CC BY
48
Программные продукты и системы /Software & Systems
№ 2 (110), 2015
УДК 004.023 Дата подачи статьи: 10.03.15
DOI: 10.15827/0236-235X.110.140-144
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ НЕЧЕТКОЙ ОЦЕНКИ И СОГЛАСОВАННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
А.Н. Веселков, аспирант, [email protected];
В.Н. Кузнецов, д.т.н., профессор, [email protected] (Тверской государственный технический университет, наб. Аф. Никитина, 22, г. Тверь, 1 70026, Россия);
В.Н. Доропей, начальник управления, [email protected] (Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга, ул. Новая Басманная, 20, г. Москва, 105066, Россия)
Управление предприятием рассматривается как последовательный или сетевой процесс принятия решений в расплывчатых условиях. Расплывчатость (нечеткость) является одним из основных источников неточности в процессах согласованной оптимизации. При принятии решений люди в основном оперируют расплывчатыми понятиями и выполняют расплывчатые инструкции. Кроме того, во многих случаях они имеют разные мнения относительно конкретной проблемы и способов ее устранения. Математический аппарат нечетких множеств и подход к принятию решений в расплывчатых условиях позволяют создавать системы поддержки принятия решений на таких «продвинутых» на практике информационных технологиях, как «1С: Предприятие 8.3».
Принятие решений осуществляет группа принятия решений. Она состоит из центра или исследователя операции, ответственного за решение для всего предприятия, и агентов, отвечающих за решения для своих подразделений. Центр и агенты являются пользователями локальной сети, поддерживающей группу принятия решений. Если центр решает задачу оптимального решения исходя из интересов системы в целом, то это решение в общем случае не будет оптимальным для элементов. Отстаивая свои интересы, элементы будут искажать информацию, представляемую центру, или не прибегать к помощи информационной системы. Чтобы избежать этого, центр должен назначать элементам выгодные для них решения. Однако сделать это одновременно и для центра, и для агентов далеко не всегда удается, поэтому применяется согласованная оптимизация решений. Метод системного анализа принятия решений по созданию системы электронного документооборота основан на принципе согласованного управления и законах согласованного планирования, включает эвристические процедуры и нечеткую логику.
Ключевые слова: информационная система, согласованная оптимизация, принятие решений, нечеткая оценка решений, расплывчатые цели, активная система, центр, агенты, система электронного документооборота, эвристическая процедура, программно-аппаратный комплекс.
Эвристическая процедура нечеткой оценки и согласованной оптимизации решений. При небольшом количестве альтернатив решений нечеткий алгоритм согласованной оптимизации имеет вид эвристической процедуры нечеткой согласованной оптимизации [1] и заключается в следующем:
- компьютерное моделирование исследователем операций решений и их результатов;
- измерение каждым экспертом с помощью лингвистической шкалы оценок своей удовлетворенности по каждой цели по нижнему уровню, оценка степеней истинности простых высказываний;
- нечеткая логика целей, ограничений и условий согласования для каждого уровня целей;
- определение исследователем операций итоговых оценок для каждого эксперта и для всех экспертов по каждой альтернативе;
- обсуждение полученных результатов; подробное рассмотрение крайних оценок;
- согласие или несогласие каждого эксперта;
- повторение процесса в случае несогласия и расчет средних оценок по каждой альтернативе;
- ранжирование альтернатив.
Значения оценок могут определяться с помощью следующих эвристических способов:
- определение функции принадлежности цели с помощью объединений, пересечений и комбинаций нечетких множеств целей, условий согласования и ограничений второго, третьего уровней;
- линейная свертка функций принадлежности с весовыми коэффициентами (значения функций принадлежности);
- отображение функций принадлежности целей.
Рассмотрим первый вариант нечеткой оценки решений (простые цели, один уровень): W={wb w2, w3}.
В этом случае решается следующая задача нечеткой согласованной оптимизации путем нечеткой оценки каждого решения и их дальнейшего ранжирования [2].
Расплывчатые цели центра и активного элемента (АЭ) отождествляются с фиксированными расплывчатыми множествами F и Ft. Расплывчатая цель активной системы (АС) может представ-
п
лять пересечение целей центра и АЭ Frx(nCJ).
/
Функции принадлежности расплывчатых целей
п
l-Ч (у е F0), 1C (у е F,\ Иг (y^(Fri (П^)) ВЫполняют роль функций предпочтительности [3].
140
Программные продукты и системы /Software & Systems
№ 2 (110), 2015
Условия согласования задаются выражением
уу * *
цели активной системы и ограничениями р , р( (определяют степень согласования) на значения функций принадлежности pFyeF), цг (yeF).
В соответствии с принятием решений в рас-
п
плывчатых условиях решение I) I ел (П ) опре-
/
деляется как пересечение ограничений (условий согласования) и целей или как слияние
п
D=Fr^(ff\F2) условий согласования и цели ак/
тивной системы:
п
PB (y(w) 6 (F п (П ■F,)) -> max,
/
• Pf (y(w) e F) >р* > 0,
Pf, (y(w) e F) > p* > 0, w e {w, w2, w3}.
Рассмотрим цели в виде объединений нечетких множеств на каждом уровне. Уровней может быть несколько. Для простоты рассмотрим два уровня. На втором уровне находятся m целей, тогда
т
M-dCvO17) = H-zjCw) = P)m-g (w). Или с учетом коэф-
j
т
фициентов значимости: pD (w) = о j\i.Gj(w), тогда
т
Pd (w) = р(П«, Ра, О)) = min {ajPGj О)}.
j
Сложные цели на каждом уровне описываются с помощью логики целей. Может быть несколько уровней. Для простоты рассмотрим два уровня. На втором уровне мы имеем несколько целей Gy, ,= 1, ..., n, j=1, ..., m:
п т
Pd (w) = 1>лП ayPG„(W)l
i j
P/)(W) = ria/(a#UtXGv(W))’
i J
ц(А v B) = ®(pa, Pb) = max{pa, p4},
p(A a B) = ®(ца, рь) = min{pa, рь}.
Эвристическая процедура нечеткой оценки решения по программно-аппаратному комплексу системы электронного документооборота с использованием логики целей. Часто требуется быстро и просто приближенно оценить решения [4]. Для этого применяется логика целей [5]. В данном случае логика целей для вариантов программно-аппаратного комплекса системы электронного документооборота задается следующим образом.
1. Поддержка электронной цифровой подписи (ЭЦП), шифрования.
DocsVision. ЭЦП заявлено, заявленная логика работы неверна.
LanDocs. Полная поддержка, ЭЦП подписываются и шифруются файлы, карточки документов, сообщения по документу.
Directum. ЭЦП подписываются только файлы документов, шифруются файлы и сообщения.
2. Разграничение доступа.
DocsVision. Только права на операции, нет разграничения доступа на документы.
LanDocs. Полное. Задание прав доступа к документу, к журналу регистрации, делопроизводственные операции. Разграничение доступа к подсистемам и возможность включения или отключения прав на отдельные группы операций.
Directum. Полное. Задание прав доступа к документу, к журналу регистрации, делопроизводственные операции. Разграничение доступа к подсистемам и возможность включения или отключения прав на отдельные группы операций.
3. Статистика и журналирование.
DocsVision. Ведется общий журнал операций,
также есть история операций по конкретному документу. Не ведется журнал нарушений информационной безопасности.
LanDocs. Ведется полная статистика как по отдельному документу, так и по системе в целом. Ведется журнал нарушения информационной безопасности. В удобном формате ведется жизненный цикл документа (в виде дерева, а также списка сообщений по документу).
Directum. Есть история по документу, общий журнал операций только через отчеты. Не ведется журнал нарушений информационной безопасности. В удобном формате ведется жизненный цикл документа (в виде дерева сообщений по документу).
4. Распределенная работа.
DocsVision. Реализована с помощью репликации БД, при этом нет синхронизации справочников.
LanDocs. Представлены функционирующее решение межфилиального обмена документами, автоматическая перерегистрация, синхронизация справочников. Служба гарантированной доставки пакетов. Отсутствует возможность ограничения списка пользователей при быстром поиске (возможность доработки заявлена).
Directum. Заявлена, реализована посредством репликации БД.
5. Веб-клиент.
DocsVision. В разработке.
LanDocs. Представлен полнофункциональный веб-клиент с поддержкой ЭЦП и шифрования.
Directum. Представлен полнофункциональный веб-клиент, без ЭЦП.
6. Проходимость функциональных тестов.
DocsVision. Частичная (2 из 17).
LanDocs. Практически полная, с незначительными замечаниями.
141
Программные продукты и системы /Software & Systems
№ 2 (110), 2015
Directum. Практически полная, с незначительными замечаниями (с учетом будущей доработки функционала роли помощника руководителя).
7. Готовность внедрения.
DocsVision. Требуются программирование платформенных модулей и серьезная переделка основных модулей системы.
LanDocs. Готова к внедрению с незначительными донастройками.
Directum. Готова к внедрению с донастройками.
8. Удобство интерфейса, обучаемость.
DocsVision. Интерфейс не эргономичен, при
совершении стандартных делопроизводственных операций приходится делать множество лишних и в ряде случаев нелогичных действий.
LanDocs. Интерфейс интуитивно понятен. Возможна индивидуальная настройка вида рабочего места. Структура предлагаемых операций над документами соответствует принятым правилам документооборота.
Directum. Дружественный интерфейс, похож на MSOutlook, в целом подобен приложениям MSOffice. Возможна индивидуальная настройка вида рабочего места. Логика работы с документами несколько отличается от подобных систем.
9. Предоставляемые средства доработки, разработки.
DocsVision. Наличие конструктора процессов WorkFlow. Не предоставляются средства разработки форм системы и внутренний язык программирования.
LanDocs. Наличие стандартного внутреннего языка программирования, конструктора форм, конструктора процессов WorkFlow.
Directum. Наличие собственного внутреннего языка программирования, конструктора форм, конструктора процессов WorkFlow.
10. Обучение пользователей при внедрении.
DocsVision. Заявлено обучение ключевых
пользователей системы.
LanDocs. В представленном предложении предполагается очное обучение всех пользователей автоматизированной системы документационного обеспечения.
Directum. В рамках представленного предложения предполагается очное обучение всех пользователей данной системы.
11. Состав документации.
DocsVision. Руководства администратора, пользователя. Представлена документация разработчика при условии снятия с гарантии всей системы при ее использовании.
LanDocs. Полный комплект документации. Руководства пользователя, администратора, разработчика, описание БД и API.
Directum. Полная документация. Руководства пользователя, администратора, разработчика, описание БД и API.
12. Оффлайн-клиент.
DocsVision. Клиент отсутствует.
LanDocs. Представлен расширением стандартного почтового клиента.
Directum. Представлен как экспорт задач в MSOutlook, обратного взаимодействия с системой нет.
13. Заявленная производительность.
DocsVision. Заявлены данные о проведении нагрузочного тестирования, но не предоставлены. Заявлено время отклика при первом открытии карточки документа - 8 секунд, последующие -3-4 секунды.
LanDocs. Представлены документы по нагрузочному тестированию. Время отклика из отчета по нагрузочному тестированию на стандартные операции 150 пользователей - менее 2 секунд.
Directum. Заявлены данные о нагрузочном тестировании, но не предоставлены. Заявлено время отклика на стандартные операции пользователей -менее 2 секунд.
14. Система и стоимость поддержки.
DocsVision. Регламентируется отдельным соглашением. Стандартное время ответа на возникшую ситуацию от 3 до 72 часов. Основной центр разработки находится в Санкт-Петербурге, при этом отмечается низкое качество взаимодействия между московским офисом и офисом Санкт-Петербурга. Гарантийная поддержка - 1 год. Стоимость постгарантийной поддержки - 30 % в год от стоимости ПО.
LanDocs. Режимы работы службы поддержки: в рабочие дни с 9.00 до 18.00 (время московское). Время первой реакции на критический инцидент -до 4 часов. Гарантийная поддержка - 1 год. Стоимость постгарантийной поддержки - 20 % в год от стоимости ПО. Основной центр разработки находится в Москве, при этом отмечается достаточная оперативность внесения изменений в систему еще на уровне макета системы.
Directum. Режимы работы службы поддержки: в рабочие дни с 8.00 до 17.00 (время московское). Время первой реакции на критический инцидент -до 2 часов. Стоимость поддержки - 20 % в год от стоимости ПО. Основной центр разработки и поддержки находится в Ижевске, поэтому в случае необходимости доработок системы могут возникнуть проблемы с оперативностью внесения изменений в систему.
15. WorkFlow.
DocsVision. Собственная разработка. Заявлена будущая поддержка MS Workflow Foundation.
LanDocs. Собственная разработка.
Directum. Собственная разработка.
Рассмотрим лингвистические цели. Каждая цель имеет свое название: Ц1 - обеспечение поддержки ЭЦП, шифрования; Ц2 - реализация разграничения доступа; Ц3 - осуществление статистики и проведение журналирования; Ц4 - прове-
142
Программные продукты и системы /Software & Systems
№ 2 (110), 2015
дение распределенной работы; Ц5 - использование веб-клиентов; Ц6 - проходимость функциональных тестов; Ц7 - готовность внедрения; Ц8 -удобство интерфейса, обучаемость; Ц9 - предоставление средств доработки и разработки; Ц10 -обучение пользователей при внедрении; Ц11 - состав документации; Ц12 - оффлайн-клиент; Ц13 -заявленная производительность; Ц14 - система и стоимость поддержки; Ц15 - WorkFlow.
Все цели имеют одну измеримую базовую переменную. Это проценты правдоподобия [6]. Они показывают субъективную оценку того, насколько состояние программно-аппаратного обеспечения соответствует понятию его цели. Вся область базовой переменной для всех целей делится на пять термов, соответствующих наименованию нечетких переменных, областью определения каждой из которых является множество A={a \ 0<a<100 %}.
Наименования следующие: ^{«неправдоподобно», «правдоподобно на 25 %», «правдоподобно 50 % на 50 %», «правдоподобно на 75 %», «правдоподобно»}.
При субъективном измерении применяются методы экспертных оценок. Наиболее простой способ заключается в ранжировании экспертами термов и выборе наиболее соответствующего понятию цели [4].
Для каждой области с помощью метода экспертной оценки ранжирования определяется значение базовой переменной, соответствующей максимальному значению функции принадлежности соответствующей нечеткой переменной для соответствующей области [7].
Наиболее жесткое правило оценки соответствует пересечению нечетких целевых множеств:
т
Цд (w) = ПM'G/ Цд (w) = miniP'G/
j j
m
M"d(w) = f\ajV-Gj(WX lVw) = minЦ.Це/w)}.
j 1
В соответствии с этим правилом нечеткая оценка решения определяется нечеткой оценкой цели, имеющей наихудшее значение. Нечеткая оценка группы экспертов будет соответствовать наихудшей оценке эксперта, входящего в группу. Это не всегда соответствует действительности. Поэтому правило можно смягчить за счет введения весовых коэффициентов и применения интерактивного процесса оценки с процедурой согласования.
Информационная система поддержки принятия решений в расплывчатых условиях. Информационная система представляет приложение сетевого файлового варианта «1С: Предприятие 8.3». Файловый вариант работы с информационной базой рассчитан на персональную работу небольшого количества пользователей в локальной сети. В этом варианте все данные информацион-
ной базы (конфигурация, БД, административная информация) располагаются в одном файле.
Такой вариант работы обеспечивает легкость установки и эксплуатации автоматизированной системы. При этом для работы с информационной базой не требуются дополнительные программные средства, достаточно иметь операционную систему и «1С: Предприятие 8.3». Файловый вариант «1С: Предприятие 8» обеспечивает высокую целостность информационной базы и простое создание резервных копий. Исключена ситуация, когда пользователь может по ошибке (например, при копировании информационной базы) перепутать различные файлы информационной базы и таким образом привести систему в неработоспособное состояние.
Разработка прикладного ПО или приложения осуществляется в режиме конфигуратора. Создаются следующие объекты:
- документы для ввода лингвистических целей агентами - лицами, принимающими решения;
- документы для ввода дополнительных элементов конструкции решений или их корректировки по указанию центра или исследователя операций;
- документы для ввода сообщений центру или исследователю операций;
- документы для передачи сообщений;
- журнал документов;
- справочники для создания и описания элементов конструкции решений по каждому элементу и по каждому варианту решения;
- отчеты для формирования решений с использованием элементов конструкции решения, языка запросов и логических операторов;
- отчеты для нечеткой оценки и ранжирования решений с использованием языка запросов, логических операторов и агрегатных функций.
Таким образом, алгоритм согласованной оптимизации основан на эвристической процедуре нечеткой согласованной оптимизации. В соответствии с выбранной логикой целей применяется интерактивный процесс оценки и согласования на основании правила с весовыми коэффициентами, которые необходимы для того, чтобы нечеткая оценка группы экспертов не соответствовала наихудшей оценке эксперта, входящего в группу, что не всегда отвечает действительности. Поэтому правило можно смягчить за счет введения весовых коэффициентов и применения интерактивного процесса оценки с процедурой согласования.
Литература
1. Кузнецов В.Н., Доропей В.Н., Чудов С.А. Системный анализ согласованного управления и принятия решений в интеллектуальных активных системах // Системы управления и информационные технологии. 2012. № 3.1 (48). С. 141-146.
2. Борисов А.Н., Алексеев А.В., Меркурьева Г.В., Слядзь Н.Н., Глушков В.И. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений. М.: Радио и связь, 1989. 304 с.
143
Программные продукты и системы /Software & Systems
№ 2 (110), 2015
3. Беллман Р., Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях: в кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976. С. 172-215.
4. Литвак Б.Г. Экспертная информация: методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. 304 с.
5. Лукьянова Л.М. Целеполагание, анализ и синтез целей
в сложных системах: модели и методы исследования // Изв. РАН. ТиСУ. 2007. № 7. С. 100-113.
6. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000. 296 с.
7. Литвак Б.Г. Экспертные технологии в управлении. М.: Дело, 2004. 251 с.
DOI: 10.15827/0236-235X.109.140-144 Received 10.03.15
INFORMATION SUPPORT SYSTEM OF FUZZY EVALUATION AND CONSISTENT OPTIMIZATION Veselkov A.N., Postgraduate Student, [email protected];
Kuznetsov V.N., Dr.Sc. (Engineering), professor, [email protected] (Tver State Technical University, Nikitin Quay 22, Tver, 170026, Russian Federation);
Doropey V.N., Head of Department, [email protected] (A.I. Berg Central Research Institute of Radio Engineering,
Novaya Basmannaya St. 20, Moscow, 105066, Russian Federation))
Abstract. Enterprise management is considered as a serial or network decision-making process in fuzzy conditions. People operate with fuzzy concepts and fuzzy instructions. Fuzziness is the main source of uncertainty in the process of coordinated optimization. People use fuzzy concepts and perform fuzzy instructions when making decisions. In addition, in many cases they have different opinions on specific problems and ways to solve them. In activities, people tend to operate with vague concepts and perform vague instructions. Fuzzy sets and approach to decisionmaking in fuzzy conditions allows creating a decision support system for information technology such as "1C: Enterprise 8.3".
A decision-making group makes decisions. This group consists of the Center (operation researcher), who is responsible for making decisions for the entire enterprise, and agents, who make decisions for their units. The Center and agents are users of a local network for group decision-making support. If the Center solves the problem of optimal solutions on the basis of interests, this solution, in general, cannot be optimal for the elements. Elements in accordance with their interests will distort the information provided to the Center, or will not use the information system. To avoid that, the Center should provide the elements with solutions, which are favorable to them. But to do this for the Center and agents at the same time is not always possible. Therefore it is better to apply consistent optimization solutions. A method of system analysis for decision-making to create an electronic document management system is based on the consistent control principle and the rules of consistent planning; it includes heuristic procedures and fuzzy logic.
Keywords: information system, consistent optimization, decision-making, fuzzy solutions evaluation, fuzzy objectives, active system, center, agents, electronic document management system, heuristic procedure, hardware and software complex.
References
1. Kuznetsov V.N., Doropey V.N., Chudov S.A. System analysis of coordinated management and decisionmaking in intelligent active systems. Control Systems and Information Technology. 2012, no. 3.1 (48), pp. 141-146.
2. Borisov A.N., Alekseev A.V., Merkuryeva G.V., Slyadz N.N., Glushkov V.I. Obrabotka nechetkoy informatsii v sistemakh prinyatiya resheniy [Processing Fuzzy Information in Decision-Making Systems]. Moscow, Radio i svyaz Publ., 1989, 304 p.
3. Bellman R., Zadeh L. Voprosy analiza iprotseduryprinyatiya resheniy [Analysis Issues and Decision-Making Procedures]. Moscow, Mir Publ., 1976, pp. 172-215.
4. Litvak B.G. Ekspertnaya informatsiya: metody polucheniya i analiza [Expert Information: Methods of Receiving and Analysis]. Moscow, Radio i svaz Publ., 1982, 304 p.
5. Lukyanova L.M. Tselepologanie, analiz i sintez tseley v slozhnykh sistemakh: modeli i metody issledovaniya [Definition of objectives, analysis and synthesis of objectives in complex systems: models and research methods]. RAN, TiSU Publ., 2007, no. 7, pp. 100-113 (in Russ.).
6. Larichev O.I. Teoriya i metody prinyatiya resheniy [Theory and Methods of Decision-Making]. Moscow, Logos Publ., 2000, 296 p.
7. Litvak B.G. Ekspertnye tekhnologii v upravlenii [Expert Technologies in Management]. Moscow, Delo Publ., 2004, 251 p.
144
