CC BY
192
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
Рассматривается вопрос о проблемах использования имитационных систем поддержки принятия решений в управлении производственным предприятием. Выявлена необходимость разделения имитационных моделей на два вида — модели для решения заранее сформулированных проблем и модели для систем поддержки принятия решений. Второй вид моделей предназначен для моделирования как можно большего количества задач, которые могли не возникать на этапе создания системы.
Методология использования имитационного моделирования для исследования различных экономических систем начала развиваться практически одновременно с появлением первых электронно-вычислительных машин. Но традиционные методы разработки имитационных моделей вступают в противоречие с практикой их использования в управлении реальными экономическими системами, так как существует разрыв между создателями моделей, занимающимися чаще всего теоретическим исследованием отдельных процессов и явлений, и производственниками, которые ищут универсального средства поддержки принятия решений самых разнообразных задач повседневной практики управления.
Типовая компьютеризация процесса управления, как правило, позволяет решить стандартные задачи оперативного учета и бухгалтерской отчетности, но мало что дает в плане совершенствования процесса принятия решений, особенно долгосрочных стратегического характера. Исправить ситуацию призваны компьютерные системы поддержки принятия управленческих решений, разработанные на основе идеологии имитационного моделирования.
В классических трудах по имитационному моделированию [8; 9] этот метод прикладного системного анализа определяется как наиболее мощный инструмент исследования сложных систем, управление которыми связано с принятием решений в условиях неопределенности. По сравнению с другими методами, имитационное моделирование позволяет рассматривать большое число альтернатив, улучшать качество управленческих решений и точнее прогнозировать их последствия. Однако применение этого метода в практике повседневного управления остается в наше время большой редкостью.
Одной из причин этого является психологическая инерция многих руководителей, считающих процесс управления родом искусства, не подверженным какой-либо алгоритмизации и автоматизации. На это обращали внимание практически все ученые, которых с полным правом можно назвать основоположниками разработки первых моделей для целей практического управления экономическими системами. Так, Дж. Форрестер отмечает: «Оценка эффективности усовершенствований в сфере управления будет почти неизменно основываться на субъективных суждениях руководителей относительно полученной ими помощи. Наиболее сложно установить объективную, непредвзятую оценку эффективности проверяемой системы
управления, разработанной с помощью модели. Едва ли кто-либо осмелится безапелляционно утверждать, что руководитель предприятия достиг больших успехов благодаря новой методологии, а не за счет здравого смысла и умения, которыми он обладает» [8. С. 103]. Этот же автор приводит утверждения людей, в частности, военнослужащих, о том, что машина не может заменить их многолетний опыт.
Однако, как бы ни было удобно разработчикам имитационных моделей считать, что косность руководителей является единственной причиной незначительного распространения методов моделирования в практике управления, следует отметить, что как сами модели, так и методология их использования во многих случаях не готовы для их непосредственного применения в практике управления.
Так, В. Ф. Комаров отмечает, что внедрение математических методов и ЭВМ в управление экономическими системами осуществляется с немалыми трудностями: «Причиной многих из них является то, что научные исследования зачастую ограничиваются разработкой собственно экономико-математических моделей. При этом не уделяется внимания тому, как встроить модели в живую практику управления. Неявно делается расчет на то, что производственники сами сумеют применить модели для целей планирования или анализа» [6. С. 5]. Аналогичный вывод делает и Стаффорд Бир: «.. .управляющие далеко не наивные люди; они хорошо знают, что в действительности происходит. Глупо пытаться покровительственно инструктировать их в отношении “реальной жизни”. Но они обратятся к автору, если сочтут, что он объясняет важный для них предмет» [4].
С. Б. Огнивцев и С. О. Сиптиц считают: «На современном этапе развития математическое моделирование является наукой, которой, в основном, владеют люди со специальным образованием и навыками, а также стилем мышления. В то же время практической деятельностью, для осуществления которой используются модели и в интересах которой они разрабатываются, занимаются чаще всего другие люди. Таким образом, модель оказывается оторванной от цели, для которой она создается... Следует признать, что модель объекта всегда будет отражать взгляды и пристрастия постановщика задачи и, отчасти, модельера. В этом смысле любая модель несет черты субъективности» [7. С. 11].
Имитационные модели должны создаваться целенаправленно для конкретных лиц, принимающих решения (ЛПР), и выдавать рекомендации в такой форме, в которой они будут целиком и полностью понятны и приемлемы для ЛПР. Чем ближе идеология имитационной модели и разработанная на ее основе система поддержки принятия решений к привычной идеологии управления, тем легче она будет воспринята управленцами-практиками. Хотя следует подчеркнуть, что часто необходимо ломать сложившиеся стереотипы, являющиеся препятствием к совершенствованию процессов принятия решений.
Неоднозначен вопрос и том, кому в первую очередь следует адресовать системы поддержки принятия решений. Возникает необходимость более тщательного рассмотрения содержания термина «лицо, принимающее решение» в соотношении с термином «система поддержки принятия решений». Во многих, если не в большинстве исследований, подразумевается, что процесс принятия решений протекает в такой последовательности. Руководитель осознает возникновение какой-либо проблемы, использует какого-либо рода систему поддержки принятия решений, с ее помощью выбирает оптимальный (рациональный, удовлетворительный) вариант
и принимает его к исполнению. В теории принятия решений руководитель и ЛПР обычно отождествляются. Так, в работе Е. П. Голубкова высказывается следующая точка зрения: «Понятие ЛПР может быть собирательным. Это может быть одно лицо — индивидуальное ЛПР или группа лиц, вырабатывающих коллективное решение — групповое ЛПР» [5. С. 10]. Далее следует: «Поскольку в управленческой практике чаще используется термин “руководитель”, то. индивидуальное ЛПР и руководитель (любого уровня) в управлении, по сути, являются однотипными понятиями».
Следует отметить, что далеко не всегда формальный руководитель может принимать окончательные решения, например, они не могут быть приняты без учета мнения собственника, формально не участвующего в процессе управления. Это зависит как от уровня решения, так и от сложившейся практики управления. Но с точки зрения эффективности использования СППР возникает и множество других проблем, касающихся процессов проработки решений и их последующего утверждения. Лица, занимающиеся рассмотрением различных вариантов решения какой-либо проблемы, могут сознательно или бессознательно предоставлять ЛПР варианты решений, более подходящие для них самих, чем для других участников процесса управления и собственников предприятия. Даже по одному решению у различных участников процесса принятия решения возникают различные, зачастую противоположные требования. Естественно, противоречивые требования предъявляются и к системам поддержки принятия решений. Каждый участник процесса принятия решений разного уровня управленческой иерархии предъявляет к ним свои требования и хочет видеть отражение в принятом решении своих взглядов на содержание принимаемых решений и их эффективность.
В таблице приведены данные о требованиях к СППР, полученные в результате опросов участников процесса управления, проведенных на большом количестве предприятий различной отраслевой направленности.
Таким образом, участниками процесса принятия решений разного уровня предъявляются разные требования к используемым в процессе управления СППР, зачастую противоречащие друг другу. Так, финансисты обычно не склонны глубоко вникать в процессы планирования производства и в планировании финансовых потоков и в управлении финансами опираются на сведения и расчеты производственников, которые, в свою очередь, не располагают реальными сведениями о наличии и использовании финансовых средств.
Для процесса поддержки принятия решений большое значение имеет не только то, кто принимает окончательное решение, но и то, кто его обосновывает. Поэтому наряду с использованием в процессе принятия решения такого понятия, как ЛПР, необходимо ввести и понятие ЛОР — лицо, обосновывающее решение. Именно эти участники процесса управления во многом определяют набор альтернативных вариантов решений, обосновывают их эффективность и влияют на окончательный выбор решения, утверждаемого ЛПР.
При использовании же компьютерной системы поддержки принятия решений необходимо иметь в виду наличие и еще одного «лица» — реального или условного, воплощающего собой взгляды разработчика системы на процесс управления, методы обоснования управленческих решений и определение их эффективности. Это лицо можно назвать ЛРС — лицо, разрабатывающее систему. Естественно, что
таких лиц при разработке достаточно сложной СППР может быть очень много, но идеология разработки отдельных модулей системы определяется одним, реже несколькими разработчиками, имеющими свои взгляды на необходимость включения в систему тех или иных методов автоматизации процессов планирования.
Требования участников процесса принятия решений к СППР
Участники процесса управления Основное содержание решений Требования к СППР
Владельцы, имеющие контрольный пакет Поиск наиболее эффективного использования капитала, увеличение размера дивидендов или дохода Поиск решений по максимизации прибыли
Руководители предприятий Обеспечение бесперебойного производства и сбыта продукции Предсказание неблагоприятных сценариев развития ситуаций, возможность «видения» общей картины предприятия
Финансовые службы Поиск рациональных путей использования финансовых ресурсов Автоматизация финансового планирования без рассмотрения производственных процессов
Руководители производственных подразделений Рациональное использование технологического оборудования и запасов Автоматизация планирования производственных и логистических процессов
Специалисты Обоснование потребностей в сырье, материалах, запасных частях Автоматизация планирования и составления заявок
Например, для рассмотрения вопросов об управлении запасами может быть использована приведенная в большинстве учебников по логистике формула определения оптимального объема заказов как функция годовой потребности производства в поставках материала, стоимости одного заказа и стоимости хранения единицы материала в течение года. Для использования в реальных производственных системах этот метод вряд ли используется в силу очень многих упрощений и ограничений. Но если этот метод будет включен в СППР, разработанную без учета отраслевой специфики предприятия и многих факторов, которые не могут быть отброшены при данных ограничениях, то существует опасность бездумного использования его недостаточно квалифицированными и не вникающими в специфику своего производства управленцами.
На рис. 1 схематически показаны различные ситуации взаимодействия трех указанных выше участников процесса поддержки принятия решений: лица, принимающего решения (ЛПР); лица, обосновывающего решения (ЛОР), и лица, разрабатывающего систему поддержки принятия решений (ЛРС).
Ситуация, приводимая на рис. 1а, представляет собой тот негативный случай, когда требования к возможностям СППР и взгляды на ее использование у трех указанных участников процесса подготовки решения совершенно различны. В этом случае вряд ли приходится говорить об эффективности использования такой системы. При этом могут быть различные причины такого резкого расхождения
взглядов на необходимость разработки и использования СППР у указанных участников процесса управления. В одном случае это может быть и недостаточно адекватная реальным проблемам предприятия система, далекая от реальных нужд руководства и рассматриваемая ими как ненужная игрушка. В другом случае это может быть система, опередившая по своим возможностям сложившуюся на предприятии практику управления. Остальные случаи этой ситуации занимают какие-то промежуточные положения между указанными крайними ситуациями, причем если первый случай требует доработки системы до необходимой степени адекватности, то второй предполагает обучение управленцев предприятия.
ЛПР
ЛОР
ЛРС
а
ъ
с1
с
Рис. 1. Варианты взаимодействия участников процесса принятия решения
Ситуация, схематично изображенная на рис. 1Ь, соответствует случаю, когда ЛПР предпочитает при вынесении решения руководствоваться мнениями специалистов, подготавливающих решения практически без использования СППР на основании старых «проверенных» методов. В этой ситуации вряд ли возможна объективная оценка предлагаемых решений. К тому же многие участники процесса управления и подготовки решения значительную часть рабочего времени занимаются выполнением не своих непосредственных функций, а проведением рутинных расчетов.
В ситуации, представленной на рис. 1с, СППР используется в основном участниками процесса управления не самого высокого уровня управленческой иерархии. Обычно в этом случае автоматизируется составление регламентных технологических планов и заданий, выполняются стандартные расчеты или автоматически заполняются стандартные плановые и отчетные формы. ЛПР же в такой ситуации не имеет возможности использовать для принятия решения средства автоматизированной поддержки и вынужден полагаться на мнения и результаты расчетов своих специалистов, обосновывающих решения.
Идеальным является случай, схематически изображенный на рис. Ы, когда требования, предъявляемые к возможностям СППР у всех участников процесса управления и разработчиков системы совпадают. При этом возможно как полное исключение из процесса принятия решений лиц, обосновывающих решение, так и
оставление их в этом процессе, но с новыми функциями — ввода в систему данных и альтернативных вариантов по своим подсистемам в системе управления.
Помимо вышеуказанных, существует еще одна проблема, препятствующая широкому распространению методов моделирования в поддержке принятия управленческих решений. Проблема эта коренится в традиционном подходе к созданию имитационных моделей, который заключается в том, что построение имитационной модели всегда предлагается начинать с определения проблемы, которая подлежит исследованию при помощи проведения имитационного эксперимента. Так, Дж. Форрестер указывает: «Первым шагом в изучении системы является четкое определение исследуемой проблемы и тех вопросов, на которые надо получить ответ. Нужно ставить только такие вопросы, которые связаны с проблемами, касающимися деятельности ограниченного участка промышленного предприятия» [8. С. 24].
В качестве примера динамической модели предприятия Дж. Форрестер рассматривает пример производственно-сбытовой системы с целью определения сформулированной до начала исследования проблемы: «Как влияют запаздывания и усиления в круговом потоке информации на деятельность предприятия?». Из шести потоков, характеризующих, по мнению Форрестера, деятельность предприятия, в модель включены потоки информации, заказов и материалов и не включены потоки оборудования, денежных средств и рабочей силы, хотя ограниченность такой модели подчеркивается самим автором.
Такой подход, безусловно, не только имеет право на существование, но и является весьма эффективным при моделировании различных систем и ситуаций. Однако он вряд ли применим к созданию многофункциональных имитационных СППР, предназначенных для решения множества неочевидных задач, возникающих в процессе управления производственной системой на различных этапах ее развития. Это позволяет глубже понять, что в имитационном моделировании существует два разных подхода к созданию имитационных моделей. При первом в основу создания модели закладываются конкретные ситуации, подлежащие изучению при помощи имитационного эксперимента. При втором, многофункциональном подходе, первоначально ставится задача создать такую систему, которая могла бы использоваться при решении самого различного круга задач, относящихся к разным уровням иерархии системы управления, разным периодам планирования, разным видам факторов, влияющих на эффективность деятельности системы [1. С. 70-76; 2. 89-93; 3. С. 297-312].
На рис. 2 схематично изображена структура имитационной СППР, удовлетворяющая требованию многофункциональности.
В такой структуре можно выделить три контура.
Контур 1 включает в себя модули имитационной системы, разработанные для сложившейся структуры предприятия. Для этих модулей характерна практически полная определенность балансовых соотношений в области технологических процессов, нормирования затрат и их распределения по готовой и промежуточной продукции. Потребность в этих модулях, как правило, связана с процедурами регламентного планирования. Имитационные модели данного контура могут быть построены на основе используемых специалистами стандартных методик расчетов по соотношению между входами и выходами основных и вспомогательных производственных процессов, нормированию затрат всех ресурсов на осуществление технологических процессов.
Рис. 2. Структура многофункциональной имитационной СППР
В моделях, разработанных для этого контура, как правило, используются детерминированные переменные, но при наличии необходимого количества статистических наблюдений возможно использование и стохастических переменных. В этом случае также очевидно то, что в СППР нерационален подход, по которому имитационные модели делятся на модели с детерминированными или стохастическими переменными. Значительно более перспективным является подход к разработке моделей, при котором в одной и той же модели в зависимости от поставленных задач, имеющейся информации по свойствам переменных и по другим причинам одни и те же переменные могут являться как случайными, так и детерминированными.
Имитационные модели первого контура предназначены в основном для решения задач регламентного планирования, но они могут быть использованы и для поддержки решений в области планирования стратегического. Например, при обосновании стратегий перехода в рамках имеющихся производственных мощностей на использование новых видов сырья, выпуска новых видов продукции и аналогичных решений для математического описания процессов не требуется изменения уравнений балансовых соотношений, достаточно рассмотрения изменения значений параметров зависимостей. Но в силу того, что многие производственные процессы носят продолжительный характер, по признаку продолжительности осуществления решения они могут быть формально отнесены к решениям стратегического планирования.
Контур 2 выделен пунктирной линией; пунктиром изображены также его элементы и взаимосвязи между ними. При традиционном подходе к созданию имитационных моделей этот контур должен содержать в себе модели тех подсистем, которые на период проведения имитационного эксперимента не входили в структуру производственной системы. Такие решения рассматриваются, например, при обосновании проектов создания новых производственных мощностей, подразумевающих использование не применяемого ранее технологического оборудования и производственных процессов. Формально модели этого контура не отличаются от
моделей первого контура; в них также должны быть описаны балансовые соотношения всех видов. Отличием моделей первого контура от моделей второго контура является только то, что они ранее не были включены в СППР. Для рассмотрения же эффективности различных вариантов альтернативных решений, связанных с элементами второго контура, с организационной точки зрения требуется или создание моделей новых для системы элементов с доведением их до уровня компьютерных программ, или наличие некого конструктора, в котором заложены модели для всех возможных процессов, связанных с предыдущей основной деятельностью производственного предприятия.
Контур 3 соответствует внешней среде производственной системы, изменения в которой оказывают разнообразные воздействия на значения параметров и переменных имитационной СППР. Совершенно очевидно, что специалисты отдельного производственного предприятия не в состоянии иметь модели всех возможных процессов, происходящих во внешней среде и заниматься моделированием этих процессов. Но прогнозы изменений внешней среды, в значительной степени влияющих на функционирование предприятия, всегда крайне важны для руководителей предприятий. Поэтому в многофункциональных СППР должны быть решены проблемы взаимодействия модулей первого и второго контуров с контуром внешней среды. Взаимодействие это может осуществляться за счет промежуточных моделей, учитывающих влияние внешней среды на экзогенные переменные системы.
Таким образом, традиционная методология вряд ли может быть напрямую использована в имитационных СППР. С. Б. Огнивцев и С. О. Сиптиц приходят к выводу: «На повестку дня встал вопрос о способах, методах получения новых знаний и технологий. Этой проблемой занимается методология, то есть наука о методах. Методология занимает по отношению к технологии то же место, которое те занимают по отношению к обычным товарам» [7. С. 7].
Рассматривая историю информатизации процесса управления, С. Б. Огнивцев и С. О. Сиптиц высказывают мнение, что на протяжении этого процесса «...параллельно развивались два диалектически связанных, идеологически питающих друг друга направления: модели и экспертные системы, с одной стороны, и информационные системы, системы электронизации, информатизации и АСУ, с другой» [7. С. 44]. По наблюдениям этих авторов, развитие этих направлений осуществлялось как бы по спирали в различные периоды основной акцент с моделей переносился на АСУ и обратно — на новом уровне. Поступательность движения по спирали: обеспечивалась за счет развития информационных технологий, программного обеспечения, методологии проектирования и моделирования. Каждый цикл развития начинался с того, что на определенном этапе модель внедряется в практическую деятельность — в сферу АСУ. Столкновение с практикой обычно не оправдывало ожиданий и приводило к необходимости пересмотра модели. Многократность таких повторений дало авторам возможность выявить определенную закономерность в этом процессе.
Список литературы
1. Аристов, С. А. Использование многофункциональных имитационных систем поддержки принятия решений в управлении предприятием / С. А. Аристов // Вестн. Оренбург, гос. ун-та. 2006. № 8.
2. Аристов, С. А. Многофункциональные имитационные системы поддержки принятия решений в управлении предприятием / С. А. Аристов // Системное моделирование социально-экономических процессов» : тр. 28-й междунар. науч. шк.-сем. им. акад. С. С. Шаталина Ч. I. Н. Новгород, 2005.
3. Аристов, С. А. Многофункциональные системы поддержки принятия решений в управлении структурными изменениями промышленного предприятия // Аристов С. А. Реструктуризация и устойчивое развитие экономических систем : моногр. СПб., 2006.
4. Бир, С. Мозг фирмы / С. Бир. М. : Радио и связь, 1993.
5. Голубков, Е. П. Технология принятия управленческих решений / Е. П. Голубков. М. : Дело и сервис, 2005.
6. Комаров, В. Ф. Управленческие имитационные игры / В. Ф. Комаров. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1989.
7. Огнивцев, С. Б. Моделирование АПК : теория, методология, практика / С. Б. Огнивцев, С. О. Сиптиц. М. : Энцикл. рос. деревень, 2002.
8. Форрестер, Дж. Основы кибернетики предприятия (индустриал. динамика) / Дж. Форрестер ; пер. с англ. М. : Прогресс, 1971.
9. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем — искусство и наука / Р. Шеннон. М. : Мир, 1978.
