Введение к работе
Актуальность. Последнее десятилетие ознаменовалось признанием факта возрастания роли группового принятия решений в сложных предметных областях. Основная проблема принятия сложных решений, требующих многокритериальной экспертной оценки, заключается в превышении объема информации об анализируемых объектах над физическими возможностями субъектов процесса принятия решений по ее обработке. При принятии ответственных решений, когда цена ошибки достаточно высока, исключение из учета даже части существенных показателей качества является недопустимым. Возникает необходимость в средствах, позволяющих перевести процесс принятия решений из интуитивной плоскости в логическую и дающих возможность сбора и обработки как больших объемов информации различных видов, так и личных предпочтений участников процесса принятия решений.
В настоящее время научное направление, связанное с разработкой методов и средств поддержки принятия решений, является одним из наиболее динамично развивающихся в рамках проблем искусственного интеллекта в его разделах, ориентированных на решение задач кооперативного принятия решений в распределенных компьютерных средах.
В качестве традиционной методологии решения указанной проблемы широкое распространение получил декомпозиционно-агрегативный подход к решению многокритериальных задач, когда декомпозиция сложных задач осуществляется путем формирования иерархии показателей на этапе постановки задачи, а агрегирование - путем вычисления оценок показателей, полученных на различных уровнях иерархии с учетом их относительной приоритетности.
Таким образом, с информационно-аналитической точки зрения основной задачей компьютерных средств групповой экспертной оценки качества альтернативных организационно-технических решений (ОТР) является предоставление возможности описания иерархий показателей и агрегирование оценок, полученных на разных уровнях указанной иерархии. К числу требований, предъявляемых к компьютерным системам оценки качества ОТР, можно отнести: совместное использование формальных и интуитивных методов и технологий принятия решений; взаимодействие с пользователями на естественном языке; использование интерфейса с различными типами визуализации информации.
К областям применения групповых экспертных оценок можно отнести экспертизу научно-технических, экономических, инвестиционных конкурсных проектов; оценку качества продукции на каждом этапе жизненного цикла; оценку технологий и бизнес-процессов. При этом под объектом экспертизы понимается ;овокупность альтернативных ОТР, описываемых множеством количественных и <ачественных показателей. Развитие и модификация существующих методов и азработка компьютерных средств поддержки принятия решений при групповой
экспертной оценке качества ОТР в процессе научных исследований, проводимых в различных предметных областях, является важной и актуальной задачей данного научного направления.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка информационных, алгоритмических и программных моделей распределенной компьютерной среды групповой экспертной оценки качества альтернативных организационно-технических решений, характеризующихся множеством количественных и качественных показателей, с целью повышения эффективности процесса экспертизы за счет всестороннего учета информации о показателях альтернатив и личных предпочтениях участников процесса принятия решений, обеспечения "контроля согласованности экспертных оценок и сокращения сроков формирования промежуточных и окончательных решений.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе формулируются и решаются следующие задачи:
-
Классификация методов и автоматизированных средств проблемной области с целью обоснования требований и разработки функциональной структуры распределенной компьютерной среды групповой экспертизы ОТР.
-
Разработка и исследование комплекса информационных и алгоритмических моделей проблемной области, ориентированных на создание сценариев групповой экспертизы ОТР.
-
Разработка архитектуры распределенной компьютерной среды групповой экспертизы ОТР, основанной на технологии многоагентных систем.
-
Разработка интерфейса компьютерной среды, обеспечивающего открытость к интеграции с другими приложениями.
-
Разработка методического обеспечения решения задачи групповой экспертизы ОТР на основе полученных теоретических и практических результатов.
Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:
-
Разработана информационная модель проблемной области "Групповая экспертная оценка качества ОТР", включающая понятия "задание", "экспертная группа", "альтернативные ОТР", "сценарий" и их отношения.
-
Предложен типовой сценарий групповой экспертной оценки ОТР, включающий этапы формирования частных предпочтений экспертов и этапы их агрегирования в групповые решения с оценкой согласованности частных предпочтений, что позволяет контролировать согласованность итогового решения на всех этапах сценария для обеспечения его достоверности.
-
Разработаны алгоритмические модели проблемной области, базирующиеся на принципах измерения частных предпочтений экспертов, контроля их согласованности и агрегирования частных предпочтений в групповое решение.
-
Для иерархической структуризации показателей качества предложена формальная процедура, основанная на функции вычисления коэффициента связности единичного показателя данного уровня иерархии с обобщенным
показателем вышестоящего уровня, и функции вычисления потери коэффициента связности при переносе единичного показателя от одного обобщенного показателя к другому в пределах уровня. 5. Разработана архитектура распределенной многоагентной компьютерной среды, поддерживаемая средствами стандартного сетевого аппаратно-программного обеспечения, что позволяет реализовать согласованную и одновременную работу территориально удаленных друг от друга экспертов в режимах on-line / off-line и обеспечивающая открытость к интеграции со стандартными приложениями Microsoft Windows (MS Graph, MS Excel) посредством механизма DDE и возможность доступа к данным различных форматов посредством интерфейса ODBC.
Практическая ценность диссертации состоит в следующем:
-
На основе предложенных в работе моделей разработано программное обеспечение распределенной компьютерной среды групповой экспертизы ОТР, позволяющее получать согласованные экспертные оценки и итоговое ранжирование ОТР в различных предметных областях.
-
Разработан редактор сценариев экспертизы ОТР, позволяющий настраиваться на решение прикладных задач из различных предметных областей.
-
Использование разработанной компьютерной среды обеспечивает сокращение сроков и трудоемкости экспертизы ОТР благодаря эффективному взаимодействию членов экспертной группы, чьи усилия объединены общими информационными и методическими ресурсами в рамках выбранного сценария.
-
Разработанные текстовые и графические средства визуализации как частных предпочтений экспертов, так и итоговых результатов делают открытым для анализа весь процесс экспертизы, что повышает степень доверия к нему.
-
Использование разработанной компьютерной среды в учебном процессе позволяет обеспечить подготовку и переподготовку специалистов на базе интенсивных форм обучения.
Внедрение результатов работы. Результаты проведенных исследований нашли практическое применение в следующих разработках:
-
В проекте Федеральной целевой программы "Информатизация России" (проект "Разработка технологии и многоагентной среды для интеллектуального управления конфигурацией информационных систем при . сценарном реинжиниринге организаций", № госрегистрации 037.02.236.132/1 -96, 01.01.96 г. - 30.06.98 г.)
-
В проекте Федеральной целевой программы "Перспективные информационные технологии" (проект "Разработка многоагентной' среды интеллектуального управления конфигурацией сложных объектов с динамически изменяемой структурой" № госрегистрации 01.960.0 07979, 01.01.96 г. - 31.12.97 г.).
-
Адаптированная к потребностям заказчика система "ЭКСПЕРТ" передана в эксплуатацию по хозяйственному договору №21-80/25-97 от 28.04.97 г. Комитету экономики и промышленной политики Администрации Санкт-Петербурга.
-
В СПИИРАН при проведении НИР "Разработка принципов построения и структуры автоматизированной системы оценки качества научно-технической продукции, изделий и технологий двойного назначения" (Шифр "Безопасность"). № госрегистрации 01.9.30 009102.
-
В Институте системных исследований Польской Академии наук в рамках договора о научном сотрудничестве от 30.06.97 г.
Апробация. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 4, 5 и 6 Международной конференции "Региональная информатика" (Санкт-Петербург, 1995, 1996, 1998 г.г.); на шестой Международной конференции "Information Processing and Management of Uncertainty in Knowledge-Based Systems" ("IPMU'96") (Гранада, Испания, 1996); на Международном семинаре "Special Day on Pan-European Co-operation and Technology Transfer" (Закопане, Польша, 1996); на Международном семинаре "Benefit Day on Pan-European Co-operation and Technology Transfer" (Будапешт, Венгрия, 1997); на Международной конференции "Информатика и управление" (Санкт-Петербург, 1997); на Международном семинаре "Distributed Artificial Intelligence and Multi-Agent Systems" ("DIAMAS' 97") (Санкт-Петербург, 1997); на 2 -ом Международном семинаре "Network of Excellence in Advanced Methodologies and Tools of Manufacturing Systems"(AMETMAS-NOE'99) (Санкт-Петербург, 1999).
Связь диссертации с планом научных работ. Проведенные автором научные исследования выполнены в СПИИРАН в рамках плановых НИР, проводимых по заданиям Федеральных целевых программ "Информатизация России" и "Перспективные информационные технологии", а также в рамках протокола о научном сотрудничестве между Российской и Польской академиями наук на 1996-1998 гг. п. 3 тематического плана и на 1999-2001 гг. п. 57 тематического плана.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы и 3-х приложений.