Проектирование и разработка экспертной системы для международной компании "Philips"

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский  федеральный университет 

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина» 

Факультет информационно-математических технологий и экономического моделирования

Кафедра анализа систем и принятия решений

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: «Разработка и стандартизация программного обеспечения»

на тему: «Проектирование и разработка экспертной системы для международной компании «Philips»

Руководитель: Фомина А. И.

Нормоконтролёр: Медведева М. А.

Студент гр. ИМ-47012: Мартьянов К.В. 

Оценка

Дата защиты

Члены комиссии 
 
 
 

Екатеринбург

2010

     СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

    Экспертные  системы (ЭС) - это яркое и быстро прогрессирующее направление в  области искусственного интеллекта (ИИ). Причиной повышенного интереса, который ЭС вызывают к себе на протяжении всего своего существования, является возможность их применения к решению задач из самых различных областей человеческой деятельности. Пожалуй, не найдется такой проблемной области, в которой не было бы создано ни одной ЭС или, по крайней мере, такие попытки не предпринимались бы.

    ЭС - это набор программ или программное  обеспечение, которое выполняет  функции эксперта при решении  какой-либо задачи в области его  компетенции. ЭС, как и эксперт-человек, в процессе своей работы оперирует со знаниями. Знания о предметной области, необходимые для работы ЭС, определенным образом формализованы и представлены в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которая может изменяться и дополняться в процессе развития системы.

    ЭС  выдают советы, проводят анализ, выполняют  классификацию, дают консультации и  ставят диагноз. Они ориентированы  на решение задач, обычно требующих  проведения экспертизы человеком-специалистом. В отличие от машинных программ, использующий процедурный анализ, ЭС решают задачи в узкой предметной области (конкретной области экспертизы) на основе дедуктивных рассуждений. Такие системы часто оказываются способными найти решение задач, которые неструктурированны и плохо определены. Они справляются с отсутствием структурированности путем привлечения эвристик, т. е. правил, взятых “с потолка”, что может быть полезным в тех системах, когда недостаток необходимых знаний или времени исключает возможность проведения полного анализа.

    Главное достоинство ЭС - возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов. Накопление знаний позволяет повышать квалификацию специалистов, работающих на предприятии, используя наилучшие, проверенные решения.

    Практическое  применение искусственного интеллекта на машиностроительных предприятиях и  в экономике основано на ЭС, позволяющих  повысить качество и сохранить время  принятия решений, а также способствующих росту эффективности работы и повышению квалификации специалистов. Большинство характеристик программного продукта - качество, стоимость, сроки создания, актуальность - непосредственно определяются технологией разработки и точностью ее соблюдения.

    Типичная  статическая ЭС состоит из основных компонентов:

    - решателя (интерпретатора);

    - рабочей памяти (РП), называемой также  базой данных (БД);

    - базы знаний (БЗ);

    - компонентов приобретения знаний;

    - объяснительного компонента;

    - диалогового компонента.

    База  данных (рабочая память) предназначена  для хранения исходных и промежуточных  данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе.

    База  знаний (БЗ) в ЭС предназначена для  хранения долгосрочных данных, описывающих  рассматриваемую область (а не текущих  данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.

    Решатель, используя исходные данные из рабочей  памяти и знания из БЗ, формирует  такую последовательность правил, которые, будучи примененными, к исходным данным, приводят к решению задачи.

    Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс  наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.

    Объяснительный  компонент объясняет, как система  получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие  знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.

    Диалоговый  компонент ориентирован на организацию  дружественного общения с пользователем, как в ходе решения задач, так  и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.

    Фирма занимающаяся производством ПО, может  преуспевать только в том случае, если выпускаемая ей продукция всегда отличается высоким качеством и разработана в соответствии с потребностями пользователя.

    Данная курсовая работа описывает процесс создания автоматизированной системы транснациональной промышленной корпорации «Philips».

    Philips Group производитель высокотехнологичных компонентов, телекоммуникационного оборудования, бытовой техники, аудио- и видео устройств. В таблице 1 содержится описание проблемы, решение которой является задачей, поставленной перед разработчиками ЭС.

    Таблица 1

    Описание  проблемы

    Система в режиме диалога должна предложить пользователю не менее 4 способов решения проблемы.

    Цель  работы: разработка ПО, позволяющего принимать  управленческие решения для вывода компании «Philips» из кризиса.

    Процесс создания АС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания АС, соответствующей заданным требованиям.

    Стадии  и этапы создания автоматизированной системы выделяются как части  процесса создания по соображениям рационального  планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом.

    Работы  по развитию автоматизированной системы  осуществляют по стадиям и этапам, применяемым для создания автоматизированной системы.

    В разработке программы принимают участие: алгоритмизатор, программист-системщик, эксперт в экономической области, заказчик.

    В обязанности алгоритмизатор входит: постановка задачи, разработка алгоритма решения задачи, описание системы и ее функций, алгоритма решения задачи, тестирование системы.

    Программист системщик; разработка структуры программы написание и отладка программы, написание пояснительной записки к программе.

    Эксперт в экономической области: наполнение базы знаний, тестирование по ходу разработки, а так же описание базы знаний, обоснование используемых в ней данных.

    Заказчик: составление требований к системе, программе; разработка приемосдаточных  тестов для системы; составление  инструкции для пользователя, описание и обоснование использованных при приемке тестов.

РАЗДЕЛ 1. Теоретическая  часть. Необходимые требования к системе

    1.1. Цели и назначение ПП

    Назначение: Создаваемый программный продукт  является экспертной системой в области  принятия решений.

    Данный  проект ориентирован на помощь предприятию - заказчику в выборе стратегии  развития в условиях кризиса.

    Объектами автоматизации будут выступать: данные из финансовой и управленческой отчетности предприятия, а так же знания экспертов в области антикризисного управления.

    Цели:

1. Учет, анализ, контроль информации из финансовой и управленческой отчетности предприятия.
2. Определение эффективных мер по выводу предприятия из кризиса.
3. Сокращение времени принятия решения.
4. Повышение коэффициентов деловой активности и рентабельности предприятия по результатам выбранной стратегии развития.
5. Увеличение прибыли предприятия после введения предложенных программой мер.

    Критериями  оценки достижения заданных целей будет  служить коэффициент общей оборачиваемости, рассчитанный за месяц работы предприятия, а так же увеличение прибыли предприятия. 

    1.2. Характеристики объекта автоматизации

    Объектом автоматизации выступает транснациональная корпорация «Philips», стоимость акций которой на международном фондовом рынке упала на 20%. Стоимость компании и прибыли так же упала.

    Условия эксплуатации программы: доступ к программе открыт отдельным группам специалистов предприятия.  

• перечень  и критерии отказов для каждой функции, по которой задаются требования по надежности.

    1.3. Состав и содержание работ по созданию (развитию) системы

    Этапы работ:

    1.Формирование требований к АС.

    1.1.Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС.

    1.2.Формирование требований пользователя к АС.

    13.Оформление отчёта о выполненной работе заявки на разработку АС.

    2. Разработка концепции АС.

    2.1.Изучение  объекта.

    2.2.Проведение необходимых научно-исследовательских работ.

2.3.Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя.

    2.4.Оформление отчета о выполненной работе.

    3.Техническое задание.

    3.1.Разработка и утверждение технического задания на создание АС.

    4.Эскизный проект.

    4.1.Разработка предварительных проектных решений по системе.

    4.2.Разработка документации на АС и её части.

    5.Технический проект.

    5.1.Разработка проектных решений по системе и её частям.

    5.2.Разработка документации на АС и её части.

    5.3.Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и технических требований (ТЗ) на их разработку.

    5.4.Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекте объекта автоматизации.

    6. Рабочая документации.

    6.1.Разработка рабочей документации на систему и ее части

    6.2.Разработка или адаптация программ

    7.Ввод в действие.

    7.1.Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие.

    7.2.Подготовка персонала.

    7.3.Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными, техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями).

    7.4.Установка программы в системных условиях заказчика.

    7.5.Пусконаладочные работы.

    7.6.Проведение предварительных испытаний.

    7.7.Проведение опытной эксплуатации.

    7.8.Проведение приемочных испытаний.

    8.Сопровождение АС.

    8.1.Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами.

    8.2.Послегарантийное  обслуживание. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Раздел 2. Практическая часть  

    2.1. Данные программы

    Данная  программа должна содержать информацию о ситуации компании Philips в текущий момент.

    В программе при введении необходимых  данных должна выводится информация о положении компании на рынке: кризис компании, либо положительная динамика.

    Необходимо, чтобы в программе находились и учитывались такие данные как:

    1. Расходы:

    1.1. Затраты на персонал (заработная  плата, страховые  отчисления).

    1.2. Электроэнергия, отопление, текущий/капитальный  ремонт.

    1.3. Сервисные услуги (интернет, клиринговые,  почтовые  услуги).

    1.4.Коммерческие  расходы (реклама, затраты на  маркетинговые исследования).

    1.5. Закупка материалов и полуфабрикатов  для основного производства;

    1.6. Налоговые отчисления;

    1.7. Прочие расходы.

    2. Доходы:

    2.1. Выручка (от продаж,  от рекламной  акции, от предоставления кредита)

    2.2. Прочие доходы.

    3. Дополнительные данные:

    3.1. Количество сотрудников.

    3.2. Курс акций предприятия.

    3.3. Цены на продукцию компании. 

    2.2. Описание вариантов выхода из кризиса

    Существует  большое количество способов финансового  оздоровления компании и, соответственно, выходов из кризиса. Некоторые из них:

• эмиссия облигаций
• сокращение текущих расходов
• сокращение малоприбыльных линий производства
• поиск новых поставщиков
• займ/кредит банка
• проведение рекламной акции
• увеличение  ассортимента товара
• слияние

    Поиск новых поставщиков: необходимо найти  поставщиков, предлагающих необходимые  для производства материалы и  полуфабрикаты по ценам ниже нынешних.

    Изменение ассортимента товаров также может привести к улучшению экономической обстановки, если увеличить долю наиболее популярных и покупаемых наименований. Также эффект экономической выгоды может быть получен при замене некоторых товаров более дешевыми.

    Для стабилизации финансового положения предприятия можно взять кредит  банка на сумму $1000000 на срок до трех лет. В ходе проведения фундаментального анализа экономических показателей компании получили вывод, что такого количества времени и средств будет достаточно для улучшения экономического состояния.

    Также для привлечения покупателей  можно использовать рекламные акции, т.е. увеличим спрос. Этот способ является классическим и одним из наиболее популярных.

    Для решения проблемы выхода из кризиса  мы выбрали следующие пути:

    эмиссия облигаций, сокращение текущих расходов, сокращение малоприбыльных линий производства,  выпуск новостей о слиянии.

    2.2.1.Эмиссия облигаций компании.

    Облигации служат дополнительным источником средства для эмитента. Их выпуск часто носит  целевой характер - для финансирования конкретных программ или объектов, доход от которых в дальнейшем служит источником для выплаты дохода по облигациям. Экономическая суть облигаций очень похожа на кредитование, но не требует оформления залога и упрощает процедуру перехода права требования к новому кредитору. Обычно доход по облигациям выше, чем доход при размещении аналогичных средств в форме банковского депозита. Следовательно, таким способом возможно привлечение инвестиций.

    Выпуск  облигаций подлежит государственной регистрации. После регистрации эмитент может проводить все необходимые операции с ними: размещение, реклама ценных бумаг, проведение сделок. Также при регистрации ценных бумаг независимо от срока их погашения уплачивается налог в размере 0,8% от номинальной стоимости эмиссии.

    Размещение  ценных бумаг может происходить  в нескольких видах, из которых мы выбираем размещение через посредничество инвестиционных банков.

    Инвестиционные  банки гарантируют размещение ценных бумаг (обязуясь либо полностью выкупить выпуск на себя, либо обязуясь выкупить неразмещенную среди инвесторов часть выпуска)

    При ведении переговоров с инвестиционными  банками мы будем ориентироваться  на ставки, принятые в мировой практике: диапазон приемлемого вознаграждения инвестиционных банков должен составлять 1,5-2%.

    В данной ситуации запланировано осуществление  средних и небольших по размеру  эмиссий (до $10-20 млн.).

    Статьями  дохода соответственно является получение  номинала по каждой облигации. С учетом всех статей расходов и доходов от реализации данной программы по оздоровлению финансового положения компании составлена формула для расчета суммы, которая будет получена в результате проведения рассматриваемой процедуры.

    Sum – номинальная стоимость эмиссии

    Cost – затраты на эмиссию

    Profit – желаемая сумма средств, которую планируется привлечь в результате эмиссии.

    PerCent – налог

    Германия = 1.8% = 0.018

    Россия = 0.8% = 0.008

    США=1.5% = 0.015

    Cost = Sum * (PerCent +2+0.15)/100

    Sum = Profit / (1-( PerCent +2+0.15)/100)

    Profit = Sum – Cost 

    2.2.2.Сокращение текущих расходов

    В ходе проведения оценки имущественного положения и структуры капитала выявили, что результатом сокращения текущих расходов предприятия таких, как расходы на электроэнергию и  плата за объем интернет-трафика, является значительная экономия денежных средств.

    Сократить расходы на электроэнергию путем  перехода на светодиодное освещение, которое  становится все более популярным, так как имеет много преимуществ  по сравнению с традиционными  лампами накаливания и галогенными. Используя светодиодное освещение, можно существенно сократить расходы на потребляемую электроэнергию, поэтому светодиодная подсветка является экономичной. Помимо этого источники света, применяемые для светодиодного освещения, имеют увеличенный срок службы и гораздо меньше нагреваются.  Коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания. Например, энергосберегающая лампочка мощностью 20 Вт создает световой поток равный световому потоку обычной лампы накаливания 100 Вт. Благодаря такому соотношению энергосберегающие лампы позволяют экономить энергию на 80%  без потерь освещенности комнаты привычного для вас.  Также по сравнению с традиционными лампами накаливания, энергосберегающие лампы служат в несколько раз дольше. Энергосберегающие лампы, имея другую конструкцию и принципиально иной принцип работы, служат гораздо дольше ламп накаливания в среднем 5-15 раз. Это примерно от 5 до 12 тысяч часов работы лампы.

    Подсчёт экономии средств с учётом перехода на энергосберегающие лампы:

    Срок  службы лампы накаливания – 1000 часов. Для сравнения срок службы  энергосберегающей  лампы – 6000 часов. Стоимость энергосберегающей лампы в 8 раз выше стоимости лампы накаливания. Мощности ламп – 100 W и 20 W соответственно.

    Итого получаем экономия с одной лампочки примерно 23 $. Затраты получаются в  среднем в три раза ниже.

    Затраты на приобретение и установку ПО составят $1000.

    OUT – отток денежных средств

    COST - затраты

    OUT_old = COST_lamp + COST_electro + COST_inet

    OUT_new = COST_lamp * 1.33 + 0.33 * COST_electro + 0.6 * COST_inet + 1000

    K – коэффициент эффективности

    K = OUT_new / OUT_old

    Если  K<1 то метод эффективен

    K>=1 то не эффективен

    Kpc%=(1-K)% 

    2.2.3.Сокращение малоприбыльных линий производства

    Также  после глубокой оценки рентабельности выпуска некоторых видов продукции  пришли к выводу, что сокращение малоприбыльных линий производства улучшит динамику оборота денежных средств. Для выявления таких направлений производства необходимо проведение маркетингового исследования, стоимость которого составит около $10000. После получения резуль татов малоприбыльное направление будет сокращено, уволенным сотрудникам будет выплачено трехмесячное выходное пособие (з/п * 3), а помещение и оборудование будет продано по рыночным ценам. Однако при продаже производственного помещения и оборудования необходимо учесть налоги: в России он составит 42%: НДС (18%) и налог на прибыль (24%), в США налог на доход от продажи (Capital Gains Tax) составляет от 8% до 15% в зависимости от суммы дохода.

    IN – приток денежных средств

    OUT – отток денежных средств

    M   количество месяцев в течении которого мы хотим получить прибыль

    V – выручка от производства за месяц

    X   рыночная стоимость цеха и оборудования

    Y – затраты на производство за месяц

    n – количество рабочих

    Sal – средняя заработная плата

    Mi – маркетинговое исследование

    Tax – налог  

    Старый  приток IN_old = V*m

    Старый  отток OUT_old = Y*m + m *Sal * n + Tax*V*m 

    Новый приток IN = X

    Новый отток OUT = Mi +3 *Sal * n +Tax*X 

    Изменение притока (приток увеличится на) dIN = X – V*m

    Изменение оттока (отток уменьшится на) dOUT = (Mi +3*Sal*n +Tax*X) - (Y*m + m*Sal*n + Tax*V*m) 

    Kprofit = (IN_old - OUT_old)/ (IN - OUT)

    K=IN – OUT 

    2.2.4.Новость о слиянии

    Слияние, как один из путей решения проблемы разорения предприятия, может привести к повышению цен на акции компании, так как слияние с более  устойчивой в экономическом плане организацией для акционеров дает гарантии о стабильности получения хороших дивидендов. Но так как наша компания имеет достаточно собственных средств для самостоятельного существования, ей нужно только сделать выпуск новостей о перспективе слияния, что вызовет ажиотаж на финансовом рынке на акции Philips.

Однако следует  отметить, что согласно результатам  исследований ученых Т. Галпина и  М. Хэндона: при объявлении о предстоящем  слиянии курс акций компании растет не больше, чем на 30% [6].

    Для размещения новостей будем использовать в зависимости от их эффективности различные СМИ: телевидение, пресса, интернет.

    Фиксированное размещение рекламного видеоролика  подразумевает покупку рекламодателем определенного количества времени  трансляции и само время выхода ролика. Для рекламы выбираем канал РБК (бизнес-телевидение), так как он является наиболее тематически подходящим.

    Стоимость минуты размещения рекламных роликов  в business-тайм с 10:30 до 19:00 и с 24:00 до 07:00 - 75 600 руб. Одно размещение представляет собой 5 роликов в день, каждый длительностью 30 секунд. То есть одно размещение имеет стоимость 189000.

    Реклама в прессе занимает второе место по популярности после рекламы на телевидении. Исследования показали, что информация лучше всего усваивается человеком в письменном виде, этим и обусловлена эффективность рекламы в печатных изданиях. Выбор прессы, относящейся к категории деловой, с целью охватить только нужную нам аудиторию. Для размещения рекламы новостей будем использовать одно или несколько популярных деловых изданий: SmartMoney, Ведомости и РБК. SmartMoney и Ведомости выпускаются еженедельно тиражом примерно 75000, РБК тиражом 100000. Стоимость соответственно составляет 320 000р., 400 000р. и 523 250р. Итого в среднем стоимость размещения новости в прессе составит 400000 р.