Моделі, методи та інформаційні технології автоматизованого управління темпоральними базами знань для підтримки управлінських рішень - Чала, О. В. (ХНУРЕ, 2021)
У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-прикладна проблема розробки концептуальних основ, моделей, методів та інформаційних технологій автоматизованого управління темпоральними базами знань для підвищення ефективності вибору управлінських рішень при вирішенні частково структурованих та неструктурованих задач. Вперше запропоновано модель багатоваріантного управлінського рішення, що базується на темпоральних знаннях та містить альтернативні реалізації цього рішення у складі послідовностей станів об'єкту управління, які відповідають послідовностям управляючих дій, набори темпоральних залежностей для кожної з цих послідовностей, а також оцінки темпоральних залежностей, що дає можливість побудувати та оцінити альтернативи при вирішенні задачі формування управлінського рішення. Вперше запропоновано модель представлення темпоральних залежностей для задач підтримки управлінських рішень, яка містить множину фактів, що відображають знання щодо виникнення станів об'єкту управління, темпоральні відношення, що визначають послідовність фактів у часі, та множинні операції, які задають поєднання, перетин та різницю фактів, що дає змогу у темпоральному й об'єктному аспектах відобразити багатоваріантність управлінського рішення із заданим ступенем деталізації темпоральних знань згідно організаційної ієрархії об'єкту управління. Вперше запропоновано модель темпоральної бази знань, що містить логіко-ймовірнісне представлення знань, знання щодо поточних процесів управління та станів об'єкту управління, а також засоби побудови, уточнення та використання темпоральних знань, що дає можливість автоматизувати управління знаннями шляхом побудови темпоральних правил та подальшого використання цих правил для підтримки управлінських рішень. Вперше запропоновано метод виявлення аномального стану об'єкту управління з використанням темпоральних правил, який передбачає формування множини зважених темпоральних залежностей, що охоплюють знання про поточну та відомі альтернативні реалізації управлінського рішення, а також оцінку поточного стану з урахуванням темпоральних обмежень й ваг темпоральних правил, що дає можливість автоматизувати вирішення задачі виявлення проблемної ситуації у процесі підтримки управлінського рішення. Вперше запропоновано метод зворотного ймовірнісного виводу на темпоральних правилах; метод формує упорядковану за ймовірністю реалізації множину впорядкованих у часі послідовностей фактів, які відображають знання щодо альтернативних послідовностей станів при реалізації управлінського рішення, що дає можливість підвищити ефективність підтримки таких рішень за рахунок зменшення кількость альтернатив, які пропонуються ОПР. Удосконалено методи побудови продукційних знань в аспекті темпоральних правил, які, на відміну від існуючих, формують класи еквівалентності фактів і правил та виділяють правила-обмеження і правила-ймовірні умови виконання управляючих дій, що дає можливість з використанням інформації щодо відомих імплементацій управлінського рішення у автоматичному режимі побудувати темпоральні знання для підтримки управлінських рішень. Удосконалено метод визначення ваг темпоральних правил на основі значень ймовірностей послідовностей фактів, який, на відміну від існуючих, використовує темпоральні знання щодо виконаних послідовностей дій для альтернативних варіантів управлінського рішення за виключенням темпоральних обмежень, що дає можливість упорядкувати альтернативи при формуванні управлінського рішення з використанням уточнених при зміні стану об'єкту управління ваг темпоральних правил. Набуло подальшого розвитку продукційне представлення знань у формі ансамблю моделей темпоральних правил, які, на відміну від існуючих, містять знання щодо порядку у часі фактів виникнення станів об'єкту управління, а також змін у станах окремих типових об'єктів у складі об'єкту управління, що дає можливість використати темпоральні знання для формування таких нових послідовностей управляючих дій, які забезпечують досягнення цільового стану об'єкту управління у процесі підтримки управлінського рішення. Наведено результати експериментальної перевірки запропонованих методів, а також впровадження розроблених технологій, які підтвердили працездатність та ефективність моделей, методів та технологій автоматизованого управління темпоральною базою знань для вирішення задач підтримки управлінських рішень. In the dissertation, the current scientific and applied problem of the development of conceptual bases, models, methods, and information technologies of the automated temporal knowledge bases’ management to increase the efficiency of a choice of administrative decisions, solving partially structured and unstructured problems is solved. For the first time, a model of a multivariate managerial solution that is based on temporal knowledge and contains alternative implementations of this solution as a part of the sequences of states of the control object, corresponding to the sequences of control actions, sets of temporal dependencies for each of these sequences, estimation of temporal dependences as well, that gives opportunity to build and evaluate alternatives in solving the problem of forming a management decision. For the first time, a model for representing temporal dependencies for management decision support problems is proposed. It contains a set of facts that reflect knowledge about the states of the control object, temporal relations that determine the sequence of facts over time, and multiple operations that specify combinations, intersections, and differences of facts. It allows reflecting the multivariate management decision in the temporal and object aspects with a given degree of detail of the temporal knowledge according to the organizational hierarchy of the object of management. For the first time, a model of the temporal knowledge base is proposed, which contains the logical-probabilistic representation of knowledge, knowledge about current management processes and states of the control object, as well as means of construction, refinement, and use of temporal knowledge, which allows automating knowledge management by building and using these rules to support management decisions. For the first time, a method for detecting an anomalous state of a control object using temporal rules is proposed. It involves the formation of a set of weighted temporal dependencies, including knowledge of current and known alternative implementations of management decisions, as well as assessment of current state, that makes it possible to automate the solution of the problem of identifying a problem situation in the process of supporting management decisions. For the first time, the method of inverse probabilistic inference on temporal rules is proposed. It forms a set of time-ordered sequences of facts, which reflect the knowledge of alternative sequences of states in the implementation of management decisions, which makes it possible to increase the effectiveness of support for such decisions by reducing the number of alternatives offered by a decision maker. The methods of constructing production knowledge in terms of temporal rules are improved. They, in contrast to existing ones, form classes of equivalence of facts and rules and distinguish rules-restrictions and rules-probable conditions of control actions, which allows using information on known implementations of management decisions in automatic mode to build temporal knowledge to support management decisions. The method of determining the weights of temporal rules that is based on the values of probabilities of sequences of facts is improved. It, in contrast to existing, uses temporal knowledge of the sequence of actions for alternative management decisions except temporal constraints, which allows organizing alternatives in making management decisions changes in the state of the object of control of scales of temporal rules. Productive representation of knowledge in the form of temporal rules models ensemble is got furtherance, which, unlike existing, contains knowledge of an order in time of the facts occurrence of states of management object, considering moments of occurrence of other states, and also changes in states of separate standard objects as part of the control object, which makes it possible to use temporal knowledge to form such new sequences of states of the control object, which ensure the achievement of the target state in the process of supporting the management decision. The results of experimental verification of the proposed methods, as well as testing of the developed technologies, which confirmed the efficiency and effectiveness oftechnologies for automated control of the temporal knowledge base to solve problems to support management decisions.
Keywords: послідовність управлінських дій; підтримка управлінських рішень; представлення знань; темпоральне правило; темпоральна база знань; аномальний стан; зворотній ймовірнісний вивід; sequence of managerial actions; support of managerial decisions; presentation of knowledge; temporal rule; temporal knowledge base; anomalous state; inverse probabilistic conclusion