Методы принятия инженерных решений

Тема 3.3. Методы принятия инженерных решений

Вопросы темы:

1. Алгоритм и классификация методов принятия решений

2. Этапы управления и принятия решений

3. Априорное ранжирование

3.3.1. Алгоритм и классификация методов принятия решений

Процесс принятия решений - это выбор варианта решения из нескольких воз­можных. Он складывается из характерных этапов (рис. 15.1) и носит, как отмечалось ранее, итеративный характер.

При принятии решений используются определенные методы, которые класси­фицируются по нескольким признакам (рис. 15.2).

В зависимости от ситуации, в которой принимаются решения, они подразделяются на стандартные и нестандартные.

Рекомендуемые материалы

Стандартные решения принимаются в часто повторяющихся производственных ситуациях. Они содержатся в законах, стандартах, правилах, нормативах и другой действующей документации; при их принятии используется опыт других специалистов и организаций. Например, при тормозном пути больше нормативного (правила дорожного движения) автомобиль не допускается к эксплуатации; после определенной наработки автомобиль направляется на соответствующий вид ТО (Положение о ТО и ремонте, заводские рекомендации и др.).

В инженерно-технической службе до 60-65% всех решений (у инженера АТП - 80-83%, у главного инженера-45-55%) приходится на подобные повторяющиеся производственные ситуации. Решения при этом принимаются по следующей схеме: анализ рыночной или производственной ситуации → ее идентификация с одной из стандартных → принятие решения по правилам или по аналогии со стандартным.

Каждая операция (мероприятие, программа) оценивается ее эффективностью, т.е. вкладом в достижение цели, который обеспечивается при ее выполнении. В общем случае показатель эффективности, или целевая функция, может зависеть от трех групп факторов (или подсистем):

ЦП = U = U(al,a2,a3,...,an;xl,x2,x3,...,xm;zi,z2,z3,...,zk).   (15.1)

Первая группа факторов (а1,..,аn) характеризует условия выполнения операции, которые заданы и не могут быть изменены в ходе ее выполнения.

Вторая группа факторов (xl,...,xm), которая иногда называется элементами решения, может меняться при управлении, влияя на целевую функцию. Эти управляемые факторы выбираются из дерева систем ТЭА.

Рис. 15.1. Блок-схема процесса принятия решения

Рис. 15.2. Классификация методов принятия решений

Третья группа факторов - заранее неизвестные условия (z1,...,zk), влияние которых на эффективность системы неизвестно или недостаточно изучено.

Первая и третья группы факторов иногда условно объединяются общим понятием "природа" (или "производство"), которое характеризует все внешние для системы условия, влияющие на исход операции, мероприятия, программы.

В зависимости от объема и характера имеющейся информации решения под­разделяются на: принимаемые в условиях определенности; при наличии риска; в условиях неопределенности.

В условиях определенности состояние природы известно, т.е. третья группа факторов (формула (15.1)) отсутствует или может приниматься постоянной, превращаясь в первую группу. Когда действуют все три группы факторов, задача выбора решения формулируется следующим образом: при заданных условиях с учетом действия неизвестных факторов требуется найти элементы решения, которые по возможности обеспечивали бы получение экстремального значения целевой функции. Если может быть определена или оценена вероятность появления тех или иных состояний "природы" (факторов третьей группы), то решение принима­ется в условиях риска. Если вероятность состояния "природы" неизвестна, то задача решается в условиях неопределенности.

Аппарат принятия решения может изменяться от использования алгоритмического подхода до натурного эксперимента (см. рис. 15.2).

Как правило, при принятии инженерных, управленческих и других решений полная информация о состоянии системы, внешних условиях и последствиях принимаемых решений отсутствует. Поэтому при управлении необходимо восполнять или компенсировать дефицит информации. Для этого существуют следующие способы:

- сбор дополнительной информации и ее анализ. Очевидно, это возможно, если система располагает определенным резервом времени и средств;

- использование опыта аналогичных предприятий или решений. При этом важно располагать банком решений или иметь надежный доступ к нему. Кроме того, опыт других не может быть использован без корректирования;

- использование коллективного мнения специалистов или экспертизы;

- применение специальных инструментальных методов и критериев, основанных на теории игр;

- использование имитационного моделирования, которое воспроизводит произ­водственные ситуации, близкие к реальным, и ряд других методов.

3.3.2. Этапы управления и принятия решений

Собственно управление начинается с получения и обработки информации о состоянии системы, на основе которой принимается решение, за которым следует дей­ствие, переводящее управляемую систему из одного состояния в другое, желаемое, состояние.

Под информацией (лат. informatio — разъяснение, изложение, осведомленность) понимается наличие определенных сведений, данных, знаний о системе, получаемых лицом, принимающим решение, от источника информации. Например, наличие информации о причинах отказов и продолжительности простоев автомобилей позволяет выявить цехи или участки АТП, улучшение работы которых окажет наибольшее влияние на повышение коэффициента технической готовности и линейную безотказность.

К основным этапам управления (рис. 1.) относятся:

1 Определение цели (1,10), стоящей перед управляемой системой или подсистемой (отраслью, АТП, цехом, участком, бригадой). Целью системы является ее возможное будущее состояние, достижимое при помощи определенных действий, являющихся следствием принятых решений.

Следовательно, постановка цели и ее реализация должны рассматриваться в рамках программно-целевого подхода.

2.         Получение объективной информации (2) о состоянии системы и действующих на нее внешних факторов.

3.         Обработка (3) и анализ информации (4), т.е. оценкаее представительности, точности, полезности и стоимости.

4.         Принятие решений (5) в соответствии с целямисистемы, полученной и обработанной информацией. Придание решению нормативной формы (6) и егодоведение до исполнителей (7). На этом этапе важной является форма передачи решения, исключающая двоякое толкование его смысла, сроков выполнения и т.д.

5. Реализация решения (8), например обновление парка, реконструкция производственной базы, введение хозрасчета, новой системы морального и материального поощрения ремонтных рабочих, направление автомобиляв ремонт и др.

6. Получение реакции (отклика) (9) системы в виде новой информации (обратная связь), которая снова обрабатывается, анализируется и на ее основе достигаются цели и при необходимости принимается новое решение или корректируется прежние.

Обычно указывается на два крайних метода управления — реактивное и программно-целевое. Планирование при реактивном методе осуществляется перед началом или в процессе действия, решения принимаются без анализа возможных альтернатив и часто меняются, являясь своего рода реакцией на текущие события. Реактивное управление не эффективно, не учитывает даже.ближайшей перспективы, часто приводит к существенным просчетам.

В общем виде сущность программно-целевого управления заключается в четком определении конечной цели и объединении в форме программы всех видов деятельности для достижения этой цели.

Программы делятся на целевые, носящие, как правило, социально-экономический характер (программы капитального строительства, защиты окружающей среды), и ресурсные, являющиеся обеспечивающими программами. Некоторые программы являются промежуточными.

3.3.2. Априорное ранжирование

Интеграция мнений специалистов при принятии решений

Важнейшей функцией персонала любой категории, особенно инженерного, является принятие решений. В условиях недостаточной информации, свойственных производственным ситуациям, при принятии решений широко используют методы интеграции мнений квалифицированных специалистов — экспертные оценки. Методы получения экспертных оценок подразделяются на две основные группы: коллективная работа экспертных групп и получение, а затем суммирование индивидуальных оценок членов экспертных групп К первой группе относятся: совещания, т. е. метод  открытого обсуждения и принятия решений (метод «комиссий»); метод «мозговой атаки», в процессе которой внимание участников концентрируется на выдвижение идей возможных путей для решения одной конкретной задачи; метод «суда» воспроизводит правила ведения судебного процесса, причем рассматриваемое решение выступает в качестве «подсудимого», а группы экспертов исполняют роль прокурора и защиты.

При втором подходе для получения мнения каждого эксперта используют интервью в виде свободной беседы или по типу «вопрос — ответ», а также анкетирование, в процессе которого каждый эксперт дает количественные оценки сравниваемым факторам, т. е. ранжирует их.

Априорное ранжирование. Это наиболее простой метод, основанный на экспертной оценке факторов группой специалистов, компетентных в исследуемой области. Метод сводится к следующему.

1. Организацией или специалистом, проводящим экспертизу, на основании анализа литературных данных, обобщения имеющегося опыта определяется предварительный (с определенным резервом, обеспечивающим выбор) перечень факторов, требующих ранжирования.

2. Составляется анкета, в которой приводится желательно в табличной форме перечень факторов, необходимые пояснения и инструкции, примеры заполнения анкет.

3. Осуществляются комплектация и проверка компетенции группы. экспертов, которые должны быть специалистами в рассматриваемых вопросах, но не быть лично заинтересованными в результатах. Проверка компетенции экспертов может проводиться с помощью тестов, методом самооценки или оценкой эталонных факторов. При тестировании процент правильных ответов из области, связанной с предстоящей оценкой, служит мерой компетенции эксперта. Метод самооценки состоит в том, что каждый эксперт с .использованием указанной ему шкалы оценивает свое знание приведенных в анкете вопросов.  Максимальным баллом оценивается вопрос. который, по мнению эксперта, он знает лучше других, а минимальным — хуже других. Далее все остальные вопросы оцениваются баллами от максимального до минимального и выводится средняя самооценка данного эксперта и затем группы экспертов. При оценке эталонных факторов экспертам предлагается проранжировать набор факторов или объектов, истинная значимость которых организаторам опроса известна, а экспертам неизвестна.

4. Проводится устный или письменный инструктаж группы экспертов.

5. Экспертами осуществляется индивидуальная оценка предложенных факторов, в процессе которой они располагаются в. порядке убывания степени их влияния на результирующий признак или объек исследования, являющийся целевой функцией. При этом фактор, имеющий наибольшее влияние, оценивается первым рангом (цифрой 1). Фактору, имеющему меньшее значение, присваивается второй ранг (цифра 2) и т. д.

6. Проводится обработка результатов экспертного опроса, заключающаяся в следующем:

Таблица 14.1 - Результаты априорного ранжирования (ранги) факторы производственной базы АТП, влияющих на КТГ

результаты опроса сводятся по всем экспертам в таблицу априорного ранжирования (форма 14.1);

определяется сумма рангов каждого фактора, например по фактору «обеспеченность ПТБ» (см. форму 14.1): 2+1+2+1+1+1+2+1==11;

определяется отклонение суммы рангов каждого фактора от средней суммы рангов. По тому же фактору имеем:

D=11-80/4= -9'

с помощью коэффициента конкордации W оценивается степень согласованности мнений экспертов:

S=

где k — число факторов»; т — число экспертов.

Коэффициент конкордации может изменяться от 0 до 1. Если он существенно отличается от нуля, то можно считать, что между мнением экспертов имеется определенное согласие;

гипотеза о неслучайности согласия экспертов оценивается с помощью критерия Пирсона при (к — 1) числе степеней свободы;

строится априорная диаграмма рангов (рис. 2), показывающая распределение факторов в порядке убывающей суммы рангов.

Одним из способов выделения главных факторов является сравнение рангов данного фактора со средним их значением по всем факто­рам (1 на рис. 2,). Как-следует формы 14.1, группа экспертов следующим образом определила влияние факторов ПТБ на коэффициент технической готовности: обеспеченность ПТБ (1-е место, сумма рангов 11); уровень механизации (2-е место, сумма рангов 16); мощность АТП (3-е место, сумма рангов 26); разномарочность (4-е место, сумма рангов 27). Коэффициент конкордации W==0,57 свидетельствует о наличии существенного сходства мнений экспертов, а критерий Пирсона c2=13,65 — о значимости коэффициента конкордации и неслучайности совпадения мнений экспертов, так как его значение больше табличного (11.3)  при уровне значимости 0,01.

Преимущества априорного ранжирования: простота метода, небольшой объем работ, универсальность и оперативность. Недостатки: определенная субъективность, влияние квалификации экспертов на конечную оценку и т. д. Для получения более объективных данных сравнивают мнение экспертов нескольких групп и разных школ.

Метод Дельфи. Это итерационная процедура, позволяющая подвергнуть мнение каждого эксперта критическому анализу со стороны всех остальных. Предположим, что перед группой экспертов, состоящей из 12 специалистов, поставлена задача оценки продолжительности выполнения определенного мероприятия, например реконструкции предприятия. Порядок применения данного метода следующий:

1. Руководитель индивидуально ставит задачу перед экспертами и получает их оценки.

2. Оценки экспертов  располагаются в порядке возрастания, например:

Эксперты                                                             Оценка первого тура

Э9-----------------------------------------------------------------10

Э8------------------------------------------------------------------11

Э5-------------------------------------------------------------------12

_________________________________________Q1 (или )

Э7-------------------------------------------------------------------13

Э12------------------------------------------------------------------14

Э10-------------------------------------------------------------------16

________________________________________________М=Q2 (или )

Э4--------------------------------------------------------------------18

Э3--------------------------------------------------------------------20

Э11--------------------------------------------------------------------21

________________________________________________Q3  (или )

Э1----------------------------------------------------------------------22

Э2-----------------------------------------------------------------------24

Э6-----------------------------------------------------------------------25

3. На шкале оценок наносятся квантили Q1; M=Q2; Q3 таким образом, чтобы число экспертов и оценок разделить на четыре равные доли.

4. Каждому члену группы индивидуально сообщаются следующие полученные данные: Q1==12,5; Q2=М=17; Q3=21,5 мес и предлагается пересмотреть свою оценку, причем если новая оценка меньше Q1 или больше Q3, то эксперту рекомендуется в письменном виде обосновать свое мнение.

5. Определяются результаты второго тура и новые значения    ,      ,    сообщаются всем экспертам. Как правило, после каждого раза дисперсия оценок сокращается. Обычно процедура продолжается 3—4 раза, после чего аргументы экспертов повторяются, а вариация оценок стабилизируется. В качестве группового мнения принимается медиана завершающего тура, т. е.                            . Иногда в качестве оценок принимается  (вместо Q1}, х (вместо М) и  (вместо (?з). Точность метода Дельфи увеличивается с ростом числа членов группы и количества итераций и сокращается с увеличением интервала времени между турами и ответами членов группы. Преимущества данного метода — это управляемая обратная связь, анонимность, возможность оценки, мотивация изменения мнения эксперта.

Основной недостаток метода — влияние мнения большинства на экспертные оценки в последующих за первым туром итерациях.

Контрольные вопросы темы:

1. В чем разница между стандартным и нестандартным решением.

2. Приведите схему процесса принятия решений.

3. Приведите классификацию методов принятия решений.

4. Какие факторы необходимо учитывать при принятии решений в ТЭА?

5. В чем особенности принятия решения в условиях определенности?

6. В чем заключаются особенности принятия решения в условиях

7. Каким образом производится восполнение дефицита информации при принятии решений.

Вам также может быть полезна лекция "20 Контрольные вопросы".

8. Какие основные этапы включает управление?

9. Приведите схему принятия решений.

10. Какие методы интеграции мнений квалифицированных специалистов используют при подготовке информации?

11. Объясните порядок априорного ранжирования.

12. Что оценивается коэффициентом конкордации?

13. Поясните метод Делфи при принятии решений.