Проектирование информационных систем: методика постепенной формализации для разработки АСУ.

Обеспечивающая часть АСУ сама является системой, поэтому для её проектирования также необходим системный подход. Структура обеспечивающей части включает основные виды обеспечения, такие как информационное, техническое, программное, лингвистическое, эргономическое и прочее, т.е. представляет средства для достижения целей АСУ. Модель постепенной формализации заключается в процессе выращивания структуры, исходя из целей и задач системы.

Эта методика системного анализа, которая должна сочетать методы активной интуиции и опыта специалистов и методы формального представления модели с процедурами оценки и решения. Принципиальная особенность модели постепенной формализации заключается в том, что она ориентирована на развитие представления исследователя об объекте непосредственно в процессе проектирования.

Модель постепенной формализации процесс итерационный:

1. вывод и формирование представлений об объекте и методах моделирования (должны получить несколько возможных вариантов);

2. выбор критериев оценки вариантов;

3. моделирование проблемной ситуации;

4. оценка результатов моделирования по выбранным критериям;

5. возврат к первому пункту, т.е. новые представления об объекте.

Пример:

1.В начале проектирования мы представляем нашу ИС как систему сбора информации, обработки информации и формирования отчётов. При этом система представляется нам как “чёрный ящик”, т.е. определяют начальные пункты сбора информации и конечные пункты формирования отчётов. Затем происходит отделение системы от внешней среды и деление её на компоненты, т.е. из каких систем она состоит.

2. Определяем связи, деля их на внешние и внутренние. Связываем компоненты (“поставить рядом”). Определим тип связи: сильная, слабая, количественная мера связи, которая оценивает близость компонентов. Эти описания можно строить на основе теоретико-множественных решений.

3. После построения структуры должен быть этап активизации лица, принимающего решения, который должен проанализировать и соединить компоненты в системно-структурное представление. Для этого необходимо ввести лингвистическое представление для разработки правил формирования вариантов. Разработка формального языка моделирования процессов (язык моделирования путей прохождения информации).

4. Системно-структурное представление должно быть представлено в формально-лингвистическом представлении. Результатом должна стать формально многоуровневая модель, описывающая пути и следования информации.

5. Выбор варианта оценки.

6. Оценка. Возврат на этап активации лица, принимающего решения.

Процесс завершается, когда степень удовлетворённости заказчика достаточна. Т. о. был получен алгоритм, обеспечивающий возможность программной реализации за счёт повторяемости процесса формирования и анализа модели при изменении первичных элементов и их оценок. Это алгоритм динамического программирования. Если на первом шаге выбираем структуру, то на втором этапе выбираем средства, которые могут эту структуру оптимальным образом обеспечить.

17. Методы экспертной оценки для выбора наилучших вариантов.

Существуют следующие методы оценок выбора наилучших вариантов:

· Определение результирующих оценок альтернатив;

· Методы оценки важности альтернатив.

Определение результирующих оценок альтернатив – количественные методы. Количественные методы описания связаны с анализом вариантов и их количественными характеристиками.

Количественные методы позволяют производить количественную оценку и решать следующие задачи:

­ оценивать показатели, характеризующие различные свойства систем;

­ выбирать оптимальную структуру системы;

­ выбор оптимальных значений параметров системы.

Количественные методы являются объективными, позволяют выбрать лучшую структуру системы.

При использовании количественных методов выбирается множество альтернатив, несколько человек, выступающие в качестве эксперта, ранжируют предложенные ему альтернативы по предпочтительности, затем из множества альтернатив выбирается наилучшая, используя: принцип Кондорсе, медиану Кемени, принцип Борда.

1). Принцип Кондорсе

Данный метод предполагает полное упорядочивание альтернатив. Составляется матрица, где прописываются числа, обозначающие, сколько раз какая-либо альтернатива была предпочтительней другой. В случае равенства альтернатив ставится 0. Далее подсчитывается сумма чисел каждого ряда матрицы. Строке с максимальной суммой ставится первое место, следующей – второе, потом третье и так далее. Если сумма одинакова, то место делится.

2). Медиана Кемени

Требует строгого ранжирования, т.е. полного упорядочивания альтернатив. Построение результирующей ранжировки требует введения понятия расстояния между ранжировками – число, характеризующее «удаленность» одной ранжировки от другой. Затем строится матрица отношений для всех экспертов. Найдя все матрицы отношений, необходимо получить матрицу потерь. Для нахождения решения полученную матрицу потерь необходимо оптимизировать так, чтобы сумма всех элементов над диагональю была минимальной. Оптимизировать матрицу можно, переставляя соответствующие столбцы и строки между собой. Для начала находим строку с минимальной суммой элементов. Она (и соответствующий столбец) вычеркивается из матрицы, ставится на первое место в результирующей ранжировке. Далее считается сумма элементов оставшихся строк, вычеркивается следующие строка и столбец и так далее. В результате получаем некоторую ранжировку, максимально близкую к оптимальной.

3). Принцип Борда

Является альтернативой принципу Кондорсе и заключается в следующем: альтернативам приписываются ранги в обратном порядке. Наихудший – 0, предпоследний по предпочтению – 1 и т.д. После этого находятся суммы чисел приписанных каждой альтернативе S_i, для i – альтернативы. Наиболее предпочтительным результатом является та альтернатива, для которой сумма будет максимальной.

Метод оценки важности альтернатив. Для оценки альтернатив в первую очередь необходимо определить шкалу, в рамках которой будет производиться оценивание. Существуют следующие виды шкал:

· шкала наименований – простейшая шкала, не позволяющая производить ни сравнения объектов, ни их математическое преобразование. Она позволяет только установить соответствие между объектом и числом (например, нумерация страниц в книге).

· Ранговая шкала. Так же допускает мат. преобразования, но позволяет судить о предпочтительности объектов (пример: превосходная – хорошо, нормальная - плохо);

· Шкала интервалов, допускает преобразование в виде линейной функции, т.е. для некоторого критерия и допустимо преобразование. Отличительная особенность шкалы – возможность нахождения разностей между оценками альтернатив. (примером может служить температура и время);

· Шкала отношений. Данную шкалу можно представить как частный случай шкалы интервалов при начале отсчета 0. Данная шкала подходит для измерения различных физических величин: скорость, вес и т.д. При необходимости шкалу интервалов можно привести к шкале отношений.

1) метод парных сравнений. Первоначально каждый эксперт попарно сравнивает все имеющиеся критерии, после чего от системы парных оценок необходимо перейти к вектору оценок, сравнивающему важность всех критериев вместе. Каждому критерию присваивается весовой коэффициент – предпочтительность критерия r критерию s, причём должно выполняться условие . По этой методике каждый эксперт строит матрицу парных сравнений. Затем результаты оценок усредняются. Далее производится переход от средней матрицы B к вектору q. Вектор q позволяет перейти от парного сравнения к общему сравнению. Для перехода вводится правило . Введём понятие W весов: . Тогда элемент рассчитывается по формуле: . Сравниваем сумму полученного вектора , сумма должна равняться 1. Если сумма получилась отличная от 1, следовательно, плохая согласованность мнений экспертов. При таком результате производят коррекцию весов.

2) Метод одномерного шкалирования. В основу данного метода положено оценивание экспертами объектов путем ранжирования. При этом, матрица предпочтений для каждого эксперта строится по принципу: .

На главной диагонали такой матрицы проставляются прочерки или нули. После получения матрицы всех экспертов усредняются и получается некоторая обобщенная матрица Р, элементы которой можно интерпретировать как процентное отношение или как вероятность. Полагается, что полученная оценка является случайной величиной, распределенной по нормальному закону.