Исследование операций в задачах программной инженерии. Лекция 1

1.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ В ЗАДАЧАХ
ПРОГРАММНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Лекция 1

2.

Учебные вопросы:
1.1 Методологические основы исследования операций
1.2 Технология принятия решений
1.3 Структура и основное содержание дисциплины

3.

1 Методологические основы
исследования операций
Методоло́гия (от греч. – учение о способах) учение о системе понятий
и отношений между ними: определения и принципы, методы, методики и
средства их реализации в организации и построении научно-практической
деятельности человека

4.

Теоретические основы исследования операций
Кибернетика - наука об общих закономерностях
процессов управления, связи и переработке информации
в различных системах
Н. Винер
Академики А.С. Лебедев, А.П. Ершов, В.М. Глушков
Научные направления:
Теория управления
Теория автоматов
Теория передачи сигналов
Теория алгоритмов
Теория искусственного интеллекта
Теория принятия решений
и др.
К. Шеннон
Методы кибернетики:
Автоматического управления
Спектрального анализа
Статистических решений
Распознавание образов
Компьютерное зрение
Исследование операций
и др.

5.

Методологические основы теории принятия решений
Системный анализ
Теория принятия
решений
Исследование операций
Системный анализ понимается как методология решения проблем,
основанная
на
использовании
компьютерных
технологий
для
исследования сложных систем – технических, программных, экономических и
т.д.
Исследование операций трактуется как дисциплина, занимающаяся
количественным обоснованием решений в различных областях
целенаправленной деятельности.
Отсюда теория принятия решений – это дисциплина, занимающаяся
задачами выбора в условиях, когда альтернативы имеют количественную
оценку на основе информации, характеризующей реальную ситуацию в
системах с управлением.

6.

Развитие систем поддержки принятия решений (СППР)
Теория принятия
решений (исследование
операций)
Теория баз данных и
СУБД
1960
Системы управленческих решений (Management
Decision Systems, MDS)
1970
Интегрированная человеко-машинная система
менеджмента (Management Information System, MIS),
бизнес-анализ (Business Intelligence, BI)
1980
1990
Информационная система руководителя (Executive
Information System, EIS),
СППР (Decision Support Systems, DSS)
Хранилище данных (Data Warehouses, DW),
оперативный анализ данных (Online Analytical
Processing, OLAP)
Интеллектуальный анализ данных (Data Mining),
персональная СППР (Personal Information Systems of Top
Managers, PSTM),
2000
СППР на основе WEB

7.

Обобщенная схема систем с управлением
х(t)
u(t)
Управляющее
устройство
z(t)
у(t)
u(t)
Система
связи
z(t)
v(t)
v(t)
Объект
управления
v(t)
Внешняя среда
х(t) – задающее воздействие, характеризующее цель управления;
z(t) – сигнал о состоянии ОУ по каналу обратной связи;
у(t) – управляемая величина, характеризующая состояние ОУ;
v(t) – воздействие среды (случайное).
С усложнением задач управления
проявился первый информационный
барьер,
определяемый
пропускной
способностью человека как элемента
системы управления (2-4 бит/с).
Барьер преодолен путем отделения функций
УС от функций ОУ и перехода к иерархическому
принципу управления. В соответствии с этим
принципом СУ включает лицо, принимающее
решение (ЛПР) и группу средств управляющей
системы.
С
течением
времени
системы
управления столкнулись со вторым
информационным
барьером,
когда
суммарная
сложность
задач
по
управлению ОУ, состоящим из i человек и j
средств, стала выше способности УУ по
переработке информации.
Барьер преодолевается на принципиально
новой
основе
–
автоматизации
всех
информационных
процессов.
Объектом
автоматизации являются функции, задачи и
процессы, происходящие в системах управления.
Одна из таких функций – поддержка принятия
управленческих решений ЛПР.

8.

Автоматизированная система управления (АСУ)
Объект
управления
Внешняя среда
V(t)
Лицо, принимающее
решение
У(t)
U(t)
Х(t)
Управляющее
устройство
Х*(t)
СППР
СППР (англ. Decision Support System, DSS) — компьютерная автоматизированная
система, целью которой является помощь специалистам, принимающим решение, в
сложных условиях для полного и объективного анализа предметной деятельности
АСУ с системой поддержки принятия решений (СППР), являясь основным
инструментом повышения оперативности и обоснованности управленческих
решений,
представляют
собой
сложные
программно-аппаратные
и
телекоммуникационные комплексы
СППР возникли в результате слияния управленческих информационных систем и
систем управления базами данных.

9.

1.2 Основы технологии принятия решений

10.

Специалист предметной области
Системный аналитик
Технология
разработки средств
поддержки принятия
решений
Системный анализ проблем и
формулирование противоречия
Формирование цели и задач для
её достижения
Системный аналитик
Прикладной программист
Формализация задач
Моделирование объекта управления
Генерация альтернатив и
определение их свойств
Разработка модели выбора
(правила принятия решений)
Принятие решений
на основе модели выбора
Специалист предметной области
Системный аналитик
Оценивание результата выбора
(качества решения)

11.

Противоречие
Проблемы
теории
Проблемы
практики
Системный анализ проблем ситуации и
формулирование основного противоречия
Цель: Автоматизация информационных процессов предметной области принятия
решений

12.

3. Структура и основное содержание
дисциплины

13.

Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является изучение основных понятий
системного
анализа
и
исследования
операций,
овладение
современными методами и моделями теории принятия решений для
разработки программных средств поддержки принятия решений в
автоматизированных системах управления.
В результате изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- об основных проблемах систем автоматизации организационнотехнического управления, причинах их возникновения и способах
разрешения;
о современном состоянии научных знаний в теории принятия
решений, перспективах и направлении их развития;
знать:
– системный анализ: задачи, принципы, методология;
– понятия, определения и термины исследования операций;
– основы оценки сложных систем: шкалирование, показатели и критерии
оценивания, методы качественного и количественного оценивания;
– методы принятия решений в условиях определенности, стохастической
неопределенности и полной неопределенности;
– системы автоматизированного управления, их элементы, модели
основных функций организационно-технического управления, оценка
качества управления.

14.

Цели и задачи дисциплины
уметь:
– формулировать цели системного анализа, критерии качества и
эффективности систем с управлением;
– выбирать методы, методики и алгоритмы качественного и
количественного оценивания систем;
– использовать математический инструментарий и прикладные
программы для оценивания компьютерных систем;
– моделировать основные функции организационно-технического
управления: общую задачу принятия решений, функции контроля,
прогнозирования и оперативного управления;
– разрабатывать программные средства поддержки принятия
решений в системах организационно-технического управления;
– моделировать процессы, прогнозировать изменение состояния,
оценивать результаты экспериментов.

15.

Организационно-методические данные дисциплины
Вид работы
Трудоемкость, ч.
Всего
6 сем.
Общая трудоемкость
144
144
Аудиторная работа
36
90
Лекции (Л)
18
18
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
18
18
Лабораторные работы (ЛР)
18
18
Самостоятельная работа
108
45
34
34
74
27
Курсовой проект (КП)
Курсовые работы (КР)
Расчетно-графические работы (РГР)
Рефераты (Р)
Домашние контрольные работы (ДКР)
Самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и
повторение лекционного материала и материала учебников и учебных
пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям,
коллоквиумам, рубежному контролю)
Вид итогового контроля
Экзамен

16.

Содержание дисциплины
Таблица 2 – Разделы дисциплины
Количество часов
№
раздела
Наименование разделов и их
содержание
Всег
о
Аудиторная
работа
Л
ПЗ
ЛР
Внеауд.
работа
СР
1
Введение в теорию систем и системный
24
анализ
6
8
42
2
Методы исследования операций
26
8
6
42
3
Основы оптимизации
20
4
4
24
Итого: 144
18
18
108

17.

Литература:
1 Соловьев, Н.А. Основы теории принятия решений для
программистов: учебное пособие: /Н.А. Соловьев, Е.Н. Чернопрудова,
Д.А. Лесовой – Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012. – 162 c.
ISBN 978-5-4417-0092-4.
2 Соловьев, Н.А. Исследование операций в задачах
программной инженерии: учебное пособие [Электронный ресурс] /Н.А.
Соловьев, Е.Н. Чернопрудова, Н.А. Тишина – Оренбург: ОГУ, 2017. 202 с.
3 Вентцель, Е.С. Исследование операций: задачи, принципы,
методология. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической
литературы, 2006. – 208 с.

18.

Расчетно-графическое задание
Тема: «Системный анализ автоматизации информационных
процессов предметной области принятия решений»
Содержание отчета:
1 Системный анализ проблем инфраструктуры предметной области
1.1 Анализ информационных процессов предметной области
1.2 Анализ аналогов средств автоматизации
1.3 Определение цели принятия решений и её формализация
2 Моделирование информационных процессов предметной области
2.1 Разработка модели информационных потоков
2.2 Разработка концептуальной функциональной модели
3 Разработка программных средств принятия решений
Заключение
Список использованных источников (12)
Приложение А. Листинг программ СППР

19.

Практическое занятие 1
Тема: «Выбор предметной области принятия решений»
Лабораторное занятие 1
«Разработка модели потоков данных СППР предметной области
принятия решений с использованием CASE – средств»

20.

Вопросы и задания для самоконтроля
Какие научные направления составляют теоретические
основы систем с управлением ?
В чем сущность автоматизированного управления?
Для чего используют системный анализ? Почему его
называют методологической основой исследований?
Какова цель и какие задачи изучения дисциплины?
Контрольные мероприятия курса.