Анализ и принятие решений

Министерство Высшего и Профессионального Образования РФ Сибирская Государственная Геодезическая Академия ИКиГИС Кафедра кадастра Реферат тема: “Анализ и принятие решений” Выполнил: ст. МГК Красильников А. Ю. Проверил: Панкрушин В. К. Новосибирск 1999г. Содержание Введение 4 1. Инженерный анализ 5 1. 1. Метод инженерного анализа 5 1. 2. Вычисления 8 1. 3. Проверки 8 1. 4. Оптимизация 10 2. ПринЯтие решений 12 2. 1. Характеристики процесса принятия решений 13
2. 2. Цель решений, принимаемых при инженерном проектировании 13 2. 3. Альтернативы в инженерных решениях 14
2. 4. Факторы, рассматриваемые при принятии инженерных решений 15 2. 5. Рациональный порядок принятия решений 17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21 АННОТАЦИЯ
В данном реферате дается обобщенное представление о теории принятия решений и методах инженерного анализа. Приводятся некоторые выводы и примеры, которые могут помочь инженеру овладеть некоторыми полезными навыками необходимыми при решении различного рода задач связанных с его профессиональной деятельностью. введение 1. Инженерный анализ
Инженерный анализ, связан с использованием основных физических принципов для решения задач с целью получения за приемлемое время приемлемых решений. Важным положением здесь являются: основные принципы, приемлемое время решения и приемлемое (имеющее смысл) решение. Выполняя инженерный анализ, инженер должен знать об ограничениях, свойственных избранному способу решения задачи. Например, ему необходимо знать, означают ли слова “приемлемое решение”, что полученный результат должен со 100, 10 или 1%-ной вероятностью соответствовать точному (т. е. идеальному) значению. Инженер должен также представлять себе, означает ли “приемлемое время решения” сутки, неделю или год. Кроме того, он должен знать о своих недостатках и сильных сторонах и в возможностях находящихся в его распоряжении вычислительных устройств и аппаратуры для экспериментальной работы.
Основное положение, развиваемое в этой книге, можно сформулировать так: “правильное” решение задачи инженерного анализа “правильным” методом возможно лишь при учете ограничений, с которыми сталкивается инженер, решающий эту задачу. Квалифицированные инженеры при решении задачи выбирают те методы, которые совместимы, с одной стороны, с их целями, а с другой стороны, с ограничениями, свойственными данному способу решения. Эта часть книги до гл. 10 включительно посвящена разработке методики инженерного анализа, в которой главный упор делается на применение основных законов природы (а не на приобретение специальных знаний), на способы принятия допущений и на необходимость понимания ограничений, свойственных тому или иному способу решения задачи. 1. 1. Метод инженерного анализа
Нельзя найти такую методику, которая будет одинаково пригодной во всех случаях. Чтобы избранная методика дала эффект, ею нужно пользоваться гибко, как руководством к действию, а не смотреть на нее догматически как на ритуал. Методика может привлечь внимание к важным или сложным вопросам, вызывающим затруднения у многих инженеров. Она может служить средством самопроверки, своего рода тихой гаванью при шторме или исходным пунктом для дальнейшего движения. Не ждите, однако, что можно получить стандартную формулу для решения ваших задач. Ее не существует. На каждом шагу необходимо мыслить четко, ясно, напряженно, творчески. Нужно знать свой вопрос и понимать его. Методика решения задачи—средство, мобилизующее ваши знания, но не заменяющее их. На рис. 1 схематически показаны основные этапы решения инженерных задач. В какой мере это согласуется с вашими собственными представлениями о данном предмете?
Определение задачи, ее конкретизация. Хотя совершенно очевидно, что это самый первый этап, однако именно здесь совершается много ошибок. Задача, сведенная к конкретному вопросу, позволяет выразить получаемое решение через величины, которые можно затем вычислить или измерить. Другими словами, нужно ставить такой вопрос, на который можно получить количественный ответ. Это не всегда легко сделать. Для этого нужно перейти от реальной физической ситуации к задаче, выраженной в форме конкретного вопроса. Например, недостаточно поставить вопрос: будет ли система работать? Такой вопрос не является конкретным. Вместо этого нужно ставить вопросы такого характера: какова выходная мощность силовой установки, если к ее входу подводится 5000 ккал/сек> Для подготовки рабочих условий задачи и их конкретизации необходимы определенный навык, понимание вопроса и умение рассуждать. Обычно каждый из нас может поставить вопрос в общем виде (например, будет ли система работать? будет ли температура слишком высокой? быстро ли будет затухать вибрация? ). Однако для решения задач инженерными методами, прежде всего, необходимо определить, что в действительности означает такое обобщение. Какая именно температура является “слишком” высокой? Что в секундах означает “скоро”? Инженер, занимающийся инженерным анализом, должен начинать работу с определения задачи, для которой можно будет получить количественное решение. Построение модели и принятие допущений. Следующим этапом процесса решения задачи, также причиняющим много неприятностей, является построение модели. Модель представляет собой идеализированное приближение к реальной ситуации. Построение хорошей аналитической модели предполагает принятие допущений, учитывающих относительную важность различных элементов задачи. Очень часто студенты спрашивают у профессоров, а молодые инженеры—у более опытных коллег: “Как вы узнали, что нужно было принять именно это допущение? ”. Иногда такие вопросы возникают в связи с отсутствием опыта, что приводит к принятию неудовлетворительных допущений. Во многих же случаях у студента или молодого инженера просто нет возможности принять допущения из-за неумения обдуманно построить аналитическую модель ситуации. Впрочем когда им подсказывают сделать это, в большинстве случаев молодые инженеры принимают допущения довольно верно. Однако когда они работают в одиночку, то сказывается отсутствие руководителя или более опытного инженера, который смог бы направить их мысль по правильному пути. Если с самого начала строят достаточно простую модель реальной ситуации, то в этом случае внимание сразу же будет привлечено к тем критическим аспектам, которые требуют принятия допущений. На рис. 2 схематически показан процесс построения модели при инженерном анализе.
При решении задач используются не только аналитические модели. Многие задачи быстрее и легче решить путем построения экспериментальной модели. Не обязательно, чтобы эксперимент в точности дублировал реальную физическую ситуацию, поскольку это все-таки модель, и тем не менее он может дать требуемые результаты.
Во многих задачах требуется строить комбинированные (аналитические и экспериментальные) модели. Часто бывает необходимо получать отдельные экспериментальные результаты, которые в виде соответствующих числовых значений нужно затем вводить в теоретические выражения. В то же время теоретические исследования могут подсказать, какого рода эксперименты наиболее целесообразны.
Построение модели — это процесс абстрагирования. Модель —это не реальность, а плод воображения инженера. Вся хитрость при построении модели состоит в том, что для получения решения модель должна быть достаточно простой, и в то же время она должна отражать существо задачи, чтобы найденные с ее помощью результаты имели смысл.
Применение физических принципов и накопление данных. После построения аналитической модели можно воспользоваться знаниями и методами научных и технических дисциплин. Модель можно проанализировать, используя первый закон Ньютона, уравнение количества движения или какой-либо иной подходящий в данном случае физический принцип. Студенты получают большую практику по применению физических принципов при изучении предметов по своей специальности. Одно хорошее правило, на которое не всегда обращают внимание, гласит: “При решении любой задачи всегда используйте наиболее общий принцип. Специальные и сложные методы или уравнения используйте лишь в тех случаях, когда вы абсолютно уверены, что они применимы и когда ничто более простое не подходит”. Следующим этапом после построения экспериментальной модели является накопление данных. В ходе лабораторных занятий можно приобрести необходимую для этого практику. Нужно научиться выполнять эту работу быстро и без больших затрат. Напомним, что при решении задач всегда имеют место ограничения, обусловливаемые такими факторами, как время, деньги, оборудование и т. д. Вычисления. 1. 2.
После применения теории и записи уравнений задача сводится к нахождению числовых результатов. Если это можно сделать аналитическими методами—прекрасно. Решайте задачу таким способом. Однако, когда это невозможно (а это при решении новых задач случается весьма часто), все равно нужно получить числовой результат за приемлемое время и при допустимых затратах. В таких случаях очень удобны графические методы. Распространенные в настоящее время вычислительные машины делают численный анализ вполне обычной операцией. Современные инженеры должны разрабатывать аппаратуру, позволяющую получать числовые результаты. Если мощные математические методы не позволяют получить результат (иногда это бывает), то все равно нужно продолжать поиск. Имейте в виду, что при инженерном анализе необходимо получить числовой результат любым способом.
Наконец, в случае экспериментальной модели на данном этапе необходимо проанализировать полученный результат. Для этого часто требуется выполнить статистический анализ или анализ размерности, Проверки 1. 3.
Проверки нужно проводить на каждом этапе, а не только в конце работы. Обычно выполняются проверки двух видов: математические проверки и проверки, которые мы производим, исходя из физического смысла. Некоторые математические проверки, например арифметическая проверка, проверка правильности записи формул и т. д. , общеизвестны, и обычно каждый из вас выполняет их. Проверка размерности по своему характеру также является математической, однако, большинство студентов применяют ее далеко не в полной мере. Каждое уравнение должно быть правильным с точки зрения размерности. Кроме того, должны удовлетворяться граничные условия. Проверка их является хорошим способом обнаружения, как принципиальных ошибок, так и ошибок, допущенных по невнимательности.
Проверка модели или выражения, исходя из физического смысла, очень важна, но она также очень редко используется студентами. Верны ли полученные уравнения? Если одна величина возрастает то, ведут ли себя остальные величины так, как это ожидалось? Очень хорошей проверкой, основывающейся на физическом смысле, является проверка пределов. Если какая-либо величина приближается к некоторому пределу (нулю, бесконечности или некоторой другой величине), то ведет ли себя уравнение так, как это ожидалось? Существуют ли другие существенные величины, которые не входят в уравнение? Все ли существенные факторы рассмотрены? Наконец, имеют ли вообще смысл полученные числовые результаты? Был, например, случай, когда один студент заявил, что игрушечная ракета может подняться на высоту 2200 м!
Проверки играют важную роль. Они позволяют сэкономить много времени и денег, а также избежать затруднений в процессе работы. В одной фирме среди инженеров ходит поговорка: “Никогда не хватает времени сделать правильно сразу, но всегда есть время для переделок”. Оставляйте всегда немного времени для проверок. Всегда дешевле сразу же сделать правильно, чем потом переделывать заново. По этому поводу следует высказать еде одно замечание. Бумага стоит дешево. Ошибки же обходятся дорого. Расходуйте побольше бумаги, пишите только на одной стороне листа. Будьте аккуратны.
Оценка и обобщение. При изучении технических дисциплин такие этапы, как формулировка задачи и построение модели, рассматриваются редко. Совершенно правильно, что при изучении этих предметов все внимание концентрируют на применении физических принципов и выполнении вычислений. За этапом вычислений следуют еще два этапа, которые также редко рассматривают при изучении технических дисциплин, это оценка и обобщение. Теперь, когда нами получен некоторый числовой результат, его нужно оценить. Кроме того, нужно установить, можно ли сделать обобщения, которые дадут нечто большее, чем просто решение конкретной задачи. Это важные этапы, и если их не выолнить, то может оказаться, что решение задачи было получено напрасно. В примерах, которые приводятся в этой и последующих главах, подробно рассматриваются оценка в обобщение результатов. Оптимизация. 1. 4.
Оценка результатов может предусматривать оптимизацию либо оптимизация может быть составной частью анализа вычислений. В следующей главе оптимизация рассматривается более подробно. Как и проверка, оптимизация пронизывает весь процесс разработки, инженерного анализа и принятия решений.
Инженерный анализ был представлен здесь в виде последовательности этапов. В действительности же такая картина встречается довольно редко. Имеет место непрерывный итеративный процесс. Планы могут изменяться. Может потребоваться многократное решение одной и той же задачи, прежде чем будет получен удовлетворительный результат. Отметим еще раз, что на процесс решения задачи налагаются ограничения, обусловленные такими факторами, как время, деньги, оборудование и квалификация специалистов. Вообще говоря, предметом этой книги и является оптимизация процесса решения задачи при этих ограничениях, которую осуществляют с целью получения результата с требуемой точностью. Нельзя получить “правильного” решения задачи, если не ясна цель и не известны ограничения. Чтобы хорошо решать задачи, нужна практика.
Представление и выдача результатов и рекомендаций. Когда результаты получены, работа еще не закончена. Полученные результаты нужно сообщить другим лицам. Часто бывает необходимо составить рекомендации. Их также нужно сообщить другим лицам. Выдача этой информации - еще один процесс, который необходимо оптимизировать. Чтобы повысить его эффективность, нужно исходить из конкретных условий (ограничений), а также принимать во внимание характер информации, которая должна быть выдана. При изложении результатов важную роль играют грамматика и правописание. Грамматические ошибки и неграмотное построение речи приводят к тому, что читатель или слушатель теряет доверие к автору письменного или устного сообщения. Кроме того, грамотная и ясная речь значительно повышает вес высказываемых идей. И это сказано не ради красного словца! Точно так же, как идею нельзя считать творческой, пока она не претворена в жизнь, так и от рекомендаций мало проку, пока они не приняты. Для успешной работы инженеру крайне необходимо умело подавать информацию о полученных результатах. Часто бывает необходимо составить подробный отчет на сотню страниц, который хранится на тот случай, если когда-либо кто-либо пожелает заново пересмотреть разработанную конструкцию или найти иное применение уже выполненной работе. Однако информация, передаваемая в качестве основы для принятия решений, обычно должна быть более краткой. (Однажды автор выполнял работу для руководителя, который настаивал на том, чтобы отчет не превышал одной страницы. Этот руководитель отказывался читать отчет даже на двух страницах. Он требовал, чтобы инженеры сообщали ему только существо полученных ими результатов и выработанных рекомендаций. Если его интересовали детали, он задавал вопросы. Другой предприниматель вообще не принимал отчетов в письменном виде. Он требовал краткого устного изложения сделанных рекомендаций. После этого он выслушивал объяснения инженера по поводу каждого высказываемого им возражения. )
Итак, вопрос сводится к следующему. Инженер должен уметь излагать существо полученных им результатов и выработанных рекомендаций в такой форме, чтобы читающий или слушающий мог быстро и легко понять его. Составлять и писать такие короткие отчеты очень трудно— значительно труднее, чем излагать все подряд. Первым этапом инженерного анализа является уяснение задачи, а последним выдача информации о полученном решении. Оба эти этапа, так же как и один из промежуточных, связанный с применением физических принципов, являются инженерными по своему характеру. 2. Принятие решений.
Инженерное проектирование рассматривается состоящим из трех совершенно различных процессов интеллектуальной деятельности: изобретательства, инженерного анализа и принятия решений. В настоящей главе мы кратко познакомимся с третьим из них - процессом принятия решений. Само по себе принятие решения есть компромисс. Принимая решения, необходимо взвешивать суждения о ценности, что включает рассмотрение экономических факторов, технической целесообразности и научной необходимости, а также учитывать социальные и чисто человеческие факторы. Принять “правильное” решение—значит выбрать такую альтернативу из числа возможных, в которой с учетом всех этих разнообразных факторов будет оптимизирована общая ценность. Часто бывает необходимо несколько поступиться одной из характеристик (например, надежностью), с тем чтобы получить выигрыш в другой (например, в затратах). Задачей лица, принимающего решения, является отыскание альтернатив, представляющих собой оптимальный компромисс при учете всех рассматриваемых факторов.
В некоторых случаях оптимальный компромисс можно найти, обращаясь к научным методам принятия решений, т. е. используя математические методы оптимизации, теорию вероятностей, математическую статистику или теорию полезности. В других случаях принятие решений является исключительно сложным вопросом, который носит субъективный характер и предполагает учет неколичественных человеческих факторов и суждений о ценности. Однако наиболее часто при принятии решений производится учет как количественных, так и качественных факторов, которые должны рассматриваться одновременно. В последующих главах особое внимание будет уделено количественным методам принятия решений: теории оптимизации, теории вероятностей, математической статистике, теории полезности, однако в данной главе будет рассматриваться более общий процесс принятия решений. В частности, цель этой главы состоит в том, чтобы показать, что в настоящее время принятие решений является одновременно и искусством и наукой, и дать общее представление о процессе принятия решений.
Некоторые утверждают, что принятие решений по существу является искусством. Это убеждение прочно укоренилось в сознании многих людей, занятых в сфере административного и государственного управления, в торговле и даже в области инженерного проектирования. Однако появление вычислительной техники и успехи, достигнутые в разработке научных методов принятия решений, привели к изменению этих взглядов. Ранее считалось, что принятие решений носит полностью качественный характер и является субъективным делом. В настоящее время в этой области интенсивно внедряются количественные методы (сказанное особенно справедливо в отношении принятия решений в военном деле. Разумеется, существует опасность переоценки этой тенденции. Однако в любом случае очевидно, что принятие решений основывается и на искусстве, т. е. носит качественный характер, и на количественных научных методах. ) 2. 1. Характеристики процесса принятия решений
Принятие решений является своего рода решением задачи. Каковы же существенные черты процесса принятия решений? Ситуацию, в которой происходит принятие решений, характеризуют следующие основные черты:
1. Наличие цели. Необходимость принятия решений диктуется наличием некоторой цели, которую необходимо достичь: например, выполнить задание, выбрать материал, назначить свидание девушке, выполнить новую работу и т. д. Если же цель не поставлена, то и не возникает необходимости принимать какое-либо решение.
2. Наличие альтернативных линий поседения. Решения принимаются в условиях, когда существует более одного способа достижения цели. Очевидно, что если существует лишь одна линия поведения, то выбора нет, и решения принимать не требуется. С различными альтернативами могут быть связаны различные затраты и различные вероятности успеха. Эти затраты и вероятности не всегда могут быть известны. Именно по этим причинам принятие решений часто сопряжено с неясностью и неопределенностью.
3. Учет существенных факторов. Решения принимаются в условиях действия большого числа факторов, которые, однако, различны для различных альтернатив. Это факторы экономического, технического, социального, личного и иного характера.
Итак, задача принятия решений возникает в том и только в том случае, когда существует цель, которую нужно достичь, когда возможны различные способы ее достижения и когда имеется большое число факторов, определяющих ценость различных альтернатив или вероятность успеха каждой из них. Теперь рассмотрим более подробно каждую из этих трех характеристик в отдельности применительно к принятию решений при инженерном проектировании.
2. 2. Цель решений, принимаемых при инженерном проектировании Внимательное рассмотрение процесса принятия решений с целью его лучшего уяснения приводит к необходимости четкого определения целей и задач. Декан Дартмусского колледжа М. Трайбус удачно описал проектирование технических систем как задачу оптимизации некоторой “функции платежа”, функцией платежа может быть какой-либо один параметр (например, затраты или вес), либо это может быть взвешенная комбинация двух или большего числа параметров. По существу функция платежа является целью, и поэтому, прежде чем можно будет обоснованно принять окончательное решение, ее необходимо четко определить. Как мы увидим далее, если функции платежа или цели можно дать простое количественное определение, то оказывается, возможным применение научных методов принятия решений. Однако нередко цели или, во всяком случае, непосредственно связанные с ними факторы являются как количественными (объективными), так и качественными (субъективными). В этих случаях для применения научных методов принятия решений нужны зрелость суждений и дальновидность, а также аналитическое и математическое мастерство.
Некоторые из обычных целей принятия решений при инженерном проектировании перечислены ниже, однако, этот список нельзя считать исчерпывающим. Следует также помнить, что иногда для достижения поставленной цели требуется установить баланс между двумя или большим числом рассматриваемых факторов, причем в определенных ситуациях некоторые из них будут входить в задачу как ограничения, а не как компоненты поставленной цели. Это означает, что в таком утверждении, как “вес не должен превышать 20 кг”, низкий вес может рассматриваться как цель, а не как ограничение. Более подробно ограничения рассматриваются далее в этой главе. Некоторыми целями при инженерном проектировании являются следующие: начальные затраты, стоимость эксплуатации или обслуживания в течение определенного периода времени, надежность, вес, рабочие характеристики, к. п. д. , внешний вид, безопасность, прибыль в течение определенного периода времени и т. д. 2. 3. Альтернативы в инженерных решениях
Лица, принимающие решения, часто (к сожалению) не осознают важности составления списка альтернатив. Совершенно очевидно, что в конечном счете может быть выбрана не самая лучшая альтернатива из числа рассматриваемых. В этом смысле качество выбора ограничено качеством альтернатив. Исчерпывающий список имеющихся альтернатив оказывает большую помощь при принятии решений. Принятие решений есть выбор одной из альтернатив, и составление их списка является неотъемлемой частью это процесса. В некотором смысле составление списка альтернатив совершенно аналогично определению задачи при инженерном анализе. Когда альтернативы неопределенны, список их неполон или даже непродуман, принять решение невозможно. Однако когда альтернативы четко перечислены, задача больше не является неосязаемой. Теперь мы уже имеем совершенно конкретную задачу выбора одной из перечисленных альтернатив.
Составление списка альтернатив перед принятием решений в основном является творческим этапом. Здесь с успехом можно применять многие методы получения новых полезных идей, рассмотренные в гл. 1.
Имеется одна альтернатива, которая почти всегда, во всяком случае в самом начале, присутствует в любом списке. Это альтернатива - не принимать решения вообще. Иногда (и только иногда) оптимальным компромиссом будет отложить принятие решения, чтобы иметь больше времени для накопления новых фактов. Если же цель должна быть достигнута немедленно, то, разумеется, обычно нельзя откладывать принятия решений на неопределенно долгий срок. 2. 4. Факторы, рассматриваемые при принятии инженерных решений В любой задаче принятия инженерных решений по существу можно выявить бесконечное множество факторов. Любая попытка составить их полный перечень или подробно их анализировать, сопряжена с опасностью опустить некоторые реальные и важные факторы. Различные факторы, подлежащие рассмотрению, можно разделить на три группы и затем привести примеры самого общего характера. Основными группами факторов являются: факторы, связанные с ресурсами, технические факторы и чисто человеческие факторы. Под факторами, связанными с ресурсами понимают время, денежные средства и производственные возможности. Под производственными возможностями здесь подразумеваются такие разнообразные вещи, как наличие материалов, деталей, техническое и научное мастерство, организационные возможности и т. д. Для инженерных решений характерно, что без специального изучения или исследования информация о существенных сторонах таких факторов может оказаться недостаточно полной.
К техническим факторам относятся факторы, которые непосредственно связаны с инженерным анализом или выработкой требований к конструкции. Обычно технические факторы являются конкретными и выражаются количественно. Эти технические факторы часто определяют один из трех видов ограничений: функциональные, областные и экстремальные. Функциональным ограничением является точное задание рабочих характеристик, входных параметров или других ограничений. Функциональные ограничения всегда выражаются в виде равенства: например, “длина должна быть равна, 12 см” или “расход должен составлять 60 л/мин”. Областные ограничения отличаются от функциональных лишь тем, что они выражаются неравенствами. Примерами областных ограничений являются: “длина должна быть меньше 12 ел*” или “расход должен быть больше 60 л/мин”.
Экстремальные ограничения требуют, чтобы некоторый параметр был как можно больше или как можно меньше. Они требуют, чтобы рассматриваемый параметр в определенном направлении имел наибольшее или оптимальное значение. Очевидно, что экстремальные ограничения приводят к проблемам оптимизации. Примерами экстремальных ограничений являются следующие: “длина должна быть как можно меньше” или “расход должен быть как можно больше”.
Кроме ресурсов и технических факторов, в ходе принятия инженерных решений важную роль играют чисто человеческие факторы. Эти факторы выражают не только требования политической или социальной целесообразности осуществления или достижения альтернативы, но и требования человеческой этики и морали. Для принятия правильного решения требуется не только техническая компетентность в оценке ресурсов и технических факторов, но и учет чисто человеческих факторов.
Существует несколько областей науки и техники, которые можно назвать наукой о принятии решений. Одной из них, название которой наиболее полно отражает существо вопроса, является теория полезности, представляющая собой попытку построения единой научной теории принятия решений. Однако эта теория еще настолько молода, что отдельные способы и методы принятия решений по-прежнему мало связаны друг с другом и, безусловно, заслуживают специального изучения. В числе этих более или менее независимых областей знания находятся теория оптимизации, теория вероятностей, математическая статистика и сама теория полезности. Каждой из этих научных дисциплин посвящена одна из последующих глав. Здесь дается лишь краткое описание каждой из них.
Оптимизация предполагает определение значений регулируемых параметров (при ограничениях), приводящих к экстремальному значению оптимизируемого параметра. Функция, выражающая оптимизируемый параметр, называется целевой функцией. Таким образом, элементами задачи оптимизации являются целевая функция, ограничения и регулируемые параметры. Математические методы оптимизации описывают пути нахождения параметров, которые максимизируют (или минимизируют) целевую функцию при различных ограничениях.
Теорию вероятностей иногда называют наукой недостоверных выводов. Теория вероятностей дает (в определенных случаях) способ задания числовых значений степени неопределенности, которой можно характеризовать рассматриваемое конкретное событие. Совершенно очевидно, что редко решения принимаются при полном знании всех обстоятельств и что, следовательно, в современных условиях при принятии решений важно знать теорию вероятностей.
Математическая статистика имеет дело с числовыми данными или результатами наблюдений. Она занимается изучением того, каким образом осмыслить и обработать полученные данные и сделать правильные выводы. Вероятностные модели (теоретические распределения) используются как средство принятия статистических решений, и, таким образом, эти две дисциплины— теория вероятностей и математическая статистика — тесно связаны друг с другом. Относительно новым приложением теории вероятностей и математической статистики, имеющим большое значение при инженерном проектировании, является теория надежности. Роль теории надежности все более возрастает в связи с ростом массового производства очень сложных машин (например, автомобилей) и с появлением потребности в сложных высоконадежных системах (например, пилотируемых космических аппаратов).
Наконец, в настоящее время ведутся интенсивные исследования в новой интересной области знаний, называемой теорией полезности. Хотя до сих пор эта теория находила применение главным образом в сфере административного управления, в торговле и военном деле, в будущем она может найти применение и при решении некоторых инженерных задач. Теория полезности дает способ измерения ценностей различного рода по единой шкале полезности. Теория принятия решений имеет дело с выбором стратегий с целью оптимизации вероятности получения максимального значения на шкале полезности. 2. 5. Рациональный порядок принятия решений
Ранее в этой главе уже говорилось, что в процессе принятия решений предполагается наличие цели, ряда альтернатив и ряда факторов, которые должны рассматриваться, и, возможно, некоторой неопределенности относительно возможных последствий различных альтернатив. В предыдущем разделе были кратко описаны некоторые известные методы принятия решений: теория оптимизации, математическая статистика, теория вероятностей и теория полезности. Однако в большинстве случаев между формулировкой задачи принятия решений и применимостью одного из названных научных методов существует большой разрыв. Другими словами, принятие решений в значительной мере является “искусством”. Прежде чем задача принятия решений примет форму, поддающуюся анализу одним из научных методов, необходимо рассмотреть большое число факторов и исключить многие альтернативы. До этого решение можно принять лишь субъективно либо путем угадывания. Важно как можно полнее уяснить обстоятельства, в которых происходит принятие решений. Для этой цели здесь кратко излагается методика преобразования ситуации принятия решений к такому виду, когда становится возможным применение одного из разнообразных научных методов: 1. Формулируется цель.
2. Составляется возможно более полный список альтернатив. (Здесь необходимы творческий подход и изобретательность). 3. Составляется возможно более полный перечень факторов.
4. Список рассматриваемых факторов используется для уменьшения числа альтернатив, при этом обращается внимание на причину исключения каждой альтернативы. На, данном этапе можно увидеть, что многие альтернативы нереальны. Другие альтернативы могут оказаться в высшей степени нецелесообразными. Этот процесс может быть крайне субъективным, и в некоторых случаях он строится на догадках. Однако если нужно принять решение, то другого выбора нет. В построении этих субъективных догадок и вынесении суждений о ценности как раз и проявляется искусство лица, принимающего решение. Следует помнить, что одной из альтернатив может быть альтернатива вообще не принимать никакого решения в данный момент, пока один, из факторов (например, время) не исключит эту альтернативу из списка.
5. Оставшиеся альтернативы используются для сокращения списка факторов, часть которых теперь уже можно не рассматривать. Другие факторы могут в одинаковой степени относиться ко всем оставшимся альтернативам, и поэтому их тоже не нужно больше рассматривать.
6. После выполнения перечисленных выше шагов получим один из следующих вариантов:
Если больше не осталось альтернатив, нужно приложить больше творческих усилий для составления нового списка альтернатив.
Если исключены все факторы, влияющие на выбор альтернатив, следует воспользоваться случайным выбором, чтобы остановиться на одной альтернативе из числа оставшихся.
Если осталась только одна альтернатива, то решение будет принято совершенно субъективно. Если вас это устраивает, прекрасно. Если же нет, то вернитесь немного назад, но не будьте столь придирчивы к тем альтернативам, которые ранее показались вам неприемлемыми.
Если останется только один фактор, влияющий на выбор, то обычно не представляет труда отыскать наилучшую альтернативу. Если факторы исключались осторожно, то можно считать, что решение принято.
Если позволяют условия, можно использовать описанные выше научные методы принятия решений, которые более подробно рассматриваются в нескольких последующих главах.
Если ситуация остается все еще слишком сложной и возможен лишь субъективный подход, а применение научных методов принятия решений невозможно, то необходимо вернуться к выполнению п. 2, стараясь четко представить себе причины исключения различных альтернатив. Такой перечень причин может служить превосходным списком слабых сторон отдельного лица, фирмы или отдела.
Изложенный здесь кратко порядок принятия решений при инженерном проектировании отражает роль как искусства, так и научных методов и отводит и тому и другому свое место. Прежде чем переходить к последующим главам, где подробно рассматриваются различные научные методы принятия решений, следует остановиться еще на одном вопросе. При инженерном проектировании необходимо принимать много решений. В некоторых случаях инженеру нужно уметь принимать решения в условиях неопределенности и затем продолжать движение дальше. Вопрос о том, сколько времени нужно отводить на анализ альтернатив, в значительной мере является искусством. Кроме того, приходится решать вопрос о том, стоит ли придерживаться однажды принятого решения или необходим его пересмотр. Ответы на эти вопросы в свою очередь связаны с принятием определенных решений, однако в настоящее время они в значительной мере определяются вкусом, склонностями и личными качествами. Однако в определенной мере ваш успех как инженера зависит именно от этого. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В первой главе был дан краткий обзор процесса инженерного анализа, основными этапами которого являются:
1. Определение задачи в такой форме, для которой возможно получение решения. 2. Построение модели, которая достаточно проста, чтобы получить решение, и в то же время достаточно сложна, чтобы получаемые результаты имели смысл. 3. Везде, где это возможно, желательно использовать в анализе основные физические принципы, а не специальные формулы.
4. Проверка работы. Для этого можно воспользоваться предельными значениями величин, проверкой размерности, проверкой исходя из физического смысла и т. д. 5. Оценка полученных результатов и их изучение или обобщение. В каком соотношении с реальной задачей находятся результаты, полученные с помощью модели?
6. Выдача полученных результатов наиболее подходящим и эффективным способом. Изложение существа вопроса, а не деталей.
Во второй главе была высказана мысль, что принятие решения всегда связано с отысканием оптимального компромисса. Здесь обсуждался вопрос, является ли поиск компромиссного инженерного решения искусством или наукой, и был сделан вывод, что это и то и другое. Отмечалась важность понимания количественных факторов в процессе принятия решений, и подчеркивалось их значение. Наконец, кратко был изложен рациональный порядок принятия решений, который должен служить там, где это окажется возможным, средством приведения сложного процесса принятия решений к задаче, которую можно решать с помощью математических методов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Джон Диксон. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. - М. : “Мир”, 1969, -440с.