CC BY
7
УДК 004.62
Путивцева Н.П., к техн. н.
доцент
кафедра прикладной информатики и информационных технологий
Зайцева Т.В., к.техн.н.
доцент
кафедра прикладной информатики и информационных технологий
Губкина Л.А., магистр прикладной информатики Белгородский государственный национальный исследовательский университет Россия, г. Белгород К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ МЕТОДА СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
Аннотация. В статье рассмотрена одна из групп методов системного анализа, которая учитывает мнения экспертов при исследовании. Приведены основные экспертные методы системного анализа, представлено их разделение на качественные и количественные. Рассмотрены особенности использования методов многокритериального оценивания. В качестве примера более подробно рассмотрен метод анализа иерархий.
Ключевые слова: системный анализ, метод исследования, экспертный метод, метод многокритериального оценивания.
Putivzeva N.P., candidate of technical sciences associate professor of the department of applied informatics and
information technologies Belgorod State National Research University
Russia, Belgorod
Zaitseva T. V., candidate of technical sciences, academic title of associate
professor
associate professor of the department of applied informatics and
information technologies Belgorod State National Research University
Russia, Belgorod Gubkina L.A., master of Applied Informatics Belgorod State National Research University
Russia, Belgorod
TO THE QUESTION OF THE SELECTION OF THE METHOD OF
SYSTEM ANALYSIS
Annotation. The article considers one of the groups of methods of system analysis, which takes into account the opinions of experts in the study. The main expert methods of system analysis are presented, their division into qualitative and quantitative is presented. The peculiarities of using multicriteria estimation methods are considered. As an example, the method of analyzing hierarchies is considered in more detail.
Key words: system analysis, research method, expert method, multicriteria estimation method.
Под системным анализом понимается методология решения сложных задач и проблем, которая основывается на концепциях, разработанных в рамках теории систем [1].
При использовании методологии системного анализа система рассматривается одновременно и как единое целое, и как совокупность частей, учитывается изменяемость системы, то, что она способна развиваться, накапливать информацию, учитывать динамику изменения окружающей среды, отвечает за выбор глобальной цели, не является простой суммой подсистем, оптимумы подсистем и системы в целом различны, структура системы и ее функции рассматриваются совместно, но функций имеют больший приоритет, чем структура. Также при исследовании систем используется сочетание децентрализации и централизации, при этом учитывается возможное соподчинение и ранжирование частей, учитывается то, что событие наступает с определенной вероятностью, и степень выполнения решений и выводов [2, 3].
Применение системного подхода к исследованию систем позволяет: ответить на вопрос, из каких компонентов образована система, раскрыть внутреннюю организацию системы, определить, как взаимодействуют между собой образующие ее компоненты, показывает функции, выполняемые как системой в целом, так и отдельными ее компонентами, раскрыть особенности ее взаимосвязи с другими системами, показать, какие факторы и механизмы позволяют сохранять, совершенствовать и развивать систему, а также давать информацию об истории возникновения системы, этапах ее развития и дальнейших перспективах.
Выбор конкретного метода системного анализа для решения проблемы зависит от ряда факторов: степени структурированности проблемы, количества преследуемых целей, количества лиц, принимающих решение и т.д.
Методы исследования делятся на следующие группы:
- методы, использующие знания, опыт и интуицию высококвалифицированных специалистов (экспертов);
- методы формального моделирования исследуемых процессов;
- комплексированные методы.
Более подробно рассмотрим первую группу методов. Данные методы выявляют суждения экспертов (часто для этого используются различные формы опросов), оценивают их определенными методами и обобщают экспертные мнения, после чего выбирают наиболее предпочтительные варианты решения. Обычно для решения сложных задач привлекают несколько экспертов, тогда важными вопросами, решаемыми при проведении экспертизы, являются оценка компетентности каждого эксперта, выбор метода усреднения их суждений и оценка согласованности
экспертных мнений. Обычно при проведении экспертизы считают, что обобщенные коллективные оценки являются достоверными. Часто для того, чтобы оценить степень согласованности экспертных суждений, используют коэффициент конкордации, сравнивающий экспертные ранжировки.
Тип используемых экспертных процедур определяется особенностями решаемой проблемы. В случае, когда объекты сравниваются в целом, а не по отдельным характеристикам (критериям), наиболее часто используют следующие экспертные методы
- ранжирование;
- парное сравнение;
- множественные сравнения;
- непосредственная оценка;
- метод Черчмена-Акоффа;
- метод Терстоуна;
- метод фон Неймана-Моргенштерна.
При этом первые три метода являются качественными, то есть подразумевают получение качественных оценок («немного больше», «значительно лучше» и т.д.) при сравнении объектов по качественным критериям. Остальные методы относятся к количественным, используют шкалы с числовыми градациями и дают возможность получить численные оценки предпочтительности объектов.
В случае, когда объекты сравниваются по нескольким критериям, имеющим различную важность при выборе наилучшего объекта, и по разным критериям лучшими оказываются разные объекты, то используют методы многокритериального оценивания. Некоторые из них позволяют получить степень предпочтения объектов в числовом виде, результатов применения других являются ранжировки всех сравниваемых объектов по степени их предпочтительности [4].
Часто задачи выбора альтернативных объектов по многим критериям решаются с помощью теории многокритериальной полезности, использующей понятие «взвешенных сумм». Теорию многокритериальной полезности целесообразно использовать при решении задач с большим количеством альтернативных объектов и небольшим количеством критериев.
Многокритериальная теория полезности имеет ряд существенных недостатков и сложностей практического применения:
- при практическом использовании аксиоматических методов оценки полезности требуется проверять выполнение систем аксиом и нахождение численных значений шкалирующих констант и конкретного выражения для функции многомерной полезности, что требует от ЛПР существенных трудозатрат. При нарушении или отсутствии проверки выполнения аксиоматики аксиоматические методы теряют свою математическую обоснованность;
- другим недостатком метода является чувствительность к ошибкам в числовых измерениях, а также факт некорректности использования этого
подхода, когда критерии попарно независимы по предпочтению.
Также для решения слабоструктурированных задач могут быть использованы методы вербального анализа решений (ЗАПРОС I, ЗАПРОС II, ЗАПРОС III, ОРКЛАСС, ПАРК, ШНУР и др.). Указанные методы подразумевают использование вербальных оценок альтернатив по критериям без использования количественных преобразований. К достоинствам методов относятся проверка информации, получаемой от ЛПР, на непротиворечивость, а также предъявление выявленных противоречий ЛПР для анализа и разъяснения.
К недостаткам данных методов относят то, что все методы вербального анализа осуществляют только упорядочивание сравниваемых альтернатив, они не дают возможность получить предпочтения одного объекта над другими в количественном виде в долях единицы. Также они имеют меньшую «разрешающую способность», так как относительно большая часть вариантов остается несравнимой.
Методы семейства ELECTRE упорядочивают многокритериальные альтернативы путем их попарного сравнения при помощи специальных индексов согласия и несогласия, которые рассчитываются на основе предпочтений ЛПР. Индексы показывают степень согласия или несогласия с выдвинутой гипотезой о превосходстве одной альтернативы над другой. ЛПР определяет критериальные значения альтернативных объектов и назначает веса критериев. Путем задания уровней коэффициентов согласия и несогласия ЛПР и эксперт могут исследовать исходное множество альтернативных объектов, с тем, чтобы выделить ядро, которое будет состоять из альтернатив, которые несравнимы или трудно сравнимы между собой.
Основными недостатками метода ELECTRE является:
- отсутствие гарантии выполнения требований полноты сравнений и транзитивности;
- отсутствие количественного определения весомости (приоритета) каждой из сравниваемых альтернатив (данный подход устанавливает только условие превосходства одной альтернативы над другой);
- использование нетранзитивных и/или неполных бинарных отношений, что усложняет ранжирование вариантов и в ряде случаев может привести к возникновению циклов на множестве вариантов и к необходимости введения в метод специальных процедур для их исключения;
- сильное влияние на конечный результат оказывает назначение весов критериев.
Ряд ученых занимался исследованием многокритериальных методов и выбором того (тех) метода, который допускает при решении меньший произвол и дает лучшие результаты.
Анализ библиографических методов и ресурсов сети Интернет показал, что Метод анализа иерархий (МАИ) очень часто используется при решении задач выбора наилучшей альтернативы, реализован программно во
многих СППР (Expert Choice, MPriority, СППР «Выбор», СППР «Решение» и др.) и в режиме онлайн. К его достоинствам можно отнести то, что:
- он сочетает положительные черты, присущие аналитическим и экспертным методам;
- не требует вводить ограничение на транзитивность, способен работать с несогласованными экспертными суждениями;
- позволяет сделать декомпозицию сложной проблемы на ряд простых, сводящихся к последовательности парных сравнений;
- его несложно реализовать, МАИ не является трудоемким по вычислениям и не требует больших финансовых затрат на проведение расчетов;
- при заполнении матриц парных сравнений используются качественные оценки по унифицированной шкале, но в результате вычислений получить количественные значения весомостей сравниваемых альтернатив.
Данный подход довольно хорошо обоснован математически и с использованием психологических особенностей процесса оценивания. Он реализует иерархическую процедуру парных сравнений. Указанный подход дает возможность учета множественности критериев, их преимущественно качественного характера, и получать на выходе количественные значения весомостей альтернатив.
Использованные источники:
1. Системный анализ в экономике и организации производства [Текст] / Под ред. С.А. Валуева, В.Н. Волкова. - Л.: Политехника, 1991г.
2. Лаврушина, Е.Г. Теория систем и системный анализ: Учебное пособие [Текст] / Е. Г.Лаврушина, Н. Л.Слугина. - Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2007. - 100 с.
3. Ларичев, О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных странах: Учебник [Текст] / О. И. Ларичев. - М.: Логос, 2002.
4. Путивцева, Н.П. Сравнительный анализ применения многокритериальных методов [Текст] / Н. П.Путивцева, О. П. Пусная, С. В. Игрунова, Т. В. Зайцева, Е. В. Нестерова // Научный результат. Информационные технологии. - Т.2, №1, 2017. - с. 40-47
