Файл: Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

вий, но невозможно получить вероятности каждого из них, другими словами, неизвестно, какой из законов слу­ чайных событий действует в данном конкретном случае. И тот и другой тип неопределенности часто классифи­ цируют с точки зрения анализа систем [5.29]. Тогда раз­ личают неопределенность факторов, связанных с плани­ рованием и управлением сложными вероятностными объектами. Неопределенностям такого вида, как прави­ ло, сопутствуют ожидаемые потери, средняя ошибка и

другие данные, присущие

анализу систем.

С

этих же

позиций иногда

вводится

неопределенность

в

отноше­

нии противника и его реакций на некоторые

альтерна­

тивные действия

объекта

и, наконец, неопределенность

в отношении вопросов стратегии. Как следует из пере­ числений, понятие неопределенности, трактуемое с пози­ ции системотехники и анализа систем [5.28, 5.29], соот­ ветствует математическому понятию неопределенности

втеории решений.

Впредлагаемых в настоящем параграфе математи­ ческих схемах понятие неопределенности нами интер­ претируется как неопределенность в области техники, которая доминирует в проблемах, связанных с созда­ нием новых объектов и решением сложных задач тех­ нической кибернетики.

Совокупность

причин, управляющих ходом

случай­

ных

событий,

принято называть

состоянием

природы.

По

существу,

все

предшествующее представляет инте­

рес

лишь постольку, поскольку

позволяет перейти на

основе введенных

понятий к формулированию

критерия

перехода системы из одного состояния в другое. Пред­

полагается,

что

система

описывается стохастической

сетью G(Y, U) и в части указанных переходов рассмат­

ривается лишь

в отношении альтернативных

событий

(а-вершин).

Переход из

одной

а-вершины

в другую

характеризуется

коэффициентом

правдоподобия

рц,

имеющим очень большое сходство с вероятностью пере­ хода и исчисляемым в соответствии с алгеброй теории вероятностей [5.30,5.31].

Пусть принимающий решение начинает свое иссле­ дование с того, что определяет возможное число со­ стояний п, в которые может перейти система, и пытает­ ся получить информацию относительно времени перехо­ да в каждое из этих состояний или потерь, связанных с


аналогичным переходом (т. ё. относительно некоторой величины т) . При этом возможны следующие ситуации: 1) известны время и стоимость перехода (потери, свя­ занные с переходом); 2) не известно ни то, ни другое; 3) известны вероятностные характеристики времени перехода, или стоимости перехода, или того и другого.

Во всех трех случаях, независимо от имеющейся ин­ формации, возникает задача формулирования правил перехода, исходя из сложившейся на этот момент ситу­

ации. В терминах стохастических сетей

ситуация

может

быть представлена

в общем

случае

сетевым

фрагмен­

том,

включающим

а-вершину і — источник

ветвления

вариантов — вместе

с исходящими

из

нее дугами, на

которых определены оценки

рщ , Щ:,

1 = 1 , п,

а

также

с а-вершинами

}\, которые

отражают

возможные

исхо­

ды

разрешения

альтернативной ситуации І.

 

 

Формулируем критерий перехода системы из одного состояния в другое следующим образом: коэффициенты правдоподобия возможных исходов обратно пропорцио­

нальны значениям длин ветвей, к которым

они

припи­

сываются [5.30]. Основной

интерпретацией

выбранного

критерия является аналогия решаемой задачи

с

зада­

чей

теории

вероятностей на

заключение пари.

В

дан­

ном

случае

роль платежной суммы играют

длины

вет­

вей дерева исходов, отождествляющие либо время пере­

хода

из одного состояния

в другое, либо стоимость

ана­

логичного перехода.

На

основании этого

можем

запи­

сать

(см. также [5.24]):

 

 

 

 

PHu = k

~ •

k = \,2,...,K

(5.3.26)

Имеем п уравнений вида (5.3.26), в которых коэф­ фициент рц должен удовлетворять алгебре вероятно­ стей, т. е.

2 P i h = l,

(5.3.27)

h=i

если исходы несовместны и составляют полную группу событий. •


Решая совместно уравнения (5.3.26) и (5.3.27), по­ лучаем общую формулу [5.30]:

Ра = —

(5-3 -2 8 )

l=i

Нетрудно видеть, что сформулированный критерий хорошо согласуется с общими идеями оптимизации про­ цесса выбора наиболее предпочтительных переходов системы из состояния в состояние. Действительно, в ре­ альных системах более вероятен переход с меньшими потерями. Однако следует отметить, что получившиеся при этом коэффициенты правдоподобия носят ясно вы­ раженный априорный характер.

Следующим важным шагом развития математиче­ ской схемы принятия решений в местах разветвлений, очевидно, должен быть шаг, связанный с учетом слу­ чайного характера величин, от которых зависят введен­ ные коэффициенты правдоподобия. Другими словами, наибольший интерес представляют случаи, когда время или стоимость перехода либо неизвестны, либо пред­ ставляют собой случайные величины, подчиняющиеся заданным законам распределения вероятностей. Рас­ смотрим эти случаи с целью получения распределения вероятностей переходов.

Продолжая рассматривать стохастическую сеть как модель некоторой системы, описываемой с помощью особых состояний, отождествляемых а-вершинами, по­ ставим задачу определения законов распределения ве­ роятностей возможных исходов, если известны законы распределения случайной величины т. Эта случайная величина в соответствии с принятым соглашением влия­ ет на вероятность выбора очередного состояния, в кото­ рое может перейти система. С другой стороны, согласно введенному критерию (5.3.28), известна функциональ­ ная зависимость некоторой величины рц, названной коэффициентом правдоподобия, от тг > Таким образом, возникает задача определения законов распределения вероятностей возможных исходов для любой произволь­ но выбранной а-вершины дерева исходов, если известен закон распределения некоторых величин, от которых зависят вероятности названных исходов.

Предполагай, что коэффициенты правдоподобия яв­ ляются случайными переменными, определим распреде­ ления вероятностей возможных исходов для каждой д-вершины дерева исходов. При этом рассмотрим сле­ дующие варианты:

 

1)

плотность

распределения

вероятностей

величины

т

(индексы ветви опущены)

равна

 

 

 

 

 

 

і

0

, если

х^а

или

х>Ь,

 

 

 

Ь 1

- ,

- л и

а<Х<Ь;

 

(5-3"29)

 

2)

плотность

распределения

вероятностей

величины

т

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(x)=k{x-a)a

 

(Ь-Х)У

,

если as^xs^b,

(5.3.30)

f(x)=0 в остальных случаях.

Здесь а, а, у, b — параметры бета-распределения.

Параметры распределений в этих случаях считают­ ся известными. Для удобства рассмотрения и простоты

выкладок проведем решение

поставленной

задачи, как

уже

оговорено,

в три этапа,

в предположении,

что каж­

дая

а-вершина

имеет только два исхода

(п = 2).

Послед­

нее

ограничение

связано со

значительной

аналитиче­

ской

сложностью

получения

результатов

в

общем слу­

чае. Однако, как будет показано ниже, полученные ре­ зультаты при необходимости могут быть распростране­

ны и на случай, когда

п>2.

 

 

 

 

Рассматриваем первый

случай. Имеем

« = 2; соглас­

но (5.3.28),

выражениями

для

р\

и р 2

будут (индексы

«-вершин опущены):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

Р 2 = ^ -

(5.3.31)

Соотношения

(5.3.31)

можно

переписать

следующим

образом:

 

 

 

 

 

 

 

т і = - — ~ Т2

или

т 2 =

f_p

Ті

(5.3.32)


В соответствии с (5.3.29) имеем:

f(x2)

= . 1

. если a i < X i ^ 6 i ;

a2<x2s^b2

}

(5.3.33)

 

U2#2

 

 

 

 

j

 

/ ( Л Г І )

=/(лг2 ) =0, если

Xi^ait

x2^a2,

Xi>bu

 

 

 

 

 

 

 

x2>b2.

j

 

Предполагая

величины

п и т 2

 

независимыми,

можем

записать:

 

 

 

 

 

 

 

 

Пхи

Ъ)

• / ( * ) =

i

b 2 _ a 2

l ( b i _ a i X

 

(5.3.34)

Определение искомого закона распределения веро­ ятностей возможных исходов значительно упрощается, если воспользоваться геометрической интерпретацией.

Рис .5. 3. 3. Оценка рас­

пределения вероятностей

возможных исходов.

О)

8,

1)

Для этого изобразим, как это делается обычно, величи­ ны Х\, х2 как прямоугольные координаты на плоскости (рис. 5.3.3). Как следует из рис. 5.3.3, получаем не­ сколько областей, для которых справедливы следующие основные соотношения:

I- f(y)=0, F(y)=0, если P i ^ ^ 7 ' ^ ^ Т б Г

( 5 - 3 - 3 5 >

bl