1. Основные понятия и определения

1.

Системы поддержки
принятия решений
К.т.н., доцент кафедры
«Электроника и сети ЭВМ»
Калинина Наталья Андреевна
Kalinina_na@list.ru
1

2. СППР - Системы поддержки принятия решений

СППР – это интерактивная автоматизированная система,
которая помогает руководителю использовать данные,
суждения и математические модели для идентификации
и решения задач управления и прогнозирования, а также
качественного принятия решений.
2

3. Определение (1)

• В работах крупного отечественного эксперта в области принятия
решений О.И. Ларичева дается такое уточнение в определении
СППР: «Системы поддержки принятия решений являются
человеко-машинными объектами, которые позволяют
лицам, принимающим решения (ЛПР), использовать
данные, знания, объективные и субъективные модели для
анализа и решения слабоструктурированных и
неструктурированных проблем».
К слабоструктурированным относятся задачи, которые содержат
как количественные, так и качественные переменные, причем
качественные аспекты проблемы имеют тенденцию
доминировать.
Неструктурированные задачи имеют лишь качественное
описание.
3

4. Определение (2)

• М. Гинзберг и Е. Стоор дают такое определение: СППР
–
«... компьютерная информационная система,
используемая для различных видов деятельности
при принятии решений в ситуациях, где невозможно
или нежелательно иметь автоматическую систему,
полностью выполняющую весь процесс решения».
• В определении СППР, предложенном А. Симоновиком,
акцент ставится на том, что в ходе процесса принятия
решения СППР должна позволять сочетать
субъективные предпочтения пользователя с
объективным компьютерным анализом ситуации.
4

5. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СППР

• Родоначальники СППР – сложные информационные
системы для поддержки менеджмента (Management
Information Systems – MIS, 60-е годы ХХ века).
• Задача MIS – автоматизация подготовки периодических
структурированных отчетов для менеджеров.
• MIS – интегрированные человеко-машинные
комплексы, использующие:
сложную компьютерную технику;
программное обеспечение;
модели управления и принятия решений;
базы данных для обеспечения информацией.
5

6. Компоненты СППР

На основе классификации Альтера (1980 года) Бончек,
Холсэппл и Уинстон предложили согласованную
программную архитектуру состоящую из 4х базовых
подсистем, присущих всем СППР:
• Языковая система (LS) – СППР может воспринимать
сообщения пользователя на специальном языке запросов
• Система презентаций (PS) – СППР может выдавать свои
сообщения пользователю
• Система знаний (KS) – СППР хранит обрабатывает
корпоративные знания
• Система обработки задач (Problem-Processing System, PPS)
– программный «механизм», который пытается распознать
и решить задачу во время работы СППР.
6

7. Характеристики эффективной СППР

Для того, чтобы стать действительно эффективным инструментом,
помогающим ЛПР в процессе принятия решений, СППР должны:
• помогать в оценке обстановки (ситуаций);
• осуществлять выбор критериев и оценивать их относительную
важность;
• генерировать возможные решения (сценарии действий);
• осуществлять оценку сценариев (действий, решений) и выбирать
лучший;
• обеспечивать постоянный обмен информацией об обстановке
принимаемых решений и помогать согласовать групповые решения;
• моделировать принимаемые решения (в тех случаях, когда это
возможно);
• осуществлять динамический компьютерный анализ возможных
последствий принимаемых решений;
• производить сбор данных о результатах реализации принятых решений и
осуществлять оценку результатов.
7

8. Характеристики идеальной СППР

Е. Турбан (Е. Turban) детализирует требования и формулирует характеристики
«идеальной» СППР:
оперирует со слабоструктурированными решениями;
предназначена для ЛПР различного уровня;
может быть адаптирована как для группового, так и для индивидуального использования;
поддерживает как взаимозависимые, так и последовательные решения;
поддерживает три фазы процесса решения: интеллектуальную часть, проектирование и
выбор;
поддерживает разнообразные стили и методы решения, что может быть полезно при
решении задачи группой ЛПР;
является гибкой и адаптируется к изменениям как в организации, так и в ее окружении;
проста в использовании и модификации;
улучшает эффективность процесса принятия решений;
позволяет человеку управлять процессом принятия решений с помощью компьютера;
поддерживает эволюционное использование и легко адаптируется к изменяющимся
требованиям;
может быть легко построена, если сформулирована логика СППР;
поддерживает моделирование;
позволяет использовать знания.
8

9. Основные классы систем поддержки принятия решений

П. Хаттеншвилер (P. Haettenschwiler) в своей работе 1999 г. предлагает использовать
классификацию с точки зрения пользователя и делит СППР на:
• пассивные;
• активные;
• кооперативные.
Пассивной СППР называется система, которая помогает процессу принятия
решения, но не может вынести предложение, какое решение принять.
Активная СППР может сделать предложение, какое решение следует выбрать.
Кооперативная позволяет ЛПР изменять, пополнять или улучшать решения,
предлагаемые системой, посылая затем эти изменения в систему для проверки.
Система изменяет, дополняет или улучшает эти решения и посылает их опять
пользователю. Процесс продолжается до получения согласованного решения.
9

10. Классификация Поувера (1)

На техническом уровне Д. Поувер (D. Power) различает
корпоративные СППР и настольные СППР.
Корпоративная СППР подключена к большим хранилищам
информации и обслуживает многих пользователей.
Настольная СППР - это малая система, обслуживающая лишь
один компьютер пользователя.
Кроме упомянутых способов классификации, существуют и
другие варианты, в которых отличаются основание
классификации, глубина детализации и т.д. (Holsapple и Whinston,
Golden, Hevner и Power).
10

11. Классификация Поувера (2)

Одной из наиболее актуальных классификаций является работа Д. Поувера 2003 г., в
которой он выделяет несколько традиционных компонент СППР [база моделей, база
данных, передача данных, интерфейс пользователя] и, в зависимости от степени их
развития, предлагает рассматривать пять концептуальных типов СППР:
№
Тип СППР
Специфика
1. Модельно-ориентированные
(Model Driven - DSS)
доступ и манипуляции с математическими моделями
(статистическими, финансовыми, оптимизационными,
имитационными)
2. Ориентированные на знания обеспечивают решение задач в виде фактов, правил,
(Knowledge Driven - DSS)
процедур.
3. Ориентированные на обработку поддерживает группу пользователей, работающих над
сообщений (Communication
выполнением общей задачи.
Driven – DSS)
4. Ориентированные на документы управляют, осуществляют поиск и манипулируют
(Document Driven - DSS)
неструктурированной информацией, заданной в
различных форматах.
5. Ориентированные на данные доступ и манипуляции с большими объемами данных с
(Data Driven - DSS)
целью получения стратегической информации.
11

12. Архитектура СППР

Обобщенную архитектуру СППР предложил Г. Маракас (G.
Marakas) в 1999 г. Автор выделяет в составе СППР пять основных
подсистем:
• система управления данными (the data management system,
DBMS);
• система управления моделями (the model management system,
MBMS);
• подсистема обработки знаний (the knowledge engine, KE);
• интерфейс пользователя;
• пользователи.
12

13. Типы СППР

СППР на основе моделей, системы
управленческих решений
Модельно-ориентированные СППР - это обычно автономные системы,
изолированные от основных организационных информационных систем и
использующие некоторый тип модели выполнения «что-если», а также
выполняющие другие типы анализа. Подобные системы часто развивались
подразделениями или группами конечных пользователей. Их возможности анализа
базировались на сильной математической теории или модели в сочетании с
хорошим пользовательским интерфейсом, делавшим модель удобной.
Наиболее общие модели - это библиотеки статистических моделей. Подобные
библиотеки обычно содержат полный диапазон возможных статистических
функций, включая функции вычисления средних, медиан, отклонений и графиков
рассеяния.
Наиболее широко используются модели анализа чувствительности, в рамках
которых неоднократно задается вопрос «что-если», и определяется влияние
изменений одного или более факторов на конечные результаты. Анализ «что-если»,
основанный на известных или предполагаемых условиях, позволяет пользователю,
изменяя некоторые значения, проверить результаты, чтобы лучше предсказать
последствия, если произойдет изменение этих значений.
14

14. СППР на основе моделей, системы управленческих решений

СППР на основе знаний, экспертные
системы
Системы поддержки принятия решений на основе знаний обеспечивают
выполнение таких задач управления знаниями, как овеществление субъективных
экспертных знаний в форме компьютерных программ и предоставление к этим
знаниям простого и удобного интерфейса для различных групп пользователей в
процессе анализа проблемной ситуации и выработки наилучшего решения.
Экспертные системы – программные продукты и технологии получения знаний от
экспертов, которые позволяют извлечь экспертные знания и представить их в
наглядной и объективной форме для последующего повторного использования
большим числом пользователей. Экспертные системы представляют
профессиональные знания специалистов в виде набора правил «ЕСЛИ-ТО»; такой
набор носит обычно название базы знаний и находится под управлением
компьютерной системы.
Среди систем на основе знаний наряду с экспертными системами важное место
занимают многоагентные технологии. Системы поддержки принятия решений на
основе этой технологии позволяют эффективно обрабатывать большие объемы
разрозненной информации и вырабатывать новые знания в процессе взаимодействия
различных заинтересованных сторон. Ключевую роль в таких системах играет
понятие интеллектуального агента. Интеллектуальный агент – это автономная
компьютерная программа, которая способна самостоятельно решать ограниченные
задачи без вмешательства пользователя в целях достижения целей, поставленных
индивидуальным пользователем или корпоративной информационной системой.
15

15. СППР на основе знаний, экспертные системы

Средства поддержки
кооперативного принятия решений
• Система поддержки принятия коллективных решений - это
автоматизированная интерактивная система, облегчающая решение
неструктурированных проблем группой лиц, принимающих решение
и работающих совместно. Системы обеспечения коллективной
работы и web-инструменты для организации видеоконференций и
электронных совещаний могут поддерживать некоторые процессы
принятия коллективных решений, но они в основном сфокусированы
на поддержке коммуникаций.
• Основные проблемы в принятии коллективных решений - рост
количества совещаний среди лиц, принимающих решения,
увеличивающаяся продолжительность и число участников этих
совещаний. Объем рабочего времени, затрачиваемого руководителем
на совещания, оценивается величиной 30-70 % от общей
длительности рабочего дня.
16

16. Средства поддержки кооперативного принятия решений

Требования к методам
планирования и проведения
эффективных совещаний
Предварительное планирование.
Личный вклад каждого участника.
Открытая атмосфера совещания.
Генерация идей должна проводиться без критики.
Объективность оценки высказанных предложений.
Эффективная фиксация, структурирование и оценка всех
высказанных идей в рамках ограниченного времени
• Документирование совещаний.
• Доступ к внешней информации.
• Поддержка «организационной памяти».
17

17. Требования к методам планирования и проведения эффективных совещаний

Инструментальные программные
средства СППКР
средства электронного опроса;
средства электронного мозгового штурма;
организаторы идей;
средства анкетирования;
средства голосования или установки
приоритетов;
средства идентификации и анализа
заинтересованных сторон;
средства формирования стратегии;
словарь группы.
Широкое использование СППКР позволяет
удовлетворить требования к эффективной
организации совещания.
18

18. Инструментальные программные средства СППКР

Системы на основе Интернеттехнологий
В последние годы бурное развитие Web-технологий привело к
пересмотру их роли в процессе создания СППР. В настоящее время
СППР на основе Web-технологий для ряда компаний являются
настолько важными, что стали синонимами СППР всего предприятия.
Основанная на Web и Интернет система СППР может поддерживать
принятие решений, обеспечивая интерактивный доступ к различным
базам данных и информационным хранилищам наряду с
программными средствами для анализа данных. Некоторые из таких
СППР нацелены на управление, но большинство предназначено для
привлечения клиентов, предоставляя информацию и инструменты,
помогающие в принятии решений при выборе товаров и услуг.
22

19. Инструментальные программные средства СППКР

Системы, ориентированные на
получение и анализ стратегический
информации
Эффективное снабжение стратегической информацией является основной задачей СППР,
ориентированных на данные. Эти системы поддерживают принятие решений, анализируя
большое количество различных фактов, находящихся в разнообразных корпоративных
источниках. В результате пользователи таких систем способны быстро извлекать полную
информацию, ранее «затерянную» в огромном количестве данных.
Существует несколько важнейших причин неудовлетворительного снабжения стратегической
информацией. ИТ-отдел получает слишком много заказов на разработку новых отчетов, чтобы
вовремя справится с проектированием и разработкой новых структур данных, алгоритмов и
интерфейсов.
23

20. Требования к методам планирования и проведения совещаний

Люди и их роли в процессе принятия
решений
24

21.

ЛПР
• ЛПР - Лицо принимающее решения
• Лицо принимающее решения - человек,
фактически осуществляющий выбор
наилучшего варианта действий
25

22. Системы на основе Интернет-технологий

Владелец проблемы
• Владелец проблемы - человек, который, по
мнению окружающих, должен ее решать и
несет ответственность за принятые решения.
!!! владелец проблемы далеко не всегда
является ЛПР.
26

23. Системы, ориентированные на получение и анализ стратегический информации

Активная группа
• Руководитель активной группы
• Участник активной группы
Активная группа — группа людей, имеющих
общие интересы и старающихся оказать
влияние на процесс выбора и его результат
27

24. Люди и их роли в процессе принятия решений

Избиратель
• Избиратель - Человек осуществляющий
ответственный выбор, который должен
решить, за какой вариант решения задачи
голосовать.
Избиратель является одним из многих
участников процесса принятия коллективного
решения.
28

25. ЛПР

Группа принимающая решения
• Член группы, принимающей решения –
человек принимающий решения в составе
малой группы, члены которой формально
имеют равные права (жюри, комиссия).
Главное в деятельности такой группы —
достижение согласия при выработке
совместных решений.
29

26. Владелец проблемы

Эксперт
• Эксперт - профессионал в той или иной
области, к которому обращаются за оценками
и рекомендациями все участники,
включенные в процесс принятия решений.
30

27. Активная группа

Консультант по принятию решений
Роль консультанта по принятию решений сводится к
разумной организации процесса принятия решений:
• помощи ЛПР и владельцу проблемы в правильной
постановке задачи,
• выявлении позиций активных групп,
• организации работы с экспертами.
Консультант (или аналитик) обычно не вносит свои
предпочтения, оценки в принятие решений, он только
помогает другим взвесить все «за» и «против» и
выработать разумный компромисс.
31

28. Избиратель

Окружение ЛПР
Окружение ЛПР - сотрудники той организации, от
имени которой ЛПР принимает решения - группа
людей имеет общие взгляды, общие ценностные
установки
• В принятии решений участвует неявно
• Именно этой группе ЛПР в первую очередь
объясняет логичность, разумность,
обоснованность своего решения.
• В связи с этим, хотя ЛПР принимает
индивидуальные решения, он учитывает политику
и предпочтения данной группы лиц.
32

29. Группа принимающая решения

Роли в процессе принятия решений
• Лицо принимающее решения
• Владелец проблемы
• Активная группа
• Избиратель
• Группа принимающая решения
• Эксперт
• Консультант по принятию решений
• Окружение ЛПР
33

30. Эксперт

Альтернативы
34

31. Консультант по принятию решений

Альтернативы
• Альтернативы - варианты действий.
• Альтернативы - неотъемлемая часть проблемы
принятия решений: если не из чего выбирать,
то нет и задачи выбора.
!!! Для постановки задачи принятия решений
необходимо иметь хотя бы две альтернативы.
35

32. Окружение ЛПР

Типы альтернатив
Альтернативы
Зависимые
альтернативы
Независимые
альтернативы
Альтернативы, оценки одних из которых
оказывают влияние на качество других.
Альтернативы, любые действия с которыми
(удаление из рассмотрения, выделение в качестве
единственно лучшей) не влияют на качество
других альтернатив.
36

33. Роли в процессе принятия решений

Формирование альтернатив
Задачи принятия решений
Все альтернативы заданы,
нужно выбрать лучшую
Замкнутое, нерасширяемое
множество альтернатив
Альтернативы (или их часть)
появляются после принятия
основных решений
Задачи с конструируемыми
альтернативами
Например: Разработка правил
открытия кредитов в банке
Основных (первичных)
альтернатив не много, но они
не являются единственновозможными. На их основе в
процессе выбора возникают
новые.
37

34. Альтернативы

Критерии
38

35. Альтернативы

Критерии
• Критерии оценки альтернатив - показатели их
привлекательности (или
непривлекательности) для участников
процесса выбора.
• Критерии=признаки =факторы=атрибуты.
39

36. Типы альтернатив

Типы критериев
Критерии
Зависимые
критерии
Независимые
критерии
Критерии, при которых оценка альтернативы по
одному из них определяет (однозначно либо с
большой степенью вероятности) оценку по
другому критерию
Критерии, оценки по которым не влияют на
качество альтернатив по другим критериям.
40

37. Формирование альтернатив

Оценки по критериям
41

38. Критерии

Шкала оценок по критериям
Шкалы оценок по критериям – градации
качества альтернатив: лучшие, худшие,
промежуточные оценки альтернатив по
критериям
42

39. Критерии

Шкалы оценок
Шкала
Непрерывных
оценок
Дискретных
оценок
Качественных
оценок
Количественных
оценок
43

40. Типы критериев

Типы шкал
Шкала
Интервальная
Порядковая
Шкала
отношений
Шкала
разностей
Абсолютная
шкала
44

41. Оценки по критериям

Типы шкал (2)
• Шкала порядка – оценки упорядочены по
возрастанию или убыванию качества (Пр.: знание
среды разработки– уверенное
знание/удовлетворительное знание /немного
знаком со средой/ не знаком со средой).
• Шкала равных интервалов – интервальная шкала,
для которой имеются равные расстояния по
изменению качества между оценками. Начало
отсчета и шаг выбираются произвольно.(Пр.:
Оперативная память: 1,2,3 и т.д. Гб).
45

42. Шкала оценок по критериям

Этапы процесса принятия решений
• Поиск информации – собирается вся
доступная на момент принятия решения
информация – фактические данные, мнения
экспертов, строятся математические модели,
выявляются активные группы и т.д.
• Определение альтернатив (не менее 2х).
• Сравнение альтернатив и выбор лучшей из
них.
46

43. Шкалы оценок

Множество Эджворта-Парето
47

44. Типы шкал

Задача: Выбор путешествия
Альтернатив
Критерии
ы
Стоимость Привлекательнос
ть
Критерии:
• Привлекательность
Тур №1
• Стоимость
Тур №2
Альтернативы:
Тур №3
• Тур №1
• Тур №2
• Тур №3
Небольша Малая
я
Высокая
Большая
Небольша Большая
я
48

45. Типы шкал (2)

Доминирующие и доминируемые
альтернативы
• Альтернатива А называется доминирующей
по отношению к альтернативе В, если по всем
критериям оценки А не хуже, чем
альтернативы В, а хотя бы по одному
критерию оценка А лучше.
• При этом альтернатива В называется
доминируемой.
49

46. Этапы процесса принятия решений

Множество Эджворта-Парето
• Альтернативы относятся к множеству
Эджворта-Парето (Э—П), если каждая из
них превосходит любую другую по какому-то
из критериев.
• Альтернативы, принадлежащие множеству
Э—П не находятся в отношении
доминирования. Их принято называть
несравнимыми.
50

47. Множество Эджворта-Парето

(2)
• Выделение множества Э-П - предварительная
задача при принятии решений;
• Выделение множества Э-П может
осуществляться парным сравнением
альтернатив и исключении доминируемых;
• Включает наиболее «контрастные»
альтернативы;
• Для сравнения альтернатив из множества Э-П
нужна дополнительная информация.
51

48. Задача: Выбор путешествия

Типовые задачи принятия решений
52

49. Доминирующие и доминируемые альтернативы

Многокритериальные задачи
• Центральное место в принятии решений
занимают многокритериальные задачи
выбора.
• Учет многих критериев приближает
постановку задачи к реальной жизни
53

50. Множество Эджворта-Парето

Типовые задачи принятия решений:
1. Упорядочение альтернатив.
2. Распределение альтернатив по классам
решений.
3. Выделение лучшей альтернативы.
54

51. Множество Эджворта-Парето (2)

Упорядочение альтернатив
• Требуется определить порядок на множестве
альтернатив.
• Пр.: Упорядочение покупок по степени
необходимости, упорядочение по
прибыльности объектов капиталовложений и
т.д.
• В общем случае требование упорядочения
альтернатив означает определение
относительной ценности каждой из
альтернатив.
55

52. Типовые задачи принятия решений

Распределение альтернатив по
классам решений
Примеры:
• Группы товаров различаются по качеству.
• Абитуриент делит на группы вузы, в которые
он стремится поступить.
• Люди часто выделяют для себя группы книг
(по привлекательности для чтения),
туристские маршруты и т.д.
56

53. Многокритериальные задачи

Выделение лучшей альтернативы
• Одна из основных задач в принятии решений.
• Примеры:
– Выбор одного предмета при покупке;
– выбор места работы;
– выбор проекта сложного технического
устройства.
57

54. Типовые задачи принятия решений:

Многодисциплинарный характер
науки о принятии решений
58

55. Упорядочение альтернатив

Термин «принятие решений» встречается
в дисциплинах:
• Экономика - исследуются проблемы разумного, рационального
использования ограниченных ресурсов.
• Когнитивная психология - изучается как влияет организация
человеческой памяти на процесс принятия решений.
• Политология – механизм принятия лидерами политических решений.
• Исследование операций – один из основополагающих терминов данной
науки.
• Прикладная математика - ставятся и решаются задачи обоснования
свойств функции полезности в зависимости от тех или иных условий,
накладываемых на правила выбора.
• Искусственный интеллект – центральным является термин «решение
проблем», близкий по своему характеру к термину «принятие
решений».
• Информатика и вычислительная техника - построение систем
поддержки принятия решений, помогающих человеку в задачах выбора.
59

56. Распределение альтернатив по классам решений

Выводы
• Принятие решений — это прикладная научная
дисциплина.
• Основную роль в ее развитии играют практики,
помогающие людям в сложных задачах выбора.
• Создание методов принятия решений требует
рассмотрения математических, психологических и
компьютерных проблем. В связи с этим в развитии
принятия решений как научного направления
принимают участие математики, психологи,
политологи, специалисты по искусственному
интеллекту, теории организаций, информатике,
вычислительной технике.
60