Методологические аспекты поддержки принятия решений должностными лицами штаба ракетных войск и артиллерии
«Наука и военная безопасность», № 3, 2005 г., с. 24-28
Методологические аспекты поддержки принятия решений должностными лицами штаба ракетных войск и артиллерии
Полковник В.К. СИНЯВСКИЙ,
начальник Научно-исследовательского института
Вооруженных Сил Республики Беларусь,
кандидат военных наук
В настоящее время в практике управления войсками имеет место противоречие между требованиями, предъявляемыми к управленческим решениям, и уровнем развития информационных технологий и математических методов исследования сложных организационно-технических систем. В рамках статьи представлены взгляды автора на методологию процесса поддержки принятия решений должностными лицами органов военного управления и пути ее практической реализации в информационной системе поддержки принятия решений (далее - СППР)
Господствовавшая до недавнего времени в управлении «жесткая» парадигма системного анализа [4] сводила проблему принятия решения и последующего управления к проблеме выбора среди множества допустимых вариантов достижения поставленной цели некоторой альтернативы, которая, как правило, заключалась в оптимизации управления по заданному критерию. К тому же анализ процессов управления в сложных организационно-технических адаптивных системах позволил установить, что целей функционирования боевой системы может быть несколько, причем зачастую противоречивых [3, 5, 6]. Об этом же свидетельствует анализ опыта боевого применения в современных вооруженных конфликтах ракетных войск и артиллерии (далее - РВ и А), особенностью управления боевыми действиями которых являются:
мгновенное принятие решений на применение сил и средств рода войск в условиях динамичности и неопределенности оперативной обстановки;
достижение целей огневого поражения противника РВ и А решением огневых задач в различных периодах и пространственно-временных условиях;
проведение значительного объема оперативно-тактических расчетов в сжатые сроки и широким кругом должностных лиц органа управления.
Поэтому наряду с «жесткой» возникла необходимость применения «мягкой» модели, основная идея которой заключается в нахождении компромисса между различными целями, а именно в выборе такой альтернативы, которая в какой-то мере удовлетворяла бы всем выдвинутым критериям, но в итоге не соответствовала бы полностью ни одному из них [1, 4]. Совместное использование двух моделей является следствием того, что во многих случаях для принятия решений не хватает ни вычислительных, ни людских, ни информационных ресурсов [6]. Как результат, появляется необходимость осуществления группового ранжирования альтернатив, что приводит к росту сложности математического и программного обеспечения процессов управления. Следовательно, для повышения качества и обоснованности принимаемых решений необходимо наряду с использованием традиционных методов исследования операций применять методы многокритериальной оптимизации, размытых множеств, нечеткой логики, теории нечетких множеств и др.
Несоответствие между требованиями, предъявляемыми к управленческим решениям, и уровнем развития научно-методического аппарата в области теории управления РВ и А обусловило возникновение противоречия между необходимостью принятия своевременных и обоснованных решений и неспособностью теории это обеспечить. Проблема принятия рационального решения вписывается в целую совокупность других проблем, существующих в предметной области боевого применения РВ и А. Вместе с тем исследования, проведенные специалистами в области боевого применения РВ и А в операциях [1], свидетельствуют, что приоритет должен принадлежать решению проблем управления.
В настоящее время одной из основных проблем управления является проблема разработки и создания СППР. Ее разрешение, даже в пределах конкретной предметной области, очень дорогостоящий процесс, а создание общевойсковой системы тем более.
Задача усложняется еще и тем, что процесс разработки СППР и ее подсистем осуществляется автономно, без учета необходимости последующего объединения всех СППР в одну комплексную систему. Это, в свою очередь, актуализирует проблему создания «гибкого», унифицированного и адаптивного программного обеспечения.
Состав и структура компьютерной СППР в автоматизированной системе управления РВ и А определяют схему ее функционирования (рис. 1), особенностью которой является отсутствие выхода из цикла принятия решения. Это означает, что если процесс принятия решения не окончен, то он повторяется циклически до тех пор, пока не произойдет выбор лицом, принимающим решение (далее - ЛПР), одного из альтернативных решений.
Возрастание требований к своевременности, обоснованности и актуальности решений (рис. 2) привело к тому, что в последнее время резко возросла значимость систем обеспечения групповой обработки данных.
Поддержка принятия решения - это процесс, который осуществляется с соблюдением основных законов и категорий управления (рис. 3) и относится к разряду управленческих процессов (рис. 4). Само же решение при этом составляет основу управления [4, 6].
Именно поэтому ЛПР необходимо иметь при себе багаж знаний, умений и навыков, необходимых ему для обоснованного подхода к определению порядка и способов действий объектов управления. Именно поэтому начальник РВ и А должен свободно оперировать основными понятиями и определениями, которые позволят ему общаться на едином языке со всеми должностными лицами.
Под управленческим решением в статье будем понимать совокупный результат деятельности ЛПР и органа управления, состоящий в анализе, прогнозировании, оптимизации, обосновании и выборе альтернативы из множества вариантов функционирования боевой системы. При этом следует различать следующие типы решений:
интуитивные решения, которые ЛПР принимает на основе собственных ощущений, предполагая, что их выбор верен;
решения, основанные на суждениях, которые во многом сходны с интуитивными, однако в их основе лежат знания, осмысленность и имеющийся опыт решения подобных проблем в прошлом;
уравновешенные решения, принимаемые ЛПР на основе внимательного изучения возникающих проблем, задач и проверки выдвигаемых гипотез и альтернатив;
импульсивные решения, формируемые ЛПР на основе неограниченного количества различных идей, которые не подвергаются детальной проверке, уточнению и оценке;
инертные решения, которые представляют собой результат осторожного поиска; в них преобладают излишний контроль, осторожность, а оригинальность, новаторство практически отсутствуют;
рискованные решения, которые особо не нуждаются в тщательной проверке и обосновании предлагаемых альтернатив;
осторожные решения, характеризующиеся тщательностью оценки всех вариантов, сверхкритичным подходом к делу;
рациональные (обоснованные) решения, основанные на применении современных методов системного анализа, исследовании операций, теории игр, теории управления и др.
Как показывает опыт, любое, даже нерациональное, решение, независимо от условий его выработки и принятия, необходимо оценить [4]. Причем эта оценка должна носить как качественный, так и количественный характер.
Качество решения представляет собой комплексное свойство в виде совокупности параметров решения, удовлетворяющих целям функционирования системы и обеспечивающих реальность их осуществления.
К параметрам качества решения следует отнести:
показатель энтропии как количественную характеристику неупорядоченности в системе;
степень риска;
степень адекватности модели действиям фактической обстановки;
вероятность реализации решения по выбранным критериям.
Следует заметить, что качество решения определяется обоснованностью методологии решения проблем, т.е. подходов, принципов, методов реализации, а также условиями принятия решений.
К основным условиям обеспечения высокого качества решения следует отнести:
применение научных подходов и методов, используемых при управлении сложными организационно-техническими системами;
учет влияния объективных и субъективных законов на качество и эффективность решения;
обеспечение ЛПР качественной (актуальной, достоверной) информацией, характеризующей реальную обстановку;
структуризацию проблемы и формирование «дерева» целей управления и функционирования системы;
сравнимость альтернатив и многовариантность решений;
автоматизацию процессов сбора, обобщения, обработки информации, процессов поддержки и реализации решений и др.
Принятию решения ЛПР в современных условиях предшествует довольно сложный, многоэтапный процесс поддержки принятия решения, который представляет собой совокупность увязанных в пространстве и времени по целям, ресурсам, применяемым технологиям действий, осуществляемых должностными лицами органов военного управления с использованием электронно-вычислительных средств.
Таким образом, поддержка принятия решения должна охватывать следующие этапы:
мысленное представление процесса;
формулирование требований к качеству решений;
определение количества и структуры этапов, операций процесса разработки решения;
разработку алгоритма принятия решения;
анализ и прогнозирование параметров внешней среды;
организацию выполнения решения;
контроль и оценку результатов выполнения решения.
Вся деятельность субъектов управления, связанная с поддержкой принятия решения, должна быть ориентирована на оптимизацию решения. Причем оптимальным (обоснованным) решением будет считаться продукт деятельности субъектов управления, основанный на выборе по какому-либо критерию (совокупности критериев), который является наиболее рациональным для данных условий из всех альтернативных вариантов. Для получения обоснованного решения существует целый ряд методов оптимизации, которые можно подразделить на методы анализа, методы прогнозирования и методы моделирования (логическое, физическое, математическое).
Под критерием управленческого решения будем понимать заранее определяемый ЛПР параметр функционирования системы, на достижение которого должна быть направлена деятельность всей системы и на основании которого осуществляется классификация объектов и явлений, а также производится сравнение альтернатив.
Реализация основных положений теории боевого применения РВ и А в операциях [1, 2] требует предоставления большей самостоятельности должностным лицам штабов РВ и А. В этой связи любой субъект управления должен иметь возможность выбора альтернативы действий в рамках отпущенных ему прав. Предпочтительность же окончательного выбора того или иного решения принадлежит командующему и зависит от совокупности внешних и внутренних условий. Следовательно, ЛПР должно иметь возможность выбора из всей совокупности предлагаемых альтернатив решения, наиболее адекватно учитывающего условия окружающей действительности.
В то же время, чтобы обладать информацией о внешних условиях, офицеры штабов вынуждены прилагать усилия для ее получения, проводя различные расчеты и осуществляя моделирование возможных ситуаций. Их реализация требует определенных затрат ресурсов. При этом возможные исходы могут быть получены в результате проводимых экспериментов, а также в результате последующих решений (рис. 5).
Ответить на вопросы: какое решение будет наилучшим при отсутствии экспериментов; следует ли проводить решение в жизнь, и если да, то какой результат, включая полученные ранее, считать наилучшим; какова должна быть максимальная плата за реализацию решения и за информацию, приобретаемую при его реализации, - должна помочь методология управления.
Однако анализ результатов КШУ и КШВИ, проводимых в штабах оперативного уровня, свидетельствует о том, что в момент принятия решения неизвестно, какой исход фактически будет иметь место. Кроме этого, ЛПР должно определить для себя относительную предпочтительность возможных исходов, которая задается максимумом функции полезности, позволяющей оценить максимально возможную полезность любого структурного узла системы. Это, в свою очередь, требует от ЛПР искусства выбора той альтернативы, которая должна привести к наибольшей ожидаемой результативности каждой подсистемы. Суммируя все полученные результаты, субъект управления выбирает наилучший, с его точки зрения, результат, позволяющий получить максимальное значение функции полезности. При этом желательно, чтобы в результате проделанной работы была выработана полная стратегия, указывающая, какой выбор должен быть сделан в каждом узле решений. Получить такую стратегию можно, если следовать теории принятия решений [3, 4] и представлять любую задачу принятия решений в виде совокупности узлов решения и узлов возможностей.
Особенность современного этапа развития РВ и А - небывалое возрастание значения и стоимости информации. Это обстоятельство требует от ЛПР определения ожидаемой полезности от получения информации в процессе формирования решения, понимая при этом, что не всегда рост информационного ресурса боевой системы приводит к увеличению полезности.
В общем случае функция полезности представляет собой некоторую совокупность субъективных предпочтений по нескольким критериям эффективности, причем шкала ее полезности может быть как строго определенной, так и произвольной. Это, в свою очередь, создает трудность непосредственной интерпретации. В частности, когда возникает необходимость качественного сравнения двух альтернатив с ожидаемыми полезностями и1 и и2 соответственно, ЛПР приходится рассматривать исходы каждой из альтернатив. Причем гарантированный эквивалент альтернативы, имеющей полезность м" есть некоторый исход решения xi такой, что и(хi) = ui.. В том случае, если полученные исходы являются гарантированными эквивалентами альтернатив, то сравнение исходов позволяет получить некоторое представление об относительных последствиях выбранных альтернатив. Если же исходы совпадают по всем определенным критериям, то осуществляется поиск различия в «стоимости» двух исходов, что в итоге позволяет определить, какая альтернатива предпочтительнее другой.
Анализ деятельности экспертов в области управления войсками [1, 6] позволил разбить всю процедуру оценки функции полезности на пять этапов:
предварительный анализ для фактической оценки;
определение соответствующих качественных параметров;
формирование количественных ограничений;
выбор функции полезности;
проверка на согласованность.
Кроме определения функции полезности, у ЛПР может быть некоторое представление о субъективной вероятности р(Е) наступления события Е, которая отражает степень уверенности лица, принимающего решения, в том, что событие Е наступит, а в ее основе лежит готовность данного лица действовать в соответствии с этой уверенностью. Формируя р(Е), начальник РВ и А, как правило, действует на основе многочисленных соображений. Сюда входят знания о физических явлениях, различные эмпирические данные, результаты моделирования взаимосвязи различных факторов и экспертные суждения многих лиц, главным образом специалистов в предметной области боевого применения рода войск.
-
Таким образом, оценка функции полезности - это скорее искусство, чем наука, так как успех во многом определяется способностью эксперта вступать в контакт с ЛПР. Эксперт должен доказать ЛПР важность таких оценок, заручиться его поддержкой и сделать удобной процедуру оценивания. Поэтому прежде чем приступать к оценке функции полезности, следует обсудить концепцию теории принятия решений. Для субъекта управления должно быть совершенно ясно, что интересующие его предпочтения являются его субъективными чувствами, а совершенно объективных предпочтений не существует. В тех случаях, когда мнение ЛПР не совпадает с коллегиальным мнением, вполне приемлемо изменение личных предпочтений и формирование согласованного и скорректированного мнения. Однако, принимая то или иное решение, ЛПР должно понимать, что каждое из его действий сопряжено с определенной степенью риска (рис. 6) и с его отношением к риску.
При монотонном возрастании функции предпочтений считается, что ЛПР уклоняется от риска, а в случае, если функция полезности выпукла [3, 4], склонен к риску.
Существуют более тонкие характеристики риска, для описания которых требуется понятие гарантированного эквивалента достижения цели функционирования боевой системы, под которым следует понимать такую величину математического ожидания выигрыша xi, которую ЛПР считает равноценной планируемому исходу.
При формировании критериев решения группа экспертов под руководством ЛПР должна определить как качественные, так и количественные ограничения. В качестве количественных ограничений принимаются точки X0, x1, ..., x* на кривой, описывающей функцию полезности ЛПР (рис. 6).
С помощью такого метода по ограничивающим значениям функции полезности можно определить область допустимых значений и сформировать по известным значениям полезности двух исходов значение полезности третьего исхода как
Следовательно, прежде чем вариант решения будет предложен командующему, начальник РВ и А должен сделать несколько выборов между лотереей [4] и предполагаемыми исходами.
Учитывая сложность и ограниченность во времени, выбор функции полезности при принятии решения целесообразно свести к выбору значений параметров, определив их заранее. Это позволит избежать необходимости каждый раз определять полностью функцию полезности, а осуществив параметрическое задание функции полезности, в дальнейшем можно оценить ее чувствительность без дополнительных вычислений [3, 4].
Следует заметить, что специалистам в области управления часто приходится сталкиваться с тремя очень важными проблемами: наличием большого числа признаков, изменением предпочтений во времени и коллективным принятием решений. Каждую из этих проблем можно моделировать, представляя исходы в виде N-мерного вектора X = (х1 ...xn), где xn- мера эффективности показателя Х.
В дальнейшем ЛПР выбирает альтернативы, которые максимизируют ожидаемую полезность. Попытка построить необходимое распределение субъективных вероятностей каждой альтернативы, а также функцию полезности fn(xI) для N-показателей приводит к возникновению дополнительных трудностей.
Наличие достоверной и актуальной информации создает предпосылки для создания модели оценки вероятностей исходов каждой альтернативы [5, 6]. Это, в свою очередь, позволяет разбить задачу непосредственной оценки предпочтений для N-признаков на ряд подзадач оценки подмножеств признаков, а уже затем, объединив полученные оценки, сформировать обоснованное для данных условий решение.
Для предметной области боевого применения РВ и А особую актуальность имеет фактор времени. Это требует учета и изменения предпочтений ЛПР в ходе динамики функционирования боевой системы РВ и А. При этом основной вопрос, касающийся этих изменений, можно сформулировать следующим образом: «Каким образом полезность исхода xt0 в настоящий момент времени t0 связана с полезностью исхода хt в некоторый другой момент времени tt ?». Учитывая, что обычно операция разбивается на отдельные дискретные интервалы времени (период ведения операции, день операции, время выполнения оперативных задач и т.д.), целесообразно для них заранее определить функцию полезности и(х), которая позволит затем сформировать совокупность возможных исходов.
Задачи планирования, задачи принятия решений - это, прежде всего, многопараметрические задачи с предпочтениями, что значительно усложняет их реализацию в предметной области управления войсками. Именно поэтому целесообразным подходом для их решения видится использование результатов соответствующих фундаментальных исследований. В большинстве из них авторы исключили неопределенность (в том числе стохастическую) и ввели предположения о стационарности рассматриваемых процессов [5, 6].
Опираясь на общие положения теории управления и теории принятия решений, теория управления РВ и А имеет свойственные только ей особенности. К одной из таких особенностей относится коллегиальность подготовки решений по боевому применению РВ и А, планированию боевых действий, а также управлению боевой системой РВ и А в операции.
Это обусловлено тем, что в реальном процессе принятия решения участвуют эксперты различных предметных областей, которые направляют свою деятельность на достижение общей цели. Как следствие, в предметной области управления РВ и А возникает необходимость модернизации комплексных методологические процедур, относящихся к многофакторным предпочтениям, групповым действиям, оценке информации, программному обеспечению и т. д. В то же время, многообразие мнений экспертов предполагает согласование решений, принимаемых на промежуточных этапах выработки управляющего воздействия. И именно сравнение полученных результатов позволяет обнаружить различия и совпадения мнений субъектов управления.
Опыт мероприятий оперативной подготовки убедительно свидетельствует, что относительно реализации альтернатив, как правило, противоречий во мнениях экспертов не возникает, а вот при их количественной оценке проявляются разногласия. Устранение этих расхождений осуществляется на основе конструктивного обсуждения (процесс заслушивания предложений). В этом случае модель управления может служить лишь механизмом для выбора наилучшего решения, поскольку она дает методологию исследования предложенных компромиссных решений и указывает области значений, в которых они могут быть неустойчивы.
При этом одним из парадоксов формирования коллективного решения является то, что в этом случае аксиомы теории принятия решений не применимы на практике [4]. Это объясняется трудностями, возникающими при согласовании вариантов плана, формируемых в ходе принятия решения на боевое применение РВ и А в операции, путем сравнения индивидуальных предпочтений должностных лиц штаба РВ и А. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость разработки принципиально иных технологий работы должностных лиц органов военного управления.
Таким образом, для разработки и внедрения в предметную область боевого применения РВ и А наряду с разработанной методологией принятия решений новых технологий управления необходимо обосновать в штабе РВ и А состав, структуру и методы решения различных задач управления, реализуемых должностными лицами в условиях автоматизации.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ракетные войска и артиллерия в операциях локальных (региональных) войн и военных конфликтах. /Военно-теоретический труд. - М.: ВАГШ, 1995.
2. Синявский В.К. Основы огневого поражения противника в операциях. - М.: ГШ, 2004.
3. Васильев С.Н., Селедкин А.П. Синтез функций эффективности многокритериальных задач принятия решений. Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. - № 3. - 1980. - С. 186 - 190.
4. Кини Р.Ф., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях предпочтения и замещения. - М.: Радиосвязь, 1981. - 560 с.
5. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Часть 1. Методология, методы, модели. - М.: МО СССР, 1989. - 660 с.
6. Алексеев О.Г., Есаулов С.С. Гончар А.А. и др. Управление в системах РАВ. Часть 1. Основы теории управления и исследование операций. - М.: МО СССР, 1980. - 368 с.
