Лаборатория № 44 «Экспертно-статистических систем управления»

Заведующий лабораторией № 44 Александр Соломонович МандельЛаборатория организована в декабре 1999 г. на базе сектора № 41.1 лаб. № 41 идентификации систем управления. Заведующим лабораторией был назначен доктор технических наук, профессор Александр Соломонович Мандель. В составе лаборатории 9 человек, из них один — доктор, а трое — кандидаты технических наук.

На протяжении более двух десятилетий в лаб. № 41 под руководством лауреата Государственной премии СССР, д.т.н., профессора Н. С. Райбмана и к.т.н. А. С. Манделя трудилась группа научных сотрудников, которая занималась решением задач идентификации и управления в производственно-складских системах. Работы этой группы органично сочетали продвинутые фундаментальные исследования и наличие эффективных народно-хозяйственных применений. В частности, А. С. Мандель подготовил раздел по методам управления запасами в системе металлоснабжения страны для эскизного проекта АСУ «Металл», а выполненный в группе проект внедрения адаптивных методов управления запасами в практику работы аптечной сети страны был удостоен медали ВДНХ. Значительным достижением стала система управления запасами горячекатаной заготовки для Первоуральского новотрубного завода.

Одновременно были получены следующие теоретические результаты: 

  • разработана теория замкнутых по спросу моделей управления запасами (А. С. Мандель);
  • предложен класс адаптивных алгоритмов управления запасами (В. А. Лотоцкий, А. С. Мандель);
  • сформулированы основные принципы экспертно-статистической обработки информации (А. С. Мандель). 

В конце 80-х — начале 90-х годов в лаб. № 41 возникло новое направление в теории идентификации и управления, которое было предложено А. С. Манделем и получило название теории экспертно-статистических систем управления и идентификации (систем экспертно-статистической обработки информации). Поначалу основной сферой практического применения были системы организационной и социально-экономической природы. В результате создания лаб. № 44 новое направление было оформлено как самостоятельное.

Распространение статистических методов идентификации и вероятностных моделей на решение проблем управления объектами социально-экономической природы подтвердило гипотезу, возникшую на рубеже конца 80-х — начала 90-х годов. В соответствии с этой гипотезой проблема адекватного описания процессов, протекающих в сложных системах, может быть решена корректно только в том случае, когда наряду со статистическими данными (результатами измерений) учитываются и обрабатываются данные экспертной природы (оценки, мнения, знания, правила работы со знаниями и т. п.). Так было положено начало разработке экспертно-статистического подхода к обработке данных и теории экспертно-статистических систем, суть которой заключается в идее интеграции средств обработки и идентификации данных объективного и субъективного происхождения и разработке соответствующего методологического и математического аппарата.

В дальнейшем принципы экспертно-статистического подхода к решению задач управления и идентификации были распространены на некоторые классы задач для объектов технической сферы (грант РФФИ, проект № 06-08-00415-а, 2006—2008 гг.).

В процессе исследований в 2002 — 2003 гг. к.т.н. А. Г. Беляковым и А. С. Манделем был предложен мощный инструмент экспертно-статистической обработки информации, получивший название метода аналогов. Первоначально метод аналогов и созданные на его базе алгоритмы предназначались для решения задач прогнозирования временных рядов по коротким выборкам. Идея метода аналогов базировалась на предположении о том, что при прогнозировании временных рядов во многих предметных областях эксперты пытаются строить прогнозы, основываясь на сложившихся у них представлениях о тех объектах или процессах, предыстория которых им полностью известна. При этом предполагается, что число таких объектов-аналогов достаточно велико и пространство признаков объектов, информация о которых составляет основное содержание профессионального опыта экспертов, поддаётся автоматической классификации. В последние годы удалось разработать модифицированные алгоритмы метода аналогов, которые предназначены для решения задач поддержки принятия управляющих решений в организационных системах (А. С. Мандель) и при инвестиционном планировании (аспирант Д. С. Сизых).

Направления научных исследований лежат в области разработки:

  1. теории экспертно-статистических систем управления и идентификации (А. С. Мандель, к.т.н. А. Г. Беляков, к.т.н. И. С. Дургарян);
  2. методов управления производством и запасами в условиях неопределённости (А. С. Мандель, Н. И. Борзенко, А. В. Лапин, аспирант Д. А. Семёнов, А. Б. Токмакова);
  3. методов решения задач маркетинга (А. Г. Беляков, А. В. Лапин, Д. А. Семёнов, Д. С. Сизых);
  4. методов прогнозирования в условиях неполноты исходных и текущих данных (А. С. Мандель, А. Г. Беляков);
  5. экспертно-статистических и экспертно-классификационных методов поддержки принятия решений (А. С. Мандель, И. И. Барладян, аспирантка Ю. А. Дорофеюк, Д. С. Сизых);
  6. методов профессионального тестирования (к.т.н. Н. В. Сизых).

В рамках направления 1 ведутся работы по созданию экспертно-статистических схем управления и идентификации на основе интеграции адаптивных и робастных алгоритмов и различных процедур экспертного оценивания.

Содержание направления 2 составляет исследование моделей теории управления запасами (УЗ) и производством в условиях неопределённости, в том числе моделей УЗ при ажиотажном спросе, стационарных моделей с двух- и многоуровневыми стратегиями УЗ, нестационарных моделей УЗ и управления производством и т. п.

В направлении 3 проводится исследование новых вариантов метода аналогов для идентификации функций спроса и решения проблемы оценки перспективности выпуска на рынок новых товаров и финансирования новых инвестиционных проектов.

В рамках направления 4 исследуются и совершенствуются алгоритмы метода аналогов для применения их к решению задач прогнозирования по очень коротким выборкам.

Интеграция средств экспертно-классификационной и экспертно-статистической обработки информации с целью поддержки принятия управляющих решений в организационных системах составляет содержание исследований в направлении 5.

В направлении 6 ведётся изучение возможностей средств экспертно-статистической обработки информации для профессионального тестирования специалистов и выработки рекомендаций по новым методам профессионального обучения.

Полученные результаты: 

  • создана концепция экспертно-статистической обработки информации для решения задач идентификации и управления по данным измерений и результатам экспертных оценок;
  • разработаны новые байесовские и адаптивные алгоритмы управления запасами для систем с ажиотажным и стационарным спросом:
  • построены алгоритмы обобщённого метода аналогов для решения проблемы идентификации функций спроса для прогнозирования объёмов продаж в зависимости от меняющихся цен;
  • разработаны новые алгоритмы метода аналогов для решения задач экспертно-статистического прогнозирования по очень коротким выборкам (реализованы в программных системах ЭКСПРО, ЭКСПАМ и ЭКСПРИМ);
  • создан комплекс адаптивных средств профессионального тестирования и диагностики. 

Перспективы

В рамках разрабатываемой тематики в ближайшие годы предполагается активное развитие следующих направлений: 

  • использование и дальнейшее развитие метода аналогов в качестве базисного средства экспертно-статистической обработки информации в задачах идентификации и управления (применительно к объектам технической сферы и системам социально-экономической и организационной природы);
  • создание общего подхода к решению задач управления запасами и производством в условиях неопределённости и разработка соответствующего программного обеспечения;
  • создание экспертно-статистических схем поддержки принятия решений на базе интеграции средств экспертно-статистической и экспертно-классификационной обработки информации;
  • расширение возможностей средств экспертно-статистического прогнозирования и оценки ситуаций применительно к новым классам объектов:
  • исследование возможностей применения экспертно-статистического подхода к решению проблем совершенствования системы профессиональной подготовки специалистов. 

Кроме того, по сложившейся традиции ряд сотрудников лаб. № 44 (А. С. Мандель, И. И. Барладян, Р. И. Гарипова, И. С. Дургарян, А. Б. Токмакова) составляют «ядро» рабочей группы Оргкомитета периодически проводимых Институтом Международных конференций по проблемам управления (МКПУ). Первая такая конференция была приурочена к празднованию 60-летия Института и прошла в 1999 г., МКПУ-II проводилась в 2003 г., МКПУ-III — в 2006 г., а МКПУ-IV прошла в январе 2009 г. (в рамках Мультиконференции «Теория и системы управления»). Последние две конференции МКПУ были поддержаны грантами РФФИ (проект № 06-01-10087-г, 2006 г. и проект № 09-08-06004-г, 2009 г.).

Регистрация участников МКПУ-IV (26 января 2009 года)    Регистрация участников МКПУ-IV (26 января 2009 года)

Регистрация участников МКПУ-IV (26 января 2009 года)