Создание гибридной системы поддержки принятия решений в системе жизнеобеспечения региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Липецкий филиал Финансового университета при Правительстве Российской Федерации

Создание гибридной системы поддержки принятия решений в системе жизнеобеспечения региона

Левчегов О. Н. Доцент кафедры «Бухгалтерский учет, аудит, статистика», к.э.н., доцент Levchegov@gmail.com

Коноплев С.Г. Старший преподаватель кафедры «Информатика, математика и общегуманитарные науки», SGKonoplev@fa.ru

Липецк, Россия

Аннотация

В статье представлено обоснование создания гибридной системы поддержки принятия управленческих решений для принятия управленческих решений в системе жизнеобеспечения региона.

Ключевые слова: система поддержки принятия решений, экспертная система, интеллектуальный анализ данных.

Принятие решений - особый вид человеческой деятельности, направленный на нахождение наилучших из возможных вариантов [5]. Другими словами, - это процесс поиска и выбора конкретных действий для максимально эффективного достижения поставленных целей.

Выбор наилучшей из альтернатив производится путем их сравнения. Проводится всесторонний, иногда достаточно сложный анализ проблемной ситуации, разрабатывается специальные модели, привлекаются специалисты, эксперты, консультанты, аналитики. В особо сложных ситуациях, в условиях ограниченности временных и информационных ресурсов, когда возникает необходимость принятия оперативного и обоснованного решения, высокой эффективностью отличается применение средств вычислительной техники и использование системы поддержки принятия решений (СППР). Использование СППР для поддержки принятия управленческих решений в системе жизнеобеспечения региона представляется актуальной задачей.

С момента появления термина СППР (DSS, Decision Support System) в начале 70-х годов, так и не было найдено общепризнанного определения [4]. Определения обычно конструируются исходя из выполняемых системой функций, которые различаются в зависимости от сферы применения и конкретных проблем в рамках этой сферы.

Определения, выдвигаемые в период зарождения этого термина были основаны на трех положениях:

- Возможность решения слабоструктурированных проблем;

- Использование вычислительной техники;

- Разделение данных и моделей [8].

Ниже приведены возможные определения СППР из различных источников.

СППР являются человеко-машинными объектами, которые позволяют ЛПР использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем [1].

СППР - это компьютерная система, позволяющая лицу, принимающему решения (ЛПР - человек или группа людей, которые фактически осуществляют выбор наилучшего решения) сочетать собственные субъективные предпочтения с компьютерным анализом ситуации при выработке рекомендаций в процессе принятия решения [9].

СППР - компьютерная информационная система, используемая для различных видов деятельности при принятии решений в ситуациях, где невозможно или нежелательно иметь автоматическую систему, полностью выполняющую весь процесс решения [7]. Причем, представленные определения не противоречат, а дополняют друг друга, достаточно полно характеризуя СППР.

Было разработано авторское определение СППР.

СППР - автоматизированная компьютерная информационная система, предназначенная для генерации и/или выбора альтернатив по достижению поставленных целей.

Современные СППР представляют собой системы, максимально приспособленные к решению задач повседневной управленческой деятельности.

Создание СППР обычно основано на теории баз данных, искусственного интеллекта, интерактивных компьютерных систем, методов имитационного моделирования.

СППР имеет ряд характерных функций:

1. Помощь при оценке обстановки (ситуации), выборе критериев и оценке их относительной важности;

2. Генерация возможных решений (сценариев действий);

3. Оценка сценариев (действий, решений) и выбор лучшего;

4. Обеспечение постоянного обмена информацией об обстановке принимаемых решений и помощь при согласовании групповых решений;

5. Моделирование принимаемых решений (если возможно);

6. Динамический компьютерный анализ возможных последствий принимаемых решений;

7. Сбор данных о результатах реализации принятых решений и оценка результатов [4].

Для анализа и выработки предложений в СППР используются разные методы.

Информационный поиск - процесс выявления в некотором множестве документов (текстов), посвященных указанной теме (предмету), удовлетворяющих заранее определенному условию поиска (запросу) или содержащие необходимые (соответствующие информационной потребности) факты, сведения, данные.

Интеллектуальный анализ данных (поиск знаний в базах данных, Data Mining) - методы обнаружения в данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретаций знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности.

Рассуждение на основе прецедентов - поиск по базе знаний решений схожих проблем в исследуемой предметной области или аналогичных проблем в других областях.

Имитационное моделирование - воссоздание приближенной копии проблемной ситуации (модели) с целью анализа реакции модели на ряд воздействий (решений) для нахождения наилучшего решения.

Генетические алгоритмы - эвристический поиск решений путем случайного подбора, комбинирования и вариации искомых параметров с использованием механизмов, аналогичных естественному отбору в природе.

Нейронные сети - имитация работы человеческого мозга для поиска решений. Их отличительной особенностью является то, что они не программируются, а обучаются, то есть для эффективной работы сети необходимо ее первоначальное обучение.

Некоторые из этих методов, в частности нейронные сети, data mining и прецедентные рассуждения, были разработаны в рамках искусственного интеллекта. Если в основе работы СППР лежат методы искусственного интеллекта, то говорят об интеллектуальной СППР, или ИСППР. Близкие к СППР классы систем - это экспертные системы (ЭС) и автоматизированные системы управления (АСУ) [3].

ЭС и СППР в ряде случаев могут выглядеть внешне одинаково, однако они имеют существенное различие. СППР призвана помочь ЛПР в решении проблемы, в то время как ЭС - заменить человека при решении проблемы [2].

Для СППР отсутствует как единое общепринятое определение, так и исчерпывающая классификация. Разные авторы предлагают различные классификации [3]. информационный компьютерный нейронный

На уровне пользователя выделяют пассивные, активные и кооперативные СППР [6]. Пассивная СППР помогает процессу принятия решения, но не делает предложений о выборе конкретного решения. Активная, напротив, делает это предложение. Кооперативная или диалоговая СППР позволяет ЛПР изменять, пополнять или улучшать решения, предлагаемые системой. Пользователь отправляет модифицированное решение на проверку. Система изменяет и дополняет его и возвращает пользователю. Цикл повторяется до получения согласованного решения.

На концептуальном уровне выделяются: СППР на основе коммуникаций, СППР на основе данных, СППР на основе документов, СППР на основе знаний, СППР на основе моделей.

СППР на основе коммуникаций (Communication-driven DSS) поддерживает группу пользователей, работающих над выполнением общей задачи.

СППР на основе данных (Data-driven DSS) ориентируются на доступ и манипуляции с данными.

СППР на основе документов (Document-driven DSS) управляют, осуществляют поиск и манипулируют неструктурированной информацией, заданной в различных формах.

СППР на основе знаний (Knowledge-driven DSS) обеспечивают решение задач в виде фактов, правил, процедур. Отличительной особенностью этих систем является выделение явно отсутствующего ранее аспекта поддержки решений: способности к «пониманию» проблемы - способности воспринять запрос пользователя, извлечь необходимую информацию и подготовить ответ[2].

Начиная с появления термина СППР стали появляться программные продукты, в той или иной степени реализующие функционал данного класса систем. Но если раньше эти системы в связи со своей дороговизной (как при разработке, так и при покупке) были доступны лишь узкому кругу организаций, то в данный момент существует множество относительно дешевых программных продуктов, реализующих тот или иной функционал СППР. С развитием компьютерных технологий и возможностей ЭВМ функционал систем расширился и приблизился к изначальному видению этих систем.

Стоит заметить, что отечественные разработки в области СППР - это в основном мелкие проекты. Возможно, это связано с нежеланием инвесторов вкладывать финансовые средства в высокорисковые проекты, так как любая разработка высокотехнологичного ПО несет множество рисков и скрытых затрат.

Кроме того, практически все программные продукты данного класса направлены на решение проблемы многокритериальной оценки и выбора варианта из заданных альтернатив. В то время как это лишь одна из задач, которые в теории должна решать СППР.

На наш взгляд следует уделить внимание разработке системы, позволяющей не только оценивать, но и выдвигать собственные варианты решений, используя при этом имеющуюся базу знаний.

Рассмотренные нами два класса программных продуктов, предназначенных для повышения эффективности принимаемых решений: СППР и ЭС имеют существенное отличие, которое заключается в степени участия ЛПР в процессе принятия решения. СППР посредством информационного обеспечения осуществляет (только) помощь ЛПР в разработке и выборе эффективного решения проблем. Выбор же конкретного метода или решения остается за ЛПР. В то время как ЭС призвана полностью заменить ЛПР в процессе принятия решения, самостоятельно осуществляя генерацию альтернатив и выбор наилучшего решения.

Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 Преимущества и недостатки СППР и ЭС

Комбинирование двух этих подходов позволяет объединить их преимущества и частично перекрыть недостатки. На наш взгляд объединение свойств ЭС и СППР приводит к появлению нового класса программных продуктов, который можно условно назвать интеллектуальная экспертная СППР.

СППР становится своего рода буфером или кэшем решений (по аналогии с понятием кэша в вычислительной технике). Используя различные методики, система агрегирует информацию о состоянии внешней и внутренней среды организации, анализирует ее по поставленной проблеме, при поступлении проблемы на вход системы, она осуществляет генерацию решений и выбор наилучшего решения. Если системе не удается найти необходимое решение, то следует вернуться к более ранним этапам, но уже привлекая консультантов и экспертов, в данном случае система «консультирует» ЛПР и помогает выбрать наиболее эффективное решение. Решение, полученное при помощи консультантов, экспертов и системы должно быть занесено в базу знаний (БЗ) организации для того, чтобы в дальнейшем оно могло быть использовано для решения аналогичных проблем.

Таким образом, в работе показано, что классическая схема принятия решений имеет ряд недостатков. Затраты на принятие решения высоки в связи с присутствием интеллектуальной деятельности человека. Кроме того, проблемы, неизвестные ЛПР требуют привлечения экспертов и консультантов, что существенно повышает стоимость принимаемого решения. Слабое информационной обеспечение процесса принятия решений (или его отсутствие) влечет за собой повышение длительности процесса принятия решения, что в конечном итоге отражается на его стоимости, а самое важное, на актуальности решения.

СППР призваны устранить эти недостатки. Но СППР сами по себе также имеют недостаток: присутствие ЛПР в тех случаях, когда решение может быть выдвинуто без его помощи.

При разработке проекта создания и внедрения интеллектуальной системы поддержки принятия решений нами был выбран подход, объединяющий свойства СППР и ЭС. Этим обеспечивается рациональное привлечение человека к процессу принятия решения: он привлекается только тогда, когда система не способна или не знает, как решить проблему.

В соответствии с выбранным подходом была спроектирована СППР. Был сформирован набор требований к разрабатываемой системе, наиболее важным из которых является интеллектуальность системы, то есть способность заменить некоторые аспекты интеллектуальной деятельности человека. В соответствии с разработанными требованиями были разработаны концепция, структура и архитектура системы. Кроме того, был подробно описан инструментарий, при помощи которого будет создаваться система. В завершение описания разрабатываемой системы был представлен алгоритм ее функционирования.

Был также разработан проект создания и внедрения описанной системы на организацию отрасли разработки программного обеспечения. Проект был описан с точек зрения методологий управления организационными изменениями, управления рисками, проектного менеджмента. Выбран и детализирован подход к управлению изменениями на основе «Восьми шагов Коттера». Проанализированы возникающие в процессе выполнения проекта риски и выработаны действия по минимизации негативного воздействия рисков. В результате планирования выполнения проекта была разработана иерархическая структура работ, на основе которой был построен план-график и иллюстрирующая его диаграмма Ганта.

Таким образом, на основе разработанной концепции рационального взаимодействия ЛПР и СППР, исходя из описанных требований к системе, разработанной архитектуры и структуры системы возможно создание действующего прототипа интеллектуальной СППР, основанной на знаниях. Особенность системы заключается в отсутствии узкой специализации на какую-либо отрасль, путем обучения она может быть применена для решения проблем различной направленности.

Список использованных источников

1. Ларичев О.И. Качественные методы принятия решений. М.: Наука. Физматлит, 1996.

2. Ларичев О. И. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы их развития / Итоги науки и техники. Сер. Техническая кибернетика. Т. 21. М.: ВИНИТИ, 1987. С.131-164.

3. Попов А.Л. Системы поддержки принятия решений: Учебно-метод. пособие / Екатеринбург: Урал. гос. ун-т, 2008. 80 с.

4. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. М.: Наука, 1998.

5. Савенкова О.Ю. Разработка управленческого решения / Савенкова О.Ю., Юдин О.И. / Учебно-практическое пособие , Тамбов, /Издательство Першина Р.В., 2011.

6. Haettenschwiler, P. Neues anwenderfreundliches Konzept der Entscheidungsunterstutzung / P. Haettenschwiler, Gutes // Entscheiden in Wirtschaft & Politik. - Zurich:Hochschulverlag, 1999. S. 189 -208.

7. Ginzberg M.J. A decision support: Issues and Perspectives / M.J. Ginzberg, E.A. Stohr // Processes and Tools for Decision Support: Amsterdam, North - Holland Publ. Co, 1983.

8. Little, J.D.C. Models and Managers. The Concept of a Decision Calculus / J.D.C. Little // Management Science, 1970. V.16. №8.

9. Simonovic A. Decision support for sustainable water resources development in water resources planning in a changing world. / A. Simonovic, P. Slobodan // Proceeding of International UNESCO symposium, Karlsruhe, Germany, 1994. P.III 3-13.

References

1. Larichev O.I. Kachestvennyye metody prinyatiya resheniy. M.: Nauka. Fizmatlit, 1996.

2. Larichev O. I. Sistemy podderzhki prinyatiya resheniy. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy ikh razvitiya / Itogi nauki i tekhniki. Ser. Tekhnicheskaya kibernetika. T. 21. M.: VINITI, 1987. S.131-164.

3. Popov A.L. Sistemy podderzhki prinyatiya resheniy: Uchebno-metod. posobiye / Yekaterinburg: Ural. gos. un-t, 2008. 80 s.

4. Trakhtengerts E.A. Komp'yuternaya podderzhka prinyatiya resheniy. M.: Nauka, 1998.

5. Savenkova O. Y. Development management decisions / Savenkova O. U., Yudin O. I. / textbook , Tambov, Publishing house Pershin R. V., 2011.

6. Haettenschwiler, P. Neues anwenderfreundliches Konzept der Entscheidungsunterstutzung / P. Haettenschwiler, Gutes // Entscheiden in Wirtschaft & Politik. - Zurich:Hochschulverlag, 1999. S. 189 -208.

7. Ginzberg M.J. A decision support: Issues and Perspectives / M.J. Ginzberg, E.A. Stohr // Processes and Tools for Decision Support: Amsterdam, North - Holland Publ. Co, 1983.

8. Little, J.D.C. Models and Managers. The Concept of a Decision Calculus / J.D.C. Little // Management Science, 1970. V.16. №8.

9. Simonovic A. Decision support for sustainable water resources development in water resources planning in a changing world. / A. Simonovic, P. Slobodan // Proceeding of International UNESCO symposium, Karlsruhe, Germany, 1994. P.III 3-13.

Размещено на Allbest.ru