ИПиС. Литература по теме Тема Информационная система как сложная система
 Скачать 2.5 Mb.
|
|
Тема 3. Качественные методы системного анализа в теории информационных процессов и систем Цели изучения темы: познакомиться с задачами начального этапа жизненного цикла информационных систем и методами их решения на основе качественного оценивания. Задачи изучения темы: изучить методику построения дерева целей; изучить подходы к качественному оцениванию альтернативю. Успешно изучив тему, Вы: Получите представление о: специфике начального этапа проектирования систем; методах, применяемых для качественного оценивания альтернатив; достоинствах и недостатках каждого метода. Будете знать: как выявлять и представлять цели создаваемой информационной системы на основе метода структуризации; как получить необходимые для исследования идеи с помощью метода мозгового штурма; как организуется работа экспертной группы, как собираются и обрабатываются данные экспертизы; 40 Вопросы темы: 1. Структуризация целей. 2. Мозговой штурм. 3. Экспертное оценивание. 4. Метод Дельфи. Вопрос 1. Структуризация целей. Любая деятельность подчинена определенной цели. От того, насколько точно и полно сформулирована цель функционирования моделируемой организации, настолько же точным и полным будет результат создания и внедрения информационной системы. Цель может быть выражена как в количественном (численное значение какого-либо показателя с указанием его размерности), так и в качественном (описание на естественном языке) виде. Например, формулировки «доля производственного брака в конечной продукции не должна превышать 1%», «ответ на обращение гражданина должен быть отправлен по электронной почте в течение 48 часов с момента получения» относятся к целям первой категории, а формулировка «предлагаемый предприятием пакет услуг должен полностью соответствовать потребностям его клиентов» может служить примером второй категории целей. Как уже отмечалось, описания или модели информационных систем часто могут быть получены лишь на основе стратификации. Кроме того, глобальная цель, для осуществления которой создается система, может быть конкретизирована путем установления иерархии необходимых составляющих ее целей (подцелей). Эти подцели, в свою очередь, могут быть представлены своими подцелями и т.д. Результатом такого процесса, который носит название структуризации целей, является дерево целей, представляющее собойиерархический граф (рис. 13). 41 Рис. 13. Дерево целей Цель А является главной (глобальной) целью. Она декомпозируется на цели (подцели) Б, В, Г, которые теперь образуют нижеследующий (второй) уровень иерархии целей. Цель второго уровня В декомпозирована на подцели и включает цели (подцели) Д, Е, Ж, образующие третий уровень иерархии. Как видно из рисунка, все цели показанного на нем дерева связаны между собой отношением строгого порядка, при котором каждая цель (вершина дерева) подчинена только одной цели верхнего уровня. Однако на практике встречаются и случаи слабой иерархии, когда некоторые цели нижних уровней подчинены одновременно более чем одной цели верхнего уровня. Каждая цель дерева целей может быть, как количественной, так и качественной. Формулировки целей должны удовлетворять требованиям однозначности: формулировка не должна допускать неточное или искаженное понимание цели; реалистичности: цели должны выполняться в приемлемые сроки и при имеющихся ограничениях на ресурсы; непротиворечивости: цели не должны противоречить друг другу; контролируемости: должна иметься возможность применить формальную процедуру для установления факта достижения цели; измеримости: должна иметься возможность оценить степень прогресса. 42 Впервые методика дерева целей была реализована в американской корпорации РЭНД (RAND) и получила название ПАТТЕРН (PATTERN – Planning Assistance Through Technical Evaluation from Relevance Number), конечной целью которой были составление и реализация планов обеспечения глобального военного превосходства США. В своем первоначальном виде для формирования и оценки дерева целей в методике использовались сценарии и прогнозы с глубиной прогнозирования 10-15 лет, вводились классы критериев с коэффициентами их относительной важности, взаимной полезности, состояния и сроков разработки. Применение методики ПАТТЕРН в чистом виде сопряжено с решением довольно сложных задач и имеет смысл только для очень крупных структур. В системном анализе предложены и другие методики структуризации целей (методики Ю. Черняка, Е. Голубкова, Обобщенная методика анализа целей и функций систем управления), имеющие большую практическую направленность. Рис 14. иллюстрирует возможный результат структуризации стратегической цели некоторой компании. Рис. 14. Пример структуризации цели 43 Вопрос 2. Мозговой штурм. Метод мозгового штурма (метод мозговой атаки, коллективная генерация идей) представляет собой один из эффективных методов создания новых идей. Он применяется, начиная с 50-х годов прошлого века, и основан на предположении о наличии в некоторой совокупности идей нескольких достаточно хороших. Сущность метода состоит в коллективном поиске различных путей решения поставленной задачи. Типичными задачами для мозгового штурма являются задачи, формулировки которых могут быть представлены конструкцией «Как сделать нечто?», «Как достичь чего-то?». Такие задачи называют синтетическими. Применительно к задачам создания информационных систем к таким задачам могут относиться задачи создания деловых моделей, например: Как обеспечить пятипроцентный рост производства продукции при имеющихся ограничениях на ресурсы? Какие виды сервиса из ныне отсутствующих в компании следует включить в перечень обязательных? Задачами, относящимися к созданию информационной системы, которые могут решаться с применением метода мозгового штурма, могут быть, например, такие: Для достижения каких целей нужна информационная система? Какие деловые процессы должны поддерживаться информационной системой? Каким основным требованиям должна отвечать информационная система? Проведению мозгового штурма предшествует подготовительный этап (Рис. 15. а). 44 Рис. 15. Мозговой штурм: а) подготовка, б) проведение На подготовительном этапе организаторы ставят задачу, подбирают необходимые материалы справочно-организационного характера и формируют состав участников, которых знакомят с предметом, местом и временем предстоящего обсуждения. Задача должна излагаться максимально точно и лаконично (типа вышеприведенных примеров). При одборе участников стараются включить в их состав как участников проекта, по проблеме которого ведется обсуждение, так и сторонних экспертов. Один из участников выполняет функции модератора (председателя) и секретаря, фиксирующего высказанные идеи. Совещание обычно разбивается на два этапа: целью первого является выработка идей, второго – оценивание предложенных идей (Рис 15. б). При проведении первого этапа совещания стремятся обеспечить получение как можно большего количества идей, уровень качества идей во главу угла не ставится, обосновывать свои идеи их авторы не должны. Для достижения этой цели участники должны придерживаться некоторых правил: фиксируется любая идея независимо от производимого ей первого впечатления; приветствуется любая высказанная идея; не допускается никакая критика высказываемых идей. 45 На втором этапе все высказанные и записанные идеи подвергаются оцениванию, в результате чего одна часть идей отвергается, другая анализируется более тщательно. Обычно итогом обсуждения является одна, которая и предлагается от имени группы участников. На этом этапе также применяются определенные правила в виде критериев оценки предложенных идей. В ряде случаев на первый и второй этапы приглашаются разные участники. Это, с одной стороны, обеспечивает непредвзятость и беспристрастность специалистов и, с другой стороны, с учетом разной склонности людей к решению этих разных по характеру задач рационально использует потенциал специалистов. Практикой выработан определенный порядок (процедура), в соответствии с которой реализуются как первый, так и второй этапы совещания. Существуют различные формы и разновидности проведения мозгового штурма. Так, в силу того обстоятельства, что эксперты и специалисты обычно заняты на своей основной работе и организовать одновременное присутствие на совещании всех участников бывает трудно, часто организуются электронные совещания. На них осуществляется дистанционное взаимодействие участников, для чего применяются как специальные программные системы (системы поддержки электронных совещаний), так и обычные средства типа интернет-браузеров и электронной почты. Некоторым аналогом мозгового штурма являются разного рода совещательные органы типа директоратов, ученых советов, создаваемых на временной основе комиссий. Вопрос 3. Экспертное оценивание. Название метода происходит от латинского expertus (опытный). Метод основан на предположениях о том, что: 1) суммарный объем знаний группы специалистов превосходит объем знаний одного специалиста; 2) число вариантов решения задачи, которые способна порождать и оценивать группа специалистов превосходит число вариантов, которые способен порождать и оценивать один специалист. В процессе экспертизы выделяются несколько основных этапов (рис 16.). 46 Рис. 16. Основные этапы процедуры экспертного оценивания Совокупность опрашиваемых участников процесса называется референтной, или экспертной группой, а для оцениваемых обектов принято использовать термин факторы. Результатом проведения экспертизы является совокупность предпочтений, для представления которых используются различные методы. Одним методов представления мнения экспертов является метод ранжирования: наиболее предпочтительному фактору присваивается ранг, равный единице, второму по предпочтительности - ранг, равный двум, и т.д. Для одинаковых по значимости факторов используются связанные ранги: например, если неразличимыми являются факторы Ф 3 , Ф 4 , Ф 5 , то каждому из них присваивается ранг (3+4+5) / 3 = 4. При таком способе сумма всех рангов для каждого эксперта должна быть одинаковой и равной 1 + 2 +... + n = 2 ) 1 ( n n 47 Поясним на примере сущность решаемых в процессе проведения экспертизы задач. Будем полагать, что необходимо оценить значимость для компании включения в состав выпускаемых ею продуктов пяти новых единиц, для чего привлекаются четыре эксперта. Результатом опроса экспертов по данной проблеме является матрица R= Rij, i=1...n, j= l...m, n-число факторов (продуктов), m-число экспертов: 1 1 3 1, 5 3 2 1 1, 5 { } 2 4 3 3 5 3 3 5 4 5 5 4 ij R R Видим, что сумма каждого столбца равна 5 1 5 6 15 2 ij i R . В третьем и четвертом столбцах присутствуют связанные ранги: третий эксперт считает равноценными первый, третий и четвертый продукты, поэтому значения связанных рангов равны R = (2 + 3 + 4)/3 = 3; четвертый эксперт не различает первый и второй продукты, поэтому здесь R =(l+2)/2=l,5. Для обработки мнений экспертов строится матрица преобразованных рангов ' ij ij R n R (в данном примере ' 5 ij ij R R ): ' ' 4 4 2 3, 5 2 3 4 3, 5 { } 3 1 2 2 0 2 2 0 1 0 0 1 ij R R и вслед за ней - матрица нормированных весов ' ' ' ' 1 ( 1) 2 ij ij ij ij n i R R X n n R (в данном примере ( 1) 10 2 n n ): 0, 4 0, 4 0, 2 0, 35 0, 2 0, 3 0, 4 0, 35 { } 0, 3 0,1 0, 2 0, 2 0 0, 2 0, 2 0 0,1 0 0 0,1 ij X X 48 Наиболее распространенный метод построения группового мнения состоит в нахождении вектора-столбца весов оцениваемых факторов w: 1 i n w w w w M M такого, что: 2 1 1 ( ) ( ) min ( ) n m i ij w i j w w x w Иначе говоря, веса факторов выбираются так, чтобы минимизировать сумму расстояний до весов, назначенных экспертами. Известно, что это выполняется тогда и только тогда, когда 1 1 ( 1,... ) m i ij i w x i n m , т. е., каждое i w является средним арифметическим оценок экспертов. В данном случае: 1 0, 4 0, 4 0, 2 0,35 0,344 4 w , 2 0, 2 0,3 0, 4 0,35 0,31 4 w , 3 0,3 0,1 0, 2 0, 2 0, 20 4 w , 4 0 0, 2 0, 2 0 0,10 4 w , 5 0,1 0 0 0,1 0, 05 4 w и вектор-столбец нормированных весов: 0, 34 0, 31 0, 20 0,10 0, 05 w 49 Если дополнительно представить групповое мнение в виде вектора-столбца рангов оцениваемых факторов, то с учетом того, что более предпочтительному фактору присвоен больший вес, получаем: 1 2 3 4 5 R После получения группового мнения необходимо оценить, насколько можно доверять полученному результату. Очевидно, что степень доверия к нему будет тем выше, чем выше плотность оценок факторов, данных экспертами. Например, для одного и того же результата (группового мнения) варианты рассеяния мнений экспертов могут быть такими, как показано на рис. 17. Рис. 17. Возможные варианты экспертного оценивания Одной из широко распространенных мер оценки плотности мнений для метода ранжирования является коэффициент конкордации Кендалла. Коэффициент W изменяется от 1 до приблизительно нуля, при этом он равен 1, если ранги всех факторов, присвоенные экспертами, совпадают, и наоборот, равен нулю, если они образуют все возможные перестановки (в случае п=т). Для нахождения W для каждой строки матрицы рангов R={R j } вычисляется сумма ее элементов 1 m i ij j R R : 50 1 2 3 4 5 6,5 7,5 { } 12, 0 16, 0 18, 0 i R R R R R R после чего вычисляется среднее значение R по матрице R в целом: 1 1 1 1 1 1 ( 1) ( 1) 4(5 1) 12 2 2 2 n n m i ij i i j mn n m n R R R n n n Далее определяется сумма s квадратов отклонений значений в строке i R матрицы R от R : 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 ( ) (6,5 12) (7,5 12) (12,5 12) (16,5 12) (18 12) 5,5 4,5 0 4 6 30, 25 20, 25 16 36 102,5 n i i s R R Коэффициент W вычисляется на основе выражения: 2 3 12 12 102,5 1230 = 0, 64 ( ) 16 (125 5) 1920 s W m n n Значения W большие 0,6-0,7 свидетельствуют о достаточно высокой плотности мнений экспертов, т.е., для данного случая качество проведенной экспертизы можно считать приемлемым. Вопрос 4. Метод Дельфи. Метод Дельфи впервые был описан в докладе американской корпорации РЭНД (RAND) в 1964 г. Bпоследствии он стал основным средством повышения объективности экспертных опросов с использованием количественных оценок при оценке деревьев цели и при разработке сценариев за счет использования обратной связи, ознакомления экспертов с результатами предшествующего тура опроса и учета этих результатов при оценке значимости мнений экспертов. 51 Процедура метода Дельфи заключается в следующем: 1) организуется последовательность циклов «мозговой атаки»; 2) разрабатывается программа последовательных индивидуальных опросов с помощью вопросников, исключающая контакты между экспертами, но предусматривающая ознакомление их с мнениями друг друга между турами; вопросники от тура к туру могут уточняться; 3) в наиболее развитых методиках экспертам присваиваются весовые коэффициенты значимости их мнений, вычисляемые на основе предшествующих опросов, уточняемые от тура к туру и учитываемые при получении обобщенных результатов оценок. Как правило, на практике оказывается достаточным проведение четырех туров опросов, после чего мнения экспертов либо сближаются, либо распадаются на несколько групп существенно различающихся мнений. В первом случае достигнутый результат со значительной степенью обоснованности может быть рассмотрен в качестве группового решения, во втором — необходимо продолжить исследование проблемы с учетом выдвигаемых различными группами аргументов. Метод Дельфи имеет несомненные преимущества по сравнению с методами, основанными на обычной статистической обработке результатов индивидуальных опросов или мнений отдельных экспертов. Он позволяет уменьшить колебания по всей совокупности отдельных мнений и колебания внутри групп. При этом, как показывает практика, влияние на групповую оценку экспертов невысокой квалификации оказывается менее заметным, поскольку они получают возможность скорректировать ответы за счет получения информации от группы. Вместе с тем, необходимо отметить и недостатки метода Дельфи, а именно: значительный расход времени на проведение экспертизы, связанный с большим количеством последовательных повторений оценок; необходимость неоднократного пересмотра экспертами своих ответов, что вызывает негативные реакции и отражается на результатах экспертизы. 52 Выводы:Информационные системы принадлежат к категории целенаправленных систем, поэтому ключевую роль в успешном их создании играет правильный выбор целей их функционирования и их точная формулировка. Эффективным способом решения задачи целеполагания является метод структуризации целей. 2. На начальных этапах жизненного цикла необходимо принимать ряд решений, касающихся назначения системы, требований к ее характеристикам, стратегии внедрения. В силу недостаточности сведений относительно изучаемых процессов и малой степени определенности в отношении требований к планируемой для внедрения системе применяются подходы, основанные на качественном оценивании возможных альтернатив. 3. В число наиболее часто применяемых методик создания и качественного оценивания альтернатив входят методы и процедуры, основанные на групповом подходе к выработке и оцениванию альтернатив. К таким методам относятся рассмотренные методы мозгового штурма, экспертного оценивания и метод Дельфи. 4. В силу отсутствия количественных оценок показателей качества и формального аппарата результаты применения рассмотренных методик в той или иной мере отражают субъективные предпочтения участников. Вопросы для самопроверки: 1. Что понимается под целью? 2. Как классифицируются цели? 3. Что собой представляет метода структуризации целей? 4. Какие требования предъявляются к целям? 5. Что такое мозговой штурм? 6. Как организуется мозговой штурм? 7. Что такое экспертиза? 8. Из каких основных шагов состоит процесс проведения экспертного оценивания? 9. Каким образом определяется групповое мнение на основании собранных данных экспертизы? 10. Как определяется и как рассчитывается коэффициент конкордации? 11. Каким должно быть значение коэффициента конкордации качественно проведенной экспертизы? 12. В чем состоит суть метода Дельфи? 13. Из каких основных шагов состоит процедура метода Дельфи? 14. Какие преимущества дает применение метода Дельфи? 15. В чем заключаются недостатки метода Дельфи? Литература по теме: 53 Основная литература: 1. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: справочник/ ред. В. Н. Волкова и А. А. Емельянов. – М.: Финансы и статистика, 2012. - 848с. Дополнительная литература: 1. Анфилатов В. С. Системный анализ в управлении: учебное пособие/ Анфилатов В. С., Емельянов В. С., Кукушкин А. А. – М.: Финансы и статистика, 2009. - 368с. |