CC BY
121
УДК 332.143:330.47:004.823
Сафонов Н.С.
Оренбургский государственный университет E-mail: kar14318@gmail.com
СИТУАЦИОННО-КОГНИТИВНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЕМ ОБЪЕКТАМИ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА
В статье рассмотрены актуальные вопросы синтеза ситуационного и когнитивного подходов для разработки моделей анализа изменения состояний объектов жилищно-коммунального хозяйства. Полученные в ходе моделирования формализованные структуры могут быть использованы в процессе проектирования информационной системы мониторинга объектов жилищно-коммунального хозяйства и поддержки принятия решений в процессе управления их функционированием и развитием.
Ключевые слова: жилищно-коммунальное хозяйство, мониторинг, информационная система, системы поддержки принятия решений, когнитивное моделирование, ситуационный подход.
В настоящее время одним из решающих факторов повышения эффективности управления системой жилищно-коммунального хозяйства является формирование информационной инфраструктуры и улучшение информационного обеспечения в этой области. В последние годы особое вниманием уделяется созданию информационных систем мониторинга. Это связано, во-первых, с тем, что в населенных пунктах не стало информации не только о состоянии инженерных подземных коммуникаций, но и о том, где какая труба проложена. Во-вторых, с реформированием коммунального сектора в отрасль пришла масса операторов и арендаторов, жилой фонд перешел в обслуживание управляющих компаний и товариществ собственников жилья. У муниципалитетов появилась задача синхронизировать их работу друг с другом и с работой муниципальных предприятий. В-третьих, со старением инфраструктуры увеличивается число аварий в системе ЖКХ, а благодаря таким системам появляется способность быстрого реагирования, обнаружения и устранения таких неполадок.
Современные системы мониторинга жилищно-коммунального хозяйства способны предоставлять полную, достоверную и своевременную информацию:
- о состоянии предприятий жилищно-коммунального хозяйства, включая экономическую характеристику;
- о различных процессах, которые протекают в сфере ЖКХ и оказывают влияние на уровень развития и эффективность функционирования предприятий как отрасли ЖКХ, так
остальных предприятий территориального образования, и определяют уровень качества жизни населения, проживающего на территории.
В набор стандартных функций информационной системы мониторинга входит:
- сбор, хранение и обработка экономической и управленческой информации, информации о техническом состоянии объектов ЖКХ;
- оценка, прогноз и анализ результатов для формирования вариантов управленческих решений тактического и стратегического уровней управления.
Система контроля и мониторинга ЖКХ должна быть гармонично вписана в процессы взаимодействия потребителей жилищно-коммунальных услуг, организации жилищно-коммунального комплекса. Особое значение отводится пообъектному мониторингу. Чтобы понять, что это такое опишем сначала, что относится к объектам ЖКХ.
Объекты жилищно-коммунального хозяйства - это жилой фонд, дома и общежития, объекты внешнего благоустройства, искусственные сооружения, бассейны, сооружения и оборудование пляжей, а также объекты газо-, тепло- и электроснабжения населения, участки, цехи, базы, мастерские, гаражи, специальные машины и механизмы, складские помещения и др. Смысл пообъектного мониторинга заключается в том, что система в определенные моменты времени должна выдавать данные конкретно по каждому объекту ЖКХ. Такой мониторинг имеет свои плюсы. Положительными сторонами пообъектного мониторинга являются:
- доступность и прозрачность отчетов о состоянии объектов ЖКХ и населения;
- обоснованность и публичность тарифоо-бразования и цен на услуги для потребителей;
- невозможность осуществления перекрестного субсидирования между объектами ЖКХ, находящимися на разных уровнях технического состояния;
- прозрачность учета объемов работ и ресурсов, затраченных на их выполнение;
- возможность осуществления контроля объемов и качества работ, выполняемых подрядными организациями, со стороны населения;
- повышения уровня оперативности реакции на заявки, поступающие от населения;
- прозрачность оперативного и бухгалтерского учета, осуществляемого управляющими компаниями.
Для поддержки принятия управленческих решений в систему мониторинга целесообразно интегрировать интеллектуальную информационную систему, позволяющую анализировать полученные в результате мониторинга данные и генерировать варранты управленческих решений на тактическом и стратегическом уровнях управления объектами ЖКХ. Для построения такой подсистемы необходимо сформировать комплекс формализованных моделей, позволяющих получать адекватные прогнозы развития ситуации в случае принятия того или иного вариантов решений. В настоящее время в работах отечественных и зарубежных ученых представлен широкий спектр математического инструментария, позволяющего осуществлять моделирование поведения социально-экономических объектов. Так в [5] для решения задач, относящихся к сфере управления социально-экономическими системами, предлагается использовать ситуационный подход. Рассмотрим его более подробно.
На первом этапе ситуационного моделирования формируется комплекс проблемных ситуаций, возникающих в процессе управления объектами ЖКХ и требующих принятия тех или иных управленческих решений [1]. Одним из наиболее рациональных подходов может быть пообъектное формирование подмножеств проблемных ситуаций управления (ПСУ), тогда каждому объекту 0{ ставится в соответствие подмножество ^ = У 1 ,...,у \,...,у [ ], где кI - количество ПСУ для объекта .
Для принятия управленческого решения в случае возникновения той или иной проблемной
ситуации существует определенный сценарий, согласно которому происходит последовательность переходов между состояниями системы. В контексте исследования под сценарием понимается некоторая совокупность компонент:
- тенденции, посредством которых можно охарактеризовать ситуацию, сложившуюся в текущий момент времени;
- комплекс целей развития системы;
- последовательность мероприятий, имеющих непосредственное влияние на развитие ситуации;
- механизм наблюдения параметров, посредством которых возможно осуществлять мониторинг поведения процессов.
Процедура моделирования сценария может быть реализована по трем вариантам:
Вариант 1: осуществляется прогнозирование развития ситуации при отсутствии каких-либо воздействий на процессы, то есть ситуация развивается сама по себе.
Вариант 2: прогнозирование развития ситуации осуществляется посредством мониторинга выбранного комплекса мероприятий по управлению системой (прямая задача).
Вариант 3: осуществление синтеза мероприятий, направленных на перевод системы в определенные состояния (обратная задача).
Одним из эффективных инструментари-ев реализации ситуационного моделирования является когнитивный подход, согласно которому для каждой ситуации существует набор, состоящий из одной или более циклических процедур. При этом процесс моделирования наборов таких процедур является спиралевидным, на каждом новом витке спирали знания о проблемной ситуации могут быть расширены и уточнены, а сама модель усовершенствована. На рисунке 1 представлена укрупненная схема процедуры когнитивного моделирования.
Выделим основные этапы ситуационно-когнитивного моделирования:
1. Выявление и описание начальных условий и тенденций, которыми можно охарактеризовать развитие ситуации на текущий промежуток времени. Указанные мероприятия необходимы для увеличения адекватности сценария модели для каждой реальной ситуации, в практическом аспекте для лица, принимающего
решения это повышает степень доверия к результатам моделирования.
2. Определение целевых значений параметров (возможно посредством лингвистических категорий) и интенсивности трансформации процессов и тенденций по каждой ситуации.
3. Подбор совокупности связывающих факторов и идентификация их возможной и целевой интенсивности и ориентации воздействий на ситуацию.
4. Выявление индикаторов (наблюдаемых факторов), которые характеризуют развитие ситуации; реализация этого этапа возможна по желанию пользователя с учетом целей анализа.
В теории когнитивного моделирования существует широкий спектр методов построения когнитивных карт. Популярность когнитивного анализа обусловлена высоким визуальным эффектом представления причинно-следственных связей между звеньями сценария по каждой проблемной ситуации.
К методам когнитивного моделирования применяются следующие требования:
- отсутствие необходимости предварительной спецификации звеньев сценария для составителя когнитивной карты;
- наличие семантической связности с методами оценок результатов анализа с целью реализации посредством когнитивной карты
ревизионных функций по отношению к лицу, принимающему решение;
- точность отражения представления лица, принимающего решения о звеньях сценария и отношениях между ними.
В [2] представлены следующие методы построения когнитивных карт:
1-й метод. Построение когнитивной карты осуществляется самим лицом, принимающим решение, используя только персональные компетенции и знания. Эксперты и дополнительные справочно-методические материалы не привлекаются. Основным достоинством этого метода является достаточная скорость построения когнитивной карты. Недостатком - высокая зависимость адекватности когнитивной карты от квалификации лица, принимающего решения, его практическими навыками построения причинно-следственных связей в сценарии развития проблемной ситуации. При этом построение карты непосредственно лицом, принимающим решения, позволяет ему более четко сформулировать и понять характер проблемной ситуации, выявить наиболее значимые звенья сценария.
2-й метод. Когнитивные карты строятся экспертами на основании результатом анализа документов, характеризующих проблемную ситуацию. Достоинством этого метода является
Рисунок 1. Укрупненная схема процедуры когнитивного моделирования
удобство и возможность использования данных, применяемых лицом, принимающим решения. Однако, процесс изучения документов экспертами является достаточно длительным и трудоемким, а также сильно зависящим от компетентности экспертов в исследуемой проблемной области.
3-й метод. В данном методе основой формирования когнитивной карты является опрос группы экспертов, состоящей из лиц, располагающих возможностями по каждому сценарию оценивать причинно-следственные связи. Несомненным достоинством этого метода является агрегация индивидуальных мнений субъектов, и как результат - получение большего диапазона оценок по сравнению с извлечением из изучаемых документов. Недостатком является трудоемкость.
4-й метод. Когнитивные карты строятся на основании открытых выборочных опросов. Этот метод рационально использовать при построении сравнительных когнитивных карт, при этом исследователь имеет возможность осуществлять диалог непосредственно с источниками информации. Недостатком является трудоемкость.
Участие в построении когнитивных карт целых групп экспертов может привести к определенным проблемам, возникающим при принятии групповых решений, главной из которых является проблема согласования решений. Целесообразно осуществлять согласование по следующей схеме: сначала проводится согласование множеств звеньев по каждому сценарию; затем согласовываются отношения причинности между звеньями; и в заключении
Рисунок 2. Алгоритмическая схема ситуационно-когнитивного моделирования
осуществляется согласование значений этих отношеий. Проектирование интеллектуальной информационной системы мониторинга пообъектного мониторинга ЖКХ, ядром которой является подсистема когнитивного анализа невозможно без разработки комплекса формализмов, позволяющих построить интегрированную модель.
На основе методологии, представленной в [4], на верхнем уровне детализации модель можно представить как модель метанабора системы объектов ЖКХ. Тогда:
M = {do(Y,U,P),Mo(X),Mrsc,MD(Q),
M MO, Mme , Mv, A, MH } (1)
где Mo (Y ,U, P) - модель, предназначенная для идентификации системы, при этом вектор Y -это набор эндогенных переменных y е Y с Em , которые характеризуют состояние объекта, U -управляемые переменные u е U с Er, P - характеризует выделенные ресурсы p е P с Es ;
Mo - модель, описывающая окружающую среду, X - экзогенные величины;
MYSc - модель, описывающая взаимодействие среды и объекта (компонента MSc - характеризует связь со средой на входе, MYc - на выходе;
Md (q) - модель, описывающая поведение системы, где Q - возмущающие воздействия;
MMO и Мш - предназначены для измерения состояний окружающей среды и самой системы;
MU - может быть включена в метанабор только в случае, если решаются не исследовательские, а управляющие задачи;
A - алгоритм, описывающий выбор тех или иных процессов изменения объекта;
MH - «модель инженера-когнитолога», введение которой позволяет осуществлять поддержку принятия решений с учетом наблюдаемых процессов развития системы.
Таким образом, модели, описывающие систему, окружающую среду и их взаимодействие могут быть отнесены к классу когнитивных
моделей, а модели, описывающие поведение -можно отнести к импульсным процессам. На рисунке 2 представлена схема, отображающая единую систему когнитивных действий при моделировании проблемных ситуаций управления объектами ЖКХ.
Для интегрированного описания слабоструктурированных задач можно представить обобщенную когнитивную карту, отражающую применяемый ситуационно-когнитивный подход для управления объектами жилищно-коммунального хозяйства. При этом, в аспекте проектирования интеллектуальной информационной системы мониторинга объектов ЖКХ более целесообразно рассмотреть алгоритмическую схему взаимодействия компонент концепции. Программная реализация подсистемы предусматривает использование платформы 1С, как базового программного средства учета, используемого на большинстве предприятий региона. Процедуры когнитивного моделирования могут быть реализованы как непосредственно с помощью встроенного алгоритмического языка платформы 1С, так и с использованием готовых пакетов прикладных программ.
Таким образом, предлагаемый ситуационно-когнитивный подход позволяет моделировать стратегии развития системы объектов жилищно-коммунального хозяйства при задаваемых изменениях условий их функционирования (состояний внешней среды). В процессе эксплуатации, как показано в [3], в системе могут аккумулироваться знания о динамике изменения свойств объектов, алгоритмах их поведения и т.п., интеграция этих двух технологий позволяет создавать активные когнитивные структуры, настраивающиеся в процессе эволюции объектов. В свою очередь интеллектуальная информационная система мониторинга, содержащая подобные компоненты позволит повысить эффективность управления в сфере ЖКХ и значительно облегчить процесс планирования и разработки стратегий развития как в сфере ЖКХ, так и всего территориального образования в целом.
22.11.2014
Список литературы:
1. Буреш О.В., Жук М.А. Интеллектуальные информационные системы управления социально-экономическими объектами. -М.:УРРС, 2010. - 278 с.
2. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решения: Научно-практическое издание. Серия «Информатизация России». - М.:СИНТЕГ, 2008. - 214 с.
3. Буреш О.В., Сафонов Н.С. Моделирование формализованных структур аккумуляции знаний о процессах обслуживания объектов мониторинга жилищно-коммунального хозяйства многоквартирных домов // Вестник Оренбургского государственного университета. - № 8, 2014 г. - С. 212-217.
4. Захарова Е.Н. Анализ устойчивости социально-экономической системы // Экономические и институциональные исследования. - Вып. 1(17). - Ростов н/Дону: Изд-во РГУ 2006. - С. 40-53.
5. Кульба В.В., Кононов Д.А., Ковалевский С.С., Косяченко С.А., Нижегородцев Р.М., Чернов И.В. Сценарный анализ динамики поведения социально-экономических систем. - М., 2002 (Научное издание / Институт управления им. В.А. Трапезникова РАН). - 127 с.
Сведения об авторе:
Сафонов Николай Сергеевич, старший преподаватель кафедры прикладной информатики в экономике и управлении Оренбургского государственного университета
460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, ауд. 14319, тел. (3532) 372565, e-mail: kar14318@gmail.com
