автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Экспертно-статистический метод оценки характеристик информационно-измерительных систем

На правах рукописи

Навоев Виктор Владимирович

ЭКСПЕРТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

СИСТЕМ

Специальность 05.13.18. - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2003

Работа выполнена на кафедре инженерно-технического обеспечения деятельности уголовно-исполнительной системы Воронежского инимута МВД России.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Бухарин С.В.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Родин В.А. кандидат физико-математических наук, доцент Рудалев В.Г.

Ведущая организация:

Главное управление внутренних дел Воронежской области МВД России

Защита состоится «23» декабря 2003 г. в 15°° часов в аудитории №329 на заседании диссертационного совета К 203.004.01 при Воронежском институте МВД России по адресу: 394065, г. Воронеж, Проспект Патриотов, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского института МВД России.

Автореферат разослан «_» ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Шерстюков С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РАБОТЫ

Актуальность темы.

Современный этап развития деятельности подразделений вневедомственной охраны характеризуется интенсивными поисками новых идей, подходов, методов и средств, способных повысить ее авторитет, решить первостепенные задачи по поддержанию и повышению стабильного экономического положения, по профилактике и борьбе с преступными посягательствами на объекты различных форм собственности.

Решение этих задач является в настоящее время особенно актуальным, так как подразделения вневедомственной охраны функционируют в условиях все более возрастающего динамизма процессов конкуренции, роста преступных посягательств на охраняемые объекты. В связи с этим возникает задача создания новых методов формирования кадров будущего подразделений вневедомственной охраны МВД РФ.

На базе традиционных экспертных систем (ЭС) появляются новые, в основу которых положен современный математический аппарат и новые методы их разработки. Это связано с желанием уменьшить выявленные в течение последних лет недостатки, присущие известным системам. Решение данной задачи в свою очередь предполагает не только использовать современный математический аппарат, но и конструировать новые критерии согласия и экспертные системы, а так же с помощью алгоритмических моделей апробировать их современными статистическими методами.

Цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является разработка нового математического подхода и алгоритма построения экспертных систем для принятия управленческих решений в деятельности подразделений вневедомственной охраны. Построение основано на новых количественных критериях оценки значимости мнений эксперта у согласованности его с

группой экспертов. Данные критер] и применением

методов функционального анализа, обеспечивающих построение инструментальных средств на основе обобщенных математических формул и программного обеспечения систем обработки информации.

Для достижения цели исследования возникла необходимость в решении следующих основных научных задач:

- выбор и обоснование модели экспертной М-системы, пригодной для принятия управленческих решений;

- введение новых коэффициентов согласованности групп экспертов, построенных на основе функционального анализа;

- проведение сопоставимой оценки стандартного коэффициента конкордации и новых коэффициентов согласованности;

- разработка метода экспертной оценки на основе введенного коэффициента;

проведение корреляционного и регрессионного анализа статистических данных деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Методы исследования.

Для решения перечисленных задач в диссертационной работе были использованы методы функционального анализа, теории принятия решений, экспертных систем, теории М-систем, теории вероятностей и математической статистики, методов оптимизации.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Выбрана и обоснована модель экспертной системы на основе МР-, МБ- и МРБ-структур М-систем.

2.Предложена МРБ-модель принятия многоступенчатых последовательных решений на основе базовой МР-модели принятия одноразового решения.

3. Предложена математическая модель процесса ввода в эксплуатацию различных объектов охраны (или экспертной системы) с использованием результатов М-сйст^м. ; ^ "',Ь[[.

4. Введено и обосновано новое понятие согласованности мнений экспертов, основанное на методах функционального анализа.

5. Введен и обоснован новый коэффициент связи категоризованных данных для выявления частных связей в совокупностях.

6. Предложено использование критериев знаков и Вилкоксона для установления однородности технических средств охраны.

7. Разработан программный пакет, который может быть использован на практике в качестве инструментального средства анализа статистической информации деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Практическая значимость работы.

Разработанные в диссертации алгоритмические средства реализованы в виде программного комплекса, ориентированного на решение вычислительных задач на базе системного программирования. Результаты анализа предложенной экспертной М-системы могут найти применение в практической деятельности подразделений вневедомственной охраны в целях их дальнейшего совершенствования.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях и были опубликованы в сборниках материалов научно-практических конференций Воронежского института МВД России, Воронежской государственной технологической академии, АОНО «Институт менеджмента, маркетинга и финансов». Предложенные алгоритмы и программные средства внедрены в деятельность отдела вневедомственной охраны при ОВД Фрунзенского района города Иваново и в учебный процесс Воронежского института МВД России по дисциплине «Системы сбора и обработки информации», о чем получены соответствующие акты.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований, одного приложения, и содержит 164 (основной текст занимает 152 страницы) страницы машинописного текста, 38 рисунков, 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель, приведены задачи исследования, научная новизна диссертационной работы, выносимые на защиту научные положения и результаты, дана краткая аннотация работы.

В первой главе проводится анализ современного состояния и перспектив развития экспертных систем. Охарактеризованы достоинства и недостатки различных концепций экспертных систем. Рассмотрены вопросы общей теории ЭС и метода экспертных оценок.

Обосновывается необходимость разработки модели экспертной системы, применение которой позволит устранить ряд недостатков, присущих рассмотренным ЭС.

Предлагается в качестве альтернативного подхода к решению проблем, присущих ЭС, основанных на концепции искусственного интеллекта, применение в качестве модели ЭС различных структур М-систем, рассмотрение и обоснование использования которых проведено в последующих главах.

На основании проведенного анализа этапов метода экспертных оценок делается вывод о необходимости разработки экспертно-статистического метода оценки, основанного на методах функционального анализа.

Обосновывается необходимость разработки новой характеристики согласованности мнений экспертов.

Во второй главе описано обоснование использования модели экспертной М-системы МР-.МЗ-.МРБ-структур, одним из достоинств которой является то, что она обладает преимуществом методологически единого описания элементов этих систем.

Предложенная модель строится из условия К-гомоморфизма, является динамической и эмерджентной. При ее реализации она позволяет учитывать инерционность процессов принятия решений, описывать динамику реальных технических систем с определенным "запасом" и создать соответствующее математическое обеспечение.

Использование М-систем позволяет разделить сложную задачу исследования реальной технической системы на исследование динамики линейных нестационарных технических подсистем на основе созданного математического обеспечения, исследование оставшейся части системы, то есть следующих подсистем, а так же принятия управленческих решений, изменяющих параметры и определение объекта управления.

Рассмотрено применение М-системы МР-структуры (рис.1) для учета запаздывания этапов процесса управления подразделением вневедомственной охраны, на этапе принятия под охрану новых объектов.

В этой модели блоки обозначенные Н{р), / = 1, 2, ..., N. характеризуют инерционность отдельных операций. Блоки, обозначенные к,/1), характеризуют усредненные ранги экспертных оценок, получаемых в результате опроса экспертов. Аргумент ; свидетельствует о том, что средневзвешенные ранги могут меняться в ходе деятельности подразделения вневедомственной охраны и определяют один из возможных N вариантов действий выбором некоторой из ветвей предложенной модели.

Применение этой модели обусловлено тем, что, в реальных условиях процесс управления может занять достаточно длительное время и необходимо учитывать время запаздывания его этапов:

ТЗАП ~ ТЗ.П. +ТТП >

(1)

где, хщ - время на разработку и проектирование проектно-сметной документации; ттп~ время на выбор тактики установки и т.д.

Соответственно, итоговое нарастание технико-экономических ресурсов ресурсов ПВО может бьггь качественно представлено во времени рис. 2.

т

0

1

—» к,,(О н,(Р) —► к,2

1

—► к2,(0 -» Н2(р) к22

{ , ...

—> кю(0 Нф) кю

у(0

Рис.1. Блок-схема принятия решений и оценки результатов технико-экономического управления подразделений вневедомственной охраны

Рис. 2. Время запаздывания первых трех этапов процесса управления в реальных условиях: тм - время накопления необходимого количества технических средств на складе

В предположении, что номинальные (нормативные) значения различных показателей качества представляют собой набор уиУь—Ут т.е. могут быть компактно представлены вектором

Ун=(У\*Уг*"1Уя)Т (2)

была предложена математическая модель ввода в эксплуатацию различных объектов охраны.

Тогда отклонение реального показателя качества

вызванное случайными факторами: ухудшением окружающей среды, изменениями в нормативной базе, отклонением в стоимости материалов и т.д., требуется минимизировать.

Наиболее гибким и удобным средством постановки задачи минимизации этого векторного отклонения является требование минимизации квадратичной формы:

J=AyтWAy (3)

где IV — весовая матрица, заданием элементов которой можно установить степень предпочтения отдельных показателей качества уиУъ- -Ут- Заметим, что определенная таким образом У - скалярная, а не векторная величина. Таким образом, мы свели задачу минимизации множества отклонений:

АУ. =УХ ~Ун.и-АУа =Ут ~Ун.ш

к задаче о минимизации всего лишь одной скалярной величины >/.

В качестве приема получения количественных оценок исследована возможность использования метода Черчмена-Акофа.

При рассмотрение проблемы согласованности мнений коллектива экспертов сделан вывод о том, что оценки экспертов могут быть

представлены в виде точки в л-мерном пространстве (и - количество факторов, по которым проводится экспертный опрос).

Предложен новый подход к оценке согласованности экспертов. Он состоит в следующем: пусть мнение / -го эксперта есть вектор его оценок •X/ = [*,•[,Поставим в соответствие любой паре векторов х^х^ (/,5=7, ...,т) евклидову метрику:

р{хьх3) = - *«)2 .

(4)

Нашей задачей является оценка согласованности всего коллектива экспертов (совокупности) экспертов. Поэтому будем исследовать тесноту связи, опираясь на матрицу, состоящую из метрик (4) для различных пар экспертов. Эта матрица симметричная, т.к. = р(х!.,х1). Ее

"величина" характеризует тесноту связи всех экспертов и имеет вид:

о /Чад) ••• Р(х Р(х2>х\) 0

(5)

и<*»>*1) ...... о /

Введенная матрица используется для определения новой характеристики согласованности групп экспертов. Для этой цели вводится метрика на множестве матриц (5) и используются различные нормы матрицы, определяемые по следующим формулам:

1*1_

' /я(т-1)тахр(*/,х^)' Л«

{км*/.*,)}2}2 И12=—-V.

,, ,, _ тах р(х,,х,)

11 "3 2тах\\хк\\ , (8)

где |дг*|| и ||хг|| нормы соответствующих векторов в пространстве I".

Неравенство Ц/^ < 1 доказывается несложно. Из неравенства Коши и

неравенства треугольника, имеем |Л|2 <, 1 и |/4[|3 < 1. Данные неравенства

показывают принципиальную возможность их использования в качестве характеристики близости мнений группы экспертов и могут заменять стандартную формулу для коэффициента конкордации.

В работе показано, что в некоторых случаях указанные нормы дают более адекватные оценки, учитывают крайние состояния в группах экспертов. Результаты обработки статистических данных стандартными методами и по формуле (6) согласуются.

На основании результатов обработки экспертной информации показано, что предложенная характеристика может быть использована наряду с коэффициентом конкордации для выявления высоко согласованных групп экспертов и экспертов с оригинальной точкой зрения и может быть использована как на этапе формирования экспертной группы, так и на этапе анализа экспертной информации и принятия окончательного решения.

Для оценки однородности приборов охранно-пожарной сигнализации предложено использовать критерий знаков и критерий Вилкоксона.

В третьей главе обосновано применение категоризованных данных для параллельной МР-структуры экспертной системы при недостатке априорных

сведений о динамике роста показателей, а так же для случая, если известны параметры инерционных блоков МР-структуры.

Введен и обоснован новый показатель связи категоризованных данных.

Разработанная методика категоризации данных внедрена в практическую деятельность отдела вневедомственной охраны при Фрунзенском ОВД города Иваново.

Рассмотрена взаимосвязь категоризованных данных, на основании которых даны практические рекомендации подразделениям вневедомственной охраны.

Разработанная теория оказалась применимой для случая нахождения связи в подсовокупностях.

Проведен численный анализ показателей взаимосвязи, который доказал сопоставимость введенной и имеющихся мер связи.

В четвертой главе показано, что при моделировании воздействующих на систему подразделения вневедомственной охраны факторов оказалось весьма плодотворным использование регрессионных моделей. С помощью этих моделей получены качественные характеристики, которые позволили выявить принципиально новые явления в деятельности подразделений вневедомственной охраны МВД РФ, связанные с изменениями в градостроительстве.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение моделирования подсистем подразделения вневедомственной охраны.

Используемый подход позволяет анализировать данные не только на всем множестве наблюдений, но и применительно к выделенным исследователем участкам как визуально, так и с помощью расчетных показателей.

Рассмотрены многочисленные примеры приложения разработанного алгоритмического и программного обеспечения для деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Разработанные алгоритмы моделирования оказались эффективными и в случае наличия гетероскедастичности рассматриваемой модели.

Изучение явления гетероскедастичности в моделях привело к обнаружению двух важных фактов: вычислив момент перевооружения пункта централизованной охраны выявлено расслоение множества на два подмножества, каждое из которых обладает гомоскедастичностью; исследование автоматически выявленной линии регрессии позволило в одном случае дать обоснование на ввод дополнительной системы передачи извещений, во втором случае обоснован рост доходов в связи с массовым появлением пунктов распространения услуг вневедомственной охраны МВД РФ.

В заключении описаны основные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования.

В приложении приведены:

1. Статистические данные о деятельности подразделений вневедомственной охраны Ивановской области в период с января по декабрь 2002 года, которые использовались для анализа в главе 4.

2. Акты внедрения результатов диссертационного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Проведенное диссертационное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. В отличие от известных концепций, применяющихся при создании экспертных систем, предложенная экспертная М-система обладает преимуществом методологически единого описания входящих в' ее состав элементов. Предложенная модель позволяет при ее реализации избежать

типичных недостатков, которые присущи рассмотренным экспертным

(

системам. Предложенная модель является динамической и эмерджентной. При ее реализации она позволяет учитывать инерционность процессов принятия решений, описывать динамику реальных технических систем с определенным "запасом" и создать соответствующее математическое обеспечение.

2. Разработан метод оценки технико-экономических характеристик приборов охранно-пожарной сигнализации на основе критерия знаков и критерия Вилкоксона.

3. Введена и обоснована новая характеристика согласованности мнений групп экспертов, которая может заменять стандартную формулу для коэффициента конкордации, но в отличие от него обладает всеми свойствами метрики.

4. Разработана методика выявления высоко согласованных групп экспертов и экспертов с оригинальной точкой зрения, которая может быть использована как на этапе формирования экспертной группы, так и на этапе анализа экспертной информации и принятии окончательного решения,

5. Разработана методика категоризации данных для экспертных М-систем, которая применяется в случае невозможности представления самих данных в виде числовых значений.

6. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение с современным пользовательским интерфейсом для анализа статистических данных о деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Навоев В.В. Различные критерии согласованности мнений экспертов // Вестник Воронежского института МВД России. - Воронеж: ВИ МВД России, 2001.-С. 111-114.

2. Навоев В.В. Метрический подход к оценке согласованности мнений экспертов//Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Охрана и безопасность - 2001». - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. - С. 99-100.

3. Учет мнений экспертов в математической модели менеджмента / C.B. Бухарин, C.B. Забияко, В.В. Навоев, Е.С. Светлова// Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы управленческого консультирования - 2002». - Воронеж: АОНО «ИММиФ», 2002.-С. 29-33.

4. Проблема согласованности мнений экспертов в управленческом консультировании/ C.B. Бухарин, C.B. Забияко, В.В. Навоев, Е.С. Светлова// Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы управленческого консультирования - 2002». - Воронеж: АОНО «ИММиФ», 2002. - С. 36-40.

5. Навоев В.В. Анализ методов обработки данных по критерию «оценка относительной важности» // Вестник Воронежского института МВД России. - Воронеж: ВИ МВД России, 2002. - С. 208-211.

6. Головко С.Н. Современное состояние и перспективы развития экономических и технических экспертных систем / С.Н. Головко, В.В. Навоев // Вестник Воронежского института МВД России. - Воронеж: ВИ МВД России, 2003. - С. 29-30.

7. Навоев В.В. Классификация экспертной информации/ В.В. Навоев, С.Е. Сотов // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». - Воронеж: ВИ МВД России, 2003. - С. 171-172.

8. Бухарин C.B. Способы установления однородности товаров в целях налогообложения / C.B. Бухарин, О.С. Бухарина, В.В. Навоев // Сборник материалов Всероссийской научно-практической " конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». - Воронеж: ВИ МВД России, 2003. - С. 22.

9. Бухарин C.B. Экспертные М-системы в экономико-математическом моделировании / C.B. Бухарин, В.В.Навоев // Сборник научных трудов «Актуальные вопросы менеджмента, маркетинга и информационных технологий». - Воронеж: АОНО «Институт менеджмента, маркетинга и финансов», 2003. - С. 114-118.

10. Бухарин C.B. Методика категоризации данных в экономических экспертных М-системах / C.B. Бухарин, В.В.Навоев // Сборник научных трудов «Актуальные вопросы менеджмента, маркетинга и информационных технологий». - Воронеж: АОНО «Институт менеджмента, маркетинга и финансов», 2003. - С. 119-124.

И. Экспертные М-снстемы в организации налогового учета: Монография / Под. ред. проф. C.B. Бухарина / C.B. Бухарин, С.Н. Головко, A.B. Мельников, В.В. Навоев, Д.В. Платонов. - Липецк: ЛГТУ, 2003. - С. 50101.

Подписано в печать 14.11.2003 г. Формат 60x84 1/16 усл. печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №303

Типография Воронежского института МВД России 394065, Воронеж, просп. Патриотов, 53

и

\

7

К

?

12 0 / 6 Ь

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

РАЗВИТИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ.

§ 1.1. Общие положения.И

§ 1.2. Экспертные системы, основанные на концепции искусственного интеллекта.

§ 1.3. Экспертные системы, использующие методы математической статистики.

§ 1.4. Основные проблемы и перспективы развития ЭС.

Выводы.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРТНЫЕ М-СИСТЕМЫ В МАТЕМАТИЧЕСКОМ

МОДЕЛИРОВАНИИ.:.

§ 2.1. Понятие М-системы.

§ 2.2. Экспертные М-системы на основе МР-, М8-структур

§ 2.3. Проблема согласованности мнений экспертов.

§ 2.4. Альтернативный подход к оценке согласованности и щ выявлению высоко согласованных групп экспертов.

§ 2.5. Установление однородности приборов охраннопожарной сигнализации на основе критерия знаков.

§ 2.6. Установление однородности технических средств охраны на основе критерия Вилкоксона.

Выводы.

ГЛАВА 3. КАТЕГОРИЗАЦИЯ ДАННЫХ В ЭКСПЕРТНЫХ.

М-СИСТЕМАХ.

§3.1. Категоризованные данные.

§ 3.2. Меры связи категоризованных данных.

§ 3.3. Определение связи в совокупностях данных.

§ 3.4. Операционная интерпретация коэффициентов связи

§ 3.5. Взаимосвязь категоризованных данных.

Выводы.

ГЛАВА 4. ПРИКЛАДНЫЕ АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММЫ АНАЛИЗА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ

ВНЕВЕДОМСТВЕННОЙ ОХРАНЫ.

§ 4.1. Алгоритмы и модели анализа статистической информации.

§ 4.2. Программная реализация алгоритма статистической обработки данных.

§ 4.3. Обработка статистических данных деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Выводы.

Актуальность темы исследования. Современный этап развития деятельности подразделений вневедомственной охраны (ВО) характеризуется интенсивными поисками новых идей, подходов, методов и средств, способных повысить ее авторитет, решить первостепенные задачи по поддержанию и повышению стабильного экономического положения, по профилактике и борьбе с преступными посягательствами на объекты различных форм собственности.

Решение этих задач является в настоящее время особенно актуальным, так как подразделения ВО функционируют в условиях все более возрастающего динамизма процессов конкуренции, роста преступных посягательств на охраняемые объекты. В связи с этим возникает задача повышения эффективности управления деятельностью подразделений ВО, которые являются сложными технико-экономическими системами

Одним из перспективных подходов является рассмотрение проблем управления с позиции принятия решений.

Практическая ценность выделения и изучения проблем принятия решений в процессе управления определяется следующими причинами:

- принятие решений занимает центральное место в процессе управления и является функцией управления, а так же направлено на формирование или реализацию решений;

- принятие решений является основной задачей процесса управления;

- система принятия решений согласует положительные стороны механистической и естественной моделей организационных систем. В ней первичным элементом является рассмотрение решения, в котором объединяются объективные факторы информационного анализа проблемы (основан на логическом мышлении, математических методах и применении электронно-вычислительной техники) и субъективные психологические факторы лица, принимающего решение;

- подход, ориентированный на принятие решений, создает прочную базу для дальнейшего совершенствования автоматизированных систем информационного обеспечения и управления.

Задача принятия решений направлена на определение наилучшего или приемлемого способа действий для достижения одной или нескольких целей и возникает, если имеет место проблемная ситуация, которая возникает в следующих случаях:

- функционирование системы в данный момент не обеспечивает достижения поставленных целей;

- функционирование системы в будущем не обеспечит достижения поставленных целей;

- необходимо изменение поставленных целей.

Одними из перспективных и бурно развивающихся систем принятия управленческих решений являются экспертные системы. Современный этап развития экспертных систем характеризуется поиском новых подходов и методов к их разработке. Это связано с рядом недостатков, присущих системам, основанных на концепции искусственного интеллекта. В этой связи возникла необходимость разработки модели экспертной системы, применение которой позволит устранить ряд недостатков.

Альтернативным подходом к решению этих проблем является разработка экспертно-статистического метода оценки и применение в качестве модели ЭС различных структур М-систем, позволяющих учитываьб динамику принятия управленческих решений.

Цель и задачи работы:

Целью диссертационной работы является разработка математического метода и алгоритма построения экспертных систем для принятия управленческих решений в деятельности подразделений вневедомственной охраны, основанных на количественных критериях оценки значимости мнений эксперта и согласованности его с группой экспертов на основе методов теории функционального анализа, обеспечивающих построение инструментальных средств в виде математического и программного обеспечения систем обработки информации.

Для достижения цели исследования возникла необходимость в решении следующих основных научных задач:

- выбора и обоснования модели экспертной М-системы, пригодной для принятия управленческих решений;

- введение нового понятия согласованности эксперта основанного на методах теории функционального анализа;

- проведение сопоставимой оценки коэффициента конкордации и нового коэффициента согласованности;

- разработка метода экспертной оценки на основе введенного коэффициента;

- проведение регрессионного анализа статистических данных деятельности подразделений вневедомственной охраны.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач в диссертационной работе были использованы методы теории функционального анализа, теории вероятностей, математической статистики, методов линейного и динамического программирования.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Выбрана и обоснована модель экспертной М-системы на основе МР-, и МР8-структур М-систем.

2. Введено и обосновано новое понятие согласованности мнений экспертов, основанное на методах теории функционального анализа.

3. Предложена МР8-модель принятия многоступенчатых последовательных решений на основе базовой МР-модели принятия одноразового решения.

4. Разработана математическая модель процесса ввода в эксплуатацию различных объектов охраны (или экспертной системы) с использованием результатов М-систем.

5. Введен и обоснован коэффициент связи категоризованных данных для таблиц 2x2 и для выявления частных связей в подсовокупностях.

6. Разработан программный пакет, который может быть использован на практике в качестве инструментального средства анализа статистической информации подразделений вневедомственной охраны.

Практическая значимость работы: Разработанные в диссертации алгоритмические средства реализованы в виде программного комплекса, ориентированного на решение вычислительных задач на базе системного программирования. Программная реализация представляет собой логическое объединение интерфейсного и расчетного блоков. Результаты анализа однофакторной регрессионной модели с учетом ее гомоскедастичности могут найти практическое применение в практической деятельности подразделений вневедомственной охраны в целях их дальнейшего совершенствования. Предложенные алгоритмы и программные средства внедрены в деятельность отдела вневедомственной охраны при ОВД Фрунзенского района города Иваново и в учебный процесс ВИ МВД России по дисциплине «Системы сбора и обработки информации», о чем получены соответствующие акты.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции ВИ МВД России, (Воронеж, 2000 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Охрана и безопасность - 2001» (Воронеж, 2001 г.), Всероссийской научно-практической конференции ВИ МВД России (Воронеж, 2002 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы управленческого консультирования - 2002" (Воронеж, 2002 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Теория конфликта и ее приложения" (Воронеж, 2002 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью» (Воронеж, 2003 г.).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований, одного приложения, и содержит 164 страницы машинописного текста, 38 рисунков, 14 таблиц.

Выводы

1) При моделировании, воздействующих на систему подразделения вневедомственной охраны факторов, оказалось весьма плодотворным использование однофакторной регрессионной модели.

2) Эффективным способом получения качественных оценок уравнения регрессии является метод наименьших квадратов.

3) Разработано алгоритмическое и программное обеспечение моделирования подсистем подразделения вневедомственной охраны.

4) Используемый подход позволяет анализировать данные не только на всем множестве наблюдений, но и применительно к выделенным исследователем участкам как визуально, так и с помощью расчетных показателей.

5) Рассмотрены многочисленные примеры приложения разработанного алгоритмического и программного обеспечения для деятельности подразделений вневедомственной охраны.

6) Разработанные алгоритмы моделирования оказались эффективными и в случае наличия гетероскедастичности рассматриваемой модели.

7) Изучение явления гетероскедастичности в моделях привело к обнаружению двух важных фактов: вычислив момент перевооружения ПЦО выявлено расслоение множества на два подмножества, кажде из которых обладает гомоскедастичностью; исследование автоматически выявленной линии регрессии позволило в одном случае дать обоснование на ввод дополнительной системы передачи извещений, во втором случае обоснован рост доходов в связи с массовым появлением ларьков и магазинов.

8) Установлена несостоятельность теста Голдфелда-Квандта для выявления гетероскедастичности модели.

9) Полученные результаты доказывают необходимость комплексного анализа статистических данных подразделений вневедомственной охраны по всем направлениям деятельности.

Заключение

В работе ставится задача разработки алгоритмического и программного обеспечения математического моделирования экспертных М-систем, а так же разработки экспертно-статистического метода оценки.

Проведенное диссертационное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. В отличие от известных концепций, применяющихся при создании экспертных систем экспертная М-система обладает преимуществом методологически единого описания входящих в ее состав элементов. Предложенная модель позволяет при ее реализации избежать типичных недостатков, которые присущи рассмотренным экспертным системам. Предложенная модель строится из условия К-гомоморфизма, является динамической и эмерджентной. При ее реализации она позволяет учитывать инерционность процессов принятия решений, описывать динамику реальных технических систем с определенным "запасом" и создать соответствующее математическое обеспечение.

2. Использование М-систем позволяет разделить сложную задачу исследования реальной технической системы на исследование динамики линейных нестационарных технических подсистем на основе созданного математического обеспечения, исследование оставшейся части системы, то есть следующих подсистем, а так же принятия управленческих решений, изменяющих параметры и определение объекта управления.

3. Введена и обоснована новая характеристика согласованности мнений групп экспертов, которая может заменять стандартную формулу для коэффициента конкордации, но в отличие от него обладает всеми свойствами метрики.

4. Разработана методика выявления высоко согласованных групп экспертов и экспертов с оригинальной точкой зрения, которая может быть использована как на этапе формирования экспертной группы, так и на этапе анализа экспертной информации и принятии окончательного решения.

5. Разработана методика категоризации данных для экспертных М-систем, которая применяется в случае невозможности представления данных в виде числовых значений.

6. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение с современным пользовательским интерфейсом для анализа статистических данных о деятельности подразделений вневедомственной охраны.

142

1. Айвазян С.А. Классификация многомерных наблюдений/ С.А. Айвазян, З.И. Бежаева, О.В. Староверов. -М.: Статистика, 1974.

2. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных/ С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1983.

3. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Исследование зависимостей/ С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1985.

4. Бешелев С.Д. Математико-статистические методы экспертных оценок/ С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. -М.: Статистика, 1980.

5. Бешелев С.Д. Экспертные оценки в принятии плановых решений/ С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. М.: Статистика, 1974.

6. Бешелев С.Д Экспертные оценки/ С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. -М.: Наука, 1973.

7. Большее Л.Н. Таблицы математической статистики/ Л.Н. Большее, Н.В. Смирнов. -М.: Наука, 1983.

8. Брукинг А. Экспертные системы. Принципы работы и примеры. М.: Радио и связь. 1987.

9. Будущее искусственного интеллекта. М.: Наука, 1991.

10. Бухарин C.B. Анализ и синтез нестационарных модуляционных систем. Воронеж: Изд-во Воронежск. Гос. ун-та, 1986 -168 с.

11. Бухарин C.B. Теория и приложения нестационарных М-систем/ С.В.Бухарин, В.Г. Рудалев. Воронеж: Издательство Воронежского госуниверситета, 1992.

12. Вагин . В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений. М.: Наука, 1988.

13. Вулих Б.З. Введение в функциональный анализ. 1967.14