Системы поддержки принятия решений - ваш инструмент для правильного выбора

Украинский академик - о формальных методах решения задачи выбора.

Вместо введения

Деятельность деловых людей связана с необходимостью ежедневно принимать решения различной сложности. Примерами могут служить: выбор направления развития фирмы, выбор варианта автоматизации деятельности компании, определение варианта размещения филиала, типа выпускаемого или закупаемого товара, выбор помещения под офис, типа оборудования, выбор кредитора, соисполнителя работы, назначение на вакантную должность одного из многих кандидатов и т. д.

Обоснованность и профессиональный уровень принимаемых решений определяет, в конце концов, эффективность деятельности фирмы. Необходимость учета при принятии управленческих решений большого количества политических, экономических, социальных, юридических и моральных факторов значительно усложняет задачу выбора правильного варианта решения. В первую очередь, это связано с необходимостью сбора необходимой для принятия решения информации. В этом отношении существенную помощь руководителю оказывают современные информационные системы. Однако обладание необходимой информацией - необходимое, но недостаточное условие для принятия правильного решения. Действительно, проведем такую аналогию. Представьте себе, что вы обладаете всеми анализами, рентгенограммами, кардиограммами, томограммами и так далее, по которым можно поставить правильный диагноз и принять правильное решение о методах и средствах лечения. Однако для этого нужно обладать знаниями врача, причем, как правило, в сложных случаях привлекать врачей нескольких специальностей.

При принятии действительно сложных решений необходимо привлекать экспертов - специалистов в различных областях знаний, ибо, как говаривал Козьма Прутков, «нельзя объять необъятное». Не может один, даже самый талантливый, человек быть действительно большим профессионалом во многих областях знаний. Однако чтобы эффективно использовать знания экспертов, нужно, во-первых, знать, какие эксперты вам необходимы, во-вторых, какие вопросы ставить перед ними, и, наконец, как использовать их знания для принятия решения. Ошибкой будет поручать эксперту принимать решение. Опираясь на знания экспертов, принимает решение руководитель, поставивший задачу.

Допустим далее, что как-то вам удалось собрать нужных экспертов и извлечь их нужные для обоснования решения знания. Однако эксперты показали, что существует великое множество взаимосвязанных факторов, влияющих на эффективность решения. Каждый из экспертов знает, как связаны факторы, относящиеся к его компетенции, но и только. А для принятия решения нужно учесть взаимосвязь всех факторов, относящихся к компетенции разных экспертов. Таких связей могут быть десятки, а для сложных проблем (например, определения стратегического направления развития фирмы) и более. В то же время руководитель, принимающий решение, - обычный человек (да простят меня боссы!) с присущими всем людям психофизиологическими ограничениями, заключающимися, в частности, в том, что человек может оперировать одновременно не более, чем 7-9 объектами. Где же пути разрешения имеющегося противоречия?

Оно может быть разрешено только на основе применения математических методов, воплощенных в современных информационных системах поддержки принятия решений (СППР).

Эти системы начинают все шире применяться государственными организациями и крупными корпорациями (U.S. Navy, NASA, IBM, General Motors, Xerox, 3M, Rockwell International, Reiter Consulting Group International и др.) Примеры задач, решаемых с привлечением СППР: обоснование направлений развития систем высшего образования США на период 1985-2000 годы; выбор методов завоевания рынка бытовой техники; оценка привлекательности в ближайшие 10 лет регионов США для трудоустройства людей, окончивших колледж; распределение средств между мероприятиями, направленными на уменьшение бандитизма; оценка перспективности видов альтернативного горючего для автомобилей; распределение средств между проектами социальной программы гуманитарной направленности; отбор научно-технических проектов в рамках конкурса; выбор перспективных направлений информатизации страны; выбор ERP-системы для корпорации и пр. В последнее время СППР начинают применяться и в интересах малого и среднего бизнеса (например, выбор варианта размещения торговых точек, выбор кандидатуры на замещение вакантной должности, выбор варианта информатизации и т. д.) Врезка!

Сущность методов поддержки принятия решений

Главной задачей, которую приходится разрешать при принятии решения, является выбор альтернативы, наилучшей для достижения некоторой цели, или ранжирование множества возможных альтернатив по степени их влияния на достижение этой цели. В настоящее время разработано большое количество методов оказания помощи лицу, принимающему решение (ЛПР), при осуществлении этой задачи. Рассмотрим основные из них.

Прежде всего, необходимо решить нетривиальную задачу выбора множества критериев оценки альтернатив. Для этого может быть использован, в частности, подход, предусматривающий декомпозицию главной цели до того уровня детализации, когда для нижнего уровня иерархии целей можно сформулировать критерии, позволяющие адекватно описать степень достижения целей при принятии той или иной альтернативы (см. рис. 1).

рис. 1. Декомпозиция целей.

Применительно к задаче выбора варианта информатизации в качестве главной цели фирмы может быть, например, повышение рентабельности фирмы, а критериями оценки вариантов могут выступать, например, затраты на информатизацию, способность поддерживать решения, возможность адаптации к другим видам деятельности фирмы, возможность защиты информации, время реакции на запрос, надежность оборудования и пр. Наборы значений этих критериев используются для описания исходов альтернативных вариантов решений (в дальнейшем, «альтернатив») с последующим формированием функции полезности, отражающей предпочтения ЛПР и позволяющей каждому набору значений оценок альтернатив по выбранным критериям поставить в соответствие некоторое число, характеризующее эффективность альтернативы. Построение функции полезности на основании формального описания предпочтений предполагает, в частности, способность ЛПР выполнить замещения, то есть в простейшем случае выбрать в качестве лучшей одну из двух альтернатив, причем одна из них превосходит вторую по некоторому критерию А, но уступает по критерию В при равных оценках по остальным. Для этого ЛПР должен полностью владеть проблемой. Применительно к задаче выбора варианта информатизации фирмы ЛПР должен, в частности, указать, какой из двух вариантов предпочтительней для повышения рентабельности фирмы: тот, который обеспечивает возможность поддержки принятия решений, но уступает по времени реакции, или вариант, обеспечивающий меньшее время реакции на запрос, но не содержащий средств поддержки принятия решений при равных оценках по остальным критериям. Как видно, ЛПР совсем не просто сделать выбор! Для действительно сложных комплексных проблем допущение о способности ЛПР осуществлять подобные замещения весьма сильно, ЛПР не может обладать всеми знаниями, необходимыми для квалифицированного решения этой задачи. Поэтому для решения таких сложных проблем следует привлекать многих специалистов в разных областях знаний, что при использовании такого подхода весьма затруднительно.

Упрощение построения функции полезности достигается при использовании метода аналитических иерархических процессов (АНР). Сущность метода заключается в следующем. ЛПР осуществляет вначале попарное сравнение значимости выбранных критериев. Затем этот же метод используется для попарного сравнения альтернатив относительно каждого выбранного критерия. На основе этого СППР рассчитывает коэффициенты значимости критериев, коэффициенты значимости альтернатив относительно каждого критерия, что позволяет рассчитать для каждой альтернативы значения линейной функции полезности.

Развитием этого метода является метод аналитических сетевых процессов (ANP), который позволяет учесть взаимосвязи между критериями. Однако использование каждого из трех названных подходов связано с необходимостью ЛПР решать сложную задачу выбора набора критериев, адекватно описывающих влияние альтернатив на достижение главной цели.

Особенно сложным становится эта задача при принятии решений относительно формирования комплексных целевых программ.

Основные задачи разработки сложных КЦП, это формирование промежуточных целей КЦП и отбор проектов, включаемых в программу. Необходимость решения последней задачи определяется общностью и ограниченностью ресурсов, выделяемых на выполнение программы.

Объектом как непосредственного, так и косвенного влияния результатов выполнения проектов КЦП является большое множество людей. Построение адекватной модели объекта влияния КЦП, позволяющей оценить абсолютное значение показателя эффективности ее проектов, представляется весьма проблематичным. Это в большинстве случаев приводит к отказу количественной оценки эффективности проектов КЦП и принятию решения об их отборе на основании чисто качественных, интуитивных соображений. В то же время, для обоснованного решения задачи выбора достаточно иметь результаты количественной оценки сравнительной эффективности проектов. Получение таких оценок значительно проще, чем вычисление абсолютных показателей эффективности.

Опыт разработки сложных КЦП показывает, что для ЛПР понятие «главная цель» программы более близко, чем понятие «критерий». Вследствие этого при разработке КЦП удобнее пользоваться понятиями «цель», «подцель», «надцель» и рассматривать процесс выполнения программы как достижение взаимосвязанных подцелей. Для оценки эффективности проектов в этом случае более приемлемым представляется подход, который можно назвать многоцелевым оцениванием альтернатив. Сущность его заключается в следующем. Каждый из проектов КЦП (альтернатива) оценивается единым показателем эффективности - степенью влияния его выполнения на достижение главной цели программы. Применительно к задаче выбора варианта информатизации фирмы главной целью может быть «повышение рентабельности». Непосредственная оценка влияния выполнения проектов на достижение главной цели программы является трудной задачей. (Действительно, трудно оценить влияние на степень достижения этой цели замены в существующей системе управления фирмой применяющихся в настоящее время ПЭВМ PC/AT 486 на Pentium 200.) Поэтому используется прием, основанный на построении иерархии целей, то есть на декомпозиции главной цели программы на подцели, где на нижнем уровне иерархии находятся цели проектов. Построение иерархии целей состоит в следующем. Эксперту ставится вопрос: «Достижение каких подцелей непосредственно влияет на достижение главной цели программы?» Пусть это будут подцели g1, g2, ... gn. Теперь обратимся к подцели g1. Зададим эксперту вопрос: «Является ли подцель g1 целью выполнения какого-нибудь проекта?» Если «ДА», то дальнейшая декомпозиция подцели g1 не нужна. Если «НЕТ», то зададим тот же вопрос, который ставился относительно главной цели, но теперь вместо главной цели в вопросе будет фигурировать подцель g1.

Повторяя этот процесс для всех подцелей, которые сформированы на предыдущих шагах, построим иерархию целей, на достижение которых влияет выполнение проектов КЦП (см. рис. 2).

рис. 2. Иерархия целей КЦП. Цели изображены прямоугольниками, варианты решений (альтернативы) - овалами.

Применительно к рассматриваемому примеру выбора варианта информатизации фирмы в качестве непосредственных подцелей главной цели могут быть:

• ускорение оборачиваемости средств,
• увеличение контролируемой части рынка,
• снижение цены продукции и т. д.

Заметим, что между подцелями могут существовать взаимосвязи, например, подцель «снижение цены продукции» оказывает положительное влияние на достижение подцели «увеличение контролируемой части рынка». Применительно к рассматриваемому примеру в качестве проектов выступают различные варианты информатизации.

В общем случае иерархия целей содержит как стимулирующие, так и угнетающие прямые и обратные связи между целями различных типов, что позволяет отразить многообразие взаимовлияний целей более полно, чем при использовании критериев.

После построения иерархии эксперты количественно оценивают влияние подцелей, в том числе и проектов, на достижение непосредственных надцелей, используя методы парных сравнений либо непосредственного оценивания. На основании этой информации, а также структуры иерархии подцелей рассчитываются показатели относительной эффективности проектов.

Такая технология построения иерархии целей позволяет действительно квалифицированно структурировать проблему, наметить промежуточные цели и превратить ее в базу знаний о проблеме, аккумулирующей знания экспертов именно в областях их действительной компетенции.

Внимательный читатель, очевидно, задаст вопрос: «А где же здесь ЛПР? Не доверился ли он полностью экспертам и не передал ли он им право принимать решение?» Нет, это не так. ЛПР решает стратегические вопросы: формулирует главную цель программы, выражая тем самым свой замысел. Кроме того, он, как правило, определяет подцели главной цели, решая оперативные задачи. Если к тому же он - высокий профессионал в какой-нибудь узкой области (например, финансист), то может выступать в роли эксперта и при декомпозиции некоторой цели более низкого порядка, относящейся к области своей компетенции. Может возникнуть еще один вопрос: «Нельзя ли, осуществив декомпозицию главной цели на ее непосредственные подцели, разделить сложную задачу на более простые, для которых полученные подцели являются главными?» Как правило, нельзя, так как при этом не будут учитываться многие реально существующие связи между целями. В качестве примера того, к чему может это привести, вспомним, как в недалеком прошлом организовывалась работа некоторых отраслей, например, железнодорожного транспорта. Показателем эффективности этой отрасли были тонно-километры. При этом часто эти тонно-километры набирались за счет абсолютно бесполезных и даже вредных с точки зрения эффективности всего хозяйства встречных перевозок. Или производство товаров, не находящих спроса? Но отрасли планы относительно своих показателей эффективности перевыполняли! Применительно к решению задачи информатизации фирмы независимое от главной цели рассмотрение такой проблемы, как «повышение качества делопроизводства», может привести к выводу о необходимости замены, например, PC/AT 486, используемой только для написания текстов, на Pentium 200, что несмотря на очень незначительное повышение качества делопроизводства приведет к снижению степени достижения цели «повышение рентабельности фирмы» вследствие неоправданных в данном случае затрат на приобретение этих более совершенных ПЭВМ.

Какова же сложность иерархий целей реальных КЦП? Автор имеет опыт построения иерархий для двух таких КЦП - комплексной социальной программы гуманитарной направленности, международного фонда «Видродження» (основанного Дж. Соросом), и программы информатизации Украины. В обоих случаях иерархии содержали более двухсот целей, причем каждый из проектов оказывал непосредственное влияние на 5-30 целей, а опосредованное влияние - на несколько десятков целей. Ясно, что ни одному человеку не под силу учесть такое количество связей при принятии решений. Однако современные ПЭВМ справляются с этой задачей.

Отметим, что построение в полном объеме иерархии целей для достаточно сложной КЦП достаточно трудоемко и дорого. Однако - это база знаний для решения не одной управленческой задачи. Она может и должна использоваться для решения многих задач. Для этого предусматриваются средства «подвязки» вариантов решений (альтернатив) различных задач к иерархии целей. Можно, например, иерархию целей, построенную для выбора варианта информатизации, использовать для определения наилучшего в отношении той же главной цели варианта организации рекламной кампании, выбора типа продукции и т. д. Здесь изменится лишь содержание проектов и их связи с подцелями.

Рассмотренные методы поддержки решений основаны на определении коэффициентов влияния экспертами или ЛПР. Однако разработаны методы поддержки принятия решений, адаптирующиеся к предыдущему опыту ЛПР. Необходимость такого подхода возникает при периодическом решении однотипных задач. Поясним это на простом примере. Пусть вам, как руководителю, нужно выбрать одного из нескольких кандидатов и назначить его на вакантную должность, причем на подобных должностях у вас уже работает несколько сотрудников. Система предложит вам проранжировать этих сотрудников по степени успешности работы. Как правило, для вас это не составит труда, хотя в большинстве случаев вам будет затруднительно четко сформулировать критерий, по которому вы провели ранжирование. Далее система предложит вам сформулировать частные критерии (профессионально важные качества), которые, по вашему мнению, определяют успешность работы на данной должности (например, добросовестность, обязательность, эрудиция, трудолюбие, коммуникабельность и т. д.) и проранжировать уже работающих на данной должности сотрудников по каждому из этих частных критериев. На основании этого система рассчитывает коэффициенты важности этих частных критериев, которые несут информацию о вашем опыте в принятии решения по этому кадровому вопросу. Далее вам следует проранжировать кандидатов на должность по каждому из частных критериев, и система, используя эти оценки и ранее рассчитанные коэффициенты значимости частных критериев, определит рейтинг каждого из кандидатов и предложит вам самого достойного кандидата. Нетрудно видеть, что эта же система поможет выбрать вам тип сетевого оборудования, исполнителя работ по информатизации вашей фирмы и т. д. Отметим, что такая система является вашим личным инструментом, поэтому в качестве частных критериев вы можете использовать и конфиденциальные.

Классы систем поддержки принятия решений

Исходя из изложенных принципов поддержки решений, представляется целесообразным определить три класса СППР в зависимости от сложности решаемых задач и областей применения.

СППР первого класса, обладающие наибольшими функциональными возможностями, предназначены для применения в органах государственного управления высшего уровня (администрация президента, министерства) и органах управления больших компаний (совет директоров корпорации) при планировании крупных комплексных целевых программ для обоснования решений относительно включения в программу различных политических, социальных или экономических мероприятий и распределения между ними ресурсов на основе оценки их влияния на достижение основной цели программы. СППР этого класса являются системами коллективного пользования, базы знаний которых формируются многими экспертами - специалистами в различных областях знаний.

СППР второго класса являются системами индивидуального пользования, базы знаний которых формируются непосредственным пользователем. Они предназначены для использования государственными служащими среднего ранга, а также руководителями малых и средних фирм для решения оперативных задач управления.

СППР третьего класса являются системами индивидуального пользования, адаптирующимися к опыту пользователя. Они предназначены для решения часто встречающихся прикладных задач системного анализа и управления (например, выбор субъекта кредитования, выбор исполнителя работы, назначение на должность и пр.). Такие системы обеспечивают получение решения текущей задачи на основе информации о результатах практического использования решений этой же задачи, принятых в прошлом. Кроме того, системы этого класса предназначены для использования в торговых предприятиях, торгующих дорогими товарами длительного пользования, в качестве средства «интеллектуальной рекламы», позволяющего покупателю выбрать товар на основе своего опыта применения товаров аналогичного назначения.

Заключение

В компьютерном мире происходят удивительные события: люди одного поколения стали свидетелями стремительного прогресса в области вычислительной техники и программного обеспечения - от «мастодонтов» типа «Урал» и программирования вычислительных задач в машинных кодах до современных ПЭВМ и конструирования сложных информационных систем в объектно-ориентированной среде. Такой же прогресс наблюдается и в прикладном программном обеспечении. По мнению автора, в недалеком будущем обычными пользователями будут повседневно широко применяться системы, являющиеся интеллектуальными помощниками, в частности, системы поддержки принятия решений. Такие системы уже реально существуют. Надо поверить в их возможности и преодолеть психологический барьер (как, отдать «ящику» святое право принимать решения?!). Это право всегда остается за вами, просто система учтет ваши желания, обобщит мнения знающих людей и предложит вам оценки вариантов. (Ведь даже диктаторы всегда имели советников!) Тот, кто раньше начнет применять эти системы в повседневной деятельности (так же широко, как, например, Word), получит преимущество перед своими конкурентами.