Системы принятия решения и оптимизации в Excel, конструирование баз данных в Access

 

Задание на курсовую работу


Задание 1 (тип задачи 1):

Разработать систему принятия решения для предварительной диагностики неисправности телевизора.


Таблица 1

№ п/пВид неисправностиПорядковый номер атрибутаАтрибут (факт)Весовой фактор АтрибутаОтсутствуют:1Сгорел предохранитель1.1 1.2 1.3Звук Изображение Световое заполнение экрана20 20 102Неисправная антенна2.1 2.2 2.3Звук Изображение Световое заполнение экрана20 20 03Неисправен кинескоп3.1 3.2 3.3 3.4Звук Изображение Световое заполнение экрана Цвет0 30 20 10Общий весовой фактор неисправности 60

Задание 1 (тип задачи 2):

Разработать систему принятия решения о целесообразности для фирмы продажи акций.


Таблица 2

№ п/пФакт (атрибут)Порядковый номер характеристики атрибутаХарактеристика атрибутаВесовой фактор характеристики атрибута1Курс акций в данный момент1.1 1.2 1.3Высокий Средний Низкий80 40 102Вероятность снижения курса акций2.1 2.2 2.3Высокая Средняя Низкая50 30 103Потребность в наличных деньгах3.1 3.2 3.3Высокая Средняя Низкая70 50 30

Правила вывода:

Если суммарный весовой фактор меньше 100, то принято решение «Нет смысла в продаже».

Если суммарный весовой фактор выше 100, но меньше 140, то принято решение «Не торопитесь с продажей».

Если суммарный весовой фактор выше 140, то принято решение «Продавать».

Задание 2 (тип задачи 1):

Фирме необходимо организовать перевозку продукции с трех складов в пять магазинов.


Таблица 3

СкладыМагазиныМ1М2М3М4М5Номер складаЗапасСтоимость перевозокS15521654S27561545S36548455Потребности магазинов2619111622

Задание 2 (тип задачи 2):

Администрации брокерской фирмы требуется определить штаты и составить график работы персонала. При этом необходимо обеспечить следующие условия:

каждый из сотрудников должен иметь пять рабочих дней в неделю и два выходных подряд;

все сотрудники имеют одинаковую заработную плату (50 руб. в день);

всего в фирме работает 30 человек;

имеются требования к минимальному количеству работающих сотрудников для каждого из дней недели.


Таблица 4

День неделиПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСубботаВоскресеньеТребуемое число сотрудников 12 10 10 8 6 0 0

Требуется определить минимальное число сотрудников в фирме для обеспечения названных условий. Реализовать с использованием табличного процессора Excel (режим Поиск решения).

Задание 4:

Разработать базу данных Студент для хранения следующей информации:

номер зачетной книжки;

фамилия;

имя;

отчество;

пол;

дата рождения;

группа;

специальность;

оценки за четыре семестра по каждой дисциплине.


Краткие сведения о системах принятия решения (экспертных системах)


В настоящее время широкое распространение получили системы искусственного интеллекта, имитирующие на компьютере мышление человека при решении различных задач. Чтобы воспроизвести на компьютере процесс принятия решения человеком, нужно предварительно отобрать все факты, характеризующие исследуемую человеком область, и сформулировать правила решения в зависимости от совокупности фактов в момент принятия решения. Система искусственного интеллекта, созданная для решения задачи в конкретной области, называется экспертной системой, или системой принятия решения.

Существуют системы принятия решения в таких предметных областях, как медицина (для диагностики заболеваний), бизнес (для проверки целесообразности строительства предприятий, приобретения товаров и т.д.), обучение (для проверки обучаемых) и многих других.

Факты и правила для системы принятия решения должны быть разработаны экспертом соответствующей предметной области. Они хранятся в компьютере в специально организованной области памяти, называемой базой данных (БД).


Построение базы данных для задачи 1 (тип 1)


Построим базу данных согласно базе знаний. Для этого сформулируем тестовые вопросы по фактам, приведенным в таблице. Например, для факта «Отсутствует звук?» и т.д. В базе данных предусмотрим поле (столбец) для ввода ответов. Если ответ на вопрос положительный (да), то весовой фактор соответствующего атрибута сохраняется. Если ответ отрицательный (нет), весовой фактор берется равным нулю.


№ п/пВид неисправностиПорядковый номер атрибутаВопросОтветВесовой фактор атрибутаотсутствуют1Сгорел предохранитель1.1 1.2 1.3Звук? Изображение? Световое заполнение экрана?Да Да Нет15 15 0Общий весовой фактор неисправности 1302Неисправная антенна2.1 2.2 2.3Звук? Изображение? Световое заполнение экрана?Да Да Нет15 25 0Общий весовой фактор неисправности 2403Неисправен кинескоп3.1 3.2 3.3 3.4Звук? Изображение? Световое заполнение экрана? Цвет?Нет Да Нет Да0 25 0 15Общий весовой фактор неисправности 340Для тестового варианта заполнения БД подсчитаем сумму баллов (общих весовых факторов - ВФ), которые «набрала» каждая из неисправностей:

  1. Предохранитель: ВФ1=15+15+0=30
  2. Антенна: ВФ2=15+25+0=40
  3. Кинескоп: ВФ3=0+25+0+15=40

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что для данного варианта ответов максимальный весовой фактор имеет вариант неисправность «Кинескоп». Следовательно, можно принять решение предварительной диагностики неисправности этого телевизора: «Наиболее вероятно, что неисправна антенна».

Разрабатываемая система принятия решения должна использоваться многократно для анализа различных вариантов неисправностей и предусматривать возможность многократного обновления БД (т.е. для каждого телевизора создается своя БД).

При проектировании экспертных систем (или систем принятия решения) предварительно составляется алгоритм принятия решения. Обычно его называют деревом решения (название заимствовано из теории графов).


Построение дерева принятия решения


Дерево решения, как и всякое дерево, имеет свои вершины и ветви. Вершины обозначаются окружностями или эллипсами (проверка условий) и прямоугольниками (факты и утверждения). Ветви соединяют вершины и указывают направление пути решения. Обычное направление - сверху вниз.


Выполнение задания 1 (тип 1):


Для выполнения задачи необходимо:

.Создать базу данных.

.Обработать ответы.

.Вычислить общие весовые факторы.

.Вычислить максимальный весовой фактор.

.Принять решение.


Дерево принятия решения:












Система принятия решений в режиме показа формул:


Система принятия решения в режиме пользователя:



Выполнение задания 1 (тип 2):

В данной системе принятие решения должно осуществляться в зависимости от системы правил вывода:

Если суммарный весовой фактор меньше 100, то принято решение «Нет смысла в продаже».

Если суммарный весовой фактор выше 100, но меньше 140, то принято решение «Не торопитесь с продажей».

Если суммарный весовой фактор выше 140, то принято решение «Продавать».


Дерево решений:













Принципы решения задач оптимизации


Задачи оптимизации очень часто встречаются в управленческой, финансовой и научной деятельности. Они позволяют отыскать наилучшее (оптимальное) решение (например, дающее максимальную прибыль или обеспечивающее минимальные затраты). При этом требуется учитывать ряд дополнительных условий на значения используемых параметров. Для решения подобных задач используются, как правило, методы математического программирования. На компьютере подобные задачи можно решать, используя имеющийся в табличном процессоре Excel режим


Поиск решения

оптимизация база пользователь запрос

Режим Поиск решения позволяет:

Использовать одновременно до 200 изменяемых параметров;

Задавать ограничения для этих параметров;

Используя метод последовательных приближений (т.е. итерационные вычисления) отыскивать оптимальное решение.

Задачи, для решения которых используют режим Поиск решения, должны обладать рядом свойств:

Иметь единственную, ячейку (целевую), содержащую формулу (целевую функцию), значение которой должно быть получено как максимальное, минимальное или равное конкретному значению (например, максимальная прибыль, минимальный фонд зарплаты, ограничение равное имеющейся наличной сумме);

Формула в этой ячейке должна содержать адреса ячеек (ссылки) в которых будут находиться неизвестные или переменные решаемой задачи (изменяемые ячейки). Поиск решения задачи заключается в том, чтобы подобрать такие значения этих переменных, которые бы давали оптимальное значение для формулы в целевой ячейке. Изменяемые ячейки могут содержать, например себестоимость или цену товаров, транспортные тарифы или налоговые ставки;

№ппФакт (атрибут)Порядковый номер вопросаВопросОтветВесовой фактор характеристики1Курс акций в данный момент1.1 1.2 1.3Высокий? Средний? Низкий?Да Нет Нет80 0 0Общий весовой фактор атрибута 180- Кроме того, может быть задано некоторое количество ограничений - условий или соотношений, которым должны удовлетворяться некоторые параметры из изменяемых ячеек. Например, можно потребовать, чтобы общие затраты не превосходили 100000 рублей или чтобы затраты на рекламную кампанию составили от 10 до 15% от общих расходов.




2Вероятность снижения курса акций2.1 2.2 2.3Высокая? Средняя? Низкая?Нет Да Нет0 20 0Общий весовой фактор атрибута 2203Потребность в наличных деньгах3.1 3.2 3.3Высокая? Средняя? Низкая?Да Нет Нет80 0 0Общий весовой фактор атрибута 380Система принятия решения в режиме показа формул:


Система принятия решения в режиме пользователя:


Выполнение задания 2 (тип 1):

Для решения этой задачи можно воспользоваться табличным процессором Excel (режим Поиск решения).

Для успешного использования режима Поиск решения задача должна обладать рядом свойств:

иметь единственную целевую ячейку, содержащую формулу (целевую функцию);

целевая функция должна содержать адреса ячеек (ссылки), в которых будут находиться неизвестные или переменные задачи (изменяемые ячейки);

может быть задано некоторое количество ограничений, которым должны удовлетворять некоторые параметры из изменяемых ячеек.


Построение математической модели


Xij - количество продукции, отправляемой со склада i в магазин j;

Cij - стоимость перевозки единицы продукции со склада i в магазин j.

Ограничения:

1.Xij>=0;

2.Cij>=0;

.ограничение по предложению (со склада нельзя вывести продукции больше, чем там имеется):


X11+X12+X13+X14+X15<=45

X21+X22+X23+X24+X25<=65

X31+X32+X33+X34+X35<=50


.ограничение по спросу (в магазин следует завести продукции не меньше, чем ему требуется):


X11+X21+X31>=23

X12+X22 +X32>=15

X13+X23+X33>=7

X14+X24+X34>=10

X15+X25+X35<=19


Общая стоимость перевозок (целевая функция) равна:


Z=2*X11+1*X12+6*X13+5*X14+4*X15+7*X21+1*X22+5*X23+4*X24+5*X25+ 4*X31+9*X32+4*X33+5*X34+5*X35


Необходимо определить такие неотрицательные значения переменных Xij, которые удовлетворяют ограничениям и обращают в минимум целевую функцию.

Необходимым и достаточным условием разрешимости задачи является условие баланса:



где - суммарное количество продукции на складах (при этом - количество продукции на одном складе) i=1

- суммарное количество продукции, требуемое в магазинахj=1 (при этом - количество продукции, которое требуется j-му магазину).j=1


Разработка ЭТ


В режиме показа формул:


В режиме Поиск решений


После выполнения команд Сервис->Поиск решения открывается диалоговое окно Поиск решения.

Введем в диалоговое окно следующие данные:

Установить целевую ячейку: В17

Равной: минимальному значению

Изменяя ячейки: С11:G13

Ограничения: C11:G13>=0

C11:G13=целые

B11:B13<=B5:B7 (ограничение по предложению)

C15:G15>=C9:G9 (ограничение по спросу)

Для запуска режима Поиск решения нужно щелкнуть по кнопке Выполнить. В результате улучшения плана получим оптимальный план стоимости перевозок:


ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНА ПЕРЕВОЗОКСКЛАДЫМАГАЗИНЫ1 - ый2 - ой3 - ий4 - ый5 - ый№ЗапасСтоимость перевозок140536742607246537067586Потребности магазинов3222141620Всего вывозитсяПлан перевозок151111125111113511111Завоз в магазины33333Стоимость перевозок в каждый магазин1210151414ЦЕЛЕВАЯ ФУНКЦИЯ65















Диаграмма:


Построение математической модели


Составим таблицу, в которую занесем возможный режим работы для каждого сотрудника.

Из условия понятно, что больше всего сотрудников должно работать в субботу и воскресенье, т.е. число выходных в эти дни должно быть меньше всего. В фирме 30 сотрудников. Введем в таблицу столбец «Число имеющих этот график». В напряженные дни спланируем по 2 отдыхающих, в остальные дни - по 6 отдыхающих.


Таблица 1

Выходные дниЧисло имеющих этот графикРабочие дниПн.Вт.Ср.Чт.Пт.Сб.Вс.Понедельник, Вторник20011111Вторник, Среда,21001111Среда, Четверг21100111Четверг, Пятница61110011Пятница, Суббота61111001Суббота, Воскресенье61111100Воскресенье, Понедельник60111110

На основе этой таблицы разработаем ЭТ для нахождения оптимального решения.

Введем обозначения:

Xi - число сотрудников, имеющих выходные в определенные дни, заданные таблицей 1 (i = 1,…,7), в первом приближении переменным Xi присваиваются значения из таблицы 1;

Aij -индикатор выхода на работу сотрудника, имеющего режим выходных в строке i в рабочий день j.

В столбце «Число имеющих этот график» вычисления производятся по формуле:


X1 + X2 + X3+ X4 + X5 +X6 + X7


В столбце «Всего» для, например, понедельника общее число работающих подсчитывается по формуле:


X1*A11 + X2*A21 + X3*A31 + X4*A41 + X5*A51 + X6*A61 + X7*A71


для остальных дней вычисления проводятся аналогичным образом.


Таблица 2


Оптимизация решения


Из таблицы 2 видно, что требования строки «Требуются» удовлетворяются строкой «Всего» с избытком, т.е. план явно не оптимален.

Необходимо найти минимум для целевой функции - фонда недельной зарплаты, которая считается следующим образом:


F = B*K,


где B - дневная зарплата ( = 50 руб.), K - число выходов сотрудника в течении недели («Всего»).

Определим параметры окна Поиск решения:

установить целевую ячейку С18

равной минимальному значению

изменяя ячейки B4:B10

ограничения B4:B10 = целое

B4:B10>=0.

C14:I14>=C15:I15 (число работающих по графику не может быть меньше требуемого условием задачи)


Разработка ЭТ в режиме Поиск решения


Таблица 3
















Диаграмма Оптимизация целевой функции:


Краткие сведения о СУБД Access


База данных в Access представляет собой единый объект, который объединяет такие составляющие, таблицы, отчёты, запросы, формы и т.д. и позволяет хранить их в одном файле. Основным структурным элементом БД является таблица. Каждая таблица содержит записи определённого вида.

Таблицы создаются пользователем для хранения данных по одному объекту модели данных предметной области.

Запросы создаются пользователем для выборки, обновления, удаления данных из одной или нескольких связанных таблиц.

Формы предназначены для ввода, просмотра и корректировки взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде.

Отчёты предназначены для формирования выходного документа, предназначенного для вывода на печать.


Создание таблицы БД в Access


Создание таблицы в БД состоит из двух этапов. На первом этапе определяется её структура: состав полей, их имена, последовательность размещения в таблице, тип данных, размер, ключевые поля и другие свойства полей. На втором этапе производится создание записей таблицы и заполнение их данными.

Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, файл.

поле - элементарная единица логической организации данных. В двумерной таблице поле - один из столбцов таблицы. Для описания поля используются следующие характеристики:

имя (например, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения - т.е. название столбца таблицы);

тип (например, символьный, числовой, календарный - в памяти компьютера разный тип информации кодируется различным образом. Для поля Фамилия задаётся символьный тип информации, для поля Дата рождения - календарный);

длина (например, 15 символов, причём длина будет определяться максимально возможным количеством символов в данном поле и служит для предварительного задания ширины столбца);

точность - необходимо задавать её только для числовых данных (например, два десятичных знака для отображения дробной части числа 15.28);

запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи - отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения её полей, т.е. одна строка двумерной таблицы.

файл - совокупность экземпляров записей одной структуры.

ключ - это такое поле, по которому можно однозначно найти любую запись в базе данных. Для определения ключа выделяются поля, составляющие ключ и нажимается кнопка Ключевое поле. Ключевые поля всегда уникальны и не допускают пустых полей в записях. Непосредственный ввод данных в таблицу осуществляется в режиме Таблица.


Проектирование схемы БД


Все атрибуты БД «Студент» можно записать в виде трех двумерных таблиц.

Первая таблица БД Студент имеет ключ Номер и связывается со второй таблицей Ведомость по этому ключу. Тип связей этих таблиц 1:М, т.к. каждый студент сдает много экзаменов. Таблица Ведомость имеет два ключа (составной ключ). Ключ Номер используется для связи с таблицей Студент, а ключ Дисциплина - для связи с таблицей Учебный план.

Таблица Учебный план имеет ключ Дисциплина. Тип связей таблицы Ведомость и Учебный план 1:1. Такое распределение всех атрибутов БД по трём таблицам обеспечивает отсутствие повторяющихся записей о каждом студенте, а наличие связей этих таблиц по ключам обеспечивает возможность обращения сразу ко всем таблицам.




База данных



Таблица Студент:

номерфамилияимяотчестводата рожденияполспециальность12684БортниковаАллаАлексеевна1980жМенеджмент13425МухинАнтонПавлович1980мСварка25698ПлужниковДмитрийАндреевич1983мСварка32548ИвановаИринаПетровна1981жСистемотехника34506СоболевАлександрПетрович1983мЭкономика43687СоколовАлександрВасильевич1981мСистемотехника45302БорзовБорисСергеевич1982мСварка52346СмирноваОльгаПавловна1980жМенеджмент54023ИвановИванИванович1980мСистемотехника56874АндрееваЕленаИвановна1982жМенеджмент56934БелыхАлексейИванович1981мМенеджмент59872ИльинаЕленаНиколаевна1981жСистемотехника65821ИльинаАннаНиколаевна1981жЭкономика65897ИльинаАннаИвановна1982жЭкономика67901ПетроваИринаБорисовна1981жЭкономика68972ТрофимовДмитрийЕвгеньевич1982мСваркаТаблица Ведомость:

номерДисциплинасеместроценкадата сдачи34506английский языкпервыйхорошо05.02.0368972бухгалтерский учётпервыйотлично10.01.0312684высшая математикапервыйудовл.23.01.0325698инженерная графикачетвертыйотлично16.05.0354023информатикавторойотлично15.02.0356934историявторойнеудовл.15.02.0367901культурологиятретийудовл.18.01.0343687МОТСчетвертыйхорошо12.04.0332548ПРОАтретийхорошо01.01.0352346теоритическая механикачетвертыйхорошо14.06.0365821физикапервыйхорошо05.03.0359872философиявторойотлично21.01.0365897химияпервыйнеудовл.15.01.0313425экологияпервыйхорошо25.05.0356874экономикапервыйотлично23.01.0345302электротехникачетвертыйудовл.20.05.03

Таблица Учебный план:

дисциплинакурсчисло учебных часованглийский язык1150бухгалтерский учёт2160высшая математика2160инженерная графика2200информатика1250история1150культурология2100МОТС2210ПРОА2180теоритическая механика2200физика2200философия1170химия1200экология1180экономика1250электротехника2230

Связанные таблицы:


Запросы


1. «Студенты специальности «менеджмент»»:


номерфамилияИмяотчествоспециальность56874АндрееваЕленаИвановнаМенеджмент56934БелыхАлексейИвановичМенеджмент12684БортниковаАллаАлексеевнаМенеджмент52346СмирноваОльгаПавловнаМенеджмент2. «Студенты, имеющие оценку «отлично»»:

фамилияимяотчествоспециальностьдисциплинаоценкаАндрееваЕленаИвановнаМенеджментэкономикаотличноИльинаЕленаНиколаевнаСистемотехникафилософияотличноИвановИванИвановичСистемотехникаинформатикаотличноПлужниковДмитрийАндреевичСваркаинженерная графикаотличноТрофимовДмитрийЕвгеньевичСваркабухгалтерский учётотлично

. «Список студентов-мужчин»:

фамилияимяполспециальностьБорзовБорисмСваркаБелыхАлексеймМенеджментМухинАнтонмСваркаИвановИванмСистемотехникаПлужниковДмитриймСваркаСоболевАлександрмЭкономикаСоколовАлександрмСистемотехникаТрофимовДмитриймСварка

. «Список студентов, родившихся до 1983 года»:


номерфамилияимяотчестводата рождения56874АндрееваЕленаИвановна198245302БорзовБорисСергеевич198212684БортниковаАллаАлексеевна198032548ИвановаИринаПетровна198165821ИльинаАннаНиколаевна198165897ИльинаАннаИвановна198213425МухинАнтонПавлович198067901ПетроваИринаБорисовна198152346СмирноваОльгаПавловна198043687СоколовАлександрВасильевич198168972ТрофимовДмитрийЕвгеньевич1982

.Список студентов, фамилии которых начинаются на букву «И»»:


номерфамилияимяотчество65897ИльинаАннаИвановна65821ИльинаАннаНиколаевна59872ИльинаЕленаНиколаевна32548ИвановаИринаПетровна54023ИвановИванИванович

. «Студенты второго курса»:

курсномерфамилияимяотчестводата рожденияполспециальность212684БортниковаАллаАлексеевна1980жМенеджмент265821ИльинаАннаНиколаевна1981жЭкономика243687СоколовАлександрВасильевич1981мСистемотехника245302БорзовБорисСергеевич1982мСварка267901ПетроваИринаБорисовна1981жЭкономика268972ТрофимовДмитрийЕвгеньевич1982мСварка232548ИвановаИринаПетровна1981жСистемотехника252346СмирноваОльгаПавловна1980жМенеджмент225698ПлужниковДмитрийАндреевич1983мСварка7. «Оценки одного из студентов-однофамильцев, выбранного по дате рождения»:


фамилияномердата рождениядисциплиначисло учебных часовоценкаИльина658971982химия200неудовл.

Вывод


В задании № 1 мы разрабатывали систему принятия решения, которая может использоваться многократно для анализа сочетания фактов и предусматривает возможность многократного обновления базы данных. Такие системы имитируют на компьютере мышление человека при решении различных задач.

Задания № 2 сводится к нахождению оптимального значения целевой функции, что, в свою очередь, приводит к отысканию оптимального решения поставленной задачи (например, дающее максимальную прибыль или обеспечивающее минимальные затраты) с учетом наложенных ограничений (например, ограничен запас товаров). Такие задачи называют задачами оптимизации, они часто встречаются в управленческой, финансовой и научной деятельности.

Задание № 4 - это задание на проектирование базы данных. БД - совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо области. Проектируя БД, мы упорядочиваем информацию по различным признакам, что позволяет быстро осуществлять выборку данных с произвольным сочетанием признаков.


Список литературы


Симонович С.В. Специальная информатика: Учебное пособие. - М.:АСТ-ПРЕСС: Инфорком-Пресс,1999.

Информатика. СУБД Access: Методические указания к выполнению лабораторных работ. - СПб.: СЗГТУ, 2000.

Microsoft Office 2000. Шаг за шагом: Практическое пособие Перевод с англ. - М.: ЭКОМ, 2000.

Информатика: Методические указания к выполнению курсовых работ. - СПб.: СЗГТУ, 2000.

Р. Левин, Д. Друнч, Б. Эдисон. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных системах. М: 1992.

Б.Банди. Методы оптимизации. Вводный курс. М: 1998.


Задание на курсовую работу Задание 1 (тип задачи 1): Разработать систему принятия решения для предварительной диагностики неисправности телевизора.

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ