Принципы создания сппр

Системы, обладающие "собственными знаниями" и позволяющие автоматически или путем общения с человеком находить управляющие решения или вырабатывать и обосновывать логические факты, не заложенные априори, вести диалог с ЛПР, будем относить к классу Систем Поддержки Принятия Решений.

СППР опирается на базу знаний, которая создается на основе следующей идеи. Зная условия среды, можно заранее определить возможные воздействия среды на объекты экономики, зная воздействия можно определить перечень рекомендаций по предотвращению (уменьшению) убытков или повышению эффективности использования природных ресурсов. Критериями принятия решений могут быть безопасность людей, материальных ценностей, уменьшение ущерба, увеличение прибыли, экономия материалов, др.

Основной целью создания СППР является усиление интеллектуальной мощности лиц всех категорий, которые осуществляют управление, для которых объем решений, принимаемых ими, фактически вступил в противоречие с объемом решений, которые они должны принимать для успешной работы руководимых ими предприятий. Система предназначена для повышения эффективности работы ЛПР. Наличие таких систем будет способствовать уменьшению количества и разнообразия данных, которые требуется собрать для принятия того или иного решения.

К процессу принятия решений предъявляются следующие требования: оперативность принятия решений; простота, удобство, достоверность; наглядность, обозримость и информативность выходных результатов.

СППР должна на основе имеющихся данных:

• анализировать текущее состояние;

• оценивать состояние объекта;

• прогнозировать поведение различных показателей;

• автоматически отслеживать происходящие и надвигающиеся критические события;

• анализировать взаимосвязь событий и процессов, происходящих одновременно, а также событий, смещенных во времени;

• на основе выявленных взаимосвязей прогнозировать поведение одних показателей в зависимости от значений других.

Функции СППР подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющая функция - это функция, результатом которой является выработка и реализация управляющих воздействий на технологический объект управления. К управляющим функциям относятся, например:

• стабилизация температуры воздуха и влажности в холодильниках, и жилых помещениях;

• оптимальное управление погрузо - разгрузочным процессом с учетом осадков и др.

Информационная функция - это сбор, обработка, выработка рекомендаций и доведение их до управляющих органов. К информационным функциям относятся:

• сбор, наблюдения и обработка информации в необходимые сроки и в требуемой форме;

• поиск и выбор необходимой информации;

• формирование и выдача рекомендаций управляющим органам на основе различной информации.

Вспомогательные функции - это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач, которыми являются по существу функции системы переработки информации.

СППР состоит из средств ввода, анализа, хранения данных, подготовки отчетов, администрирования (регистрация пользователей, защита от несанкционированного доступа, задание ограничений прав конкретного пользователя), экспорта-импорта данных, ведения системы показателей, графического представления информации и т.д. На основании имеющихся данных о значениях показателей система может прогнозировать их поведение в будущем.

Данные должны приниматься из различных источников в разных форматах. Загрузка данных должна осуществляться системой автоматически в соответствии с заданным предварительно расписанием или по событию.

Все графики и диаграммы должны быть снабжены средствами “погружения в данные”, которые позволяют немедленно выяснить, каким образом были получены те или иные результаты, вплоть до доступа к первичной информации. Пользователь может обновить, распечатать, экспортировать отчет, разослать по расписанию в соответствии с заданным списком или наступлению предопределенного события.

ЛПР может воспользоваться программными средствами Агент и Панель мониторинга.

Возможна ситуация, когда необходимо, чтобы система автоматически реагировала на различные события или напоминала пользователю об их наступлении. Агент позволяет автоматически вести мониторинг, рассчитывать показатели, а также напоминать о необходимости ручного ввода информации. Информация должна автоматически появляться у пользователей перед глазами, и они просто не могут игнорировать ее. То есть не ЛПР занимаются поиском показателей, а сами показатели поступают к нему непрерывно и в автоматическом режиме.

Сущность мониторинга можно себе представить на примере классической панели управления техническим объектом, на которую выведено большое количество различных приборов и индикаторов (стрелок, лампочек и т.п.). В нормальном рабочем режиме на большинство этих приборов персонал не обращает внимания, но если вдруг возникла экстренная ситуация, то на панели управления загорается соответствующая лампочка, показывающая, на какой участок следует обратить внимание. Точно так же в процессе мониторинга набор своеобразных “красных лампочек” сигнализирует о нештатных ситуациях. Контролю подлежат абсолютные значение показателей, их относительные изменения, а также монотонность. Набор индикаторных панелей должен быть разный в зависимости от уровня управления. Подчиненные им менеджеры нижнего звена получат доступ к параметрам, которые их начальники сочтут необходимыми.

Приборные панели - это один из компонентов функционала отчетности, который обеспечивает возможность оперативной публикации информации в удобном для человека виде, с применением готовых графических объектов пользовательского интерфейса. Способность самостоятельного формирования пользователями нестандартных отчетов без обращения к помощи ИТ-служб. Интеграция подразумевает поддержку форматов документов, возможность использования механизмов формул, обновления данных и сводных таблиц. Возможность отображать различные аспекты анализируемых данных с использованием интерактивных изображений и графиков вместо колонок и столбцов.

При задании параметров мониторинга могут использоваться граничные условия следующих типов:

• абсолютная верхняя граница - срабатывает, если значение показателя оказалось выше установленного числа;

• абсолютная нижняя граница - срабатывает, если значение показателя оказалось ниже установленного числа;

• относительное отклонение - указывается величина допустимого отклонения в процентах, срабатывает, если значение показателя изменилось больше чем на заданную величину по сравнению с предыдущим днем;

• тенденция - указывается график изменения величины, срабатывает, если на этом интервале показатель растет, убывает или монотонен (классическим примером такого показателя является тенденция давления воздуха, измеряемая барографом).

СППР состоит из трех основных компонентов — подсистемы сбора данных, подсистемы обработки данных и формирования управляющих воздействий и подсистемы передачи управляющих воздействий на исполнительные органы. Данные о среде, как бы ни были значимы они, представляют относительно небольшую часть сведений, необходимых для управления объектами экономики.

Основное предназначение СППР состоит в том, что она позволяет ЛПР распознавать события во внешней среде. Сведения об этих событиях собираются, анализируются и используются для принятия решений. Этот подход позволяет осуществлять не только активное, но и проактивное управление (прогноз развития ситуации). Подобная архитектура должна обладать рядом основных свойств:

• асинхронность - способность к приему случайного потока данных и немедленная реакция на них, при возникновении определенного события происходит прерывание обычного фонового процесса, и управление передается соответствующему этому прерыванию модулю;

• схема «публикация/подписка» - это предполагает, что системы публикуют сведения о происходящих в них событиях в сети, и эти же системы могут быть авторизованы на подписку для получения сведений;

• разделение - взаимосвязь между подсистемами ограничена исключительно уровнем обмена сообщениями.

В состав СППР должны быть включены аналитические инструменты, которые позволили бы управленцам принимать решения более быстро и осмысленно на основе мониторинга состояния среды. Такие системы ориентированы не на аналитика, который делает прогнозы на основе осмысливания обобщенных данных, а на ЛПР, который должен принимать тактические решения, используя для этого текущую информацию.

Создание БЗ для систем искусственного интеллекта (экспертных систем и СППР) требуют глубокого анализа экспертных знаний и тщательного изучения процесса работы человека в рассматриваемых ситуациях.

Обычно процесс принятия решений протекает в реальном времени после использования всех данных и правил для конкретного случая. ЛПР должны включать процедуры принятия решений в свои стратегии и технологические процессы. Руководитель должен иметь заранее подготовленный сценарий возможных событий и действий для каждого объекта, стихийного явления, его вероятности, перед, в период и после прохождения явлений.

Рекомендации для принятия решений для сравнительно простых ситуаций собираются в базу знаний, которые содержат, кроме "диагнозов" состояния систем, перечни рекомендуемых мероприятий. Схема использования СППР представлена рис.5.

Рисунок 5 - Схема использования СППР

Совокупность логических правил, предписывающих ЛПР определенную линию поведения в конкретных условиях, будем называть стратегией ЛПР. Эта стратегия представляет собой действия, которым ЛПР руководствуется регулярно в аналогичных условиях. Действия, которые необходимо выполнить, зависят от производственных условий и воздействий (опасностей).

Имеются значения параметров среды, в т.ч. максимальное, минимальное и среднее значения, характеризующие текущее, прогностическое состояния с вероятностями проявления. Каждому условию соответствует множество возможных воздействий (опасностей). Зная воздействия, ЛПР вырабатывает цели и определяет критерии принятия решений. Цели использования информации не всегда могут быть выражены в виде числового критерия. Кроме того, в таких задачах часто нет полной информации об условиях, в наблюдениях и результатах расчетов имеются ошибки, для одних и тех же условий на разных объектах и в зависимости от времени года могут быть разные решения, т.е. имеется неоднозначность, а иногда при использовании разных параметров может быть и противоречивость. Все это говорит о том, что мы имеем дело с неформализованными задачами.

Критерий служит основой оценки решения и позволяет избежать субъективных и произвольных суждений. Принятие решения всегда сопряжено с риском, который можно свести к минимуму только подбором рационального комплекса критериев. Критерии ориентируют деятельность, направленную на решение поставленной задачи. Но в то же время случайный подбор критериев может привести к случайным решениям. Критерии должны быть понятны каждому и давать возможность однозначного обоснования. Каковы критерии - таково и решение. Главными критериями принятия решений являются безопасность людей и материальных ценностей, уменьшение ущерба, увеличение прибыли и др.

Для отображения знаний применяются продукции, фреймы, семантические сети, деревья решений и др. Приведенные выше правила наиболее легко представляются в базах знаний экспертных систем в виде продукций. В общем виде под продукцией понимаются выражения следующего вида:

Если (условие1)V(&)(условие2)...,то (опасность 1,2...)V(прогноз1), (1)

Если (условие), то (опасность 1), иначе (опасность2), (2)

Здесь в условиях содержится имя параметра, знаки <, =, > и критерии значений параметров для числовых значений или да или нет для символьных параметров. В полуформализованном виде это выглядит следующим образом:

Если A<B, то выдать опасности N1,2,3Vпрогноз1&перейти на новое условие. (3)

Таким образом, база знаний - это свод правил записанных в формализованном виде:

if , that , else .

Примеры правил даны ниже.

Rule 1. If: «Уровень воды в районе Горного университета в Санкт- Петербурге больше 150 см», That: «Выдать сведения об Опасностях» - «Возможно заливание подвалов в зданиях на набережных р. Невы», Рекомендации - «Перенести из подвалов материальные ценности на более второй и третий этажи», Else: «Перейти на оценку Rule 2».

Rule 2. If: “Высота волны >5 m” That: “Выдать сведения об Опасностях - “Возможен риск для небольших судов”, Рекомендации - “Всем судам уйти в небольшие бухты, заливы, порты” Else: “Перейти на Rule 3”.

Rule 3. If: “температура воздуха <-30⁰C” That: “Выдать сведения об Опасностях - “Возможно обморожение”, Рекомендации - “Повысить подачу тепла в жилые дома и офисы” Else: “Перейти на Rule N”.

Набор продукций образует иерархическую систему продукций, с которой работает система вывода. Поиск продукций, как правило, идет по образцу. Использование в базе знаний метаправил позволяет четко отметить сферу применения продукции и соответственно более эффективно организовать память, сократив время поиска.

Для упрощения базы знаний тексты сообщений и рекомендаций лучше представить в виде отдельных файлов, их структура следующая:

**N001,N002...NООN ККК-МММ. XXX...XXX. - сообщения,

ККК-N001.ХХХ...ХХХ. - рекомендации.

где ** - отличительные символы базы сообщений;

N001-NООN - номера рекомендаций одна или несколько в одном сообщении;

KKK - номер подсистемы;

MMM - номер сообщения;