Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
у Лу
Анализ, диагностика И СТРАТЕГИЧЕСКОЕ прогнозирование развития систем
05.13.01- Системный анализ, управление и обработка информации
(промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград-2012
Работа выполнена на кафедре САПР и ПК Волгоградского государственного
технического университета.
Научный руководитель доктор химических наук, профессор
Бутенко Людмила Николаевна.
Официальные оппоненты: Кудреватова Ольга Владимировна
доктор физико-математических наук,
Федеральное государственное унитарное
предприятие Всероссийский электротехнический
институт имени В.И.Ленина (ФГУП ВЭИ)
Государственный научный центр РФ,
главный научный сотрудник;
Санжапов Булат Хизбуллович
доктор физико-математических наук, профессор
ФГБОУ ВПО Волгоградский
архитектурно-строительный университет
профессор кафедры Прикладная математика
и вычислительная техника
Ведущая организация ФГБОУ ВПО Астраханский государственный
технический университет
Защита состоится л 4 июля 2012г. в 12 час на заседании диссертационного совета Д212.028.04 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005 г. Волгоград, проспект Ленина 28.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.
Автореферат разослан л 1 июня 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Водопьянов Валентин Иванович
ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Для успешного решения широкого круга современных задач в техно- и других сферах требуется анализ большого числа внутренних и внешних факторов. Особенно большее значение анализ имеет для процесса принятия стратегических управленческих решений, когда ошибочные решения влекут за собой серьезные материальные потери. Необходимо развитое стратегическое мышление, позволяющее осуществлять успешную конкуренцию в жесткой среде, когда даже наличие передовых технологий не создает существенных конкурентных преимуществ. Конкурентные преимущества в современных условиях зависят не только от инноваций, используемых стратегий и способности осуществлять изменения. Для управления этим сложным комплексом системных параметров необходимо обладать знаниями, позволяющими предвидеть возникающие ситуации для выработки эффективных решений. Этим вопросам посвящено большое количество работ в России и за рубежом (Бестужев-Лада И.В, Виханский О.С., Гапоненко A.JI., Гурков И.Б., Ефремов B.C., Идрисов А.Б., Карпов В.Н., Катькало B.C., Круглова Н.Ю., Кузнецова С.А., Лапин А.Н., Маркова В.Д., Никифорова С.В., Панкрухин А.П., Парахина B.Н., Попов С.А., Смирнов Н.Н., Соловьев B.C., Фатхутдинов Р.А., Д.А.Аакер, Р.Акофф, Б.Альстрэнд, И.Ансофф, В.Берк, С.Бир, К.Боумэн, Г.Вагнер, Н.Винер, Дж.Вудворт, В.Говиндараджан, С.Гошал, Р.Дафт, Д.Джонсон, П.Диксон, П.Дойль, П.Друкер, Б.Карлоф, Д.Куинн, Дж.Лэмпел, Г.Минцберг, М.Портер, А.А.Томпсон, Дж.Томпсон, A.Дж.Стрикленд, Дж.Шанк и другие).
Для эффективного управления сложными системами необходим механизм опережающей рефлексии относительно изменений параметров системы под внешними воздействиями среды и внутренних изменений в самой системе. Прогнозирование, форсайтные исследования предполагают построение вариантов желаемого будущего и путей его достижения. Это также является актуальной задачей концептуального проектирования для систем любой направленности, где необходимо получение принципиально новых решений. Данные задачи являются междисциплинарными и требуют высокой эрудиции и креативности в различных областях как интеллектуальных, так и сугубо профессиональных. Ввиду крайней важности влияния качества и обоснованности прогнозов на дальнейшую результативность процессов в самых различных видах деятельности, способы повышения эффективности решения задач прогнозирования являются научной задачей высокой актуальности.
Целью диссертационной работы является разработка моделей, методов и средств автоматизации процесса прогнозирования для повышения эффективности принятия решений при анализе, диагностике и прогнозировании развития систем.
В соответствии с целью необходимо решить следующие задачи:
- Проанализировать существующие подходы к прогнозированию с выделением основных принципов их построения, изучить методологию, методы и техники разработки, выделить перспективные направления их развития .
- Построить новые модели диагностики и прогнозирования на основе учета выявленных недостатков и тенденций развития методов построения прогноза. Использовать модели для решения задач прогнозирования.
- Выделить основные системотехнические задачи, необходимые для построения автоматизированной системы поддержки процессов диагностики и прогнозирования развития систем.
- Реализовать автоматизированную систему диагностики и прогнозирования и апробировать ее для решения реальных задач.
Объектом исследования в диссертационной работе являются информационные объекты и процессы при анализе, диагностике и прогнозировании развития систем .
Предметом исследования являются операции анализа, диагностики и прогнозирования развития систем.
Методы исследования. В работе использовалась методология системного, диалектического, логико-гносеологического и исторического подходов, теория и методы проектирования автоматизированных систем.
Научная новизна.
В работе были получены следующие новые научные результаты:
1.Созданы новые методы прогнозирования и стратегирования, отличающиеся от известных соответствием базовым закономерностям системогенеза, использованием полярных факторов и их взаимодействия, и позволяющие системно и многовариантно строить и оценивать группы сценариев желаемого будущего и пути их достижения.
2. На основе системного подхода предложена методика анализа и диагностики начального, промежуточных и конечного состояний системы, отличающаяся от известных применением в качестве основы фактор-группы ключевых существенных параметров и определения их значений в бинарной полярной шкале с помощью экспертной системы. Это позволило существенно усилить инструментарий сценарного подхода за счет снижения неопределенности в процессах прогнозирования и стратегирования.
3. Созданы частные методики прогнозирования и построения комплексных стратегий научных исследований, проектирования, производства и вывода во внешнюю среду новых технических объектов, маркетинга и менеджмента, учитывающие особенности ресурсного обеспечения в этих сферах и различия фактор-групп.
Практическая значимость результатов исследования:
Разработана методика использования цикла Книги перемен для прогнозирования, построения стратегий изменения показателей качества систем, что позволяет эффективно управлять их развитием .
Создана и апробирована автоматизированная система поддержки стратегического прогнозирования на основе цикла Книги перемен.
Достоверность полученных результатов:
Достоверность научных положений и выводов базируется на экспериментальной проверке предложенных методик. Решены практические задачи прогнозирования, разработки комплексных стратегий проведения научно- исследовательских, опытно-конструкторских работ и планирования производства, а также стратегий маркетинга и менеджмента для техносферы. Реконструкция на созданном программном комплексе ранее решенных задач также показала правильность его работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры САПР и ПК ВолгГТУ, а также на научной международной конференции Проблемы социально-экономического развития регионов, Китай, 2007г.; XV международной конференции и российской научной школы, Сочи, 2010г.; Смотре-конкурсе научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ, Волгоград, 2008 г.; III Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Волгоград, 23 апреля 2009; IV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Волгоград, 24 декабря 2010.
ичный вклад автора:
- Построена инвариантная модель решения задач прогнозирования и построения стратегий, включающая стадии диагностики начальных, промежуточных и конечных состояний системы, построения сценариев ее развития на языке И Цзин и их интерпретацию.
- Разработаны модели для решения основных системотехнических задач, необходимых для построения автоматизированной системы поддержки процессов прогнозирования и стратегирования.
- Спроектирован и реализован программный комплекс поддержки стратегического прогнозирования и стратегирования.
- Разработанная система внедрена в ООО СпецПетроСервис, апробирована в ООО Цзинань Зилу интернэшэнэл трэйдинг компании ЛТД и ООО Китайская государственная инженерно-строительная корпорация.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 13 работ, из них 3 в журналах, рекомендуемых ВАК, 4 монографии и получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ по теме диссертации.
Структура и содержание диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 228 страниц, в том числе 80 рисунков, 61 таблица, список литературы из 100 наименований. Объем приложений включает в себя 5 приложений, где приведены описание гексаграмм для стратегического менеджмента, руководство пользователя, базы знаний экспертной системы, сценарий работы в режиме Экспертиза, акты апробации.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность исследуемой в диссертации проблемы, формулируется цель и задачи исследования. Кратко излагается научная новизна, практическая ценность и достоверность полученных результатов диссертационной работы.
В первой главе производится анализ известных методов прогнозирования, определяются их морфологические и функциональные структуры, выделяются достоинства и недостатки, а также области применения.
На основе литературных данных и принципов системного подхода дано описание основных этапов прогнозирования, выделены и охарактеризованы его основные этапы и задачи принятия решений, встречающиеся этих этапах. При анализе методов прогнозирования установлено, что недостатком формализованных методов является невозможность прогнозирования сложных объектов, для которых информация имеет качественный характер и существует большая группа факторов, которые могут влиять на развитие объекта. Кроме того, данные методы не могут применяться для долгосрочного прогнозирования, т. к. требуют наличия исходных данных за большой промежуток времени и ошибочность прогнозов базируется на предположении о сохранении существующих тенденций в будущем. Существенными недостатками альтернативных методов экспертных оценок являются большие затраты ресурсов на проведение и возрастание конформизма экспертов. Проведенный анализ позволил установить, что в литературе не описаны методы, которые использовали бы инвариантные закономерности системогенеза.
На основе анализа концепции жизненного цикла технических объектов установлено, что форма и основные параметры кривой жизненного цикла могут меняться в зависимости от объекта и под воздействием внешних факторов. Кроме того, в жизненном цикле нельзя выделить четкие этапы, сложно определить начальные и последующие этапы развития объекта. Обнаруженные недостатки затрудняют применение модели жизненного цикла технических объектов при прогнозировании.
На основе анализа экономических циклов типа волн Кондратьева установлено, что форма и основные параметры кривых экономического цикла собственно циклами не являются, хотя на них может быть обнаружена некоторая ритмика изменений, а также вписанные циклы ( Жюгляра, Китчина и др).
На основе анализа методов прогнозирования, концепции жизненного цикла технических объекта и экономических циклов проведена постановка задачи исследования: необходимо построить метод прогнозирования, использующий инвариантные закономерности системогенеза для систем любого вида и дающий возможность прогнозирования поведения сложных объектов на долгосрочную перспективу. При этом закономерность должна иметь четкие индикаторы этапов развития системы-объекта и давать возможность их определения.
В настоящее время актуальным в прогнозировании является развитие сценарного подхода как самого сложного из известных. В этом плане перспективным, по нашему мнению, является использование китайской Книги Перемен, в частности, цикла Вэнь Вана.
Во второй главе описан подход к созданию метода прогнозирования на основе классической китайской Книги Перемен, которая в соответствии с результатами современных естественнонаучных исследований является моделью саморазвития любых систем (физических, химических, биологических, социальных, экономических, музыкальных и т.д.). Отметим, что процесс саморазвития представлен в формализованном виде, известном как цикл Вэнь Вана. Это цикл построен из набора 64-х гексаграмм. Каждая гексаграмма представляет собой символ той или иной ситуации, которая развертывается во времени. Очередность гексаграмм жестко определена.
Рис. 1. Цикл Позднего неба или цикл Вэнь Вана в небесном (круговой) и земном (квадратный) порядках
Опишем базовые концепции Книги перемен и их связь с поставленной в исследовании задачей.
По теории "Книги Перемен" весь мировой процесс представляет собою чередование ситуаций, происходящее при взаимодействии противоположностей, и каждая из таких ситуаций символически выражается гексаграммой.
Первоначально было создано восемь символов из трех черт, так называемые триграммы. Они получили определенные названия и были ассоциированы с определенными группами понятий.
При двойном движении знаков триграмм во взаимодействии фазовых состояний друг с другом (на схеме стрелками показаны направления вращения) триграммы удваиваются. Так как каждая триграмма комбинируется с каждой другой, то возникает цикл из 64 гексаграмм.
.
Рис. 2. Базовые концепции гексаграммы
Каждая гексаграмма имеет в своем составе два вида черт: сплошная черта характеризует качество Ян Ч состояние избыточности, активности, излучения из себя; прерывистая черта - Инь Ч состояние недостаточности, пассивности, поглощения внешнего излучения.
Каждая гексаграмма может рассматриваться как сочетание либо трех диграмм, либо двух триграмм. Для определения взаимоотношений диграмм или триграмм, составляющих гексаграммы, применяется специальная маркировка их позиций общеметодологическими категориями Небо, Земля, Человек. Небо символизирует внешнее развитие процесса и характеризуется как Уотступающее, разрушающеесяФ, а Земля Ч внутреннее развитие процесса, характеризуется как Унаступающее, созидающееФ. Небо и Земля порождают Человека (рис.2).
Первой чертой гексаграммы считается нижняя, последней чертой - верхняя. Черты символизируют этапы развития той или иной ситуации, выраженной в гексаграмме. Каждая гексаграмма представляет собою символ той или иной ситуации, которая развертывается во времени.
В Книге перемен каждую гексаграмму сопровождает описание, выполненное в виде афоризмов. Каждый афоризм при гексаграмме представляет собою краткую характеристику этой ситуации в целом. Если говорить языком современной науки, гексаграмма может интерпретироваться экспертом с учетом внешних и внутренних взаимодействий.
Современный логико-гносеологический анализ Книги перемен, проведенный В.Масленниковым, установил также, что представленный в ней цикл может быть описан в двоичной системе как совокупность нулей и единиц, т.е. это дает возможность кодировки каждой гексаграммы и всего цикла в составе базы данных, описывающих цикл. Отметим также, что каждая гексаграмма, из-за наличия в ней противоположностей Ян и Инь описывает ситуацию диалектически, чего нет в современных моделях прогнозирования. Кроме того, в цикле Книги перемен были обнаружены колебательные периоды, представленные на рисунке 3, что говорит о том, что эта модель описывает процессы, происходящие одновременно на шести уровнях.
Рассмотрение внутренней структуры гексаграмм и связь с их расположением в цикле показало также, что наряду с внутренними циклами инверсной и зеркальной изменчивости, из-за существования особого типа гексаграмм с идентичностью внутренней переходной зоны, цикл Книги перемен может описывать не только развитие ситуации по циклу, но и обеспечивать описание полифуркаций - вариантности развития.
Рис. 3. Колебательный период в цикле Вэнь Вана, стадия позднего неба
Таким образом, обнаруженные современной наукой закономерности развития, представленные структурой цикла Книги перемен, могут быть целенаправленно положены в создание на их основе метода прогнозирования, который можно поддержать с помощью средств компьютерной обработки данных.
В связи с тем, что структура гексаграммы требует шести параметров для описания любой системы, в качестве таковых, в соответствии с принципами системного анализа, необходимо выбирать только существенные и производить в них свертку субсистемных параметров. Нами было предложено проводить декомпозицию существенных параметров с учетом особенностей предметных областей и производить свертку с помощью экспертной системы, задавая ей массив вопросов с целью определения характера черты (Инь или Ян) в гексаграмме. По нашему мнению, создание и использование баз экспертных знаний позволит существенно изменить процесс работы экспертов в плане повышения обоснованности их суждений при создании прогнозного сценария.
Таким образом, использование цикла Книги перемен в качестве инвариантной модели развития с учетом обнаруженных гносеологических закономерностей, по нашему мнению, позволяет существенно повысить обоснованность и эффективность принятия решений при анализе, диагностике и прогнозировании развития систем.
Общая схема прогнозирования на цикле Книги перемен может быть представлена следующим образом:
1) для построения сценария развития выбираются шесть существенных показателей системы-объекта, для которой необходимо осуществить прогнозирование. Характер показателей должен учитывать трехуровневую иерархию подчинения Земля - Человек- Небо;
2) по этим показателям определяется начальное состояние системы-объекта. Для определения типа каждой черты (Инь или Ян) в гексаграмме, характеризующей начальное состояние, задается массив вопросов эксперту (или экспертной системе). На основе результатов свертки формируется вся гексаграмма;
3) далее по циклу Книги Перемен определяются возможные варианты развития начальной ситуации (дерево развития);
4) каждая ситуация рассматривается с точки зрения интерпретации гексаграммы в Книге Перемен. Это дает описание сценария развития ситуации;
5) далее возможен выбор нужной или доступной по ресурсам ситуации, в соответствии с которой можно принимать управляющие решения.
Отметим, что в отличие от известных процедур прогнозирования, когда после экспертного опроса, определяется картина желаемого будущего, но остаются неизвестными пути его достижения. В случае использования предварительной подготовки данных и закономерностей цикла саморазвития возможно получение вариантов путей достижения желаемого состояния, т.е. можно построить стратегии его достижения. Причем промежуточные состояния уже имеют точные описания в виде гексаграмм, требующих интерпретации. Поскольку гексаграммы имеют графическое изображение, то дерево развития можно оценить визуально, например, на гармоничность, что включает еще элементы когнитивной графики в обеспечение обоснованности принимаемых решений.
Кроме этого, возможна комбинаторика в построении стратегий: от начального к конечному, от конечному к начальному и навстречу. Это увеличивает массив стратегий и способствует повышению эффективности принимаемых решений.
Построенные модели были положены в основу автоматизированной системы поддержки процессов анализа, диагностики, прогнозирования и стратегирования для систем-объектов техносферы и технико-экономических систем.
В третьей главе описан программный комплекс, реализующий модели и алгоритмы, разработанные в главе 2.
На основе разработанных моделей была построена архитектура автоматизированной системы поддержки стратегического прогнозирования, приведенная на рис.4.
Рис.4. Архитектура системы прогнозирования и стратегирования
Автоматизированная система функционирует в следующих режимах:
- режим экспертной системы;
- режим Книга Перемен.
Экспертная система использует байесовскую систему логического вывода.
Она предназначена для проведения консультации с пользователем в различных областях с целью определения вероятностей возможных исходов для оценки правдоподобности некоторых предпосылок, получаемых от пользователя.
Использование байесовской системы логического вывода означает, что информация, обрабатываемая экспертной системой, не является абсолютно точной, а носит вероятностный характер. Пользователь не обязательно должен быть уверен в абсолютной истинности или ложности свидетельства, он может отвечать на запросы системы с какой-то степенью уверенности. В свою очередь система выдаёт результаты консультации в виде вероятностей наступления исходов.
Субсистема Редактор баз знаний предназначена для создания и редактирования баз знаний.
В подсистеме Книга перемен реализованы следующие функции:
1. Автоматизированное построение и визуализация массива маршрутов от исходного состояния к целевому. Для этого выбираются исходное и целевое состояния. В результате расчета система выдает маршруты, по которым можно передвигаться, детально просматривать их и оценивать. В любом пукте маршрута можно перейти в режим построения дерева переходов для дальнейшего изучения и оценки возможных продолжений маршрута. В этом режиме также реализовано быстрое получение более подробной информации о любой ситуации на маршруте с помощью вывода афоризмов гексаграммы на экран.
2. Автоматизация поиска исходной или целевой гексаграммы по ключевым словам. Данная функция значительно упрощает и ускоряет нахождение необходимой гексаграммы.
3. Интерактивное построение дерева состояний. Является базисом для формирования массива возможных переходов и, при наличии информации о содержательном значении каждой черты гексаграммы, позволяет построить массив стратегий достижения конечных состояний.
4. Формирование истории переходов. По истории перехода можно возвращаться назад с целью формирования альтернативных стратегий, если достигнуты нежелательные состояния. Таким образом, можно просмотреть и выбрать из получившихся стратегий наиболее подходящую.
Главный модуль вызывает процессы прогнозирования, построения стратегии и справочную информацию (рис.5).
Рис. 5. Главный экран автоматизированной системы
Решение задачи прогнозирования развития системы производится в следующей последовательности:
1.Определяется вид системы, для которой будет решаться задача прогнозирования.
2. Выбираются шесть показателей функционирования системы.
3. Показатели классифицируются по иерархии Земля-Человек-Небо .
4. Каждый показатель декомпозируется на субпоказатели.
5. В режиме экспертной системы создается (вызывается) информационная база вопросов к ЭС.
6. В режиме диалога с ЭС определяется характер каждой черты в гексаграмме.
7. В режиме цикла формируется гексаграмма на языке И Цзин.
8. В режиме Книга Перемен идентифицируется начальное состояние системы по циклу Вэнь Вана.
9. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация начального состояния системы.
10. В режиме Книга Перемен строится дерево развития ситуации для системы на языке И Цзин.
11. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация возможных конечных состояний системы.
12. В соответствии с полученной информацией строится массив прогнозов развития ситуации.
Решение задачи стратегирования имеет два варианта решения, когда:
а) конечные ситуации могут быть различными. В этом случае необходимо предварительно строить дерево развития ситуации;
б) желаемая конечная ситуация задается заранее. В этом случае можно осуществлять ее поиск визуально по виду гексаграммы конечной ситуации.
Решение задачи стратегирования от начального состояния к конечному производится в следующей последовательности:
1.Определяется вид системы, для которой будет решаться задача стратегирования.
2. Выбираются шесть стратегических показателей системы.
3. Показатели классифицируются по иерархии Земля-Человек-Небо .
4. Каждый показатель декомпозируется на субпоказатели.
5. В режиме экспертной системы создается (вызывается) информационная база вопросов к ЭС.
6. В режиме диалога ЭС определяется характер каждой черты в гексаграмме.
7. В режиме цикла формируется гексаграмма на языке И Цзин.
8. В режиме Книга Перемен идентифицируется начальное состояние системы по циклу Вэнь Вана.
9. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы производится интерпретация начального состояния системы.
10. Для определения конечной ситуации в режиме Книга Перемен строится дерево развития ситуации для системы на языке И Цзин и на нем выбирается желаемое конечное состояние. Поиск конечного состояния может также осуществляться в режиме визуализации в подсистеме Книга Перемен. В этом случае массив стратегий выводится в окне Возможные стратегии развития ситуации.
11. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация конечных состояний системы.
12. Выбор конечного состояния может производиться также с помощью критериальной оценки ресурсоемкости в режиме экспертизы.
13. В соответствии с полученной информацией строится массив стратегий .
14. По критерию ресурсоемкости осуществляется ранжирование и отбор перспективной стратегии.
15. Производится анализ качественного изменения стратегических показателей при движении от начального к конечному состоянию.
16. Формируется описание стратегии движения от начального состояния к конечному .
17. Производится визуализация стратегического пути на цикле Вэнь Вана.
Решение задачи стратегирования от конечного состояния к начальному производится в следующей последовательности:
1.Определяется вид системы, для которой будет решаться задача стратегирования.
2. Выбираются шесть стратегических показателей системы.
3. Показатели классифицируются по иерархии Земля-Человек-Небо .
4. Каждый показатель декомпозируется на субпоказатели.
5. В режиме экспертной системы создается (вызывается) информационная база вопросов к ЭС.
6. В режиме диалога ЭС определяется характер каждой черты в гексаграмме.
7. В режиме цикла формируется гексаграмма на языке И Цзин.
8. В режиме Книга Перемен идентифицируется конечное состояние системы по циклу Вэнь Вана.
9. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация конечного состояния системы.
10. Для определения начального состояния в режиме Книга Перемен строится дерево развития ситуации для системы на языке И Цзин. Поиск начального состояния может также осуществляться в режиме визуализации в подсистеме Книга Перемен. В этом случае массив стратегий выводит в окне Возможные стратегии развития ситуации.
11. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация начальных состояний системы.
12. Выбор начального состояния может производиться также с помощью критериальной оценки ресурсоемкости в режиме экспертизы.
13. В соответствии с полученной информацией строится массив стратегий.
14. По критерию ресурсоемкости осуществляется ранжирование и отбор перспективной стратегии.
15. Производится анализ качественного изменения стратегических показателей при движении от конечного состояния к начальному.
16. Формируется описание стратегии движения от конечного состояния к начальному.
17. Производится визуализация стратегического пути на цикле Вэнь Вана.
Решение задачи стратегирования от начала к концу и от конца к началу для достижения стыкового состояния производится в следующей последовательности:
1.Определяется вид системы, для которой будет решаться задача стратегирования.
2. Выбираются шесть стратегических показателей системы.
3. Показатели классифицируются по иерархии Земля-Человек-Небо .
4. Каждый показатель декомпозируется на субпоказатели.
5. В режиме экспертной системы создается (вызывается) информационная база вопросов к ЭС.
6. В режиме диалога ЭС определяется характер каждой черты в начальной и конечной гексаграмме.
7. В режиме цикла формируются гексаграммы на языке И Цзин.
8. В режиме Книга Перемен идентифицируются начальные и конечные состояния системы по циклу Вэнь Вана.
9. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация желаемых начального и конечного состояний системы.
10. Если необходимы достижения различных начальных и конечных состояний, то для их определения в режиме Книга Перемен строятся деревья развития ситуаций на языке И Цзин. Аналогично, поиск начальных и конечных состояний может также осуществляться в режиме визуализации в подсистеме Книга Перемен. В этом случае массивы стратегий выводятся и оцениваются в окне Возможные стратегии развития ситуации.
11. С помощью афоризмов, а также оценки вероятностей определения характера каждой черты гексаграммы, производится интерпретация начальных и конечных состояний системы.
12. Выбор начального и конечного состояния может также производиться с помощью критерия ресурсоемкости.
13. В соответствии с полученной информацией строится массив стратегий .
14. По критерию ресурсоемкости осуществляется отбор перспективной стратегии.
15. Производится анализ качественного изменения стратегических показателей при движении стыкового состояния.
16. Формируется описание стратегии достижения стыкового состояния.
17. Производится визуализация стратегического пути на цикле Вэнь Вана.
В четвертой главе приведены данные по апробации программного комплекса для решения задач прогнозирования и стратегического маркетинга для ООО СпецПетроСервис, задач стратегического маркетинга для ООО Китайская государственная инженерно-строительная корпорация, задач стратегического планирования, менеджмента и управления персоналом для ООО Цзинань Зилу интернэшэнэл трэйдинг компании ЛТД и задач комплексной стратегии научных исследований, проектирования, производства и выхода на рынок для технического объекта Дисплей OLED.
Пример определения стратегий в технико-экономическом цикле при разработке технического объекта Дисплей OLED приведен ниже. Распределение видов работ по циклу Вэнь Вана для технического объекта приведено на рис.6.
Рис.6. Распределение видов работ по циклу Вэнь Вана для технического объекта
Для диагностики начального состояния выбиралась группа из шести показателей (табл.1), соответствующих идеологии построения гексаграмм Книги перемен (рис.7), и по ним задавались вопросы в экспертной системе.
Таблица 1- Классификация показателей по иерархии Земля-Человек-Небо
№ черты | Комплексная стратегия для технического объекта Дисплей | |
6 | Эксплуатация | Небо |
5 | Техпомощь (Монтаж и обслуживание) | |
4 | Маркетинг | Человек |
3 | Производство | |
2 | Опытно-конструкторская работа (ОКР) | Земля |
1 | Научные исследования (НИР) | |
Рис.7. Перевод показателей на язык И Цзин
Декомпозиция каждого показателя на субпоказатели в соответствии с системным подходом представлена на рис.8.
Рис.8. Схема взаимосвязи показателей для стадии реализации процесса стратегий
В табл.2 показан характер информации для разработки интеграции проектирования технического объекта Дисплей OLED.
Таблица 2 - Характер информации для разработки интегральных показателей технико-экономического процесса для технического объекта Дисплей OLED
Стадии проектирования технического объекта Дисплей OLED | Субпоказатели | Характер информации о проектировании технического объекта Дисплей OLED |
Научные исследования (НИР) |
|
|
Опытно-конструкторская работа (ОКР) |
|
|
Опытное производство |
| Система подготовки производства - это объективно существующий комплекс материальных объектов, коллективов людей и совокупность процессов научного, технического, производственного и экономического характера для разработки и организации выпуска новой или усовершенствованной продукции. Оценивая организационно-технические условия, необходимо учитывать: 1)наличие резерва производственных мощностей; 2)наличие свободных производственных площадей и т.д. |
Маркетинг |
|
|
Техпомощь (Монтаж и обслуживание) |
и т.д. | Начальный этап освоения выпуска новых изделий характеризуется повышенными издержками. Причину этого можно объяснить следующими факторами: небольшой объем выпуска изделий, на который распределяются условно-постоянные расходы, связанные с освоением и т.д. |
Эксплуатация |
и т.д. | Совокупность мероприятий, направленных на приведение и поддержание объекта в работоспособном состоянии. |
В табл.3 приведены оценки и их значения в экспертной системе.
Таблица 3 - Оценки и их значения в ЭС
Значение | Оценка | Значение | Оценка |
Не знаю (нейтральный) | 0 | - | - |
Неплохо | 1 | Почти хорошо | -1 |
Достаточно | 2 | Недостаточно | -2 |
Достаточно хорошо | 3 | Почти плохо | -3 |
Хорошо | 4 | Плохо | -4 |
Очень хорошо | 5 | Очень плохо | -5 |
В табл.4 приведены вопросы, которые были введены в базу знаний. По окончании сеанса пользователь выбирает значение показателя в полярной шкале, чтобы можно было сформировать черту гексаграммы (сплошную и прерывистую).
Таблица 4 - Вопросы и оценки состояний в диалоге с экспертной системой по объекту Дисплей
Группа показателей | Вопросы, задаваемы в экспертной системе | Оценки для начального состояния | Оценки для конечного состояния | Априорные вероятности | |
ВУП | НУП | ||||
Научные исследования (НИР) | Какова величина начальных ассигнований на НИР ? | 2 | 4 | 1 | 0 |
Какова квалификация персонала ? | 1 | 3 | 1 | 0 | |
Каков уровень технологии исследования ? | 1 | 5 | 1 | 0 | |
Каков уровень техник исследования? | 1 | 3 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Опытно-конструкторская работа (ОКР) | Каков уровень дизайна дисплеев на рынке? | -4 | 3 | 1 | 0 |
Каков уровень используемых технологий? | -1 | 5 | 1 | 0 | |
Каков размер затрат на конструирование? | -4 | 3 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Опытное производство | Доступность сырья, энергии для производства? | -1 | 3 | 1 | 0 |
Доступность альтернативных ресурсов? | -2 | 2 | 1 | 0 | |
Какова цена на сырье на внутреннем рынке? | 3 | 5 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Маркетинг | Какова удовлетворенность клиента? | -3 | 2 | 1 | 0 |
Каков спрос ? | -1 | 3 | 1 | 0 | |
Каково качество? | -2 | 4 | 1 | 0 | |
Какова уникальность? | -4 | 3 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Техпомощь (Монтаж и обслуживание) | Каков срок монтажа дисплея? | -1 | 5 | 1 | 0 |
Какова трудность монтажа дисплея? | 1 | 4 | 1 | 0 | |
Каков объема монтажа в месяц? | 3 | 3 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Эксплуатация | Каков средний срок между сеансами обслуживания? | -1 | 4 | 1 | 0 |
Какова экономическая эффективность службы? | 1 | 3 | 1 | 0 | |
Каковы перспективы развития службы? | -3 | 3 | 1 | 0 | |
и т.д. | |||||
Комментарий:
ВУП- Высокий уровень показателей;
НУП- Низкий уровень показателей.
В табл.5 приведены результаты перевода величин апостериорных вероятностей на язык И-Цзин.
Таблица 5 - Интерпретация результатов консультации с экспертной системой по объекту Дисплей
№ четрты | Группа показателей | Результат консультации Вероятность исхода от 0-1 | Начальное состояние на языке И-Цзин | Результат консультации Вероятность исхода от 0-1 | Конечное состояние на языке И-Цзин |
6 | Эксплуатация | Высокий уровень эксплуатации P= 0.87942 | Высокий уровень эксплуатации P= 0.91232 | ||
5 | Техпомощь (Монтаж и обслуживание) | Низкий уровень техпомощи P=0.22460 | Высокий уровень техпомощи P=0.72122 | ||
4 | Маркетинг | Высокий уровень маркетинга P=0.64256 | Высокий уровень маркетинга P= 0.77540 | ||
3 | Производство | Высокий уровень опытного производства P= 0.85608 | Высокий уровень опытного производства P= 0.87212 | ||
2 | Опытно-конструкторская работа (ОКР) | Низкий уровень ОКР P= 0.17680 | Низкий уровень ОКР P= 0.30212 | ||
1 | Научные исследования (НИР) | Высокий уровень НИР P= 0.65600 | Высокий уровень НИР P=0.72112 |
Из последовательности черт составляем начальную (1) и конечную (2) гексаграммы:
(1) (2)
Рис.9. Начальная и конечная гексаграммы для объекта Диплей на языке И-Цзин
Затем мы находим начальную гексаграмму (рис.9) в системе прогнозирования по циклу Вэнь Вана. Система строит деревья развития ситуации (рис.10), которое эксперт может расшифровать с помощью выводимых на экран описаний гексаграмм, входящих в дерево.
Рис.10. Дерево развития ситуации
После выбора конечного состояния (рис.9) автоматизированная система строит массив путей достижения этого состояния (рис.11).
Рис.11. Массив путей достижения конечного состояния
С правой стороны в окне находятся описания начального и конечного состояний и можно просмотреть любую из предлагаемых стратегий развития. В корне дерева будет находиться гексаграмма, соответствующая конечной цели (рис.12).
Рис.12. Массив путей достижения конечного состояния
В режиме экспертизы можно ранжировать массив путей достижения конечного состояния в соответствии с ресурсоемкостью той или иной стратегии. В табл.6 приведены вопросы, которые были введены в базу знаний для определения ресурсоемкости.
Таблица 6 - Вопросы для выбора массива путей в ЭС
Вопросы, задаваемые экспертной системы | Оценки выбора массива путей | Априорные вероятности | |
ВУП | НУП | ||
Какова занятость персонала? | 2 | 1 | 0 |
Какова величина финансовых затрат? | 3 | 1 | 0 |
Каковы временные затраты на весь ЖЦ? | 1 | 1 | 0 |
Какова занятость инструментов для работы? | -1 | 1 | 0 |
Каков уровень брака? | -2 | 1 | 0 |
Каков уровень расхода сырья и энергии? | -1 | 1 | 0 |
и т. д. | |||
Комментарий:
ВУП- Высокий уровень показателей;
НУП- Низкий уровень показателей.
В табл.7 приведен результат, который дает оценку вероятности потребления для выделенных стратегий требования ресурсов.
Таблица 7 - Результат работы ЭС по определению ресурсоемкости стратегий для технического объекта Дисплей
№ Массива | Виды стратегий на языке И Цзин | Результат консультации Вероятность исхода от 0-1 |
1 | Малое потребление ресурсов P= 0.74358 | |
2 | Малое потребление ресурсов P= 0.55744 | |
3 | Малое потребление ресурсов P= 0.25741 | |
и т.д. | ||
Анализ данных таблицы 7 показывает, что наименьшей ресурсоемкостью обладает стратегия 1. Данный результат определения ресурсоемкости может быть существенно улучшен при развитии диалога с ЭС. Это является перспективой развития проводимого исследования.
Полученная таким образом комплексная стратегия на языке И Цзинь, состоящая из набора гексаграмм для дисплея OLED, приведена на рис.13.
А Б В
Рис.13. Комплексная стратегия для дисплея OLED
(буквами А, Б, В обозначены гексаграммы)
В табл.8 приведены позиции и изменения технического объекта в соответствии с представленной стратегией.
Таблица 8 - Качественное изменение стратегических показателей при движении от начального к конечному состоянию для объекта Дисплей
Комплексная стратегия на языке И Цзин Группа показателей | |||||
Наименование гексаграмм | Повторная опасность | Переход между гексаграммами | Переразвитие малого | Переход между гексаграммами | Единомышленники |
Эксплуатация | Высокий уровень затрат на службу эксплуатации | Эффективность эксплуатации уменьшается | Низкая уровень затрат на службу эксплуатации | Эффективность службы эксплуатации увеличится | Высокий уровень затрат на службу эксплуатации |
Монтаж и обслуживание Техпомощь | Низкий уровень затрат | Уровень затрат понижается | Низкий уровень затрат | Уровень затрат повышается | Высокий уровень затрат |
Маркетинг | Интенсивный маркетинг | Сохраняется интенсивность маркетинга | Интенсивный маркетинг | Сохраняется интенсивность маркетинга | Интенсивный маркетинг |
Производство | Высокая организация производства | Сохраняется высокая организация производства | Высокая организация производства | Сохраняется высокая организация производства | Высокая организация производства |
Опытно-конструкторская работа (ОКР) | Низкие затраты на ОКР | Уровень затрат понижается | Низкие затраты на ОКР | Уровень затрат понижается | Низкие затраты на ОКР |
Научные исследования(НИР) | Высокий уровень затрат на НИР | Уровень затрат понижается | Низкие затраты на НИР | Уровень затрат повышается | Высокий уровень затрат на НИР |
Комплексная стратегия, сформированная на языке И Цзин, может быть уточнена при анализе семантики афоризмов, описывающих все три гексаграммы.
Путь достижения конечного состояния на цикле Вэнь Вана показан на рис.14.
Рис.14. Путь реализации интегральной стратегии технико-экономического процесса для технического объекта Дисплей
Таким образом, комплексная стратегия заключается в следующем:
На рынке имеется несколько марок дисплеев. К началу реализации стратегии по объекту Дисплей ведущей потребностью на рынке был LED. Поэтому вначале надо понизить затраты ресурсов на поддержку службы эксплуатации, производственного процесса и персонала. Интенсивный маркетинг необходимо продолжать. Можно уменьшить затраты на ОКР, увеличив интенсивность НИР для поиска новых физических принципов работы объекта Дисплей. Вероятнее всего LED будет заменен ОLED-технологией как более эффективной.
Формулировки комплексных стратегий по каждой группе показателей (фрагмент) приведены ниже (табл.9).
Таблица 9 - Комплексная стратегия для объекта Дисплей
Эксплуатация |
|
Техпомощь (Монтаж ..) |
|
Маркетинг |
|
Производство |
|
Опытно-конструкторская работа (ОКР) |
|
Научные исследования (НИР) |
|
Будущий лидеальный дисплей может быть основан на передаче информации непосредственно в мозг, минуя глаза. "Машина Снов", используя голосовой и музыкальный ряд, свет и запахи, в течение восьми часов будет управлять сновидениями, пока клиента не разбудят с помощью мягкого света и музыки. В идеале он должен в мельчайших подробностях помнить свои сновидения.
Кроме того, были успешно разработаны схемы стратегического прогнозирования и стратегирования при решении реальных производственных задач в ООО СпецПетроСервис, ООО Цзинань Зилу интернэшэнэл трэйдинг компании ЛТД, ООО Китайская государственная инженерно-строительная корпорация.
Анализ полученных результатов демонстрирует возможность построения стратегий развития с помощью разработанного программного комплекса. Интерпретация гексаграмм квалифицированным экспертом дает руководителям инструмент для управления. Проведенное исследование показывает, что решение задач прогнозирования и стратегирования с использованием цикла Вэнь Вана позволяет более обоснованно принимать решения за счет построения альтернативных желаемых состояний и путей их достижения с учетом ресурсных ограничений. При интеграции возможностей структурирования экспертных знаний при помощи цикла Вэнь Вана, системного подхода и интеллектуальной компьютерной поддержки решение задач прогнозирования и стратегирования осуществляется более эффективно.
В заключении перечислены основные результаты, полученные в рамках диссертационной работы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
- На основе системного подхода решена актуальная научная задача повышения эффективности принятия решений при анализе, диагностике и прогнозировании развития систем за счет использования циклических структур, описывающих взаимодействие полярных существенных факторов системы во времени и разработки аппарата экспертного оценивания возникающих цепей событий, приводящих к формированию сценария будущего.
- Проанализированы основные методы стратегического прогнозирования. Выделены их достоинства и недостатки. На основе инверсии недостатков сформулированы требования к создаваемому методу прогнозирования. В наибольшей степени этим требованиям соответствует цикл, описанный в китайской Книге перемен.
- На основе свойств цикла Книги перемен и технологий системного подхода были построены модели анализа и диагностики прогнозируемых состояний путем определения характера черт в гексаграммах Книги перемен с помощью экспертных систем байесовского типа. Диалог с ЭС вели в соответствии с предварительной декомпозицией существенных факторов, описывающих поведение системы.
- В ходе исследования было обнаружено, что в соответствии со свойствами Книги перемен процесс прогнозирования желаемого будущего сопровождается построением сценария его возникновения. Нами был разработан метод построения массива стратегий, отличающийся от ранее известных большей обоснованностью из-за использования принципов полярности и гармоничности.
- На основе моделей анализа, диагностики, прогнозирования и стратегирования была разработана архитектура программного комплекса, реализующего функции экспертизы, прогнозирования, стратегирования и визуализации полученных результатов. Комплекс имеет расширенный функционал в сравнении с известными за счет поддержки процесса интерпретации путей развития и стратегирования.
- Построен и апробирован ряд экспертных систем для решения задач прогнозирования и стратегического научно-технического проектирования, маркетинга, планирования, менеджмента и управления персоналом, поддерживающих процессы принятия решений, необходимые для осуществления прогноза и последующего построения стратегий достижения желаемых состояний.
- На основе построенных моделей предложены новые методы решения задач стратегирования при планировании и проведении научно-технических разработок новых технических систем, их маркетинга и производственного менеджмента.
- Программный комплекс был апробирован на решении реальных задач по прогнозированию развития экономической ситуации (ООО СпецПетроСервис), построению и реализации комплексной стратегии научных исследований, проектирования, производства и выхода на рынок для нового технического объекта Дисплей, в ООО Цзинань Зилу интернэшэнэл трэйдинг компании ЛТД и ООО Китайская государственная инженерно-строительная корпорация (г. Цзинань). Получено три акта апробации. Программный комплекс имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Основные положения диссертации отражены в следующих работах:
Монографии:
1. Лу Лу, Бутенко Л.Н. Эволюционное прогнозирование на примере экономических систем:[монография]-Цзинань,Шаньдун, Китай, 2010 .- 112с..
2. Лу Лу, Бутенко Л.Н. Стратегическая экономика и прогнозирование на основе цикла Вэнь-Вана:[монография]- Цзинань,Шаньдун, Китай, 2010.- 186с..
3. Лу Лу, Бутенко Л.Н. Использование Книги перемен в прогнозировании экономики:[монография]-Цзинань, Шаньдун, Китай, 2010. - 290с..
4. Лу Лу, Бутенко Л.Н. Решение стратегических задачи экономики с помощью экспертной системы:[монография]-Цзинань,Шаньдун, Китай, 2010 . -120с..
Научные статьи, опубликованные в изданиях,
рекомендуемых ВАК:
5. Лу Лу, Использование системного подхода при прогнозировании развития ситуации на основе цикла Вэнь-Вана [Текст] / Лу Лу, Л.Н. Бутенко // Известия ВолгГТУ, Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах, -Россия, 2010 , №6 (66), C. 64-68.
6. Лу Лу, Прогнозирование развития экономической ситуации на основе цикла Вэнь-Вана [Текст] / Лу Лу, Кукин Я.В., Л.Н. Бутенко , Бутенко Д.В.// Известия ВолгГТУ, Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах , -Россия, 2009 , №6 (54), С. 59-63.
7. Лу Лу, Использование системного подхода для решения задач стратегического маркетинга на основе цикла Вэнь-Вана [Текст] / Лу Лу, Л.Н. Бутенко // Известия ВолгГТУ, Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах , -Россия, 2011. №3 (76), C. 107-110.
Прочие публикации:
8. Лу, Лу Моделирование экономических процессов на принципах гомеостатики / Лу Лу // Молодёжь и наука: модернизация и инновационное развитие страны : матер. междунар. науч.-практ. конф. (Пенза, 15-16 сент. 2011 г.). В 3 ч. Ч. 2 / ФГБОУ ВПО Пенз. гос. ун-т (ПГУ). - Пенза, 2011. - C. 140-141.
9. Бутенко, Д.В. Решение стратегических задач на цикле Вэнь-Вана / Д.В. Бутенко, Лу Лу, Л.Н. Бутенко // Системные проблемы надёжности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах (ИННОВАТИКА-2010) : матер. XV междунар. конф. и рос. науч. школы. Ч. 2 / Науч.-учеб. центр "АСОНИКА" [ др.]. - М., 2010. - C. 3-5.
10. Бутенко, Л.Н. "И Цзин" как инструмент прогнозирования для развития экономических систем / Л.Н. Бутенко, Лу Лу // Современные наукоёмкие технологии. - 2008. - № 1. - C. 101-102.
11. Лу, Лу Эволюционное прогнозирование на примере экономических систем / Лу Лу, Л.Н. Бутенко // XII региональная конференция молодых исследователей Волгогр. обл., г. Волгоград, 13-16 нояб. 2007 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2008. - C. 235-237.
12. Лу Лу, Системный подход и цикл Вэнь Вана. Использование в прогнозировании [Электронный ресурс] / Лу Лу // Инновационное развитие экономики: инструменты и технологии : [матер.] III междунар. науч.-практ. конф., г. Волгоград, 22 апр. 2010 г. / ФГОУ ВПО ВАГС. - Волгоград, 2010. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - C. 226-231.
13. Бутенко Д. В. , Лу Лу, Бутенко Л.Н. , Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011619360 по диссертационной программе Автоматизированная система определения экономических параметров с помощью цикла Вэнь Вана.- 2011 г.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям