автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Проблемно-ориентированная интегрированная технология и средства формирования многокритериальных моделей функциональных задач АСУ

Харювськин державши! техшчний ушверситет радюелектрошки

ПРОБЛЕМНО-ОР16НТОВАНА 1НТЕГР0ВАНА ТЕХНОЛОГШ I ЗАСОБИ ФОРМУВАННЯ БАГАТОКРИТЕРГАЛЬНИХ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦЮНАЛЬНИХ ЗАДАЧ АСУ

Спецшлыпсть 05.13.06 - автоматнзоваш снстеми управлпшн та прогресивт шформацшш технологи

Автореферат дисертаци на здобуття паукового ступени кандидата техшчннх паук

Айдаров Олександр Васильевич

А 1

ч • .-1

УДК 681.518:681.5.015

Харк1в - 2000

Дисертащею е рукопис

Робота виконана на кафедр 1 шформацшних управляючих систеи Харювського державного техшчного ушверситету радюелектрсмнки Мш1стерстаа освгги 1 науки УкраУни.

Науковий кер1виик доктор техшчних наук, професор, Левикш В[ктор Макарович,

завщувач кафедрою шформацшних управляючи; систем Харювського державного техшчноп университету радюелектрошки,

Офщшш опоненти:

- доктор техшчних наук, професор £вдок1мов АнатолШ Гаврилович,

завщувач кафедрою прикладно'1 математики та обчислювально техшки ХарювськоУ державно!" академи М1ського господарства;

- кандидат техшчних наук, доцент Кулик Юрш Олексийович,

доцент кафедри шформацшних систем Харкшського державноп университету ¡м. М.€.Жуковського "Харювський ав1ацшний шститут"

Провщна установа

Нацюнальний техшчний ушверситет "КиУвський полггехшчний шститут" кафедра технично! кШернетсш, Мшютерство осв1ти 1 науки УкраУни, м. КиУв.

Захист вщбудеться какЛ/ 2000 р. о {¿фРгодиш на засщанн

спещалЬовано! вченоУ ради Д 64.052.01 у Харювському державном; техшчному ушверситет! радюелектрошки за адресою: 61166, м. Хармв пр. Лешна, 14, тел: (0572) 40-94-51.

3 дисертащею можна ознакомитесь у б)6лютеш Харювського державноп техшчного ушверситету радюелектрошки за адресою: 61166, м. Харк1в пр. Ленша, 14.

Автореферат розюланий '<3.4 " 2000 р.

Вчений секретар

спещал1зованоУ вченоУ ради

кандидат техшчних наук

В.1. Саенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыисть теми. Сьогодшшня складна еконолпчна ситуация в--------

- УкраТн!г обулговлгосться, зокрема, падшням виробництва i викликае необхшшсть застосування нових шформашшшх технологш в област1 керування промисловими шдприемствамн. У якост1 пщтвердження дослщжень в ц5й облает!, яка швидко розвивается, можна привести розробку i впровадження р1зномаштних TjmiB автоматизованих шетрументальних 3aco6iB, призначених для рниення р1зних KnaciB функцюналышх задач в АСУ.

Традицшний ш'дхш до розробки i ¡мшення функцюналышх задач в АСУ полягае в тому, що особа, що приймае ргаення (ОПР), як правило на етат формування математнчноУ ыодсл! задач^ удаеться до допомоги аналшшв-програм1<лчв, що володйоть обчислювальною техшкою i математичними методами, але не знаючих Bcix особливостей предметноУ облает! (ПрО). Така схема оргашзаци po6iT приводить до того, що ОПР не випробують floeipH до таких моделей або не знаготь ycix можливостей та особливостей Ух використання, тому економ^чний ефект вщ Ух впровадження зменшуеться. Зазначеш проблеми викликають необхшшсть особистоУ участс ОПР, що е, як правило, експертом у ПрО, у всьому циюп ршення задачу у тому чист й у розробщ моделi.

Оскшьки математичш модел! функцюналышх задач с елементами математнчного забезпечення АСУ, nifi тем1 придшяеться увага в роботах таких вщомих учених як В.М. Глушков, А.Г. Мамконов, Б.Я. Советов. Роботи з теми формування моделей можна зустргш в Н.П. Бусленко, С.Г. Петрова та шших вчених. Багатокр^ериальним моделям присвячеш роботи B.C. ¡Мхалевича, В.М. Войналовича, Р. Штойера, Дж. 1гшзю.

Розробка проблемно-opienTOBanoi штегрованоУ технологи (П01-технологп) формування багатокритер1альннх моделей функцюнальннх задач АСУ дозволяе об'еднати накоиичений доевщ i знания для решения зазначених проблем, що показуе актуальшеть роботи для розвитку бази нових шформацшних технологш УкраУни, а реал1зац1Я запропонованоУ технологи у внд1 засоб1в автоматизацн формування моделей (ЗАФМ) i усгашне впровадження на виробничих гадприемствах евщчать про дощлыисть роботи на користь УкраУни.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Розроблена в дисертацшшй робот1 проблемно-оркнтована ¡нтегрована технолога формування багатокритерйтльних моделей функцюнальних задач АСУ е частиною науковоУ программ кафедри 1УС по створенню автоматизованоУ шдсистеми шдтримки рппення задач (ППРЗ), призначено'У для здшенення Bcix еташв процесу шдтримки ршення задач в АСУ в

залежност) вщ характеру предметно'/ обласп (типу об'екта управления.

Дана робота виконана в рамках держбюджетних науково-досладних роб^т № 010 "Розробка методологи, метсдав I зас061В проектування розподшених систем керування з необхщними параметрами" 1 № 520 "Розробка математичного забезпечення 1 програмно-апаратних засоб1в систем контролю 1 керування виробничими 1 технолопчними процесами" у Харювському державному техничному ушверситеп радюелектронжи.

Мета 1 задач! доел ¡дженни. Мета дисерташйно\' роботи полягае в розробц! технологи автоматизацм формування багатокритер!альних математичних моделей функщональних задач АСУ, яка дозволяе ОПР, що не е фахшцем в областс обчислювальноУ техники I математичних метод1в, безпосередньо брати участь у формуванш математичноУ модел1 розв'язуваноУ функционально'/ задач!. Для досягнення поставлено'! мети на основ] проведеного анал1зу сучасного стану пробдеми в дисертацшнш робот1 необхщно виршити наступш задач!:

- видшити основш типов! компонента 6агатокритер1альних моделей \ Ухш можлив1 стани;

-розробити основш концепцп проблемно-ор1ентован01 штегрованоУ технологи формування багатокритер1альних математичних моделей;

- розробити проблемно-ор1ентований комплекс процедур формашащУ постановки задачI й одержання формально! модел1;

- розробити комплекс процедур визначення суб'ективних параметр!В моделг,

-розробити формагизоване представления елеменпв запропоновано'У технологи формування багатокритер1альних математичних моделей;

- реалЬувати розроблену технолопю формування багатокритер1альних моделей у вида ¡нструментальних засоб'ш автоматизованого формування моделей для одержання практично значимих результата.

Наукова новизна одержаних результатов. У результат! ршення поставлених задач у дисертацшшй робот! автором отримаш наступи! нов! науков! результата:

1. За допомогою проведеноУ таксоном» обраного класу багатокритер1альних моделей функщональних задач вперше видшени основш типов1 компонента багатокритер1альних моделей об'ективного та суб'ективного характеру 1Ухш можли!Н стани.

2. Розроблена двухетапна П01-технолопя формування багатокритер!альних моделей, що дозволяе ОПР безпосередньо брати участь як у формуванш структури модел^ так \ у визначенш додатковоУ шформаци, яка вшображуе його суб'ективш преваги. Запропонована ПО!-технолопя е

подальшим розвитком обрано! за основу технологи формування моделей багатокритер!альних задач_________ ______________________________________________________

3. Запропоновано проблемно-оркнтований комплекс процедур формал!зацн постановки задач! й одержання формально!" модел!, який дозволяе ОПР безпосередньо брати участь у формуванш структури модель Зазначеиий комплекс розроблений на основ! методов кпркування за аналопею, удосконалених властивостями синтез-заснованих шдход!в.

4. Запропоновано комплекс процедур визначення суб'сктивних параметрш модел|'. який дозволяе формалнувати одержашш додатковоУ ¡нформацЛ В1'д ОПР, що вщражае його суб'ективш персваги. Зазначений комплекс вперше поданий у виглядо множшпт призначспь впявлсним типовим компонентам многокритериальной модели що носять суб'ективний характер, визначених сташв, як! вщображугать поточну ситуацно предметно'1 область

Практичне значения одержаних результате. В результат дисертацшних доагнджень запропоновано структуру, визначено характеристики 1 розроблено програмш шструментальш засоби автоматизацп формування моделей (ЗАФМ), як! реал1зують запропоновану П01-технологио. Практична щнтсть отриманих результате довела свою ефективш'сть при формуванш моделей економмного планування в АСУ виробничими шдприемствами, що дозволило тдвищити ефектившсть прийнятих планово-управлшських ршень.

Результати дисертаци впроваджеш на ВО "Комунар" у вигляд1 компоненте автоматизованого робочого м1сця плановика, що засвщчено актом впровадження результат!'в дисертацшноТ роботи № 08/124 вщ 14.01.1999 р., а також у вигляд1 елсмент'т математнчного 1 програмного забезпечення при розвитку автоматизованих комплешв ршшння функщ'ональних задач техшко-економ!чного планування АСУ на ДП "Завод ¡м. Малишева", що засвщчено актом впровадження результата дисертацшноТ роботи № 24 вщ 09.03.1999 р.

Особнстнн внесок здобувача, в роботах, виконаних у сшвавторств!, полягас у иаступному: у робой [1] автором були розроблеш снецифшацн окремих типових компонента багатокритер!альних математичних моделей; у робол [3] автором на основ! розроблених математичних конструкщй була проведена формал!защя комплексу процедур визначення суб'сктивних параметр!в модел! у вид! множини призначень; у робот! [5] автором було розглянуте формулювання багатокритер!альноТ модел! для представления задач! планування 1 керування виробнинтвом; у робот! [6] автором розглянута структура банку моделей, як частини систем и пщтримки прийняття ршень для рниення багатокритер1альних задач; у робот! [7] автором розглянут!

структура i характеристики блока ¡дентифжацп переваг користувача, як частини ЗАФМ.

Апробащя результапв дисертацн' була проведена на:

- 3-й \пжнародно'1 конференцн «Теория и техника передачи, приема и обработки информации», Харюв-Туапсе, 1997;

- 4-й м1жнародно1 конференцн «Теория и техника передачи, приема и обработки информации (Новые информационные технологии)», Хармв, 1998.

Публшаци'. Основщ положения i результати дисертацШно!' роботи подаш в семи публкащях, у тому числ1 в 5 статтях i 2 тезах конференщй; ¡з них 4 стагп опублшовано в наукових фахових вщаннях, перелик яки* задтверджен ВАК Украши.

Структура дисертацп. Дисертащя перебувае з вступу, чотирьох роздшв, висновшв i трьох додатк1в. Повний обсяг дисертацп складае 155 CTOpiHOK, у тому чиоп 3 додатки на 15 сторшках, 33 малюнка, 11 таблиць. список використаних лггературних джерел ¡з 105 найменувань на 7 сторшках.

ОСНОВНИЙ 3MICT

У першому роздып дисертацшшл роботи приведен аналг, функщональних задач, розв'язуваних у пщсистемах АСУ, i моделей ï> уявлення, як! окреслюють основш функщональш задач!, розв'язуваш на piBH планування i керування промисловим пщприемством. Результати аналлз} показують, що як основний клас математичних моделей, використовуваню для представления розглянутого класу функщональних задач використовуються лшшш (у загальному випадку др1бно-лшшнГ багатокритер1альш математичш модел1 (включаючи модел! цшьовогс програмування), що представляються у видк

Fx : {fx(x)-k~+°Ptl k = ÛK х е D

де Fx - скалярна функщя;

D - область припустимих рплень;

fx(x) - лшШна (др!бно-лшшна) критериальна функщя;

zk - значения ¿-той критер1ально'1 функцн;

opte. {тт,тах,цшь};

К - число критер1альних функцш.

Проведений дал! анашз ¡снуючих тдход!в до формування багатокритер1альних - моделей- дозволив вибрати- тгапрямок подалыпих дослщжень. У якосп перспективного напрямку було визнане використанпя двухетапного шдходу до формування багатокритер!альних моделей, що припускае на гтершому етап! формування структур» математичноУ модели 1 формал1зашю набору критер!'альних фупкщ'й I додатковоУ шформацн вщ ОПР, що визначае його суб'ективш преваги на другому. Виявлеш нестач! обраного подходу полягають насамперед у тому, що ОПР практично не берс участь у формуванш структур» модс;п, користуючись при цьому послугами аналггимв-програмюта. Дал1 проведен анашз напряммв дослщжет. 1 методов формування моделей, яьл дозводяють будувати структуру математичноУ мoдeлi. Виявлеш нестач! ¡снуючих метод)в висунули необх'щшсть розробки бшып гнучкого методу до формування моделей, що ¡нтегрус в соб1 переваги розглянутих шдход!в, для використання як першого етапу формування багатокритер1альних моделей

Таким чином, у результат! проведеного аналву сучасного стана проблеми можна зробити наступи! виводи:

1. Основним класом моделей для уявлення бшьшост! функцюнальних задач планування \ керування в склад! АСУ шдприсмством € липши (у загальному випадку др!бно-лшшш) багатокритер1алып математичш моде.'и (включаючи модыи шльового програмування).

2. Задача автоматизаци формування багатокритер1альпих моделей, що дозволяе ОПР, який не е фах1вцем в облает! математичних метод!» 1 обчислювальноУ техшкк, безпосередньо брати участь у формуванш модели е актуально 1. 1снуюч1 шдходи до формування багатокритер1алын1х моделей мають ряд нестач.

3. Обраннй за основу для подальших дослщжень двухетапний тдхщ не дозволяе ОПР безпосередньо брати участь у формуванш структура модель Вщсутня типова специфжащя багатокритер!альноУ модель що визначае об'ективш 1 суб'ективш складов! модель

4.1снуюч1 методи формування моделей, що дозволяють сформувати структуру математичноУ модели мають ряд нестач.

Вщповщно до приведених вище висновков в дисертащйнш робот! ставляться ! вирннуготься наведен! вшце задач! дослщженпя.

В другому роздЫ дисертацшноУ роботи проведена розробка П01-технологн формування багатокритер1альних моделей функцюнальних задач АСУ. Для цього насамперед була проведена таксоном1я багатокритер!алышх моделей ! отримана ¡ерарх!чна таксоном!чна структура, подана на рис. 1

Л/,1 М,2

Рис. 1.1ерарх1чна таксоном!чна структура

Туг кожному таксону вщповщае сукупшсть математичних моделей, що володпоть характерною для даного таксона структурою, обумовленою його архетипом. Архетип аг/г уявляеться у вщц кортежу:

аг/г=<Мег,БШ[>, (2)

де Мег - множина мерошв, що представляють ¡з себе складов! частини розглянутого об'екта , та яю володшть деякими загальними ознаками; БМег -множина припустимих сташв мерошв, що визначають стан архетипу.

Для загального виду постановки багатокритер1альноТ модель обумовленого вираженням (1), множина мерошв подана у вид1 розширеноУ множини класифкацщних ознак:

Мет^{Т,ХЛР,Н,<р ,РЛЦ), (3)

де Т - тип задачу що характеризуе вид необх'щного для ОПР упорядкування вар1антт ршення; X - тип перемшних ршення (альтернатив); £> - структура множини припустимих ршень; Р - множина критер1альних функшй або показшшв ефективносп альтернатив X; Н - шкали критерпв, що представляють собою множину упорядкованих оцшок; ф.- X -» 2 -вщображення, що ставить у вщповщшсть множиш альтернатив X множина векторних ощнок Р - система преваг ОПР, тобто така сукупшсть неформашованих уявлень ефективносп альтернатив, ¡з яко'1 вш виходить при рацюнальних д!ях; Я - виршальне правило, що е формашзованим вираженням переваг ОПР 1 являе собою принцип пор1вняння векторних оцшок 2к\ и - р1вень прагнень ОПР, що визначае область бажаних значень критерии.

Виб1р одного ¡з сташв мерона означас вынесения модел! до одного ¡3 вид]в ! перех1д униз на дерев!- класифжацш (див. рис:~1).

Таким чином, кожна модель мае свш архетип (тобто структуру), що перебувае з визначених типових компонентов, що можуть приймати визначеш значения. Ц1 компонента можуть бути класиф!коваш на об'ективш (функцюнальш сшввщношення) 1 суб'ективш (обумовлеш ОПР) характеристики ПрО.

Об'ективш компонента багатокритер!альноУ модел! мають вид системи математичних виражень, що описують фгзичш 1 лопчт стввщношения м1ж елементами функцюналыгоУ задач!, I представляе ¡з себе область прштустимих знзчень. Зазначеш компоненти, присутж у вс!х постановках розгля1!утого класу функцюналышх задач, об'еднаш поняттям базисна математична модель задач! (БМЗ). 3 обликом визначених вище позначень структура БМЗ (Е) дана у вид! кортежу:

Компонети модел! суб'ективного характеру визначаються ОПР на основ! його уявлення про ситуацно ПрО \ являготь собою завдання типу задач 1 опттпзацп, визначення типу й облает]' бажаних значень критер1'Ув, шкал критерпв, формал!защю принципу векторних оцшок критер1Ув.

Зазначеш компонети розглянутоУ модели що характеризують поточну ситуацно ПрО, разом !з БМЗ об'еднаш поняттям формал1зована математична модель задач 1 (ФМЗ). Структура ФМЗ (0) визначаеться и архетипом вщповщно до (2) \ (3), з облжом визначених вище позначен!», мае вид:

Вщповщно до визначеного в першому подЫ постанови! науковоУ проблеми, вихщного даними процесу формування математичноУ модел! е опис постановки потребуючого р!шення функцюнальноУ задач! в терминах ПрО. Пром!жним станом м!ж вербальним описом ситуацп ПрО 1 математичною моделлю е формальний як!сний опис задач!, що мютить у соб! поняття (концепти) ПрО, що характеризують Ух атрибута ! взасмозв'язк! ПрО. Такий опис названий концептуальною моделлю задач! (КМЗ, Д) ! поданий у дисертац!йн!й робот! у вид! кортежу:

Е=<Х,И>,

(4)

(5)

Д=<К,А,У>,

(6)

де К - множима концептш ПрО, що представляють штерес для ОПР; А множина атрибута, що характерюують концепти ПрО; V - множин взаемозв'язюв ПрО.

На основ1 цього запропонована технолопя формуванн багатокритер1альних моделей формал13ована в наступному видь

А—>Н—»0 (1

де А - оператор перетворення КМЗ у БМЗ; В - оператор' перетворенн БМЗ у ФМЗ.

Схема ршення функцюнально! задач1 з використанням запропонованс технологи подана на рис. 2.

Рис. 2. Схема ршення функцюнально1 задач1

Оператор А, що реал1зуе одержання БМЗ, у дисертацшнш робо поданий проблемно-ор1ентованим комплексом процедур формашза1: постановки задачI й одержання формально!" модель Вш реал1зуе перший етг заиропоновано!" технологи 1 метить у соб1 декшька крокт:

1. 1дентифкащя ознак розв'язуважи задач 1 1 формуваш концептуально!" модехп задачи

2. Встановлення подоби М1ж сформовано'1 КМЗ \ КМЗ ¡з бази моделей

3. Трансформация модел1, що полягае у вщображент ознак м1ж КМЗ БМЗ у баз1 моделей 1 замш елемента у знайдено!" БМЗ для одержання БРу розв'язуваноУ задачь

Сутшсть запропоновано! методолог!! полягае в тому, то базисна

модель _розв'язувано1__задач1 _ створюеться на основ! знайденоТ подоби- и------

концептуально!'модел! попередньо вирниеним задачам.

Концетуальна модель задач! створюеться в результат! проведения шформацшного ана!нзу постановки розв'язувано'! функцюналыюТ задач!. 1нформашйний анатз спрямований на ¡дентиф^кащю об'ект!в, атрибут ! зв'язк!в предметно! облает!, тобто на виявлення и структури. На цьому кроку ОПР ¡дентифпцруе ознаки розв'язувано'! задач! в терм!нах предметно'! облает! - в!н визначае концепти ПрО, що характеризують !'хш атрибута 1 вказуе взаемозв'язок м1ж ними. У цьому йому асистують база знань ПрО 1 моделювання, що м!стять зведешш про об'скти ПрО ! Тхшх властивостях, I про правила упорядкування р!внянь, в!дпов!дно. Результатом першого кроку е концептуальна модель розв'язуваноТ задач!, що описуе структури розв'язувано!' функцюнально!' задач!.

На другому кроку, що е центральним в ¡деолопчному плат, у баз! моделей шукаеться КМЗ, под!бна по визначених ознаках концептуально'! модел! розв'язувано'1 задач!. На рис. 3 подана концептуальна схема одержання базисно! модел! функцюнальноУ задач!.

ШЗА

КМЗ Б

БМЗ А БМЗ Б

Рис. 3. Концептуальна схема одержання БМЗ

Базисна модель розв'язуваноТ задач! (задача А) розроблена на основ! вщомоТ базисно!' модел! задач! Б, що вщповщас КМЗ Б и подоби м1ж КМЗ А и Б. Подоба концептуальных моделей задач роздшено на цодобу конценпв, структур 1 функцш. Подоба концепт!в показуе, що два концепти в р1зних задачах мають под!бн! властивост!. Оскшьки кожний концепт представляеться в!дпов!дними атрибутами, подоба коицептт може бути обм!рювано подобою атрибутт. Показник подоби концепт!в Рк мае наступннй вид:

Рк =- 16/, К п /=1

де п - число пор'тнювапих атрибута; 5, - визначаеться в таким чином:

8

I

1, коли атрибута нсшбш; О, шакше

(9)

Структурна подоба показуе, що дш множини вщповщних концепта мають под!бш взаемозв'язки. Це вим1рюеться ¡зоморф!змом двох структур. Структурна подоба, однак, не гарантуе щентичш функцюнальш зв'язки. Функщональна подоба показуе, що дв1 модел! мають под!бш функцюнальш форми. Два р1вняння вважаються под1бними, якщо вони мютять у со61 той же самий наб!р функцюнальних оператор!в.

На третьему кроку запропонованого комплексу процедур вщбуваеться трансформащя БМЗ, зв'язано!' з\ знайдепоТ КМЗ у базисну математичну модель розв'язувано!' задач!. Це реал1зуе процедура постановки атрибутов, що робить зам ¡ну зв'язаних 13 функщею атрибута на !'хш вщпов1дност1 в розв'язуванш задач!.

Оператор В, що реал!зуе другий етап П01-технологн, в!дпов!дно до (7) полягае в перетворенш БМЗ у ФМЗ. Виходячи з (4)! (5), одержимо:

тобто в основ! формування ФМЗ ¡з БМЗ лежить доповнення структурних компонента <Х, £», обумовлених базисною математичною моделлю, критер!альними функщями Р! компонентами <Т, Н, ф, Р, Я, (/>, що характеризують суб'ективн! преваги ОПР щодо поточно!' ситуацн в ПрО.

Оператор В подан у робот! у вид! комплексу процедур визначення суб'ективних параметров модел! I м!стигь у со61 два кроки:

1. Специф!кац!Т критер!!'в.

2. Формал!заци додатково'У ¡нформашУ в!д ОПР.

Визначення критернв, що е першим кроком цього етапу, полягае у вибор! з набору перем!нних р!шення X, визначеного в БМЗ, критерг'альних функцш ! визначенш Ухнього типу вщповщно до специфгсацн ФМЗ. Попм проводиться сер!я оптим!зацш для обчислення точки утоп!!' й апроксимащУ точки надира. Цей крок завершуеться обчисленням так називаного компром!сного р!шення.

Заключний крок другого етапу представляе ¡з себе формал!защю додатково!' шформаци вщ ОПР, що виражаеться в призначенш кожному компоненту з визначеного (10) набору <Т, Н, (р, Р, Я, 11> в!дпов!дного значения, обумовленого специфжою розв'язувано!" задач!.

Нс0,0\5 = <Р, Г.Я.ф, Р. Л, Ц>,

(10)

Зазначений комплекс процедур, па основ! проведено!' таксоном!!', формал1зований у робот! у видгмножини призначень АР:--------------------------------

лга =(Ф®,Фа,ФГ, ФН,Ф~,Ф", Ф~), (11)

/ / Л ф р г и

де ф^ : Е —» , ш'екщя, то призиачае БМЗ вщповщний тип

критер1"Ув ф у (Е), ф у (£) е ©, який буде використовуватися для формування ФМЗ; ф ~ : Н -> , ш'екщя, що призпачае БМЗ вщповщний тип задач!

ф ~ (с,), ф ~ ^) б 0,, що характеризуе вид необхщного для ОПР упорядкування вар!ант1в рпнення; ф^ : Н -> Я^ , ш'екщя, що призиачае БМЗ еН вщповщну миожипу шкал крнтер1"Ув ), Ф^Й )е0,

використовуваних ОПР при формувашн ФМЗ; ф ~ : Е -> , ш'скшя, що

призпачае БМЗ Е,.Е,еЕ вщповщну множину вщображень ф "(!;),

яка ставить у ш'дповщшсть множил! припустимих альтернатив множину

векторних оцшок; ф~ : Е —> Л , ш'скшя, що призначас БМЗ

вщповщний тип преваг ОПР ф ~ (£,). Ф ~ Й) е ®> який с уявленням

ефективност! альтернатив; ф~ : 2 -> , ш'екшя, що призиачае БМЗ £ДеЕ

вщповщну множину правил П0р1вняння векторних оц!нок ф~(4)> ф~(£) е 0,

використовуване при формуванш ФМЗ; ф~:Е —>11., ш'екщя, що призиачае БМЗ 4,£еЕ в!днов!дну структуру облает! бажаних значень критер!Ув ф~(Е,) е О, що визначасться ОПР.

У третьому роздЫ автором проведена формашзашя елеменпв запропоновано'1 П01-технологн формування багатокритер1альних моделей, зокрема формализовано уявлення КМЗ \ БМЗ у базах моделей, визначена подоба моделей на концептуальному, структурному 1 функщонапьному р1внях, формашзоване уявлення компонент модел! суб'ективного характеру.

КМЗ представляеться як комбшащя графа концегтв 1 ¡ерархп атрибупв, елементи яких е екземплярами концегтв ПрО 1 вщповщних Тм атрибупв, що представляють ¡нтерес для ОПР.

БМЗ представляеться атрибутном графом модел1 1 узагальненим графом. На в ¡дм ¡ну вщ КМЗ, що характеризуеться графом концепт! в 1 ¡ерархкю атрибупв, яки показують семантичш зв'язки М1ж ознаками задач! в розумшш ОПР, графи уявлення БМЗ показують фактичш функцюнальш зв'язки у математичних моделях.

Одше\' з основних задач першого етапу запропонованоГ П01-технологн е встановлення подоби вар1ант1в пар КМЗ-БМЗ. Осктьки кожний вар1ант пари КМЗ-БМЗ перебувае з ознак розв'язувано!' задачу модельних структур 1 математичних функцш, подоби визначеш на концептуальному, структурному I функщонапьному р1внях.

Кшцевий вид створюваноТ модел1, вщповщно до (1), визначаеться видом скаляржи функщТ Рх, що представляе ¡з себе математичний взаемозв'язок критерпв, побудований по визначеному принцип!. Найвщомший I простой шдхщ використовуе скалярну функцш Рх у вид1:

де ак - вагош' коефвденти ¿-того критерто, обумовлеш ОПР, /Х(х) -лшшна (др1бно-лшшна) критер1альна функщя; К - число критер1альних функцш.

При наявносп у ОПР бажаних значень критерий використовуеться пщхщ цшьового програмування, у якому мппм1з1руеться вщстань М1ж вектором поточних значень критерпв I заданого цшьового значения г :

к

(12)

(13)

Розширенням можливостей цшьового програмування е використання скалярноУ функтш у вид!:----------------------------------------------------- --------------------

= шах

1<кйк

{ю* (/*(*)--) }+8 ^(/хС*)--)

(14)

где а>к - коефщент к-того критерио; е - техшчний параметр.

Використання функцйГ (14) при е =0 1 точки утопи ?и у якост! цшьового значения генеруе сукупшсть Чебишевських норм для вим1ру вщсташ мгж точкою утопи 1 поточним Парето-оптимальним ршенням:

Розширенням скалярноУ функцп модел: (12) с завдання облаем

бажаних значень критерпв ршпями прагяення (шльовим значениям г) 1 р1внями допустимое^ г:

де (4- функцп досягнення компонента, визначаюиц ступшь досягнення бажаного 1 припустимого значень критер1ев.

Максим 1защя скалярно!" функцп (16) забезпечуе одержання Парето-оптимальних рпиень.

Виб1р одного ¡з видт скалярно!' функцп (12-16) робиться на основ! отриманоУ вщ ОПР додатковоУ шформацп шляхом призначення структурним компонентам модели, визначених значень, що вщповщають поточноУ ситуащУ в ПрО.

Отриманий вид скалярной функш'У визначае кшцевий вигляд формашзованоУ математичноУ модел1 задач!, що е вихщним результатом запропонованоУ П01-технологн.

Р = шах

X

1£к£К

(15)

(16)

Четвертий розди! присвячений от'ши 1 реал1защГ розробленоУ П01-технологп формування багатокритер1алъних моделей функцюнальних задач АСУ.

3 метою оцшки ефективносп запропоновано!' П01-технолог!У проводиться пор1вняльний анагнз комплексу процедур формагпзацп постановки задач! й одержання формально!' модел! з вщомими подходами до формування модел!, що показуе переваги розробленого комплексу процедур. Оцшка проводилася по 4 узагальненим показникам, що характеризуют основш ознаки розглянутих шдход!в: охоплення ва'х можливих ситуацш ПрО, використання знань об ПрО, використання знань про методику моделювання, багатократне використання моделей. Оцшку якост сформовано! модел! запропоновано проводити по 3 показникам: придатнють для практичного використання, повнота ! несуперечливють модел!.

Реал!защя П01-технолог!У формування багатокритер!альних моделей полягае у розробщ програмних шструментальних засоб!в автоматизацн формування моделей (ЗАФМ) як компонента пщсистеми шдтримки р!шення задач (ППРЗ). Доводиться характеристики, структура ! вимоги до ППРЗ. Розглядаеться структура! реап!зован! функци ЗАФМ.

Для одержання практично значимих результате в робота наведений приклад ршення функцюнальноУ задач! формування виробничоУ програми за допомогою розроблених ЗАФМ ! додаткових модульних програмних засоб!в для реал!защГ всього циклу ршення функщ'онально!' задач! з метою одержання придатного для практики результату. Отримаш результата св!дчать про ефективн!сть розроблено!" П01-технологп, що виражаеться в шдвищенш якост! прийнятих планово-економ!чних р!шень.

ВИСНОВКИ

1. В первом разделе диссертационной работы проведен анал1з практично!' потреби в ршенш функц!ональних задач шдсистем АСУ ! моделей Ух представления, анал!з п!дход!в до формування багатокритер!альних моделей, проанал!зован! напрямки досл!джень !з питань створення моделей, !снуюч1 пщходи до формування моделей ! зазначеш \'хн! переваги \ нестач!. Все це дозволило вибрати основний напрямок дослщжень, сформулювати мету 1 задач! дисертащйноУ роботи.

2. Проведено таксономпо обраного класу моделей функц!ональних задач \ видшеш основн! складов! багатокритер!альних моделей. Це дозволяе представити багатокритер!альну модель сукупн!стю типових компоненте, що вщбивають об'ективн! ! суб'ективн! характеристики розв'язувано!' функцюнальноУ задач! I е основою для розробки основних концепцш

технологи формування багатокритер!ал1>них моделей функцюналышх задач АСУ.

3. Розроблено проблемно-ор1ентовану ¡нтегровану технолопю формування багатокритер1альних математичних моделей, ор!ентовану на р1шепня так названих слабко структурованних задач, що в загальному випадку означае недостатню формалгзовашпсть 1 структуризащю цшей прийняття ршень, описи самого ршення, множини альтернатив, показниюв для оцшки альтернатив, метод1в оцшки 1 вибору альтернатив. Запропонована двухетапна П01-технолог!я дозволяе ОПР, що не е фахпщем в облает! обчислювальноТ техшкн I математшших метод!в, безпосередньо брати участь як у формуванн! структури модель так 1 у визначенш додатково! шформацм, що вщображуе його суб'ективш переваги.

4. Як перший етап ПОГ-технологп запропоиовано проблемно-ор!ентований комплекс процедур формал1защ1 постановки задач! й одержання формально! модел!, що розроблений на основ! метод!в М1ркування за аналопею 1 розширений властивостями синтез-заснованих шдход!в. Це дозволило ефективно використовувати переваги як першоТ групи метод1в (можлив!сть багатократного використання, низька обчислювальна складшсть), так 1 другий (охоплення бшыиост! ситуацш ПрО, використання знань про ПрО для допомоги ОПР в опиЫ розв'язуваноТ задач!), що показано в пор1внялыюму анал!зь

5. Як другий етап П01-технологп запропоновано комплекс процедур формал!зацм суб'сктивних параметр ¡в модель Це дозволяе формалпувати одержання додатковоУ шформаци 1»д ОПР, що вщражае його суб'сктивш переваги.

6. Формализовано уявлення елеменпв П01-технологн, що вюиочають у себе формаЛ1зац1Ю уявлення концептуально!'! базисно! моделей задач! (КМЗ ! БМЗ, вщповщно) у базах моделей; визначення подоби моделей на концептуальному, структурному ! функцюналыюму р!внях. Отриман! результати дозволили перейти до розробки ¡нструментальних засоб!в автоматизацп формування багатокритер!альних моделей, що реал!зують запропоновану П01-технолопю.

7. Доведено ефектившсть розробленого комплексу процедур формал!зацн постановки задач! й одержання формально!' модел! в результат! иор!внялыюго анал!зу з вщомими методами формування моделей.

8. Розроблено структуру ! визпачен! характеристики ¡нструментальних засобт автоматизац!'! формування моделей (ЗАФМ), що реал!зують запропоновану П01-технолопю. Показано м!сце розроблювальних ЗАФМ у пщсистеШ п!дтримки р!шення задач.

9. Для одержання практично значимих результат в розглянуте ршення задач1 формування виробничоУ програми за допомогою розроблених 3aco6iß автоматизацй' формування моделей.

Подана автором ПОЬтехнолопя формування багатокритер1альних моделей функцюнальних задач АСУ е функционально закшченоТ для даного етапу дослщжень i дае базис для подальшого розвитку i дослщжень. Отримаш в дисертацшнш робой результата е ршенням сформульованоУ в першому роздш головно'1 науковоТ проблеми дисертацп i представляють наукову i практичну цнписть.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦП

1.Левыкин В.М., Стопченко Г.И., Айдаров A.B. Формирование моделей слабоструктурированных задач в системах поддержки принятия решений // АСУ и приборы автоматики -Харьков: ХТУРЭ,-1998.-№ 108,-С. 155-159.

2. Айдаров A.B. Таксономическая структура представления моделей /I Вестник Харьковского государственного экономического университета - 1998 -№4(8). - С.93-95.

3. Левыкин В.М., Айдаров A.B. Инструментальные средства формирования математических моделей решения функциональных задач h ИУС на железнодорожном транспорте -Харьков: ХГАЖТ,- 1999. - №1(16). -С.82-84.

4. Айдаров A.B. Формирование математических моделей решенщ функциональных задач на основе подобия информационных моделей h Системный анализ, управление и информационные технологии: Вестник ХГПУ. Сборник научных трудов. Вып. 51. -Харьков: ХГПУ, -1999. -С.22-25.

5. М1хаевич O.I., Айдаров О.В. Модель та алгоритм виршення одногс окремого випадку систем Hoi оптим1зацп // Вестник ХГПУ. Серия "Новые решения в современных технологиях". Вып.58. -Харьков: ХГПУ, 1999. -С. 25-27.

6. Левыкин В.М., Михаевич А.И., Айдаров A.B. Выбор методов t интеллектуальных системах поддержки принятия решений // Труды 3-i Международной конференции «Теория и техника передачи, приема i обработки информации.» Харьков-Туапсе: ХТУРЭ.- 1997. - С. 270.

7. Райков В.М., Айдаров A.B., Петриченко A.B. Построение моделе* в интеллектуальной системе поддержки принятия решений II Сб. науч. тр. пс матер. 4-й Международной конференции. «Теория и техника передач! приема и o6pai6oTKH информации».- Харьков: ХТУРЭ,- 1998.- С.291.

________________________________________________________АНОТАЦ1Я_______

Айдаров O.B. Проблемно-opienTOBana штегрована технолопя i засоби формування багатокритер1альних моделей функцюнальних задач АСУ. Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового щабель кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.13.06 - автоматизоваш системи управлигня та прогресивн1 шформашйш технологи. - Харивський державний техшчний ушверситет радюелектрошки, Харюв, 2000.

Дисерташя присвячена питаниям формування багатокритер!алышх математичних моделей функцюнальних задач АСУ. У робот! запропонована проблемно-opieHTOBaHa штегрована технолопя формування багатокритер1альних моделей, що перебувае з двох етатв. На першому з них формуеться базисна математична модель задач! (БМЗ), що представляв структуру модел! i перебувае ¡з системи математичних виражень, як1 описують ф!зичш i лопчш сшввщношення М1ж елементами функцюнальноТ задач!. На другому еташ формуеться формашзована математична модель задач! (ФМЗ) шляхом формалвацп додатковоТ шформаци, яка вщображуе суб'ективш преваги особи, що приймае ршення (ОПР). Це дозволяе сформувати б агато к р ите р i ал ь и у модель розв'язувано!' функцюнальноТ задач!, що шдображус як об'екгивш, так i обумовлеш ОПР, ознаки ситуацн предметно!' область Розроблено комплекси процедур, що реал1зують зазначеш етапи формування модел!, а також запропонована структура i характеристики ¡нструментальних засобш, що реалЬують зазначену технологпо. Результата робота знайшли практичне застосування при pinieiini планово-економ!чних задач виробничих шдприемств.

Ключови слова: функщональш задач! АСУ, багатокритер1альш модел!, формування модел!, базисна математична модель задач^ формашзована математична модель задач!, шструменталын засоби.

АННОТАЦИЯ

Айдаров A.B. Проблемно-ориентированная интегрированная технология и средства формирования многокритериальных моделей функциональных задач АСУ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2000.

Диссертационная работа посвящена вопросам формирования многокритериальных математических моделей функциональных задач АСУ. Автором проведен анализ современного состояния проблемы, который показал имеющиеся недостатки, что позволило сформулировать цель и задачи исследования.

Основным научным результатом диссертационной работы, реализующим поставленную цель исследования, является разработанная проблемно-ориентированная интегрированная технология (ПОИ-технология) формирования многокритериальных моделей функциональных задач АСУ. Для этого прежде всего была проведена таксономия многокритериальных моделей и получена иерархическая таксономическая структура выбранного класса моделей. Это позволило выделить основные типовые компоненты многокритериальных моделей и, на основе этого, формализовать технологию формирования многокритериальных моделей в виде комплексов процедур формализации постановки задачи, получения формальной модели и определения субъективных параметров модели. Определены понятия концептуальной модели задачи (КМЗ), базисной и формализованной математических моделей задачи (БМЗ и ФМЗ, соответственно), которые являются элементами разработанной ПОИ-технологии. Рассматриваемая ПОИ-технология включает формирование КМЗ, отражающей взаимосвязи концептов (понятий) предметной области, из вербального описания постановки задачи; нахождение аналогии КМЗ в базе моделей; формирование БМЗ, представляющей из себя математическое описание области допустимых решений; спецификация ЛПР критериев и определение дополнительной информации субъективного характера для получения ФМЗ, представляющей из себя формализованную многокритериальную математическую модель.

Автором проведена формализация элементов предложенной ПОИ-технологии формирования многокритериальных моделей, в частности формализовано представление КМЗ и БМЗ в базах моделей, определенс подобие моделей на концептуальном, структурном и функциональном уровнях, формализовано получение БМЗ из найденого аналога.

С целью оценки эффективности разработанной ПОИ-технологщ проведен сравнительный анализ комплекса процедур формализации постановки задачи и получения формальной модели с известными подхода\н к формированию модели, который показал преимущества разработанно? технологии.

Реализация предложенной ПОИ-технологии формирования моделей подразумевает разработку инструментальных средств автоматизацш формирования моделей (САФМ) как компонента подсистемы поддержк! решения задач (ППРЗ). Приводится характеристика и требования к ППРЗ

Рассматриваются структура и реализуемые функции СЛФМ. Для получения практически значимых результатов рассматривается пример "" решения функциональной задачи с помощью разработанных САФМ, реализующих предложенную ПОИ-технологиго формирования многокритериальных моделей функциональных задач АСУ.

Результаты проведенных исследований и выполненных разработок внедрены в виде элементов математического, алгоритмического и программного обеспечения при развитии автоматизированных комплексов решения функциональных задач технико-экономического планирования и управления АСУ производственными предприятиями.

Ключевые слова: функциональные задачи АСУ, многокритериальные модели, формирование модели, базисная математическая модель задачи, формализованная математическая модель задачи, инструментальные средства.

ABSTRACT

Aydarov O.V. Problem-oriented integrated technology and tools for building multicriteria models of functional problems ACS. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speziality 05.13.06 - automated control systems and progressive information technologies. - Kharkov state technical university of radioelectronics, Kharkov, 2000.

The thesis is devoted to problems of creation of multicriteria mathematical models of the functional tasks of a automated control system (ACS). In operation the problem-oriented integrated technology of creation of multicriteria models consisting from two stages is offered. On first the basic mathematical model of the task (BMT), representing structure of model and consisting from the system of mathematical expressions circumscribing physical and logical relations between units of the functional task is formed of them. At the second stage the formalized mathematical model of the task (FMT) is formed by formalising the additional information mirroring of subjective preference the decision maker (DM). It allows to generate multicriteria model of the soluble functional task mirroring as objective, and defined DM, tags of a situation of problem domain. The complexes of procedures realizing indicated stages of creation of model are developed, and also the structure and characteristics of the tools realizing the indicated technology is offered. The outcomes of operation have found practical application at solution of the economical tasks of industrial firms.

Keywords: functional tasks of a ACS, multicriteria models, model building, basic mathematical model of the task, formalized mathematical model of the task, tools.