21799

Методы количественного оценивания систем

Лекция

Финансы и кредитные отношения

1 Общая характеристика количественных методов оценивания Исходная задача количественного оценивания систем формулировалась в терминах критерия превосходства вида: 6. Таким образом наличие неоднородных связей между отдельными показателями приводит к проблеме корректности критерия превосходства. Общность подходов состоит в том что оценивание систем по критериям производится с помощью шкал. Методы устранения многокритериальности задач принятия решений: Выделения главного критерия; Лексикографической оптимизации; Последовательных уступок;...

Русский

2013-08-03

130 KB

61 чел.

Лекция 6 Методы количественного оценивания систем

Вопросы:

6.1 Общая характеристика количественных методов оценивания

6.2 Принятие решений в условиях определенности

Литература:

1 Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. – М.: Финансы и статистика, 2003 г. – стр. 130-132, 140-148.

6.1 Общая характеристика количественных методов оценивания

Исходная задача количественного оценивания систем формулировалась в терминах критерия превосходства вида:

 (6.1)

Однако поскольку большинство частных показаний связанных между собой так, что повышение одного ведет к понижению другого, такая постановка была признана некорректной для большинства практических приложений.

Пример, пусть система передачи данных оценивается по двум показателям:

– пропускная способность;

– достоверность передачи данных.

Достоверность передачи данных достигается введением информационной избыточности (помехоустойчивое кодирование, алгоритмы восстановления после сбоев), которая приводит к снижению пропускной способности канала передачи данных. Поэтому формальная постановка задачи (6.1) некорректна.

Таким образом, наличие неоднородных связей между отдельными показателями приводит к проблеме корректности критерия превосходства.

Для решения указанной проблемы разработаны методы количественной оценки систем:

  •  методы векторной оптимизации;
  •  методы теории полезности;
  •  методы инженерии знаний.

Методы векторной оптимизации основаны на использовании функции свертки, т.е. многокритериальный вектор, выраженный через показатели исхода операции, заменяется скалярной величиной.

Методы теории полезности основаны на аксиоматическом использовании отношения предпочтения на множестве векторных оценок систем.

Методы инженерии знаний основаны на построении семиотических моделей оценки систем. В таких моделях система предпочтении ЛПР формализуется в виде набора логических правил, по которым осуществляется выбор альтернатив.

Общность подходов состоит в том, что оценивание систем по критериям производится с помощью шкал.

Пусть  – множество оценок по -му критерию,

 – системы, рассматриваемые как альтернативы.

Тогда множество векторных оценок альтернатив будем называть множество , а процесс присваивания векторных оценок альтернатив описывается отношением

6.2 Принятие решений в условиях определенности 

Оценивание систем в условиях определенности производится с использованием методов векторной оптимизации на основе шкал.

Пусть  – векторный критерий, представляющий собой отображение

где  – векторная оценка альтернативы ,

 – шкала всех действительных чисел.

Тогда общая задача векторной оптимизации формулируется следующим образом

, (6.2)

где  – оператор оптимизации, определяющий семантику оптимальности.

Решением задачи (6.2) является множество

 (6.3)

Реализация (6.3) осуществляется в 3 этапа:

  1.  На основе системного анализа определяются частные показатели и критерии эффективности системы.
  2.  Формулируется задача многокритериальной оптимизации в форме (6.2).
  3.  Путем скаляризации критериев устраняется многокритериальность.

Методы устранения многокритериальности задач принятия решений:

  1.  Выделения главного критерия;
  2.  Лексикографической оптимизации;
  3.  Последовательных уступок;
  4.  Свертывания векторного критерия в скалярный.
  5.  Агрегирование

В методе выделения главного критерия ЛПР назначает один критерий главным, а остальные выводятся в состав ограничений, т.е. указываются границы, в которых эти критерии могут находиться.

Выражение (6.2) примет вид:

                                           (6.4)

.

В методе лексикографической оптимизации предполагается, что критерии, составляющие векторный критерий , могут быть упорядочены на основе отношения абсолютной предпочтительности.

При этом критерии нумеруются так, что наиболее важному из них соответствует номер 1. Тогда на первом шаге выбирается множество альтернатив , имеющих наилучшие оценки по первому критерию. Если  единично, то решение принято. Если >1, то на втором шаге выбирается множество , имеющее наилучшие оценки по и так далее, пока не будет выявлена лучшая альтернатива. При поиске решения задачи (6.2) в описанной процедуре, как правило, будут использоваться не все, а лишь наиболее важные критерии, что не всегда может быть оправдано.

Поэтому в методе последовательных уступок для каждого из проранжированных по важности критериев назначается допустимое отклонение значения критерия от наилучшего. Затем на первом шаге производится построение подмножества альтернатив , для которых отклонение оценки по первому критерию от экстремального значения не превышает допустимого отклонения – «уступки». Далее строится подмножество  на основе второго критерия и его уступки и т.д.

При этом уступки назначаются таким образом, что бы было истинным высказывание

,

поскольку превращение множества  на каком-либо шаге  в одноэлементное или пустое приводит к невозможности оптимизации по остальным  критериям.

Методы свертывания векторного критерия в скалярный. В этих методах задача (6.2) заменяется задачей

 (6.5)

где  – скалярный критерий, представляющий собой некоторую функцию от значений компонентов векторного критерия

Функция  называется сверткой.

Методика получения функции свертки распадается на 4 задачи:

  1.  Обоснование допустимости свертки.
  2.  Нормализация критериев для их сопоставления.
  3.  Учет приоритетов (важности) критериев.
  4.  Построение функции свертки, позволяющей решить задачу оптимизации.

Обоснование допустимости свертки. Требует подтверждения, что рассматриваемые критерии являются однородными. Известно, что показатели эффективности разделяются на 3 группы: показатели результативности, ресурсоемкости и оперативности. Разрешается свертка показателей, входящих в обобщенный показатель для каждой группы отдельно. Нарушение этого принципа ведет к потере физического смысла критерия.

Нормализация критериев. Проводится подобно нормировке показателей.

Учет приоритетов. Осуществляется путем задания вектора коэффициентов важности критериев

где  – коэффициент важности критерия , обычно совпадающий с коэффициентом значимости частного показателя качества.

В результате нормализации и учета приоритетов критериев вместо исходной векторной оценки  альтернативы  образуется новая векторная оценка

.

Именно эта полученная оценка подлежит преобразованию с использованием функции свертки.

Построение функции свертки. Известны несколько способов свертки, использование которых зависит от характера критериев и целей оценивания. Наиболее часто используются аддитивная и мультипликативная свертки.

Аддитивная свертка компонентов векторного критерия состоит в представлении обобщенного скалярного критерия в виде суммы взвешенных нормированных частных критериев

 (6.6)

Свертка (6.6) основана на использовании принципа справедливой компенсации абсолютных значений нормированных частных критериев. Суть принципа: справедливым следует считать компромисс, при котором суммарный уровень абсолютного снижения значения одного или нескольких показателей не превышает суммарного уровня абсолютного увеличения значений других показателей.

Недостатком данной методики является то, что низкие оценки по одним критериям могут компенсироваться высокими оценками по другим критериям.

Мультипликативная свертка компонентов векторного критерия состоит в представлении обобщенного скалярного критерия в виде произведения

 (6.7)

В этом критерии схема компромисса предполагает оперирование не с абсолютными, а относительными изменениями частных критериев.

Правомочность мультипликативного критерия основывается на принципе справедливой относительной компенсации: справедливым следует считать такой компромисс, при котором суммарный уровень относительного снижения значения одного или нескольких критериев не превышает суммарного уровня относительного увеличения значений других критериев.

В математической форме такое условие оптимальности имеет вид:

где  – приращение величины -го критерия;

 – первоначальная величина -го критерия.

Достоинством мультипликативного критерия является то, что при его использовании не требуется нормировка частных критериев.

Недостатки критерия: критерий компенсирует недостающую величину одного частного критерия избыточной величиной другого и имеет тенденцию сглаживать уровни частных критериев за счет неравнозначных первоначальных значений частных критериев.

Выбор между аддитивной и мультипликативной свертками частных критериев определяется степенью важности абсолютных или относительных изменений значений частных критериев соответственно.

Кроме свертки векторного критерия в теории векторной оптимизации особое место занимает агрегирование. Если из существа задачи следует полная недопустимость компенсации значений одних показателей другими, т.е. требуется обеспечить равномерное подтягивание всех показателей к наилучшему уровню, то используют функцию агрегирования вида:

,                                          (6.8)

Если из существа задачи следует, что одни показатели желательно увеличить, а другие уменьшить, то тогда используют функцию агрегирования в виде отношений одних показателей к другим, т.е.

                                                         (6.9)

где  – номер показателя, значения которого желательно увеличить,

 – номер показателя, значения которого желательно уменьшить

Часто первая группа показателей отождествляется с целевым эффектом, а вторая – с затратами на его достижение.

Рассмотренные группы методов представляют широкие возможности для анализа многокритериальных оценок в целях выявления наилучших альтернатив. Однако условия применимости тех или иных методов вследствие эвристического характера последних не могут быть сформулированы строго.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20157. Узлы координатных перемещений и измерительные преобразователи КИМ 33.5 KB
  Трехкоординатные измерительные приборы предназначены для измерения и контроля размеров корпусных деталей блоки цилиндров корпуса насосов для контроля штампов прессформ для подготовки программ к станкам с ЧПУ. Измерительные системы координатных перемещений предназначены для отсчета перемещения подвижных узлов ТИП при измерении координат точек. Подавляющее большинство ТИП до 80 оснащено фотоэлектрическими измерительными системами имеющими растровые измерительные линейки штриховые меры.
20158. Устройства взаимодействия с измеряемой деталью КИМ 221.5 KB
  Три группы устройств: жесткие щупы; щуповые головки; оптические и проекционнооптические устройства. Щуповые головки являются одним из основных узлов и они в равной степени с измерительным преобразователем и узлами координатных перемещений участвуют в измерении координат точек и определяют точность универсальность и производительность КИМ. Щуповые головки дают возможность автоматизировать процесс измерения на КИМах. Все щуповые головки по принципу функционирования подразделяются на 2е большие группы: щуповые головки нулевыеголовки...
20159. Приборы для измерения угловых величин. Автоколлиматоры. Гоннометры. ОДГ 308 KB
  Изображение секундной и минутной шкал наблюдается с помощью окуляра 6 через полупентопризму 13 которая из мнимого изображения делает действительное. Неподвижный узел сетка с минутной шкалой и указателем секундной шкалы. Изображение марки отразившись от зеркала 1 попадает между штрихами минутной шкалы и в процессе измерения его совмещают с ближайшим штрихом минутной шкалы. Смещение Δ измеряется по секундной шкале жестко связанной с линзой относительно указателя на минутной шкале и т.
20160. Приборы для измерения угловых величин. Уровни. Квадранты 480 KB
  Преобразователи угловых перемещений. Преобразователи угловых перемещений. непосредственное измерение углов в угловых величинах по угловым шкалам.
20161. Механические и гидростатические приборы при измерении отклонений от прямолинейности и плоскостности 1.31 MB
  Для более точной оценки просвета используют образец просвета рис. Рис.1 Рис.2 На рис.
20162. Оптико-механические и оптические приборы при измерении отклонений от прямолинейности и плоскостности 393 KB
  При проверке автоколлимационным и коллимационным методами измеряют углы наклона последовательно расположенных участков равных шагу измерения по отношению к исходной прямой заданной оптической осью трубы. Сущность метода визирования заключается в измерении расстояния от проверяемой поверхности до оптической оси зрительной трубы. Визирную ось зрительной трубы устанавливают параллельной прямой проходящей через крайние точки проверяемой поверхности при этом отсчёты в крайних точках должны быть одинаковыми. Этот недостаток можно устранить...
20163. Средства измерения отклонения форм цилиндрических поверхностей 94.5 KB
  К отклонениям формы цилиндрических поверхностей относятся: о отклонение от цилиндричности ; о отклонение от круглости ; = отклонения профиля продольного сечения. f φ 2π = f φ Для анализа отклонения профиля поперечного сечения можно использовать совокупность гармонических составляющих определяемых спектром фазовых углов и спектром амплитуд т. R=f φ х; Для аналитического изображения профиля поперечного сечения пользуются разложением функции погрешностей профиля в ряд Фурье: R0 R = ∆ = f φ fφ=C0 2 ∑Ck coskφ φ0...
20164. Создание удаленных представлений 827 KB
  При создании системы обработки данных не всегда удается обеспечить их хранение в едином формате. Часто возникает необходимость использования данных из уже работающих приложений ктороые написаны не на VFP. Удаленное представление работает на основе соединения которое используя технологию Open Database Connectivity ODBC описывает условия передачи данных.1 Окно диалога Select connection or Available DataSource В списке перечислены соединения определенные в текущей базе данных.
20165. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОНЕНТ OLE 68 KB
  1 был введен новый метод передачи информации в виде объектов между 16разрядными приложениями основанный на модели Object Linking and Embedding OLE 1. Протокол OLE 2. OLE 2.