Теория и практика экспертных методов
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Наука. Науковедение
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Коробов Владимир Борисович
Под ред.:
Кочуров Борис Иванович
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 281
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
Дополнительное профессиональное образование
ISBN: 978-5-16-015053-6
ISBN-онлайн: 978-5-16-107831-0
Артикул: 700977.02.01
В монографии рассмотрены вопросы экспертного оценивания сложных систем. Изложены технологии проведения опросов, методы расчета весовых коэффициентов влияющих факторов, подходы к формализации объектов исследования. Проанализированы преимущества и недостатки применяемых процедур и алгоритмов. Показано, как экспертные оценки могут применяться в различных моделях и метриках. Приведены примеры реализации в задачах районирования территорий, оценки ситуаций, выбора наиболее перспективной альтернативы.
Монография рассчитана на научных сотрудников, аспирантов, магистрантов и инженеров различных специальностей, использующих в своих исследованиях и разработках методы многокритериального оценивания сложных систем.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.16: Основы научных исследований
- ВО - Магистратура
- 00.04.16: Основы научных исследований
- ВО - Специалитет
- 00.05.16: Основы научных исследований
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Москва ИНФРА-М 2021 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ЭКСПЕРТНЫХ МЕТОДОВ Â.Á. ÊÎÐÎÁÎÂ МОНОГРАФИЯ Под редакцией Б.И. Кочурова
Коробов В.Б. К68 Теория и практика экспертных методов : монография / В.Б. Коробов ; под ред. Б.И. Кочурова. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 281 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/monography_5caee006 7f1835.43206494. ISBN 978-5-16-015053-6 (print) ISBN 978-5-16-107831-0 (online) В монографии рассмотрены вопросы экспертного оценивания сложных систем. Изложены технологии проведения опросов, методы расчета весовых коэффициентов влияющих факторов, подходы к формализации объектов исследования. Проанализированы преимущества и недостатки применяемых процедур и алгоритмов. Показано, как экспертные оценки могут применяться в различных моделях и метриках. Приведены примеры реализации в задачах районирования территорий, оценки ситуаций, выбора наиболее перспективной альтернативы. Монография рассчитана на научных сотрудников, аспирантов, магистрантов и инженеров различных специальностей, использующих в своих исследованиях и разработках методы многокритериального оценивания сложных систем. The monograph addresses the issues of expert evaluation of complex systems. The survey techniques, the methods for calculating the weighting factors of influencing factors, the approaches to the formalization of the objects of study are described. The advantages and disadvantages of the procedures and algorithms used are analyzed. It is shown how expert estimates can be applied in various models and metrics. Examples of implementation in the tasks of territorial zoning, assessment of situations, and the selection of the most promising alternative are given. The monograph is designed for researchers, graduate students and undergraduates and engineers of various specialties who use in their research and development methods of multi-criteria evaluation of complex systems. УДК 001.8(075.4) ББК 72 УДК 001.8(075.4) ББК 72 К68 © Коробов В.Б. , 2019 © Кочуров Б.И., предисловие, 2019 ISBN 978-5-16-015053-6 (print) ISBN 978-5-16-107831-0 (online) Р е ц е н з е н т ы: Дрегало А.А., доктор философских наук, профессор Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (г. Архангельск); Сербин Ю.В., доктор технических наук, старший научный сотрудник Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина) О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р: Кочуров Б.И., доктор географических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института географии Российской академии наук
Предисловие редактора География как наука со своим уникальным междисциплинарным характером способна не только выявлять и прогнозировать позитивные и негативные тенденции и тренды в развитии России и ее регионов в условиях природных и социальных вызовов, но и корректировать их на территориальных уровнях и временных отрезках. Поиск географических ответов на нарастающие природные и социальные вызовы привел к тому, что междисциплинарный характер географии потребовал решения ряда методологических проблем. Одной из них стала необходимость оперировать множеством количественных и качественных данных, имеющих различный характер и выражающихся разными единицами. Вытекает необходимость описания сложных географических объектов все большим числом разнородных показателей, чтобы добиться наиболее полной характеристики объекта. Особенно проявляется это при моделировании сложных систем и решении классификационных задач, в постановке которых география имеет давнюю историю. Создание многофакторных моделей показало, что мы еще в недостаточной степени знаем характер взаимосвязей между отдельными факторами, влияющими на функционирование исследуемых объектов. Недостаток информации не позволяет установить количественные связи между ними, без чего невозможно адекватно оценить сам объект, не говоря уже о разработках прогнозов его состояния при разного рода воздействиях на него. Выход из создавшего положения — и не только в науках о Земле, но и в гуманитарных дисциплинах и на их стыках, стал возможен с применением экспертных методов. Экспертные технологии за последние десятилетия хорошо разработаны и широко вошли в практику многокритериального оценивания. Они позволяют перевести суждения экспертов как раз в те самые количественные оценки и установить числовые связи, необходимые для моделирования сложных объектов. Автор книги имеет более чем двадцатилетний опыт успешного решения таких задач. Так, в начале двухтысячных годов им были рассмотрены десять альтернатив размещения нефтяного отгрузочного терминала в Баренцевом море. Построенная географо-экологическая модель балльной классификации альтернатив с учетом весовых коэффициентов влияющих факторов, рассчитанных на основании экспертных опросов, позволила выбрать акваторию вблизи острова Варандей как наиболее перспективную. Через несколько лет после проведения специальных исследований и инженерных изысканий в северной части Тимано-Печорской нефтегазо
носной провинции именно этот вариант был выбран как наиболее экономически целесообразный и экологически безопасный. Там он в 2009 году и был построен. Постоянная практика применения экспертных технологий, как это часто и бывает в науке, показала не только их позитивные стороны, но и выявила целый ряд проблем. На них, главным образом, и сконцентрировано внимание автора: понимая проблемы, мы значительно лучше можем формулировать задачи и использовать экспертные технологии для их решения. Это, конечно, не означает, что экспертные методы могут заменить инженерные — так вопрос никто не ставит, но аргументированно сузить круг конкурирующих альтернатив, тем самым сократив время и расходы на проработку нежизнеспособных вариантов, при их помощи вполне возможно. Учитывая универсальность экспертных технологий, автор попытался обобщить проблемы их применения на практике, независимо от приложений. Сами проблемы разделены на категории, часть которых носит дискуссионный характер. Какой процедуре организации опроса отдать предпочтение — групповой или индивидуальной? Стоит ли применять метод анализа иерархий для нахождения весовых коэффициентов, если в нем выявлено, в том числе и самим автором, столько недостатков? Как корректно проектировать аналитические сети? Много внимания уделяется причинам расхождения экспертных суждений. На эти и другие рассмотренные в монографии вопросы однозначный ответ дать сложно, хотя свою оценку каждой проблемы автор дает. Но раскрываются эти вопросы с максимально возможной степенью объективности, всесторонне рассматриваются как положительные, так и отрицательные их стороны. Тем самым у читателя есть возможность осознанного выбора в рамках принятых на практике подходов. А в некоторых случаях предлагаются новые решения известных проблем, разработанные автором со своими коллегами. Некоторые из рассмотренных в книге вопросов выходят за рамки экспертных: формализация объектов исследования, построение шкал, метрики, используемые для классификации объектов, и имеют самостоятельное значение. Но они органично вписаны в текст, делая изложение основных вопросов более цельным. Для лучшего понимания проблем приводится множество примеров из истории, экономики, наук о Земле, педагогики, политики, искусства, реальной жизни. Поэтому книга легко и с интересом читается, а материал, местами достаточно сложный, легче усваивается. Книга написана в публицистическом стиле живым литературным языком, с множеством примеров из различных областей
знаний, что пока еще не очень распространено в России, но характерно для Запада. Достаточно привести такие имена, как Карл Поппер, Пол Фейерабенд, Томас Кун — широко известных специалистов в области методологии науки, к работам которых автор часто обращается в своей монографии. Монография представляет интерес не только для специалистов в области экспертных технологий, но и аспирантов, магистрантов и студентов старших курсов университетов географического и экологического профиля, которые хотят применять экспертные методы на практике. Доктор географических наук, профессор Б.И. Кочуров
Введение Экспертные оценки событий и ситуаций давно и прочно вошли в нашу жизнь. Трудно найти сферу деятельности, где можно было бы обойтись без таких оценок, будь то обычная житейская ситуация или серьезное научное исследование. Потребность в экспертном оценивании возникает, когда отсутствует возможность получить однозначный ответ на поставленный вопрос традиционными методами. При этом не обязательно, чтобы результат оценивания выражался числом, к чему обычно стремятся, — числа легко сравнивать, он может быть определен и на качественном уровне по принципу «лучше — хуже». Причина тому — необходимость принятия во внимание одновременно нескольких обстоятельств, влияющих на результат оценивания. Чаще всего экспертное оценивание происходит бессознательно на бытовом уровне. Покупка товаров и продуктов в магазинах, приобретение движимого и недвижимого имущества, выбор места отдыха, учебного заведения не обходится без взвешивания многочисленных влияющих факторов и сравнения альтернативных вариантов. Но обычный человек не владеет методами экспертного оценивания. Как же он тогда принимает решение? Если имеет место явно выраженное преобладание одного из факторов, то выбор не вызывает никакого затруднения. Например, таким доминирующим фактором может быть, и часто является на самом деле, цена: чем она меньше, тем больше шансов выбора более дешевых товаров, услуг и т.д. Но только до определенного предела, поскольку все понимают, что их качество в немалой степени зависит от затрат на их производство. Тогда приходится учитывать другие обстоятельства, такие как дизайн, дополнительные возможности техники и оборудования, удобство пользования, ликвидность, бренд фирмы и прочие факторы. Иногда это вызывает такие проблемы, что покупка (или решение вопроса) откладывается до лучших времен. На профессиональном уровне обычно используют разнообразные процедуры экспертного оценивания различной степени сложности. Здесь все зависит как от степени сложности, так и уровня требований к решаемой задаче. Экспертные методы применяются при принятии стратегических решений, решении разного рода классификационных задач, анализе текущих и прогнозируемых событий и ситуаций, восстановлении утраченных данных, а также при разработке многих моделей, описывающих процессы и явления, происходящие в технике, природе и социальной сфере.
Зачастую эти проблемы объединяются или сочетаются, причем это случается все чаще и чаще. Вызвано это тем, что сама жизнь делается все более разнообразной и диверсифицированной, наши знания об окружающей среде становятся глубже и разностороннее, появляется все больше товаров и услуг. Как следствие, для решения стоящих задач приходится учитывать все больше и больше информации различного происхождения. Но при этом возникает проблема, хорошо известная еще эллинам: чем больше мы узнаем об окружающем нас мире, тем больше возникает новых вопросов. Чтобы получить на них ответы, требуется проведение все большего числа исследований. Но для этого, в свою очередь, требуются и люди, и материальные средства, причем немалые. Однако квалифицированных специалистов не хватает, поскольку только относительно небольшая часть общества склонна к аналитической работе, т.е. новые проблемы возникают быстрее, чем растет число людей, способных их решить. Особое место занимают междисциплинарные проблемы и проблемы на стыке наук. И это несмотря на то, что в последние десятилетия на таких стыках образовалось большое количество новых наук, таких как геохимия, биофизика, социометрика и множество других, уже в названиях которых отражен их объект исследований. Тем не менее разрыв между науками и отдельными дисциплинами продолжает нарастать (хотя с этой точкой зрения согласятся далеко не все мои коллеги). Сама жизнь ставит перед учеными все новые и новые задачи. Для их решения все чаще возникает необходимость в объединении знаний из разных отраслей, причем не только науки, но и из других областей человеческой деятельности. Так, чтобы принять решение о выборе места строительства какого-либо объекта, необходимо рассмотреть его целесообразность (требуется ли он и не будет ли излишним вообще в данной местности чисто по экономическим соображениям), технические особенности реализации проекта (не станет ли он слишком дорогим вследствие обеспечения его безопасного функционирования из-за сложных природных условий), экологическую ситуацию (выдержит ли природная среда дополнительную нагрузку), социальные условия (местное население, в силу самых различных причин, может выступить против возведения этого объекта — такие случаи имели место неоднократно). Чтобы принять взвешенное решение, в таких случаях необходимо рассмотреть и сопоставить десятки факторов. Особую проблему составляет сравнение факторов, принадлежащих различным группам, поскольку из-за недостатка информации невозможно установить количественные связи между ними путем статистической обработки данных или построения соответствующих математических
моделей. Довольно часто видимую связь между факторами трудно обнаружить, тем не менее сопоставлять их необходимо, поскольку каждый по отдельности оказывает свое влияние на конечный результат. Но какой из них при этом важнее? Вот тут без экспертных оценок трудно обойтись, а в ряде случаев им вообще нет альтернативы (по крайней мере, сегодня при существующем уровне знаний и объемах информации). Я начал применять экспертные методы именно для такого рода задач. Случилось это в середине девяностых годов прошлого века. Работал я тогда в компании, которая специализировалась на экологическом сопровождении проектов разработки нефтяных месторождений и создания нефтяной транспортной инфраструктуры. Согласно требованиям природоохранного законодательства, прежде чем приступить к реализации планов строительства промышленных объектов, необходимо было рассмотреть и оценить несколько возможных альтернатив осуществления этих проектов и выбрать из них оптимальную. Зачем это было необходимо? К тому времени мировой опыт показал, что сразу найти экологически безопасный вариант — задача чрезвычайно трудная. Всегда возникает вопрос: а не будет какойлибо другой лучше? Поэтому рассмотрение нескольких альтернатив одновременно напрашивается само собой, пусть это и ложится дополнительным финансовым бременем на инвесторов. Выбор оптимального варианта в такого рода проектах сопряжен с рассмотрением не просто большого, а огромного количества влияющих факторов, включающих в себя технические и технологические, природные, экологические, социальные и экономические, т.е. для их сопоставления характерны описанные выше трудности. Здесь без экспертных оценок обойтись уже точно невозможно, независимо от выбранной модели сравнения альтернатив. Пришлось осваивать эти методы. Оказалось, что существует обширная литература по экспертным оценкам, а сами экспертные методы содержат две составляющие: математические алгоритмы получения количественных показателей влияющих факторов и процедуры проведения опросов экспертов. Поначалу я попробовал применить наиболее простые алгоритмы экспертной оценки трех альтернатив размещения объектов нефтяной транспортной инфраструктуры в юго-восточной части Баренцева моря по заданию одной из западных компаний. Проведенное сравнение дало непротиворечивые результаты, которые можно было логически объяснить. Это обнадежило и заставило задуматься об использовании более сложных методов. По рекомендации своих более эрудированных коллег я остановил выбор на стремительно завоевывавшем популярность методе
анализа иерархий — о нем я не раз буду говорить на страницах этой книги, и применил его для анализа альтернатив выбора места размещения морского нефтяного терминала в одном из южных регионов России. Результат должен был вот-вот стать известным, поскольку проект проходил государственную экспертизу. Для освоения и тестирования метода я привлек некоторых своих коллег по работе. Как стало вскоре известно, нами был выбран тот же вариант, который был утвержден для проектирования. Более внимательно изучив литературу и получив необходимую практику, я пришел к выводу, что и алгоритмы, и процедуры играют большую роль в экспертных методах. Естественным побуждением стало исследовать, как они влияют на конечный результат. Постепенно эти исследования стали одним из направлений моей научной деятельности. Было опубликовано несколько статей (часть из них в соавторстве) и две монографии, одна из них также в соавторстве с профессиональным математиком Андреем Тутыгиным [83, 87], на которые я буду часто ссылаться. В этих работах в основу были положены результаты исследований в области географии, экологии и экономики. Соответственно, материалы и примеры брались, главным образом, из этих областей. Но применение экспертных методов гораздо шире, и на определенном этапе возникло желание обобщить свои знания об экспертных методах, не ограничиваясь только перечисленными областями. Это желание еще больше окрепло после общения с социологами, философами, управленцами, математиками, инженерами, а также другими специалистами, которые были заинтересованы в применении экспертных методов в своей деятельности. Причем их интересовала не только техника применения этих методов для решения научных и прикладных задач, но многих в еще большей степени проблемы, имеющие место или возникающие на практике. Понимание этих проблем необходимо как для корректного их применения, так и для интерпретации результатов экспертных опросов и оценок. Предлагаемая вашему вниманию книга в основном и ориентирована на проблемы экспертного оценивания. Многие из них носят дискуссионный характер, как это часто имеет место в науке. Тем не менее я, опираясь на почти двадцатилетнюю практику их применения для решения самых разных задач, предлагаю, где это возможно, свое видение той или иной проблемы. Если предложенные рекомендации и покажутся не бесспорными, я все же надеюсь, что они побудят к новым исследованиям обсуждаемых вопросов, особенно у нового поколения ученых и практиков. Несколько слов об изложении некоторых технических вопросов. Дело в том, что ряд процедур оценивания невозможно объяснить
без использования соответствующих разделов математики. То же касается и ряда примеров. Я старался, где это оказалось возможным без ущерба для понимания, обойтись без математических выражений и выкладок, пусть относительно и не сложных, несмотря на замечание Леонардо да Винчи, что «Никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой» [98, c. 130], но в то же время не забывая о принципе, высказанном в своем знаменитом «Трактате» физиками У. Томсоном и П. Тэйтом, который можно отнести ко всей науке: «Ничего так не пагубно для продвижения вперед, как слишком полное доверие математическим символам, ибо изучающий слишком часто склонен следовать более простому пути и рассматривать только формулы, не считаясь с фактами физической реальности» [цитата по 63, c. 187, 188]. Это сделано умышленно, чтобы не сужать круг читателей, которые в силу своего образования не знакомы в достаточном объеме с математическим аппаратом исследования. В тех случаях, когда это оказывалось затруднительным, необходимые формулы приведены, а для тех читателей, которые захотят более подробно ознакомиться с данными вопросами, даны ссылки на соответствующие публикации. Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность научному редактору доктору географических наук, профессору Борису Ивановичу Кочурову за его конструктивные замечания и предложения, кандидату физико-математических наук Андрею Геннадьевичу Тутыгину, в обсуждении и дискуссиями с которым возникло много новых идей, кандидату географических наук Екатерине Ильиничне Котовой, взявшей на себя труд прочитать рукопись, устранить ошибки, опечатки и неточности в ней и сделавшей ряд замечаний по существу, что позволило улучшить текст книги, и Константину Анатольевичу Середкину, взвалившему на себя нелегкий труд по техническому оформлению рукописи.