Разработка подсистемы принятия решений для информационно-управляющей системы промышленного предприятия на основе комбинированного метода бинарных отношений

Актуальность темы

В той или иной степени системы поддержки принятия решений присутствуют в любой информационной системе. Поэтому, осознанно или нет, к задаче создания системы поддержки принятия решений организации приступают сразу после приобретения вычислительной техники и установки программного обеспечения. По мере развития предприятия, упорядочения структуры организации и налаживания межкорпоративных связей, проблема разработки и внедрения СППР становится особенно актуальной.

ИУС промышленного предприятия должна обладать возможностями и MIS (Manager Information System — ориентирована на обеспечение процесса управления необходимой информацией о прошлом, настоящем и будущем управляемой системы), и DSS (Decision Support System — ориентирована на интеллектуальное обеспечение процесса принятия решения и ставит своей целью поддержку данного процесса) систем, так как руководителю предприятия необходима не только конкретная информация для принятия управленческого решения, но и возможность поддержки решения. Возможной реализаций такого подхода является разработка и внедрение в существующую ИУС предприятия СППР как ее подсистемы.

Одним из главных вопросов разработки СППР является выбор математических моделей и методов принятия решений, составляющих основу ее функционирования. Принятие решений в системе управления промышленными предприятиями связано со сложностью системы, распределенностью ее подсистем, неопределенностью текущего состояния, как следствия сложности, необходимостью учитывать большое число различных факторов и критериев, характеризующих варианты решений. Поэтому при разработке СППР промышленного предприятия возникает проблема выбора адекватных математических методов, позволяющих отражать структуру сложной системы, для которой принимается решение, оперировать субъективными оценками экспертов, принимать во внимание качественный (вербальный) характер оценки специалистами вариантов решения проблемы, учитывать неясность, неточность данных средствами нечеткой логики. Указанные возможности частично предоставляют такие известные методы ПР на основе бинарных отношений как метод анализа иерархий, качественные методы ПР, методы ПР на базе нечеткой логики.

В связи с этим, разработка системы поддержки принятия решений для ИУС предприятий, сочетающей в себе возможности всех вышеназванных методов и позволяющей лицу, принимающему решение, провести комплексный анализ проблемной ситуации, является актуальной научной проблемой.

Тематика диссертационной работы соответствует научному направлению ЛГТУ «Исследование и разработка методов автоматизации технологических процессов на основе базовых алгебраических структур, смешанных окрестностных моделей, теории принятия решений. Принятие решений при исследовании технологических и сопровождающих их процессов» (тема 1.5.99).

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является разработка и научное обоснование СППР промышленного предприятия на основе комбинированного метода бинарных отношений.

Методы исследования. В работе использованы методы общей и линейной алгебры, теории принятия решений, теории нечетких множеств, моделирования систем, системного анализа, компьютерных информационных технологий.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

— алгоритм формирования обратносимметричных матриц МАИ и нечетких отношений нестрогого предпочтения по качественным суждениям экспертов о предпочтительности сравниваемых объектов на основе гомоморфизма количественных шкал;

— процедура построения согласованного бинарного отношения предпочтения на основе как кардинальной, так и транзитивной согласованности, предназначенной для оказания помощи эксперту при получении противоречивых суждений;

— метод вычисления вектора степеней недоминируемости альтернатив сравниваемых объектов в многоуровневой иерархии, базирующийся на операциях обработки нечетких исходных данных с использованием процедур получения свертки нескольких нечетких отношений нестрогого предпочтения, характеризуемых весовыми коэффициентами- ¦

— комбинированный алгоритм принятия решений в условиях неопределенности, опирающийся на наиболее оптимальные процедуры прямых методов принятия решений, предназначенный для СППР промышленного предприятия;

— разработка СППР для ИУС завода железобетонных изделий, базовым методом которой является комбинированный метод принятия решений, отражающий специфику принятия управленческих решений.

Практическая ценность результатов диссертационной работы.

Создание единого подхода к процессу принятия решений в условиях неопределенности позволяет специалисту конкретной предметной области не выбирать среди имеющихся методов адекватный для данной ситуации, а пользоваться универсальным алгоритмом, что значительно упрощает процедуру принятия решений.

Формализованное представление технологии поддержки принятия решений в разработанном программном продукте позволяет реализовывать функции управления сложными распределенными системами в контуре управления различных предметных областей. Использование результатов работы позволит обеспечить повышение эффективности управления, качество и скорость принятия решений в условиях неопределенности.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы реализованы в ОАО «Курский завод железобетонных изделий» при создании СППР промышленного предприятия. Разработанная СППР применялась для оказания помощи руководству КЗ ЖБИ в принятии тактических и стратегических решений. Комбинированный метод принятия решений использовался в УМЦ Управления образования администрации г. Липецка при анализе планирования деятельности лаборатории «Мониторинг качества управления педагогическими системами». Результаты диссертации нашли отражение в программе спецкурса «Введение в математические методы принятия решений» для студентов специальности 10 100 — «Математика». Курс читался в течение двух лет на физико-математическом факультете Липецкого государственного педагогического института.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: III Международной электронной научной конференции «Современные проблемы информатизации» (Воронеж, Воронежский педагогический университет, 1998 г) — II симпозиуме Европейского Союза Темпус Тасис — Распространение опыта инженерно-экономического образования в России (Липецк, ЛГТУ, 1999 г.) — Второй региональной научно-практической конференции «Проблемы преподавания дисциплин естественно7 математического цикла» (Липецк, ЛГИУУ, 1999 г.) — Седьмой международной конференции «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, ОИЯИ, 2000 г.) — II Всероссийской научно-методической конференции «Опыт разработки и внедрения в учебный процесс вуза новых образовательных технологий» (Липецк, ЛГТУ, 2000 г.), а также на научных семинарах кафедры ПМиИТ ЛГОИ.

Публикации. Основные результаты исследования нашли свое отражение ь 13 опубликованных в печати научных работах, в том числе 4 без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 149 страницах, списка литературы из 123 наименований и приложений на 14 страницах, содержит 23 рисунка и 21 таблицу.

Выводы.

Таким образом, в четвертой главе показана практическая реализация комбинированного метода принятия решений для решения проблем различных предметных областей.

1. Осуществлено внедрение СППР «Выбор» в ИУС ОАО «КЗ ЖБИ». В БД сценариев конкретных ЗПР были внесены тактические задачи предприятия и экспертные оценки им соответствующие, что позволит в дальнейшем не проводить трудоемкий опрос экспертов для решения таких задач.

2. Рассмотрено решение стратегических задач:

— определение наиболее вероятного сценария развития предприятия, если не будут предприняты какие-то дополнительные меры. Таким сценарием оказался проективный сценарий (уровень рентабельности и развития предприятия останется без изменений). Поэтому был произведен обратный процесс планирования, позволивший определить наиболее предпочтительные направления деятельности для достижения желательного сценария: выработать меры по своевременной оплате потребителями приобретенной продукции, заключать договоры с поставщиками сырья с возможностью оплаты частями, механизация рабочего труда, решение первоочередных кадровых вопросов;

— расширение номенклатуры производимой продукции. Экспертами был сформирован список изделий, не выпускаемых предприятием, из которых наиболее предпочтительными оказались: стеновые блоки пустотностью 30%, железобетонные кирпичи, тротуарная плитка. Было решено освоить выпуск этих изделий пролетом «АГ» цеха № 2;

— выработка кадровой политики предприятия. Комбинированный метод применялся для определения наиболее «сложных» проблем кадровой политики, ранжирование которых было произведено следующим образом: несвоевременная выплата заработной платы, низкая з/п, немеханизированный рабочий труд, невозможность работы с полным соблюдением техники безопасности, отсутствие спецодежды.

3. Осуществлено применение комбинированного метода для анализа непроизводственных систем.

В учебно-методическом центре Управления образования Администрации г. Липецка в 1999 г. была сформирована лаборатория «Мониторинг качества управления педагогическими системами». Руководители лаборатории определили направле.

147 ния ее работы: управляющая система, аналитический блок, мониторинг качества обучения, мониторинг уровня воспитанности, управление персоналом, методика проведения совещаний. Направления работы перечислены в соответствии со степенью их важности, по мнению руководителей. Важно было узнать и мнение участников лаборатории — директоров общеобразовательных учреждений о том, какие из определенных направлений вызывают у них наибольший интерес. Комбинированным методом принятия решений в условиях неопределенности было осуществлено ранжирование направлений с учетом оценок всех членов лаборатории: аналитический блок, управляющая система, мониторинг качества обучения, управление персоналом, методика проведения совещаний, мониторинг воспитанности. Таким образом, оказалось, что мнение руководителей лаборатории и ее участников не совпадают, что послужило поводом для пересмотра планирования деятельности лаборатории.

3. Осуществлено внедрение результатов исследования в учебный процесс.

Для подготовки специалистов направления «математика» физико-математического факультета педагогического института была разработана программа спецкурса «Введение в математические методы принятия решений», целью которого является ознакомление с методами теории принятия решений на базе нечеткой логики. Спецкурс был апробирован в 1998/99 учебном году, его программа утверждена на заседании кафедры прикладной математики и информационных технологий ЛГПИ.

Заключение

.

Важной составляющей экономической стабильности промышленных предприятий является совершенствование управления, в том числе применение для решения задач управления современных экономико-математических методов и вычислительной техники. Даже передовые предприятия, имеющие наиболее квалифицированный управленческий персонал, в настоящее время без развитой информационно-управляющей системы и всех ее подсистем не в состоянии удовлетворять современным рыночным отношениям .

Разработка и внедрение компьютерной поддержки принятия решений в информационно-управляющие системы промышленных предприятий приводит к необходимости создания математических моделей принятия решений, позволяющих комплексно и всесторонне анализировать проблемные ситуации конкретной предметной области, характерные для сложных производственных систем. Производство сборного железобетона относится к таким системам и является сложным многостадийным процессом. Решение проблемы оптимизирования процессов управления производством требует разработки моделей, адекватно учитывающих совокупное влияние большого количества факторов на управленческие решения.

Анализ, развитие и разработка моделей принятия решений для ИУС промышленных предприятий позволит более успешно решать проблему управления такими объектами для улучшения их производственных показателей.

Тема диссертационной работы посвящена разработке СППР для ИУС предприятий, математическое обеспечение которой сочетает в себе возможности различных математических методов и позволяет лицу, принимающему решение, провести комплексный анализ проблемной ситуации. В процессе исследования были рассмотрены и решены следующие вопросы:

1. Произведено всестороннее сравнительное исследование прямых методов ПР в условиях неопределенности: метода анализа иерархий, методов ПР на базе нечеткой логики, качественных методов принятия решений.

2. Предложен метод вычисления вектора степеней недоминируемости альтернатив сравниваемых объектов в многоуровневой иерархии, базирующийся на операциях обработки нечетких исходных данных с использованием процедур

149 получения свертки нескольких нечетких отношений нестрогого предпочтения, характеризуемых весовыми коэффициентами.

3. Разработана процедура построения согласованного бинарного отношения сравниваемых объектов на основе как кардинальной, так и транзитивной согласованности, задача которой заключается в оказании помощи эксперту при получении противоречивых суждений.

4. Реализована возможность формирования обратносимметричных матриц МАИ и формирование нечетких отношений нестрогого предпочтения по качественным суждениям экспертов о предпочтительности сравниваемых объектов на основе гомоморфизма количественных шкал.

5. На основе проведенного исследования предложен комбинированный алгоритм принятия решений в условиях неопределенности, предназначенный для ИУС промышленного предприятия, отражающий специфику управленческих решений.

6. Произведена программная реализация и практическая апробация компьютерной поддержки принятия решений в условиях неопределенности, базовым методом которой является комбинированный метод принятия решений.

7. Внедрение СППР «Выбор» в информационно-управляющую систему ОАО «Курский завод ЖБИ» показало, что использование СППР позволяет повысить качество принимаемых решений, а значит и эффективность управления производством в целом.