
- •Федеральное агентство связи
- •Введение
- •1. Исследование операций, системный анализ и системное проектирование
- •2. Многокритериальные оптимизационные задачи. Векторный критерий предпочтения
- •3. Элементы теории выбора. Описание выбора оптимальных решений на языке бинарных отношений и функций выбора
- •4. Математические модели и алгоритмы выбора оптимальных вариантов структуры и вектора варьируемых параметров относительно бкп и укп при системном проектировании
- •5. Экспертные процедуры при выборе оптимальных вариантов решений
- •Приложение 1 Построение «матриц значимости» и их использование
- •Расчеты
- •6. Термины и определения
- •7. Практические занятия
- •1. Безусловный и условный критерии предпочтения
- •Правило выбора оптимального (в смысле компромиссного) варианта структуры Sopt
- •Правило выбора оптимального (в смысле компромиссного) варианта вектора варьируемых параметров Xopt
- •Укп при структурной оптимизации
- •Укп при параметрической оптимизации
- •Укп при выборе оптимального варианта вектора вп
- •2. Система жизнеобеспечения: «Квартира-Дача-Автомобиль»
- •Условия задачи системы жизнеобеспечения
- •3. Решение задачи коммивояжера
- •4. Решение задачи коммивояжера методом взвешенного графа
- •Сформированный оптимальный маршрут, имеющий вес 14 (min)
- •5. Решение задачи однокритериальной оптимизации методом «покоординатного спуска»
- •Условия задачи лп
- •6. Построение матриц значимости в задаче распределения ресурсов
Расчеты
Третья группа экспертов для заданного
перечня фундаментальных исследований
определяет числа
–
элементы матрицы значимости
характеризующие относительное значение
i-го фундаментального
исследования
для выполнения j-го
прикладного исследования
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,8 |
0 |
0,2 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0,2 |
0 |
0,3 |
0,3 |
0 |
0 |
0 |
0,1 |
0,1 |
1 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,1 |
0,1 |
1 |
4 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Расчеты
и
Требуется определить или задаться значениями составляющих вектора :
Будем считать при общей длине линии
связи
= 10 000 км, что длины кабельных линий
1
= 2000 км, радиорелейных – 2 = 3000
км и спутниковой связи – 3 = 5000
км, соответственно
Подставляем значения
в
:
«Веса» фундаментальных исследований нормируются по единице.
При
,
имеем
Выделенные на фундаментальные исследования средства $100 млн распределяются между пропорционально их «весам»:
С1 = 100 0,2864 =28,64,
С2 = 100 0,2722 = 27,22,
С3 = 100 0,2736 = 27,36,
С4 = 100 0,1678 = 16,78.
6. Термины и определения
Адекватность - требование полноты, точности и истинности модели. Выполняется лишь в той степени, которая достаточна для достижения поставленной перед моделированием цели. Особое место занимают математические модели, представляющие упрощённое математическое описание процедур принятия решений. Модель с помощью, которой успешно достигается поставленная цель, принято называть адекватной этой цели.
Алгоритм - точное описание относительно последовательности элементарных действий, преобразующих конкретные исходные данные в искомый результат. Алгоритмы можно представлять в виде блок-схем на которых различаются операторы ввода и вывода - изображаются овалом с одним входом(ввод) и одним выходом(вывод результата). Арифметические операторы - в виде прямоугольников с большой буквой «А» с соответствующим индексом. Операторы управления - в виде прямоугольников, но с другой буквой с соответствующим индексом. Счётчики - в виде прямоугольников с буквой «С» и индексом. Логические операторы в виде ромбов. Логические операторы имеют 1 ввод и 2 вывода - 1-условие выполняется(да) 2-условие не выполняется(нет)
Бинарное отношение – отношение между двумя объектами. Примеры бинарного отношения: эквивалентности, порядка (строгое, нестрогое), доминирования, принадлежности, включения
Выбор является действием, придающим любой деятельности целенаправленность. Выбор реализует подчинённость всей деятельности определённой цели или совокупности целей.
Декомпозиция – процедура структурирования системы путем выделения в ней уровней иерархии или выделения функциональных элементов на выбранном уровне иерархии в соответствии с выбранном признаком.
Имитационное моделирование – построение модели, имитирующей объект по нужным (выбранным), но неполным характеристикам, включающей эвристические элементы. Имитационное моделирование направлено на моделирование функционирования объекта.
Критерий - признак на основании которого производиться оценка, определение и классификация свойств событий и др. Для оценки степени выполнения в проектируемой системе каждого из предъявляемых требований выбираются соответствующие требования или показатели качества (ПК).
Критерий Парето - следует считать, что любые изменения, которые никому не приносят убытка, а некоторым людям по их собственной оценке приносят улучшения следует выбирать именно такие действия.
Критерий Парето математический - оптимальными являются такие решения, которые обеспечивают улучшение одного из ПК при условии, что другие не ухудшились.
Линейное программирование - задачи оптимизации в которых целевая функция является линейной функцией независимых переменных а условие, определяющее допустимые значения этих переменных имеют вид линейных уравнений и неравенств.
Лютфи-Заде формировал процедуру выбора нехудших вариантов из множества альтернативных: каждому альтернативному варианту ставятся в соответствие n-мерный вектор (его характеристики X=xl...xN) компоненты которого (xl) имеют численную оценку и образуют подпространство п-мерного пространства.
Матрица морфологическая – таблица, которая содержит полное множество структур проектируемой системы и в которую каждый функциональный элемент (или его модификация) входит только один раз.
Модель – упрощенное представление (описание) объекта или процесса: математическое, физическое, виртуальное (машинное).
Оптимизация векторная – целенаправленный выбор варианта, обеспечивающего достаточно полное удовлетворение целей оптимизации, представляющих выдвинутые функциональные требования
Оптимальным называется решение, которое по тем или иным признакам предпочтительнее перед другим. Цель исследование операций - количественное обоснование выбора оптимального решения.
Оптимальный (компромиссный) – вариант, обеспечивающий достаточно полное удовлетворение вех частных целей функционирования
Показатель качества – численная характеристика, монотонно связанная с оцениваемым качеством, позволяющая по изменению своей величины однозначно судить об изменении этого качества
Процедуры системного анализа:
-Формирование множества альтернативных вариантов, решений обеспечивающих достижение многомерной цели, состоящей из частных целей
- Количественная оценка характеристик, позволяющая раскрыть
неопределённость отдельных альтернативных решений относительно достижения ими частных целей
-Выбор одного компромиссного решения
Принципы системного подхода к изучению системы:
-Принцип декомпозиции сложной системы на подсистемы
-Принцип реализации правила «целое больше входящих в него частей» -Принцип иерархии
Решение многоцелевых задач базируется на схеме последовательного анализа вариантов. Общий принцип математического решения таких задач назван «СХЕМА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА ВАРИАНТОВ». Она обеспечивает целенаправленный выбор варианта путём последовательной отбраковки с использованием сформированных ограничений и получение альтернативных вариантов путем исключения худших.
Система - множество взаимосвязанных элементов, действующих совместно для достижения поставленной цели.
Телекоммуникационные системы относятся к сложным системам.
Иерархичность телекоммуникационных систем определяется на трёх уровнях их сложности:
-Функциональные элементы - модули, не имеющие лицевой панели -блоки конструктивные элементы, имеющие лицевую панель, но без самостоятельного применения
-системы, имеющие самостоятельное целевое использование конструктивно выполненные в виде стоек, шкафов и др.
Системный анализ - это техническая дисциплина, развивающая методы проектирования сложных технических систем.
Системное проектирование - проектирование сложных объектов с использованием процедур системного анализа.
Системный подход –
А) методология, которая позволяет с помощью математического аппарата сформулировать оптимальное решение. При системном проектировании решается задача выбора оптимального варианта проектного решения.
Б) подход к исследованию объекта как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследование результата его функционирования, а цели для каждого из элементов, исходя из общего предназначения объекта(исследование объекта как сложной целостной социально-экономической системы).
Сложная система - многоуровневая конструкция из взаимосвязанных элементов, объединяемых в подсистемы различного уровня:
Целевая функция(ЦФ) - функция аргументов, которые характеризуют степень достижения поставленной в задаче цели, т.е. её можно рассматривать как отдельный многомерный критерий оптимизации искомого решения.
Эксперт – лицо, показывающее специальные практические навыки, или имеющее знания, приобретенные в процессе обучения или исследований.