Мы в Google+ Блог о тепловизорах и системах наблюдения: Выбор тепловизора – эффективность и оптимальность

воскресенье, 27 ноября 2011 г.

Выбор тепловизора – эффективность и оптимальность

Давно хотелось написать об эффективности тепловизоров для систем безопасности. Я уже опубликовал несколько статей по использованию тепловизоров на разных объектах, и почти в каждой из них звучало словосочетание "эффективность тепловизоров". Освещалось, где на практике тепловизоры обладают наибольшей эффективностью, где и как их целесообразнее всего устанавливать и использовать. Полагаю, что логичным продолжением цикла статей о тепловизорах будет изучение их эффективности с различных точек зрения.



Для меня данная тематика представляется очень интересной. Следите за блогом!


Обозначив такую тему, необходимо обязательно договориться об используемых терминах и определениях, чтобы однозначно понимать, о чем идет речь, и строить обоснованные логические цепочки.
Значение слова "эффективность"

Рассмотрим само понятие эффективности. Данное исследование лучше проводить на английском языке, потому что для каждого вида эффективности в английском имеется свое слово. В русском языке это слово заимствованное и не в полной мере раскрывает свою суть, поскольку для полного и однозначного понимания, о чем идет речь, необходимы дополнительные объяснения. В связи с этим, полагаясь на данные английского языка, посмотрим, какие бывают значения у слова "эффективность":
еfficiency – описывает, насколько хорошо в целом прилагаемые усилия приводят к желаемому результату;
еffectiveness – означает возможность производить определенный эффект. Наиболее часто используется совместно со значением "до какого уровня может быть произведен определенный эффект";
еfficacy – описывает возможность достижения эффекта. Сравнивая эти термины эффективности, можно коротко их охарактеризовать так:
еfficiency – способность достигать эффекта наиболее экономичным способом;
еffectiveness – делание правильных вещей, установка правильных целей для достижения результата;
еfficacy – способность достигать целей (эффекта).

Таким образом, эффективность тепловизоров в системе наблюдения можно оценивать с трех точек зрения: насколько такая система наблюдения (СН) отвечает поставленным перед ней задачам, решает ли она данную задачу и насколько экономически эффективно она это делает по отношению к другим системам.





Такое рассмотрение СН позволяет более точно провести ее оценку. Правильнее будет сказать, что при таком подходе может быть сформировано многомерное представление о СН и исследующий ее специалист имеет возможность анализировать его с различных сторон. Это позволяет подойти более комплексно к процессу анализа и порой получить неожиданные результаты. Отмечу также, что, рассматривая таким образом систему, можно перемещаться по различным ролям участников процесса работы с СН. Схематика подобного мышления представлена на рис. 1.
Принятие решений по использованию СН

В тексте я употребляю слово "система", описывая мышление, необходимое для эффективного принятия решений по использованию СН. При этом имеются в виду две системы: первая – собственно система наблюдения (СН), вторая – система взаимодействия между участниками процесса внедрения СН. Назовем вторую системой принятия решений (СПР).

Основные участники СПР при внедрении тепловизоров – пользователь, продавец, маркетолог, разработчик, проектировщик и эксперт. Не всегда есть возможность привлечь к решению задачи их всех, и часто их роли, осознанно или нет, выполняют присутствующие в системе специалисты. Лицу, принимающему решение (ЛПР) о необходимости внедрения СН, необходима полноценная и разносторонняя информация о ее эффективности. Ее могут предоставить соответствующие работники.

В реальности, как правило, присутствует один (эксперт) или в лучшем случае два специалиста, которые сообщают ЛПР необходимые сведения для принятия решения. Это происходит потому, что участники СПР – сотрудники разных организаций и даже стран и, как правило, видят свои системы только со своей стороны. Это ни хорошо и ни плохо, это данность, и поэтому ЛПР необходимо системное мышление и знания, присущие другим участникам, чтобы адекватно оценивать различные предложенные варианты и выбирать из них оптимальное решение для задач, стоящих перед СН и перед ним лично.

Я намеренно включил в контекст личные цели и задачи ЛПР, так как принятие решения – мыслительный процесс, протекающий в сознании ЛПР, и личные цели и задачи ЛПР в значительной мере влияют на него. Рассмотрение темы культивирования у ЛПР таких целей и задач, которые позволяли бы принимать рациональные решения для создания эффективных СН, выходит за рамки данной статьи. Однако необходимо затронуть эту тему, чтобы описание СПР было более полным и отражало ее различные аспекты.

Если говорить о процессе принятия решения, необходимости внедрения СН, то очевидно, что наиболее важная роль в СПР принадлежит ЛПР, поскольку от него зависит, какая и в каком виде СН в конечном итоге будет использоваться. Для того чтобы комплексно оценивать предложенные для рассмотрения варианты СН, нужно понимать, чем отличаются различные типы эффективности СН, обозначенные на рис. 1.
Типы эффективности

1. Экономическая – описывает экономический эффект от использования СН. Например, до использования СН потери предприятия из-за воровства оцениваются в 100 руб. в день, после – в 10 руб. в день. Начальные затраты на внедрение СН – по 3 руб. в день. Затраты на поддержание СН составляют 2 руб. в день. Экономическая эффективность от внедрения СН: 100 – 10 – 5 = 82 руб. в день. Внедрив СН, предприятие будет дополнительно иметь 82 руб. в день.


2. Эффективность решения – описывает, насколько данное решение (СН) эффективно. Например, имеем две оцениваемые СН за водной поверхностью бухты для яхт-клуба. Первая система использует тепловизор, вторая – высокочувствительную видеокамеру. В дневное время суток обе СН обнаруживают плавсредства, приближающиеся к яхт-клубу, на расстоянии 1000 м, в ночное время видеокамера – до 200 м, тепловизор – на том же расстоянии, 1000 м. В данном случае СН на базе тепловизора более эффективна, чем система на базе видеокамеры. Более того, если стоит задача обнаружения плавсредств в круглосуточном режиме на расстоянии не менее 500 м, то можно считать, что только система на базе тепловизора способна эффективно ее решить.

3. Эффективность проектирования – описывает эффективность решения и экономическую эффективность. По сути, она описывает, насколько технико-экономические решения, заложенные в СН проектировщиком, отвечают поставленным задачам и насколько выгодно применение СН в варианте, предложенном проектировщиком. Упрощенно можно считать, что эффективность проектирования складывается из двух составляющих – эффективности решения и экономической эффективности. Однако следует помнить, что это необходимые условия для оценки эффективности проектирования, но далеко не достаточные.

4. Маркетинговая эффективность – такая, которая оценивает комплекс маркетинговых мероприятий, предпринятых производителем/продавцом СН для формирования максимальной прибыли при продажах СН. Если рассматривать ее как некую информационную сущность, циркулирующую между участниками СПР, то с определенной долей абстракции можно считать, что она несет в себе определенные информационные сообщения участникам процесса СПР. Получая их, участники анализируют информацию о СН и принимают решения. Таким образом, можно считать, что эту информационную сущность трудно уловить и измерить, но она крайне важна, так как влияет на ход мыслей участников СПР.

Штриховыми линиями на рис. 1 указаны взаимосвязи между различными эф-фективностями СПР, а белыми полыми кружочками – сущности, которые могут изменять участники СПР. Проектировщик с экспертом могут выбрать другую тактику применения используемых в СН приборов, меняя эффективность решения, продавец и маркетолог могут изменить цену, существенно влияя на экономическую эффективность. Таким образом, даже один и тот же прибор может иметь различную эффективность в одной и той же СН в зависимости от того, как прошел процесс СПР (рис. 1).
Два этапа принятия решений по СН

Резюмируя размышления о СПР, полагаем, что процесс принятия решения по использованию СН можно разбить на два этапа:
Формирование технического облика СН, в котором основную роль играет разработчик как ЛПР по использованию тех или иных технических средств и тактики их применения.
Выбор пользователем СН одного из нескольких выдвинутых разработчиками предложений. Может быть также принято решение о внедрении или отказе внедрения одного-единственного из всех данных технического решения.

Как в первом случае с разработчиком, так и во втором с пользователем, участники СПР проходят процесс решения многокритериальной задачи. Обычно это называют многокритериальной оптимизацией. Экономико-математический словарь дает определение многокритериальной оптимизации как метода решения задач, который состоит в поиске лучшего (оптимального), удовлетворяющего нескольким не сводимым друг к другу критериям.

Например, разработчику необходимо выбрать тепловизор для наблюдения за водной поверхностью бухты яхт-клуба. Помимо того что существует несколько производителей тепловизоров, выпускающих модели со сходными характеристиками (экономическая эффективность, эффективность решения), у каждого из них есть модельный ряд, в котором присутствуют приборы с различными техническими характеристиками, которые по-разному решают поставленную задачу (эффективность решения + эффективность проектирования).

Разработчику необходимо выбрать одну-единственную модель и дать свое обоснованное техническое решение (вместе с тактикой использования этой модели) заказчику или предложить несколько различных моделей, переложив на него задачу выбора наилучшего из них. Возможен и третий вариант, когда итера-
ционным путем разработчик с заказчиком вместе определяют наилучшее техническое решение, после чего заказчик переходит ко второму этапу – принятию решения о внедрении СН или отказе него.
Решение многокритериальной задачи

Как было показано, в процессе работы над проблемой поиска наилучших (оптимальных) решений для СН можно прийти к выводу о необходимости решения многокритериальной задачи. Для этого разработаны хорошие логико-вычислительные методы, которые можно применять для автоматизации принятия решения. Однако довольно интересен этот процесс, когда он происходит между разработчиком и пользователем в обычном режиме без применения автоматизированных систем с искусственным интеллектом.


При размышлениях в этом ключе можно найти информацию о том, что человеческая память условно разделяется на ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ (оперативно-запоминающее устройство), если говорить о ней в компьютерных терминах. При принятии решений ЛПР использует свое ОЗУ для аналитики и ПЗУ для подтягивания необходимой информации. Таким образом, было бы интересно более подробно узнать о структуре ОЗУ и, разбавив наши околонаучные размышления об эффективности, можно вспомнить о магическом "кошельке Миллера".

Известно, что Джордж Миллер во время своей работы в Bell Laboratories провел ряд экспериментов, целью которых был анализ памяти операторов. В результате опытов он обнаружил, что кратковременная память человека способна запоминать в среднем 9 двоичных чисел, 8 десятичных, 7 букв алфавита или 5 односложных слов, то есть человек способен одновременно помнить 7±2 элемента.

Таким образом, кратковременная память (ОЗУ) – это "кошелек", в который можно "положить" одновременно 7 "монет". Причем память не пытается анализировать смысл информации, важны лишь внешние, физические характеристики, то есть не имеет значения, какие "монеты" находятся в "кошельке" – доллар или цент, главное – чтобы их было 7. Если количество элементов больше 7 (в крайнем случае 9), то мозг разбивает их на группы таким образом, чтобы количество запоминаемых элементов было от 5 до 9.

Принятие решения путем экспертного опроса

Существуют также исследования, рассматривающие процесс принятия решения экспертами в какой-либо области. Им достаточно изложить задачу, требования, вводные данные и имеющиеся ограничения, после чего они довольно быстро выдают наилучшее решение для нее. При этом эксперт сам не осознает, как он это делает, пока не задумается об этом или его не спросят поэтапно, разбивая его мыслительный процесс на блоки, как он пришел именно к такому выводу.


На базе таких экспертных опросов часто строят системы искусственного интеллекта, основанные на технологии нейронных сетей. Процесс обучения таких сетей состоит в задании входных параметров, таких же как для эксперта, и задании выхода в виде решения, полученного экспертом. Далее сеть сама организует себя для того, чтобы при конкретных заданных входах получать конкретные заданные выходы. После обучения сети можно задавать для решения новые задачи, и она сама будет искать и выдавать ответ, используя заложенный в нее интеллект (рис. 4).

Сознательно упрощая размышления, полагаю, что имеем в мозге 7 ячеек памяти ОЗУ, куда можем записать информацию, необходимую для аналитики при принятии решения. На первый взгляд, кажется, что это довольно малое количество необходимого ресурса. Значит, его следует рационально использовать и записывать в эти ячейки наиболее важную информацию, нужную для принятия решений. В случае систем наблюдения этой информацией будут некие критерии, которые необходимы для ЛПР и конкретной задачи, решаемой системой наблюдения. К критериям СН для тепловизоров относятся: дальность наблюдения, угол обзора, покрываемая площадь, вероятность обнаружения, время нахождения нарушителя в зоне обзора и некоторые другие. Эти критерии эксперты и ЛПР записывают в свое ОЗУ при принятии решений о СН на базе тепловизоров.

Без привлечения компьютерных вычислительных мощностей, а используя знания, опыт и интеллект экспертов, разработчиков и ЛПР, наилучшее решение (лучшей/наиболее эффективной и т.п. СН) предлагаю определять путем составления матрицы выбора. Это такая матрица, в столбцах которой записано не более 7±2 ключевых критерия системы. Каждая строчка матрицы – различные системы или варианты систем для решения стоящей задачи. Строчек тоже не более 7±2.

Матрица выбора: проверка решений на жизнеспособность

Развивая теорию Миллера, полагаю, что эта матрица может работать следующим образом. Первоначально ЛПР считывает информацию построчно и анализирует значения критериев, свойственных каждой из систем. При этом у ЛПР есть свои приоритеты в отношении параметров, которые можно считать их весовыми коэффициентами. Другими словами, у каждого из критериев есть свой вес. Далее ЛПР сравнивает значения критериев между системами, то есть анализирует, как соотносятся значения критериев между системами. Происходят и другие типы сравнений при подобного рода анализе информации. Такие сравнения было бы очень интересно исследовать для понимания процесса анализа и выбора.

Итак, полагаем, что каждая система у ЛПР дана в виде какого-то целостного видения/представления/значения. Поскольку мы сознательно ограничили количество систем до тех же 7±2, то ЛПР выводит в свое ОЗУ уже эти целостные значения, присущие каждой из систем. Далее анализ идет в виде комплексного сравнения систем, когда ЛПР не выделяет отдельные критерии, а сопоставляет системы как некие единые сущности, хотя в процессе этого могут возникать значения критериев отдельных систем и сравниваться между собой. Как правило, после такого целостного сравнения из матрицы вычеркиваются несколько систем и их остается не более 2–3. Их ЛПР начинает детально анализировать и опять сравнивает частные критерии каждой из систем. Потом, снова перейдя на более высокий уровень анализа, ЛПР принимает решение о выборе той или иной системы.

Любая теория требует проверки практикой на жизнеспособность. Описав принятие решения с использованием матрицы выбора, у меня возникло ощущение, что подобный процесс происходит довольно часто, когда выбирают какую-либо бытовую технику в интернет-магазинах. На их сайтах очень часто бывают таблицы сравнения товаров. При просмотре галочками отмечаются заинтересовавшие товары, а потом нажимается клавиша "сравнить". В результате выдается таблица с технико-функциональными характеристиками прибора. Таблица просматривается, сравниваются значения критериев, и оценивается внешний вид и цена прибора.

Вспомним, когда вы создавали подобную табличку, сколько приборов вы указывали для сравнения? Я думаю, что не более 7. Если их было больше, то, скорее всего, вы пытались количество анализируемых приборов привести к минимальному значению, явно менее 7 штук. Далее я предлагаю на минуту оторваться от чтения статьи и вспомнить, как вы выбирали товары по таблицам сравнения, и подумать над ходом ваших мыслей. Полагаю, что он будет близок к тому, что я описал в разделе о матрице выбора. Таким образом, данную матрицу и описанную методику вполне можно использовать для поиска наиболее эффективных (наилучших) СН из предлагаемого выбора.
Критерий стоимости как завершающий этап принятия решения

Мы уже рассматривали экономическую эффективность, которая привязана к деньгам в том или ином виде. Деньги можно считать наиболее универсальным средством, придуманным сегодня для измерения ценности вещей. Я сознательно выводил этот критерий систем за скобки, считая его таким же, как и все остальные, чтобы разграничить поиск наиболее технически эффективных систем и систем, эффективных технико-экономически. Что это значит? То, что при анализе матрицы выбора я предлагаю изначально не вводить критерий стоимости и вести его только по технико-функциональным параметрам, а только потом по стоимости.

Такой подход к процессу выбора позволит найти наилучшее технико-функциональное решение из всех имеющихся, что, с моей точки зрения, впоследствии повлияет на процесс принятия решения. Без критерия стоимости можно полностью абстрагироваться и найти наилучшее технико-функциональное решение. Как правило, знание, какая из систем является наилучшей для стоящей перед СН задачи, существенно влияет на ЛПР при принятии решения с учетом критерия стоимости.

В процессе поиска наилучшего решения по описанной методике предлагаю вам провести эксперимент и посмотреть на свои выводы в следующих случаях: критерий стоимости в матрице выбора отсутствует, критерий стоимости стоит в последнем столбце таблицы, критерий стоимости стоит в одном из средних столбцов таблицы.

Статья начиналась с оценки эффективности тепловизоров в системах наблюдения, и было показано, что, для того чтобы ее оценить, необходимо определиться, о какой эффективности идет речь. Далее следует сформировать концепцию системы наблюдения, в которую будут входить тепловизоры. Меняя тепловизоры и тактику их использования, регулировать эффективность решения, меняя цену и маркетинговые усилия, изменять экономическую эффективность системы наблюдения. Потом нужно сформировать матрицу выбора, в которую необходимо вписать различные системы не только на базе тепловизоров, но также и на базе других технологий. Заполненную таблицу в виде матрицы дать экспертам и лицу, которое будет анализировать и выбирать лучшее.

В заключение отмечу, что наилучшее решение не всегда наиболее эффективно, так же как и наиболее эффективное решение не всегда наилучшее.

Комментариев нет:

Отправить комментарий