В-7. Структуризация (декомпозиция) проекта

Метод структуризации (иерархические структуры, дерево целей и структура дерева решений)

Идея метода дерева целей впервые была предложена У. Черменом в связи с проблемами принятия решений в промышленности.

Термин «дерево» подразумевает использование иерархической структуры (откуда и название «метод структуризации»), полученной путем разделения общей цели на подцели, а их, в свою очередь, на более детальные составляющие, которые можно называть подцелями нижележащих уровней или, начиная с некоторого уровня, — функциями. Как правило, термин «дерево целей» используется для иерархических структур, имеющих отношения строго древовидного порядка, но сам метод иногда применяется и в случае «слабых» иерархий. Поэтому в последнее время все большее распространение получает предложенный В. М. Глушковым термин «прогнозный граф», который может представляться и в виде древовидной иерархической структуры, и в форме структуры со «слабыми» связями.

При использовании метода «дерево целей» в качестве средства принятия решений часто вводят термин «дерево решений». При применения «дерева» для выявления и уточнения функций управления говорят о «дереве целей и функций». При структуризации тематики научно-исследовательской организации удобнее пользоваться термином «дерево проблемы», а при разработке прогнозов — термином «дерево направления развития (или прогнозирования развития)» или упомянутом выше термином «прогнозный граф».

Метод «дерево целей» ориентирован на получение полной и относительно устойчивой структуры целей, проблем направлений, то есть такой структуры, которая на протяжении какого-то периода времени мало изменялась при неизбежных изменениях, происходящих в любой развивающейся системе. Для достижения этого при построении вариантов структуры следует учитывать закономерности целеобразования и использовать принципы и методики формирования иерархических структур целей и функций.

Для успешного применении этого метода необходимы входные данные трех основных видов:

• 1. четко определенные цели, задачи, системы и их компоненты на всех уровнях;
• 2. взаимосвязанные критерии для измерения относительной важности составляющих на каждом уровне;
• 3. числовые оценки значимости по критериям каждого уровня.

Следует отметить, что взаимосвязь задач в дереве целей устанавливается безотносительно от вероятности промежуточных исходов и возможных вариантов решений; при этом не учитывается, что исключение или дополнение нескольких промежуточных звеньев оказывает влияние на программу работ в целом.

Другая серьезная трудность связана с необходимостью численной оценки и синтеза различных технических, временных и стоимостных характеристик альтернатив, что плохо обеспечивается при использования принципа дерева целей.

Для ликвидации некоторых из этих трудностей при выборе может быть использован принцип разветвляющего дерева, ориентированного не на цели, а на процесс. Ориентация на процесс обеспечивает анализ динамики последовательных во времени этапов программы с учетом вероятностных исходов каждого из этапов.

Однако в практической деятельности значительная часть работ является качественно новой и недостаточно определенной в отношении технического осуществления затрат и сроков. Во всех случаях возникает сложная логическая ситуация, когда каждая работа является случайной величиной, а наступление каждого из ожидаемых событий сети зависит от вероятности осуществления предыдущих событий и от внешних условий.

Анализ таких ситуаций может быть выполнен с помощью деревьев решений, обеспечивающих моделирование сложных ситуаций, возникающих при выборе направлений научных исследований, вариантов разработок и капитальных вложений. Дерево решений включают в себя варианты действий, а так же возможные события и результаты действий, на которые оказывают влияние случайности и неконтролируемые нами факторы. Естественно, что результаты различных вариантов решений основаны на информации, имеющейся у нас в момент принятия решения. Несмотря на то, что какие-то из этих событий не будут реализованы, принимая решение о выборе, необходимо дать оценку вероятности их свершения.

Такие оценки могут быть суммированы, что позволяет рассчитать условную вероятность достижения каждого из возможных результатов. Эти результаты при анализе проблем могут быть выражены в виде ожидаемой величины затрат на осуществление каждого из действий или возможных результатов работ.

Помимо того, с помощью такого дерева в сложной цепи решений можно учитывать фактор времени и затраты, анализируя дерево, начиная с последнего из решений в направлении, обратном течению времени, вплоть до исходного решения и оценивая относительную важность каждого узла дерева как разницу между ожидаемыми затратами на его достижение и предполагаемыми результатами.

Ветви деревьев являются дугами (работами) сети с двумя или несколькими конечными узлами (событиями). Узлы — это состояния, в которых возникает возможность выбора, как вследствие действия лица, принимающего решения, так и из-за влияния внешних, неконтролируемых факторов («природы»). В схемах деревьев решений квадратами обозначаются узлы, где выбор производит принимающий решение, а кружками — узлы, в которых выбор зависит от влияния внешних условий.

Последовательность процедуры выбора наиболее предпочтительных альтернатив с помощью дерева решения может быть представлена в виде следующих основных этапов:

• 1. анализ проблемы, то есть установление возможных вариантов решений, которые могут быть приняты, и факторов, которые могут оказать влияние на результаты решений;
• 2. оценка вероятности каждого из событий сети и расчет суммарной вероятности каждого исхода;
• 3. распределение затрат по видам работ и оценка стоимости «задержки»;
• 4. последовательная переоценка событий с учетом предварительных результатов.

Примерная структура дерева решений:

Установив вероятности этапов на каждом из пути решения проблемы, можно рассчитать условные вероятности осуществления каждого из возможных исходов.