Введение к работе
Актуальность темы исследования. Организационные, экономические, социальные, политические системы характеризуются значительным количеством элементов и взаимосвязей между ними и окружающей средой, наличием разного рода неопределенности, в том числе отсутствием полной информации об их функционировании, неточностью количественных и качественных оценок параметров таких систем, разным уровнем и неравномерностью развития, нелинейностью протекающих процессов и др. Поэтому проблемы прогнозирования развития сложных систем, управления ими принято относить к слабо структурированным. В то же время потребность в исследовании протекающих в сложных системах процессов становится все более острой и требует организации четкой научно-исследовательской методологии, могущей стать основой широкого круга теоретических и практических дисциплин.
Следует отметить, что процессы преобразования социально-экономических систем (СЭС) и условий их развития в целях наиболее эффективного функционирования хозяйственного механизма в Российской Федерации связаны со значительными трудностями. Во многом они определяются необходимостью проведения крупномасштабных, в том числе структурных, изменений в ведущих отраслях промышленности, реконструкции и модернизации производственных процессов, перехода на новые технологии и отношения, обеспечивающие удовлетворение потребностей в высокотехнологичной и качественной продукции, конкурентоспособной на мировом рынке, тщательного научного анализа эффективности использования материальных, финансовых и общественных ресурсов.
Быстрые структурные изменения в социально-экономических отношениях, масштабы проводимых мероприятий и спектр их возможных последствий, внедрение информационных технологий на базе автоматизированных систем во всех областях практики - все это приводит к необходимости создания более эффективных средств анализа сложных объектов и выбора целенаправленного путей их стратегического развития. Результаты их применения должны позволять судить о наиболее вероятных и целесообразных направлениях развития динамических процессов, их устойчивости и других желательных и нежелательных свойствах для оперирующей стороны на основе информации о структурных особенностях исследуемой системы. Такая задача может быть решена на базе развития теории и практики сценарного анализа и синтеза эффективного управления СЭС.
Сценарное исследование и моделирование являются важными элементами систем поддержки принятия стратегических решений. Сценарный анализ позволяет в экспресс-режиме, в короткие сроки, на качественном уровне:
строить модели, описывающие и объясняющие природу явлений и процессов в изучаемых СЭС, исследовать проблемы с нечеткими факторами и взаимосвязями, учитывая изменения внешней среды;
оценивать ситуацию и проводить анализ взаимовлияния действующих факторов, определять возможные механизмы взаимодействия участников ситуации, выявлять тенденции развития ситуаций и реальные намерения их участников; прогнозируя развитие ситуаций, использовать объективно сложившиеся тенденции развития ситуации в интересах лиц, принимающих решения (ЛПР);
вырабатывать и обосновывать направления управления ситуацией, определяя возможные варианты ее развития, оценивать последствия принятия важнейших управленческих решений, сравнивать их, обосновывать выбор лучших стратегий развития системы.
В связи с вышесказанным выбранная тема диссертационной работы, посвященная разработке моделей и методов анализа и синтеза сценариев развития социально-экономических систем, является актуальной.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка теоретических основ, формальных моделей и методов анализа и синтеза сценариев развития СЭС, а также их использование в различных сферах народного хозяйства.
В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:
проведен обзор методов моделирования и управления развитием СЭС, включая формальные методы построения сценариев их развития, определены достоинства и недостатки, сформулированы требования к повышению эффективности используемых методов;
разработана методология формализованного сценарного анализа СЭС, включающая: формальное описание моделей СЭС; формальное описание моделей их поведения; формальное описание модели окружения СЭС; формализацию моделей выбора элементов сценарной системы; описание предметной области сценарного анализа; определение формального понятия сценария и сценарной системы; определение и способы формирования элементов сценарной системы и сценарного пространства; формальное описание сценарных пространств, методы определения характеристик и свойств анализируемых сценариев;
введено понятие сценарного пространства и предложены методы его формирования; разработаны основы методологии, методы и процедуры сценарного исчисления; в соответствии с предложенной методологией выделены элементарные базисные операции, применяемые к исходным модельным объектам, и сложные операции, применяемые к синтезированным модельным объектам;
разработаны модели и методы выбора оптимального сценария из заданного множества альтернативных сценариев; многошаговые процедуры формирования оптимальных сценариев развития СЭС при заданной модели ее структуры, заключающиеся в выборе оптимальной стратегии формирования последовательности экспертно-значимых событий в условиях неопределенности с учетом пространственных характеристик и свойств формируемых сценариев;
разработана методология анализа и синтеза сценариев развития СЭС на основе использования модифицированной модели операторных ориентированных графов; разработаны методы автоматической генерации и моделирования сценариев развития СЭС с использованием указанной модели;
разработан и внедрен комплекс моделей для различных предметных областей, на основе которых проведены сценарные исследования и предложены варианты их эффективного развития.
Методы исследования. Основные результаты работы получены и обоснованы с использованием методов системного анализа, исследования операций, теории графов, теории оптимального управления, математических методов анализа экономики, включая методы теории активных систем и управления риском.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые теоретические и практические результаты:
разработаны теоретические положения в области построения математических моделей и методов моделирования, анализа и синтеза сценариев развития СЭС. Разработанный подход позволяет с необходимой степенью адекватности описывать процесс развития СЭС на разных уровнях детализации, учитывать динамику и дискретный характер изменения различных ее элементов, формализовывать ресурсные, технологические, логические и другие ограничения и решать на единой методологической основе широкий класс задач стратегического управления развитием СЭС различного типа и назначения. Принципиальной новизной предлагаемого подхода является возможность прогнозировать поведение моделируемых объектов путем формирования спектра сценариев их развития, в том числе наиболее вероятных. Последующий анализ спектра сценариев позволяет оценивать эффективность и согласованность множества управленческих решений, распределенных во времени и пространстве, при выборе и реализации комплексных программ развития крупномасштабных СЭС, т.е. в случаях, когда экспериментирование на реальных объектах практически невозможно, экономически нецелесообразно, опасно в социальном плане;
разработаны модели и методы выбора оптимального сценария из заданного множества альтернативных сценариев. Поставленная задача сведена к задаче выбора оптимального сценария по векторному критерию оптимизации, рассмотрены различные методы решения поставленной задачи: свертка частных критериев в единый интегральный критерий, согласование частных критериев для определения оптимального сценария; применение операций сценарного исчисления для формирования оптимального сценария;
разработаны многошаговые процедуры формирования оптимальных сценариев развития СЭС при заданной модели ее структуры, заключающиеся в выборе оптимальной стратегии формирования последовательности экспертно-значимых событий в условиях неопределенности с учетом пространственных характеристик и свойств формируемых сценариев;
разработана методология анализа и синтеза сценариев развития СЭС на основе использования модифицированной модели операторных ориентированных графов. Разработаны методы автоматической генерации и моделирования сценариев развития СЭС с использованием указанной модели. Предложены постановки и проведено решение задач синтеза оптимальных сценариев развития СЭС на операторном ориентированном графе по заданным критериям эффективности.
Практическая ценность. Разработанные в диссертации методология сценарного исследования, методы и средства моделирования позволяют существенно повысить эффективность анализа СЭС и синтеза оптимальных сценариев управления их развитием.
Проведено моделирование сценариев развития различных регионов России. При формировании управляющих воздействий предполагалось, что государственная власть способна в известных пределах оказывать прямое влияние на величину инвестиций, расходов на социальные программы, объем денежной массы, уровень налоговых ставок и другие инструменты влияния. Для каждого из рассмотренных типов регионов выявлена совокупность необходимых управляющих воздействий, обеспечивающая их эффективное развитие.
Проведен анализ влияния информационных технологий на социально-экономическое развитие общества в условиях глобализации. Показана необходимость законодательного разграничения полномочий между различными органами власти и его роль в области обеспечения безопасности СЭС. Исследована эффективность управления экологической безопасностью региональных систем.
Разработанные в диссертации модели, методы и средства использовались также при проведении ряда исследований, связанных с разработкой сценариев развития объектов различного типа, в том числе по спецтематике.
Внедрение. Предложенные методология, модели и методы сценарного анализа и синтеза использовались при разработке:
систем управления спецобъектами;
систем управления экологической безопасностью на ряде объектов в РФ;
систем управления экономической безопасностью;
перспективных планов развития медной промышленности;
автоматизированных систем управления чрезвычайными ситуациями МЧС РФ;
новых курсов лекций и практических занятий для слушателей Академии народного хозяйства при Правительстве РФ, студентов Российского государственного гуманитарного университета, Московского государственного университета радиоэлектроники и автоматики, АвтоВАЗа, Высшей школы корпоративного управления Академии народного хозяйства при Правительстве РФ, Щецинского технического университета (Польша);
ряда коммерческих проектов.
Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались более чем на 30 международных конференциях, в том числе: «Анализ систем на рубеже тысячелетий: теория и практика» (Москва, 1997); «Методы оптимизации и их приложения» (Иркутск, 2001); «Проблемы регионального и муниципального управления» (Москва, 1999-2007); «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 1997-2006); «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (Самара, Самарский научный центр РАН, 2001); «Стратегия опережающего развития для России XXI века» (Москва, 1999); «Теория активных систем» (Москва, 1999-2006); Международный конгресс по проблемам окружающей среды и урбанизации «Человек в большом городе XXI века» (Москва, 1998); 8th IFAC Conference on Social Stability: The Challenge of Technological Development (SWIIS'01. Vienna, Austria, 2001); 9th
International Multi-Conference Advanced Computer Systems «Production System Design, Supply Chain Management and Logistics» (ACS'2002. Miedzyzdroje, Poland); 10th IFAC Conference on Technology and International Stability (SWIIS'03, Waterford, Republic Ireland, 2003); 3-я Московская международная конференция по исследованию операций (ORM2001) (Москва, 2001); CONS A Conference at Linkoping University (Linkoping, Sweden, 2001); IFAC Multitrack Conference on Advanced Control Strategies for Social and Economic Systems (ACS'04. Vienna, Austria, 2004); IFAC Multitrack Conference on Advanced Control Strategies for Social and Economic Systems ACS'05, Prague; Savetovanje sa medunarodnim ucescem «Upravljanje rizikom і osiguranje u industriji, transportu і skladistenju» (Beograd, Dunav Preving, 2001); XI Конгресе МФИ-97 «Информационные проблемы экологии» (Москва, 1997); Международные конференции по проблемам управления (Москва, 1999, 2003); Научная конференция, посвященная 75-летию со дня рождения академика В.А. Мельникова (Москва, Россия, 2003); Международный форум «Проекты будущего: междисциплинарный подход» (Звенигород, 2006); Международная конференция «Государственное управление в XXI веке: традиции и инновации» (2006); 2-й Российско-Турецкий семинар по применению математических методов в социально-экономическом развитии (Стамбул, 2005), 9th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems, Poland 2008, European Conference on Modelling and Simulation (ECMS 2008) и др.
Результаты научных исследований и ряда прикладных результатов докладывались на региональных научно-практических конференциях, профессиональных чтениях, в том числе: «Новые информационные технологии в муниципальном управлении» (Москва, 1997); «Проблемы региональной экономической безопасности Дальнего Востока в условиях перехода к рыночной экономике» (Владивосток, 1999); «Ильенковские чтения» (Москва, 1997); «Вторые Афанасьевские чтения» (Москва, 2004) и др., а также на Ученом Совете Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, научных семинарах ИЛУ РАН, ИСА РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и др.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более 100 печатных работ (из них 16 работ в рекомендованных ВАК изданиях), в том числе 3 монографии, статьи в 3-х монографических сборниках, 5 препринтов, написанных в соавторстве.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 317 страниц машинописного текста (без приложений), 46 рисунков, 7 таблиц, а также список литературы, содержащий 350 наименований.
