Учебники ТПР / Учебник ТПР_Введение
.doc
Введение
___________________________________________________________________________________________________________
Введение
Специалисты автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) являются должны являться одними из самых грамотных специалистов на корабле, способных творчески мыслить, анализировать тактическую ситуацию и докладывать командиру предложения и рекомендации по принятию им решения. Эти рекомендации вырабатываются в АСОИУ, но проанализировать их и доложить командиру действительно ценные рекомендации может только такой специалист, который представляет методы и алгоритмы, использованные в АСОИУ при выработке рекомендаций командиру по принятию решений.
Принятие решения есть осознанный выбор одного из нескольких возможных альтернативных вариантов. Выбор лучшего варианта, прежде всего, определяется целью, ради достижения которой принимается решение.
Процессы принятия решений составляют основу управленческой деятельности. Большую роль такие процессы в АСОИУ. Сложность задач управления в таких системах, большое число исходных данных, поступающих от разных источников информации, наличие неопределенности, неточности приводит к тому, что задачи принятия решения не являются простыми и решить их в голове человека в реальном масштабе времени практически невозможно.
Поиску оптимальных вариантов, составляющему основу задач принятия решений, посвящены отдельные разделы классической математики, которые связаны с рассмотрением задач и методов оптимизации. Однако в этих случаях оценка варианта сводится, как правило, к получению экстремума одной функции или функционала. Задачи оптимизации решаются при наличии полной исходной информации в случаях, когда свойства альтернативных вариантов могут оцениваться количественно.
В реальной жизни при принятии решений альтернативные варианты рассматриваются с многих сторон, оцениваются по многим свойствам или аспектам, не каждый из которых может быть достоверно оценен на количественной шкале. При принятии решений нужно остановиться на одном или нескольких вариантах, наилучших сразу по всем свойствам (аспектам). Поэтому в теории принятия решений говорят не о построении математического объекта, а о принципе оптимальности – правиле по которому производится выбор наилучшего альтернативного решения в различных ситуациях.
В этом состоит особенность задач принятия решений. Тогда классические задачи оптимизации будут являться частными случаями задач теории принятия решений.
Методологическими основами теории принятия решения являются:
- теория выбора, основанная на использовании языка бинарных отношений, языка функций выбора и критериального языка выбора;
- методы исследования операций;
- теория риска;
- теория нечетких множеств;
- теория вероятностей;
- теория экспериментов;
- теория проверки гипотез;
- методы формирования исходного множества альтернатив;
- методы проведения экспертного опроса и обработки экспертной информации;
- методы математической статистики;
- итеративные методы поиска оптимума;
- метод анализа иерархий;
- формальные модели линейного упорядочивания альтернатив;
- критерии принятия решений в условиях неопределенности.
Полная формализация задач принятия решений возможна лишь для хорошо изученных (хорошо структурированных) задач. Для решения слабо структурированных задач, с которыми часто приходится иметь дело при ведении боевых действий на море, полностью формальных алгоритмов не существует. В этом случае выбор решения производится человеком в зависимости от сочетания его возможностей решать неформализованные задачи с возможностями формальных моделей рекомендовать наилучшее решение.
В учебнике рассмотрены математические основы теории принятия решений, составляющие основу учебной дисциплины «Теория принятия решений», которая входит в Государственный образовательный стандарт по специальности 230102 – автоматизированные системы обработки информации и управления (АСОИУ). Эти основы определяют формальную сторону задач принятия решений.
Для описания творческой способности человека принимать решения используются методы инженерной психологии, позволяющие учитывать психологические и психофизические факторы, присущие лицу, принимающему решение, его опыт, способность быстро и правильно ориентироваться в сложной ситуации и другие. Изложение этих методов в учебнике отсутствует.
При разработке учебника автор ориентировался на материал учебного пособия «Теория принятия решений», разработанного доктором военных наук профессором Наумовым В. Н. в 1998 году. В учебник вошло около 40% материала, приведенного в данном учебном пособии. Автор добавил ряд практических примеров, связанных с задачами АСОИУ надводных кораблей, позволяющих курсантам лучше усваивать теоретические положения. В учебнике более подробно рассмотрены методы исследования операций. В отдельной главе учебника подробно изложены методы решения задач линейного программирования, и связанных с ними транспортных задач, задач о назначениях, задач целочисленного программирования.
Учебник состоит из введения, пяти глав и заключения. Каждая глава соответствует одной теме учебной дисциплины «Теория принятия решений».
Во введении рассматриваются роль и место дисциплины «Теория принятия решений» в подготовке специалистов автоматизированных систем обработки информации и управления, методологические основы теории принятия решения, предмет и задачи, решаемые учебной дисциплиной, последовательность изложения материала.
В первой главе дается характеристика задач принятия решения и исследования операций и их взаимосвязь; сформулированы задачи принятия решения, используемые при управлении надводным кораблем и соединением надводных кораблей; приведены критерии и показатели эффективности альтернативных вариантов решений, используемые в корабельных автоматизированных системах обработки информации и управления.
Вторая глава посвящена рассмотрению теоретических основ выбора альтернатив. В ней приведены три формальных языка выбора альтернатив, на которых базируются рассматриваемые в дальнейшем методы и процедуры принятия решения. Показана возможность использования этих языков выбора для определения лучших альтернатив. Сформулирована проблема многокритериальности и приведены и пути ее разрешения.
В третьей главе описываются методы оптимизации, базирующиеся на строгих математических моделях. В ней подробно рассмотрены методы нелинейного программирования, динамического программирования, показана возможность использования дискретных цепей Маркова для оценки показателей эффективности морского боя. В последнем разделе третьей главы рассмотрены итеративные методы поиска оптимума, позволяющие целенаправленно «подбирать» альтернативы, дающие оптимальное значение показателя эффективности.
Четвертая глава посвящена изучению методов решения задач линейного программирования в различных постановках. В этой главе на примерах рассматриваются алгоритм симплекс-метода решения задач линейного программирования; методы решения транспортной задачи; Венгерский метод решения задачи о назначениях; методы решения задач целочисленного программирования.
В пятой главе рассматриваются алгоритмы и процедуры принятия решений в условиях неопределенности, нечеткости, риска, невозможности количественно оценивать свойства альтернатив. В ней рассмотрены методы формирования исходного множества альтернатив, методы проведения экспертного опроса и обработки экспертной информации, формальные методы линейного упорядочивания альтернатив, методы принятия решений в условиях неопределенности с использованием критериев выбора, методы принятия решений в условиях риска путем проведения статистических игр, методы оценки нечетких свойств альтернатив при помощи лингвистических переменных.
В заключении приведено краткое обобщение курса дисциплины «Теория принятия решений», рассмотрены перспективы применения методов принятия решений при разработке новых задач программного обеспечения корабельных АСОИУ.