комплекса 115
4.3. Внедрение методики многокритериального выбора оптимальных альтернатив процесса управления 120
4.4. Выводы четвёртой главы 127
Заключение 129
Литература 131
Приложения
- Методы моделирования процессов управления
- Моделирование задачи принятия решений по выбору оптимальных альтернатив процессов управления на основе двухуровневого представления объекта синтеза и нечетких отношений предпочтения ЛПР
- Методическое обеспечение многокритериальной оценки альтернатив процессов управления
- Описание функционирования программно-алгоритмического комплекса
Введение к работе
Актуальность темы. Процессы управления представляют собой сложные системы, которые существуют в условиях интенсивного взаимодействия с окружающими их другими объектами, внешней средой и входят в состав более сложной надсистемы. Интенсивность взаимодействия обуславливается уровнем турбулентности внешней среды. Сложность структуры и связей процессов управления определяют свойства, которые характеризуются множеством локальных критериев, оценивающих качество процессов при их проектировании, внедрении и последующем функционировании.
Реорганизация процессов управления представляет собой область деятельности, характеризующуюся высокой степенью использования высокоинтеллектуальных методов анализа и синтеза систем управления, широко освещенных в литературе. Разработаны концептуальные подходы к реорганизации, ориентированные на применение при разных уровнях интенсивности изменений внешней среды. Системное использование этих методов и подходов позволяет добиться существенного повышения эффективности управленческой деятельности.
Однако, несмотря на то, что эффективное функционирование системы управления промышленным предприятием в условиях нарастания темпов изменений как в деятельности объекта управления, так и в окружающей среде, должно быть обеспечено анализом многих альтернатив при принятии управленческих решений, существующие подходы к реорганизации процессов управления не уделяют достаточного внимания проблеме выбора оптимальных альтернатив на этапе их синтеза. Это служит причиной необоснованного выбора альтернатив и выбора альтернатив, удовлетворяющих установленным требованиям, но не являющихся оптимальными.
Решение этой задачи возможно с использованием методов многокритериальной оценки набора альтернатив.
Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью обеспечения лиц, принимающих решения, эффективными методами, моделями и алгоритмами для обоснованного выбора оптимальных альтернатив в условиях рационализации управления промышленным предприятием.
Диссертационное исследование выполнено в рамках НИР ГБ 01.04 «Интеллектуализация принятия решений в автоматизированных и информационных системах» в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Проблемно-ориентированные системы управления».
Целью исследования является системное моделирование многокритериального выбора оптимальных альтернатив в условиях рационализации системы управления промышленным предприятием.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
проведение анализа и систематизации подходов к реорганизации процессов управления и выработка рекомендаций по их использованию в соответствии с условиями функционирования и спецификой задачи рационализации системы управления промышленным предприятием;
разработка подхода к решению задачи по выбору оптимальных вариантов процессов управления на основе выявления их особенностей как объектов синтеза;
проведение анализа существующих методов многокритериальной оценки альтернатив и разработка модели многокритериального выбора на основе предложенного подхода к решению задачи выбора оптимальных вариантов процессов управления;
разработка алгоритмов формирования критериального пространства принятия решений и алгоритмов рационального выбора оптимальных
альтернатив, адекватных специфике задачи многокритериального выбора оптимальных вариантов процессов управления;
разработка методики рационального выбора оптимальных альтернатив процессов управления, позволяющей повысить качество обоснования принимаемых ЛПР решений, а также методического подхода к реорганизации процессов и формальной схемы оптимизации процессов управления;
разработка и апробация автоматизированной системы поддержки принятия решений по выбору сценариев процессов управления на основе предложенного математического, алгоритмического и методического обеспечения выбора оптимальных альтернатив.
Объект исследования: система управления промышленным предприятием в условиях реорганизации его деятельности.
Предметом исследования является процедура выбора оптимальных сценариев процессов управления в условиях рационализации системы управления промышленным предприятием.
Методы исследования: методы системного анализа и проектирования, методы оптимизации, методы экспертного оценивания, методы принятия решений, методы теории нечётких множеств.
Научная новизна. На защиту выносятся следующие положения, характеризующие научную новизну:
-методический подход к решению задачи выбора оптимальных вариантов процессов управления, позволяющий рационально и обоснованно осуществлять выбор оптимальных альтернатив в условиях рационализации системы управления промышленным предприятием;
-модель многокритериального выбора оптимальных вариантов процессов управления, отличающаяся использованием процедур формирования критериального пространства, адекватных уровню принятия решений;
-методика рационального выбора оптимальных вариантов процессов
управления, основанная алгоритмах многокритериальной оценки альтернатив, отличающаяся возможностью вариативного использования различных способов оценки и позволяющая повысить качество обоснования принимаемых решений;
-методический подход к реорганизации процессов управления, отличающийся включением предложенных процедур оценки и выбора оптимальных альтернатив непосредственно в этап синтеза новых процессов;
-принципиальная схема оптимизации процессов управления, обеспечивающая формальную основу для организации своевременной и адекватной требованиям внешней среды реорганизации системы управления промышленным предприятием;
-алгоритмическое и программное обеспечение многокритериального выбора оптимальных вариантов процессов управления, позволяющее решать задачи выбора оптимальных альтернатив в условиях рационализации системы управления.
Практическая значимость работы. Результаты данного исследования представляют практическую значимость для руководителей, совершенствующих системы управления промышленными предприятиями в рамках процессного подхода к управленческой деятельности, для разработчиков систем управления, а также для разработки учебных дисциплин специальности «Информационные системы».
Внедрение результатов исследования. Предложенные в диссертационном исследовании методы были использованы при осуществлении проекта реорганизации деятельности службы информационных технологий группы вертикально-интегрированных предприятий пищевой промышленности. Разработанный методический подход к реорганизации процессов управления был использован в учебном процессе Воронежского государственного технического университета в рамках учебной дисциплины «Проектирование информационных систем».
Апробация результатов исследования. Результаты исследования докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 13-14 марта 2003 г.); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 25-27 июня 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Организация и управление производительностью производственных систем» (Новочеркасск, 7 февраля 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Экономические проблемы организации производственных систем и бизнес-процессов» (Новочеркасск, 14 февраля 2003 г.).
Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, и приведённых в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [1, 2, 3] - систематизация подходов к оптимизации процессов управления; [4,5,6,8,9,15] - обоснование методов формирования критериального пространства принятия решений и методов многокритериальной оценки альтернатив, адекватных специфике задачи рационализации системы управления промышленным предприятием; [7, 10, 13, 14] - разработка методического подхода к синтезу и выбору оптимальных альтернатив процессов управления, а также концептуальная схема их оптимизации; [11,12] - разработка системы поддержки принятия решений (СППР) и описание практического применения разработанного методического и программно-алгоритмического обеспечения.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 102 наименований, приложений. Основанная часть работы изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 13 рисунков и 17 таблиц.
Содержание работы
Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы,
формулируются её задачи, отмечается новизна и практическая значимость результатов.
В первой главе рассматриваются проблемы реорганизации процессов управления промышленными предприятиями в условиях быстрых и прерывистых изменений внешней среды. Рассмотрены процессный подход к реорганизации системы управления предприятием и основные концепции улучшения процессов управления (ПУ). Обоснована целесообразность использования метода функционального моделирования IDEF0 для концептуального моделирования ПУ. Обоснована целесообразность использования метода функционального моделирования IDEF0 совместно с методом функционально-стоимостного анализа как комплементарных и наиболее строго формализованных. Рассмотрены инструментальные средства поддержки моделирования и анализа ПУ. Показано, что на сегодняшний день не существует общепринятой нормативной базы, регламентирующей деятельность по реорганизации ПУ. Обоснована необходимость разработки такого методического подхода к осуществлению этой деятельности, который бы обеспечивал руководителей промышленных предприятий возможностью самостоятельного осуществления реорганизации. Далее, сделан вывод о недостаточной проработанности проблемы выбора оптимального варианта ПУ на этапе его синтеза. Отмечено, что в существующих методиках реорганизации ПУ этой проблеме не уделяется должного внимания.
Во второй главе рассмотрена обобщенная модель задачи многокритериального оценки альтернатив, выявлены особенности решения задачи многокритериального выбора оптимальных альтернатив процессов управления. Рассмотрены методы многокритериальной оценки решений. Для решения задачи выбора оптимального сценария процесса управления предложено использовать модели, описывающие предпочтения ЛПР. В качестве математической модели для решения задачи многокритериальной оценки вариантов исполнения процесс управления предложено использовать модель нечётких отношений предпочтения ЛПР, позволяющую
минимизировать требования к информации от ЛПР. Предложен двухуровневый подход к проектированию процессов управления, основанный на модели ПУ, синтезируемой и анализируемой на рамочном и детальном двух уровнях процесса. При этом принятие решение о выборе оптимального варианта исполнения ПУ также производится на двух уровнях. Рассмотрены методы формирования критериального пространства принятия решения по выбору оптимального ПУ. Для решения задачи назначения весов критериям на уровне рамочного сценария предложено использовать метод, основанный на критериальных оценках текущего и желаемого состояния ПУ, на уровне детального сценария обосновано использование количественных оценок относительной значимости критериев.
В третьей главе предложены алгоритмы определения значимости критериев оценки ПУ, основанные на предложенных во второй главе способах оценки важности критериев, позволяющие адекватно сформировать критериальное пространство решения задачи по выбору оптимального варианта исполнения ПУ. Предложены алгоритмы выбора оптимального варианта исполнения ПУ, основанные на моделировании нечётких предпочтений ЛПР и решающих правилах, использующих количественные оценки относительной важности критериев, обеспечивающие рациональную организацию процедуры принятия решения по выбору ПУ в соответствии с уровнем принятия решения (рамочным или детальным).
Разработана методика рационального выбора варианта исполнения ПУ. На рамочном уровне выбор осуществляется на основании модели нечётких отношений предпочтения ЛПР, что позволяет минимизировать объем информации, требующейся от ЛПР, и учесть веса критериев. Кроме этого, на уровне А-сценария используется подход к оценке значимости критериев, учитывающий как опыт и знания ЛПР, так и динамику ситуации, и желаемое состояние ПУ, что позволяет ЛПР обоснованно определять веса используемых критериев при рассмотрении рамочного сценария ПУ. На детальном уровне выбор осуществляется на основании решающих правил,
использующих количественные оценки относительной важности критериев, что позволяет адекватно интерпретировать интуитивные представления ЛПР о сравнительной важности критериев.
Предложен методический подход к реорганизации ПУ, обеспечивающих обоснованный выбор оптимального варианта исполнения ПУ на этапе его синтеза. Предложена принципиальная схема оптимизации и управления ПУ, отличающаяся учётом современных требований к системе управления качеством и обеспечивающая формальную основу для организации своевременной и адекватной требованиям внешней среды реорганизации ПУ промышленного предприятия.
В четвёртой главе рассматривается система поддержки принятия решений по выбору оптимального сценария процесс управления, позволяющая сделать обоснованный выбор лучшей альтернативы в рамках предложенного двухуровневого подхода к проектированию процессов управления с использованием нечётких отношения предпочтения ЛПР и количественной информации об относительной важности критериев.
Рассматривается применение предложенной в третьей главе методики оценки ПУ для рационального выбора оптимального сценария процесса управления в условиях реорганизации системы управления группой предприятий ликероводочной промышленности.
Делается вывод, что разработанное алгоритмическое, методическое и инструментальное обеспечение поддержки принятия решений по выбору оптимального варианта ПУ в условиях реорганизации системы управления позволяет сократить время на осуществление проекта по реорганизации ПУ, обеспечивая формальное обоснование выбора оптимального варианта исполнения ПУ.
В заключении указаны основные результаты проведённого исследования и внедрения.
Методы моделирования процессов управления
Широкое применение информационных технологий для решения задач совершенствования систем управления резко активизировало деятельность по моделированию процессов. В настоящее время без таких моделей (прежде всего, функциональных, информационных и событийных) невозможно выполнение работ по реорганизации. При этом в процессах построения и дальнейшего использования модели участвуют коллективы численностью в десятки и сотни сотрудников.
Все концепции реорганизации основаны на использовании моделей процессов. В общем случае, модель процесса должна давать ответы на следующие вопросы: - какие процедуры (функции, работы) необходимо выполнить для получения заданного конечного результата; - в какой последовательности выполняются эти процедуры; - какие механизмы контроля и управления существуют в рамках рассматриваемого процесс управления; - кто выполняет процедуры процесса; - какие входящие документы/информацию использует каждая процедура процесса; - какие исходящие документы/информацию генерирует процедура процесса; - какие ресурсы необходимы для выполнения каждой процедуры процесса; - какая документация/условия регламентирует выполнение процедуры; - какие параметры характеризуют выполнение процедур и процесса в целом. Описание процесса формируется при помощи нотации и соответствующей методологии её использования. Среди современных методов построения моделей процессов ключевое место занимают методологии структурного анализа. Структурным анализом принято называть метод исследования системы, которое начинается с её общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру с всё большим числом уровней. Для таких методов характерно: - разбиение на уровни абстракции с ограничением числа элементов на каждом из уровней; - ограниченный контекст, включающий лишь существенные на каждом уровне детали; - использование строгих формальных правил записи; - последовательное приближение к конечному результату.
Методы структурного анализа стремятся преодолеть сложность больших систем путём расчленения их на части («черные ящики»). Эффективность использования чёрных ящиков обусловлена тем, что пользователю не требуется знать, как они работают, необходимо лишь знать его входы и выходы, а также его назначение (т.е., функцию, которую он выполняет). Таким образом, первый принцип структурных методов -разбиение её сложной системы на чёрные ящики.
Второй важный принцип, лежащий в основе структурных методов, -принцип иерархического упорядочивания, то есть представления сложных систем в виде древовидных иерархических структур.
Третий принцип заключается в использовании графических нотаций. Структурные методы позволяют дополнить схему системы любой дополнительной информацией, которая не может быть отражена при использовании соответствующей графической нотации.
Соблюдение указанных принципов (а также прочих: абстрагирования, формализации, инкапсуляции, полноты, непротиворечивости, независимости и структурирования данных) необходимо при организации работ по построению моделей процессов управления независимо от типа предприятия и используемых при этом методологий. Применение этих принципов в комплексе позволяет на более ранних стадиях разработки понять, что будет представлять собой целевой процесс, обнаружить ошибки и недоработки, что, в свою очередь, облегчит работы на последующих этапах и понизит стоимость проекта реорганизации.
Для целей структурного анализа традиционно используются три группы средств, иллюстрирующих функции, которые система должна выполнять; отношения между данными; динамическое поведение системы (аспекты реального времени).
Среди всего многообразия графических нотаций, используемых для решения перечисленных задач, в методологии структурного анализа наиболее часто и эффективно применяемой являются нотация DFD (Data
Flow Diagrams - диаграммы потоков данных), включающая словари данных и спецификации процессов и используемая совместно с нотациями ERD (Entity-Relationship Diagrams - диаграммы «сущность-связь») и STD (State Transition Diagrams - диаграммы переходов состояний).
DFD показывает внешние по отношению к системе источники и стоки (адресаты) данных, идентифицирующие логические функции (процессы) и группы элементов данных, связывающие одну функцию с другой (потоки), а также идентифицирует хранилища (накопители) данных, к которым осуществляется доступ. Структуры потоков данных и определения их компонент хранятся и анализируются в словаре данных. Каждая логическая функция (процесс) может быть детализирована с помощью DFD нижнего уровня; когда дальнейшая детализация перестаёт быть полезной, переходят к выражению логики функции при помощи спецификации процесса (миниспецификации). Содержимое каждого хранилища также сохраняют в словаре данных, модель данных хранилища раскрывается с помощью ERD. В случае наличия реального времени DFD дополняется средствами описания, зависящего от времени поведения системы, раскрывающимися с помощью STD.
Моделирование задачи принятия решений по выбору оптимальных альтернатив процессов управления на основе двухуровневого представления объекта синтеза и нечетких отношений предпочтения ЛПР
Задача принятия решения по выбору оптимальных вариантов процессов управления в условиях реорганизации деятельности системы управления характеризуется следующими особенностями. Во-первых, при проектировании процессов управления рассматривается, как правило, сравнительно небольшое количество альтернатив (2-7), поскольку рассмотрение большого количества альтернатив приводит к увеличению времени, затраченного на разработку вариантов процесса управления. Во-вторых, ЛПР выбирает единственный вариант процесса управления. В-третьих, в ходе анализа альтернатив ЛПР возможно изменение структуры процесса управления, поскольку процедура синтеза является не формализуемой и основывается на опыте и знаниях проектировщика. В-четвёртых, при оценке процессов, как правило, используются как количественные, так качественные критерии оценки. Некоторым критериям проектируемых вариантов процесса управления ЛПР может дать лишь приблизительную количественную и качественную оценку. Математические модели, адекватно описывающие эти показатель, не могут быть построены на этапе синтеза процесса. В-пятых, выходные переменные процесса управления - как объекта управления, подвержены случайным возмущениям, характеристики которых неизвестны. Действительно, поскольку одним из основных механизмов исполнения процессов управления являются люди, очевидно, что выходные переменные - управляющие воздействия можно охарактеризовать как подверженные случайным возмущениям, поскольку человеческое поведение в значительной степени непредсказуемо и сложно для моделирования [18, стр. 64]. В-шестых, отсутствует явное аналитическое выражение функций, задающих цели управления, через управляющие воздействия [18, стр. 64]. Процессы управления имеют различные уровни сложности, где наиболее простым является процесс, содержащий в себе два функциональных элемента, а наиболее сложным можно считать процесс, объединивший внутри себя максимальное количество других процессов (подпроцессов). Причём количество входящих в основной процесс подпроцессов складывается из всех выделенных вплоть до нижнего иерархического уровня подпроцессов. Сложность процесса обусловлена уровнем сложности самой структуры процесса и количества взаимодействующих функций. Как правило, каждое функциональное подразделение с точки зрения процесса содержит в себе другие процессы (подразделения) или подпроцессы. Те, в свою очередь, могут являться объединяющим звеном подпроцессов ещё более низкого уровня. И так до нижнего иерархического уровня неделимых элементов, которыми и являются функции. Таким образом, процесс управления, как правило, представляет собой сложную социально-техническую систему с большим числом связей, поэтому адекватное получение таких функций на этапе проектирования невозможно. В-седьмых, отсутствует критерий, оценивающий качество процесса управления в целом. Действительно, при синтезе процессов управления, как правило, задаётся несколько противоречивых критериев качества, например, стоимость и время его исполнения.
Таким образом, выделены следующие особенности задачи многокритериального выбора альтернативы процесса управления: 1) рассматривается небольшое число альтернатив; 2) выбирается единственная альтернатива исполнения процесс управления; 3) существует возможность изменения структуры процессов в ходе анализа альтернатив; 4) альтернативы оцениваются как по количественным, так и по качественным критериям; 5) выходные переменные процессов управления подвержены случайным возмущениям, характеристики которых неизвестны; 6) отсутствует явное аналитическое выражение функций, задающих цели управления через управляющие воздействия; 7) отсутствует критерий, оценивающий качество процессов управления в целом.
На основании систематизации особенностей задачи выбора оптимального варианта процессов управления и анализа подхода к синтезу сложных систем можно сделать вывод, что рассмотренный в первой части данной главы общепринятый подход к синтезу сложных систем не соответствует специфике задачи синтеза и выбора оптимальных альтернатив процессов управления, поскольку данный подход предполагает существование некоего глобального критерия оптимальности, который поддаётся разложению на локальные критерии, при этом свойства объекта представляются в виде набора аналитических математических моделей, а задача выбора оптимального варианта объекта сводится к задаче поиска оптимальных качеств объекта посредством оптимизации параметров его математической модели в соответствии с глобальным критерием оптимальности.
Предлагается использовать двухуровневый подход к выбору оптимальной альтернативы процесса управления. Данный подход опирается на модель процесса, выстраиваемую и анализируемую на двух уровнях: на уровне собственно процесса и его подпроцессов. Показано, что двухуровневое представления процессов достаточно для целей проектирования системы управления организацией [, ]. В таком случае при принятии решения по выбору варианта выполнения процесс управления ЛПР должен реализовать следующие проектные процедуры: 1) выбор рамочного сценария (А-сценария) исполнения процесс управления; 2) выбор детального сценария (С-сценария) исполнения процесс управления.
Методическое обеспечение многокритериальной оценки альтернатив процессов управления
Рассмотрим методику оценки вариантов исполнения процесс управления, использующую предложенные во второй главе двухуровневый подход к принятию решения по выбору оптимального варианта исполнения процесс управления.
Методика задаёт следующие процедуры выбора оптимального варианта исполнения ПУ: на верхнем уровне необходимо осуществить выбор оптимального рамочного сценария ПУ - А-сценария, а на уровне подпроцессов - выбор оптимального детального сценария ПУ - С-сценария (рис. 1).
Рамочный Варианты А-сценария процесса управления уровень процесса 1 Оценка вариантов А-сценарияи выбор оптимального вариантаА-сценария процесса 1 ! Детальный Варианты С-сценария/-ой операцииА-сценария ; уровень процесса 1 Оценка вариантов С-сценарияи выбор оптимального вариантаС-сценария /-ой операцииА-сценария Рис.3.4. Схема оценки альтернатив процесса управления
Исходной информацией для выбора оптимального абстрактного сценария ПУ являются результаты факторно-целевого, ситуационного анализа ПУ и набор спроектированных вариантов. Принятие решения осуществляется на основе отношений нечётких предпочтений ЛПР [3]. Рассмотрим этапы выбора оптимального А-сценария ПУ. 1. Формируется набор критериев оценки А-сценария ПУ на основе имеющегося опыта и знаний ЛПР, а также архивной информации критериях, ранее использовавшихся для оценки аналогичных А-сценариев ПУ. 2. При помощи сформированного набора критериев производится оценка текущего состояния ПУ, оценка желаемого состояния ПУ, а также оценка прогнозируемого состояния ПУ в случае непринятия корректирующих воздействий. На основе произведенных оценок рассчитывается значимость критериев. 3. Производится оценка вариантов А-сценариев с использованием сформированного набора взвешенных критериев. 4. На основании сделанных оценок производится построение модели нечётких предпочтений ЛПР. Варианты исполнения ПУ ранжируются по предпочтительности на основании отношений нечётких предпочтений. 5. ЛПР принимает решение о выборе варианта А-сценария ПУ на основе ранжированных по предпочтительности вариантов исполнения ПУ.
Исходной информацией для выбора оптимального структурного сценария ПУ (С-сценария) являются набор вариантов С-сценариев для каждой операции А-сценария и ограничения, налагаемые на операцию выбранным вариантом А-сценария. Выбор осуществляется на основе решающих правил с использованием количественных оценок относительной важности критериев [4]. Рассмотрим этапы выбора оптимального С-сценария ПУ. 1. Формируется набор критериев оценки С-сценария ПУ на основе имеющегося опыта и знаний, а также архивной информации критериях, ранее использовавшихся для оценки аналогичных С-сценариев ПУ. 2. Формируются количественные оценки относительной важности критериев. При этом проверяется согласованность оценок и, при необходимости, производится их корректировка. 3. Производится оценка вариантов С-сценариев на основании сформированного набора взвешенных критериев и с использованием единой порядковой шкалы. 4. На основании сделанных оценок производится разбиение критериев на равноважные. Затем полученные векторные упорядочиваются по убыванию их компонент и сравниваются покомпонентно. В результате ЛИР получает набор недоминируемых альтернатив. При необходимости производится дальнейшее уточнение предпочтений ЛПР. 5. ЛПР принимает решение о выборе варианта С-сценария ПУ из полученного на предыдущем этапе набора недоминируемых альтернатив. 6. Осуществляется переход к следующий операции А-сценария.
Таким образом, при помощи рассмотренной методики осуществляется рациональный выбор варианта исполнения ПУ посредством рассмотрения ПУ и принятия решения на двух уровнях: рамочном и детальном. На рамочном уровне (уровне абстрактного А-сценария ПУ) выбор осуществляется на основании модели нечётких отношений предпочтения ЛПР, что позволяет минимизировать объем информации, требующейся от ЛПР, и учесть веса критериев. Кроме этого, на уровне А-сценария используется подход к оценке значимости критериев, учитывающий как опыт и знания ЛПР, так и динамику ситуации, и желаемое состояние ПУ, что позволяет ЛПР обоснованно определять веса используемых критериев при рассмотрении рамочного сценария ПУ. На детальном уровне (уровне структурного С-сценария) выбор осуществляется на основании решающих правил, использующих количественные оценки относительной важности критериев, что позволяет адекватно интерпретировать интуитивные представления ЛПР о сравнительной важности критериев.
Описание функционирования программно-алгоритмического комплекса
Система поддержи принятия решений по выбору оптимального сценария процесс управления (далее «система») предназначена для решения с помощью сетевого компьютера дискретных многокритериальных задач оптимизации - задач выбора наилучшей альтернативы из заданного набора альтернатив (вариантов исполнения процессов управления). Система не предполагает наличия у пользователя каких-либо знаний по информатике и теории принятия решений. Она работает с ним в режиме диалога и позволяет при этом: 1) построить для поставленной пользователем задачи принятия решений математическую модель многокритериального выбора; 2) собрать (ввести) сведения о важности (в том числе, относительной) критериев и проанализировать непротиворечивость накопленной информации; 3) используя информацию о важности, выбрать из заданного набора альтернатив наилучшие; 4) получить объяснение, почему та или иная альтернатива является (или не является) лучшей, и как она соотносится по предпочтению с любой другой альтернативой. Система использует методы теории количественной важности критериев, теории нечётких множеств, теории принятия решений. Она реализует современный подход к поддержке принятия решений, учитывающей рекомендации когнитивной психологии. В процессе диалога система: 1) строит единую порядковую шкалу для всех критериев (исходные критерии могут быть как количественными, так и качественными) и оценивает в ней все альтернативы по каждому из критериев; 2) проверяет адекватность интуитивных представлений пользователя о сравнительной важности рассматриваемых критериев и помогает устранить возникающие противоречия в накопленной информации о важности; 3) даёт возможность наглядно (в виде схемы) представить графическую иллюстрацию соотношений критериев по важности и рассматриваемых альтернатив по предпочтительности. Решение задачи выбора оптимального варианта исполнения процесс управления разбивается на два последовательных этапа в соответствии с двухуровневым подходом к проектированию процессов управления: 1) выбор оптимального рамочного сценария процесс управления (А-сценария); 2) выбор оптимальных детальных сценариев (С-сценариев) операций в рамках выбранного А-сценария процесс управления.
На первом этапе система строит математическую модель многокритериального выбора, основанную на нечётких отношениях предпочтений ЛПР, предварительно формируя критериальное пространство принятия решений на основе модели представления ЛПР о важности критериев, учитывающей текущее состояние ситуации, её динамику и опыт, и знания ЛПР [1]. В результате на основе сформированного вектора весовых коэффициентов важности критериев и матрицы оценок вариантов исполнения ПУ система производит поиск недоминируемых альтернатив и выдает их ЛПР. На основе этой информации ЛПР принимает решение о выборе варианта А-сценария процесс управления.
На втором этапе система строит математическую модель многокритериального выбора, также основанную на нечётких отношениях предпочтений ЛПР, однако формирование критериального пространства осуществляется посредством использования представлений ЛПР об относительной важности критериев [2]. Затем происходит замена критериев на равноважные (соотвественно, увеличивается количество критериев) и векторные оценки альтернатив сравниваются по компонентам. В результате ЛПР получает упорядоченный перечень недоминируемых альтернатив. Для дальнейшего выбора производится детализация предпочтений ЛПР. Работа в системе производится в трёх основных разделах: «Задача», «Редактирование», «Расчёт». Раздел «Задача» позволяет пользователю вызвать записанную ранее задачу, начать решать новую, а также сохранить рассматривавшуюся задачу. В разделе «Редактирование» пользователь может задать, отредактировать, удалить следующие параметры задачи: 1) название задачи и краткий комментарий к ней; 2) число градаций общей порядковой шкалы критериев; 3) критерии, указав название критерия, его тип (количественный или качественный), наименования градаций шкалы качественного критерия (ему сразу приписывается общая порядковая шкала), единицу измерения количественного критерия, его наилучшие и наихудшие значения, а также интервалы значений, соответствующие градациям общей порядковой шкалы; 4) альтернативы, указав название альтернативы, оценки альтернативы по каждому из критериев (градации общей порядковой шкалы для качественных критериев, значения в исходных единицах измерения для количественных критериев), а также выделить альтернативы, оптимальные (недоминируемые) по Парето.
В этом же разделе осуществляется ввод отдельных сообщений о важности критериев, анализ и преобразование накопленной информации о важности критериев. Ввод сообщений о важности критериев производится в соответствии с выбранным пользователем способом оценки важности критериев: на основе его опыта и знаний путём определения относительной важности критериев; на основе опыта и знаний, и критериального анализа ситуации; на основе опыта и знаний, критериального анализа ситуации, и прогнозирования динамики ситуации.
Рассмотрим реализацию способа оценки важности критериев на основе опыта и знаний ЛПР посредством определения сравнительной важности критериев. Для формирования сообщения о важности пользователь указывает пару сравниваемых критериев и выбирает один из трёх возможных вариантов: первый из сравниваемых критериев важнее второго, второй важнее первого, критерии равноважны, с указанием степени превосходства одного критерия над другим в виде целого натурального числа, в случае неравноважности критериев. После этого система проверяет, соответствует ли смысл, вкладываемый пользователем в выбранный ответ, формальному определению. Для этого система представляет на экране две векторные оценки, различающиеся лишь двумя компонентами, соответствующими сравниваемым критериям (все остальные одноименные компоненты этих оценок полагаются попарно равными и их значения не конкретизируются) и сообщает, что одна векторная оценка предпочтительнее другой, или что обе векторные оценки одинаковы по предпочтению (если критерии равноважны). При согласии пользователя с указанной интерпретацией система присоединяет сформулированное им сообщение к поступившим ранее. Сразу после этого система проверяет накопленную информацию на непротиворечивость. Если информация непротиворечива, то она может быть представлена наглядно на экране монитора в виде графа - схемы, на которой отдельные критерии изображаются кружочками с их номерами, превосходство в важности - стрелкой, идущей от более важного критерия к менее важному с указанием степени превосходства, одинаковая важность -двусторонней стрелкой, связывающей два равноважных критерия (при этом каждая группа критериев одинаковой важности охватывается овалом). Если информация о важности критериев противоречива, пользователь извещается, что последнее сообщение противоречит имевшейся ранее информации (предлагая посмотреть на представляющий её граф), и последнее сообщение игнорируется.
