CC BY
9УДК 519.7
УКРОЩЕНИЕ СУБЪЕКТИВНОСТИ В ЗАДАЧАХ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ Харитонов Валерий Алексеевич
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительного инжиниринга и материаловедения, e-mail: cems@pstu.ru.
Кривогина Дарья Николаевна Аспирантка, e-mail: darya.krivogina@gmail.com Сафонов Никита Игоревич Аспирант, e-mail: saf.nikita@gmail.com
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614000, г. Пермь, ул. Куйбышева 109
Аннотация. В статье обсуждаются авторские технологии моделирования индивидуальных предпочтений и их композиций, позволяющие «превзойти человеческую природу» в том числе в вопросах неманипулируемости, ценообразования, принятия согласованных решений, а также автоматизации и управления технологическими процессами производства на основе субъектно-ориентированной многокритериальной оптимизации.
Ключевые слова: субъективность, ценообразование, принятие согласованных решений, автоматизация и управления технологическими процессами производства, субъектно-ориентированная многокритериальная оптимизация.
Введение. Всякое управление субъективно [10], поскольку всегда может быть сопоставлено с субъективным выбором наилучшего управленческого решения на множестве альтернатив. Интересно заметить, что успешный выбор наиболее перспективных решений вполне соответствует поведению демона Максвелла, которое заключается в открытии «виртуальной дверцы» в закрытом сосуде для движущихся внутри него привилегированных молекул. Следовательно, это действие соответствует решению актуальной проблемы противодействия второму началу термодинамики - «тепловой смерти мира». Однако бесценный дар субъективного выбора, свойственный только Человеку [2], имеет противопоказания к применению в случаях сложности задач выбора по параметрам многоальтернативности, многофакторности исходных данных и чувствительности к их динамике, а также в условиях опасности манипулирования результатами со стороны внешней среды. Ключ к преодолению издержек субъективности управления при сохранении ее несомненного позитивного вклада лежит в области «механизации» ментальной деятельности Человека [1] в задачах выбора на основе моделирования его предпочтений с использованием информационных и математических технологий. В работе обсуждаются авторские технологии моделирования индивидуальных предпочтений и их композиций, которые наряду с известными направлениями развития идей кибернетики: («Кибернетика», «Кибернетика второго порядка», «Аутопоезис», «Гомеостатика, «Концептуальные кибернетики третьего и четвертого порядков», «Неокибернетика», «Кибернетика третьего порядка», «Новая кибернетика, посткибернетика», «Методология управления» [ 5; 6; 7, стр.
22-26; 9] и «Эвергетика» [3; 4]) - позволяют «превзойти человеческую природу и покорить вселенную» [10], в том числе, в вопросах неманипулируемости [1], ценообразования, принятия согласованных решений [11], а также автоматизации и управления технологическими процессами производства на основе субъектно-ориентированной многокритериальной оптимизации [12].
1. Неманипулируемые решения задач выбора. Укрощение субъективности в отношении снижения степени влияния внешних условий на результаты выбора, то есть обеспечения неманипулируемости, достигается [1] путем моделирования ментальной деятельности субъекта выбора. На рисунке 1 представлен процесс передачи ответственности за неманипулируемый выбор на множестве представления (рефлексия 1-го ранга - Я1) с субъекта управления на модель его поведения в задаче выбора на полном множестве представления альтернатив (рефлексия 2-го ранга - Я11), то есть на системы искусственного интеллекта (рис. 1). При этом происходит повышение ранга рефлексии за счет расхождения мнений субъекта выбора и системы искусственного интеллекта во времени. Процедура моделирования предпочтений декомпозируется на ряд частных задач: субъективный выбор и ранжирование существенных факторов, либо представление их в виде дерева критериев, построение функций приведения этих факторов к общей шкале комплексного оценивания для получения возможности линейной или матричной сверток, соответственно [10]. При этом следует учитывать, что такой подход связан с психологическими издержками субъективизма и особыми правилами и предубеждениями процессов принятия решений в условиях неопределенности [11].
Рефлексия 2-го ранга
Рис. 1. Концепция принятия неманипулируемых решений в задачах выбора
Принятие неманипулируемых решений, как следует из сказанного выше, непременно строится на основе моделирования ментальной деятельности субъекта выбора, независимо от степени сложности задач выбора. В некотором смысле, для простых задач выбора механизация ментальной деятельности является вынужденной, благодаря неблагоприятным внешним условиям. Для сложных задач, рассматриваемых ниже в качестве полезных иллюстраций укрощения субъективности, эта процедура совершенно необходима даже при благоприятных внешних условиях, поскольку при ее отсутствии проявляется ограниченность природных возможностей человека в решении задач выбора, делая его поведение подобным «бросанию костей» или «полному закрытию двери демона Максвелла», которое приобретает случайный характер.
2. Коллективные решения сложных задач выбора субъектами с пересекающимися интересами.
2.1. Ценообразование. Функция рынка, формирующего спрос, предложение и цену, как правило, не имеет более четкой процедуры, чем торг, в котором проявляются серьезные противоречия между игроками рынка, стремящимися к односторонней выгоде. Актуальной задачей становится нахождение справедливой, согласованной между потребителем и производителем, цены без утомительной и взаиморискованной процедуры торга. Если модели предпочтений строятся на полном множестве представления альтернатив, как это предполагалось в разделе 1, то данная процедура становится неманипулируемой. При этом, как показано ниже, игроки рынка оказываются представленными искусственными интеллектами, то есть моделями их поведения в задачах выбора, а процедура торга превращается в игру соответствующих автоматов.
Можно построить композицию (рис. 2) функций чувствительности (1) и (2) комплексных оценок XX и ^ моделей предпочтений обоих участников рынка к частным
критериям (цене) в фазовом х,у и квалиметрическом У, пространствах:
/V . /V .
Х(Х^х ,=соп* = Х(Х:)х 1=соп1 , X = ФП(х,) , X = ФП (X,) , (1)
) у 1=соШ1 = %) у 1=соШ1, X = ФП(у,), у, = ФП-1(Т1), (2)
где указанные пространства связаны между собой прямыми ФП и обратными ФП-1 функциями приведения.
Рис. 2. Процедура субъектно-ориентированного ценообразования
Представленная процедура реализуется посредством варьирования цены р = х1 = у1е |>тт,ртах с определением комплексных оценок моделей предпочтений X(х1)и У{у1)
Ф $
для фиксированных уровней качества X дх, У йу как уровней удовлетворенности
участников рынка от варианта сделки с ценой р (рис. 3). Процедура заканчивается при
* *
наступлении события X(р ) = У(р ), которое в равной мере устраивает обоих игроков, что
*
позволяет считать ценообразование завершенным с согласованной ценой (р ).
Рис. 3. Иллюстрация процедуры неманипулируемого согласованного ценообразования
Согласование цены произошло вопреки противоположным устремлениям участников рынка к достижению максимального с субъективной точки зрения результата. Подобные ситуации возникают в каждой среде взимодействующих субъектов и для своего разрешения требуют эффективных инструментальных средств преодоления негативного влияния субъективности на принимаемые коллективные решения.
2.2. Согласованные решения на основе обобщенных медианных схем. В отличие от известных процедур нахождения согласованных решений Хв , строящихся на
развитии принципов активной неманипулируемой экспертизы и обобщенной медианы [11], рассмотрим вариант наилучшего соблюдения интересов противостоящих друг другу коалиций I и II из участвующих в принятии решений реальных и виртуальных экспертов с
независимыми оценками объекта А"0(л1эксп), Л',,..,, = 1.2.1..п, в котором предлагается
использовать процедуру, представленную на рисунке 4.
В качестве примера приводится процедура повышения валидности принимаемых коллективных решений на основе расширения группы экспертов. В известных процедурах согласованные решения на основе обобщенных медианных схем принимаются в условиях волюнтаризма относительно возникающей зоны неопределенности, в рамках которой та или иная коалиция может получить односторонние преимущества. Наилучшее соблюдение интересов противостоящих друг другу коалиций достигается переходом от дискретных функций высказываний реальных и виртуальных экспертов к непрерывным путем использования процедуры интерполяции или графического метода построения вручную, что оправдывается однократным использованием результата. Точка пересечения полученных
непрерывных функций может служить полностью неманипулируемым согласованным решением X , позволяя преодолеть негативные факторы субъективности.
^ согл.
1 2
Рис. 4. Усовершенствование эвристики репрезентативности модели ценообразования с более полным учетом интересов коалиций в группе экспертов
Процедуры получения согласованных решений задачи выбора субъектами с пересекающимися интересами успешно использованы [12] при автоматизации и управлении технологическими процессами производства строительных материалов на основе моделирования экономических отношений рынка и производства, а так же субъектно-ориентированной многокритериальной оптимизации.
3. Автоматизация и управление технологическими процессами производства. 3.1. Моделирование экономических отношений рынка. Данная группа задач ориентируется на очевидное сходство между обобщенными формами представления функций спроса / предложения и функциями чувствительности моделей предпочтений потребителя и производителя, соответственно. Неполнота сходства проявляется описанием предпочтений не в фазовых, а в квалиметрических пространствах, а так же доступной многомерностью последних, в то время как фазовые модели рынков ограничиваются на практике двумя-тремя измерениями. Преимущество моделей предпочтений проявляется в высокой степени их чувствительности к многофакторным изменениям области определения и возможности оперативного прогнозирования динамики развития экономических объектов, а также в возможности моделирования на полном множестве представления объектов исследования с целью достижения неманипулируемости принимаемых решений.
Базовая модель решения задач автоматизации и управления технологическими процессами производства является бинарной по числу игроков рынка. Она включает в себя ряд последовательных процедур (рис. 5):
• разработка уравнений регрессии х (Ц) и У (Ц), связывающих в каждом случае значения детерминантов спроса или предложения с параметрами управления технологическим процессом Ц и Ц ;
• формирование одинаковых по размеру массивов данных для каждого детерминанта, кроме детерминантов цен потребителя Мх х N,N) и производителя Му ур), на
основе уравнении регрессии, а периодов дискретности - на основе ддиапазонов варьирования параметров управления их и их;
построение ФП каждого детерминанта к стандартной квалиметрической шкале [1-4] [11];
формирование массивов данных с помощью ФП для каждого детерминанта в квалиметрической шкале;
формирование двух массивов результатов последовательного комплексного
оценивания Мх и Му для каждой одноименной пары элементов цены посредством
р р
циклической процедуры варьирования ею в рамках установленного интервала с целью установления искомой согласованной цены по признаку равенства комплексных значений функций приведений (центральный график рис. 5) и заполнения ею одноименной пары элементов, отведенных для размещения значений согласованной цены;
разработка критериев многокритериальной оптимизации XI и У.
Рис. 5. Модель экономических отношений рынка и производства
3.2. Субъектно-ориентированная многокритериальная оптимизация. Корректным единственным решением задачи многокритериальной оптимизации является наилучшая альтернатива (адрес N,N )ор) из полного списка, соответствующая настройке параметров
технологического процесса (П1 ,иг) на выпуск продукции с набором характеристик качества и характеристик затрат производства, максимизирующих заданные функции полезности игроков рынка (X, У) при приоритете функции полезности потребителя. В связи с тем, что цены на продукцию согласованы, можно предложить следующую стратегию задачи оптимизации. На первом этапе максимизируются функции полезности потребителя X . Если результат единственный, то его адрес в массиве является решением. Если одинаковых результатов максимизации больше единицы, то вступает в действие второй этап, когда некорректность задачи устраняется дополнительным отбором по максимизации ранжированного ряда функции полезности производителя У . При наличии различного рода ограничений на предельные значения отдельных характеристик или сформированных из них функций до наступления первого этапа осуществляется процесс исключения альтернатив, неудовлетворяющих заданным ограничениям из полного списка. Исключение ведется с
учетом очевидного правила: обнаружение запретных областей в любом массиве модели (рис. 5) приводит к формированию идентичных запретных областей во всех других массивах.
Описанная процедура непротиворечива, что позволяет формулировать ее в виде алгоритмов, оперирующих с массивами. Подобные процедуры могут быть сформулированы в соответствии с ожиданиями динамики рынка продукции данного технологического процесса.
Заключение. В реальной жизни сохраняется настороженное отношение к самой субъективности как выражение недоверия к человеку - субъекту выбора, принятым им решениям и управлениям [8]. По нашему мнению, эта тенденция сформировалась не на пустом месте, а как следствие принятия неэффективных управленческих решений, связанных со сложными задачами выбора, несоответствующими природным возможностям человека, и проявляется в избыточном количестве нормативно-правовых, институциональных и бюрократических стандартов, ограничивающих акторов в их действиях, в том числе, абсолютно оправданных целесообразных управлениях. Возникает противоречие между очевидной потребностью человека к самовыражению через накопленный уникальный опыт жизни и возможностью самореализации из-за ограниченности человеческих возможностей в ментальной деятельности. Субъектно-ориентированное управление ставит своей целью сохранение и развитие уникальных способностей человека для общества на основе механизмов, повышающих валидность систем управления такого типа и принятия решений.
Представленные в данной работе технологии иллюстрируют широкие возможности повышения эффективности человеческой деятельности в таких ключевых направлениях, как принятие управленческих решений в условиях повышенной сложности задач выбора, включая эпизоды манипулирования, цивилизованного преодоления межчеловеческих противоречий и непонимания в процессах торга, ценообразования и неизбежной субъектно-ориентированной многокритериальной оптимизации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев А.О., Кривогина Д.Н., Харитонов В.А. Парадигма инженерной поддержки технологий субъектно-ориентированного управления // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (электронный журнал). 2015. № 112. С. 208-229. URL: http://ej.kubagro.ru/2015/08/pdf/15.pdf (дата обращения: 13.02.2017).
2. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Изд-во АН СССР. Т.1. 1954. 696 с.; Т.2. 1955. 616 с.
3. Виттих В.А. Проблемы эвергетики // Проблемы управления. 2014. Вып. 4. С. 69-71.
4. Виттих В.А. Понятие интерсубъективности в эвергетике // Онтология проектирования. 2014. № 4 (14) . С. 90-97.
5. Горский Ю.М., Степанов А.М., Теслинов А.Г. Гомеостатика. Гармония в игре противоречий. Иркутск: издательство «Репроцентр А1». 2008. 634 с.
6. Жуков Н.И. Философские основы кибернетики. Минск: БГУ. 1976. 224 c.
7. Новиков Д.А. Навигатор. История кибернетики, современное состояние, перспективы развития. Москва.: ЛЕНАНД. 2016. 160 с.
8. Новиков Д.А. Теория управления организационными системами. М.: Московский психолого-социальный институт. 2005. 581 с.
9. Теслер Г.С. Новая кибернетика. Киев: Логос. 2004. 404 с.
10. Харитонов В.А., Алексеев А.О. Концепция субъектно-ориентированного управления в социальных и экономических системах // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ. 2015. №05(109). С. 690706. IDA [article ID]: 1091505043. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2015/05/pdf/43.pdf, 1,062 у.п.л. (дата обращения: 22.03.2017)
11. Харитонов В.А., Гейхман Л.К., Кривогина Д.Н. Механизмы субъектно-ориентированного ценообразования в задачах управления венчурными проектами // Вестник Пермского университета. Сер. «Экономика» .2017. Том 12. № 1. С. 61-77. doi: 10.17072/1994-9960-2017-1-61-77
12. Шаманов В.А., Леонтьев С.В., Курзанов А.Д., Голубев В.А., Харитонов В.А. Современное состояние и перспективы оптимизации технологического процесса производства автоклавного газобетона [Электронный ресурс] // Фундаментальные исследования. 2015. № 5 (часть 3). C. 558-563. URL: http://www.rae.ru/fs/pdf/ 2015/5-3/38300.pdf свободный (дата обращения: 25.03.2017).
UDK 519.7
DETECTION OF SUBJECTIVITY IN TASKS OF AUTOMATION AND MANAGEMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES Valerii А. Kharitonov
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Civil Engineering and Material, e-mail: cems@pstu.ru.
Dar'ya N. Krivogina Postgraduate Student, e-mail: darya.krivogina@gmail.com. Nikita I. Safonov Postgraduate Student, e-mail: saf.nikita@gmail.com
Perm National Research Polytechnic University 29, Komsomolsky prospekt, Perm, 614990, Russia
Abstract. The authors discuss the author's technologies for modeling individual preferences and their compositions, which allow "to transcend human nature" including questions of non-manipulability, pricing, acceptance of coordinated decisions, and automation and management of technological production processes on the basis of subject-oriented multi-criteria optimization.
Keywords: subjectivity, pricing, adoption of coordinated decisions, automation and control of technological production processes, subject-oriented multi-objective optimization.
References
1. Alekseev A.O., Krivogina D.N., Kharitonov V.A. Paradigma inzhenernoi podderzhki tehnologii syb"ektno-orientirovannogo upravleniia [Paradigm engineering support of subject-
oriented management technology] // Polimatematicheskii setevoi electronnyi jurnal Kybanskogo gosydarstvennogo agrarnogo yniversiteta (elektronnyi nauchnyi zhurnal) = Multidisciplinary Network Electronic Scientific Journal of the Kuban State Agrarian University. 2015. №112. Pp. 208-229. Available at: http://ej.kubagro.ru/2015/08/pdf/15.pdf (Accessed 13.02.2017). (in Russian)
2. Vernadskii V.I. Izbrannye sochineniia [Selected works]. Moscow. Publ. of Academy of Sciences of USSR. Vol. 2. 1955. 616 p. (in Russian)
3. Vittikh V.A. Problemy evergetiki [Problems of the power industry] // Problemy upravleniia = Problems of management. 2014. №. 4. Pp. 69-71. (in Russian)
4. Vittikh V. A. Poniatie intersub"ektivnosti v evergetike [The concept of intersubjectivity in the theory of power engineering] // Ontologiia proektirovaniia = Ontology design. 2014. №4 (14). Pp. 90-97. (in Russian)
5. Gorskii Iu.M., Stepanov A.M., Teslinov A.G. Gomeostatika. Garmoniia v igre protivorechii [Harmony in the game is anti-dialect]. Irkutsk. Izdatel'stvo «Reprotsentr A1» = Reprocenter A1 Publishing House. 2008. 634 p. (in Russian)
6. Zhukov N.I. Filosofskie osnovy kibernetiki [Philosophical foundations of cybernetics]. Minsk. Belorusskiy gosudarstvennyy universitet = Belarusian State University Publ. 1976. 224 p. (in Russian)
7. Novikov D.A. Navigator. Istoriia kibernetiki, sovremennoe sostoianie, perspektivy razvitiia [Navigator. History of cybernetics, current state, development prospects]. Moscow. LENAND = LENAND Publ. 2016. 160 p. (in Russian).
8. Novikov D.A. Teoriya ypravleniya organizacionnimi sistemami [Organizational systems management theory]. Moscow. Moscovski psihologo-socialnii instityt = Moscow Psychological and Social Institute Publ. 2005. 581 p. (in Russian).
9. Tesler G.S. Novaia kibernetika [New cybernetics]. Kiev. 2004. 404 p. (in Russian)
10. Haritonov V.A., Alekseev A.O. Kontseptsiia sub"ektno-orientirovannogo upravleniia v sotsial'nykh i ekonomicheskikh sistemakh [The concept of agent-based control in social and economic systems] - Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2015. iss. 05 №109. Pp. 690-706. Available at http://ej.kubagro.ru/2015/05/pdf/43.pdf (accessed 22.03.2017 r.) (in Russian)
11. Kharitonov V.A., Geikhman L.K., Krivogina D.N. Mechanisms of object oriented pricing in venture project management tasks // Vestnik Permskogo universiteta. Seria Ekonomika = Perm University Herald. Economy. 2017. vol. 12. №. 1. Pp. 61-77. doi: 10.17072/1994-9960-20171-61-77 (in Russian)
12. Shamanov V.A., Leont'ev S.V., Kurzanov A.D., Golubev V.A., Kharitonov V.A. Sovremennoe sostoianie i perspektivy optimizatsii tekhnologicheskogo protsessa proizvodstva avtoklavnogo gazobetona [Current state and prospects of process optimization production autoclaved aerated concrete] // Fundamental'nye issledovaniia = Fundamental research. 2015. №5. part 3. Pp. 558563. Available at: http://www.rae.ru/fs/pdf/2015/5-3/38300.pdf (accessed 25.03.2017). (in Russian)
