Развитие экспертной оболочки ЭСППР
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Принятие экономических решений в компаниях до сих пор базируется в основном на опыте и личностных качествах лица, принимающего решение. Информационные технологии, широко используемые в настоящее время в управленческой практике, в основном обеспечивают информацией лиц, принимающих решение. Действенным способом повышения эффективности и качества управления является использование менеджерами всех уровней экспертных систем поддержки принятия решений, поэтому выбранная тема значима в условиях рынка.
Предмет исследования – экспертная оболочка ЭСППР.
Цели курсовой работы – рассмотреть сущность, работу и развитие экспертных систем поддержки принятия решений и экспертной оболочки.
При достижении цели исследования рассмотрены задачи:
- Рассмотрена сущность СППР и экспертной оболочки: дано понятие ЭСППР и экспертной оболочки; приведена архитектура ЭСППР; изучены методы принятия решений;
- рассмотрена экспертная оболочка на примере ЭСППР: изучена работа с ЭСППР; приведена характеристика ЭСППР по признакам; рассмотрено развитие экспертной оболочки ЭСППР.
При подготовке работы использованы статьи «Информатизация принятия экономических решений» Кравченко Т.К., Дружаева А.А., Исаева Д.В., Бабкина А.Е., Огуречникова Е.В., Перикова Ю.А., Щербинина О.П., опубликованная в электронном Журнале научных публикаций аспирантов и докторантов; статья «Развитие Экспертной системы поддержки принятия решений» профессора Кравченко Т.К., являющейся автором учебных пособий по ЭСППР и опубликованная в журнале «Искусственный интеллект и принятие решений» 2013г., №4; лекции Национального Открытого Университета дистанционного обучения «Основы информационных технологий» и другие, являющиеся надежным источником.
1. Сущность СППР и экспертной оболочки
1.1 Понятие ЭСППР и экспертной оболочки
Системы поддержки принятия решений, в которых сконцентрированы мощные методы математического моделирования, науки управления, информатики, являются инструментом, призванным оказать помощь руководителям в своей деятельности во все усложняющемся динамичном мире. Преимущество компьютера состоит в огромных быстродействии и памяти, что делает его необходимым практически во всех областях человеческой деятельности. [4]
В принятии решений важнейшими областями, в которых компьютер становится ближайшим помощником человека, являются:
- быстрый доступ к информации, накопленной в компьютере лица, принимающего решение, или в компьютерной сети;
- осуществление оптимизации или интерактивной имитации, основанных на математических или эвристических моделях;
- нахождение в базах данных принятых ранее решений в ситуациях, подобных исследуемым, для использования ЛПР в подходящий момент;
- использование знаний лучших в своей области специалистов, включенных в базы знаний экспертных систем;
- представление результатов в наиболее подходящей для ЛПР форме. [9, с. 20-21]
Но традиционное использование ЭВМ не самое эффективное. Руководитель, кроме информации из базы данных, кроме некоторых экономических или технологических расчетов, в своей деятельности встречается с большим количеством задач по управлению системой, которые не решаются в рамках традиционных информационных технологий.
В связи с необходимостью решения задач подобного рода были разработаны компьютерные системы нового типа - системы поддержки принятия решений (СППР). СППР представляют собой системы обработки информации в целях интерактивной поддержки деятельности руководителя в процессе принятия решений. [9, с. 20-21]
Оболочки экспертных систем - программный продукт, обладающий средствами представления знаний для определенных предметных областей. Задача пользователя заключается не в непосредственном программировании, а в формализации и вводе знаний с использованием предоставленных оболочкой возможностей. Недостатком этих систем можно считать невозможность охвата одной системой всех существующих предметных областей. Примером могут служить ИНТЕРЭКСПЕРТ, РС+, VP-Expert. [4]
Информационная система Экспертная система поддержки принятия решений (ЭСППР) разрабатывается с целью автоматизации процедуры анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений. [8]
ЭСППР применяется для решения слабо структурированных задач, использует математические модели для обоснования различных вариантов решения. Обладает гибкостью и способностью адаптации к внешней среде принятия решений; отображает информацию в формате и терминологии, которые удобны лицу, принимающему решение (ЛПР).
Определим особенности ЭСППР:
- обеспечивает проведение расчетов для обоснования альтернатив на основе экономико-математических методов и моделей с использованием экспертных оценок специалистов;
- содержит множество математических методов и моделей (в конкретной реализации около 50) в отличие от большинства СППР, использующих, как правило, один метод принятия решения;
- включает методы принятия решений в условиях неопределенности и риска, предусматривающие моделирование проблемных ситуаций принятия решений; [1]
- содержит базу знаний: набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи;
- осуществляет процедуру поиска метода принятия решения путем выбора пользователем ответа (из предлагаемого набора ответов) на вопросы, задаваемые системой, об элементах задачи принятия решения;
- не только дает возможность выбрать метод принятия решения для конкретной задачи, но и обеспечивает ее практическое решение на основе этого метода; [2]
- содержит базу данных для хранения информации, необходимой для проведения расчетов; описания задач и методов принятия решений; формирования отчетов; поддержки многоязычного интерфейса, добавления новых методов принятия решений без изменения программного кода системы; [6]
- не является проблемно-ориентированной: на основе ЭСППР может быть решена задача принятия решения из любой проблемной области;
- обеспечивает коллегиальность в принятии решений, позволяя обосновывать варианты решений на основе консолидации мнений экспертов;
- автоматизирует процедуру формирования отчетов о вариантах решения задачи на основе реляционной базы данных;
- проводит многомерный анализ решаемых задач и формирование аналитических отчетов с использованием OLAP-сервера;
- обеспечивает доступ конечных пользователей к системе с применением технологии "Тонкий клиент" (через интернет-браузер и веб-сервер). [2]
Экспертные системы работают в двух режимах:
- Режиме приобретения знаний;
- Режиме решения задач или так называемом режиме консультации или использования ЭС.
Для достижения поставленной цели в систему включена база знаний системы - набор правил принятия решений для выбора соответствующих методов принятия решений в зависимости от условий, характеризующих конкретные проблемные ситуации (модуль анализа проблемных ситуаций) и совокупность методов принятия решений (модуль принятия решений). [1]
1.2 Архитектура ЭСППР
Архитектура ЭСППР включает в себя:
- модуль интерактивного общения с пользователем;
- модуль выбора метода принятия решения;
- модуль принятия решений;
- модуль оперативного анализа и генерации отчетности,
- модуль извлечения знаний (рис.1). [2]
Назначением модуля интерактивного общения с пользователем является обеспечение средствами авторизации доступа; графического ввода/вывода информации; одновременного доступа нескольких пользователей к ЭСППР через веб-браузер.
Рисунок 1 - Архитектура ЭСППР [6]
Данный модуль позволяет создавать собственные задачи; редактировать задачи; находить задачу по ключевым словам; вводить экспертные оценки, необходимые для решения задачи; посылать приглашение экспертам; присваивать статус эксперта; отбирать статус эксперта; генерировать отчет; назначать права доступа к задаче. [2]
Назначением модуля выбора метода является обеспечение поиска конкретного метода, исходя из особенностей поставленной задачи, используя информационно-справочные функции, предоставляемые системой. Данный модуль позволяет выявить информацию об элементах решаемой задачи посредством выбора пользователем одного из возможных ответов на вопросы, задаваемые системой. Исключает противоречия в следовании отдельных вопросов, когда каждый следующий вопрос рассматривается как отклик на предыдущие ответы пользователя. Осуществляет загрузку и передачу управления модулю, реализующему этап принятия решения.
Назначением модуля принятия решений является обеспечение нахождения эффективного варианта решения на основе выбранного метода; возможности многовариантного решения поставленной задачи с использованием различных экономико-математических методов; участия экспертов в оценке альтернатив. [1]
Модуль оперативного анализа и генерации отчетности направлен на формирование отчетности по задачам и аналитической отчетности. Аналитические отчеты на основе многомерной базы данных основываются на введении набора показателей по различным аналитическим направлениям: количество пользователей в системе; количество экспертов, количество задач; количество вариантов решения задач; количество просмотров задачи пользователями; время, затраченное на получения ответа по варианту решения.
Назначением модуля извлечения знаний является нахождение схожей задачи для использования в качестве аналога для самостоятельной постановки. [6]
1.3 Методы принятия решений
Модуль принятия решений содержит методы принятия решений с использованием принципов большинства, Парето, Байеса, методы принятия решения в условиях полной неопределенности, в динамической постановке, методы многоцелевой (векторной) оптимизации, комбинированные методы, сочетающие различные принципы согласования оценок вариантов решения.
Принципы большинства и Парето применяются для согласования оценок вариантов решения, формируемых отдельными экспертами с позиций различных признаков (критериев) в различных проблемных ситуациях, с заданием предпочтений в порядковой или количественной шкале. В соответствии с принципом большинства один вариант предпочитается другому, если такое предпочтение наблюдается с позиций большинства признаков (критериев), большинства экспертов и большинства ситуаций, в которых задаются оценки вариантов решений. [1]
В соответствии с принципом Парето один вариант предпочитается другому, если с позиций всех признаков (критериев), всех экспертов и всех ситуаций первый вариант не хуже второго, но с позиций хотя бы одного признака (критерия), одного эксперта, хотя бы в одной ситуации первый вариант имеет предпочтение. В результате формируется множество эффективных решений. В такое множество попадают варианты, которые являются более предпочтительными по сравнению с любой из альтернатив, отвергнутых в процессе анализа. Однако среди вариантов, формирующих множество эффективных решений, ни один не может считаться предпочтительнее какого-либо другого.
В соответствии с принципом Байеса наиболее предпочтительным считается такой вариант решения, который дает максимальный (минимальный) взвешенный средний выигрыш (проигрыш) по всем ситуациям, при этом в роли весовых коэффициентов выступают вероятности появления ситуаций. [6]
В соответствии с принципом пессимизма лицо, принимающее решение (ЛПР), при выборе рассчитывает на самую неблагоприятную (в смысле полезности результата, или получаемого выигрыша) ситуацию. В соответствии с принципом оптимизма ЛПР ориентируется на самую благоприятную ситуацию.
В соответствии с принципом Гурвица (принцип пессимизма-оптимизма) в качестве наиболее предпочтительного выбирается вариант, который дает некоторый усредненный выигрыш по отношению к выигрышам, получаемым с использованием принципов пессимизма и оптимизма. Для усреднения используются весовой коэффициент B (0≤B≤1), определяемый ЛПР.
В соответствии с принципом антагонистического игрока предполагается, что проблемными ситуациями управляет антагонистический игрок, стремящийся минимизировать выигрыш ЛПР. [6]
В соответствии с принципом Сэвиджа, для поиска наиболее предпочтительного варианта решения осуществляется переход от матрицы выигрышей к матрице сожалений, характеризующей недополучение выигрыша из-за неопределенности в условиях принятия решения. Обработка матрицы сожалений происходит по критерию минимакса.
В соответствии с принципом Лапласа, вероятности появления ситуаций считаются одинаковыми. Наиболее предпочтительным считается вариант решения, обеспечивающий максимум среднего выигрыша. Названные принципы согласования оценок вариантов решения имеют свои преимущества и недостатки.
По мнению Кравченко Т.К., Перикова Ю.А., Огуречникова Е.В., Исаева Д.В., Дружаева А.А., Бабкина А.Е., использование принципа большинства дает возможность получить единственное решение, которое не учитывает мнение меньшинства. Применение принципа Парето не дает единственного решения, позволяя найти лишь множество эффективных решений. Принцип Байеса предполагает наличие априорных оценок вероятностей появления проблемных ситуаций и не позволяет усреднять оценки вариантов решения, задаваемые отдельными экспертами по различным признакам.
Принципы пессимизма, оптимизма, Гурвица, антагонистического игрока, Сэвиджа, Лапласа применяются в условиях неизвестных вероятностей появления проблемных ситуаций и не учитывают оценки вариантов решения, задаваемые отдельными экспертами по различным признакам. Комбинированные методы принятия решения сочетают различные принципы согласования оценок вариантов решений. [8]
СППР представляют собой системы обработки информации в целях интерактивной поддержки деятельности руководителя в процессе принятия решений.
Вывод: Оболочки экспертных систем - программный продукт, обладающий средствами представления знаний для определенных предметных областей. Задача пользователя заключается не в непосредственном программировании, а в формализации и вводе знаний с использованием предоставленных оболочкой возможностей.
Архитектура ЭСППР включает в себя: модуль интерактивного общения с пользователем; модуль выбора метода принятия решения; модуль принятия решений; модуль оперативного анализа и генерации отчетности, модуль извлечения знаний. В главе подробно рассмотрены методы принятия решений, включающие принцип большинства, Парето, Байеса, методы принятия решения в условиях полной неопределенности, в динамической постановке, методы многоцелевой (векторной) оптимизации, комбинированные методы, сочетающие различные принципы согласования оценок вариантов решения.
2. Экспертная оболочка системы поддержки принятия решений на примере ЭСППР
2.1 Работа в среде ЭСППР
Работа в среде ЭСППР изложена в статье «Информатизация принятия экономических решений» авторов Кравченко Т.К., Дружаева А.А., Исаева Д.В., Бабкина А.Е., Огуречникова Е.В., Перикова Ю.А., Щербинина О.П. Для хранения информации, описания задач и методов принятия решений, формирования отчетов на основе промышленной системы управления базами данных разработана реляционная база данных Системы. Последняя обеспечивает также поддержку многоязычного интерфейса, добавление новых методов принятия решений без изменения программного кода системы, хранение разнородных массивов данных.
Для многомерного анализа информации о решенных задачах создана подсистема аналитической отчетности. В системе реализован нечеткий поиск задач по ключевым словам. Доступ конечных пользователей в систему обеспечивается с применением технологии «тонкий клиент» (через Интернет-браузер и web-сервер).
Задача принятия решений в общем виде записывается следующим образом: <S, G, X, Q, F, K, V; X*>. Лицо, принимающее решение (ЛПР), на основе предпочтений F, критериев K и принципов согласования V выбирает эффективное решение X* из множества альтернатив X. Альтернативы X направлены на достижение поставленных целей G и приводят к различным последствиям Q. Оценки альтернатив по введенным критериям задаются с учетом возможностей появления различных проблемных ситуаций S, отражающих возможные состояния внешней среды. [3]
Для работы в среде ЭСППР пользователю доступны следующие функции:
-
- работа с задачами;
- работа с вариантами решения задач;
- выбор метода принятия решения;
- ввод и корректировка параметров варианта решения задач;
- ввод и корректировка исходных данных для варианта решения задачи (включая копирование);
- получение решения;
- вывод отчета о варианте решения задачи;
- работа с аналитическими отчетами.
Работа с задачами принятия решения включает просмотр списка задач и детальной информации о задачах, поиск задач по фрагменту названия и/или описания, создание задач, корректировку информации о задачах, удаление задач.
Работа с вариантами решения задачи включает просмотр вариантов решения задачи, создание вариантов решения задачи, корректировку информации о вариантах решения задачи, удаление вариантов решения задачи.
Выбор метода принятия решения включает: общие принципы выбора метода принятия решения.
Ввод параметров варианта решения задачи предусматривает правила ввода параметров варианта решения задачи и корректировки параметров варианта решения задачи.
Ввод исходных данных предназначен для ввода и корректировки исходных данных, включая оценки альтернатив.
Получение решения означает запуск процедуры решения задачи в соответствии с выбранным методом (для рассматриваемого варианта решения).
Вывод отчета предполагает формированию отчета о варианте решения задачи. [3]
Работа с аналитическими отчетами включает формирование аналитических отчетов по данным, содержащимся в Системе.
При входе в систему пользователь попадает на Главную страницу, которая содержит несколько рабочих областей:
Область краткого описания Системы. В этой области приводятся краткие сведения о Системе.
Область регистрации и авторизации. Используя функции, представленные в этой области, пользователь может зарегистрироваться в Системе и осуществить вход в Систему.
Область управления. Ссылки, находящиеся в этой области, повторяются на всех страницах портала. В частности, при переходе по ссылке «Руководство пользователя» пользователь (даже не прошедший процедуры регистрации и авторизации) получает доступ к Руководству. После авторизации пользователя в Системе ссылка «Вход» меняется на ссылку «Выход».
Портал ЭСППР обеспечивает возможность работать с Системой на русском или английском языках. Для выбора языка следует воспользоваться ссылками «RU» или «EN», которые доступны на любой странице портала.
Для того чтобы пользователю получить права лица, принимающего решение (ЛПР), необходимо, прежде всего, зарегистрироваться в Системе. Для регистрации следует перейти по ссылке «Регистрация» с Главной страницы портала
На странице регистрации пользователь должен ввести следующую информацию: имя пользователя (логин), пароль, подтверждение пароля, адрес электронной почты, имя, отчество и фамилию пользователя, секретный вопрос и ответ на него. Все перечисленные поля (кроме отчества) являются обязательными.
Процедура авторизации доступна для пользователя, который уже зарегистрирован в Системе. [3]
Для авторизации следует ввести имя пользователя и пароль в области регистрации и авторизации Главной страницы, а затем перейти по ссылке «Вход», расположенной под строками ввода имени и пароля
После авторизации пользователя при переходе по ссылке «Личная страница» на экране появляется список задач, созданных данным пользователем (собственные задачи). Пользователь также имеет возможность вывести на экран список задач, созданных другими пользователями (по ссылке «Показать несобственные задачи»), а также список задач, в которых данный пользователь играет роль эксперта (по ссылке «Показать задачи для эксперта»).
Списки несобственных задач и задач для эксперта могут быть скрыты с применением ссылок «Скрыть несобственные задачи» и «Скрыть задачи для эксперта».
Для каждой задачи в списке указываются следующие атрибуты:
наименование задачи;
описание задачи;
имя пользователя, создавшего задачу;
дата создания задачи.
Система предусматривает возможность сортировки списка задач по каждому из перечисленных атрибутов по алфавиту (в прямом или обратном порядке). Для сортировки следует перейти по ссылке заголовка того или иного столбца таблицы. При повторном использовании ссылки происходит сортировка в обратном порядке.
В случае если список задач достаточно велик по объему, Система автоматически производит разбиение списка на страницы. [3]
Для просмотра детальной информации о той или иной задаче следует перейти по ссылке наименования задачи. После этого система переходит на страницу детальной информации о задаче, где отображаются:
-
- наименование задачи;
- описание задачи;
- имя пользователя, создавшего задачу;
- дата создания задачи;
- список вариантов решений для данной задачи с указанием для каждого из них наименования, описания, статуса открытого доступа, метода решения (если метод уже выбран), состояния варианта решения задачи (пройдена ли процедура решения), даты создания и статуса «только чтение».
Поиск задач.
Система обеспечивает возможность поиска среди всех задач. Для поиска задачи пользователю необходимо перейти по ссылке «Найти задачу», доступной с Личной страницы.
Поиск производится на основании информации, содержащейся в наименовании задачи и ее описании. Пользователь должен заполнить строку поиска, указав ключевые слова, разделенные пробелами (не более 4000 символов), по которым будет производиться поиск задач. При переходе по ссылке «Найти» производится поиск задач, у которых все указанные ключевые слова встречаются в названии или описании. При этом ключевые слова могут встречаться в названии или описании задачи в любой последовательности, не обязательно подряд. Также допускается неполное совпадение ключевых слов.
По завершении поиска формируется список найденных задач.
Создание задачи.
Для создания задачи следует перейти по ссылке «Создать задачу» на Личной странице. После этого система перейдет на страницу ввода информации о задаче, где следует ввести наименование задачи и ее описание. Наименование задачи представляет собой ее краткую характеристику и может содержать до 100 символов. Описание задачи, как правило, дается в развернутом виде, количество символов в описании задачи не ограничено. Переход по ссылке «Сохранить» приводит к сохранению задачи и информации о ней, после чего задача добавляется в общий список.
Новая задача добавляется в конец списка, который при необходимости может быть отсортирован пользователем. [3]
Корректировка информации о задаче.
Пользователь имеет возможность корректировать информацию только о собственных задачах. Корректировка информации о задаче осуществляется путем перехода по ссылке «Редактировать» на странице детальной информации. После этого система переходит в режим корректировки, где можно изменить название и/или описание задачи. После перехода по ссылке «Сохранить» изменения будут сохранены, при использовании ссылки «Отменить» изменения не сохраняются.
Корректировка информации о задаче может быть осуществлена как со страницы детальной информации о задаче (см. выше), так и со станицы детальной информации о варианте решения задачи. Однако это возможно только при условии, если для задачи уже определен хотя бы один вариант решения.
В этом случае корректировка информации о задаче осуществляется путем перехода по ссылке «Редактировать», расположенной в поле описания задачи на странице детальной информации о варианте решения задачи. После этого система переходит в режим корректировки, где можно изменить название и/или описание задачи.
Удаление задачи.
Пользователь имеет возможность удалять собственные задачи.
Удаление задачи осуществляется путем перехода по ссылке «Удалить задачу» на странице детальной информации о задаче. По завершении процедуры удаления Система переходит на Личную страницу пользователя.
Просмотр вариантов решения задачи.
Пользователь имеет возможность просматривать информацию о собственных вариантах решения задачи, об открытых (т.е. предоставленных в открытый доступ) несобственных вариантах, а также о закрытых вариантах решения задачи, где он выступает в роли эксперта.
Просмотр вариантов решения задачи осуществляется на странице детальной информации о задаче (переход на эту страницу происходит с Личной страницы по ссылке наименования задачи). [3]
Если список вариантов решения задачи достаточно велик по объему, Система автоматически производит его разбиение на страницы.
Для каждого варианта решения задачи указываются следующие атрибуты:
-
- наименование варианта решения задачи;
- описание варианта решения задачи;
- статус открытого доступа;
- метод, соответствующий варианту решения задачи (если он уже выбран);
- состояние варианта решения задачи (пройдена ли процедура решения);
- дата создания варианта решения задачи;
- статус «только чтение».
Система предусматривает возможность сортировки вариантов решения задачи по каждому из перечисленных атрибутов по алфавиту (в прямом или обратном порядке). Для сортировки следует перейти по ссылке заголовка того или иного столбца таблицы. При повторном использовании ссылки происходит сортировка в обратном порядке.
Для просмотра детальной информации о том или ином варианте решения задачи следует выбрать вариант решения из списка путем перехода по ссылке его наименования. После этого появляется страница детальной информации о варианте решения задачи, где отображаются:
наименование варианта решения задачи;
описание варианта решения задачи;
дата создания варианта решения задачи;
метод, применяемый для данного варианта решения задачи (если этот метод уже определен);
результат решения (если для данного варианта решения уже произведены необходимые вычисления). [3]
Создание варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность создавать новые варианты решения только для собственных задач.
Для создания нового варианта решения задачи следует перейти по ссылке «Создать вариант решения задачи» на странице детальной информации о задаче, на которой отображается список вариантов решения задачи.
После этого система перейдет на страницу ввода информации о варианте решения задачи, где следует ввести наименование варианта решения, его описание, а также статус открытого или закрытого доступа и режим только чтение по указанию пользователя.
Наименование варианта решения задачи представляет собой его краткую характеристику и может содержать до 100 символов. Описание варианта решения задачи может даваться в развернутом виде. Количество символов в описании варианта решения задачи не ограничено.
Если пользователь хочет предоставить вариант решения задачи в открытый доступ, он должен активизировать переключатель «Открытый доступ».
Корректировка информации о варианте решения задачи.
Пользователь имеет возможность корректировать информацию только о собственных вариантах решения задачи.
Корректировка осуществляется путем перехода по ссылке «Редактировать» на странице детальной информации о варианте решения задачи. После этого система переходит в режим корректировки, где можно изменить название и/или описание варианта решения задачи. При переходе по ссылке «Редактировать» изменения будут сохранены, при использовании ссылки «Отменить» изменения не сохраняются. [3]
Удаление варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность удалять только собственные варианты решения задачи. Удаление варианта решения задачи осуществляется путем перехода по ссылке «Удалить вариант решения» на странице детальной информации о варианте решения задачи. По завершении процедуры удаления Система переходит на страницу детальной информации о задаче.
Запрет на операции с вариантом решения задачи.
Пользователь имеет возможность запретить какие-либо операции с собственным вариантом решения задачи. Это осуществляется путем активизации переключателя «Только чтение» на странице детальной информации о варианте решения задаче. После активизации переключателя ни один пользователь (включая собственника варианта решения задачи) не может вводить или корректировать информацию о варианте решения задачи, его параметры и исходные данные для расчетов.
Отмена запрета на операции с вариантом решения задачи может быть произведена пользователем, являющимся собственником задачи. [3]
Общие принципы выбора метода принятия решения.
Система допускает два варианта выбора метода принятия решения: путем ответа на вопросы, задаваемые Системой, и в явном виде (по названию метода).
При выборе метода путем ответа на вопросы пользователю предлагается цепочка вопросов с несколькими вариантами ответов на каждый вопрос. Каждый выбранный ответ приводит к тому, что из полного списка методов система удаляет те методы, которые не удовлетворяют выбранным ответам. В итоге остается единственный метод, с помощью которого будет решаться задача.
Выбор метода в явном виде применяется в том случае, когда пользователь знает, какой из методов должен использоваться для решения задачи. Для того, чтобы приступить к выбору метода решения задачи, на странице детальной информации о варианте решения задачи следует перейти по ссылке «Выбрать метод». [6]
Описание страницы для выбора метода принятия решения.
Рисунок 2 - Страница выбора метода принятия решений в ЭСППР [6]
Страница выбора метода принятия решений в ЭСППР содержит несколько рабочих областей (рис. 2).
Область вопросов. В этой области отображаются вопросы, ответы на которые приводят к выбору метода принятия решения. Каждый вопрос содержит информацию об одной из характеристик задачи принятия решения.
Область подсказок к вопросам. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного вопроса. Подсказка выводится на экран автоматически при появлении очередного вопроса.
Область вариантов ответов. В данной области располагаются допустимые варианты ответов на текущий вопрос. Варианты ответов отображаются в виде списка, из которого пользователь может выбрать только один элемент.
Область подсказок к вариантам ответов. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного варианта ответа. Для вывода подсказки на экран следует отметить тот или иной вариант ответа путем активизации соответствующего переключателя.
Область истории ответов. В этой области отображается содержание тех ответов, которые были выбраны пользователем в ходе проведения опроса. Ответы располагаются в хронологической последовательности, т.е. в том порядке, в котором пользователь отвечал на вопросы. При каждом новом сеансе выбора метода принятия решения история ответов очищается.
Область допустимых методов принятия решения. В данной области отображается список допустимых методов, т.е. удовлетворяющих всем требованиям, которые были заданы ранее ответами пользователя на вопросы. При этом в начале опроса в списке присутствуют все методы, включенные в Систему, а по мере продвижения вдоль цепочки вопросов и ответов их количество постепенно уменьшается, что в итоге позволяет сократить круг допустимых методов до единственного метода.
Область подсказок к методам принятия решения. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) об условиях применения того или иного метода приятия решения. Для вывода подсказки на экран следует отметить соответствующий метод (в области допустимых методов) путем активизации соответствующего переключателя. [6]
Ответы на вопросы.
После того, как пользователь определился с ответом на очередной вопрос, он активизирует соответствующий переключатель и использует ссылку «Ответить», в результате чего выбранный ответ регистрируется в истории ответов. Далее на основе новой информации происходит сокращение допустимого количества методов принятия решения. Если после этого в списке допустимых методов принятия решения останутся два или более метода (т.е. если после данного шага требуется дальнейшее уточнение условий задачи), то Система автоматически переходит к следующему вопросу. Цепочка вопросов прерывается, когда в списке допустимых методов принятия решения остается единственный метод.
Выбор метода принятия решения является необходимым условием для перехода к описанию параметров решения задачи и далее – к вводу исходных данных задачи и запуску процедуры ее решения.
Выбор метода принятия решения достигается путем активизации переключателя напротив выбранного метода и перехода по ссылке «Выбрать». В результате чего информация об этом методе появляется на странице детальной информации о варианте решения задачи. Переход по ссылке «Показать ответы» позволяет вывести на экран список ответов, на основании которых был осуществлен выбор метода. Активизация переключателя напротив одного из ответов, представленных в списке, приводит к отображению подсказки к данному ответу.
Ввод параметров варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность вводить параметры варианта решения задачи только для собственных вариантов решения задач.
После того, как метод принятия решения выбран, на странице детальной информации о варианте решения задачи отображается список параметров варианта решения, которые должны быть определены для последующего формирования исходных данных, на основании которых будет производиться решение задачи.
Выбор параметра варианта решения задачи для его описания производится при помощи соответствующего переключателя, после чего автоматически происходит переход на страницу детальной информации о выбранном параметре варианта решения задачи. Эта страница содержит как уже введенную информацию о выбранном параметре варианта решения задачи, так и поля для ввода новой информации. [3]
Состав вводимой информации о параметре варианта решения задачи зависит от особенностей этого параметра, например:
для параметра «Альтернативы» – наименование и описание каждой альтернативы;
для параметра «Ситуации» – наименование и описание каждой ситуации;
для параметра «Эксперты» – электронные адреса экспертов (по которым затем Система определяет их ФИО) Если в качестве эксперта выступает лицо, принимающее решение (ЛПР), то ввод его электронного адреса не обязателен (поскольку в этом случае речь идет о собственнике варианта решения задачи). В этом случае эксперту (ЛПР) присваивается атрибут «свой эксперт»;
для параметра «Признаки» – наименование и описание каждого признака.
Ввод информации происходит построчно, сохранение введенной информации осуществляется путем перехода по ссылке «Добавить».
Корректировка параметров варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность корректировать параметры варианта решения задачи только для собственных вариантов решения задач.
Все корректировки осуществляются построчно. Допускаются два вида корректировок: редактирование содержимого строки и удаление строки. Эти операции осуществляются путем перехода по ссылкам «Редактировать» и «Удалить» соответственно.
Под исходными данными для варианта решения задачи понимается набор информации, необходимой для выполнения расчетов в соответствии с алгоритмами, реализованными в Системе для каждого из методов принятия решений. [3]
Приглашение экспертов.
ЛПР имеет возможность пригласить экспертов для оценки альтернатив в рамках варианта решения задачи. В качестве экспертов могут выступать только зарегистрированные пользователи Системы.
Приглашение экспертов становится возможным только после определения параметров варианта решения задачи и ввода исходных данных, соответствующих этим параметрам, кроме массивов экспертных оценок альтернатив.
Для приглашения экспертов следует перейти по ссылке «Пригласить», расположенной на странице детальной информации о варианте решения задачи. После этого Система автоматически произведет рассылку приглашений экспертам.
Если эксперт имеет атрибут «свой эксперт», то приглашение ему не направляется, поскольку в данном случае речь идет о собственнике варианта решения задачи.
Ввод исходных данных для варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность вводить исходные данные только для собственных вариантов решения задач. Если пользователь является экспертом, то операция ввода оценок альтернатив доступна только по отношению к данным этого эксперта.
Ввод исходных данных для варианта решения задачи возможен после того, как параметры этого варианта решения полностью определены. Для ввода данных следует перейти по ссылке «Редактировать данные», расположенной на странице детальной информации о варианте решения задачи.
Для ввода исходных данных для варианта решения задачи пользователю предлагается для заполнения набор входных форм, соответствующих выбранному методу принятия решения. Выбор формы производится при помощи специального меню. [3]
Корректировка исходных данных для варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность корректировать исходные данные только для собственных вариантов решения задач. Эксперту дается право редактировать свои оценки альтернатив для несобственных вариантов решения.
Корректировка исходных данных для варианта решения задачи осуществляется путем перехода по ссылке «Редактировать данные», расположенной на странице детальной информации о варианте решения.
Копирование исходных данных для варианта решения задачи.
Пользователь имеет возможность скопировать исходные данные для варианта решения задачи из другого варианта решения той же задачи. Эта операция допустима только по отношению к собственным вариантам решения задач.
Операция копирования допускается только между двумя вариантами решения задачи, совместимыми между собой с точки зрения состава исходных данных (что, в свою очередь, определяется применяемыми методами принятия решения).
Копирование исходных данных можно производить только тогда, когда для данного варианта решения задачи выбран метод принятия решения. При этом должны выполняться следующие требования:
вариант решения задачи, из которого производится копирование, должен иметь заполненные массивы исходных данных;
вариант решения задачи, в который производится копирование, не должен иметь заполненных массивов исходных данных.
Для выполнения операции копирования пользователь, прежде всего, должен определить вариант решения задачи, куда будут копироваться исходные данные. После этого на странице детальной информации о выбранном варианте решения задачи следует перейти по ссылке «Копировать данные». [3]
Выбор варианта решения задачи, из которого копируются данные, производится путем перехода по ссылке «Копировать», находящейся около соответствующего элемента списка. По завершении процедуры копирования исходные данные будут загружены в соответствующие формы входной информации выбранного варианта решения задачи.
Дополнительные исходные данные для ввода, относительно полученных путем копирования, выделяются цветом в списке форм.
Решение задачи.
После ввода всех исходных данных можно приступить к решению задачи.
Решение задачи осуществляется по отношению к конкретному варианту решения задачи, в соответствии с выбранным для этого варианта методом принятия решения. Запуск соответствующих расчетов производится путем перехода по ссылке «Решить», которая становится доступной только тогда, когда введены все исходные данные. По окончании расчетов результат решения выводится на экран.
Формирование отчета о решении задачи.
После завершения решения задачи можно сформировать отчет о решении задачи, который представляет собой совокупность форм входной информации, содержащих исходные данные, и форм выходной информации, содержащих результат решения задачи. Вывод отчета на экран осуществляется путем перехода по ссылке «Отчет о решении задачи», расположенной на странице детальной информации о варианте решения задачи.
Отчет о решении задачи содержит детальную информацию о варианте решения задачи, исходные данные для решения задачи и результаты решения и сохраняется в Системе автоматически.
Печать отчета осуществляется при помощи встроенных функций Интернет - браузера. Для этого следует в меню «Файл» выбрать опцию «Печать».
Для многомерного анализа информации о решенных задачах создана подсистема аналитической отчетности. [3]
К числу аналитических отчетов, в частности, относятся:
-
- «Динамика количества пользователей системы»;
- «Доля используемых методов в вариантах решения задач»;
- «Популярность экспертов» (количество задач, в которых тот или иной пользователь выступал в роли эксперта);
- «Количество вариантов решений задач по методам» (как часто выбирался тот или иной метод).
Для формирования аналитических отчетов используются многомерные кубы, данные в которые загружаются из реляционной базы данных Системы.
Возможностью просмотра аналитических отчетов обладают все пользователи, зарегистрированные в Системе. Отчеты доступны для просмотра в web-браузере по ссылке из ЭСППР.
Таким образом, с точки зрения своей функциональности разработанная Система уникальна и не имеет аналогов. В настоящее время разработчиками реализованы базовые функции системы, позволяющие применять программный продукт в учебном процессе и научных исследованиях. Однако для того, чтобы ЭСППР могла использоваться широким кругом пользователей, она нуждается в определенной доработке и развитии в следующих направлениях:
-
- увеличение количества методов принятия решений, включаемых в Систему;
- развитие экспертной оболочки системы;
- увеличение разнообразия отчетов, создаваемых на основе базы данных Системы;
- развитие функций информационной безопасности и контроля доступа различных групп пользователей к задачам, данным и отчетам системы. [3]
2.2 Характеристика ЭСППР по выделенным признакам
Приведем характерные особенности ЭСППР по выделенным выше признакам в таблице приложения 1.
Перечисленные выше классы аналитических приложений носят общий характер и в той или иной мере могут быть использованы организациями различной отраслевой принадлежности (хотя конкретные модели, конечно же, будут учитывать как особенности отрасли, так и индивидуальные особенности отдельных организаций).
Тем не менее, нельзя забывать и о том, что отраслевая специфика может порождать специфические классы аналитических задач, свойственных тем или иным предметным областям. Информатизацию таких задач осуществляют специализированные аналитические приложения для конкретных предметных областей. Примерами таких решений могут служить системы инвестиционного анализа и системы анализа рынка ценных бумаг.
Системы инвестиционного анализа помогают произвести экономическую оценку инвестиционных проектов с учетом предполагаемых инвестиций и ожидаемых результатов на основе довольно широкого набора методов и моделей. Примерами таких систем могут служить отечественные разработки Project Expert и Prime Expert.
Системы анализа рынка ценных бумаг позволяют анализировать сведения, поступающие из различных источников информации о фондовом рынке, включая открытые базы данных и системы биржевой торговли.
Примерами таких систем могут служить системы технического анализа Omega Research ProSuite и MetaStock. Кроме того, среди аналитических приложений этого класса присутствуют системы, реализующие другие методы, например, методы фундаментального анализа ценных бумаг, статистические или нейросетевые методы. [6]
Можно отметить, что круг информационных систем, относящихся к аналитическим приложениям, весьма широк. Впрочем, это не удивительно, учитывая емкость понятия "экономический анализ", разнообразие аналитических задач и применяемых для их решения методов и моделей. Также отметим, что хотя большинство аналитических систем так или иначе основаны на обработке количественной информации, это не исключает возможности использования экспертных оценок, применяемых для поддержки принятия решений в случаях, когда по тем или иным причинам количественные оценки не представляются возможными. [10]
2.3 Развитие экспертной оболочки ЭСППР
Развитие экспертной оболочки рассмотрено в статье профессора Кравченко Т.К. «Развитие Экспертной системы поддержки принятия решений», опубликованной в журнале «Искусственный интеллект и принятие решений» 2013г., №4.
Обновление экспертной оболочки ЭСППР и модуля принятия решения
Основным вкладом в развитие ЭСППР является добавление в базу знаний системы ранее отсутствующих в ней методов принятия решений и соответствующих им цепочек вопросов и ответов для последующего поиска. К их числу относятся: методы векторной оптимизации; методы, основанные на марковских процессах; метод равноценного обмена; методы семейства ELECTRE и ряд других методов, алгоритмы которых были записаны в единых терминах.
Приведем алгоритм только для метода векторной оптимизации, который иллюстрирует возможность поддержки интерактивных методов, требующих запроса дополнительных данных у ЛПР в ходе работы метода. Использование ряда новых методов будет продемонстрировано на практическом примере. Цель векторной оптимизации – найти такое компромиссное решение, которое в наилучшей степени способствует достижению всех целевых функций на множестве альтернатив, заданных системой линейных неравенств.
Основными причинами, вызывающими необходимость векторной постановки задач, являются: [7, с. 75]
- Оптимизация одновременно многих характеристик одного объекта. Данная потребность обусловлена тем, что большинство объектов характеризуется не одним, а целой системой параметров или показателей. Причем многие из них выражаются в различных единицах измерения. Поэтому с помощью различных приемов необходимо сформировать один обобщенный критерий, отражающий различные аспекты эффективности объекта.
- Оптимизация одновременно нескольких объектов – анализ совокупности объектов, каждый из которых оценивается самостоятельным локальным критерием. Найти общий критерий для всей системы не удается, поэтому качество функционирования приходится оценивать век- тором частных, локальных критериев, характеризующих каждый объект в отдельности.
- Оптимизация одного объекта на множестве вариантов условий функционирования. Если условия функционирования объекта значительно меняются и его качество в новых условиях должно оцениваться другим частным критерием, то в таких случаях, как правило, стремятся выразить все частные критерии оптимальности в одних единицах измерения. Этот случай формирования задачи векторной оптимизации вызывает затруднения, если условия изменяются плавно и непрерывно и резкой границы существования конкретного частного критерия не видно. [5, с. 70]
- Оптимизация одного объекта на множестве этапов функционирования. Такая задача возникает, когда функционирование одного или нескольких объектов протекает на отрезке времени, разбитом на отдельные этапы, причем состояния объекта на каждом этапе зависят от управляющих решений ЛПР. Например, может изменяться вид зависимости критерия от влияющих параметров или коэффициенты при неизвестных в целевой функции. ЛПР же интересует интегральное качество функционирования объекта на всех этапах.
В настоящее время в систему включены три таких метода: метод принятия решений, основанный на составлении обобщенного, пронормированного, взвешенного критерия оптимальности; метод принятия решений, основанный на составлении обобщенной, взвешенной целевой функции; метод принятия решений, основанный на последовательных уступках по наиболее важным критериям, чтобы учесть остальные. [7, с. 75]
Остановимся лишь на последнем методе, поскольку он является интерактивным методом, требующим от ЛПР назначать уступки по отдельным критериям в ходе решения задачи, начиная с наиболее значимого. Приведем ниже ответы на вопросы системы (цепочку ответов), которые ведут к выбору этого метода:
• одна проблемная ситуация;
• полная определенность на одном этапе;
• один эксперт;
• несколько признаков (критериев);
• признаки (критерии) несравнимы;
• принцип последовательного рассмотрения критериев;
• признаки (критерии) упорядочены по значимости;
• множество альтернатив представлено в виде подмножества n-мерного пространства;
• заданы количественные оценки альтернатив.
Исходные данные: Zl – веса каждой целевой функции, l=1-L; Fl– локальные целевые функции, l=1-L; On – ограничения, n=1-N; Ul – возможные уступки, l=1-L;
Алгоритм решения:
1. Формируются исходные данные задачи.
2. Критерии Fl располагают по убыванию их значимости Flrang.
3. С помощью метода линейной оптимизации (например, симплекс-метода) находят оптимальный вариант решения Xl и экстремальное значение для наиболее значимой целевой функции (ее рекорд) Flo на заданном множестве альтернатив Xi.
4. ЛПР назначается возможная уступка U1 по первому критерию F1rang для достижения компромисса с последующими критериями. [7, с. 75-76]
5. В область существования решений вводится дополнительное ограничение ON+1 на величину первого критерия: значение наиболее значимой целевой функции должно быть не хуже, чем рекорд минус заданная уступка (если задача решается на максимум целевой функции).
6. Находят оптимальный вариант решения X2 и экстремальное значение (рекорд) F2o второй по значимости целевой функции F2rang на суженной области существования решений ввиду включения в модель дополнительного ограничения на предыдущем шаге.
7. Повторяют шаги 4-6 для всех критериев.
8. Решение, полученное по последнему критерию, с учетом дополнительных ограничений на величину всех остальных, является компромиссным Xk.
9. Сравнивают компромиссное значение каждой целевой функции, полученное на компромиссном варианте Flk, с ее рекордом Flo. В случае недопустимого ухудшения значений отдельных критериев расчет повторяют с другими уступками. Приведем пример экрана ЭСППР, демонстрирующего запрос уступки по одному из критериев (Рис.2).
Рисунок 2 - Запрос значения уступки для критерия [7, с.76]
Вывод: Во второй главе рассмотрена экспертная оболочка на примере ЭСППР, прослежено развитие экспертной оболочки, а именно добавление в базу знаний системы ранее отсутствующих в ней методов принятия решений и соответствующих им цепочек вопросов и ответов для последующего поиска. Это: методы векторной оптимизации; методы, основанные на марковских процессах; метод равноценного обмена; методы семейства ELECTRE и ряд других методов. Подробно рассмотрен алгоритм только для метода векторной оптимизации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оболочка экспертной системы - программный продукт, обладающий средствами представления знаний для определенных предметных областей. Задача пользователя заключается не в непосредственном программировании, а в формализации и вводе знаний с использованием предоставленных оболочкой возможностей.
Информационная система Экспертная система поддержки принятия решений (ЭСППР) разрабатывается с целью автоматизации процедуры анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений. ЭСППР применяется для решения слабо структурированных задач, использует математические модели для обоснования различных вариантов решения.
Архитектура ЭСППР включает в себя: модуль интерактивного общения с пользователем; модуль выбора метода принятия решения; модуль принятия решений; модуль оперативного анализа и генерации отчетности, модуль извлечения знаний. Модуль принятия решений содержит методы принятия решений с использованием принципов большинства, Парето, Байеса, методы принятия решения в условиях полной неопределенности, в динамической постановке, методы многоцелевой (векторной) оптимизации, комбинированные методы, сочетающие различные принципы согласования оценок вариантов решения.
Во второй главе рассмотрена экспертная оболочка системы поддержки принятия решений на примере ЭСППР. Основным вкладом в развитие ЭСППР является добавление в базу знаний системы ранее отсутствующих в ней методов принятия решений и соответствующих им цепочек вопросов и ответов для последующего поиска, к которым относятся: методы векторной оптимизации; методы, основанные на марковских процессах; метод равноценного обмена; методы семейства ELECTRE и ряд других методов, алгоритмы которых были записаны в единых терминах. Более подробно приведен алгоритм только для метода векторной оптимизации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Архитектура Экспертной системы принятия решений. 18.07.2016. http://fizik6912.ucoz.ru/index/ehsppr_vkljuchaet_v_sebja_modul_interaktivnogo_obshhenija_s_polzovatelem/0-65
- Архитектура ЭСППР. 17.02.2014г. http://studopedia.ru/3_114308_arhitektura-esppr.html
- Информатизация принятия экономических решений. Кравченко Т.К., Дружаев А.А., Исаев Д.В., Бабкин А.Е., Огуречников Е.В., Периков Ю.А., Щербинин О.П. //Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2008. http://jurnal.org/articles/2008/ekon73.html
- Искусственный интеллект и экспертные системы. Новикова В.А., Андреева Е.Ю., Туйкина Д.К. КГУ, 2011. http://expro.ksu.ru/materials/ii_i_es/book.html#point5.5
- Кравченко Т.К Инфокоммуникационные технологии управления предприятием. – М.: НИУ ВШЭ. 2012. – 234 с.
- Основы информационных технологий: лекции ИНТУИТ. 2016. http://www.intuit.ru/studies/courses/3481/723/lecture/14238?page=9
- Развитие Экспертной системы поддержки принятия решений. Кравченко Т.К. //Искусственный интеллект и принятие решений, 2013, №4. С. 75-76.
- Разработка комбинированных методов принятия решений с использованием различных принципов согласования оценок вариантов решения. Кравченко Т.К., Периков Ю.А., Огуречников Е.В., Исаев Д.В., Дружаев А.А., Бабкин А.Е. Государственный Университет Высшая школа экономики.// Современные проблемы науки и образования, 2008, №6.
- Учебное пособие по дисциплине «Системы поддержки принятия решений». Алискеров М.Р. – Махачкала, 2012. С. 20-21.
- Характеристика ЭСППР по выделенным признакам.17.02.2014. http://studopedia.ru/3_114310_harakteristika-esppr-po-videlennim-priznakam.html
Источник: Основы информационных технологий: лекции ИНТУИТ. 2016. http://www.intuit.ru/studies/courses/3481/723/lecture/14238?page=9
- Основные функции системы менеджмента
- Ролевая игра, как обучающий методы: плюсы и минусы
- Стиль руководства, как составляющая организационной культуры
- Налоги на доход физических лиц
- Анализ и оценка риска при осуществлении инвестиционного проекта
- Факторы, влияющие на возрастание роли обучения и развития человеческих ресурсов
- Управление организационной культурой компании
- Налоговый учет индивидуального предпринимателя
- История становления и развития информационной безопасности в обществе
- Процесс принятия решений в организациях
- Мозговой штурм как обучающий метод: плюсы и минусы
- Типологии организационной культуры и их анализ