Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Управление в социальных и экономических системах

Диссертационная работа:

Ослон, Александр Анатольевич. Разработка, исследование и применение алгоритмов построения интегральных показателей функционирования сложных систем : Дис. ... канд. технические науки : 05.13.10.- Москва, 2007

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЮ ПОКАЗАТЕЛЯ (ИП) 12

1.1. Формулировка общей задачи построения ИП 12

1.2. Классификация методов построения ИП 17

1.3. Методы построения ИП, использующие количественное аппроксимирующее отношение 20

1.4. Методы построения ИП, использующие качественное аппроксимирующее отношение 31

1.5. Цели и задачи диссертации 42

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРШМОВ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ. 46

2.1. Построение линейного количественного ИП 46

2.1.1. Постановка задачи и ее обсуждение 47

2.1.2. Итерационный алгоритм построения линейного количественного ИП 49

2.1.3. Алгоритм построения оптимальной перестановки на шкале линейного количественного ИП 53

2.1.4. Алгоритмы построения начальной перестановки объектов (задача одномерного метрического 59

2.2. Построение линейного качественного П 67

2.2.1. Типы аппроксимирующих отношений 67

2.2.2. Общий алгоритм построения линейного качественного ИП 71

2.2.3. Переборная процедура построения условно-оптимальной шкалы для аппроксимирующих отношений, определяемых фиксированными границами на шкале

2.2.4. Переборная процедура построения условно оптимальной шкалы для аппроксимирующих

отношений, определяемых взаимным расположением объектов на шкале 78

2.3. Построение квазилинейного ИП 82

2.3.1. Постановка задачи и ее обсуждение 83

2.3.2. Построение квазилинейного количественного ИП. 86

2.3.3. Построение квазилинейного качественного ИП. 90

3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИШОВ ПОСТРОЕНИЯ ИП И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ І 93

3.1. Экспериментальное исследование алгоритмов построения ИП 93

3.1.1. Эксперименты на модельных данных .93

3.1.2. Эксперименты на реальных данных 102

3.2. Применение алгоритмов построения ИП в задачах отраслевого управления 114

3.2.1. Методика анализа отраслевых данных с применением методов построения ИП 114

3.2.2. Анализ организации нормирования труда в отрасли 117

3.2.3. Отраслевой анализ текучести рабочих кадров 127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141

ЛИТЕРАТУРА 144

ПРИЛОЖЕНИЕ I. Акты о внедрении 155

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программное обеспечение методов построения ИП (пакет прикладных программ ТИПОЛОГ 1  

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Одной из важнейших проблем, возникают щих при обработке эмпирических (опытных, экспериментальных, статистических) данных в самых различных областях научных исследований является агрегирование (сжатие) данных, цель которого г приведение данных к компактному и обозримому виду, удобному для дальнейших исследований, получения выводов и принятия решений. Широко распространенным подходом к агрегированию эмпирических данных является переход от исходных показателей (признаков, параметров), значения которых измеряются на объектах (наблюдениях), к небольшому числу некоторых обобщенных показателей, функционально связанных с исходными и обладающих теми, или иными оптимальными свойствами. В настоящее время известны десятки различных формализации этой общей задачи и соответствующих методов ее решения. Обычно эти методы именуются методами снижения размерности пространства показателей [3,5,31] . Сюда относятся такие методы .и группы методов, как факторный анализ [36,105] , метод главных компонент [40, ] , экстремальная группировка параметров [ 5] , регрессионный [24,2?] и дискриминантный [99, 02] анализ, мнот гомерное шкалирование І97, Ш] и т.д. Методы снижения размерно-г сти имеют многочисленные практические применения: в экономике [48,80,85"], социальной экономике [32,22,90] , социологии L46, 5"/, 93] , медицине Ї83І , при разработке диалоговых систем анализа данных [4 ,И8І и т.д. С32,400] .

На практике многие методы агрегирования показателей часто применяются для получения единственного обобщенного показателя, иногда называемого интегральным показателем (ИИ). Такая задача возникает в ситуациях, когда необходимо получить однозначные оценки соотношений между объектами качественного (например, "лучше - хуже") или количественного (например, "во сколько раз ...")

Конечной целью построения ИИ является обычно получение обоб? щенного критерия для соотнесения и соизмерения анализируемых мно? гомерных объектов. Например, в работах строятся ИИ, имеющие смысл обобщенного размера предприятия и которые далее используются для выбора эталонных предприятий, решения задач типиза? ции подсистем АСУ L 0- и анализа концентрации производства И 03J • в І95І построенный ИП использовался для оптимизации структуры фондов потребления; в [2] для формализованной оценки мастерства хоккеиста; в І9&1 - для оценки уровня обеспеченности ресурсами здравоохранения. В работе [90] был построен набор ИП, отражающих различные аспекты для характеристики социально?экономических райо? нов СССР, и на их основе получена типология районов. Проблема по? строения ИП является одной из центральных в квалиметрии научной дисциплине, изучающей проблематику количественной оценки качества [7,-НО]. В квалиметрии показатели, измеряемые объективными или экспертными методами, характеризуют свойства товаров, а ИП (комп? лексный показатель интегрального качества) их общую потребитель? скую ценность. Проблема построения ИП связана также с задачами многокритериальной оптимизации. Решение этих задач с использовали? ем ИП, т.е. на основе перехода к одномерным задачам, носит в лите? ратуре название скалярной редукции многокритериальной оптимизации . онной схемы [2,3] , свертки критериев lS&] и т.д. Несмотря на то, что иногда такой подход в теории принятия решений вызывает возра? жения [20J , он широко применяется на практике. К нему примыкает теория принятия решений, основанная на понятии функции полезности

Очерченный круг проблем, в рамках которых так или иначе воз? никает задача построения ИП, не является исчерпывающих их обзором. Однако он в достаточной мере показывает актуальность и практическую важность этой задачи. В этой связи кроме упомянутых статистических методов снижения размерности развиваются также специальт ные методы построения ИП, основанные на различных методических предпосылках І7, # t 2. і І . В большинстве случаев в них используются линейные функции от исходных показателей, а для опреде-г ления коэффициентов применяются либо экспертные методы i2.il , либо некоторые формальные модели оценки информативности показателей IS , М1 . Иногда вид ИП фиксируется из содержательных соображений [5-ої .

Таким образом, на практике для построения ИП используются многочисленные и существенно различающиеся между собой методы. Некоторые из них предназначены для решения более общих задач и в частных случаях применяются для построения ИП (методы снижения размерности), другие - специально предназначены для построения ИП в некоторых достаточно специфических ситуациях. Такое положение в значительной мере затрудняет выбор адекватного метода при решении практических задач и вызывает необходимость иметь в распоряжении обширные библиотеки программ, реализующих различные методы. В то же время, несмотря на актуальность и важность проблемы построения ИП, попыток решения этой проблемы с едия ых методических позиций, насколько нам известно, не предпринималось. В данной диссертации разрабатывается вариант формализации задачи построения ИП, оснот ванный на ряде специально вводимых для этого понятий. Предлагаемая в диссертации постановка задачи охватывает многие известные задачи и удовлетворяет совокупности требований которые предполагаются специалистами при использовании понятия ИП,

Цель работы состоит в том, чтобы с учетом особенностей существующих методов агрегирования показателей сформулировать общую задачу построения ИП как задачу аппроксимации заданного парного отношения другим парным отношением определенного типа, разработать алгоритмы ее решения для различных типов аппроксимирующих отношений (количественные и качественные) и различных способов за-г дания ИП (линейный и нелинейный), создать программное обеспечение методов построения ИП, провести экспериментальное исследование разработанных методов построения ИП и использовать их для решения практических задач отраслевого управления.

В этой связи в диссертации решены следующие научные задачи;

сформулирована общая задача построения ИП и на ее основе систематизированы существующие методы ее решения;

разработан метод построения линейного ИП для количестве ного аппроксимирующего отношения, включающий в себя три алгоритм ма;

разработан метод построения линейного ИП для качественного аппроксимирующего отношения, модификации которого соответствуют различным типам бинарных отношений и способов их заданий;

разработана схема конструирования нелинейного ИП, обеспет чивающая автоматическое определение конкретного вида нелинейной функции, согласованное с общим критерием, и в рамках этой схемы разработаны алгоритмы для количественных и качественных аппроксит мирующих отношений;

«г разработан общий методический подход к решению задач отраслевого управления, основанный на построении дерева агрегировав ния показателей, отражающих проблему управления, и применении к нему методов построения ИП»

Научная новизна. В диссертации предложена формулировка общей задачи построения ИП, частными случаями которой (при соответствуют щем уточнении элементов общей задачи) являются постановки задач, решаемые многими известными из литературы методами агрегирования показателей. Эти методы в диссертации систематизированы и раст смотрены как в обычных постановках, так и с точки зрения общей задачи построения ИП. Такое рассмотрение с одной стороны дало возможность по-новому осветить научное содержание ряда известных методов снижения размерности, указать их общие и специфические черты, выявить взаимосвязи между ними. С другой стороны оно показало, что известные методы при всей своей многочисленности охватывают далеко не все интересные для практики ситуации построения ИИ и, кроме того, обладают определенными недостатками.

В диссертации для решения задачи построения ИЇЇ разработан ряд новых алгоритмов, образующих взаимосвязанный комплекс и исчерпывающим образом обслуживающих выделенные в диссертации ситуации, в которых возникает задача построения ИП. Используя эти алгоритмы, исследователь может проводить многовариантные расчеты, варьируя требования, которые он предъявляет к искомому ИП, и способы удовлетворения этих требований. Научная новизна предложенных в диссертации методов построения ИП кроме того состоит в том, что в зависимости от конкретизации элементов общей задачи она носит либо характер-регрессионного анализа, либо факторного анализа. В первом случае полученный ИП можно интерпретировать как модель некоторого (или некоторых) "внешних" показателей; во втором - как обобщенный "внутренний фактор", объясняющий и агрегирующий исходные показатели. Тем самым, в диссертации естественным образом удалось добиться взаимоувязки двух основных проблем снижения размерности на уровне постановки задачи и методов ее решения.

Новым является также и то, что в диссертации кроме широко распространенного в существующих методах бинарного отношения эквивалентности, формализующего требования, предъявляемые к ИП, используется целый ряд других бинарных отношений, например, отно-г шения квазипорядка, толерантности и др. Эти отношения часто встречаются в приложениях, но использующие их методы либо разработаны слабо, либо не разработаны вообще.

Подавляющее большинство методов агрегирования показателей являются линейными, т.е. предполагается, что искомый ИЛ представляет собой линейную функцию от исходных показателей. Известно, что линейная модель не всегда дает приемлемые результаты, однако, нелинейные методы известны только для отдельных частных постановок. В диссертации предлагается новый подход к построению нелинейных ИП, основанный на разработанной в ней конструкции квазилинейной шкалы. Эта конструкция, с одной стороны, охватывает широкий класс нелинейных функций и, с другой стороны, дает возможность на единых методических основах провести нелинейное обобщение разработанных в диссертации линейных методов, что приводит к ряду новых алгоритмов построения нелинейного ИП. Как и в линейном случае, они охватывают все выделяемые в работе ситуации построения ИП и в зависимости от задачи дают "регрессионное" или "факторное" решение.

Практическая ценность работы состоит в возможности использо-г вания разработанных в ней методов построения ИП в различных обт ластях исследований. Прежде всего это относится к задачам отраслевого управления, для решения которых в диссертации предложена общая методика, основанная на методах построения ИП, и имеющая практическое внедрение. Инструментом решения как отраслевых задач, так и задач анализа данных различной природы является разработанный в диссертации пакет прикладных программ ТИПОЛОГ, в которых реализованы методы построения ИП, некоторые другие методы агрегирования (методы главных компонент, автоматической классификации объектов и др.), а также ряд вспомогательных средств (ввод, накопление и преобразование данных, формирование подмножеств данных и т.д.). На основе разработанных методов построения ИП и с помощью пакета ТИПОЛОГ удается существенно расширить и ускорить процедуры анализа данных и получать адекватные агрегированные характеристики изучаемых совокупностей объектов. 

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации методы построения ИИ, методика решения задач отраслевого управт ления и пакет прикладных программ были использованы для решения задач анализа организации нормирования труда рабочих и факторов, связанных с текучестью кадров на предприятиях отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР. Конечным потре-г бителем результатов анализа являлись работники Управления орга-г низации труда и заработной платы Министерства. Решение указанных задач с 1984 г. планируется проводить регулярно. С этой целью все необходимое методическое и программное обеспечение передано в НПО "НИИТракторосельхозмаш", где указанные задачи будут нахот даться в промышленной эксплуатации. Предполагается, что круг рет шаемых задач отраслевого управления будет расширяться и будет включать в себя задачи анализа организации заработной платы, организации и условий труда и т.д.

Экономический эффект от применения результатов работы в Управлении организации труда и заработной платы Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР состав ляг ет в соответствии с прилагаемым к работе актом о внедрении 134 тыс. руб.

Публикации. Содержание диссертации отражено в II печатных работах [2 3, 60-66, 70-71] , а также в трех отчетах по НИР ІП -75І.

Диссертация состоит из трех разделов и приложений.

В первом разделе дается формулировка общей задачи построения ИП (подраздел I.I), предлагается классификация существующих методов построения ИП (подраздел 1.2) и далее эти методы рассматг риваются как в обычных формулировках, так и с точки зрения общей задачи (подразделы 1.3 и 1.4), в заключение главы формулируются цели и основные научные задачи диссертации (подраздел 1.5).

Вторая глава посвящена разработке методов построения ИП. В подразделе 2.1 рассматривается задача построения линейного колит чественного ИП и для ее решения предлагаются два алгоритма, обът единяемых в единую процедуру; там же ставится и решается задача одномерного метрического шкалирования для отыскания начального решения. В подразделе 2.2 исследуется задача построения линейно-г го качественного ИП, указываются используемые в диссертации типы аппроксимирующих бинарных отношений, описан алгоритм решения задачи и две входящие в него процедуры перебора, соответствующие различным типам аппроксимирующих отношений. В подразделе 2.3 вводится конструкция квазилинейной шкалы, лежащая в основе метог дов построения нелинейного ИП, далее на основе этой конструкции предлагаются алгоритмы построения квазилинейных количественного и качественного ИП, обобщающие соответствующие линейные методы.

В третьем разделе приведены результаты экспериментального исследования разработанных в диссертации методов построения ИП и их практического применения в задачах отраслевого управления. В подразделе 3.1 описано экспериментальное исследование методов построения ИП на модельных данных и на данных, известных из лит тературы и обрабатывавшихся другими методами анализа. В подразт деле 3.2 разработаны основные методические положения решения заг дач отрасдевого управления с применением методов построения Ш и описаны результаты анализа организации нормирования труда рабог чих и факторов, связанных с текучестью рабочих кадров на пред-г приятиях отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностро-г ения.

В приложении I собраны акты о внедрении результатов работы.

В приложении 2 описан пакет прикладных программ ТИП0І0Г, разработанный в диссертации.  


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net