References

donstu

Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)

2687-1653

Don State Technical University

10.23947/1992-5980-2017-17-1-113-121

donstu-253

Research Article

INFORMATION TECHNOLOGY, COMPUTER SCIENCE AND MANAGEMENT

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

Methods of evaluating maturity level of the organization based on fuzzy modeling

Методика оценки уровня зрелости организации на основе нечеткого моделирования

Борисова

Людмила Викторовна

Borisova

Lyudmila Viktorovna

borisovalv09@mail.ru

Димитрова

Любовь Азатовна

Dimitrova

Lyubov Azatovna

kaf-qm@donstu.ru

Нурутдинова

Инна Николаевна

Nurutdinova

Inna Nikolaevna

nurut.inna@yandex.ru

Донской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation

2017

27022018

171113121

2017

Борисова Л.В., Димитрова Л.А., Нурутдинова И.Н.

Borisova L.V., Dimitrova L.A., Nurutdinova I.N.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/253

Introduction. The authors’ method of the objective evaluation of the maturity level of the organization for obtaining sustainable success on the basis of self-assessment is described. The technique is based on the use of expert information and mathematical apparatus of the fuzzy sets theory. The substantiation of the chosen approach is presented. It allows promptly analyze the organization state and apply full expert information. It is proposed to use expert assessments of maturity levels for each of the activities according to GOST R ISO 9004-2010. A brief description of the fuzzification stages content, composition and defuzzification which are the essence of the fuzzy modeling process to obtain reliable estimates is given. Materials and Methods . As follows from the analysis, a generalized model of the “evaluation of the maturity level of the organization” domain is developed. The input and output linguistic variables corresponding to the maturity main criteria in accordance with GOST R ISO 9004-2010 are simulated; and the base term sets are defined. Membership functions of all the linguistic variables are developed according to the estimates of four experts for which purpose the typical trapezoidal functions are used. An expanded form of the fuzzy logic inference for the considered system of knowledge is presented. Taking into account the calculated significance coefficients of the basic maturity criteria, a knowledge base is created. It includes 729 production rules and serves as a basis for the logical deduction of the evaluation of the organization maturity level. Research Results. The barycenter method is used to calculate the precise value of the maturity level. It is implemented in Matlab with the help of Fuzzy Logic Toolbox application package. Response surfaces showing the relationship of the linguistic variables are constructed. The fuzzy inference of the evaluation of the organization maturity level using the proposed techniques is exemplified. Discussion and Conclusions. The presented methodology using a mathematical apparatus of the fuzzy sets theory allows an objective estimation of the organization maturity level for sustained success. It is designed for prompt analysis of the organization on the basis of the self-assessment performed by experts.

Введение. В статье излагается разработанная авторами методика объективной оценки уровня зрелости организации в направлении достижения устойчивого успеха на основе самооценки. Методика основана на использовании экспертной информации и математического аппарата теории нечетких множеств. Дано обоснование выбранного подхода, позволяющего оперативно анализировать состояние организации с учетом полной экспертной информации. Предлагается использовать экспертные оценки уровней зрелости по каждому направлению деятельности в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9004-2010. Приведено краткое описание содержания этапов фаззификации, композиции и дефаззификации, составляющих суть нечеткого моделирования процесса получения достоверной оценки. Материалы и методы. В результате анализа построена обобщенная модель предметной области «оценка уровня зрелости организации», разработаны модели входных и выходной лингвистических переменных согласно наименованиям основных критериев зрелости, представленных в ГОСТ Р ИСО 9004-2010, определены базовые терм-множества. Согласно оценкам четырех экспертов построены функции принадлежности всех лингвистических переменных, для чего использованы типовые функции трапециевидной формы. Приведена развернутая форма нечеткого логического вывода для рассматриваемой системы знаний. С учетом рассчитанных коэффициентов значимости основных критериев зрелости создана база знаний, содержащая 729 продукционных правил, на которой основан логический вывод оценки уровня зрелости организации. Результаты исследования. Для вычисления точного значения уровня зрелости используется метод центра тяжести, который реализуется в среде MatLab с помощью пакета прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox . Построены поверхности отклика, отражающие взаимосвязи лингвистических переменных. Приведен модельный пример нечеткого логического вывода оценки уровня зрелости организации с использованием предложенной методики. Обсуждение и заключения . Представленная методика, использующая математический аппарат теории нечетких множеств, позволяет объективно оценить уровень зрелости организации с точки зрения достижения устойчивого успеха и предназначена для оперативного анализа состояния организации на основе выполненной экспертами самооценки

экспертная системанечеткий логический выводлингвистическая переменнаяфункция принадлежностидефаззификацияexpert systemfuzzy inferencelinguistic variablemembership functiondefuzzification

References1

ГОСТ Р ИСО 9004-2010. Менеджмент для достижения устойчивого успеха организации / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - Москва : Стандартинформ, 2011. - 36 с.

GOST R ISO 9004–2010. Menedzhment dlya dostizheniya ustoychivogo uspekha organizatsii. [GOST R ISO 9004–2010. Managing for the sustained success of an organization. A quality management approach.] Federal Agency for Technical Regulation and Metrology. Moscow: Standartinform, 2011, 36 p. (in Russian).

Димитров, В. П. Об организации технического обслуживания машин с использованием экспертных систем / В. П. Димитров // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2003. - Т. 3, № 1. - С. 62-69.

Dimitrov, V.P. В. П. Ob organizatsii tekhnicheskogo obsluzhivaniya mashin s ispol'zovaniem ekspertnykh system. [On machine maintenance organization with the use of expert systems.] Vestnik of DSTU, 2003, vol. 3, no. 1, pp. 62–69 (in Russian).

Тугенгольд, А. К. К вопросу построения нечеткой экспертной системы продукционного типа для технологической регулировки машин / А. К. Тугенгольд, В. П. Димитров, Л. В. Борисова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2008. - Т. 8, № 3 (38). - С. 419-426.

Tugengold, А.К., Dimitrov, V.P., Borisova, L.V. K voprosu postroeniya nechetkoy ekspertnoy sistemy produktsionnogo tipa dlya tekhnologicheskoy regulirovki mashin. [To the question of fuzzy expert system constructing production type for technological adjustment of machines.] Vestnik of DSTU, 2008, vol. 8, no. 3 (38), pp. 419–426 (in Russian).

Димитров, В. П. Совершенствование методов технического обслуживания зерноуборочной техники на основе экспертных систем : дис. … д-ра техн. наук / В. П. Димитров. - Ростов-на-Дону, 2002. - 300 с.

Dimitrov, V.P. Sovershenstvovanie metodov tekhnicheskogo obsluzhivaniya zernouborochnoy tekhniki na osnove ekspertnykh sistem : dis. … d-ra tekhn. nauk. [Improving maintenance methods of harvesters based on expert systems: Dr.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2002, 300 p. (in Russian).

Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления / И. М. Макаров [и др.]. - Москва : Наука, 2006. - 333 с.

Makarov, I.M., et al. Iskusstvennyy intellekt i intellektual'nye sistemy upravleniya. [Artificial intelligence and intelligent control systems.]. Moscow: Nauka, 2006, 333 p. (in Russian).

Hrehova, S. Application of fuzzy principles in evaluating quality of manufacturing process / S. Hrehova, A. Vagaska // WSEAS Transactions on Power Systems. - 2012. - Vol. 7. - P. 50-59.

Hrehova, S.,Vagaska, A. Application of fuzzy principles in evaluating quality of manufacturing process . WSEAS Transactions on Power Systems, 2012, vol. 7, pp. 50–59.

Особенности экспертного контроля качества в сфере обслуживания / Л. В. Борисова [и др.] // Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование : сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. - 2014. - С. 110-113.

Borisova, L.V. et al. Osobennosti ekspertnogo kontrolya kachestva v sfere obsluzhivaniya. [Features of export quality control in the service sector.] Kachestvo produktsii: kontrol', upravlenie, povyshenie, planirovanie : sb. nauch. tr. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Quality of products: control, management, improvement, planning: Coll. sci. papers Int. Sci.- Pract. Conf.] 2014, pp. 110–113 (in Russian).

О подходе к экспертной оценке качества знаний / Н. Н. Шумская [и др.] // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 8-й междунар. науч.-практ. конф. в рамках 18-й междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2015». - Ростов-на-Дону, 2015. - С. 321-324.

Shumskaya, N.N., et al. O podkhode k ekspertnoy otsenke kachestva znaniy. [On approach to the expert assessment of the knowledge quality.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: sb. statey 8-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 18-y mezhdunar. agroprom. vystavki «Interagromash-2015». [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 8th Int. Sci.-Pract. Conf. within the framework of 18th Int. Agroindustrial Exhibition “Interagromash-2015”.] Rostov-on-Don, 2015, pp. 321–324 (in Russian).

Димитров, В. П. Оценка согласованности экспертных знаний в задаче определения уровня зрелости организации / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Современные тенденции развития науки и технологий. - 2016. - № 1-11. - С. 52-54.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. Otsenka soglasovannosti ekspertnykh znaniy v zadache opredeleniya urovnya zrelosti organizatsii. [Assessment of coherence of expertise in problem of determining organization maturity level.] Sovremennye tendentsii razvitiya nauki i tekhnologiy, 2016, no. 1–11, pp. 52–54 (in Russian).

О подходе к оценке уровня зрелости организации с использованием теории нечетких множеств / Н. Н. Шумская [и др.] // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 9-й междунар. науч.-практ. конф. в рамках 19-й междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2016». - Ростов-на-Дону, 2016. - С. 364-366.

Shumskaya, N.N., et al. O podkhode k otsenke urovnya zrelosti organizatsii s ispol'zovaniem teorii nechetkikh mnozhestv. [On approach to assessment of organization maturity level using fuzzy set theory.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: sb. statey 9-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 19-y mezhdunar. agroprom. vystavki «Interagromash- 2015». [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 9th Int. Sci.-Pract. Conf. within the framework of 19th Int. Agroindustrial Exhibition “Interagromash-2015”.] Rostov-on-Don, 2016. — С. 364–366 (in Russian).

Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / А. Н. Аверкин [и др.] ; под ред. Д. А. Поспелова. - Москва : Наука, 1986. - 312 с.

Averkin, A.N., et al. Nechetkie mnozhestva v modelyakh upravleniya i iskusstvennogo intellekta. [Fuzzy sets in models of control and artificial intelligence.] Pospelov, D.A., ed. Moscow: Nauka, 1986, 312 p. (in Russian).

Обработка нечеткой информации в системах принятия решений / А. Н. Борисов [и др.]. - Москва : Радио и связь, 1989. - 394 с.

Borisov, A.N., et al. Obrabotka nechetkoy informatsii v sistemakh prinyatiya resheniy. [Fuzzy information processing in the decision-making systems.] Moscow: Radio i svyaz', 1989, 394 p. (in Russian).

Zadeh, L.-A. Knowledge representation in fuzzy logic / L.-A. Zadeh // An Introduction to Fuzzy Logic Applications in Intelligent Systems. The Springer International Series in Engineering and Computer Science. - New York : Springer, 1992. - Vol. 165. - P. 1-27.

Zadeh, L.-A. Knowledge representation in fuzzy logic. An Introduction to Fuzzy Logic Applications in Intelligent Systems. The Springer International Series in Engineering and Computer Science. New York: Springer, 1992, vol. 165, pp. 1–27.

Борисова, Л. В. Информационная поддержка мониторинга состояния организации / Л. В. Борисова, Л. А. Димитрова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2016. - Т. 16, № 4. - С. 93-102.

Borisova, L.V., Dimitrova, L.A., Nurutdinova, I.N. Informatsionnaya podderzhka monitoringa sostoyaniya organizatsii. [Information support for monitoring of the organization state.] Vestnik of DSTU, 2016, vol. 16, no. 4, pp. 93–102 (in Russian).

Борисова, Л. В. Особенности формализации знаний при логико-лингвистическом описании сложных технических систем / Л. В. Борисова, В. П. Димитров. - Ростов-на-Дону : РГАСХМ, 2006. - 207 с.

Borisova, L.V., Dimitrov, V.P. Osobennosti formalizatsii znaniy pri logiko-lingvisticheskom opisanii slozhnykh tekhnicheskikh system. [Knowledge formalization features in logical-linguistic description of complex technical systems.] Rostov-on-Don: RGASKhM, 2006, 207 p. (in Russian).

Димитров, В. П. Методика оценки согласованности моделей нечетких экспертных знаний / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10, № 2 (45). - С. 205-216.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. Metodika otsenki soglasovannosti modeley nechetkikh ekspertnykh znaniy. [Methods for estimating coordination of fuzzy expert knowledge models.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 2 (45), pp. 205–216 (in Russian).

Борисова, Л. В. О методике представления нечетких экспертных знаний / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2014. - Т. 14, № 4 (79). - С. 93-102.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. O metodike predstavleniya nechetkikh ekspertnykh znaniy. [On method of representation of fuzzy expertise.] Vestnik of DSTU, 2014, vol. 14, no. 4 (79), pp. 93–102 (in Russian).

Димитров, В. П. О методике фаззификации нечеткой экспертной информации / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - Т. 11, № 1-2 (62). - С. 46-50.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. O metodike fazzifikatsii nechetkoy ekspertnoy informatsii. [On expert information fuzzification method.] Vestnik of DSTU, 2012, vol. 11, no. 1, iss. 2 (62), pp. 46–50 (in Russian).

Программная система для ввода экспертных знаний / В. П. Димитров [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 1 (52). - С. 83-90.

Dimitrov, V.P., et al. Programmnaya sistema dlya vvoda ekspertnykh znaniy. [Programmed system for input of expert knowledge.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 1 (52), pp. 83–90 (in Russian).

Димитров, В. П. Теоретические и прикладные аспекты разработки экспертных систем для технического обслуживания машин / В. П. Димитров, Л. В. Борисова. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2007. - 202 с.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V. Teoreticheskie i prikladnye aspekty razrabotki ekspertnykh sistem dlya tekhnicheskogo obsluzhivaniya mashin. [Theoretical and applied aspects of the development of expert systems for maintenance of machinery.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2007, 202 p. (in Russian).

Димитров, В. П. О методике дефаззификации нечеткой экспертной информации / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10, № 6 (49). - С. 868-878.

Dimitrov, V.P., Borisova, L.V., Nurutdinova, I.N. O metodike defazzifikatsii nechetkoy ekspertnoy informatsii. [On defuzzification method in fuzzy expert information processing.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 6 (49), pp. 868–878 (in Russian).

Штовба, С. Д. Проектирование нечетких систем средствами MATHLAB / С. Д. Штовба. - Москва : Горячая линия - Телеком, 2007. - 288 с.

Shtovba, S.D. Proektirovanie nechetkikh sistem sredstvami MATHLAB. [Designing fuzzy systems by MATLAB tools.] Moscow: Hot Line Telecom, 2007, 288 p. (in Russian).

GOST R ISO 9004-2010. Menedzhment dlya dostizheniya ustoychivogo uspekha organizatsii. [GOST R ISO 9004-2010. Managing for the sustained success of an organization. A quality management approach.] Federal Agency for Technical Regulation and Metrology. Moscow: Standartinform, 2011, 36 p. (in Russian).

Makarov, I.M., et al. Iskusstvennyy intellekt i intellektual'nye sistemy upravleniya. [Artificial intelligence and intelligent control systems.]. Moscow: Nauka, 2006, 333 p. (in Russian).

Hrehova, S.,Vagaska, A. Application of fuzzy principles in evaluating quality of manufacturing process. WSEAS Transactions on Power Systems, 2012, vol. 7, pp. 50-59.

Shumskaya, N.N., et al. O podkhode k otsenke urovnya zrelosti organizatsii s ispol'zovaniem teorii nechetkikh mnozhestv. [On approach to assessment of organization maturity level using fuzzy set theory.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: sb. statey 9-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 19-y mezhdunar. agroprom. vystavki «Interagromash-2015». [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 9th Int. Sci.-Pract. Conf. within the framework of 19th Int. Agroindustrial Exhibition “Interagromash-2015”.] Rostov-on-Don, 2016. - С. 364-366 (in Russian).

Dimitrov, V.P., et al. Programmnaya sistema dlya vvoda ekspertnykh znaniy. [Programmed system for input of expert knowledge.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 1 (52), pp. 83-90 (in Russian).

Shtovba, S.D. Proektirovanie nechetkikh sistem sredstvami MATHLAB. [Designing fuzzy systems by MATLAB tools.] Moscow: Hot Line Telecom, 2007, 288 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.