Метод морфологических таблиц

Дерево решений

Одним из инструментов, предназначенным для представления возможных решений и проверки их на формальную полноту, является дерево решений. Метод дерева решений основан на анализе графических изображений связей основных и последующих вариантов управленческих решений по основным результатам каждого решения и ожидаемой эффективности.

С помощью дерева решений сложное решение иерархически расчленяется на элементы, причем эти решения становятся все более конкретными по мере того, как ветвление продвигается вниз (или вправо). Такая форма дает больше свободы представления, нежели другие методы, поскольку на этапах единичных решений допустимы не только два, но гораздо большее число исходов (ветвлений). Существуют деревья решений с взаимными связями (при этом отдельные элементы могут замыкаться на два или более элемента верхнего уровня).

Данный метод хорошо работает совместно с экспертными методами, так как некоторые этапы требуют оценки результатов специалистами. Реализация метода эффективна для типовых управленческих процессов, по которым накоплен значительный опыт и имеется обширная документация о решениях, условиях их реализации и самих результатах.

Пример 5.1.

Упрощенная схема данного метода с двумя альтернативами на каждом этапе решений представлена на рис. 5.1. Так, в приведенном на рисунке примере лучше сочетаются два следующих решения:

- заключить договор на оказание консультационных услуг с фирмой «Профи», по которому фирма должна в результате обследования компании разработать рекомендации и осуществить совершенствование функциональной структуры управления;

- подключить к работе консультационной фирмы сотрудников отдела стратегического анализа на всех стадиях работы фирмы.

Дерево решений дает отличный обзор всего поля решений и обеспечивает проверку его полноты. Существует столько вариантов решений, сколько ветвей на дереве. Основной вопрос состоит в том, как получить такой отличный обзор, если, конечно, поле решений вообще можно представить подобным образом?

В этом случае необходимо построить цепочку решений, в которой общность к тому же должна снижаться по мере перехода к более низким уровням иерархии. Следовательно, в перечне беспорядочно собранных вариантов решений неявно уже должна быть заключена некоторая иерархическая система, которую надлежит отыскать. Надо в таком беспорядочном наборе образовать группы, классы или найти общие черты, которые можно обнаружить при обобщении понятий. Если при всех стараниях это не получается, значит, задача непригодна для подобного представления.

Процесс, при котором отдельные решения сначала собираются, а затем упорядочиваются с учетом иерархии, рекомендуется в том случае, если еще нет никаких представлений о виде и ветвлениях будущего дерева решений. Если же заранее известно, как можно дифференцировать грубые предвари-

Рис. 5.1. Упрощенная схема дерева решений

тельные решения и разложить их на единичные, стоит начинать прямо с дерева решений и только с его развитием найти сами единичные решения.

Пример 5.2.

Рабочая группа по борьбе с шумом при мэрии города разработала «Проект рекомендаций по борьбе с шумом в городах и поселках». В нем различались:

мероприятия, касающиеся всей системы транспортных средств;

мероприятия, реализуемые при развитии этой системы;

мероприятия, осуществляемые на месте обнаружения источника шума;

вопросы, относящиеся к реконструкции системы и разработке способов ее оценки.

Если рассмотреть проблему в еще более общем виде, то в нее можно включить мероприятия, относящиеся к источнику шума, т.е. к автомобилю и к проезжей части дороги. Эти пять групп мероприятий можно использовать как варианты на первом иерархическом уровне дерева решений «Борьба с транспортным шумом». Таким образом, появляется возможность развивать это дерево сверху вниз. На втором иерархическом уровне, прежде чем приводить конкретные меры, можно указать группы мероприятий, такие, например, как конструктивные изменения в автомобиле, звукоизоляция в месте обнаружения шума, посадка деревьев на пути распространения шума или изменение маршрутов. На рис. 5.2 поле решений доведено до такого иерархического уровня. Реальные конкретные мероприятия, такие, как, например, асфальтирование проезжей части, звукоизоляция окон в зданиях, посадка деревьев вдоль улиц или прокладка новой трассы, должны размещаться на следующем иерархическом уровне. Естественно, и в этом случае множество возможных решений должно соответствовать множеству конечных пунктов на дереве решений.

Достоинством метода дерева решений являются наглядность и логическая полнота множества альтернатив. К недостаткам рассмотренного метода – «дерево рений» – относится его трудоемкость. Кроме того, в «дереве» учитываются только те действия, которые намерен совершить ЛПР, и только те исходы, которые с его точки зрения могут иметь место. При этом совсем не учитывается влияние внешней среды на деятельность фирмы, а ЛПР не всегда может предвидеть действия партнеров, конкурентов и т.п.

Рис. 5.2. Дерево решений «Борьба с транспортным шумом» [5]

Метод морфологических таблиц

Слово «морфология» греческого происхождения, оно переводится как «учение о форме», а потому применяется в биологии, географии, филологии и других науках. Мы будем относить его к классу или группе проблем и соответственно – к решениям проблем.

Морфологический метод – это подход к исследованию систем большой сложности. Он был предложен в 1942 г. швейцарским астрономом Фрицем Цвики.

Метод применяется индивидуально и в группе, основан на комбинаторике – систематическом исследовании всех теоретически возможных вариантов, исходящих из закономерностей строения (морфологии) анализируемого объекта. Анализ и последующий синтез охватывают как известные, так и новые, необычные варианты, которые при простом рассмотрении могли быть упущены. С помощью комбинирования вариантов получают множество различных решений. Идея заключается в перемещении полученной комбинации в предметную область, далекую от той, что находится на поверхности.

При использовании данного метода ЛПР абстрагируется от сущности финальных эвристических методов или приемов с целью сгенерировать нетрадиционные (неизвестные ранее) варианты [1].

Морфологический метод позволяет произвести проверку возможных вариантов решений на их полноту.

Этапы реализации метода [4]:

¾ описание, определение, обобщение проблемы;

¾ выявление всех факторов, влияющих на решение проблемы;

¾ выявление возможных вариантов по каждому параметру посредством составления матриц (в первом столбце параметры, а в строках – варианты по каждому параметру);

¾ анализ вариантов решений и выбор лучшего из них.

Пример 5.3.

Сельскохозяйственное предприятие недавно приобрело садово-огородный участок. Через некоторое время на этом участке завелись мыши-полевки, причиняя хозяйству немало неприятностей. Необходимо было что-то предпринять. Решение этой проблемы было поручено агроному предприятия, который продумал целый ряд мер:

выложить приманки с ядом;

окурить подземные ходы;

установить ловушки;

затопить ходы водой;

перекопать весь садовый участок и т.д.

Однако по собственному опыту и из консультаций со специалистами агроном понял, что все эти меры не очень действенны. Далее агроном попробовал упорядочить и классифицировать разнородные мероприятия (как возможные решения). Он пришел к заключению, что эти мероприятия могут относиться:

к собственно животным (вредителям);

к их жилищам – гнездам (ходам);

к их питанию;

ко всему саду.

Далее он заметил, что эти мероприятия могут быть:

физического характера;

химического характера;

биологического характера;

и могут быть направлены на:

разорение (уничтожение) или

преобразование (изменение).

Далее агроном комбинирует между собой узловые моменты и таким образом приходит к табл. 5.1, которая называется морфологической.

Таблица 5.1

Морфологическая комбинационная таблица «Борьба с мышами-полевками» (I)

Каждая ячейка этой таблицы относится к комбинации вариантов, приведенных в ее входах. Первая ячейка в левой верхней части содержит мероприятия, ведущие к физическому уничтожению животных, т.е. к их отлову и умерщвлению. Ячейка справа от нее содержит мероприятия, ведущие к химическому уничтожению мышей, например, выкладыванию яда. Тогда в ячейке, относящейся к комбинации физического уничтожения жилищ и гнезд, логично поместить мероприятие «Затопить водой ходы». Меру «Окурить ходы» следует расположить в соседней ячейке справа, относящейся к химическим методами. В правом нижнем углу таблицы значится действие «Перекопка всего сада», представляющее собой биологическую меру, направленную на преобразование всей территории, которая должна привести к полному изгнанию полевок. Достоинство этой схемы в возможности исследовать ее систематически и целенаправленно. Сначала рассматривают уже заполненные ячейки. Комбинируя различные сочетания способа и объекта воздействия, мы поднимаем единичные понятия на более высокий уровень восприятия. Вместо «Отлов и умерщвление» эту ячейку таблицы можно обозначить более обобщенно: «Уничтожение вредителей физическими способами».

После того, как в таблицу были занесены первые пришедшие в голову меры по борьбе с грызунами, необходимо попробовать по возможности их дополнить. Если в уже заполненные ячейки нельзя внести новых дополнений, следует обратиться к свободным ячейкам. Почему они до сих пор были свободны? Возможны два ответа: либо

а) подобная комбинация абсурдна или заранее очевидно, что она нереализуема, либо

б) соответствующие мероприятия упустили из виду.

Проследим немного дальше ход возможных рассуждений агронома:

Сопоставление всех этих вариантов демонстрирует табл. 5.2.

Можно заметить, что некоторые мероприятия имеют мало шансов не только на успех, но и на осуществление. С другой стороны, с помощью данной морфологической таблицы были найдены новые возможности решения проблемы.

Таблица 5.2

Морфологическая комбинационная таблица «Борьба с мышами-полевками» (II)

Принцип, лежащий в основе морфологического метода, весьма плодотворен. Обсуждение ячеек морфологической таблицы, заполненных после первых размышлений, рассмотрение незаполненных ячеек чрезвычайно активизирует мышление ЛПР. Такая система приводит к ассоциациям, которые вряд ли возникли бы при произвольном бессистемном перечислении вариантов решений.

Естественно, что в подобной ситуации предпосылкой к успеху является удачное разбиение исследуемого множества возможных решений на две (или более) характерные области. В рассмотренном примере комбинировались способы и объекты воздействия. При решении других проблем эти области, на которые разбивается множество возможных решений, будут иметь другие признаки. Если двух классов признаков не хватает, то систему можно распространить на три, четыре или более переменных, однако с возрастанием их числа утрачивается обозримость проблемы [5]. .

В качестве еще одного примера применения морфологического метода для систематического расширения возможностей выбора (а следовательно, возможных решений) рассмотрим ее несколько необычное использование
[3, 5].

Пример 5.4.

Рассмотрим применение морфологической таблицы для разработки альтернативных вариантов часов [3]:

Частные альтернативные решения
Компоненты проблемы	Функциональный элемент	Известные и возможные решения
Источник энергии	Завод рукой	Ток	Колебания температуры
Аккумуляция	Приподнятые весы	Пружина	Аккумулятор
Мотор	Пружинный	Электрический	Гидравлический
Регулятор скорости	Регулятор сил притяжения	Маятник	Частота тока
Передача	Зубчатая	Цепная	Магнитная
Показ времени	Стрелки и циферблат	Окно и ролики	Поворачивающиеся листки

Рис. 5.3. Морфологическая таблица для часов

Пример 5.5.

Попробуем с помощью морфологической таблицы разработать план детективного романа. Что же содержит классический детектив в качестве постоянных величин? Можно перечислить: главного героя, убитого (или убитую); причину смерти; место происшествия; убийцу; мотив преступления; метод раскрытия; исход.

Если эти 8 факторов рассматривать как переменные величины, можно получить 8-мерную систему переменных, «клетки» которой (тоже 8-мерные) соответственно образуют конкретный остов детективного романа. Если каждая из 8 переменных может принимать 10 определенных значений (вариантов), то получим 10⁸=100 000 000 разновидностей детективного романа. Чтобы представить это несколько нагляднее, в табл. 5.3 показаны не комбинации, а только варианты 8 «параметров». При этом определенная комбинация появляется тогда, когда проведенная линия пройдет через некоторую клетку в каждой из 8 строк.

Изображенный в табл. 5.3 ход линии дает следующее развитие событий. Директор банка был убит в рабочем кабинете. Убийца-гангстер застрелил его с целью ограбления. Сотруднику уголовного розыска удалось с помощью анализа следов, оставленных на месте преступления, задержать убийцу, который понес заслуженное наказание.

Морфологический анализ не ограничивается двух- и трехмерными задачами. Его практическая ценность в эффективности и достаточной простоте процедуры анализа для многомерных случаев.

Таблица 5.3

Морфологическая таблица, позволяющая разработать план детективного романа

Постоянные	Варианты (переменные)
Главный герой	Сотрудник уголовного розыска	Студент	Профессор	Врач	Журналист	Школьник	Актер	Рабочий	Директор	Фотограф
Убитый	Супруга	Супруг	Директор	Шпион	Солдат	Рабочий	Полицейский	Студент	Турист	Автомобилист
Причина смерти	Застрелен	Отравлен	Повешен	Утоплен	Сломал шею при падении	Удушен	Паралич сердца	Задохнулся	Убит ударом твердого предмета	Не установлена
Место происшествия	Спортплощадка	Театр	Квартира	Парк	Здание банка	Дом престарелых	Граница	Корабль	Самолет	Улица
Убийца	Наследство	Гангстер	Ученый	Инженер	Шпион	Супруг	Супруга	Любовник	Швейцар	Учитель физкультуры
Мотив преступления	Алчность	Любопытство	Месть	Ревность	Состояние аффекта	Страх	Жажда власти	Ошибка, недоразумение	Сохранение тайны	Отчаяние
Метод вскрытия	Следы на месте преступления	Свидетельские показания	Случай	Явка с повинной	Комбинационный талант	Подозрительное поведение	Предательство	Интуиция	Применение компьютера	Не разъяснен
Исход	Убийца мертв	Убийца сбежал	Убийца в тюрьме	Убийца раскаялся	Главный герой в почете	Главный герой получает новое задание	Главный герой пишет мемуары	Главный герой одинок	«Убитый» жив	Вся история вымышлена

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: