Дипломная (вкр): Программный комплекс лабораторных работ по методам обработки экспертной информации

1.3 Обзор методов обработки экспертной информации

Методы экспертных оценок находят очень широкое применение в разнообразных сферах, в частности, в сфере экономики данные методы применяется для прогнозирования и планирования развития бизнеса [8], в сфере производства при проведении технологической экспертизы [7], в сфере управления для принятия решений [9].

Сущность метода экспертных оценок заключается в рациональной организации проведения экспертами анализа проблемы с количественной оценкой суждений и обработкой их результатов. Обобщенное мнение группы экспертов принимается как решение проблемы. В процессе принятия решений эксперты выполняют информационную и аналитическую работу по формированию и оценке решений [10].

Методы экспертных оценок представляют комплекс логических и математико-статистических методов и процедур, связанных с деятельностью экспертов по переработке необходимой для анализа и принятия решений информации.

Оценочные экспертные суждения в количественной форме называются экспертными оценками. Они могут быть индивидуальными и коллективными. Получение индивидуальных экспертных оценок называется экспертным опросом, а совокупность процедур, необходимых для получения коллективных экспертных оценок, включая и экспертный опрос, называется экспертизой.

Таким образом, метод экспертных оценок является достаточно специфическим способом получения информации, необходимой для решения управленческих и исследовательских задач посредством применения совокупности специальных приемов сбора, обработки и анализа сведений, получаемых от экспертов [11].

После проведения опроса группы экспертов осуществляется обработка результатов. Исходной информацией для нее являются числовые данные, выражающие предпочтения экспертов, и содержательное обоснование этих предпочтений.

Целью обработки является получение обобщенных данных и новой информации, содержащейся в скрытой форме в экспертных оценках. На основе результатов обработки формируется решение проблемы. Наличие как числовых данных, так и содержательных высказываний экспертов приводит к необходимости применения качественных и количественных методов обработки результатов группового экспертного оценивания.

В зависимости от целей экспертного оценивания при обработке результатов опроса решают следующие основные задачи: определение согласованности оценок экспертов; построение обобщенной оценки объектов; определение зависимости между суждениями экспертов; определение относительных весов объектов; оценка надежности результатов экспертизы.

Определение согласованности оценок экспертов необходимо для подтверждения правильности гипотезы о том, что эксперты являются достаточно точными измерителями, и выявления возможных группировок в экспертной группе. Оценка согласованности мнений экспертов производится путем вычисления количественной меры, характеризующей степень близости индивидуальных мнений. Анализ значений меры согласованности способствует выработке правильного суждения об общем уровне знаний по решаемой проблеме и выявлению группировок мнений экспертов, обусловленных различием взглядов, концепций, существованием научных школ, характером профессиональной деятельности и т.п. [10].

Задача построения обобщенной оценки объектов по индивидуальным оценкам экспертов возникает при групповом экспертном оценивании. Если эксперты производили оценку объектов в количественной шкале, то задача построения групповой оценки заключается в определении среднего значения или медианы оценки. При измерении в порядковой шкале методом ранжирования, парного сравнения или непосредственной оценки целью обработки индивидуальных оценок экспертов является построение обобщенного упорядочения объектов на основе осреднения оценок экспертов.

Метод непосредственной оценки используется в случаях, когда обеспечивается чёткое различие между альтернативами и (или) альтернативы поддаются непосредственному измерению, так как имеют одинаковую природу. Диапазон изменения какой-либо качественной переменной разбивается на несколько интервалов, каждому из которых присваивается определённая оценка (балл). Задача эксперта заключается в помещении каждой из рассматриваемых альтернатив в определённый оценочный интервал, в соответствии со степенью обладания тем или иным свойством либо в соответствии с предположениями эксперта об их значимости.

Метод ранжирования заключается в том, что эксперт располагает альтернативы в порядке, который представляется ему наиболее рациональным, и приписывает каждой из них числа натурального ряда - ранги. При этом ранг 1 получает наиболее предпочтительная альтернатива, а ранг N - наименее предпочтительная. Следовательно, порядковая шкала, получаемая в результате ранжирования, должна удовлетворять условию равенства числа рангов N числу ранжируемых альтернатив n . Эксперт может присваивать один и тот же ранг нескольким альтернативам, и в результате число рангов N оказывается не равным числу ранжируемых альтернатив n . В таких случаях альтернативам приписывают "стандартизованные" ранги. С этой целью общее число стандартизованных рангов полагают равным n , а альтернативам, имеющим одинаковые ранги, присваивают стандартизованный ранг, значение которого представляет среднее суммы мест, поделенных между собой альтернативами с одинаковыми рангами.

Парное сравнение производится, когда число альтернатив велико, и в тех случаях, когда различия между альтернативами настолько малы, что непосредственная оценка или ранжирование не обеспечивают их разумного упорядочения. Таким образом, метод парных сравнений имеет некоторое преимущество перед другими методами упорядочения в случаях, когда альтернатив много и (или) они трудно различимы. В методе парных сравнений альтернативы сопоставляются попарно экспертом (экспертами), а затем выбирается одна из них наиболее важная. В этом случае эксперт предпочитает данную альтернативу, хотя выбор не обязательно будет выражать его предпочтение. В общем случае эксперт может установить равенство альтернатив или зафиксировать свои предпочтения на некоторой шкале. За основу берут результаты ранговой оценки альтернатив. Основной элементарный акт - сравнение двух альтернатив A и B одним экспертом - можно распространить на случай, когда несколько экспертов рассматривают более чем две альтернативы [12].

Обработкой результатов экспертного оценивания можно определять зависимости между суждениями различных экспертов. Выявление этих зависимостей позволяет устанавливать степень близости во мнениях экспертов.

Оценка согласованности суждений экспертов основывается на использовании понятия компактности, наглядное представление о котором дает геометрическая интерпретация результатов экспертизы. Оценка каждого эксперта представляется как точка в некотором пространстве, в котором имеется понятие расстояния. Если точки, характеризующие оценки всех экспертов, расположены на небольшом расстоянии друг от друга, т.е. образуют компактную группу, то, очевидно, можно это интерпретировать как хорошую согласованность мнений экспертов. Если же точки в пространстве разбросаны на значительные расстояния, то согласованность мнений экспертов невысокая. Возможно, что точки - оценки экспертов - расположены в пространстве так, что образуют две или несколько компактных групп. Это означает, что в экспертной группе существуют две или несколько существенно отличающихся точек зрения на оценку объектов.

Определение относительных весов объектов требуется, когда необходимо определить, насколько тот или иной фактор (объект) важен с точки зрения какого-либо критерия. Определение его веса позволяет сделать качественные выводы о важности того или иного фактора.

Обработка результатов экспертизы вручную связана с большими трудовыми затратами (даже в случае решения простых задач упорядочения), поэтому ее целесообразно проводить на базе вычислительной техники. Применение ЭВМ выдвигает проблему разработки машинных программ, реализующих алгоритмы обработки результатов экспертного оценивания. При организации обработки результатов опроса следует тщательно проанализировать трудоемкости решения задач с учетом разработки математического обеспечения для ЭВМ [10].

2. Предметная область автоматизации и постановка задачи

.1 Предметная область автоматизации

Предметной областью данной работы является выполнение лабораторных работ по методам экспертных оценок. В ходе выполнения лабораторных работ студентом происходит проверка и закрепление его знаний по таким темам: «Метод ранжирования», «Метод парного сравнения». Проверку выполнения работ осуществляет преподаватель на основе отчетов оформленных студентом на основании выполненных работ.

Преподаватель осуществляет подготовку, проведение и проверку выполнения работ студентами. Материалы для работ предоставляются в печатном виде преподавателем каждому студенту. Выполнение лабораторных заданий производится на ПК в табличном редакторе MS Еxcel. В ходе лабораторной работы студент использует уже имеющиеся у него знания по теме, а также пользуется данными из раздаточных материалов. По завершении работы студент оформляет отчет по лабораторной работе и сдает его на проверку преподавателю. После проверки отчета студент устно отвечает на контрольные вопросы. Оценка ставится преподавателем и зависит от правильности оформления отчета и ответов студента на контрольные вопросы. Документами, описывающими предметную область, являются список студентов и титульный лист лабораторной работы.

Группа_________

Рисунок 2.1 - Список студентов

Список студентов содержит информацию о группе в которой состоит студент, порядковом номере, фамилии, имени, отчестве студента.

Титульный лист представляет собой документ вида, представленный на рисунке 2.2. Он содержит: номер лабораторной работы, её название, имя выполнившего работу студента, номер группы, оценка и дата сдачи.

Лабораторная работа № __

«_________________»

название

Выполнил: студент ______

Группа: ______

Оценка: ____

Дата сдачи: «____»_________

__г.

Рисунок 2.2 - Титульный лист отчета по лабораторной работе.

2.2 Постановка задачи

Целью данной работы является автоматизация выполнения лабораторных работ по методам экспертных оценок, т.е. объединение всех процессов выполнения работ в одну систему.

На основе изученной предметной области разработана функциональная структура комплекса, которая представлена на рисунке 2.3, на следующей странице.

Программный комплекс состоит из следующих блоков: модуль авторизации, модуль студента и модуль преподавателя, соответственно комплекс предоставляет возможность раздельного входа для студента и преподавателя.

Рисунок 2.3 - Функциональная структура программного комплекса

Модуль студента включает в себя подмодули выполнения лабораторных работ и информационный модуль.

Программный комплекс включает две лабораторные работы. Модули лабораторных работ позволяют выполнять лабораторные работы по методам обработки экспертной информации и проходить тестирование по каждой из работ и генерировать отчеты по работам. Информационный модуль предоставляет возможность студенту редактировать личную информацию и просматривать выполнение лабораторных работ и полученные оценки.

Модуль преподавателя включает в себя подмодули оценивания, информационный и административный модули.

Для модуля оценивания характерны такие функции как установка критериев оценки и непосредственно оценивание работ. Функции информационного модуля идентичны функциям информационного модуля студента.

Административный модуль используется для назначения вариантов лабораторных работ.

2.3 Требования к разрабатываемому программному комплексу

Требования к программному комплексу можно разделить на несколько групп: требования к комплексу в целом, к функциям комплекса, к видам обеспечения.

2.3.1 Требования к программному комплексу в целом

К общим можно отнести следующие требования: простой и понятный интерфейс, быстрая обработка данных, надежность, возможность изменять и добавлять варианты заданий, наличие главного меню, теоретической справки, руководства студента и преподавателя.

2.3.2 Требования к функциям программного комплекса

Комплекс должен предоставлять студентам следующие функции: выполнение лабораторных работ по методам обработки экспертной информации; прохождение тестирования по каждой из работ; генерировать отчеты по выполненным лабораторным работам; возможность редактировать личную информацию; возможность просматривать полученные оценки.

Для преподавателя требуются следующие функции: оценивание работ, возможность получать различные сведения по выполненным лабораторным работам; назначение вариантов лабораторных работ.

2.3.3 Требования к видам обеспечения

Далее сформулированы требования к видам обеспечения. Для функционирования комплекса необходим ПК с минимальными системными требованиями: процессор с тактовой частотой от 2000 MHz; ОЗУ - 2 Gb; мышь и клавиатура, ОС Windows XP SP3 и позднее, не менее 150 мегабайт на жёстком диске. Необходимым ПО являются: СУБД InterBase, Microsoft Excel.

3. Проектирование программного комплекса лабораторных работ

3.1 Функционально-ориентированное проектирование комплекса

Процесс моделирования процессов может быть реализован в рамках различных методик, отличающихся, прежде всего своим подходом к тому, что непосредственно представляет собой процесс. Методы моделирования делятся на объектные и функциональные (структурные).

Наиболее известной из функциональных методик является методика IDEF, рассматривающая моделируемый процесс как набор функций, преобразующий поступающий поток информации в выходной поток. Процесс преобразования информации потребляет определенные ресурсы. Основное отличие от объектной методики заключается в четком отделении функций (методов обработки данных) от самих данных [13].

3.1.1 Построение диаграммы IDEF0

Разработка диаграммы IDEF0 включает в себя построение контекстной диаграммы и последующая её декомпозиция.

Контекстная диаграмма является вершиной древовидной структуры диаграмм и представляет собой самое общее описание системы и ее взаимодействия с внешней средой. После описания системы в целом проводится разбиение ее на крупные фрагменты. Этот процесс называется функциональной декомпозицией, а диаграммы, которые описывают каждый фрагмент и взаимодействие фрагментов, называются диаграммами декомпозиции. После декомпозиции контекстной диаграммы проводится декомпозиция каждого большого фрагмента системы на более мелкие и так далее, до достижения нужного уровня подробности описания.

Рисунок 3.1 - Контекстная диаграмма

В таблице 3.1, представлено описание стрелок контекстной диаграммы.

Таблица 3.1 - Стрелки контекстной диаграммы