Гринберг А.С., Иванюкович В.А., Новыш Б.В., Шешолко В.К. Ситуационный анализ и моделирование на основе информационных технологий баз данных

Подождите немного. Документ загружается.

неопределенности ситуации, натурное, экспертное и модельное исследования

альтернатив, отображающих ситуации.

Указанные процессы исследования ситуационных альтернатив, будучи

системно согласованы, ведут к образованию информационных ресурсов,

объединяющих данные как результат натурных исследований альтернатив,

информацию как результат фильтрации данных с использованием системных

запросов, знания как результат реструктуризации информации с выделением

фактографической и процедурной компонент, взаимодействие которых

приводит к новому знанию. Снижение во времени (t) неопределенности (Н)

проблемной ситуации для каждого из специальных видов исследования

альтернатив с использованием экономических ресурсов (ЭР) на основе

формирования информационных ресурсов (ИР) и запасов (ИЗ) иллюстрирует

Рис. 1.2.1.

Допуст. риск

доп.

Снижение неопределенности

ПС на основе экспертной

информации

Снижение

неопределенности

ПС на основе данных

Нпс

Импульсный

поток

ресурсообмена

ИР -- ЭР

ПС

Снижение неопределенности

ПС на основе моделей знаний

t жизни ИР

ИР

ИЗ

ЭР

ЭР – экономический

ресурс; Н –

неопределенность

проблемной ситуации

Рис. 1.2.1. Модель формирования информационных ресурсов (ИР) и

запасов (ИЗ) для разрешения управленческой проблемной ситуации

1.2.1. Способы разрешения ситуаций.

Заголовок

Данные

Натурный эксперимент. Всегда ограничен по времени и ресурсам. Во всех

ситуациях он приводит к асимптотическому снижению неопределенности.

Натурный эксперимент часто невозможен. Однако он обладает максимальной

достоверностью, являясь критерием фактического разрешения проблемной

ситуации. Следовательно, натурное исследование нельзя ни при каких

обстоятельствах исключать из процедур системного анализа для разрешения

проблемных ситуаций.

Экспертное исследование проблемной ситуации. Создает обстоятельства,

когда общая информация о ситуации резко ограничивается личностным

знанием эксперта. Однако экспертное знание обладает важнейшим свойством

концентрированности на важнейших группах альтернатив. Эксперт обладает

ограниченной психоэмоциональной выносливостью и может действовать лишь

на ограниченном участке времени, вовлекая в ситуационный анализ

определенный вид ресурсов. Для эксперта из-за V-образной характеристики

устранения неопределенности во времени должны быть точно сформулированы

правила остановки, которые необходимо соблюдать специалистам по

системному анализу.

Модельные исследования ситуации. Связаны с формализацией описания

ситуации, выбором надлежащего критерия адекватности моделей и

моделируемых ситуаций. Непосредственное исследование ситуации на модели

завершается интерпретацией результатов моделирования для

перераспределения предпочтительности альтернатив. Благодаря указанным

процедурам зависимость снижения неопределенности имеет ряд эффективных

участков.

Первый участок начального снижения неопределенности ПС иногда может

приводить к росту неопределенности проблемной ситуации из-за

неадекватности применяемой модели. В результате моделирование на первом

этапе позволяет за ограниченное время аккумулировать результаты

предшествующего натурного эксперимента и экспертного исследования ПС в

целях последующего более эффективного снижения неопределенности.

Второй участок снижения неопределенности проблемной ситуации связан

либо с поддержанием на основе моделирования достигнутого на первом этапе

Заголовок

Данные

снижения уровня неопределенности, либо с достижением заданного уровня

неопределенности в процессе оценки адекватности модели.

Третий участок связан с неограниченным применением адекватной модели

либо для резкого монотонного снижения неопределенности, либо для

относительно плавного колебательного процесса изменения неопределенности.

Поскольку ни одна модель не может бесконечно долго сохранять низкую

неопределенность из-за развития ситуации, в дальнейшем из-за потери

адекватности модели неизбежно наступает рост неопределенности ПС.

Свойства всех трех классов натурных, модельных, экспертных операций над

альтернативами ситуаций вынуждают менеджера-системоаналитика для

достижения максимальной эффективности системного анализа осуществлять

рациональное комбинирование экспертных, модельных и натурных

исследований при выборе альтернатив. При разрешении проблемных ситуаций

конечным результатом указанных операций натурного, модельного и

экспертного исследования альтернатив является либо выигрыш во времени,

либо экономия ресурсов, необходимых для достижения заданного уровня

определенности ПС.

Для ситуаций, многократно повторяющихся при относительно стабильных

условиях, остаточная неопределенность, которая снижает общий эффект,

должна быть компенсирована запасом ресурсов. Часто в ситуационном анализе

системоаналитик имеет дело с уникальными, редкими, неповторяющимися

ситуациями. Это приводит к необходимости регулярного, опережающего

включения в ситуационный анализ процедуры компенсации риска. Таким

образом, в ситуационном анализе должна быть предусмотрена операция

компенсации риска. Компенсация риска требует соответствующих ликвидных

ресурсов и осуществления их быстрого преобразования в необходимую

конкретную альтернативу, компенсирующую риск.

Если коэффициент готовности к превращению ресурсов в требуемую, но

заранее неизвестную альтернативу высок, то это создает условия для

безрискового разрешения проблемных ситуаций. Менеджер-системоаналитик,

разрешая каждую ситуацию, должен планировать комплекс операций

информационных технологий многоаспектного моделирования, включая

компенсацию риска, что гарантирует успех ситуационного управления

Заголовок

Данные

разрешением проблемы на основе получения информации методами

экспертных, модельных и натурных исследований.

Таким образом, средства разрешения ПС включают компьютерные

информационные технологии и специальные информационные

организационные структуры, например, группы системного анализа.

Компьютерные технологии поддерживают все три рассмотренных вида

экспериментов и методов получения информации о предпочтениях

альтернатив. Существуют различные компьютерные технологии планирования

и управления ситуационным экспериментом. К компьютерным технологиям

относятся и технологии экспертных систем. Компьютерные информационные

технологии моделирования ситуации чаще всего реализуют технологию

деловых игр, проводимых группами системного анализа.

Натурные исследования ситуации включают выбор факторов, которые

должны влиять на выбор каждой группы альтернатив. Различают управляемые

и наблюдаемые факторы. Для управляемых факторов выделяются возможные

уровни.

Сочетание факторов и их уровней образует факторное пространство

натурного исследования. Вводится также критерий эффективности натурного

исследования, который зависит от значений факторов. Этот критерий при

натурном исследовании ситуаций является функцией отклика, которая

отображает реакцию реальной проблемной ситуации на воздействия факторов

и их уровни.

Сочетание всех возможных факторов и их уровней образует множество

допустимых состояний ПС. Для проведения полного факторного эксперимента

могут потребоваться чрезвычайно большие ресурсы и большое время, поэтому

в ситуационном анализе так стремятся спланировать натурный эксперимент,

чтобы за минимально-допустимое количество опытов получить максимальную

информацию о свойствах различных альтернатив. Чаще всего выбирают

ограниченный эксперимент, который достаточно полно характеризует

ситуацию, но связан с изменением минимального количества уровней

управляемых факторов. Известны алгоритмы и программы такого

планирования ограниченного натурного эксперимента, при которых возможно

максимально крутое восхождение по поверхности отклика. После окончания

Заголовок

Данные

эксперимента строится уравнение регрессии, связывающее значение функции

отклика со значениями факторов и их уровней. Например, если функцией

отклика является прибыль, то компонентами уравнения регрессии могут быть

такие факторы, как цена, спрос. Это уравнение, отображающее результаты

натурного исследования, несет в себе данные для перераспределения

вероятностей альтернатив, характеризующих ситуацию.

Экспертные исследования ситуации осуществляются с помощью

экспертных систем, которые относятся к системам искусственного интеллекта.

Различают механизмы проведения экспертиз с одним или многими экспертами,

при которых стремятся достичь согласованной оценки одной и той же группы

альтернатив ситуации за счет высокого значения коэффициента согласия

независимых экспертов. Для создания независимых механизмов применяются

различные методы психоинтеллектуальной генерации. Работа эксперта должна

стимулироваться. Для каждого эксперта может быть составлен сценарий

экспертизы. Все сценарии должны меняться, быть разнообразными.

Экспертные структуры регулярно применяются в системном анализе и

ситуационном управлении.

Экспертная система включает:

 базу знаний по конкретной предметной области. Знания предполагают

выделение процедурной и фактологической информации так, что новые факты,

обработанные с помощью процедур, дают новые знания;

 лингвистический процессор, формирующий вопросы и ответы;

 решающие правила по схеме “если - то”;

 блок логического вывода, который с учетом решающих правил формирует

выводы;

 блок интерпретации результатов;

 блок верификации логического вывода с возможным анализом и

верификацией каждой из альтернатив ПС.

Интерпретация логического вывода также осуществляется в терминах

альтернатив ситуации. Экспертные системы поставляются в 2-х вариантах:

 в виде пустой оболочки.

 в виде экспертной системы с конкретной предметной областью.

Заголовок

Данные

Это дает возможность менеджеру-системоаналитику, принимающему

решения, поэтапно формировать авторскую экспертную систему, которая

должна быть сертифицирована. Этим занимаются специалисты по инженерии

знаний (когнитологи).

Экспертные системы расширяют диапазон достоверного исследование ПС.

Экспертные исследования ПС выделяют из данных информацию,

существенную для перераспределения альтернатив ПС.

Моделирование объекта связано со следующими этапами информационной

технологии:

 выбор критерия соответствия (адекватности) модели и объекта;

 выбор математического аппарата;

 получение и возможная первичная обработка исходных данных для

моделирования;

 алгоритмизацию поведения объекта моделирования;

 составление или применение готовой компьютерной программы;

 компьютерное моделирование с оценкой фактической адекватности

результатов моделирования;

Кроме аналитического моделирования в системном ситуационном анализе

применяется компьютерное имитационное моделирование, например, с

помощью датчиков случайных чисел.

Результаты аналитического и имитационного моделирования также

нуждаются в интерпретации и содержат знания о свойствах исследованных

альтернатив ПС.

Таким образом, комплекс системного информационного обеспечения

ситуационного анализа включает рациональные методы сочетания модельного,

натурного и экспертного исследования ПС.

По результатам ситуационного анализа формируется ситуационный отчет, в

котором отображаются все рассмотренные операции.

Комплекс таких отчетов, имеющих типовой характер, помещают в базу

данных управленческих ситуаций.

Заголовок

Данные

1.3. Взаимосвязь характеристик ситуации и инструментальных средств

для формирования и актуализации ИР в процессе развития и

разрешения ПС

Особую роль в системной организации информационных ресурсов для

разрешения ПС играют базы данных, объединяющие сведения для работы

экспертов, исходные данные для постановки задач моделирования и

проверки адекватности модели, а также времени жизни информационных

ресурсов и запасов (Рис. 2).

Именно поэтому технология организации и осуществления системного

ситуационного анализа основана на использовании информационных

технологий баз данных и их многоаспектного преобразования в базы знаний

о проблемной ситуации. Такое преобразование предполагает

структурирование баз данных на основе точного определения следующих

разделов ситуационного анализа:

 Предмет ситуационного анализа. Роль ситуационного анализа в

информационных технологиях управления.

 Основные принципы ситуационного анализа (системный подход,

комплексное использование знаний и специалистов из конкретных

предметных областей).

 Количественные методы оценки альтернатив, математические модели

и методы, использование вычислительной техники и информационных

систем).

 Типовой состав ядра группы специалистов для ситуационного анализа в

определенной предметной области. Роль различных специалистов в

ситуационном анализе конкретной проблемы.

 Интегрированные системы математических моделей проблемных ситуаций.

Отдельными разделами базы данных, отображающей результаты

системного ситуационного анализа могут стать

 Концептуальная постановка и описание ПС

 Построение математической модели проблемной ситуации

 Выбор (разработка) методов и средств анализа проблемной ситуации по

Заголовок

Данные

ее математической модели

 Проверка модели и методов на адекватность и эффективность

 Информационное обеспечение математических моделей проблемных

ситуаций, внедрение разработанных методов ситуационного анализа при

решении конкретных проблем.

В структуре базы данных в процессе системного анализа могут быть

выделены разделы, содержащие

 Основные задачи, структуру и результат этапа концептуальной постановки

проблемы

 Роль специалистов в конкретной предметной области и по ситуационному

анализу на этапе концептуальной постановки проблемы.

Специальные аспекты построения математической модели, которые

могут понадобиться на разных этапах системного анализа в базах данных

отображают

 Основные задачи, структуру и результат этапа построения математической

модели;

 Основные компоненты математической модели проблемной ситуации

(управляемые и неуправляемые переменные, ограничения, целевые

функции);

 Основные способы представления функциональных зависимостей и целей

управления в математических моделях проблемных ситуаций

(аналитические и алгоритмические способы, количественные и

качественные цели);

 Адекватность математической модели проблемной ситуации;

 Факторы, влияющие на эффективность использования той или иной

математической модели в конкретной проблемной ситуации;

 Способы упрощения математических моделей проблемных ситуаций

(редукция переменных и/или ограничений, упрощения

функциональных зависимостей, агрегирование переменных и/или

ограничений и т.д.);

 Декомпозиции математических моделей проблемных ситуаций (например,

Заголовок

Данные

генерация столбцов Данцига-Вульфа, расчленение ограничений Корнаи-

Липтака, релаксация и закрепление ограничений, генерация и релаксация

ограничений Бендерса, на базе агрегирования переменных, на основе теории

двойственности, параметрической декомпозиции и др.);

 Роль различных специалистов на этапе построения математической модели

проблемной ситуации.

Особенности выбора методов и средств анализа проблемной ситуации по

ее математической модели в базе данных включают в себя

 Основные виды, способы и инструменты анализа проблемной

ситуации по ее математической модели;

 Основные цели и способы проверки математической модели и методов ее

анализа на адекватность и эффективность.

Характер исходных данных, применяемых для информационного

обеспечения математических моделей ПС, их точность, источники,

периодичность в базах данных целесообразно отражать в разделах,

отображающих

 Основные задачи, структуру и результаты этапа;

 Основные методы построения информационного обеспечения моделей;

 Автоматизацию информационного обеспечения моделей.

Внедрение методов ситуационного анализа при решении конкретных

проблем должно найти отражение в составе базы данных с последующей

статистической обработкой и архивированием результатов, отображая

 Основные этапы внедрения разработанных методов ситуационного анализа

конкретных проблем;

 Место и роль результатов ситуационного анализа конкретной проблемы в

принятии окончательного решения по ней;

 Роль специалистов-предметников и специалистов по ситуационному анализу

на этапе внедрения результатов ситуационного анализа конкретной

проблемы.

Заголовок

Данные

Обобщением эффективности применения различных методов и моделей

выступает классификация математических моделей проблемных ситуаций,

сохраняемая в отдельных файлах базы данных, включая:

 основные классификационные группы математических моделей проблемных

ситуаций по формальным признакам;

 основные классификационные группы математических моделей

проблемных ситуаций по предметному признаку, в том числе:

 Планирования и управления производством;

 Календарного планирования;

 Управления проектами;

 Транспортных проблем, маршрутизации;

 Распределения ресурсов, инвестиций;

 Управления запасами;

 Банковской деятельности (размещение кредитов, взаимозачеты,

клиринговые расчеты).

 Развития народного хозяйства;

 Социальной сферы (медицина, образования);

 Примеры моделей каждой группы.

При необходимости классификацию математических моделей проблемных

ситуаций по формальным признакам целесообразно представлять в виде

каталога в базе данных, детализируемого:

 по масштабному фактору (модели стратегических и тактических задач);

 по числу и виду управляемых переменных и наличию ограничений

(модели анализа, одномерной и многомерной оптимизации, модели

дискретные и непрерывные, модели безусловной и условной

оптимизации);

 по способу представления функциональных зависимостей (аналитические

(линейные, нелинейные) и алгоритмические);

 по информированности о параметрах ситуации (принятия решений в

условиях определенности, риска, неопределенности);

 по влиянию временного параметра (статические и динамические модели);

 по числу этапов принятия решений (одноэтапные и многоэтапные

Заголовок

Данные