Аннотация
Во время выполнения выпускной квалификационной работы была разработана система поддержки принятия решений для построения сетей доступа. Она является результатом попытки применить теорию принятия решений к задаче из области сетевых технологий. Созданная система решает сложную многокритериальную задачу ранжирования проектов корпоративных сетей по степени предпочтительности и выбора наиболее рационального варианта с помощью методов поддержки принятия решений. Она обеспечивает гарантию качества, учитывая предпочтения пользователя и коллективную экспертную оценку, и предлагает решение, опираясь только на полученные данные. Эта система играет имеет большое прикладное значение, так как значительно ускоряет и упрощает процесс принятия решения. Такая автоматизация позволяет отойти от ручного анализа, который занимает слишком много времени и является довольно сложной процедурой для человека, что неуклонно приводит к частым ошибкам.
В ходе исследования были выполнены основные цели и задачи: обоснована актуальность разработки системы, сформулирована задача построения сети доступа, проанализированы существующие методы поддержки принятия решений, разработан собственный метод выбора сетевого проекта, создан алгоритм работы системы, разработано соответствующее программное обеспечение с программной документацией, отмечены основные итоги работы и возможное практическое применение системы. Таким образом, полученные результаты доказывают возможность применения методов поддержки принятия решений к вопросам компьютерных сетей и могут служить в качестве основы дальнейших разработок в данной предметной области.
Abstract
The decision support system for constructing access networks was developed in this final qualification work. It is the result of an attempt to apply the theory of decision-making to the task from the field of network technologies. The created system solves a complex multicriteria task of ranking corporate network projects according to the degree of preference and choice of the most rational variant using decision support methods. It provides a quality guarantee, taking into account user preferences and collective peer review, and offers a solution based only on the data received. This system plays a great practical importance, since it greatly accelerates and simplifies the decision-making process. This automation allowsto move away from manual analysis, which takes too much time and is a rather complicated procedure for a person, which leads to frequent mistakes.
In the course of the research, the main goals and objectives were fulfilled: the urgency of the system development was justified, the task of building an access network was formulated, the existing methods of decision support were analyzed, the own method for selecting a network project was developed, the system operation algorithm was developed, the corresponding software with program documentation were developed, results of work and possible practical application of the system were considered. Thus, the obtained results prove the possibility of applying decision support methods to computer network issues and can serve as a basis for further developments in this subject area.
Введение
Современный человек при принятии решений постоянно сталкивается с проблемами выбора. Не всегда удается найти самое рациональное решение, так как учесть все факторы, влияющие на выбор, - довольно сложная задача. Поэтому зачастую человеку приходится расплачиваться за плохие решения. Таким образом, существует вечная проблема выбора. Этим вопросом занимается наука «Теория принятия решений». Используя методы поддержки принятия решений, предлагается свести к максимуму шанс выбора наиболее благоприятной альтернативы. Развитие компьютерных технологий позволяет использовать всё более сложные методы, которые не рассчитаны на ручное применение. Соответственно, появились компьютерные системы поддержки принятия решений.
Одна из сфер деятельности человека, где могут быть применены системы поддержки принятия решений, - это сетевые технологии. В этой области существует фундаментальная проблема построения сетей доступа. Данная задача может быть отнесена к классу задач принятия решений - задач оценки и сравнения многокритериальных альтернатив. С учетом высокой сложности задачи, выбор наиболее рационального проекта корпоративной сети является трудно формализуемым процессом. Этот факт объясняет отсутствие в настоящее время универсальных методик оценки предлагаемых компаниями-интеграторами проектов корпоративных сетей. В большинстве случаев сетевые интеграторы при проектировании опираются на свой опыт и используют собственные методики проектирования. В следствии этого, становится актуальной задача разработки системы поддержки принятия решений для построения сетей доступа, которая упростит и ускорит процесс принятия решения, позволяя абстрагироваться от ручного анализа.
Главная цель данной работы заключается в помощи людям, принимающим решение в сложных условиях для полного и объективного анализа предметной деятельности, в выборе наиболее предпочтительного проекта построения сети доступа. Таким образом, основной задачей моего исследования является разработка системы поддержки принятия решений для построения сетей доступа. Такая система решает две главных задачи процесса принятия решения: выбор наилучшего решения из множества возможных (оптимизация) и упорядочение возможных решений по предпочтительности (ранжирование). Таким образом, во время выполнения выпускной квалификационной работы необходимо решить следующие задачи:
- Постановка задачи построения сети доступа;
- Обзор и анализ методов поддержки принятия решений;
- Разработка метода поддержки принятия решений для построения сетей доступа;
- Разработка алгоритма работы системы поддержки принятия решений для построения сетей доступа;
- Разработка программного обеспечения;
- Разработка программной документации.
1. Постановка задачи построения сети доступа
Современная практика реализации сетевых проектов на крупных предприятиях основана на передаче создания сетевой инфраструктуры на аутсорсинг специализированным компаниям-интеграторам. Наиболее часто используемый подход для выбора интегратора и, следовательно, предлагаемого им проекта сети основан на комплексном анализе трёх составляющих: информация о компании интеграторе, информации о сетевом оборудовании, его производителях и поставщиках, а также экспертной оценки сетевых проектов [1].
На первом этапе формируется ранжированный список интеграторов, удовлетворяющих требованиям заказчика по следующим критериям (список критериев может изменяться в зависимости от предпочтений лица, принимающего решение) [1]:
- Стоимость решения;
- Опыт реализации проектов подобного уровня;
- Отзывы реальных клиентов (основные вопросы взаимодействия с подрядчиком, возникающие в процессе проекта);
- Технология ведения проектов;
- Готовность подрядчика к полному циклу реализации проекта - от предпроектного обследования до внедрения с обязательным этапом опытной эксплуатации;
- Предложение по гарантийному и послегарантийному обслуживанию.
На втором этапе производиться оценка и ранжирование аппаратных решений и компаний производителей/поставщиков данного оборудования по заданным заказчиком критериям. К таким критериям можно, например, отнести следующее [2,3]:
- Подтверждение официального статуса дилера;
- Наличие у дилера склада оборудования;
- Наличие сертифицированного сервиса;
- Наличие обученных и сертифицированных сервисных инженеров;
- Уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;
- Простота управления и эксплуатации;
- Надежность и отказоустойчивость;
- Тип системы управления устройствами и мониторинг.
На третьем этапе производится групповая экспертная оценка предлагаемых интеграторами проектов сетей IT-службой компании-заказчика или привлеченной группой специалистов. В качестве параметров оценки можно использовать следующие критерии [3,4]:
- Скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;
- Возможные топологии сети и их комбинации;
- Типы оборудования и технические характеристики конкретных аппаратных средств;
- Экономичность;
- Производительность;
- Масштабируемость;
- Интеграция и маршрутизация сетей;
- Поддержка VPN для дистанционных служб Internet.
Таким образом, каждый отдельный проект сети можно описать с помощью критериев. Альтернатива представляет собой набор значений параметров, которые пользователь выберет для оценки. Такая формализация позволяет применить методы поддержки принятия решений для решения данной задачи.
2. Обзор и анализ методов поддержки принятия решений
2.1 Методы, основанные на количественном выражении предпочтений ЛПР на множестве критериев
В этой части работы рассматриваются методы поддержки принятия решений, ориентированные на задачи, которые учитывают предпочтения лица, принимающего решения. Самые распространенные методы ориентированы на сравнение альтернативных вариантов и выбор наилучшего решения. Рассмотрим три самых известных метода: MAUT, аналитической иерархии, ELECTRE. Эти методы реализуются в виде компьютерных систем поддержки принятия решений [5].
аналитический экспертный доступ информация
2.1.1 Многокритериальная теория полезности (MAUT)
Методы MAUT имеют особенности [5]:
- Используется математическая функция полезности;
- Предпочтения лица, принимающего решения, определяют форму этой функции;
- Результаты решения задачи используются для оценки заданных альтернатив.
Основные этапы решения задачи при подходе MAUT:
- Разработать перечень критериев;
- Построить функции полезности по каждому из критериев;
- Проверить некоторые условия, определяющие вид общей функции полезности;
- Построить зависимость между оценками альтернатив по критериям и общим качеством альтернативы;
- Оценить вес имеющиеся альтернативы и выбрать наилучшую.
Метод MAUT имеет положительные стороны. Чёткая математическая теория, позволяет обосновать конкретный вид функции полезности в зависимости от предпочтений ЛПР. Также можно отметить, что хотя построение функции полезности требует достаточно много времени и усилий ЛПР, полученный результат позволяет оценить любые альтернативы. Два основных недостатка, связанные с методом MAUT, стали очевидными в настоящее время. Во-первых, человек не может делать точные количественные измерения. Во-вторых, подход MAUT требует назначения всех основных параметров [5].
2.1.2 Подход аналитической иерархии (AHP)
При подходе MAUT одни и те же усилия ЛПР по построению функции полезности могут быть затрачены при большом и малом числе альтернатив. Не всегда такой подход является обоснованным. В случае небольшого числа заданных альтернатив представляется разумным использовать подход аналитической иерархии (AnalyticHierarchyProcess - АНР). В основе метода AHP лежит идея направления усилий ЛПР на сравнение только небольшого числа заданных альтернатив [5].
Постановка задачи, решаемой с помощью метода АНР, заключается обычно в следующем. Даны общая цель (или цели) решения задачи, критерии оценки альтернатив и сами альтернативы. Требуется выбрать наилучшую альтернативу [6].
Достоинством метода АНР, привлекающим внимание многих пользователей, является направленность на сравнение реальных альтернатив. Отметим, что метод АНР может применяться и в тех случаях, когда эксперты (или ЛПР) не могут дать абсолютные оценки альтернатив по критериям, а пользуются более слабыми сравнительными измерениями. Метод АНР позволяет решить ряд практических задач. Недостатки метода АНР неоднократно обсуждались в статьях различных авторов. Среди них наиболее существенными являются два. Прежде всего введение новой, не доминирующей альтернативы может в общем случае привести к изменению предпочтений между двумя ранее заданными альтернативами. Весьма существенной проблемой является, на наш взгляд, необоснованный переход к числам при проведении измерений, оторванность метода объединения оценок от предпочтений ЛПР. Дальнейшее развитие подход АНР получил в виде методов мультипликативной аналитической иерархии и метода MACBETH [5].
2.1.3 Методы ELECTRE ранжирования многокритериальных альтернатив
Метод ELECTRE предлагает использовать относительные (парные) оценки альтернатив. В настоящее время разработан ряд методов семейства ELECTRE. Методы ELECTRE направлены на решение задач с уже заданными многокритериальными альтернативами. В отличие от метода АНР в методах ELECTRE не определяется количественно показатель качества каждой из альтернатив, а устанавливается лишь условие превосходства одной альтернативы над другой. Постановка задачи обычно имеет следующий вид: Дано: N критериев со шкалами оценок (обычно количественные), веса критериев (обычно целые числа), альтернативы с оценками по критериям. Требуется: выделить группу лучших альтернатив.
Важным достоинством методов ELECTRE является поэтапность выявления предпочтений ЛПР в процессе назначения уровней согласия и несогласия и изучения ядер. Детальный анализ позволяет ЛПР сформировать свои предпочтения, определить компромиссы между критериями. Использование отношения несравнимости позволяет выделить пары альтернатив с противоречивыми оценками, остановиться на ядре, выделение которого достаточно обоснованно с точки зрения имеющейся информации. Трудности при применении методов ELECTRE связаны с назначением ЛПР весов. В ряде случаев при выделении ядер могут возникать циклы [5].