CC BY
172
УДК 004.942 ББК 30ф
Садова К.В., Краснов С.С.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В УПРАВЛЕНИИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
Sadova K.V., Krasnov S.S.
SIMULATION MODELING IN THE MANAGEMENT OF SOCIO-ECONOMIC SYSTEMS
Ключевые слова: управление, социально-экономические системы, методы управления, имитационное моделирование.
Key words: management, socio-economic systems, management methods, simulation modeling.
Аннотация
В статье рассматриваются управление в социально-экономических системах с позиций системного подхода, особенности оптимального и адаптивного управления. Показано, что для повышения эффективности управления социально-экономическими системами необходимо использовать имитационное моделирование.
Abstract
The article deals the management of socio-economic systems with the system approach. Features of optimal and adaptive control. It is shown that to increase the effectiveness of social and economic systems need to use simulation.
Создаваемая в России рыночная экономика требует не только административных, но и экономических и социально-психологических методов управления.
Задача интеграции этих методов в управлении социально-экономическими системами является весьма актуальной. Поскольку эти системы относятся к числу наиболее сложных в силу их смешанной природы и часто слабо формализуемых, их исследование следует проводить с позиций общей теории управления, согласно которой управление есть элемент и одновременно функция системы.
Хотя основами научной теории управления являются кибернетика и теория информации, сегодня это пограничная наука, которая сочетает в себе элементы экономики, социологии, психологии, кибернетики, информатики.
Кибернетика установила, что управление присуще только системным объектам, поэтому необходимо остановиться на основных свойствах систем применительно к социально-экономическим системам.
Система - множество элементов, находящихся во взаимоотношениях друг с другом, в результате чего образуется единство, имеющее новые свойства и определенную цель.
Любой неэлементарный объект можно рассмотреть как подсистему целого (к которому рассматриваемый объект относится), выделив в нём отдельные части и определив взаимодействия этих частей, служащих какой-либо функции.
Прежде чем перейти к анализу социально-экономических систем, рассмотрим особенности социальных и экономических систем по отдельности.
Социальная система рассматривается как целостное образование, основными элементами которого являются люди, а также их устойчивые связи, взаимодействия и отношения [5, 6].
Социальная система включает в себя другие социальные системы и имеет выделенную управляющую систему. Примеры таких систем: организованная социальная группа, организация, ведомство, государство, международная организация.
Особенности сложных социальных систем:
- большое множество различных элементов и связей между ними;
- большое число альтернативных вариантов поведения;
- сложный характер процессов внутри системы и взаимодействия с внешней средой.
Экономическая система - совокупность всех экономических процессов, совершающихся в обществе на основе сложившихся в нём отношений собственности и хозяйственного механизма.
Особенности экономических систем:
- первичную роль играет производство в совокупности с распределением, обменом, потреблением;
- для производства требуются экономические ресурсы;
- результаты хозяйственной деятельности распределяются, обмениваются и потребляются.
Социально-экономическая система как интеграция социальных и экономических систем представляет собой целостную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих социальных и экономических институтов (субъектов) и отношений по поводу производства, распределения, обмена и потребления материальных и нематериальных ресурсов.
Главный элемент любой социально-экономической системы - это социальный, он всегда связан с человеческим фактором. Это может быть отдельный человек, может быть группа людей, отдельные коллективы и общество в целом.
Рассмотрим проявление основных системных свойства для таких систем.
1. Синергичность - максимальный эффект деятельности системы достигается только в случае максимальной эффективности совместного функционирования её элементов для достижения общей цели. Это свойство играет для социально-экономической системы важнейшую роль, так как из-за человеческого фактора эффективность деятельности может быть как прогнозируемой, так и отрицательной.
2. Эмерджентность - появление у системы свойств, не присущих элементам системы; система в целом обладает свойствами, отсутствующими у ее элементов (к примеру, разделение труда, которое возможно только при наличии некоторого количества производителей). Для социально-экономических систем необходимо учитывать, что в проектируемой системе новое системное свойство может быть прогнозируемым в соответствии с анализом всех ее компонентов, а может проявиться и вне прогноза, причем эффект может быть как положительным, так и отрицательным.
3. Целенаправленность - наличие у системы цели (целей) и приоритет целей системы перед целями её элементов. Для социально-экономических систем характерно наличие главной цели и ряда динамически меняющихся тактических и оперативных целей.
4. Целостность, которая означает, что изменение любого компонента системы влияет на ее другие компоненты и приводит к изменению системы в целом. Каждый член общества влияет на его развитие с помощью таких инструментов, как: избирательная система, участие в общественных организациях и т.п. В то же время именно на человека направлены управляющие воздействия и в государственном, и в корпоративном управлении. То есть мы в данном случае видим взаимозависимость компонентов социально-экономической системы.
5. Альтернативность путей функционирования и развития (организация или самоорганизация). Социально-экономические системы постоянно испытывают разнообразные возмущающие воздействия внешней среды (в силу хотя бы большого количества разнообразных элементов, из которых они состоят) и должна изменять своё состояние в ответ на возможное возмущение; разнообразие возмущений требует соответствующего ему разнообразия возможных состояний и как следствие большое число альтернативных путей функционирования и развития. Это же большое количество
разнообразных элементов предопределяет для таких систем преимущественно различные формы самоорганизации.
6. Структурность - возможна декомпозиция системы на компоненты, установление связей между ними. В социально-экономической системе всегда можно четко выделить социальную и экономическую подсистемы, а границы между управляющей и управляемой подсистемами бывают изменчивы .
7. Иерархичность - каждый компонент системы сам может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент другой системы. Например, предприятие может быть рассмотрено в качестве одного из элементов отрасли и т.п. Иерархичность строения, наличие подчинения элементов одного уровня элементам высшего уровня. Это видно на примере любой конкретной организации управляемая подсистема подчиняется управляющей .
8. Коммуникативность - существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии.
9. Адаптивность - стремление к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды.
10. Надёжность - способность системы сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный период времени. Играет важнейшую роль при проектировании социально-экономической системы, так как при наличии большого числа элементов, особенно социальных распад такого рода систем является весьма болезненным.
11. Интерактивность.
12. Обособленность - свойство, определяющее наличие границ с окружающей средой. В сегодняшнем мире социально-экономические системы имеют постоянно меняющиеся границы. Предприятия могут как входить в состав других, так и поглощать другие предприятия.
13. Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.
По характеру связей параметров системы с окружающей средой социальноэкономические системы являются, как правило, открытыми поскольку свободно обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой.
В таких открытых системах наиболее выражены явления: самоорганизации, усложнения или спонтанного возникновения порядка.
По происхождению (природной принадлежности) социально-экономические системы, как содержащие и естественные (природные) и искусственные элементы относятся к смешанным.
Имеются следующие наиболее общие подходы к управлению системами [9]:
- процессный подход основывается на идее существования некоторых универсальных функций управления.
- системный подход сложился на базе общей теории систем: система - это некая целостность, состоящая из взаимозависимых подсистем, каждая из которых вносит свой вклад в функционирование целого.
- ситуационный подход рассматривает любую организацию как открытую систему, постоянно взаимодействующую с внешней средой, следовательно, и главные причины того, что происходит внутри организации, следует искать вне её, то есть в той ситуации, в которой она реально функционирует.
Управление присуще любому обществу или его отдельному элементу (организации, коллективу, подразделению, городу, региону). Это вытекает из системной природы социального объекта: необходимости общения людей и обмена продуктами их материальной и духовной деятельности.
Следовательно, исследовать социально-экономические системы необходимо с позиций именно системного подхода.
Это исследование должно включать в себя:
1. Выявление элементов, составляющих данную систему. Сюда относятся: вещественные компоненты (средства производства и предметы потребления), процессы (экономические, социальные, политические, духовные и т. д.), социальные компоненты (идеи, интересы людей);
2. Выявление взаимосвязей между элементами данной системы, позволяющей определить структуру системы;
3. Выявление функций, которые выполняют соответствующие системы;
4. Определение целей и подцелей системы, их взаимной увязки;
5. Выявление ресурсов, требующихся для функционирования системы;
6. Выявление внешних связей данной системы с другими, то есть с окружающей средой;
7. Ретроспективный анализ системы.
Все проблемы социально-экономических систем можно разделить на три класса:
- хорошо структурированные, в которых существенные зависимости детерминированы;
- неструктурированные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;
- слабо структурированные проблемы, которые содержат как детерминированные элементы, так и малоизвестные, неопределенные, которые имеют тенденцию доминировать.
Для решения хорошо структурированных проблем используется методология исследования операций, суть которой в построении адекватной математической модели (задачи линейного, нелинейного, динамического программирования, теории массового обслуживания, теории игр и др.) и применении методов для отыскания оптимальной стратегии управления целенаправленными действиями.
Для решения слабоструктурированных проблем используется методология системного анализа, системы поддержки принятия решений (СППР).
Процедура принятия решений включает следующие основные этапы:
1) формулировка проблемной ситуации;
2) определение целей;
3) определение критериев достижения целей;
4) построение моделей для обоснования решений;
5) поиск оптимального (допустимого) варианта решения;
6) согласование решения;
7) подготовка решения к реализации;
8) утверждение решения;
9) управление ходом реализации решения;
10) проверка эффективности решения.
Конечной целью теории управления является согласованность, оптимизация и наибольшая эффективность функционирования систем.
Суть теории управления: на основе системного анализа составляется математическая модель объекта управления (ОУ), после чего синтезируется алгоритм управления (АУ) для получения желаемых характеристик протекания процесса или целей управления.
Объектами управления в социально-экономических системах могут быть отрасли (промышленность, сельское хозяйство, транспорт), предприятия, общности людей (коллективы) и т. п.
Субъектами управления могут быть как отдельные индивидуумы (директор, менеджер, мэр города, начальник отдела), так и коллективные (совет директоров, городская
дума, проектная группа, торгово-промышленная палата), осуществляющие управленческое воздействие на объект управления.
Особенностью любой социально-экономической системы является то, что ее главным элементом является человек.
Эта особенность предопределяет:
- противоречивые интересами индивидов и социальных групп;
- ограничение всех интересов общими ресурсами;
- наличием у ряда элементов взаимных договорных отношений;
- человек может быть и объектом и субъектом управления (каждый член организации в той или иной степени управляет функционированием или развитием этой организации, в то же время именно на человека направлены управляющие воздействия в рамках этого управления);
- в отличие от технических систем, где управляющая и управляемая подсистемы взаимодействуют достаточно жестко, в управлении людьми это взаимодействие не является однозначным (человек реагирует на управляющее воздействие не пассивно, а с учетом предварительных оценок, собственных представлений, интересов и самостоятельного анализа последствий собственной реакции; он может принять управляющие команды, следовать им, а может и не принять);
- от того, как человек воспринимает управленческие воздействия, как реагирует на них, зависит эффективность работы всей системы в целом.
Таким образом, управление человеком неотделимо от управления организацией, отраслью, городом, регионом, страной.
Управление можно определить путем перечисления его основных функций, к которым относятся: целеполагание, анализ, прогнозирование, планирование, организация, координация, мотивация, обучение, учет и контроль, коммуникация, принятие решений [2, 4] .
Все функции управления тесно связаны друг с другом и взаимно дополняют друг друга. В деятельности любой социально-экономические системы присутствуют все без исключения функции управления.
Процесс управления можно разделить на несколько этапов:
- сбор и обработка информации.
- анализ, систематизация, синтез.
- постановка на этой основе целей. Выбор метода управления, прогноз.
- внедрение выбранного метода управления.
- оценка эффективности выбранного метода управления (обратная связь).
Методы управления - это способы выполнения перечисленных выше функций.
Классификация методов управления может производиться по различным признакам:
- по масштабам применения - общие, относимые ко всей системе, и особенные, обращенные к отдельным составным частям этой системы;
- по отраслям и сферам применения - в государственном управлении, в бизнесе, в торговле, в промышленности и т. д.
- по их содержанию: административные (организационно-распорядительные), экономические и социально-психологические.
В социально-экономических системах теория управления посвящена приемам и методам анализа, прогноза и возможностям регулирования деятельности различных общностей людей (мирового сообщества, региональных объединений, наций, общественно-хозяйственных групп).
Методы управления, рассматриваемые теорией управления системами и другими объектами, базируются на трех фундаментальных принципах:
- принцип разомкнутого управления;
- принцип компенсации;
- принцип обратной связи; обратная связь бывает положительной или отрицательной; для социально-экономических систем характерно наличие обоих видов связей, причем для поддержания системы в заданном состоянии основная роль отводится отрицательной обратной связи, а для перевода системы в новое состояние положительной обратной связи.
Управление можно разделить на два вида:
- стихийный: воздействие происходит в результате взаимодействия субъектов (синергетическое управление);
- сознательный: планомерное воздействия объекта (иерархическое управление).
При иерархическом управлении цель функционирования системы задается её
надсистемой, поэтому можно применить методы оптимального управления.
Оптимальное управление - это задача создания управляющей системы, которая для объекта управления или процесса формирует закон управления или управляющую последовательность воздействий, обеспечивающая экстремум интегративного критерия качества системы.
Для решения задачи оптимального управления строится математическая модель управляемого объекта или процесса, описывающая его поведение с течением времени под влиянием управляющих воздействий и собственного текущего состояния.
Математическая модель для задачи оптимального управления включает в себя:
- формулировку цели управления, выраженную через критерии качества управления;
- определение дифференциальных или разностных уравнений, описывающих воз -можные изменения состояния объекта управления;
- определение ограничений на используемые ресурсы в виде уравнений или неравенств.
Наиболее широко при проектировании таких систем управления применяются следующие методы:
- вариационное исчисление;
- принцип максимума Понтрягина;
- динамическое программирование Беллмана.
Задача оптимального управления заключается в нахождении функций состояния х(() и управления н(1) для времени (¿о < I < ¿0, которые минимизируют функционал.
При методах вариационного исчисления для нахождения экстремума используют теорему Эйлера-Лагранжа.
Принцип максимума Понтрягина используют в системах управления с максимальным быстродействием и минимальным расходом энергии, где применяется управление принимающие крайние значения на допустимом интервале управления.
Метод динамического программирования основан на принципе оптимальности Беллмана, который заключается в том, что оптимальная стратегия управления обладает тем свойством, что каково бы ни было начальное состояние и управление в начале процесса последующие управления должны составлять оптимальную стратегию управления относительно состояния, полученного после начальной стадии процесса.
Для социально-экономических систем в исходных данных об управляемом объекте при постановке задачи оптимального управления может содержатся неопределённая или нечёткая информация. В таких случаях можно использовать алгоритмы оптимального управления на основе математической теории нечётких множеств. Понятия преобразуются в нечёткую форму, определяются нечёткие правила вывода принимаемых решений, затем производится обратное преобразование нечётких принятых решений в управляющие переменные.
Если социально-экономические системы испытывают сильные возмущающие воздействия внешней среды то необходимо применять адаптивное управление.
При этом нужно учитывать ,что при внедрении чего-нибудь нового всегда существует предрасположенность к возникновению хаоса. Поэтому должен быть
разработан алгоритм переходного процесса, который обеспечил бы бесконфликтный переход систем к новому для них виду функционирования.
Адаптивное управление - совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры регулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления.
По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:
- самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора);
- самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).
В теории управления возможна постановка всего двух задач [11]:
- первая задача: мы хотим управлять объектом в процессе его функционирования сами непосредственно. Это задача управления.
- вторая задача: мы не хотим управлять объектом в процессе его функционирования, но хотим, чтобы объект без нашего непосредственного вмешательства в процесс самоуправлялся в приемлемом для нас режиме. Это задача самоуправления.
Опыт управления очень сложными социально-экономическими системами выработал единые по сути принципы:
- абстрагирование - условное выделение из системы всех её очевидных частей (элементов), и рассмотрение и понимание этой системы при помощи воображаемой взаимосвязи этих элементов вместе воедино, так как будто бы это и есть изначально рассматриваемая система.
Абстрагирование осуществляется на основе классификации объектов, которой, в свою очередь, предшествует сбор фактов и их систематизация (фактически отделение одного от другого).
- модульный принцип - подразумевает, что реальность - это сложная система, состоящая из других менее сложных систем;
- принцип суперпозиции рассматривает любой фрагмент сложной системы и его влияние на всё другое;
- принцип совершенствования (универсальности) - подразумевает улучшение методологии поведения СУ - своевременность.
Все рассмотренные выше особенности управления социально-экономических систем ставят перед исследователями следующие ограничения:
- дорого, а чаще невозможно экспериментировать на реальной системе;
- невозможно построить аналитическую модель: в системе есть время, причинные связи, нелинейности, стохастические переменные и т.д.;
- необходимо проиграть различные варианты влияния управленческих решений на поведение системы во времени.
Универсальным методом, который обеспечивает визуальное представление результатов альтернативных вариантов управленческих решений является имитационное моделирование.
Имитационное моделирование - это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью изучения этой системы. Главное в имитационном моделировании - это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте.
В имитационном моделировании можно сегодня выделить три подхода:
- агентное моделирование, цель которого - получение представления об глобальных правилах, общем поведении системы, исходя из предположений об индивидуальном, частном поведении ее отдельных активных объектов и взаимодействии этих объектов в системе. Под агентом понимается сущность, обладающая активностью, автономным
поведением, способная принимать решения в соответствии с набором правил, взаимодействовать с окружением, а также самостоятельно изменяться.
- дискретно-событийное моделирование - подход к моделированию, предлагающий абстрагироваться от непрерывной природы событий и рассматривать дискретно только основные события моделируемой системы. Этот вид моделирования наиболее подходит для моделирования производственных процессов.
- системная динамика - парадигма моделирования, где для исследуемой системы строятся графические диаграммы причинных связей и глобальных влияний одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе этих диаграмм модель имитируется на компьютере. С помощью системной динамики строят модели бизнес-процессов.
Для имитационного моделирования управления социально-экономическими системами используются все три подхода.
Имитационное моделирование в управлении может восприниматься как своеобразный «тренажер», позволяющий руководителю прогнозировать деятельность его подразделения при влиянии различных контролируемых и неконтролируемых факторов внешней и внутренней среды. С помощью инструментов имитационного моделирования имеется возможность просчитывать вероятность того или иного результата. Постоянный процесс накопления результатов моделирования приведет к тому, что образуется хотя и огромный, но конечный массив типовых управленческих ситуаций с конечным числом стандартных образов поведения. Появится возможность регламентировать большую часть управленческой деятельности.
Имитационное моделирование позволит решить еще одну острую проблему - оценку результатов деятельности руководителя. Это становится возможным вследствие учета одновременно действующих факторов управленческой деятельности. Имитационная модель позволяет увязывать влияние сразу всех этих факторов и во времени, и в пространстве.
Библиографический список
1. Краснов С.В., Федосеева О.Ю. Информационные технологии в организации производства наукоемкой продукции: Вестник Волжского университета им. В.Н. Татищева. Серия “Информатика”. Вып. 17. - Тольятти: Волжский университет им. В.Н. Татищева, 2011.
2. Маршев В.И. История управленческой мысли: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2005.
3. Питерс Т., Уотермен Р. В поисках эффективного управления (Опыт лучших компаний) / Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1986.
4. Теория управления: Учебник / Под общ. ред. А.Л. Гапоненко. А.П. Панкрухина. -М.: РАГС, 2008. - 560 с.
5. Исаев В.В., Немчин А.М. Общая теория социально-экономических систем: Учеб. пособие. - СПб.: Бизнес-пресс, 2002.
6. Девятко И.Ф. и др. Теория социально-экономических систем. - М.: ГУ - ВШЭ, 2001.
7. http://afield.org.ua/book/t_upr.html
8. http://soc.lib.ru/su/384.rar.
9. http://www.delostalina.ru/wp-content/uploads/2008/06/2004062.
