Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы моделирования проектов крупномасштабных комплексов в контуре программно-целевого управления 7
1.1 Объект исследования 7
1.2 Обзор ПО управления проектами 16
1.3 Цели и содержание работы 25
Глава 2. Диаграммы состояний как аппарат представления динамики развития крупномасштабных систем 28
2.1 Роль мониторинга в контуре моделирования крупномасштабных систем 28
2.2 Принципы построения модели развития крупномасштабных систем в контуре программно-целевого управления 33
2.3. Формализованная схема построения модели развития иерархической системы с полиморфными показателями 39
2.4 Схема анализа динамики структуры бюджета ФЦП 48
Глава 3. Организация директивного планирования 57
3.1 Согласования диаграмм состояний 57
3.2 Модель управляемого развития 61
3.3 Принципы организации директивного планирования 64
3.4 Административный геомониторинг как пример среды директивного планирования 71
Глава 4. Принципы компьютерной поддержки процесса отбора проектов в контуре программно-целевого управления 74
4.1 Обобщенная структура системы компьютерного отбора проектов... 74
4.2 Организация процесса регистрации проектных мероприятий ФЦП 77
4.3 Построение модели проблемной области 80
4.4 Организация построения модели проблемной области для ФЦП социально-экономического развития коренных малочисленных народов Севера 82
Общие выводы и результаты работы 98
Литература 100
Приложение 110
- Принципы построения модели развития крупномасштабных систем в контуре программно-целевого управления
- Формализованная схема построения модели развития иерархической системы с полиморфными показателями
- Административный геомониторинг как пример среды директивного планирования
- Организация построения модели проблемной области для ФЦП социально-экономического развития коренных малочисленных народов Севера
Введение к работе
Актуальность Успехи в области развития программно-целевого
управления в прикладных областях, включая социальную,
экологическую, и др., в значительной степени связаны с разработкой
формальных методов моделирования комплексов
крупномасштабных проектов развития.
К настоящему времени накоплен значительный арсенал методов и инструментальных средств, позволяющих проводить финансовый и маркетинговый анализ проектов, оперативно анализировать варианты сценариев развития и управления сложных систем, исследовать и обосновывать такие их характеристики, как потребности, риски, состоятельность и др. В то же время начальный этап проектирования, задачами которого является формирование целостного представления ,о результативности развития сложных комплексов, глобальных проектов, анализ проблемной значимости проекта в комплексе, согласованности целей и задач отдельных проектов, остается наименее изученным и формализованным.
В связи со сказанным весьма актуальной является задача исследования и разработки универсальной теоретической модели комплексов крупномасштабных проектов, обеспечивающей формальное представление и анализ комплекса взаимосвязанных проектов как механизма решения сложных проблем независимо от их прикладной ориентации.
Цель диссертации заключается в описании и разработке теоретической модели и методов анализа взаимосвязанных проектов крупномасштабных комплексов, включающих как статические, так и динамические аспекты их взаимодействия.
Основные задачи диссертационной работы, определяемые поставленной целью, состоят в следующем:
проведение сравнительного анализа известных моделей, методов и подходов к представлению и анализу информации в информационных экспертных системах;
разработка и описание формального аппарата моделирования и представления крупномасштабных иерархических систем;
разработка методов и принципов анализа взаимосвязанных проектов крупномасштабных комплексов;
проведение анализа требований к информационному обеспечению и разработка модели обобщенной структуры информационной системы для исследования динамических характеристик крупномасштабных систем.
Методы исследования Для реализации сформулированных задач в диссертационной работе используется аппарат математического моделирования, теории конечных автоматов, теории графов и системного анализа.
Научная новизна работы заключается в разработке
формального аппарата динамического моделирования
крупномасштабных иерархических систем с учетом характеристик внешнего динамического механизма управления, а также в разработке модели структуры информационной системы экспертного анализа динамических характеристик процесса исполнения взаимосвязанных проектов крупномасштабных комплексов.
Практическая иенность диссертаиионной работы
Разработанный в работе аппарат и методы могут использоваться как эффективный инструмент, позволяющий адекватно представлять взаимосвязанные динамические процессы и моделировать развитие крупномасштабных иерархических систем. Полученные результаты применяют при принятии решений по выбору рациональных комплексов проектов и при разработке соответствующего информационного обеспечения, а также используют в качестве технологии построения информационных экспертных систем, предназначенных для анализа сценариев развития взаимосвязанных комплексов.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена корректным обоснованием и анализом математических моделей рассматриваемых систем и процессов в них, наглядностью интерпретации математических моделей, теоретических результатов и выводов, а также результатами практического использования предложенных и исследованных в диссертации моделей, методов и средств.
Реализация результатов работы Результаты диссертации использовались при разработке информационно-аналитической системы поддержки крупномасштабного административного управления Федеральной целевой программой «Экономическое и социальное развитие коренных малочисленных народов Севера до 2000 года». В частности, результаты диссертационной работы использовались при разработке информационной системы управления проектами для решения проблем социально-экономического развития малочисленных народов Севера России. В настоящее время, разработанные в работе модели и методы находятся на этапе разработки информационной системы, поддерживающей процесс долгосрочного планирования и развития Ненецкого автономного округа.
Апробация работы Основные положения диссертационной работы представлялись на Всероссийских и Международных конференциях:
Научно-практическая конференция «Аборигены, природа, ресурсы Российского Севера: инвестиции, проекты, программы», Москва, 1997;
Научно-техническая конференция «Advanced System of Simulation -ASIS' 98», September, 1998, Bmo, Czech Republic.
Научно-техническая конференция «Информационное
общество, информационные технологии и телекоммуникации -НТИ-2000», Москва, 2000г.
Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и библиографии.
Принципы построения модели развития крупномасштабных систем в контуре программно-целевого управления
Использование системного подхода к моделированию крупномасштабных объектов предполагает анализ взаимосвязанных процессов развития для возможно большего количества составляющих компонент. Наиболее рациональным способом удовлетворить этому требованию является организация моделирования, в котором развитие объектов проявляется в виде динамики состояний, характеризующих как систему в целом, так и ее отдельных компонент. В таком случае моделирование должно быть включено в единую систему с мониторированием как одним из наиболее распространенных в настоящее время и плодотворных методов наблюдения фактической информации. В основе этого метода лежит формализация процессов развития состояний и динамики частных и общих индикаторов в виде математических отображений. В процессе мониторирования прежде всего выявляются и представляются существенные тенденции в динамике отношений, связей, пропорций и др. В обобщенном виде модель развития иерархического управления, интерпретирующая данные мониторинга, представляется следующим образом. Обозначим через Fij множество управляющих действий, предусмотренных для ij-ой подсистемы, через Fijk - подмножество, соответствующее k-ому состоянию, через [0,Т ] интервал времени управления, через f(i,j,t) с Fij обозначим управляющее воздействие на нее в момент t с [0,Т ]. Тогда процесс управления описывается вектор-функцией f(t)=(fl(iJ,t),f2(i,j,t),...,fn(i,j,t)) в пространстве управлений П Fi, i=l,n, образованном декартовым произведением множеств управляющих воздействий на разные подсистемы. Будем считать, что воздействие f(i,j,t) однозначно влияет на состояние этой подсистемы и на величину критерия эффективности, описывающего ее интересы.
Обозначим через s(i,j,t) и w(i,j,t) процесс изменения состояния и критерия эффективности ij-ой подсистемы на интервале времени управления t с [0,Т ]. Тогда вектор-функции описывают достижимые конфигурации, представляющие результативность процесса управления f(t) на момент tc[0,T ]. Главным ограничением мониторирования как метода исследования является прямая зависимость результативности от качественной организации сбора информации, обеспечивающей совместимость и соразмерность данных, представляющих отдельные компоненты анализируемого объекта в различные моменты наблюдения. В связи с этим основной предпосылкой проведения моделирования крупномасштабных объектов является предварительное проектирование структуры мониторинга, соответствующей рассматриваемым задачам исследования. Рассмотрим в качестве примера задачи структурного проектирования мониторинга в контуре долгосрочного (например, в течение десятка лет) регионального управления. Структура мониторинга создается на ранних этапах регионального программного управления, когда определяются задачи региональной политики и ее ожидаемые результаты, а также административные и компьютерные системы, обрабатывающие эти данные. В общем случае мониторинг должен быть представлен многоступенчатой и многоаспектной системой мониторирования, включающей как независимые, так и информационно связанные мониторинги. Объединение мониторингов в систему параллельного наблюдения процесса развития исследуемого объекта дает основу для построения взаимозависимых моделей развития и перехода к моделям развития следующего уровня иерархии.
В связи с работой по совершенствованию российских федеральных программ регионального развития в настоящее время региональный мониторинг рассматривается как инструмент расширенного анализа регионального развития, включая динамику состояния производственной и социальной инфраструктуры региона и состояния территориальных единиц региона. Административные мониторинги как составляющие системы мониторирования региональной политики осуществляют систематический и непрерывный сбор информации о затрачиваемых средствах, полученных результатах воздействия на экономическое развитие, а также об участии разнообразных сфер управления в ходе регионального развития. В процессе выполнения ФЦП участвуют организации федерального уровня и уровня субъектов Федерации, а также частного сектора для решения конкретных высокоприоритетных задач. В отличие от других инструментов региональной политики в России (таких, как бюджетные трансферты, особые выплаты Северу и др.), ФЦП решают стратегические проблемы. В связи с этим мониторинги состояния производственной и социальной инфраструктуры региона предназначены не для решения текущих задач отдельных предприятий, а для составления и анализа хода решения стратегических проблем.
Примером может служить мониторинг развития предприятий в контексте техноэкополиса, требующем сопоставимости информации, касающейся экологического состояния территории, ч производственных и транспортных нагрузок, санитарно-эпидемиологического состояния и др. Каждый из указанных специализированных мониторингов обобщает данные мониторингов соответствующих предприятий и территорий нижних уровней. Мониторинги территорий отслеживают динамику комбинаций демографических, экономических и инфраструктурных показателей районов. Критерии динамики рынка труда (включая безработицу и динамику в промышленной занятости), дохода, промышленной структуры и промышленного спада используются для выявления районов, нуждающихся в промышленной реорганизации. Оценки миграционных потоков и подушных доходов используются для оценки диспропорций сельских местностей и др. В обобщенном виде система мониторингов может быть представлена как многоуровневая объектно-ориентированная система наблюдения, приведенная на рис. 2.1.
Формализованная схема построения модели развития иерархической системы с полиморфными показателями
Рассмотрим в качестве конкретного примера обобщенную схему компьютерной поддержки анализа динамики структуры бюджета ФЦП в регионах РФ. Суть задачи заключается в реализации контроля на базе данных специализированного мониторинга плановых и реальных объемов средств, ежегодно выделяемых на реализацию ФЦП, в разных регионах России. Стратегической целью управления структурой бюджета является привлечение к финансированию ФЦП всех источников, включая федеральный бюджет (ФБ), средства бюджетов субъектов (БС), а также внебюджетные источники (Внеб). Причем в идеале в структуре долевого участия источников финансирования доля федеральных вложений должна падать, а доля средств местных бюджетов и внебюджетных источников -возрастать. Анализ данных мониторинга должен дать ответ на вопрос о том, насколько складывающиеся тенденции отвечают поставленной стратегической цели и формализованно представить складывающиеся тенденции в структуре бюджета. Поставленную задачу можно отнести к разряду крупномасштабных и информационно-насыщенных. Мониторинг ФЦП характерируется наличием обширного цифрового материала, характеризующего ход финансирования ФЦП в 89 регионах РФ. На рисунке 2.10 представлена обобщенная схема формирования системы оценочных показателей хода финансирования ФЦП, используя которую можно формировать разнообразные комплекты проблемно-ориентированных статистических справок. Рассматриваемая блок-схема представляет следующие этапы обработки базы данных. І.ПОЛУЧИТЬ региональный разрез, т.е. получить данные на уровне территория -направление. 2.Вычислить оценочные показатели хода финансирования. З.Сделать выборку полей с вычисленными показателями хода финансирования с целью получения таблиц, максимально выявляющими отдельные аспекты или тенденции.
Нижеследующая таблица представляет примеры выборок. 4.Представить по направлениям выборки показателей хода финансирования. Суть данной операции заключается в переформатировании выборки с тем, чтобы сформировать записи, каждая из которых представляет распределение какого-либо набора параметров по сферам для каждой отдельно взятой территории. Далее для иллюстрации показаны таблица и ее представление по направлениям. Приведенные операции 1-5 являются базовыми, из которых могут быть образованы разнообразные циклические контуры вычислений. Приведем два примера. Во-первых, данные о среднероссийском масштабе каждой территории для большей выразительности могут быть представлены по направлениям. Во-вторых, над данными, представленными по направлениям, могут быть проведены дополнительные вычисления для того, чтобы оценить общероссийские и территориальные пропорции между различными программными сферами. Среди источников документальной информации, играющей наибольшую роль в процессе анализа структуры бюджета, выделим следующие. Паспорт территории, вычисляемый на основе регионального разреза, характеризует предусмотренные и выделенные объемы финансирования (лимит и профинансировано), представленные по всем источникам финансирования (ФБ, БС, Внеб.), их распределение по сферам, а также долевую часть региона/округа в общих объемах. Паспорт содержит 182 параметра (см. рис. 2.12) и является резервом для получения различных фрагментов информации, используемых в качестве фактических данных при разработке разнообразных аналитических оценок хода финансирования ФЦП. В частности таблица 3 содержит выборку параметров, представляющих интерес для анализа структуры бюджета. Для обращения к процедуре построения регионального разреза текущих состояний динамики произвольных параметров региона пользователям предоставляется специальный экран (см. рис. 2.13). С помощью инструментальных средств этого экрана пользователь может выбрать интересующие его параметры и указать имя таблицы, в которую будут помещены полученные расчетные данные. Следующим этапом исследования является классификация регионов в зависимости от сочетания состояний динамики различных параметров. Пример правил, задающих различные классификационные признаки состояния структуры бюджета ФЦП в разных регионах, приведен в таблице 4. Указанные правила выделяют лидирующие и отстающие регионы в зависимости от состояния структуры бюджета ФЦП применительно к одной из сфер - социальной. Инструментальные средства для ввода и запоминания классификационных правил приведены на рис. 2.14
Административный геомониторинг как пример среды директивного планирования
Тематическая структура, принятая для классификации проектов ФЦП, представлена на рис. 4.2 . инструментальным средствам, обеспечивающим регистрацию проектов в базе данных. Экран "Общие сведения о проекте" предназначен для ввода и просмотра паспортных данных о проектах.
Экран "Проблемная регистрация проекта" обеспечивает
пользователям возможность присвоения проекту "проблемной" привязки к корпоративным проблемам, решаемым в контуре программно-целевого управления. Код проекта определяется направлением финансирования программных мероприятий, целевой программой, в рамках которой он финансируется, а также региональной принадлежностью.
Такое кодирование проектов позволяет вводить разнообразные критерии отбора, максимально сочетающих отраслевые, производственные и социальные интересы развития территориальных образований разного уровня (регионов, районов и России в целом) в соответствии со стратегическими установками, заложенными в федеральных целевых программах. Оно создает базу для разработки прикладных систем анализа, моделирования и прогнозирования процессов развития динамических систем на основе моделей управляемого развития иерархических систем.
Разнообразие задач реформирования и программно-целевого управления требует выделения некоторых типовых схем формирования моделей предметной области, каждая из которых в наибольшей степени позволяет учесть своеобразие и какую-либо специфику.
Рассмотрим одну из таких схем (см. рис. 4.5), которую будем называть классификационно-аналитической стратегией программно-целевого развития. Ее сущность заключается в следующем. Процесс развития делится на стадии, а множество объектов управления - на соответствующие категории в зависимости от стадии развития, на которой они находятся. Общий сценарий, охватывающий группы объектов, описывается процесс подтягивания объектов с наихудшими показателями до уровня средних, средних - до уровня высоких и т.д. в разрезе крупных территориальных единиц и во времени.
Например, множество реформируемых предприятий может быть разделено на следующие взаимоисключающие четыре категории: 1) банкротные, 2) с развитой инфраструктурой, составляющей материально-техническую базу для перехода к расширенному воспроизводству, 3) доходные, 4) самоокупаемые.
Переход в каждую следующую категорию из предыдущей означает переход на следующий более высокий уровень развития. Предполагается, что для каждой категории однозначен характер рекомендуемых мероприятий, необходимых для улучшения ситуации и повышения категорийной оценки объектов. Построенная модель позволяет формализовать локальные и общие цели стратегического управления в терминах диаграмм переходов, например: перевести все объекты в высшую категорию или повысить категорию каждого объекта хотя бы на единицу и др., и ставить задачу достижения целей с минимальными финансовыми затратами.
Использование такой модели позволит: обеспечить возможность гибкого сопоставления ситуации до начала реализации программных мероприятий с ситуациями, возникающими в ходе их реализации, а также после завершения программы, исключить дублирование и повторное инвестирование проектов по одной и той же проблеме, консолидировать усилия инвесторов в решении наиболее актуальных задач, учитывать объем вложенных средств в разработку соответствующих направлений реформирования и их фондоотдачу, организовать мониторинг проектов, получивших финансирование и принятых к исполнению.
Процесс построения классификационно-аналитической модели программно-целевого развития может быть проиллюстрирован на примере ФЦП социально-экономического развития коренных малочисленных народов Севера.
Данная программа направлена на содействие созданию этносреды, этнополисов и поддержке развития традиционных отраслей хозяйства. Для финансового контроля хода выполнения ФЦП и подготовки ежегодных обоснованных предложений по финансированию был сформирован мониторинг как крупномасштабная база данных, с представлением информации о выделении средств на выполнение программных мероприятий, доведенный до уровня отдельных поселений 27 регионов России, в которых проживают коренные малочисленные народы Севера разной этнической и национальной принадлежности.
Анализ данных мониторинга продемонстрировал несогласованность и несбалансированность решения практически одних и тех же проблем в разных регионах, что, с одной стороны, приводило к распылению средств, а с другой - не позволяло выделить завершенные комплексы работ по программе в целом. Во многом это является следствием вовлечения в процесс планирования большого числа территориально и ведомственно разобщенных организаций. В связи со сказанным для повышения эффективности выполнения данной программы остро стоит проблема разработки пакетов целевых проектов, связанных единой долгосрочной стратегической целью.
Основной идеей решения этой проблемы является рассмотрение традиционных отраслей хозяйствования как развивающейся системы, имеющей общие проблемы и схожие подходы к их решению. В этой связи может быть построена общая директивная схема реформирования ТОХ, в которой различные поселения и национальные предприятия рассматриваются как находящиеся на разных этапах единого процесса реформирования, "подтягивающего" характера. Все этапы увязаны между собой таким образом, чтобы целевые установки одних этапов отражали потребности будущих этапов и, чтобы каждый из них создавал факторы роста для следующих этапов. Целевые установки должны достигаться с минимальными затратами.
Административный геомониторинг как пример среды директивного планирования
критерия эффективности ij-ой подсистемы на интервале времени управления t с [0,Т ]. Тогда вектор-функции описывают достижимые конфигурации, представляющие результативность процесса управления f(t) на момент tc[0,T ]. Главным ограничением мониторирования как метода исследования является прямая зависимость результативности от качественной организации сбора информации, обеспечивающей совместимость и соразмерность данных, представляющих отдельные компоненты анализируемого объекта в различные моменты наблюдения. В связи с этим основной предпосылкой проведения моделирования крупномасштабных объектов является предварительное проектирование структуры мониторинга, соответствующей рассматриваемым задачам исследования. Рассмотрим в качестве примера задачи структурного проектирования мониторинга в контуре долгосрочного (например, в течение десятка лет) регионального управления. Структура мониторинга создается на ранних этапах регионального программного управления, когда определяются задачи региональной политики и ее ожидаемые результаты, а также административные и компьютерные системы, обрабатывающие эти данные. В общем случае мониторинг должен быть представлен многоступенчатой и многоаспектной системой мониторирования, включающей как независимые, так и информационно связанные мониторинги. Объединение мониторингов в систему параллельного наблюдения процесса развития исследуемого объекта дает основу для построения взаимозависимых моделей развития и перехода к моделям развития следующего уровня иерархии. В связи с работой по совершенствованию российских федеральных программ регионального развития в настоящее время региональный мониторинг рассматривается как инструмент расширенного анализа регионального развития, включая динамику состояния производственной и социальной инфраструктуры региона и состояния территориальных единиц региона. Административные мониторинги как составляющие системы мониторирования региональной политики осуществляют систематический и непрерывный сбор информации о затрачиваемых средствах, полученных результатах воздействия на экономическое развитие, а также об участии разнообразных сфер управления в ходе регионального развития.
В процессе выполнения ФЦП участвуют организации федерального уровня и уровня субъектов Федерации, а также частного сектора для решения конкретных высокоприоритетных задач. В отличие от других инструментов региональной политики в России (таких, как бюджетные трансферты, особые выплаты Северу и др.), ФЦП решают стратегические проблемы. В связи с этим мониторинги состояния производственной и социальной инфраструктуры региона предназначены не для решения текущих задач отдельных предприятий, а для составления и анализа хода решения стратегических проблем. Примером может служить мониторинг развития предприятий в контексте техноэкополиса, требующем сопоставимости информации, касающейся экологического состояния территории, ч производственных и транспортных нагрузок, санитарно-эпидемиологического состояния и др. Каждый из указанных специализированных мониторингов обобщает данные мониторингов соответствующих предприятий и территорий нижних уровней. Мониторинги территорий отслеживают динамику комбинаций демографических, экономических и инфраструктурных показателей районов. Критерии динамики рынка труда (включая безработицу и динамику в промышленной занятости), дохода, промышленной структуры и промышленного спада используются для выявления районов, нуждающихся в промышленной реорганизации. Оценки миграционных потоков и подушных доходов используются для оценки диспропорций сельских местностей и др. В обобщенном виде система мониторингов может быть представлена как многоуровневая объектно-ориентированная система наблюдения, приведенная на рис. 2.1. Система Mj индивидуального мониторирования предприятий производственной и социальной инфраструктуры региона поставляет данные для системы Мг, целью которой является анализ тенденций, складывающихся в территориях (административных единицах) региона. Параллельные мониторинги типа М3 предназначены для анализа эффективности управления в разных сферах, включая сферу уровня благосостояния, правопорядка, экологии и др. Многоступенчатое и многоаспектное мониторирование позволяет обеспечить системность моделирования и сопоставимость информации, используемой для принятия решений в смежных областях программно-целевого управления.
Организация моделирования будет тем эффективнее, чем более комплексно будет организован мониторинг. Большой интерес с этой точки зрения представляют разнообразные инструментальные комплексы и мастер-системы, обеспечивающие конструирование архитектурно совместимых сетей баз данных. Общепринятая схема доступа к базам данных мониторинга строится как система запросов, разрабатываемых с учетом ключевых потребностей пользователей. Однако системы запросов не обеспечивают информационные потребности процесса построения модели развития объектов. Кроме того, существуют задачи проблемного анализа, которые не вписываются в рамки формализованных схем расчета и которые требуют использования методов нестрого формализованного экспертного анализа, реализующего опыт и интуицию специалистов-предметников. Примерами таких задач являются следующие. Существует ли проблема недофинансирования, в чем ее суть и особенности? Как можно оценить уровень государственной поддержки ФЦП? Каков масштаб самофинансирования территорий и какова степень их независимости от федерального бюджета? Как можно охарактеризовать пропорции между источниками финансирования? Тем самым построение модели развития ставит проблему пополнения системы обработки данных мониторинга новыми средствами, позволяющими реализовать методы эвристического анализа, разработанные специалистами-аналитиками.
