CC BY
71
УДК 004.94:338.24
В.А. Путилов, А.В. Маслобоев, В.В. Быстров
Институт информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского НЦ РАН
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ*
Аннотация
В работе рассматриваются вопросы анализа, моделирования и автоматизации процессов управления региональной безопасностью. Исследованы системные связи, закономерности и тенденции, определяющие безопасность развития региональных социально-экономических систем. Предложены постановка и формализация общей задачи управления региональной безопасностью на основе матрицы безопасности региона и проектного подхода. Разработаны концептуальные модели жизненного цикла управления региональной безопасностью в условиях кризисных ситуаций и системы управления безопасностью региона. Реализация разработок позволяет осуществить автоматизированный синтез онтологических и имитационных моделей управления безопасностью и их последующее использование в составе интеллектуальных систем поддержки принятия решений по обеспечению региональной безопасности на базе ситуационных центров региона.
Ключевые слова:
концептуальное моделирование, проектный подход, управление, региональная безопасность, жизненный цикл, информационная поддержка.
V.A. Putilov, A.V. Masloboev, V.V. Bystrov
MODELING OF REGIONAL SECURITY CONTROL PROCESSES
Abstract
The work considers control processes analysis, modeling and automation problems of regional security. System relations, regularities and tendencies, adjusting risk-sustainable development of regional socio-economic systems, have been investigated. General problem statement and formalization of regional security control on the basis of region safety matrix and project management approach have been proposed. Conceptual models of the regional security control life-cycle under crisis situation and security control system of the region have been developed. The developments implementation allows ontological and simulation security control model automated synthesis realization and its further application within the intelligent decision support system of situational center for region safeguarding.
Key words:
conceptual modeling, project management approach, control, regional security, life-cycle, information support.
Введение
В последние годы вопросам обеспечения безопасности в различных сферах на разных уровнях государственного управления уделяется особое внимание. Особенно остро проблемы безопасности проявляются на региональном уровне. Поэтому именно сегодня назрела объективная необходимость в
* Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований - проект № 15-07-04290-а.
разработке и внедрении в области государственного управления средств поддержки принятия решений нового поколения, включая обучаемые нейронные сети, профессиональные социальные сети, мультиагентные и кибер-физические (виртуальные) системы. Однако, эта задача еще далеко от эффективного решения.
Успешное внедрение современных информационных систем и технологий, высокая степень автоматизации процессов принятия управленческих решений предоставляют новые возможности для повышения эффективности процессов управления безопасностью сложных социально-экономических объектов, к которым относятся региональные системы.
Современные средства информационной поддержки управления безопасностью социально-экономических систем зачастую оказываются функционально ограниченными и не всегда обеспечивают субъектов управления полной и аналитически обоснованной информацией о состоянии развития этих систем для принятия эффективных управленческих решений, особенно в условиях кризисных ситуаций в социально-экономической сфере. Очевидно, что устранение этих противоречий на практике представляет собой достаточно важную задачу и, в свою очередь, требует разработки единой и конструктивной теории, позволяющей с общих методологических позиций оценивать существующее положение дел в области управления безопасностью региональных социально-экономических систем (далее - региональной безопасностью). Трудностей добавляет отсутствие формализованной постановки проблемы управления региональной безопасностью и формального аппарата для комплексного решения этой проблемы. Такие ключевые факторы в совокупности обусловливают необходимость проработки широкого круга вопросов, связанных с моделированием данной предметной области и с автоматизацией синтеза гибких систем управления региональной безопасностью.
Работа посвящена развитию теоретических основ управления безопасностью сложных систем в части разработки методологии информационной поддержки принятия решений в сфере обеспечения безопасности региональных социально-экономических систем, а также в части создания формального аппарата и средств автоматизации управления в этой области.
1. Понятийный аппарат и теоретические основы исследования
К настоящему времени не сложилось однозначного определения региональной безопасности. Каждый исследователь вкладывает в него тот смысл, который наиболее близок к его сфере научных интересов. Многие исследователи связывают региональную безопасность с понятием устойчивого развития и применяют его к различным территориальным образованиям (регионам, странам и их частям).
В широком понимании безопасность означает функционирование определенных компонентов социально-экономической системы в благоприятных условиях. Однако, в реальной жизни всегда существуют угрозы и опасности различной природы, которые необходимо учитывать при управлении сложной системой. В связи с этим, обеспечение безопасности проявляется в способности общества и государства противостоять им, адекватно реагировать или минимизировать их негативные последствия [1].
На государственном уровне понятие «безопасность» в современной России было определено в Федеральном законе «О безопасности» от 5 марта 1992 г. как «состояние защищённости жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз» [2]. Многие эксперты отмечают, что с каждым годом границы между внутренними и внешними угрозами стираются как следствие активной интеграции Российской Федерации в мировое сообщество.
В работе термин «региональная безопасность» определяется авторами как состояние защищенности региональной системы, при котором действие внешних (глобальных) и внутренних (локальных) факторов не приводит к ухудшению или к невозможности ее функционирования и развития [3].
Стоит отметить, что принятие решений в области обеспечения региональной безопасности является сложной и трудоемкой задачей, требующей привлечения экспертов из разных областей знаний, обработку разнородной многомерной информации, построение прогнозов для различных сценариев развития региона. Современные информационные технологии и системы поддержки принятия решения в сфере региональной безопасности ориентированы на снижение сложности и ресурсопотребления задач управления, а также на повышение качества принимаемых решений.
Одним из вариантов создания информационных технологий и средств поддержки принятия решений в сфере управления региональной безопасностью является использование имитационного моделирования. Комплексы проблемно-ориентированных имитационных моделей применяются для прогнозирования возможных вариантов развития ситуации в регионе в зависимости от заданных сценарных условий. Полученный прогноз дает аналитическую информацию, предназначенную для последующего анализа и выработки рекомендаций для принятия обоснованных решений.
Основная идея работы заключается в рассмотрении мероприятия, тем или иным образом приводящего к изменению состояния региональной безопасности, как отдельного проекта в терминах проектного менеджмента.
На сегодняшний день проектный менеджмент является достаточно проработанной областью знаний, проблемами которой занимаются как научно-исследовательские коллективы [4 - 9], так и различные ассоциации предприятий и организаций в России и за рубежом. Значимым фактом, подтверждающим высокую степень детализации проектного менеджмента, является разработки и внедрение в деятельность хозяйствующих субъектов соответствующих международных стандартов (ISO 21500:2014 «Управление проектами», руководство PMBOK v.4, методология IPMA, методология PRINCE2 и др. [10, 11]. Данные стандарты регламентируют основные процессы, их процедуры проведения и участников в рамках выполнения отдельного проекта или совокупности проектов.
Практика применения теории управления проектами показала, что существуют определенные проблемы при внедрении ее принципов в деятельность конкретных предприятий. Основные из них заключаются в принятии недостаточно обоснованных управленческих решений относительно выбора и назначения исполнителей на выполнение отдельных работ по проекту, а также наличие несовпадающих целевых установок у различных заинтересованных лиц. При поддержке принятия решений в задачах управления
проектом используются, как правило, модели оптимального назначения, где в качестве исходных данных используются сведения о сроках и длительности реализации и необходимых для этого ресурсов, которые по факту могут быть изменены в случае использования иных подходов к выполнению. При этом эффективное использование на практике таких моделей является достаточно проблематичным из-за необходимости комплексного учета дополнительных факторов, способных оказать значительное влияние на ход и качество выполнения проектных работ [6].
Под проектом понимается ограниченное во времени целенаправленное изменение отдельной системы с установленными требованиями к качеству результатов, возможными рамками расхода средств и ресурсов и специфической организацией [7].
Проект в сфере обеспечения региональной безопасности - комплекс антикризисных мероприятий, проводимых субъектами регионального управления и заинтересованными лицами с целью получения определенных результатов требуемого качества, непосредственно или опосредованно влияющих на состояние социально-экономического развития региона с учетом ограничений на использование различного типа ресурсов (временных, финансовых, кадровых, материальных и др.). Цели определяются на основе анализа принятой стратегии социально-экономического развития региона и текущих проблем регионального развития.
Примерами проектов в сфере экономической безопасности исследуемого региона (Мурманской области) являются формирование эффективных инновационных структур, ориентированных на создание социально значимых объектов на территории Мурманской области, а также сети малых инновационных предприятий и научно-образовательных структур для поддержки устойчивого развития моногородов Севера России.
Жизненный цикл проекта - установленная последовательность фаз от начала до завершения проекта.
Стейкхолдер или заинтересованное лицо - лицо, принимающее решение, или организационная структура, которые могут участвовать в выполнении проекта или оказывать воздействие на ход его реализации, реализуя тем самым ту или иную программу управления.
Жизненный цикл управления проектом - последовательность выполнения определенных задач управления, каждой из которых соответствует конкретная фаза жизненного цикла проекта.
Управление проектами - область деятельности, в ходе которой определяются и достигаются четкие цели проекта при балансировании между объёмом работ, ресурсами, временем, качеством и рисками.
Существуют различные классификации проектов [7]. Тип проекта определяет его свойства и характеристики, а также выбор методов принятия управленческих решений. В сфере обеспечения региональной безопасности преимущественно реализуются долгосрочные организационно сложные смешанные мегапроекты, а также модульные оперативные и стратегические программы управления региональным развитием.
Известны следующие методы и подходы для решения задач управления проектами:
1) Календарно-сетевое планирование и управления. В основе данного подхода лежит математический аппарат теории графов, позволяющий решать сложные оптимизационные задачи, используя методы дискретной математики.
2) Качественный подход к управлению проектами, близкий по своей методологии к менеджменту организаций и развиваемый, в основном, зарубежными учеными.
3) Количественный подход, основывающийся на анализе и синтезе математических моделей механизмов управления проектами и процедурах принятия управленческих решений. Данный подход оперирует комбинациями методов теории игр, исследования операций, имитационного моделирования, математической экономики, теории активных систем, а также программно-целевого и ситуационного планирования.
Позиционируя проводимое исследование в рамках приведенных подходов, можно сказать, что разрабатываемая информационная технология поддержки управления проектами в сфере обеспечения региональной безопасности использует комбинацию двух направлений - количественного и календарно-сетевого планирования и управления. При этом выбор математической модели того или иного типа определяется характеристиками решаемой задачи управления и заданными условиях для каждой конкретной ситуации.
Для эффективного управления региональными социально-экономическими системами создаются разнообразные информационные технологии и средства, ориентированные на подготовку рекомендаций лицам, принимающим решения. Выработка рекомендаций обычно осуществляется за счет прогнозирования возможных вариантов развития ситуации и/или агрегирования разнородной информации, полученной из различных источников. Указанные действия выполняются на основе определенных формальных моделей, позволяющих представить состав и взаимосвязи между компонентами системы управления, а также описать протекающие в ней процессы. Такие формальные модели служат промежуточным звеном между ментальными представлениями экспертов и создаваемыми информационными технологиями управления и позволяют полностью или частично автоматизировать процесс разработки соответствующих программных систем поддержки принятия решений.
2. Постановка и формализация задачи управления проектами в сфере региональной безопасности
Для исследования феномена региональная безопасность (РБ) применяется системный подход, заключающийся в рассмотрении объекта исследования (региона) как сложной динамической системы.
Формально понятие «региональная безопасность» определяется на языке теоретико-множественных отношений и представляется в виде множества составляющих ее компонент, каждый из которых характеризует определенный аспект функционирования региональной социально-экономической системы:
^^ = {С}, I = , (1)
где N - количество составляющих региональной безопасности, участвующих в рассмотрении и соответствующих сферам регионального развития (экономика, окружающая среда, социальная сфера, кадровая политика, инновационный потенциал и др.).
Региональная безопасность как система декомпозируется на следующие основные составляющие, общие не только для каждого отдельно взятого региона, но и учитывающие его специфические особенности:
RS = {Econ, Ecol, Soc, Inf, Tech, Mil, Enrg}, (2)
где Econ - экономическая безопасность; Ecol - экологическая безопасность; Soc - социальная безопасность; Inf - информационная безопасность; Tech -техносферная безопасность; Mil - военная безопасность; Enrg - энергетическая безопасность.
Так для Мурманской области и региона, входящего в состав Арктической зоны России, наиболее важными являются экологическая, военная и энергетическая сферы безопасности.
Каждый компонент региональной безопасности описывается набором определенных параметров:
CRS = Pi, Pi = {Pij},i = ÏNJ = 1K , (3)
где N - количество компонент региональной безопасности; Ki - количество параметров, описывающих i-й компонент региональной безопасности.
Все множество параметров, описывающих различные компоненты региональной безопасности, разделяется на две группы: внешние и внутренние. На параметры внешней среды система управления РБ оказывать прямого воздействия не может, а, значит, должна к ним адаптироваться. Параметры внутренней среды региона - экономические, социальные, экологические, техногенные являются управляемыми. Воздействуя на них, можно управлять региональной безопасностью.
В качестве меры для интегральной оценки региональной безопасности предлагается использовать матрицу региональной безопасности [12], которая формируется на основе системы индикаторов безопасности региона и включает в себя показатели для каждой сферы безопасности [13]:
Mrs = К j }, mij = Pi, j, i = 1N, J = 1K, K = max (Ki ), (4)
i
где Mrs - матрица РБ; p^ - j-й показатель i-го компонента РБ; N - количество компонент РБ, Ki и K - количество показателей i-го компонента и наибольшее количество показателей в строке матрицы РБ соответственно.
Анализ матрицы РБ позволяет разработать формальные процедуры сравнения различных сценариев социально-экономического развития региона в заданных условиях.
Для каждого показателя региональной безопасности справедливо утверждение, что состояние РБ считается безопасным по данному показателю, если значение этого показателя находится в пределах допустимого интервала значений:
min ij < mij < max j . (5)
Предельно допустимые нижние ттгу и верхние таху значения каждого параметра РБ определяются из регламентирующей документации, а при ее отсутствии - с помощью экспертных оценок. Таким образом, в матричном виде условие безопасности региона определяется следующим образом:
Мш1и ^ МЯБ < Мшах • (6)
Выражение (6) используется для определения состояний региональной безопасности, при которых возникают угрозы (риски), требующие оперативного принятия определенных мер, направленных на их устранение или смягчение негативных последствий от воздействия на элементы социально-экономической системы региона.
Стоит отдельно отметить, что для учёта особенностей процессов обеспечения региональной безопасности необходимо выработать особую систему параметров, связанных со спецификой конкретной территории. Для этого требуется и специальная проработка системы показателей региональной безопасности, которая должна быть взаимосвязана с общей схемой анализа показателей, использующихся на федеральном и отраслевом уровнях. Эта система должна также совмещаться с действующей системой статистики и прогнозирования, сопровождаться регулярным мониторингом и прогнозированием факторов, влияющих на уровень угроз региональной безопасности [14].
С другой стороны, динамику региональной безопасности следует рассматривать как изменение сложной системы и представить ее в виде последовательности устойчивых состояний:
{Бк},Бк е к = 1К, (7)
где - множество устойчивых состояний системы, К - количество устойчивых состояний.
Для определения механизмов изменения состояния используется матрицу переходов. Каждый элемент матрицы переходов отражает возможность перехода из одного устойчивого состояния системы в другое. На эту возможность влияет «цена перехода» с¿¿, изменение оценки региональной безопасности ДМд5(г,у), а также время совершения изменения состояния системы Ту. В данном случае под ценой перехода с, понимается оценка требуемых для изменения состояния ресурсов, выраженных в единых единицах измерения (например, в денежных условных единицах). Параметр ЛМя5(у) отражает то, как именно изменится значение каждого показателя матрицы региональной безопасности при переходе из текущего состояния в новое. Параметр Ту характеризует период времени, которое потребуется системе для перехода в новое состояние. Матрица переходов имеет вид:
0 Р12 Р21 0
••• Р1К, ••• Р2 К,
(8)
РК, 1 РК, 2 • •• 0
при этом Р(] = /(с1], (О'ХТ/ )
На элементы матрицы переходов накладываются следующие ограничения, вызванные вероятностным характером величины Pj:
Ks Ks
0 <Pij < 1, ^ Pij = 1, ^ Pij = 1. (9)
i=1 j=1
Любое мероприятие, связанное с изменением состояния региональной безопасности, предлагается рассматривать как соответствующий проект, применяя к нему методический аппарат теории управления проектами [7].
С точки зрения управления проектами совокупность отдельных предметно-ориентированных проектов объединяются в программы:
PROG = {PR},i = 1,Npr , (10)
где Npr - количество проектов в программе.
В общепринятом представлении проект определяется как последовательность фаз (стадий), которые проходит проект в ходе своего жизненного цикла, а также совокупностью свойств, которые характеризуют его как относительно обособленный объект управления:
PR = {LF, GPR, Type, RS, RK, TLF}, (11)
где LF - жизненный цикл проекта; GPR - цель и задачи проекта; Type - тип проекта (инвестиционный, некоммерческий, оперативный, стратегический и др.); RS - ресурсы, необходимые для реализации проекта; RK - риски реализации проекта (для региональной безопасности - угрозы); TLF - продолжительность жизненного цикла проекта.
Принимая во внимание информацию о жизненном цикле проекта, представленную в работах [4, 5, 8], математически его можно представить в следующем виде:
LF = ( Ph, Lk), (12)
где Ph - множество фаз жизненного цикла, Lk- множество связей между фазами.
Такая формальная конструкция соответствует математическим моделям, которые применяются в теории и практике управления проектами [7 - 9], и позволяет представить жизненный цикл проекта в виде ориентированного взвешенного графа. В такой постановке задачи Ph определяет множество вершин орграфа, а Lk задает множество дуг и их характеристики (направление и веса).
Согласно международному стандарту ISO 21500:2014 [10] по управлению проектами выделяется пять основных фаз проекта: инициализация, планирование, исполнение, управление, завершение (рис. 1). В качестве весов дуг используется вероятность перехода из одной фазы проекта в другую. При этом вероятность перехода зависит от результатов выполнения фазы проекта. В свою очередь, на результат реализации определенной фазы проекта влияет текущее и/или прогнозируемое состояние региональной безопасности.
Следует отметить, что данная конструкция может усложняться за счет введения дополнительных весов для дуг орграфа. Так, например, можно к весам добавить параметры, характеризующие «стоимость» перехода или временные задержки между фазами. Для решения задач на графах, дуги которых имеют несколько весов, применяются методы потокового программирования [15].
Рис. 1. Обобщенное представление жизненного цикла проекта
Связь между двумя фазами проекта определяется следующим образом:
lij =< Phi, Phj, Wij >, Wij = funciPhi,Mrs ), (13)
где Phi - фаза проекта, из которой осуществляется переход; Phj - фаза проекта, в которую осуществляется переход; Wj - вектор весовых коэффициентов связи.
При этом вектор весовых коэффициентов связи Wj определяется, как
функциональная зависимость от результатов предыдущей фазы проекта и состояния региональной безопасности, оцененного с помощью матрицы РБ.
Сетевая модель представления жизненного цикла проекта позволяет формулировать и решать разнообразные задачи управления. Основной задачей управления является формирование последовательности выполнения фаз проекта в зависимости от различных параметров проекта и последующая коррекция хода выполнения проекта в зависимости от результатов реализации конкретной стадии.
Формальное описание фазы проекта представляется в виде кортежа:
Phl
Opl, Grl, Stl, Gl, RSl, T0l , Tlg, TLFl, Res1
(14)
где Ор1 = (о-}, - = 1, - множество операций, которые требуется выпол-
нить на 1-й фазе проекта; Ы^р — количество операций на 1-й фазе проекта;
От1 - календарный график выполнения 1-ой фазы проекта; - множество стейкхолдеров (заинтересованных лиц) на 1-й фазе проекта; О1 - цели и задачи 1-й фазы проекта; ЯБ1 - множество ресурсов, требуемых для выполнения 1-й
фазы; Т0 и Т1& - начальное и конечное время выполнения 1-й фазы проекта;
ТЬР - продолжительность 1-й фазы проекта; Res1 - результаты выполнения 1-й фазы проекта.
Каждую операцию можно описать с точки зрения процессного подхода [16], выделив основной процесс, исходные материалы и информацию, исполнителей, регламенты и процедуры выполнения процесса, а также его результаты. Календарный график реализации фазы проекта предназначен для описания последовательности выполнения определенных операций и может быть представлен в виде сетевой структуры.
Традиционно в качестве стейкхолдеров рассматриваются следующие субъекты управления: инвестор, заказчик, генконтрактор, руководитель проекта, исполнитель проекта, поставщик, официальный регулятор. При этом разработаны математические модели [4, 7], описывающие поведение каждой из заинтересованных сторон в зависимости от их целевых установок и критериев оценки результатов.
Цели и задачи конкретной фазы выполнения проекта определяются в результате декомпозиции глобальной цели проекта. Для этого предлагается применять функционально-целевой подход [17] к исследованию сложных систем. В качестве ресурсов рассматриваются как материальные, так и нематериальные объекты, которые необходимы для успешной реализации фазы проекта. Задается внутренняя структура множества ресурсов, в которой выделяются отдельные подмножества потребностей и лимитов (ресурсных ограничений).
Согласно основным положениям проектного менеджмента на временные характеристики проекта и его фазы накладываются ограничения:
Тд < / + Т^р ^ Т^ - на время реализации фазы проекта;
I
Т^р — ''¡Т^р - на соотношение продолжительности проекта и про-I=1
должительности его фаз.
В рамках проводимого исследования результаты выполнения фазы проекта должны влиять на состояние региональной безопасности. Для этого предлагается при оценке результатов реализации фазы сразу формировать ее в виде изменения показателей региональной безопасности, то есть каждой фазе проекта ставить в соответствие ЛMRS.
В данном разделе рассмотрена концептуальная модель объекта исследования - региональной безопасности, регламентирующая основные структурные части и их внутреннюю взаимосвязь на определенном уровне детализации модели. Взаимодействие между компонентами модели разных уровней детализации представлено в общей схеме управления региональной безопасностью.
3. Концептуальная модель системы управления региональной безопасностью
В общем случае задача управления региональной безопасностью заключается в поиске такого допустимого вектора управления, которое имеет максимальную эффективность и определяет оптимальную траекторию движения объекта управления в пространстве устойчивых состояний. Опираясь на аппарат теории управления [18, 19], формально модель системы управления РБ можно
представить в классической форме (рис. 2). Такая обобщенная математическая постановка адаптирована для задач управления системами различной природы, в том числе региональной безопасностью [12].
Рис. 2. Общая концептуальная схема управления региональной безопасностью
Для оценки эффективности управления предлагается использовать функционал вида:
Е(и) = max f (и, s), f = f (и, Foc (и, в, Prs, t)), (15)
ugU
где и G U - управляющее воздействие, s G S - состояние объекта управления.
Для определения текущего состояния объекта управления используется функция вида:
s = Foc (и, в, Prs , t), (16)
где 9 - множество воздействий внешней среды; Prs - множество параметров объекта управления; t - время.
Модель субъекта управления структурно подразделяется на три функциональные составляющие: блок идентификации внешнего воздействия, блок идентификации состояния объекта управления и блок выработки управляющего воздействия.
Идентификация влияния внешней среды на объект управления представляется в виде:
I = Fext (e,MRS,t) , (17)
где I - оценка внешнего воздействия субъектом управления; 9 -непосредственно вектор внешнего воздействия; Mrs - матрица региональной безопасности; t - время.
Назначение блока идентификации внешнего воздействия состоит в формировании информации о влиянии внешней среды на показатели региональной безопасности.
Основной задачей блока идентификации состояния объекта управления является получение оценки текущего состояния региональной безопасности в терминах показателей соответствующей системы индикаторного оценивания. Формально функционирование данного блока можно представить в виде:
z(t) = Find (s,Mrs , t), (18)
где z(t) - оценка текущего состояния региональной безопасности; s - состояние объекта управления; MRS - матрица региональной безопасности; t - время.
Процесс выработки управляющего воздействия выполняется в два этапа:
1) Формирование множества применимых в текущих условиях стратегий управления U0, которое определяется в результате использования оператора вида:
ю(-): U х I ^ U0. (19)
Данный оператор осуществляет отображение декартового произведения множества всех возможных стратегий управления U и множества оценок внешнего воздействия I на множество допустимых в текущих условиях стратегий управления региональной безопасностью U0.
2) Формирование управляющего воздействия на объект управления. Для формального описания данного этапа используется выражение вида:
u = Fc (U о, z(t ),K0, Prog), (20)
где U0 - множество допустимых в текущих условиях стратегий управления; z(t) - оценка текущего состояния объекта управления; «(•) - функция полезности, задающая предпочтения субъекта управления; Prog - программа проектов (реализуемых и/или планируемых к реализации).
Под системой управления РБ (рис. 2) понимается совокупность информационных технологий и средств, позволяющих неявно управлять ходом реализации мероприятий в сфере обеспечения РБ. При этом основными задачами являются:
- оценка текущего состояния РБ;
- проведение анализа плана реализации или результатов выполнения проекта (мероприятия) в сфере РБ с целью выявления потенциальных угроз;
- выработка соответствующих рекомендаций ЛПР по реализации проекта или внесение корректировок в жизненный цикл проекта;
- оценка последствий при реализации предлагаемого управляющего воздействия на состояние РБ за счет манипуляции планируемыми и реализуемыми проектами.
Теоретико-множественная модель (8) - (11), (15) - (20) обеспечивает формальную основу для автоматизации синтеза программной исполнительной среды управления региональной безопасностью и выбора адекватных средств информационной поддержки задач управления и принятия решений для успешной реализации каждой фазы жизненного цикла проекта. В модель могут быть встроены теоретические конструкции [20], что позволит также решать задачи координации в системах управления региональной безопасностью.
При реализации предлагаемой модели необходимо учитывать, что появление новых проектов, как правило, зависит от состояния региональной безопасности, а цели проектов должны быть ориентированы на нейтрализацию потенциальных угроз и опасностей, а также на смягчение последствий возможных кризисных ситуаций в регионе.
4. Системная модель жизненного цикла региональных кризисных ситуаций
Региональная кризисная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате возникновения опасных явлений социально-экономического, геополитического, техногенного или природного характера, которая повлекла за собой изменение состояния региональной экономики, угрожающее развитию региона [3]. Типы и критерии региональных кризисных ситуаций подробно рассматриваются в работе [21].
Все виды региональных кризисных ситуаций объединяет важная деталь -процесс зарождения каждой из них является скрытым (неочевидным) и, как правило, начинается в нормальных условиях в результате накопления противоречий, источников угроз, дефектов и постепенной деградации системы.
По динамике развития региональные кризисные ситуации классифицируются следующим образом:
— медленно развивающиеся кризисные ситуации - это ситуации, когда имеется достаточно большой резерв времени для принятия управленческих решений и реализации превентивного управления развитием кризисной ситуацией;
— быстро протекающие кризисные ситуации - ситуации, скорость нарастания и распространения которых ограничена, что создает резерв времени на выработку и реализацию управленческих решений, направленных на стабилизацию ситуации или снижение нанесенного ущерба;
— мгновенные кризисные ситуации, когда отсутствует резерв времени для принятия оперативных решений ситуационного управления.
В работе исследуются преимущественно быстро протекающие и медленно развивающиеся кризисные ситуации, как наиболее типичные для региональных социально-экономических систем.
Системная модель жизненного цикла региональных кризисных ситуаций предназначена для концептуального описания и последующего анализа этапов зарождения, развития, нейтрализации и смягчения последствий кризисных явлений и процессов, происходящих в социально-экономической сфере, а также для выявления причин их возникновения. Использование модели позволяет идентифицировать и типизировать текущую стадию развития кризисной ситуации, оценить ресурсные затраты на реализацию антикризисных мероприятий на данной стадии в зависимости от выбранного сценария управления, а также обеспечивает возможность прогнозирования ее динамики на качественном уровне в заданных условиях обстановки. Формализованное представление жизненного цикла развития региональных кризисных ситуаций основано на концептуальной модели региональной безопасности [3].
Для построения концептуальной модели жизненного цикла региональных кризисных ситуаций предлагается использовать триадный подход к концептуальному моделированию сложных процессов и систем [22, 23].
Аппарат триадных сетевых моделей обеспечивает наглядное представление и формализацию знаний о целевых, структурных, динамических характеристиках функционирования сложных объектов, возможных сценариях и результатах поведения соответствующих систем и процессов. Триадный подход успешно используется для моделирования жизненного цикла сложных объектов управления различной природы, так как учитывает характеристики цикличности развития системы и/или процесса.
Триадная концептуальная модель жизненного цикла региональных кризисных ситуаций состоит из множества взаимосвязанных подмоделей, каждая из которых представляется в виде триады - графа с тремя вершинами (рис. 3). Вершинам соответствуют множества объектов модели, а ребрам -отношения между ними. Такое представление модели является удобным и наглядным для системного анализа процессов управления региональной безопасностью в условиях кризисных ситуаций.
Рис. 3. Системная модель управления жизненным циклом кризисных ситуаций
При формировании триад должны соблюдаться требования [23]:
- элементы триад должны быть взаимосвязаны по какому-либо отношению, например, по виду деятельности или по функциональной зависимости;
- элементы триад должны быть адекватны друг другу, то есть соответствовать друг другу по какому-либо принципу и отображаться друг на друга.
Первая триада отображает потребности в нейтрализации возникшей кризисной ситуации или источника угроз ее возникновения. В данном случае существует множество потребностей R, связанных с нейтрализацией множества региональных кризисных ситуаций CS. Для него определяется множество PL планов антикризисных мероприятий по нейтрализации множества кризисных ситуаций CS, т.е. по удовлетворению потребностей R. При этом одно множество может быть отображено на другое:
Вторая триада на основе множества CS формирует множество целей G, связанных с нейтрализацией кризисных ситуаций, и множество проблем PR, которые необходимо решить, чтобы достичь множество целей G. Процесс
Е
Возможно и обратное отображение: например, л- : СБ ^ РЬ .
1
формирования первых двух триад является слабо формализуемым и реализуется на основе опытных данных и знаний экспертов, которые зачастую содержатся в экспертных системах. Сложность формирования множества целей О, отражающих множество СБ, заключается в том, что глобальная цель системы управления иерархична, динамична и приоритеты отдельных подцелей могут меняться непредвиденным образом в процессе управления ходом развития кризисных ситуаций.
а0: СБ ^ О, ^т
Третья триада переводит множество целей О на множество функций Е, которые необходимо выполнить, чтобы достичь поставленные цели управления по локализации и смягчению последствий кризисных ситуаций. Конкретизация множества целей О осуществляется через формирование множества задач Z, которые отражают подцели в качественном и/или в количественных отношениях, а также в пространстве и во времени. Множество функций Е, которые необходимо выполнить для нейтрализации кризисных ситуаций, включает в себя функции мониторинга, планирования, прогнозирования, предупреждения, управления, принятия решения, диагностики и анализа состояния объектов, а также сценарный анализ развития кризисных ситуаций, оценку результативности антикризисных мероприятий и исполнения принятых управленческих решений, затрат, потребностей в ресурсах и т.д.
Четвертая триада отображает необходимость поиска (подбора) множества функциональных систем Б (субъектов управления, обладающих требуемыми компетенциями в плане нейтрализации кризисной ситуации) для реализации множества функций Е. При этом каждая функциональная система должна иметь определенную структуру, которая отражает реализуемый ею алгоритм управления (набор действий, компетенций). В связи с этим, возникает проблема формирования множества алгоритмов (структур) А и выбора из них такого алгоритма (структуры), который наилучшим образом позволит системе управления региональной безопасностью выполнять соответствующую функцию в смысле выбранного критерия эффективности. При этом функции могут выполняться как в автоматическом, так и в автоматизированном режиме.
а1: СБ ^ РЯ, а2: РЯ ^ О.
РБ1
V* : Е ^ Б Р Уп Ъ
V2:А ^ Б.
А
Пятая триада отображает множество функциональных систем S на множество организационных структур управления SS (композиций элементов множества S) через множество моделей M этих композиций. Каждая модель (спецификация) конфигурации функциональной системы отражает конкретные элементы ее состава: ресурсы, сервисы, технологии, затраты, потребности, ограничения и т.д. Задача выбора модели конфигурации для заданных условий формализуется на основе оптимизации конфигурации по выбранным критериям эффективности.
Шестая триада отображает множество конфигураций организационных структур SS функциональных систем (территориальных координационных комиссий) на множество антикризисных мероприятий W, которые необходимо выполнить с использованием множества имеющихся в наличии средств T. При решении задачи выбора средств (исполнительных ресурсов) необходимо, чтобы она была согласована не только с возможностями функциональной системы SS, компетенциями субъектов управления безопасностью, но и с характером самой кризисной ситуации, а также особенностями реализуемых мер противодействия ее развитию.
Седьмая триада на основе множества проведенных антикризисных мероприятий W формирует множество новых состояний процесса развития кризисных ситуаций C. Эти новые состояния получаются в результате целенаправленных управляющих воздействий на процесс развития кризисной ситуации посредством использования множества имеющихся ресурсов RS для управления кризисной ситуацией. При этом множество ресурсов RS выбирается как исходя из условий ситуационного управления «точно в срок» с учетом пространственно-временных и других ограничений с целью перевода кризисной ситуации в безопасное состояние, так и на основе требований к снижению риска возникновения новой кризисной ситуации. Данный процесс - это процесс непосредственного управления кризисной ситуацией, который заключается в целенаправленном переводе кризисной ситуации или объекта-источника угрозы ее возникновения из одного состояния в другое.
Восьмая триада отображает множество новых ситуаций С на множество предыдущих кризисных ситуаций СБ через множество оценок новых состояний Е. Множество оценок Е позволяет судить об эффективности предпринятых антикризисных организационно-управленческих мер по нейтрализации угроз развития новых кризисных ситуаций. Оценка эффективности проводится по скалярному или векторному критерию, характеризующему степень близости кризисной ситуации к ситуации с требуемым (желаемым) уровнем безопасности.
Интеграция построенных триад в единую системную модель показана на рис. 3. Элементы множеств нижнего уровня также можно соединять между собой. При этом образуются новые триады, которые являются объектами для дальнейших системных исследований.
Таким образом, формализация процессов обеспечения региональной безопасности в условиях кризисных ситуаций в виде триадной концептуальной модели обеспечивает возможность интеграции в единую систему основных направлений деятельности субъектов управления, связанные с этими процессами. Вместе с тем, предложенная модель обеспечивает основу для анализа и оценки эффективности выбранной программы мероприятий (проекта) достижения глобальной цели управления - нейтрализации кризисной ситуации и смягчения ее последствий.
Заключение
В работе получены следующие основные результаты:
1. Предложены новые формулировки терминов в сфере региональной безопасности, не противоречащие официально принятым и уточняющие содержание этой перспективной предметной области с помощью конкретных формализмов, что расширяет понятийный аппарат теории безопасности сложных систем и делает его более конструктивным.
2. Впервые предложен подход к формализации задачи управления региональной безопасностью, основанный на комбинированном применении технологии концептуального моделирования, формального аппарата теории управления и проектного менеджмента.
3. Разработана новая теоретико-множественная модель жизненного цикла управления проектами, адаптированная и расширенная на задачи обеспечения безопасности социально-экономических систем регионального уровня, а также отличающаяся полнотой формального описания объектов и задач управления безопасностью и связанных с ними информационных процессов. Модель имеет многоуровневую структуру и обеспечивает возможность построения онтологических и имитационных моделей региональной безопасности, которые могут быть использованы в составе систем поддержки принятия решений в сфере регионального управления.
р0: С ^СБ, г п. „гх
р:С ^ Е, р2 : Е ^ СБ.
Е
Результаты использованы при реализации «Стратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года» на территории Мурманской области в части создания средств информационной поддержки принятия решений [24] в сфере управления региональной безопасностью. Эти средства позволяют ЛПР получать в автоматизированном режиме агрегированную аналитическую информацию о возможных последствиях реализации того или иного регионального проекта еще на стадии его планирования, а также оценивать эффективность принимаемых решений в фазе оперативного управления проектом.
Литература
1. Загребнев, С.А. Региональная безопасность в системе национальной безопасности Российской Федерации / С.А. Загребнев // Власть. - 2010. - №10.
- С.90-92.
2. Ильин, В.А. Национальная и региональная безопасность: взгляд из региона / В.А. Ильин // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. - 2013. - №3(27). - С.9-20.
3. Маслобоев, А.В. Информационное измерение региональной безопасности в Арктике / А.В. Маслобоев, В.А. Путилов. - Апатиты: КНЦ РАН, 2016. - 222 с.
4. Воропаев, В.И. Математические модели проектного управления для заинтересованных сторон / В.И. Воропаев, Я.Д. Гельруд // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления ВСПУ-2014. - М.: ИПУ РАН, 2014. - С.8278-8289.
5. Воропаев, В.И. Математические модели управления для руководителя и команды управления проектом (часть 1) / В.И. Воропаев, Я.Д. Гельруд // Управление проектами и программами. - 2014. - Вып. 1(37). - С.62-71.
6. Катаев, А.В. Управление проектами: математические модели оптимального назначения исполнителей проектных работ / А.В. Катаев, Т.М. Катаева, Е.Л. Макарова // Известия Саратовского университета. Серия «Экономика. Управление. Право». - 2016. - Т.16. - Вып.3. - С.294-299.
7. Новиков, Д.А. Управление проектами: организационные механизмы / Д.А. Новиков. - М.: ПМСОФТ, 2007. - 140 с.
8. Логиновский, О.В. Информационно-аналитическая система управления проектами на базе использования комплекса математических моделей функционирования стейкхолдеров / О.В. Логиновский, Я.Д. Гельруд // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». - 2015. - Т.15. - №3. - С.133-141.
9. Привалов, А.И. Математические модели управления проектами в решении системных проблем экономики / А.И. Привалов // Сегодня и завтра российской экономики. - 2009. - №26. - С.43-48.
10.ГОСТ Р ИСО 21500:2014 «Руководство по проектному менеджменту». - М.: Стандартинформ, 2015. - 46 с.
11.Международный Стандарт по Управлению Проектами ISO 21500:2012. -Режим доступа: http://mconlab.com/stati/proekty/27-iso-21500-russkaya-versiya
12.Маслобоев, А.В. Развитие методологии сетецентрического управления региональной безопасностью. Системный анализ проблемы / А.В. Маслобоев, В.А. Путилов // Труды Института системного анализа РАН. -Ч.1. - 2016.
- Т.66. - №1. - С.26-39.
13.Bystrov, V.V. The Information Technology of Multi-model Forecasting of the Regional Comprehensive Security / V.V. Bystrov, S.N. Malygina, D.N. Khaliullina // Proceedings of the 5th Computer Science On-line Conference Advances in Intelligent Systems and Computing, - 2016. - Vol.466. - P.475-482.
14.Шульц, В.Л. Управление региональной безопасностью на основе сценарного подхода / В.Л. Шульц, В.В. Кульба, А.Б. Шелков, И.В. Чернов. - М.: ИПУ РАН, 2014. - 163 с.
15.Кутепов, В.П. Граф-схемное потоковое параллельное программирование: язык, процессная модель, реализация на компьютерных системах / В.П. Кутепов, В.Н. Маланин, Н.А. Панков // Известия РАН. Теория и системы управления. - 2012. - №1. - С.67-82.
16.Наумов, А.А. Управление экономическими системами: процессный подход / А.А. Наумов, М.А. Максимов. - Новосибирск: ОФСЕТ, 2008. - 300 с.
17.Емельянов, С.В. Информационные технологии регионального управления / С.В. Емельянов, Ю.С. Попков, А.Г. Олейник, В.А. Путилов. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 400 с.
18.Новиков, Д.А. Теория управления организационными системами / Д.А. Новиков. - 3-е изд., испр. и дополн. - М.: Физматлит, 2012. - 604 с.
19.Цыгичко, В.Н. Руководителю о принятии решений / В.Н. Цыгичко. - 3-е изд. перераб и доп. - М.: Красанд, 2010. - 352 с.
20.Маслобоев, А.В. Координация в многоуровневых сетецентрических системах управления региональной безопасностью: подход и формальная модель / А.В. Маслобоев, В.А. Путилов, А.В. Сютин // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2015. - Т.15. - №1. - С.130-138.
21.Вечканов, Г.С. Экономическая теория / Г.С. Вечканов. - С-Пб.: Питер, 2011. - 512 с.
22.Юдицкий, С.А. Триадный подход к моделированию систем сетецентричес-кого управления / С.А. Юдицкий, П.Н. Владиславлев, Д.С. Точ // Управление большими системами. - 2010. - №28. - С.24-39.
23.Ямалов, И.У. Моделирование процессов управления и принятия решений в условиях чрезвычайных ситуаций / И.У. Ямалов. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 288 с.
24.Маслобоев, А.В. Система поддержки принятия решений в условиях региональных кризисных ситуаций / А.В. Маслобоев // Информационные ресурсы России. - 2017. - №4(158). - С.25-32.
Сведения об авторах
Путилов Владимир Александрович - д.т.н., профессор, научный руководитель, заслуженный деятель науки РФ, e-mail: putilov@iimm.ru
Vladimir A. Putilov - Dr. Sci. (Tech.), professor, research supervisor, honoured science worker of the Russian Federation
Маслобоев Андрей Владимирович - д.т.н., доцент, старший научный сотрудник, e-mail: masloboev@iimm. ru
Andrey V. Masloboev - Dr. Sci. (Tech.), associate professor, senior research fellow
Быстров Виталий Викторович - к.т.н., старший научный сотрудник, e-mail: bystrov@iimm.ru
Vitaliy V. Bystrov - PhD (Tech. Sci.), senior research fellow
