
- •Исследование операций
- •Учебный план
- •Тематические планы лекций Лекция № 1. Исследование операций как методологическая основа теории принятия управленческих решений. Основные термины, определения, формализация
- •Лекция № 2.Моделирование целевых установок развития сложных системах
- •Лекция № 3. Примеры моделей операций
- •Лекция № 4. Элементы выпуклого анализа
- •Лекция № 5. Основы выпуклого программирования. Теория Куна-Таккера
- •Лекция № 6. Линейное программирование
- •Лекция № 7. Игровые методы обоснования решений
- •Лекция № 8. Моделирование операций на основе марковских случайных процессов
- •Лекция № 9. Элементы теории массового обслуживания
- •Список источников и литературы
- •2. Дополнительная литература
- •Лекция № 1. Исследование операций как методологическая основа теории принятия управленческих решений. Основные термины, определения, формализация
- •1.1Цели и задачи курса «Исследование операций»
- •1.2Системный подход в решении проблем управления
- •1.2.1Формальное определение системы и примеры систем
- •1.2.2Основные понятия целевого подхода в управлении
- •1.2.3Концептуальная постановка проблемы
- •1.2.4Понятие структуризации проблемы
- •1.2.5Основные понятия объектно-субъектного подхода в управлении
- •1.2.6Формализация системы и фаз процесса принятия решений
- •1.2.6.1Выявление проблемы — анализ ее существования
- •1.2.6.2Постановка проблемы
- •1.2.6.3Поиск решения проблемы
- •1.2.6.4Принятие решения
- •1.2.6.5Исполнение решения
- •1.2.6.6Оценка выполненного решения
- •1.3Формализм теории исследования операций (модель операции)
- •1.4Оценка эффективности стратегии
- •1.4.1Оценка неопределенности стратегии
- •1.4.2Функциональная оптимизация стратегий
- •1.4.3Смешанные стратегии
- •Лекция № 2.Моделирование целевых установок в сложных системах (2 ч.)
- •2.1Классификация целей систем
- •2.2Графы целей и способы их построения
- •2.3Методы свертки показателей эффективности
- •2.3.1.1Экономический способ формирования критериев
- •2.3.1.2Критические состояния объекта
- •2.3.1.3Последовательное достижение частных целей
- •2.3.1.4Логическое объединение критериев
- •2.3.1.5Обобщенное логическое объединение
- •2.3.1.6Случайное и неопределенное объединение
- •2.3.1.7Единицы измерения целей
- •2.3.1.8Полнота системы элементарных действий над критериями
- •2.4Экспертная оценка эффективности
- •2.5Критерии эффективности организационного управления
- •Лекция № 3. Примеры моделей операций (2 ч.)
- •3.1Модель анализа технологических процессов
- •3.2Аппроксимация функций полиномами
- •3.3Модель численного поиска экстремума
- •3.4Модель действий нападения против защиты в военных операциях
- •3.5Модель производства продукции в условиях конкуренции
- •3.6Модель оценки надежности неремонтируемых систем
- •3.6.1Параллельное дублирование системы в целом
- •3.6.2«Холодное резервирование» системы в целом
- •3.6.3Параллельное дублирование агрегатов системы
- •3.6.4«Холодное резервирование» агрегатов
- •3.7Модель для выбора дальности стрельбы в дуэльной ситуации
- •3.8Линейная обработка измерений (фильтрация) координат движущихся объектов
- •3.8.1Случайное блуждание координат движущегося объекта
- •3.8.2Зависимое блуждание координат движущегося объекта
- •3.8.3Ограниченное блуждание координат движущегося объекта
- •Лекция № 4.Элементы выпуклого анализа
- •4.1Вспомним основные понятия высшей алгебры
- •4.2Определение и примеры выпуклых множеств.
- •-Мерный куб с центром в точке и ребром :
- •-Мерный шар радиуса с центром в точке :
- •4.3Проекция точки на множество. Свойства.
- •4.4Теоремы отделимости выпуклых множеств.
- •4.5Крайние точки выпуклых множеств.
- •4.6Альтернативы Фредгольма.
- •4.7Выпуклые функции и их свойства.
- •4.8Связь между выпуклыми функциями и выпуклыми множествами
- •4.9Свойства выпуклых функций.
- •4.9.1Дифференцируемость скалярной выпуклой функции.
- •4.9.2Дифференцируемость по направлению.
- •4.9.3Непрерывность.
- •4.10Выпуклые дифференцируемые функции и их экстремальные свойства
- •4.11Критерии оптимальности
- •Лекция № 5.Основы выпуклого программирования. Теория Куна-Таккера
- •5.1Основная задача выпуклого программирования
- •5.2Формальная постановка задачи выпуклого программирования
- •5.3 Классические способы отыскания решения экстремальных задач
- •5.4Условие регулярности
- •5.5Функция Лагранжа. Условия оптимальности
- •5.6Теорема (Куна-Таккера).
- •5.7Дифференциальные условия Куна-Таккера
- •5.8Общая схема решения задачи выпуклого программирования
- •Лекция № 6.Линейное программирование
- •6.1Примеры моделей операций, приводящих к злп
- •6.1.1Задача о диете
- •6.1.2Общая задача планирования выпуска продукции (распределительная задача)
- •6.1.2.1Общая задача планирования выпуска продукции
- •6.1.2.2Выпуск комплектной продукции
- •6.1.3Транспортная задача
- •6.1.3.1Классическая транспортная задача
- •6.1.3.2Транспортная задача с фиксированными доплатами
- •6.2Различные виды злп и их эквивалентность
- •6.2.1Стандартная задача линейного программирования
- •Лекция № 7. Игровые методы обоснования решений
- •7.1Теория игр как теория обоснования решений в условиях конфликта интересов
- •7.2Конфликт и его формальная модель
- •7.3Формализация принятия решения в условиях конфликта
- •7.4Оптимальность в конфликтной ситуации
2.3.1.5Обобщенное логическое объединение
является прямым обобщением действий логического свертывания для целевых установок II типа (действие 5), при этом
а) критерий:
W n = — W j,
выражает противоположные интересы в новой ситуации;
б) критерий
= min L j W j ,
L j 0;
1 j S
взвешенно минимизирует невыполнение всей группы целевых установок;
в) критерий
= max L j W j ,
L j 0;
1 j S
моделирует требование выполнения хотя бы одной целевой установки с учетом весовых коэффициентов, определяемых по заранее разработанным правилам.
2.3.1.6Случайное и неопределенное объединение
Суммарным критерием в этом случае объявляется тот или иной частный критерий в зависимости от того, какое значение примет дискретный неконтролируемый фактор j (действие 6), т.е.
= W (j) = W j , j = 1,..., S.
В общем случае частные критерии могут определяться непрерывной случайной или неопределенной величиной , тогда получим
= W () = W , Z о .
Именно этот случай является одним из путей проникновения случайных и неопределенных факторов в сценарий управления и отражает неуверенность оперирующей стороны при выборе критерия эффективности. В частности, если ЛПР не может определить точно коэффициент веса частных критериев в других способах объединения 1 и 5, то эти Lj и будут такими неопределенными факторами; в этом случае
=<
,
>=W
, Z о .
2.3.1.7Единицы измерения целей
Количественное измерение целевых установок требует, как правило, точного указания единиц измерения целей. В первую очередь это необходимо для дальнейшего их согласования и определения взаимозависимости на различных ступенях иерархии.
В качестве измерителей применяются следующие:
— количественное измерение (штуки, рулоны, тонны и т.п.);
— стоимостное измерение (например рубли, доллары и т.п.);
— временное измерение (например, часы, минуты и т.п.).
В необходимых случаях при количественном определении целей прибегают к экспертным оценкам, при которых с помощью экспертов вводят безразмерные условные перерасчетные коэффициенты одних единиц измерения в другие.
2.3.1.8Полнота системы элементарных действий над критериями
Введенные элементарные действия в состоянии отразить всю широту возможных однозначных зависимостей от W j , если использовать всевозможные комбинации этих действий. Это следует из нескольких результатов.
Утверждение 1.
Если однозначная функция = F(W 1,...,W S) и каждое из W j принимают лишь конечное число конечных возможных значений, то зависимость от Wj может быть представлена в виде конечного числа действий типа 1, 2, 4.
Утверждение 1 исчерпывает результаты, декларирующие точное представлении зависимостей F(W j) в виде конечного числа элементарных действий. Следующие утверждения гарантируют возможность их приближенного представления, но с любой заданной точностью.
Утверждение 2.
Пусть функция
=F(W
1,..., W S) принимает конечное
число N значений
,
а каждое из W j произвольные
ограниченные функции. Тогда, каково бы
ни было > 0,
существуют множество М векторов {Wj}
и функция F0 (W 1,...,W S),
составленная из конечного числа действий
1, 2 и 4 такие, что
1. F(W j) = F0(W j), когда {W j} M;
2. F0(W j) пробегает все N значений W c k при {W j}, пробегающем М, не принимая иных значений и при любых {W j};
3. M образует -сеть на ограниченном множестве всех {W j}, т.е. для любого {W j} найдется {W0 j} M, удаленный от {W j} не более, чем на .
Так как любая равномерно непрерывная функция с любой заданной степенью точности может быть представлена кусочно-постоянной функцией, то также имеет место следующая теорема.
Утверждение 3.
Если = F(W j) равномерно непрерывна на некотором параллелепипеде возможных значений {W j}, то она с любой степенью точности может быть представлена в виде конечного числа действий типа 1, 2 и 4.
С точки зрения практики эти три теоремы охватывают основные возможности построения свертки критериев. Однако справедлива более общая теорема.
Утверждение 4.
Если = F(W j) (j = 1,..., S) непрерывна на области
— < W ° j W j W°°j < ,
то каково бы ни было , найдется такое конечное число коэффициентов Ak j, C i k j (i i°; k k° S+2), что в этой области
F(W
j) —
min max (A i k j
W j
+ Ci k)
.
1 i I°; 1 k k°
Замечание 1.
В формулировке теоремы можно с соответствующим изменением коэффициентов линейных форм, брать не минимакс, а максимин.
Замечание 2.
Поскольку функции
max (— A i k j Čj+ Ci k)
выпуклы, то отсюда следует, что любая непрерывная в ограниченной области функция F(Čj) с любой заранее заданной точностью приближенно равна
F(Čj) = ° min F b (Čj),
b
где F b (Čj) — выпуклые функции, т.е. приближенно равна минимуму, взятому по конечному семейству выпуклых функций.
Замечание 3.
Утверждение 4 может быть использовано и для приближенного представления зависимости критерия эффективности от контролируемых и неконтролируемых факторов. Таким образом, любой непрерывный критерий эффективности = F(W j) может быть представлен как минимакс семейства линейных функций или как минимум семейства выпуклых функций.