МЕТОДЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Сергеев Виктор Леонидович, д.т.н., профессор кафедры АСУ
МЕТОДЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Сергеев Виктор Леонидович, д.т.н., профессор кафедры АСУ
1,2,3,4,7 – слабо формализуемые этапы.
Проблема принятия решений имеет междисциплинарный характер. Для понимания сущности управленческого решения необходимо рассматривать его основные аспекты:
1. Психологический. 2. Информационный. 3. Юридический. 4. Организационный.
Основные факторы эффективности управленческого решения:
Качество разработки (проектирования) решения.
Компетентность и опыт работы принимающего решения.
3. Степень информированности ЛПР.
4. Уровень коллегиальности в процессе разработки решения.
5. Удельный вес контролируемых решений.
6. Степень непосредственного участия руководителей и специалистов
разрабатывавших решение, в его реализации.
7. Мотивация исполнителей.
8. Характер и степень ответственности руководителей за результаты решения.
Типовые проблемы организации [2 ]:
1. Результаты функционирования организации в настоящий момент не обеспечивают достижения поставленной цели. 2. Функционирование организации в будущем не обеспечит достижения цели (целей). 3. Изменение внешней среды или внутренних возможностей организации требует изменение целей ее деятельности, структуры и перераспределение ресурсов.
Цель – это желаемое состояние объекта управления (организации), идеальное описание результата деятельности.
Проблемная ситуация - это состояние организации оцениваемое ее целями.
Проблема – это противоречие цели и ситуации, несоответствие целевых
показателей деятельности предприятия запланированным либо желаемым показателям.
Идентификация,
адаптация
моделей
База данных и
знаний
Обучение, накопление опыта и знаний
Объекты – аналоги
Рис.1. Структура современной системы управления [18 ]
Объект
управления
2.1. Представление объекта управления с позиции системного подхода
Рис. 2. Традиционная схема системы управления
Исполнительный механизм
Устройство управления
Алгоритм
Цель
ИУ
ИУ
(2.1)
(2.2)
Пример модели объекта управления:
(2.3)
- факторы производства (затраты труда, капитала, информации и т. д.),
- результат производства (объем произведенной либо реализованной продукции, потребительские свойства товара и т.п. ).
- параметры модели,
- случайные неконтролируемые факторы.
- подсистема целей (иерархия, дерево целей);
- технология управления (ТУ) и принятия решений (ПР);
- алгоритм управления и принятия решений;
комплекс условий, обеспечивающий качество и эффективность алгоритма ;
- предикат целостности, определяющий назначение системы, семантику ее компонент.
- вектор существенных свойств системы; - правило выбора наилучшей альтернативы ;
- множество альтернатив;
критерий качества (эффективности) либо принцип оптимальности;
2.
4.
5.
- исходные данные о переменных ОУ и внешней среды, полученные за время ;
3.
где
Семантическая интегрированная система моделей объекта управления:
(3.1)
семантические информационные модели объектов- аналогов, представляющих дополнительную априорную информацию, накопленный опыт и знания;
- параметр сложности модели;
- переменные (в общем случае подсистемы) ОУ и АО.
Интегрированная система моделей ОУ и объекта- аналога (ОА) ([ 5] стр. 15-17):
(3.2)
- модели (операторы) объекта управления и объекта аналога;
- входные переменные объекта управления и объекта – аналога;
- дополнительные априорные данные;
- случайные факторы.
Система (3.2) следует из (3.1) при:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
...
Рис.4. Структура ИСМ первого уровня
Интегрированная система моделей первого уровня
(3.3)
- параметр сложности ИСМ,
Объект – аналог 1
Объект – аналог m
●●●
Рис. 2.4. Многоуровневая (иерархическая) интегрированная система моделей
(3.4)
Модельная основа ПДП. Многоуровневая интегрированная динамическая система моделей (многоагентная, многомодельная информационная среда - ММИС) [15])
(3.5)
Примеры моделей ПДП. 1. Интегрированная система моделей производственных функций:
(3.6)
- экспертные оценки емкости рынка;
- экспертные оценки прогнозных значений объемов реализованной продукции.
2. Интегрированная система моделей жизненного цикла товара с учетом экспертных оценок емкости рынка [5,16-17]:
(3.7)
- малопараметрическая модель жизненного цикла товара (пример).
3. Интегрированная система моделей добычи нефти с учетом экспертных оценок извлекаемых запасов имеет вид 3.7 где:
- фактические значения добычи нефти ;
- экспертные оценки извлекаемых запасов.
4. Интегрированная система моделей текущей емкости рынка с учетом экспертных (прогнозных) оценок [17]:
(3.8)
Примеры показателей качества (либо эффективности) :
1. Выходные (зависимые) переменные объекта управления (объем выпускаемой продукции, ее качество, объем продаж, услуг, темп роста объема продаж и т.д.)
2. Выходные переменные объектов - аналогов (емкость рынка, прогнозные значения объемов реализованной продукции, прогноз цен, текущая емкости рынка и т.д.)
3. Функции (функционалы) от переменных объектов управления, объектов – аналогов, исходных данных и дополнительных априорных сведений (целевые функции, функции качества, эффективности, полезности, выигрыша, потерь и т.д.)
Обобщенный показатель качества системы управления представляет вектор ее существенных свойств
4.1
4.2
4.3
4.4
Уровни качества систем управления и принятия решений в порядке возрастания их сложности [10]: 1. Устойчивость (прочность, стойкость к воздействиям(робастность), живучесть). 2. Помехоустойчивость(надежность, пропускная способность, эффективное кодирование/ декодирование). 3. Управляемость (точность, гибкость, наблюдаемость); 4. Способность – потенциальная эффективность функционирования идеальной системы (результативность (производительность, мощность), ресурсоемкость, оперативность); 5. Самоорганизация(свобода выбора решений, адаптируемость, самообучаемость, способность к распознаванию ситуаций, накопление опыта и знаний ).
4.4
Нормированные показатели качества систем:
Подходы к выбору нормированных показателей:
1. Предпочтение ЛПР.
2.
3.
Определение идеальной системы (алгоритма) при заданном комплексе условий
4.5
В (4.5) все частные показатели качества достигают оптимума (максимальны либо минимальны) .
Для вероятностной (стохастической) системы
4.6
- символ математического ожидания.
4.7
- допустимые и оптимальные значения частных показателей качества.
Пример обобщенного показателя эффективности (ПЭ) - исхода операции
Типы показателей качества (ПК) и эффективности систем управления:
1. Детерминированные (ПК и ПЭ - неслучайные величины).
2. Вероятностные (ПК и ПЭ - случайные величины с известными законами распределения).
3. Неопределенные (ПК и ПЭ- случайные величины с неизвестными законами распределения).
4.8
Требования к показателям качества и эффективности: 1. Соответствие цели (для каждой цели должен быть показатель(показатели) эффективности). 2. Полнота (ПК и ПЭ должны отражать как желательные (целевые) так и нежелательные (побочные) последствия операции). 3. Измеримость составляющих ПК и ПЭ с помощью натурного эксперимента либо модели операции. 4. Ясность физического смысла(измерение с помощью доступных для восприятия количественных мер). 5. Неизбыточность (стремление к минимизации размерности ПК и ПЭ). 6. Чувствительность к изменениям значений управляемых характеристик.
- результативность, - ресурсоемкость, - оперативность.
Общая задача векторной оптимизации:
4.9
Задача (4.9) решается путем использования разных методов устранения многокритериальности (например, свертывания векторного критерия в скалярный):
- параметр важности («вес») частного нормированного показателя качества
4.10
Форма представления оптимального решения [5,6]
4.11
Примеры частных показателей эффективности (средних потерь) :
4.12
- функция потерь ( ) .
- наилучшее решение по показателю
(**)
3. Метод последовательных уступок - 3.1. для каждого частного критерия назначается
допустимое отклонение 3.2. поиск решения осуществляется по схеме (**).
4. Методы свертывания векторного критерия в скалярный (наиболее часто используется аддитивная свертка векторного показателя качества в скалярный (4.10)).
(*)
5. Нахождение паретовского множества (способ состоит в отказе от поиска единственной «наилучшей» альтернативы : в результате попарного сравнения все худшие по всем критериям альтернативы отбрасываются)[11].
Общая задача векторной оптимизации в условиях риска:
Операции выполняемые в условиях риска являются вероятностными ( однозначность исходов нарушается)
4.13
- символы вероятностной операции - среднего, дисперсии, вероятности и т.п.
Частных показатели и критерии в вероятностных операциях (примеры) :
4.14
- условная вероятность исхода операции ;
4.15
- функция правдоподобия случайных величин .
- оптимальная альтернатива (оценка) метода максимального правдоподобия.
4.16
Общая задача векторной оптимизации в условиях неопределенности:
- оценки показателей качества (эффективности) ;
4.17
- переменные состояние среды.
Показатели качества и критерии оптимизации в условиях неопределенности (примеры) :
1. Показатели качества моделей жизненного цикла продукции (3.8) с учетом экспертных оценок емкости рынка:
4.18
4.19
Матричная форма (4.18)
- векторы,
- норма
- диагональная матрица.
4.20
4.21
4.22
4.23
Матрица эффективности программных продуктов
Таблица 2
Критерий Лапласа
Критерий Вальда
Критерий Сэвиджа
Критерий Гурвица
5.1
- векторы показателей качества моделей ОУ и ОА. В частном случае для ИСМ (3.3)
5.2
- параметр сложности ИСМ объекта управления и объектов аналогов;
- вектор параметров значимости (веса) показателей качества ОА;
- объем фактических данных на ОУ.
Условия улучшающего вмешательства в проблемные ситуации:
Система альтернатив (5.1) при определенных условиях на параметры соответствует системе альтернатив полученной в условиях: 1). определенности ; 2) риска ;3) неопределенности , .
5.3
- идеальная система альтернатив
2. идентификация (адаптация)
3. оперативное управление (регулирование)
5.4
5.5
5.6
(5.5),(5.6) –задача дуального оперативного управления с идентификацией.
(5.4)- (5.6)- задача управления с самоорганизацией - стратегическое планирование и оперативного управления с идентификацией).
- лучшая системы альтернатив полученная при решении задач стратегического планирования и оперативного управления с идентификацией.
5.7
Основные этапы процесса принятия решений при идентификации жизненного цикла продукции (текущей емкости рынка) (пример):
Формирование исходных данных и дополнительных априорных сведений, выбор модели жизненного цикла из банка моделей .
Формирование (выбор) комбинированного показателя качества
3. Решение оптимизационных задач
5.8
4. Вычисление прогнозных значений реализованной продукции на время и определение ошибки прогноза
5. Возврат, при необходимости, к пунктам 3,2,1.
5.9
5.10
5.11
5. МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ (ПУР)
5.3. Атрибуты интегрированных систем управления и принятия решений в условиях риска и неопределенности.
Системные основы: 1. Открытость. 2. Взаимодействие. 3. Идентификация (адаптация) систем в условиях неопределенности.
Уровни качества: 1. Устойчивость. 2. Помехоустойчивость. 3. Управляемость. 4. Способность (потенциальная эффективность). 5. Самоорганизация (интеграция всей имеющейся информации, стратегическое и оперативное управление, идентификация (адаптация), принятие решений в условиях неопределенности).
Интеллектуальные технологии управления и математический аппарат: 1. Модельная основа - Многомодельные (многоагентные) информационные среды - МИС и интегрированные системы моделей ОУ и ОА - ИСМ. 2. Многокритериальные задачи проектирования лучшей системы альтернатив с использованием методов теории вероятностей, математической статистики, оптимизации, имитационного моделирования.
!
Интегрированная система моделей (ИСМ) , МИС
Модель ОУ
Модели обьектов - аналогов
Выбор альтернатив, адаптация, решение оптимизационных задач
Анализ качества ИСМ
Априорная информация
Исходные данные
Рис. 5.1. Схема процесса принятия решений с двумя системами обратных связей (1S и 2S)
2S
1S
1. Линейные ИСМ . 2. Нелинейные ИСМ. 3. Непараметрические ИСМ. 4. Комбинированные ИСМ(линейные, нелинейные, непараметрические).
1. Линейные ИСМ (пример): Матричная форма
5.12
- матрицы;
- векторы.
- функции (функционалы).
Общий вид матрицы (5.9) :
где
Рис. 5.2
Матричная форма
5.13
- символ транспонирования.
- фактические значения добычи нефти;
- экспертные оценки извлекаемых запасов.
Матричная форма
5.14
Малопараметрические модели добычи нефти (примеры):
Модель извлекаемых запасов:
- экспертные оценки извлекаемых запасов;
- прогнозные значения добычи нефти.
- фактические значения добычи нефти;
Для интегрированной системы моделей
процедура идентификации - проектирование (выбора) лучшей системы альтернатив заключается в решении задачи векторной оптимизации:
5.15
Процедура идентификации (5.16) сводится к решению задач параметрической и структурной оптимизации : 1. определение вектора неизвестных параметров модели (5.15)
5.16
2. определение управляющих параметров (весовых коэффициентов)
3. определение оптимальной структуры модели объекта управления и объектов-аналогов
5.17
5.18
5.19
Устранение многокритериальности в (5.17)-(5.19) осуществляется с использованием метода свертывания векторного критерия в скалярный
Частные показатели качества формируются с использованием априорной информации о статистических характеристиках случайных величин .
5.20
Примеры: 1. Нормальное распределение
5.21
2. Распределение Лапласа
5.22
Процедура проектирования (выбора) оптимальных решений в линейных системах идентификации сводится к решению задач параметрической оптимизации [5, стр.29-35]:
5.23
5.24
Задача (5.23) с использованием частных квадратичных критериев качества вида (5.21) сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений (СЛУ)([5, стр.30]):
5.25
- диагональная матрица управляющих параметров.
При решение задачи (5.24) значительно упрощается,
- единичная матрица
5.26
5.7.1. Примеры:
Матричная форма
5.27
- векторы.
- матрица.
5.28
Оптимальные оценки параметров([ 5, стр. 34-35 ]):
5.7.2. Примеры:
5.29
Матричная форма
Оптимальные оценки параметров:
Оптимизационная задача (5.30) сводится к решению системы линейных уравнений(СЛУ):
5.31
Матричная форма показателей качества
5.30
5.7.1. Примеры:
Решение СЛУ (5.31)(доказательство по аналогии с 5, стр. 30):
5.32
Оптимизационная задача по определению управляющих параметров :
5.33
Упрощение оптимизационной задачи (5.33):
- весовая функция.
Процедура проектирования ( выбора) оптимальных решений в нелинейной ИСМ (5.34) сводится к решению задач параметрической и структурной оптимизации [5, стр. 27-28]:
5.34
- множество альтернативных моделей добычи нефти.
5.35
5.36
5.37
- вектор фактические значения добычи нефти;
- вектор экспертные оценки извлекаемых запасов;
- вектор прогнозные значения добычи нефти.
5. МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ (ПУР)
Задача параметрической оптимизации (5.35) при использовании частных квадратичных показателей качества и метода Гаусса- Ньютона сводится к последовательному решению СЛУ [ 5, стр. 44-46,93-99] :
5.38
- матрицы;
- векторы;
диагональные матрицы управляющих
параметров
Варианты упрощения задачи (5.36) по определению управляющих параметров:
1. В ИСМ добычи нефти (5.34) использовать усредненную экспертную оценку извлекаемых запасов, например:
2. В силу убывающей достоверности прогнозных значений добычи нефти размерность вектора управляющих параметров можно сократить используя функцию :
5.39
5.40
Сокращение размерности вектора управляющих параметров с до трех
Результат допущений (5.39),(5.40) :
5.41
Для решения оптимизационной задачи (5.41) целесообразно использовать методы оптимизации без вычисления производных (метод деления отрезка пополам, метод деформированного многогранника [12 ] и т.п.)
пример весовой функции.
Проекты по теме
« Системы мониторинга и прогноза промыслово-технологических показателей (ТПР ) объектов разработки месторождений углеводородов»:
1. Формирование базы данных технологических показателей объектов разработки нефтяных месторождений. 2. Прогнозирование ТПР (добычи флюидов, извлекаемых запасов и коэффициента извлечения нефти - КИН) с учетом априорной информации: 2.1. Долгосрочное прогнозирование ТПР с использованием малопараметрических промыслово - технологических моделей и экспертных оценок. 2.1.1. Прогнозирование ТПР на основе малопараметрических моделей добычи нефти. 2.1.2. Прогнозирование ТПР на основе малопараметрических моделей накопленной добычи нефти. 2.2. Краткосрочное прогнозирование добычи нефти и оценка технологической эффективности геолого - технических мероприятий (ГТМ); 2.2.1. Прогнозирование добычи нефти и оценка эффективности ГТМ на основе характеристик обводнения и экспертных оценок. 2.2.2. Прогнозирование добычи нефти и оценка эффективности ГТМ на основе моделей фильтрации флюидов и экспертных оценок.
Проекты по теме
«Системы идентификации параметров залежей углеводородов по результатам гидродинамических исследований скважин (ГДИС):
Идентификация параметров нефтяных и газовых залежей углеводородов по результатам ГДИС с учетом априорной информации: 1.1. Метод интегрированных моделей кривой восстановления давления (КВД). 1.2. Метод детерминированных моментов. 1.3. Метод касательных. 1.4. Метод интегрированных моделей индикаторной кривой (ИК). 1.5. Метод интегрированных моделей комбинированных ГДИС(ИК и КВД).
Адаптивная идентификация параметров нефтяных и газовых залежей в процессе ГДИС с учетом априорной информации : 2.1. Адаптивный метод интегрированных моделей КВД. 2.2. Адаптивный метод детерминированных моментов. 2.3. Адаптивный метод касательных. 2.4. Адаптивный метод идентификация параметров пластов в процессе нормальной эксплуатации скважин (без их остановки) с использованием промыслово- технологических моделей и экспертных оценок.
Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть