Автореферат (Методология унифицированной разработки систем поддержки принятия решений для многокритериальных высокоразмерных задач ракетно-космической отрасли)

На правах рукописиСудаков Владимир АнатольевичМЕТОДОЛОГИЯ УНИФИЦИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ ВЫСОКОРАЗМЕРНЫХЗАДАЧ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИСпециальность 05.13.01Системный анализ, управление и обработка информации(информатика, управление и вычислительная техника)Авторефератдиссертации на соискание учёной степени доктора технических наукМосква — 2014 год  Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные системы обработки информации иуправления» Московского авиационного института (национального исследовательскогоуниверситета).Научный консультант—доктор технических наук, профессорХахулин Геннадий ФедоровичОфициальные оппоненты —доктор технических наук, профессор,Заслуженный деятель науки РФ,Москатов Генрих Карловичнаучный консультант, ФГУП «ЦНИИ Центр»—доктор технических наук, старший научный сотрудник,Щербинин Виктор Викторович,начальник научно-технического отделения,заместитель главного конструктора ОАО «ЦНИИАГ»—доктор технических наук, профессор,Заслуженный деятель науки РФ,Пушкарёв Юрий Александрович,профессор кафедры, Филиал Военной академии РВСН им.Петра Великого (г.

Серпухов)Ведущая организация—Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут проблем управления им. В.А. Трапезникова РАНЗащита состоится « 10 » ноября 2014 года в 10 часов на заседании Диссертационного СоветаД 212.125.11 Московского авиационного института по адресу: 125993, Москва, А-80, ГСП-3,Волоколамское шоссе, 4С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института поадресу: 125993, Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, 4, Ученый совет МАИАвтореферат разослан ___________________Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 125993, Москва,А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, 4, Ученый совет МАИУчёный секретарьДиссертационного Совета Д 212.125.11к.т.н., доцент_________________Горбачев Ю.В.3  ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыВ настоящее время в наиболее наукоемкой отрасли производства - ракетно-космическойотрасли (РКО) существует ряд актуальных задач, требующих применения систем поддержкипринятия решений (СППР).

Более того, новые задачи такого рода возникают постоянно. Задачи,решаемые в РКО с помощью СППР, характеризуются рядом особенностей:•Во-первых, разнородностью объектов для которых ставятся эти задачи и разноплановостьювозникающих при этом алгоритмов их решения.

Это и процесс проектирования с выбором лучшихвариантов разрабатываемой системы; и процесс планирования программ выполнения комплексаработ с выбором наиболее перспективных из них; и очередность их выполнения; и применениесложныхорганизационно-техническихсистемсзадачамиоценкиэффективностифункционирования составных частей и принятием решений по повышению этой эффективности; изадачи оперативного управления сложными техническими объектами с выбором рациональныхвариантов решений.•Во-вторых, разнородностью математического аппарата, применяемого при решениипоставленных задач. Это математические модели: оптимального планирования, управлениясложными динамическими объектами, многокритериальной оценки эффективности технических иорганизационных решений.•В-третьих, особенностью коллектива людей во главе с лицом, принимающим решения(ЛПР), обладающим определенным опытом, учет которого необходим в создаваемой СППР.Перечисленные выше особенности приводят, в конечном итоге, к необходимости созданияспециализированной СППР, ориентированной на решение данной задачи.Несмотря на разнообразие рассматриваемых в работе задач ракетно-космической отрасли, вцелом они имеют следующие общие черты:•наличие ряда альтернативных вариантов возможных решений, из которых необходимопроизвести выбор;•векторный характер критерия оценки эффективности решений с высокой размерностьюэтого вектора (в некоторых задачах – десятки, а иногда и сотни компонентов);•разнородность шкал отдельных компонентов векторного критерия, часть из которых имеетколичественный, а часть - лексический (качественный) характер;•реализация решений является, как правило, ресурсоемкой (в том числе, то такому важномуресурсу, как время) и принятие неэффективных решений связано с большими потерями;•создание самой специализированной СППР в свою очередь требует значительных ресурсови привлечения высококвалифицированных разработчиков.Существует развитая теория принятия решений с многочисленными методами и методиками,  4  обладающими спектром достоинств и недостатков в определенных условиях применения.

Естьдостаточно много работ, связанных с методами многокритериальной оценки альтернатив. Этоработы О.И. Ларичева, А.Б. Петровского, В.Д. Ногина, В.В. Подиновского, А.В. Лотова, Б.Г.Литвака, Р.Б. Статникова, В.В. Бомаса, В.Н. Козлова, С.А. Пиявского, Т. Саати, Р.

Кини, Х. Райфа,Ю.Б. Гермейера и других авторов в России и за рубежом. Компьютерная поддержка решений набазе субъективного подхода активно развивается в ИПУ РАН Э.А. Трахтенгерцем и егоучениками.ПопыткисозданияполностьюуниверсальнойСППРоказалисьнеэффективными.Разработанные и реализованные СППР, во-первых, не опираются на весь спектр имеющихсяметодов и методик, во-вторых, не позволяют учесть опыт коллектива, осуществляющего решениезадачи.Не является продуктивным и создание специализированной СППР для каждой возникающейзадачи, так сказать «с нуля». Это, как уже говорилось, с одной стороны, требует значительныхзатрат ресурсов и времени, привлечения квалифицированного коллектива разработчиков.

Сдругой стороны, создание СППР должно опережать процесс решения самой задачи, для которойона разрабатывается, иначе ее использование может оказаться как минимум неэффективным, а тои вовсе бесполезным.РешениеданнойунифицированнойпроблемыразработкиможетлежатьвспециализированнойплоскостиСППРисозданияметодологииподдерживающихееинструментальных средств.

Такая методология должна:•основываться на всем спектре имеющихся методов теории принятия решений;•позволить учесть опыт конкретного коллектива экспертов и ЛПР, ответственных зарешение конкретной задачи;базироваться на развитых инструментальных средствах поддержки процесса создания•СППР.Таким образом, актуальной научно-технической проблемой является создание методологииунифицированнойразработкисистемподдержкимногокритериальныхрешенийиподдерживающих ее инструментальных средств, позволяющих объединить в создаваемых СППРкомплекс существующих методов, эффективно (быстро и с меньшими затратами ресурсов)настраивать их на решение разнообразных конкретных высокоразмерных многокритериальныхзадач ракетно-космической отрасли.Объектом исследования является процесс разработки систем поддержки принятия решенийв многокритериальных высокоразмерных задачах оценки, ранжирования, выбора и оптимизации.Предмет исследования – это унификация процесса разработки систем поддержки принятиярешений, позволяющих учитывать предпочтения пользователя и работающих с векторным  5  критерием высокой размерности.Целиизадачиработы.Цельюдиссертацииявляетсясозданиеметодологииунифицированной разработки систем поддержки принятия многокритериальных решений ввысокоразмерных задачах ракетно-космической отрасли и инструментальных средств поддержкиэтой методологии.Для достижения выбранной цели необходимо решить следующие задачи:1.

Проанализировать и обобщить имеющийся опыт по созданию универсальных, а такжеспециализированных СППР для нужд ракетно-космической отрасли, в том числе:1.1. провести анализ возможностей универсальных СППР, представленных на коммерческомрынке;1.2. выполнить мониторинг иерархических структур при целевом развитии глобальнойнавигационной системы, в частности, многокритериальную оценку и ранжированиенавигационных приемников;1.3.

провести контроль сил и средств космических войск с учетом их иерархической структурыи сформировать предложения по управляющим воздействиям, улучшающим значенияцелевых показателей войсковых подразделений.2. На основе опыта и анализа решения задач, указанных выше, необходимо было:2.1. разработатьновыйгибридныйметодпостроенияфункциипредпочтений(ФП),позволяющий выявлять систему ценностей ЛПР с учетом зависимостей по предпочтенияммежду компонентами векторного критерия и при высокой размерности векторногокритерия. В том числе, и метод минимизации информационных потерь при дискретизациишкал критериев;2.2. создать методологию унифицированной разработки специализированных СППР иинструментальные средства ее поддержки, в том числе:2.2.1.

создать принципы проектирования СППР, позволяющие работать с векторнымкритерием высокой размерности, объединяющие различные методы теории принятиярешений;2.2.2. разработать унифицированную концептуальную модель реляционной базы данныхСППР, инвариантную по отношению к предметной области, позволяющую проводитьнастройку на конкретную задачу без изменения структуры базы данных;2.2.3. разработать каркасный подход к трехуровневой архитектуре программногообеспечения СППР, позволяющий проводить быструю и эффективную адаптациюоболочки СППР к решаемой задаче с учетом предпочтений ЛПР, а также проводитьбыстрое внедрение СППР с интеграцией в информационную среду предприятийракетно-космической отрасли;  6  2.2.4. создатьнаборрекомендаций,обеспечивающихполучениекачественногопрограммного обеспечения СППР при решении конкретных задач;2.2.5. разработатьинструментальныесредстваподдержкипроцессауправленияразработкой СППР, в том числе имитационную модель для получения вероятностно-­‐временных   оценок   производительности   сотрудников   занятых   в   разработке   ПО  СППР.3.