CC BY
72
УДК 658.56:65.01
О НЕКОТОРЫХ КЛАССАХ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ, РЕШАЕМЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕФОРМАЛЬНЫХ МЕТОДОВ
Л.Н. ЕЛИСОВ, С.В. ГРОМОВ, Н.И. ОВЧЕНКОВ
В работе рассматривается оригинальный подход авторов к вопросу расширения предметной области применения неформальных методов решения проблемных задач в гражданской авиации.
Ключевые слова: эвристический, квалиметрический, компетентностный и компромиссный подходы, оптимизационные задачи, область применения, теория принятия решений и системотехника.
Большинство проблемных задач, решаемых в предметной области, связанной с гражданской авиацией, являются в том или ином смысле оптимизационными [1]. Критерии оптимизации в этих задачах имеют достаточно широкую номенклатуру, в рамках которой мы хотели бы выделить только те, которые связаны с понятием «человеческий фактор», имеющим в гражданской авиации определяющее значение. В таком случае можно утверждать, что речь идет об оптимизационных задачах в эргатических системах [2].
Методы и процедуры решения таких задач существенно отличаются от классического подхода, связанного, прежде всего, с математическим моделированием, поскольку формализация предметной области задачи в данном случае затруднена ввиду чрезвычайной сложности используемого математического аппарата. Здесь требуется применение неформальных подходов, таких как эвристический, квалиметрический, компетентностный и компромиссный, в комплексе с теорией принятия решений и системотехникой.
Эвристические методы - это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятностные стратегии и тактики деятельности решающего, стимулирующие его интуитивное мышление в процессе решения. Эвристика может пониматься как приемы решения проблемных задач в условиях неопределенности, которые обычно противопоставляются формальным методам решения, опирающимся на точные математические алгоритмы. К таким методам относятся: метод многомерных матриц, свободных ассоциаций, инверсии и эмпатии. Эвристический алгоритм (эвристика) — алгоритм решения задачи, не имеющий строгого обоснования, но дающий приемлемое решение задачи в большинстве практически значимых случаев. Это алгоритм решения задачи, правильность которого для всех возможных случаев не доказана, но про который известно, что он даёт достаточно хорошее решение в большинстве случаев. Эвристика — это не полностью математически обоснованный, но при этом практически полезный алгоритм. Эвристические алгоритмы широко применяются для решения задач высокой вычислительной сложности (задачи, принадлежащие классу ЫР), то есть вместо полного перебора вариантов, занимающего существенное время, а иногда технически невозможного, применяется значительно более быстрый, но недостаточно обоснованный теоретически, алгоритм. Эвристические алгоритмы и процедуры дают наибольший эффект в сочетании с теорией принятия решений (ТПР) [3].
Для однокритериальной задачи ТПР имеется некоторая операция, на исход которой оперирующая сторона может в какой-то мере влиять. Эффективность этого управления характеризуется некоторым критерием оптимальности Е, допускающим количественное представление.
Критерий оптимальности Е можно представить в виде зависимости Е = Е(Х],Х2, Хи Л], Л2, ..., Лр, У], У2, ... =Уд, 2],22, ..., 2Г;(), где X], Х2, ..., Х[ - контролируемые факторы; Л], Л2, ..., Лр -неконтролируемые детерминированные факторы; У], У2, ...Уя - неконтролируемые стохастические факторы; 2],22, ..., 2Г - неконтролируемые неопределенные факторы.
Цель операции выражается в стремлении к максимально возможному увеличению (или уменьшению) значения критерия Е, что можно записать в виде Е ^ тах (или т1п ).
Средством достижения этой цели является соответствующий выбор оперирующей стороной управлений Xj, X2Xi из областей Qxj, Qx2, ..., Qxl их допустимых значений.
Таким образом, перед лицом, ответственным за принятие решения, стоит задача, которую можно сформулировать следующим образом: при заданных значениях и характеристиках фиксированных факторов Aj, ..., Ap, Yj, ..., Yq с учетом неопределенных факторов Zj, ..., Zi найти оптимальные значения Х], ...,Х1 управлений Х], Х2,..., Xi из областей Qxj, Qx2, ..., Qxl, их допустимых значений, которые по возможности обращали бы в максимум (минимум) критерий оптимальности F.
Для многокритериальной задачи ТПР имеет место некоторая операция, исход которой зависит от действий оперирующей стороны и некоторых неслучайных фиксированных факторов, полностью известных оперирующей стороне и характеризующих условия протекания операций и свойства участвующих в ней объектов. Стратегию оперирующей стороны обозначают символом X. Будем считать, что стратегия оперирующей стороны представляет собой n-мерный вектор, т.е. Х = (х], х2, ...х„) = (xj), j € l,n. Компоненты х, вектора управления Xсвязаны рядом ограничений, обусловленных конкретным существом задачи. Эти ограничения можно представить в общем виде как условия gi = gi (Cj, X) > b,,i s l,m , где gi - некоторая функция; bi - фиксированная скалярная величина; Ci - некоторая совокупность фиксированных величин (например, скаляр, вектор и т.п.). Эффективность действий оперирующей стороны оценивается совокупностью критериев е], е2, ..., ек, которые могут различаться своими коэффициентами относительной важности Х], Х2, ..., Хк. Критерии eq € Ik образуют вектор критериев E=(eq), а коэффициенты Xq - вектор важности X = (Xq). Критерии eq , q=1, ..., к, входящие в состав векторного критерия Е , будем называть частными или локальными критериями.
Каждый локальный критерий характеризует некоторую локальную цель операции и связан со стратегическим вектором некоторым отображением eq = eq(Aq,X),q s l,k, где Aq- некоторая совокупность фиксированных факторов. Тогда векторный критерий E=(eq), q € lk будет представлять собой вектор-функцию от стратегии X, т.е. E = (eq(Aq,X)) = E(A,X) , где А — совокупность констант, соответствующая совокупности локальных констант Aq , q € l,k. Пусть цель лица, ответственного за проведение операции, состоит в увеличении возможных значений всех локальных критериев. Средством достижения цели операции является соответствующий выбор стратегии Xиз области Qx ее допустимых значений, т.е. оптимальное решение Хдолжно удовлетворять соотношению E = E (x )= opt[E (x), l].
xeQx
Оператор opt определяет принцип оптимальности, т.е. принцип, определяющий выбор наилучшего решения среди всех допустимых.
Поскольку в данной работе речь идет об эргатических системах, достаточно большой кластер проблемных задач связан с авиационным персоналом, точнее с проблемами управления последним. В основе концепции системотехнического управления авиационным персоналом лежат следующие факторы (рис. 1):
1. Генеральным критерием деятельности гражданской авиации является безопасность воздушного транспорта (1), которая подразделяется на безопасность полетов (2) и авиационную безопасность (3).
2. Безопасность воздушного транспорта в значительной степени определяется человеческим фактором, который в гражданской авиации представлен авиационным персоналом (9).
3. С учетом специфики деятельности авиационного персонала методы управления авиационным персоналом (8) существенно отличаются от принятого в современных системах управления персоналом социально-психологического подхода и должны быть ориентированы на системотехническое управление (10).
4. В основе системотехнического управления авиационным персоналом должны быть следующие теории: теория надежности (4), теория рисков (5), теория конфликтов (6) и компетент-ностный подход (7).
5. Если эти исходные положения принимаются, то системотехническое управление авиационным персоналом (10) должно иметь два контура управления: производственная система (11) и образовательная система (12).
На основе этих системообразующих факторов выстраивается следующая системотехническая, управляющая по отношению к авиационному персоналу, структура (рис. 1).
Рис. 1. Концепция системотехнического управления авиаперсоналом
Измеряемым и контролируемым параметром в системе управления авиационным персоналом является компетентность авиационного персонала (13), на основе которой в системе (11) осуществляется реальное управление - расстановка персонала (14). В основе лежит компромиссный подход, т.е последовательное решение конфликтных ситуаций в производственных условиях. Для этого целевая функция авиапредприятия (15) трансформируется в динамическую совокупность задач производственной деятельности (16). При решении задач возникают конфликтные ситуации (17), которые требуют соответствующего анализа (18) и решения (19).
Решение конфликта основано на параметрическом анализе данных мониторинга компетентности авиационного персонала (20) и ситуационной модели расстановки персонала.
При этом в основе мониторинга лежит главный критерий оптимизации управления - качество производственной деятельности авиационного персонала (компетентность). Тогда в системе принятия решений (21) может быть принято одно из управленческих решений: повышение квалификации (22), переподготовка (23) или увольнение (24). По завершении этих операций (22, 23) принимается новое решение по расстановке персонала (14).
Качество профессиональной деятельности авиационного персонала (компетентность) как управляемый параметр формируется в процессе подготовки авиационного персонала (12). Ком-петентностный подход определяет компетентность как совокупность некоторого объема компетенций (25). Тогда управляемым параметром является качество компетенций (26). Отсюда контур управления включает мониторинг качества компетенций (27), анализ и принятие решений об уровне качества (28) и исполнительные процедуры в форме коррекции качества (23).
Оба контура системотехнического управления авиационным персоналом объединяются в единую систему управления через параметр компетентности авиационного персонала.
Компетенция представляет собой концентрированное выражение определенной совокупности знаний, умений, навыков и уровней их усвоения, относящихся к отдельной предметной области деятельности специалиста, т.е. каждая компетенция выдвигает определенный набор конкретных требований к специалисту. Тогда «качество компетенции» следует понимать как степень соответствия результатов профессиональной подготовки специалиста указанным требованиям [4].
При таком подходе качество компетенции и компетентность как обобщенное качество подготовки авиаспециалиста являются измеряемыми (регулируемыми) параметрами в системе управления авиационным персоналом. Компетентностный подход понимается как метод моделирования результатов и представления их как норм качества подготовки. Решение проблемы управления основано на дуальности понятия компетенция: сущность компетенции выступает в двух формах - как результат и как требования к профессиональной подготовке авиаспециалиста.
Конкретные предметные области применения рассмотренных неформальных методов решения задач связаны, прежде всего, с безопасностью воздушного транспорта и с профессиональной, в том числе тренажерной, подготовкой авиационного персонала.
ЛИТЕРАТУРА
1. Елисов Л.Н. Качество профессиональной подготовки авиационного персонала и безопасность воздушного транспорта: монография. - М.: ИЦППС, 2006.
2. Елисов Л.Н., Баранов В.В. Управление и сертификация в авиационной транспортной системе: монография. - М.: Воздушный транспорт, 1999.
3. Елисеев Б.П., Елисов Л.Н. Системотехническое управление образовательными комплексами: монография. - М.: МГТУ ГА, 2012.
4. Елисов Л.Н., Шмельков А.В. Компетентностный подход в системе менеджмента качества образовательных учреждений гражданской авиации: монография. - М.: МГТУ ГА, ЕАТК, 2007.
ON SOME CLASSES OF OPTIMIZATION PROBLEM THAT CAN BE SOLVED WITH THE USE OF INFORMAL METHODS
Elisov L.N., Gromov S.V., Ovchinnikov N.I.
In this paper the authors of the original approach to the issue of expanding the domain of informal methods of problem solving tasks in civil aviation.
Key words: heuristic, qualimetrical, competence and traide-offs, optimization problems, score, decision theory and system engineering.
Сведения об авторах
Елисов Лев Николаевич, 1945 г.р., окончил Пензенский политехнический институт (1967), доктор технических наук, действительный член Петровской академии наук и искусств, профессор кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, автор более 200 научных работ, область научных интересов - системотехника, квалиметрия, проблемы безопасности воздушного транспорта, авиационный персонал.
Громов Сергей Владимирович, 1974 г.р., окончил МГТУ ГА (2003), соискатель ученой степени МГТУ ГА, начальник отдела ОАО «Аэрофлот», автор 3 научных работ, область научных интересов -квалиметрия, системы тренажерной подготовки авиационного персонала, системотехника.
Овченков Николай Иванович, 1966 г.р., окончил Ярославский государственный университет (1990), соискатель ученой степени МГТУ ГА, генеральный директор ООО ПСЦ «Электроника», автор 16 научных работ, область научных интересов - системы авиационной безопасности, квалиметрия, системотехника.
