CC BY
8
8. Фонд «Институт экономики города» (ИЭГ) [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.urbaneconomics.ru. (дата обращения: 25.05.2018)
УДК 004
Аксенов А.В. студент
кафедра «Экономики и менеджмента в промышленности»
Киселев Ю.В. студент
кафедра «Экономики и менеджмента в промышленности» Киреев В.С. доцент
кафедра «Кибернетики» Национальный Исследовательский Ядерный Университет
«МИФИ» Россия, г. Москва ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОНЛАЙН БИЗНЕС-ТРЕНАЖЕРА НА ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON И
ФРЕЙМВОРКЕ DJANGO Данная статья посвящена проектированию и разработке онлайн бизнес-тренажера на основе когнитивного моделирования. В работе рассмотрены отечественные бизнес-симуляторы и дисциплины, изучаемые в них. Дано определение когнитивному моделированию и разработан тренажер на основе когнитивной карты. Приведен обзор принципа работы разработанного тренажера и алгоритм пересчета когнитивной карты. Представлена архитектура и экранные формы тренажера.
Ключевые слова: бизнес-симулятор, имитация, деловые игры, учебный процесс, имитационная система.
Aksenov A. V.
student of dept. « Economics and Management in Industry», National
Research Nuclear University «MEPhI»
Russia, Moscow Kiselev U. V.
student of dept. « Economics and Management in Industry», National
Research Nuclear University «MEPhI»
Russia, Moscow Kireev V.S.
docent of dept. «Cybernetics», National Research Nuclear University
«MEPhI» Russia, Moscow
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF ONLINE BUSINESS SIMULATOR IN PROGRAMMING LANGUAGE PYTHON AND
FRAMEWORK DJANGO
This work is devoted to designing and developing an online business simulator based on cognitive modeling. Domestic business simulators are considered in this work and also disciplines studied in them. A definition of cognitive modeling is given there and a simulator based on the cognitive map is developed. The review of the working principle of the developed simulator and the algorithm of cognitive map recalculation is given. The architecture and screen forms of the simulator are presented.
Keywords: business simulator, imitation, business games, educational process, imitating system.
Введение
Зачастую в процессах управления возникает необходимость принятия правильных решений в самых различных ситуациях. Для принятия решений в условиях дефицита количественной и качественной информации эксперты вынуждены опираться на собственный опыт и интуицию. Субъективную модель слабоструктурированной динамической ситуации называют когнитивной картой. Данную модель возможно использовать в качестве бизнес-симулятора.
Бизнес симуляторы
Бизнес-симулятор - это компьютерная программа, имитирующая управленческую деятельность во взаимодействии с другими игроками в среде виртуальной бизнес-задачи [2]. Сегодня, бизнес-симуляторы становятся все более популярными, так как дают человеку возможность тренироваться в виртуальной среде, чтобы избежать ошибок в реальности.
Несмотря на то, что многие скептически относятся к таким программам, практика и исследования показывают противоположный результат - подобные программы существенно помогают как в работе, так и в учебной деятельности.
Таблица 1 дисциплины изучаемые в бизнес-симуляторах
Дисциплины Дисциплины
БИЗНЕС-КУРС НИКСДОРФ МЭМ
Предприятие Корпорация плюс Карл Дельта Биржа
Бухгалтерский учет и аудит V V
Экономическая V V V V V
теория
Финансы и кредит V V V
Экономика V V V V V
предприятия
Менеджмент V V V V
Биржевое дело V V V
Инвестиционный анализ V V V
Маркетинг V V V V V V
В таблице 1 приведены примеры отечественных бизнес-симуляторов дисциплины, изучаемые в них.
Из анализа данных, представленных в таблице 1, можно сделать вывод, что большинство симуляторов имеют обширный спектр задач, что делает процесс обучения более многогранным. Бизнес-симуляторы позволяют комплексно изучать основные экономические дисциплины и предоставляют возможность на практике проверить полученные профессиональные знания в областях управления и экономики [4].
Применение бизнес-симулятор дает не только возможность изучения и освоения функционирования виртуального предприятия, но и использование приобретенных управленческих навыков и знаний в практическом пространстве.
В связи с перечисленными преимуществами становится целесообразно заниматься разработкой новых симуляторов, используя разнообразные подходы.
Когнитивное моделирование
Когнитивное моделирование - это анализ, определяющий направление и силы влияния факторов на перевод объекта управления в целевое состояние [2].
Классическая когнитивная карта - ориентированный граф (См. Рис.1), в котором вершины соответствуют факторам, а дуги - это связи между факторами имеющие коэффициент и знак, соответствующий силе фактора.
Когнитивные карты создаются и изменяются вследствие активного взаимодействия субъекта с объектом моделирования. При этом когнитивные карты могут быть различного «масштаба» и организации [2].
Когнитивное моделирование способствует лучше понимать проблемную ситуацию, выявлять противоречия и производить качественный анализ системы. Когнитивная структуризация знаний об объекте и его внешней среды является базой для когнитивного моделирования.
Удовлетворенность
жизнью +0,7
+0,7/ / ( У ( +0.2^/+0'7 Семейное\
Влагополучие\
/ -о.Ц —^ / \ Успехич +0 / \ в раВоте) +0,8/
Деньги
X ВЪн Время на раВоту
Рисунок 1. Когнитивная карта
Принцип работы
В работе тренажера участвуют три категории пользователей (См. Рис.2):
• Эксперт(аналитик) - лицо, хорошо знающие сущность причинно-следственных связей между факторами объекта моделирования. Задачей данного пользователя является созданий когнитивной карты и сценария симуляции
• Обучаемый - лицо, которому целенаправленно передают знания. Данный пользователь должен проходить симуляцию созданную экспертом.
• Супервайзер - лицо, контролирующие процесс обучения.
ис С ИМуЛ Я ЦИЯ /
Эксперт {аналитик) Супервайзер
Рисунок 2. Процесс работы тренажера
Создание сценария и когнитивной карты. На данном этапе эксперт должен создать когнитивную карту (ориентированный граф) и сценарий с указанием событий и целями симуляции.
После того, как карта и сценарии созданы, тренажером могут
пользоваться обучаемые. На первом этапе обучаемым необходимо выбрать когнитивную карту, сценарий и проанализировать поставленные задачи, активировать процесс симуляции. Симуляция разделена на итерации (ходы) в рамках которых могут происходить случайные события, которые будут влиять на решения обучаемых.
В ходе симуляции обучаемому необходимо добиться поставленной цели (значения вершины) путем внесения изменений в когнитивную карту. После изменения значения вершины, пересчитываются все вершины в соответствии со связями вершин заложенных в созданной карте. При переходе на следующую итерацию, все значения предыдущей итерации сохраняются в базе данных для построения статистики прохождения симуляции. На любой итерации могут происходить случайные события, заложенные в созданном сценарии, которые будут влиять на пересчет значений карты. Случайное событие - изменение значения вершины без участия обучаемого.
В ходе работы с данным тренажером предполагается повышение не только навыков обучаемого, но и эксперта (аналитик), который будет создавать когнитивную карту и сценарий, путем улучшения понимания сущности причинно-следственных связей объекта моделирования.
Алгоритм пересчета когнитивной карты
Программный код тренажера написан на языке python версии 3.5. Код исполняется на сервере приложения (Django).
В основе тренажера лежит когнитивная карта объекта моделирования. При изменении значений вершин активируется алгоритм пересчета когнитивной карты.
В когнитивной карте вершины могут иметь разные единицы измерения, для корректного пересчета необходимо нормализовать данные:
valuen = value*bs-sealemin ^
sс<хlsmax sс<хlemin
где
valuen - нормированное значение вершины в интервале от 0 до 1.
valueabs - абсолютное значение вершины в интервале (-да;
s с a I ет in - минимально возможное абсолютное значение вершины
s с а I етах - максимально возможное абсолютное значение вершины
Для нормализованных данных запускается рекурсивный пересчет всех значений карты, начиная со значения измененной вершины.
После нормализации данных, происходит пересчет значений для зависимых от измененной вершины вершин. Данный процесс пересчета повторяется рекурсивно для всех зависимых вершин. В алгоритме исключено зацикливание пересчета вершин посредством ведения списка измененных вершин.
gUx;(t)*Wi;(t) )+X;(t) I 0
j* i
/
Z,(t)=f
V
где
Zj ( t) - Новое значение вершины i на итерации t,
Xj (t) - значение вершины i на итерации t,
Xj (t) - значение вершины j на итерции t
Wj j (t) - вес ребра между вершинами i и j на итерации t
f(x) - функция активации
Функции активации - логистическая функция.
Математически функция представляется:
1
f (X)=^ (3
Приводим значения вершин в соответствии с заданными единицами измерения и диапазоном.
VQ.lU6afos (SCQl6max SCQ.l6min) * Zj(t) + SCQ.l6mjn (4)
База данных тренажера
На основе данной базы данных происходит создание когнитивной карты и сценария.
База данных состоит из 9 таблиц:
1. K_map (Когнитивная карта) В данной модели эксперт создает идентификатор карты с наименованием и описанием
2. Department (Департаменты, к которым относятся вершины карты) Перед созданием вершин эксперту необходимо создать департаменты, к которым будут относится вершины карты. К примру: Внешние факторы: Ставка ЦБ РФ .
3. Node (Вершины когнитивной карты) В данной модели эксперт создает все вершины карты с указаниями наименования, значения, принадлежности к определённому департаменту. Так же в данной модели необходимо указывать итерацию для сохранения базовых значений, изменяемость вершины (возможность пользователя вносить изменения в данную вершину в процессе симуляции). В связи с тем, что вершины могут иметь разные единицы измерения, для корректного пересчета, необходимо указывать шкалы (максимальное и минимальное значение, которое может принимать вершина).
4. Link (Ребра, имеющие веса и соединяющие вершины) Эксперт должен указать вершину из который выходит связь и вершину в которую эта связь входит с указаниям веса(значения) данной связи.
5. Scenario (Сценарий) Эксперт создает идентификатор сценария, наименования и принадлежность к определенной карте.
6. Iteration (Итерации) Создаются количество итераций обрабатываемых в рамках определенного сценария
7. Change (Изменения, происходящие на определенной итерации и не
зависящие от действий пользователя) В данной модели выбирается вершина карты и итерация на которой значения данной вершины будет изменено. Необходимо задать условия (+,-) и значение прибавляемое или вычитаемое из значения вершины.
8. Reaction (Изменения, вносимые пользователем на итерациях симуляции) Все изменения вносимые пользователем в процессе прохождения симуляции записываются в данную модель.
9. Targets (Цели, которые должен достичь пользователь при прохождении симуляции) В данной модели эксперт должен выбрать вершину, приоритет задачи (high, medium, low). Задать значения и условия (>, <, =, >=, <=) в соответствии с которым будет происходить проверка значения выбранной вершины и заданного значения цели.
Ниже приведена физическая модель разработанной базы данных (см. Рис. 3):
Рисунок 3. Физическая модель базы данных тренажера Архитектура тренажера
Разработанный тренажер имеет микросервисную архитектуру и включает в себя три основные подсистемы (см. Рис. 4):
• Подсистема создания и редактирования когнитивных карт и сценария
• Подсистема симуляции
• Подсистема предоставления результатов моделирования.
Рисунок 4. Архитектура подсистем Экранные формы тренажера
Создание сценария и когнитивной карты. Доступ к данному меню возможен только с правами администратора. На рисунке 5 представлен интерфейс создания вершин когнитивной карты.
Рисунок 5 Создание вершин когнитивной карты На рисунке 6 предоставлен интерфейс выбора карты, после выбора карты будет открыто окно с предоставлениями данных карты и возможными сценариями. После выбор сценария открывается основное окно прохождения симуляции (См.Рис.7).
Рисунок 6 Выбор карты для прохождения симуляции
Рисунок 7 Основной интерфейс прохождения симуляции На рисунке 7 слева указаны департаменты, при нажатии на департамент открываются данные вершин принадлежащие данному департаменту. В рамках данной итерации пользователь может вносить изменения во все изменяемые вершины. Для активации алгоритма пересчета необходимо нажать на кнопку «Закончить ход». Внизу экрана указано событие, произошедшее на данной итерации. При нажатии на кнопку «Закончить ход» событие повлияет на данные при пересчете. После прохождения симуляции открывается окно со статистикой прохождения (См.Рис.8).
Рисунок 8 Статистика прохождения
Интерфейс, продемонстрированный на рисунке 8, имеет 3 вкладки. На вкладке итоги отображается достижения поставленных целей. На вкладке графики строятся гистограммы по каждой вершине по данным на каждой итерации. Вкладка общая таблица отображает данные всех вершин со значениями на каждой итерации симуляции в табличном формате.
Заключение
Применение бизнес-симуляторов сокращает время обучения персонала, повышает интерес к прохождению обучения[3]. Компьютерное моделирование на сегодняшний день является самым мощным аналитическим средством, вобравшим в себя весь арсенал новейших информационных технологий для конструирования моделей и интерпретации результатов моделирования. Разработанный тренажер направлен на обучение менеджеров среднего звена с целью повышение скорости интеграции сотрудника на предприятие, повышения их компетентности в области принятия управленческих решений. Основной особенностью разработанного тренажера является то, что весь процесс динамичный и симуляция проходит только на объекте моделирования. Знания предметной области повышаются не только у пользователей, проходящих симуляции, но и у экспертов, создающих для пользователей условия симуляции.
Использованные источники:
1. Шоптенко В.В. Использование бизнес-симуляторов в программах подготовки управленческих кадров и специалистов / В.В. Шоптенко, М.Е. Гуч, В.Н. Костяев // Научный журнал Братского государственного
университета
2. Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org (Дата обращения: 03.05.2018)
3. Трайнев В.А. Деловые игры в учебном процессе. Методология разработки и практика проведения.
4. Аксенов А.В., Киселев Ю.В., Киреев В.С. Обзор отечественных бизнес-симуляторов в процессе обучения специалистов экономического профиля. Электронный научно-технический журнал «Теория. Практика. Инновации» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.tpinauka.ru/2016/12/Aksenov.pdf
5. Киселев Ю.В., Аксенов А.В., Киреев В.С. Обзор методов ситуационного моделирования в управлении. Электронный научно-технический журнал «Теория. Практика. Инновации» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tpinauka.ru/2016/12/Kisselev.pdf
6. Каталевский Д. Ю. Основы имитационного моделирования и системного анализа в управлении: учебное пособие / Д. Ю. Каталевский. - М.: Издательство Московского университета, 2011. - 304 с.
7. Строгалев В. П., Толкачева И. О. Имитационное моделирование. - МГТУ им. Баумана, 2008.
8. Sterman J. Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World. McGraw Hill, 2000.
