Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Постановка задачи и состояние проблемы 6
1.1. Существующие факторы - индикаторы 6
1.2. Основные выделяемые факторы 15
1.3. Анализ системных подходов 18
1.4. Методы ранжирования при групповом принятии решений 24
Выводы по главе 1 32
Глава 2. Математические основы построения и анализа систем 33
2.1. Принципы построения системы .. 33
2.2. Построение многокритериальной функции полезности 38
2.3 Методика построения системы 46
Выводы по главе 2 48
Глава 3. Построение модели комплексной оценки территории 49
3.1. Определение набора показателей 49
3.2. Нахождение значений коэффициентов связей 58
3.3. Определение веса влияния факторов на развитие системы 70
3.4. Интерпретация полученных результатов 72
Выводы по главе 3 76
Глава 4. Ранжирование территорий по комплексным показателям 77
4.1. Ранжирование стран мира по обобщенному показателю 79
4.2. Ранжирование районов Ставропольского края по уровню развития... 82
4.3. Стратегия решения задачи устойчивого развития 85
Выводы по главе 4 89
Заключение 90
Список использованной литературы 91
- Существующие факторы - индикаторы
- Принципы построения системы
- Определение набора показателей
- Ранжирование стран мира по обобщенному показателю
Введение к работе
Актуальность работы: Системный подход, базирующийся на целостном видении объектов, явлений и процессов, получает все более широкое применение во всех сферах человеческой деятельности. Одновременно с этим сегодня не существует общей теории систем, а построенные общие теории нельзя считать удачными с прикладной точки зрения. Возникшее противоречие требует теоретического исследования системных связей и закономерностей для построения системы и определения ее свойств, разработки математического аппарата сравнения различных альтернатив развития систем, с одной стороны, а с другой - для решения прикладных задач, основанных на системном подходе и ориентированных на повышение эффективности управления с использованием современных методов обработки информации.
В работах Урманцева Ю.А., Харитонова А.С., Прангишвили И.В., Садовского В.Н., Юдина Э.Г. и многих других разработана общая теория систем, однако ее практическое приложение к различным системам вызывает необходимость введения и изучения дополнительных свойств системы. В этой связи особенно большой интерес представляют системные подходы к решению задач, связанных со слабоструктурированными и плохо формализуемыми системами. Модели таких систем эффективно строятся с помощью аппарата знаковых и взвешенных орграфов. В таких случаях говорят о когнитивных моделях и, соответственно, о когнитивных системах. Когнитивный анализ и моделирование являются принципиально новыми элементами при конструировании систем и проведении теоретических исследований по общей теории систем.
Современные управленческие решения должны приниматься на основе и с учетом многих факторов, часто не очень четко связанных между собой. Как правило, эти задачи многокритериальны. Научно обоснованные методы управления такими системами еще недостаточно разработаны, поэтому важнейшей задачей является дальнейшая разработка теории и технологии принятия решений и создание информационно-управляющих систем их поддержки.
Постановка задачи комплексной оценки территорий требует объединения базисных социально-политических, экономических, экологических показателей в систему, определения ее реакции на управляющее воздействие, оценки влияния воздействия на различные факторы, позволяющие оценить различные альтернативы развития системы и выбрать из них наилучшие.
Цель диссертационной работы заключается в разработке и обосновании когнитивной системы оценки состояния территории и методики принятия решений на основе этой модели.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
1. Разработка строгого определения и математического обоснования существования системы, описанной когнитивной моделью в фиксированный момент времени.
2. Разработка многокритериальной функции полезности, позволяющей оценить альтернативные состояния когнитивной системы в фиксированный момент времени.
3. Разработка методики построения когнитивной модели, описывающую систему.
4. Построение многофакторной иерархической когнитивной модели состояния территории как системы.
5. Проведение многокритериальной оценки значимости показателей.
6. Определение приоритетов развития мирового сообщества в разные годы.
7. Исследование и анализ поведения модели на примере стран мира. Методы исследования: В работе использованы методы теории графов, методы теории группового принятия решений, методы линейного программирования, теория регионального управления, методы теории систем. Научная новизна диссертационной работы состоит в:
1. определении и математическом обосновании теории когнитивных систем;
2. построении многофакторной иерархической когнитивной модели системы;
3. проведение многокритериальной оценки значимости показателей. Практическая ценность работы: Результаты работы могут быть использованы для многокритериального анализа множества альтернативных вариантов. В частности, при выборе оптимальной стратегии управления социо-эколого-экономическими системами, стратегий управления развитием регионов, оптимального распределения финансовых и ресурсных средств и т.п.
Реализация результатов работы: Результаты работы обсуждались на научно — практическом совещании ФСБ по проблемам безопасности, методика принята в эксплуатацию.
Апробация результатов работы: Основные положения диссертации докладывалась и обсуждались на семинарах РУДН, МИЭМ, МГУ, Аналитическом отделе ФСБ, Комитете по социальным вопросам Совета Федерации, на конференциях в Ставропольском Государственном Университете на Международной научной конференции «Расселение, этнокультурная мозаика, геополитика и безопасность горных стран» в 2001, на Покровских чтениях, в РУДН на XXXVIII Всероссийской научной конференции по проблемам математики, информатики, физики, химии и методики преподавания естественнонаучных дисциплин, 2002, на V международном конгрессе в Дубне, в 2002.
Публикации: Основные результаты работы опубликованы в 12 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 127 наименований. Работа изложена на 101 страницах текста, содержит 1 рисунок и 13 таблиц.
Существующие факторы - индикаторы
Оценка и прогноз состояния территорий являются очень сложной проблемой. В настоящее время состояние территорий оценивается главным образом по нормативному подходу. Он заключается во введении предельных норм и границ допустимого изменения показателей. При этом задача оценки состояния территории заключается в определении величин набора показателей и установление степени соответствия их этим нормам. А прогноз состояния — в установлении поведения этих показателей в будущем при текущем состоянии и при управляющем воздействии некоторого набора факторов. При этом управляющее воздействие можно рассматривать как любое активное изменение величины действия какого-либо фактора.
Оценки развития в международных сопоставлениях длительное время основывались на динамике валового внутреннего продукта (ВВП), при этом считалось, что социальный прогресс определяется ростом ВВП.
Однако, в связи с замедлением темпов экономического роста во многих странах, с конца 80-х годов возобладал более широкий взгляд на проблему развития. Все более значимыми стали считаться такие критерии развития как широко понимаемая свобода выбора, неэкономические компоненты (экологические, политические, институциональные). Среди международных организаций первой использовала новые концептуальные подходы Программа развития ООН, начавшая с 1990 г. публиковать Доклады о человеческом развитии [69]. Позднее эту позицию стал разделять и Всемирный банк, опубликовавший Стратегию комплексного развития [27].
Трансформация подходов к оценке социального развития и качества жизни объясняется тем, что для высокоразвитых стран прежние критерии -материальная обеспеченность и базовые нужды - стали отходить на второй план. При этом в развивающихся странах они оставались сверхактуальными и, как следствие, нарастала несопоставимость приоритетов, показателей, полученных оценок.
Трудности сопоставлений объективны, а методические проблемы выбора и агрегирования индикаторов крайне сложны, очевидного пути для их разрешения не существует. Зарубежные подходы выбора индикаторов основываются на трех подходах: целевом, структурном и адресном.
Целевой подход основан на определенных государством (или международными, неправительственными организациями) приоритетах, ход реализации которых отслеживается с помощью базовых индикаторов. При таком подходе вместе с комплексной целью определяются пути ее достижения и соответствующим образом структурированный набор индикаторов.
Однако лишь в немногих странах (например, в Швеции, Нидерландах) исследования не только нацелены на достижение конкретных целей, но ведутся в режиме мониторинга и опираются на конкретную концепцию благосостояния.
Структурный подход базируется на выборе индикаторов, отражающих состояние и динамику всех компонентов социального - экономического развития, комплексные оценки формируются как совокупность «отраслевых» блоков показателей. Этот подход распространен в наибольшей степени и используется для мониторинга разных аспектов социальной политики, оценки сбалансированности социального развития, взаимосвязей и динамики отдельных индикаторов, в том числе и для проверки их достоверности. Но пользователи не получают содержательную информацию - каковы результаты сопоставления, лучше или хуже социальная ситуация в той или иной стране, регионе.
Адресный подход диктует разную логику выбора индикаторов применительно к тому, какая целевая группа будет ими пользоваться. —Для лиц, принимающих решения, важен отбор ключевых индикаторов (в том числе простых интегральных индексов), позволяющих отслеживать стратегические цели социального развития.
—Для разработчиков социальной политики нужна детальная картина социальных процессов, и, соответственно, широкий набор индикаторов, отражающих различные компоненты и их динамику, чтобы проводить мониторинг, анализ и корректировку социальной политики. —Для неправительственных организаций и широкой общественности нужны социальные индикаторы по наиболее значимым проблемам и в форме, доступной для непрофессиональной аудитории, что также допускает использование простых интегральных индексов.
—Для международных сравнений положения нужна сопоставимость применяемых отечественных социальных индикаторов с международными, в том числе интегральными индексами.
Принципы построения системы
В любом из определений, под системой понимается, прежде всего, совокупность элементов, связанная устойчивыми связями и обладающая некоторым набором свойств. В силу этого, наиболее общим математическим представлением системы служит когнитивная система, описываемая орграфом, вершинами которого являются элементы системы, а связи могут зависеть, как от времени, так и от элементов системы. Таким образом, орграф задает состав системы и ее структуру. Для того, чтобы совокупность элементов образовывала систему необходимо дополнительно наложить некоторые ограничения на структуру орграфа. Для определения ограничений рассмотрим основные свойства систем:
- Иерархичность заключается в том, что любая система входит в качестве подсистемы в системы более высокого порядка. Это означает, в частности, что возможно воздействие на систему извне. В свою очередь, внутри рассматриваемой системы элементы могут образовывать подсистемы.
- Целостность означает, что система функционирует как единый объект, что и позволяет при необходимости рассматривать систему как «черный ящик». При этом выполняется принцип эмерджентности, заключающийся в несводимости свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов,
- Членимость системы позволяет выделить все образующие ее элементы, совокупность которых называется составом системы.
- Наличие структуры системы означает возможность установления устойчивых связей ее элементами. При этом с системных позиций определяющими являются прямые существенные связи, которые определяют интегративные свойства системы, т.е. свойства, присущие системе в целом, но не ее элементам в отдельности.
- Организация систем обеспечивает ее устойчивость, понимаемую как сохранение системы за счет ее внутренних связей. Организация связана с упорядоченностью и согласованностью функционирования частей системы и проявляется в структурных особенностях системы, сложности, способности сохранения системы и ее развития.
Рассмотрим все свойства совместно. Согласно свойству иерархичности, состав системы может быть представлен в виде набора объектов, каждый из которых может представлять собой либо элемент, либо подсистему.
Предположим, что существует разбиение системы N = {sltS2, S„}, где все S,— множество подсистем. Максимальное разбиение, т.е. разбиение, при котором никакое собственное подмножество всего множества не образуют систему, удовлетворяющее условиям членимости, целостности и организации системы, назовем верхним иерархическим слоем системы. При этом, каждая из подсистем S, обладает, в частности, свойством целостности и может рассматриваться как единый объект.
Предположим далее, что каждому объекту S, может быть поставлена некоторая одномерная числовая характеристика х,. В дальнейшем будем называть объекты St факторами, а х, - значениями факторов системы. Состояние системы описывается набором значений факторов. Связи между факторами S, будут выражаться во взаимных зависимостях между значениями х,. Утверждение 1.1. Если орграф является моделью некоторой системы, то его верхний иерархический уровень является сильно связным. Доказательство:
Свойство сильной связности орграфа состоит в том, что для любых двух факторов верхнего иерархического уровня S,n Sj существует путь L(Sj,Sj) от S, к Sj. Предположим обратное: пусть существуют две вершины и Sj, для которых это условие не выполняется. Пусть К — множество вершин, для которых существует путь от Sk к S,. Это означает, что либо К изолированное подмножество и свойство целостности системы нарушается, либо от Sj существует путь до одной из вершин множества К, а, следовательно, и до вершины S,, что приводит к противоречию о недостижимости одной вершины из другой.
Предположим, что одна из вершин нижнего иерархического уровня связана путями не менее, чем с двумя вершинами верхнего уровня. Из определения верхнего иерархического уровня следует, что в этом случае, разбиение не является максимальным, что противоречит первоначальным предположениям. Следовательно, любая вершина нижнего иерархического уровня не может иметь пути более, чем с одной вершиной верхнего уровня.
Утверждение доказано. Следствие 1.1. Верхний иерархический уровень состоит не менее чем из двух элементов. Следствие 1.2. Если система состоит из N элементов, то верхний иерархический уровень не может состоять более чем из N элементов. Следствие 1.3. В системе не может быть изолированных элементов. Следствие 1.4. С нижнего иерархического уровня на верхний уровень системы идут односторонние пути.
Из утверждения и следствий следует, что модель системы в общем случае геометрически будет иметь вид стола с ножками, образованными нижними иерархическими уровнями.
Вопрос об исследовании несводимости свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов (эмерджентности) невозможно без знания реакции системы в каждый момент времени. Следовательно, для дальнейшего исследования требуется определить реакцию системы в каждый момент времени t , а это означает необходимость изучения реакции системы на импульсное внешнее воздействие.
Определение набора показателей
Как показано в главе 1 предварительно составляется вербальная модель задачи. Она начинается с выбора основных показателей верхнего иерархического уровня. При построении модели нами был выделен набор показателей, которые характеризуют состояние любой территории. Любой из выбранных показателей может быть отнесен к одной из следующих групп: социальные, экономические, медико-экологические и ресурсные показатели.
К социальным показателям относятся согласно работам [1,2,4,13,15,16,17,18,20,26,23,25,36,39], а также [62,66-69,72,86,102,115,116]: уровень образования, демографическая ситуация, бедность, качество жизни.
К экономическим показателям согласно работам [3,5,7,19,24], а также [31,60,59,64,66,77,81,82,109,123] относятся: внутренний валовой продукт территории (ВВП), долг, инфраструктура, инвестиции, бюджет страны, объемы сельского хозяйства и промышленности.
К медико-экологическим показателям относятся согласно работам [112,111,110,100,88,87,65,61,63,39,38,24,25,26,17]: уровень заболеваемости, величина загрязнения окружающей среды.
К ресурсным показателям [32,88,82,101,95,109,65,61] относятся: внутренние энергетические ресурсы, внутренние сырьевые ресурсы, внешние энергетические ресурсы, внешние сырьевые ресурсы.
Базовыми работами для составления модели были выбраны работы [64,82]. Эти работы посвящены потенциалу регионов и управлению региональной экономикой. К экономические показателям добавлялись финансовые [127], а затем социальные [75], медико-экологические [53] и ресурсные [81]. Большую помощь в определении показателей оказали макеты программы социально — экономического развития регионов, введенные Минэкономразвития России.
В системе, включающей весь набор показателей, логически были определены существенные связи между факторами.
ВВП — внутренний валовой продукт - это сумма добавленных стоимостей, созданная за определенный период всеми производителями, ведущими производство на территории. Данный показатель исчисляется в текущих рыночных ценах. При расчете ВВП измеряют годовой объем производства в экономике, поэтому из него необходимо исключать непроизводственные сделки (трансфертные выплаты, операции с ценными бумагами, сделки с подержанными вещами и т.д.) [35].
При анализе ВВП следует также учитывать, что:
- ВВП не отражает улучшение качества продукции, более того, возможны ситуации, когда реальное улучшение качества сопровождается уменьшением стоимостной величины ВВП, например, появление нового лекарства, которое при меньшей цене является более эффективным, чем старые;
- ВВП не отражает издержки, которые общество несет в связи с производством материальных благ и оказанием услуг, прежде всего тот урон, который наносится окружающей среде производственной деятельностью человека;
- в учтенной величине ВВП не отражаются выгоды, которые люди получают от увеличения свободного времени - с развитием общества увеличивающийся ВВП сопровождается ростом возможностей для отдыха и развлечений, поэтому величина ВВП может быть одинаковой в странах с разным уровнем жизни и с разной численностью населения именно за счет разной производительности труда; - нет возможности сравнивать пользу того или иного товара с другим - учет результатов функционирования теневой экономики.
Величина ВВП влияет на внутренние энергетические и на внутренние сырьевые ресурсы [64, 81]. Кроме того, увеличение ВВП приводит к увеличению объема бюджета страны [82, 123] и улучшения качества жизни населения [81, 104, 127]. Изменение величины ВВП зависит от уровня образования населения [18, 55], развитости инфраструктуры в стране [64], сельского хозяйства и промышленности [81, 82].
Образование рассматривается как доля людей, постоянно проживающих на территории данной страны, и имеющих среднее, профессиональное и высшее образование. Уровень образования населения влияет на изменение ВВП и качество жизни населения [66, 67]. Повышение уровня образования в стране возможно за счет увеличения поступления средств из бюджета страны [18, 46], дополнительных инвестиций [55, 66,123].
Заболеваемость характеризует уровень заболеваемости на территории в целом. При рассмотрении заболеваемости ее можно разделить по причинам возникновения - это эпидемиологическая заболеваемость, заболеваемость обусловленная экологическим причинами и социальная заболеваемость.
Сегодня в мировых классификаторах насчитывается около 10 тысяч форм болезней, причем более половины из них являются следствием экологического напряжения [25]. Современному человеку приходиться адаптироваться к созданным отрицательным факторам. Именно поэтому врачи считают, что болезнь возникает вследствие разрушительного воздействия внешней среды.
Уровень заболеваемости в стране оказывает существенное влияние на демографию, сельское хозяйство, промышленность и качество жизни населения [24, 25, 31]. При этом к факторам, повышающим заболеваемость, относятся загрязнение окружающей среды и бедность [31, 53]. А увеличение бюджетного финансирования и инвестиций снижают уровень заболеваемости населения [86, ПО].
Долг — объем финансовых средств, которые территория получает в качестве помощи извне. Этот показатель влияет на демографию и зависит от качества жизни [55,104].
Ранжирование стран мира по обобщенному показателю
Рассмотрим основные свойства мировой системы. Прежде всего, отметим, что, например, строительство новой фабрики или завода в процессе своего осуществления является непрерывным процессов, однако, результат введения этой фабрики в строй можно представить себе как импульсное воздействие на систему в целом. Также и любое социальное действие (например, распределение налогов или демографические сдвиги) можно рассматривать также как импульсный процесс. Поэтому мы можем рассматривать мировую систему, как систему, подверженную набору импульсных воздействий.
Применим полученную комплексную оценку для ранжирования стран мира в 1995 году и 2000 году.
Полученное ранжирование стран с помощью комплексной оценки позволяет с одной стороны определить приоритетные направления социально экономического развития, присущие данной территории, эффективно использовать инструментарий методов поддержки решений, наилучшим образом использовать финансовый подход для улучшения ситуации, поскольку любое импульсное воздействие — это, прежде всего, количество финансов, выделяемых на развитие данного направления.
Если помнить о том, что это средние зависимости, найденные по 133 странам, то эти весовые коэффициенты вполне объясняют причины развития стран и могут быть ориентирами при разработке среднесрочной стратегии развития любой страны. Хотелось бы отметить, что в зависимости от уровня развития страны приоритеты меняются. И то, что справедливо для одной страны, может не совпадать с приоритетами развития другой.
Анализ показателей показывает достаточно очевидные истины. Главными факторами, ускоряющими рост, являются инвестиционная политика, бюджетное наполнение и инфраструктура и т.д., а мешающими росту — бедность и заболеваемость, экологические факторы и внешний долг страны.
Таким образом, комплексная оценка уровня развития стран мира, построенная на 17 факторах дает, достаточно полную картину состояния и веса страны, оценку ее влияния в мире.
Этот пример носит, в основном, модельный характер, т.к. по Ставропольскому краю из — за отсутствия данных нам не удалось определить веса влияния факторов. Было принято решение в качестве весов влияния факторов взять усредненные показатели весов влияния 1995 и 2000г.г. Далее, по аналогичной методике, на основе данных, представленных в нормированном виде в таблице 4.2, была проведено ранжирование районов Ставропольского края. При этом, в связи с отсутствием части данных ряд факторов был укорочен.
Мы усредненно считали, что средний бюджет человека складывался на 80 % из зарплаты и на 20 % из пенсии, т.к. приближенно число пенсионеров в Ставропольском Крае составляет 20 %. Коэффициент влияния этого фактора составил 1,27.
Бедность оценивали по уровню общей безработицы, т.к. считаем, что пенсия равна прожиточному минимуму. Коэффициент влияния составил -1,24.
Численность населения брали по численности трудоспособного населения, считая, что пенсионеры и дети достаточно равномерно распределены по краю. Коэффициент влияния этого фактора составил 0,93.
Загрязнение по выбросам в атмосферу с коэффициентом влияния -0,94. Заболеваемость включает в себя все виды заболеваемости, кроме суицидов. Коэффициент влияния этого фактора составил -1,01. Средняя продолжительность жизни с коэффициентом влияния 0,95. Образование - это число учащихся. Коэффициент влияния этого фактора составил 0,68. ВВП. Коэффициент влияния этого фактора составил 1,95. Объем промышленности. Коэффициент влияния составил 1,29. Объем сельскохозяйственного производства. Коэффициент влияния этого фактора составил 0,83. Коэффициент влияния инвестиций идут 1,01.
В инфраструктуру вошла жилая площадь, канализация, водопровод, газ и телефон. По каждому из них проводили нормировку, а потом все 5 нормированных столбцов сложили.
