автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Механизмы стимулирования в активных системах с неопределенностью

............................к1''",'1 - "»•'111 ■'-'...................

Президиум ВАК России

{решение от"

присудил ученую степень ДОКТОРА

г . __:_ , ___' наук

■1 Начальник, управления ВАК России

российская академия наук

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ

На правах рукописи

Новиков Дмитрий Александрович

МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ С НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ

Специальность: 05.13.10 - Управление в социальных и

экономических системах. 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования

на соискание ученой степени доктора технических наук

и математических методов

в научных исследованиях.

Диссертация

Научный консультант -д.т.н., проф. В.Н.Бурков

Москва - 1997

- г -

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ........................................................5

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ ...........14

1.1. Общая постановка- задачи стимулирования ....................14

1.2. Классификация задач стимулирования в активных системах ....33

1.3. Механизмы стимулирования в детерминированных

активных системах .........................................36

1.4. Проблемы стимулирования в активных системах

с неопределенностью ........................................48

ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ

С ИНТЕРВАЛЬНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ ......................56

2.1. Механизмы стимулирования в активных системах с внутренней интервальной неопределенностью

и симметричной информированностью .........................56

2.2. Механизмы стимулирования в активных системах с внутренней интервальной неопределенностью

и асимметричной информированностью ........................62

2.3. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней интервальной неопределенностью

и симметричной информированностью .........................72

2.4. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней интервальной неопределенностью

и асимметричной информированностью ........................76

ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ

С ВЕРОЯТНОСТНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ .....................87

3.1. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней вероятностной неопределенностью

и симметричной информированностью .........................87

3.2. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней вероятностной неопределенностью

и асимметричной информированностью .......................118

ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ

С НЕЧЕТКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ .........................125

4.1. Механизмы стимулирования в активных системах с внутренней нечеткой неопределенностью

и симметричной информированностью ........................125

4.2. Механизмы стимулирования в активных системах с внутренней нечеткой неопределенностью

и асимметричной информированностью .......................136

4.3. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней нечеткой неопределенностью

и симметричной информированностью ........................140

4.4. Механизмы стимулирования в активных системах с внешней нечеткой неопределенностью

и асимметричной информированностью .......................156

ГЛАВА 5. СТИМУЛИРОВАНИЕ В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ:

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ .....................162

5.1. Механизмы стимулирования в активных системах

со смешанной неопределенностью ...........................162

5.2. Анализ зависимости решения задачи синтеза оптимальной функции стимулирования от параметров модели ..............171

5.3. Механизмы стимулирования с платой за информацию ..........185

5.4. Стимулирование в активных системах: общая методология

и теоретические основы ...................................192

ГЛАВА 6. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ СТИМУЛИРОВАНИЯ

В АКТИВНЫХ СИСТЕМАХ С НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ ..............211

6.1. Механизмы стимулирования в управлении проектами ..........212

6.1.1. Механизмы комплексного оценивания .................214

6.1.2. Механизмы распределения ресурса

в условиях неопределенности .......................218

6.1.3. Механизмы управления риском (надежность контрактов)227

6.1.4. Механизмы самофинансирования ......................232

6.1.5. Механизмы пересоглашения контрактов ...............238

6.1.6. Механизмы страхования .............................241

6.2. Механизмы стимулирования в управлении

экологической безопасностью ..............................257

6.3. Механизмы стимулирования в управлении

качеством подготовки специалистов ........................260

6.4. Программно-алгоритмическое обеспечение систем стимулирования в активных системах с неопределенностью ..................263

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................273

ЛИТЕРАТУРА ....................................................276

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Справки и акты о внедрении результатов работы ...300

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Основные результаты теории активных систем, информационной теории иерархических систем и теории реализуемости по исследованию механизмов стимулирования в активных системах с интервальной неопределенностью ................................310

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Основные результаты теории активных систем и теории контрактов по исследованию механизмов стимулирования в активных системах с вероятностной и нечеткой неопределенностью .........339

ВВЕДЕНИЕ

Децентрализация управления экономикой, смена социальных и личностных приоритетов, многообразие и быстрое изменение условий функционирования экономических объектов и требований к результатам их деятельности, характерные для современного этапа перехода экономики России к рыночным условиям хозяйствования, требуют разработки новых эффективных механизмов решения социальных и экономических проблем. При этом возникает необходимость учета и согласования социального заказа и экономической коньюнктуры с одной стороны, и потребностей и интересов экономических агентов (человек, группа, коллектив, организация и т.д.) с другой. Неполная информированность элементов организационных систем о внешних и внутренних условиях их функционирования, подверженность результатов деятельности влиянию множества неконтролируемых и неопределенных факторов, в свою очередь, выдвигают требование учета существующей неопределенности и разработки механизмов управления в условиях неопределенности. Успешное решение этих и подобных задач подразумевает наличие эффективных методов анализа и синтеза организационных механизмов управления (в том числе стимулирования) социально-экономическими системами,

функционирующими в условиях неопределенности.

Важный класс механизмов управления организационными системами составляют механизмы стимулирования, служащие целям согласования интересов элементов организационной системы и побуждения (управления деятельностью) одних элементов к совершению определенных действий в интересах других элементов или системы в целом.

Механизмы стимулирования (мотивации) являются предметом исследования в теории управления, экономике, психологии, социологии и других отраслях науки. Сложность, а зачастую и невозможность проведения на социально-экономических системах натурного эксперимента делает их моделирование основным методом исследования. Применение математических моделей дает возможность оценить эффективность различных механизмов управления, решить задачи синтеза оптимальных механизмов, провести экспериментальное

исследование (в том числе, путем игровых и имитационных экспериментов) и обучение управленческого персонала и лиц, принимающих решения. Поэтому в диссертации разрабатываются теоретические основы построения теоретико-игровых моделей механизмов стимулирования в активных системах с неопределенностью и условия их практического использования.

В работе предлагается и реализуется единый подход к исследованию механизмов стимулирования в активных системах с интервальной, вероятностной и нечеткой неопределенностью, согласованный с известными результатами анализа детерминированных систем и позволяющий ставить и решать задачи анализа и синтеза механизмов стимулирования в широком классе активных систем, изучается влияние неопределенности на эффективность управления. Рассматриваются проблемы, связанные с практическим использованием теоретических результатов при управлении реальными социально-экономическими системами.

Актуальность темы. В современных экономических условиях, с учетом изменения принципов управления, формирования новых хозяйственных отношений и изменяющихся требований к управлению развитием и функционированием социально-экономических систем усиливается необходимость повышения эффективности управления, что может быть достигнуто за счет применения адекватных механизмов стимулирования. Это требует разработки теоретических основ построения эффективных механизмов стимулирования в условиях неопределенности. Основным инструментом исследования является использование математических моделей, что позволяет значительно повысить качество и обоснованность управленческих решений при создании новых и модернизации и управлении существующими социальными и экономическими системами.

Крупный вклад в развитие теории управления организационными системами и, в частности, механизмов стимулирования, внесли многие отечественные и зарубежные ученые. В их числе: К. А. Багриновский, В.Н. Бурков, B.JI. Волкович, Ю.Б. Гермейер, В.А.Ириков, А.К.Еналеев, В.В.Кондратьев, А.Ф.Кононенко, Н.Н.Моисеев, В.В.Федоров, К.Arrow, Т.Groves, A.Gibbard, S.Grossman, O.Hart, В.Holmstrom, E.Maskin, R.Myerson, R.Radner и другие.

Разработка механизмов стимулирования в организационных системах с учетом человеческого фактора ведется начиная, примерно, с конца 60-х годов в рамках таких разделов теории управления социально-экономическими системами, как: теория активных систем (TAC) [16,27,28,40 и др.], информационная теория иерархических систем (ИТИС) и теория игр с непротивоположными интересами [50,51,53,133 и др.] (научная школа Ю.Б.Гермейера и Н.Н.Моисеева, впервые систематически исследовавшая

рассматриваемый класс теоретико-игровых моделей управления сложными системами и предложившая использование максимального гарантированного результата как основу для оценки эффективности управления), теория контрактов (ТК) [210,225,227,278 и др.] и теория коллективного выбора (точнее - теория реализуемости - ТР) [5,181,272,290 и др.].

Несмотря на большое число публикаций, посвященных исследованию механизмов стимулирования, на сегодняшний день, практически, отсутствуют как целостная картина возможных моделей стимулирования в организационных системах (детерминированных и с неопределенностью) и единый методологический подход к их теоретическому исследованию и практическому применению, так и методы и алгоритмы решения для многих описанных в литературе задач стимулирования. Все это определяет актуальность выполненного в диссертации исследования.

Исследования и разработки по теме диссертации проводились в соответствии с: Координационным планом комплексной программы РАН фундаментальных исследований проблем машиностроения, механики и процессов управления (п.3.1.3, раздел 1.12.4.2 "Управление в социально-экономических системах"), Государственной

научно-технической программой "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф" (проект 5.2 "Разработка системы экономических механизмов, обеспечивающих выполнение требований безопасности населения страны и снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций и ответственности за нанесенный ущерб в процессе социально-экономического развития страны и отдельных регионов"), плановой тематикой Министерства науки и технической политики РФ в рамках направлений

"Исследование и разработка механизмов управления развитием приоритетных направлений науки и техники в России в условиях рынка" и "Исследование и разработка организационных механизмов управления крупномасштабными проектами регионального и федерального уровня", тематическим планом Института проблем управления РАН.

Цель работы. Целью диссертационного исследования является разработка единого методологического подхода и теоретических основ построения эффективных механизмов стимулирования в активных системах, функционирующих в условиях неопределенности.

Реализация поставленной цели предполагает решение следующих основных задач:

- классификация задач стимулирования в активных системах, функционирующих в условиях неопределенности и обоснование общности описания, технологии и техники изучения механизмов стимулирования в активных системах;

- решение задач анализа и синтеза оптимальных систем стимулирования в активных системах с интервальной, вероятностной и нечеткой внешней и внутренней неопределенностью в условиях симметричной и асимметричной информированности участников;

- определение влияния неопределенности на эффективность стимулирования в активных системах;

- выявление условий устойчивости оптимального решения по параметрам модели и адекватности рассматриваемых моделей реальным организационным системам;

- разработка комплексов прикладных моделей и механизмов стимулирования, позволяющих создавать и совершенствовать механизмы управления сложными социально-экономическими системами и использующих результаты теоретического анализа в системах поддержки принятия управленческих решений различного типа и назначения.

Объект исследования - активные системы с неопределенностью.

Предмет исследования - механизмы стимулирования в активных системах с неопределенностью.

Методы исследования. Основным методом исследования является математическое моделирование, базирующееся на использовании аппарата современной теории управления, в частности - теории

активных систем, теории игр, системного анализа и исследования операций.

Научная новизна. Обоснован единый методологический подход к разработке и исследованию всего многообразия базовых механизмов стимулирования в активных системах с неопределенностью, заключающийся в общности их описания, технологии и техники исследования и использующий при решении задач анализа и синтеза свойства зависимости множеств реализуемых действий (и/или минимальных затрат на стимулирование) от параметров модели активной системы. На основе предложенного подхода созданы теоретические основы построения эффективных механизмов стимулирования:

- обоснована необходимость рассмотрения стимулирования как комплексного целенаправленного внешнего воздействия на компоненты деятельности управляемой системы (потребности, мотивы, цели, задачи, технологии) и пролцессы их формирования;

- дана общая формулировка задачи стимулирования в активных системах, включающая известные модели теории активных систем, информационной теории иерархических систем, теории реализуемости и теории контрактов; построена система классификаций задач стимулирования (по основаниям: структура, количество периодов функционирования, порядок функционирования, число активных элементов, информированность участников, тип неопределенности, вид неопределенности и др.); выделен класс базовых задач стимулирования - в одноэлементных статических активных системах со стандартным порядком функционирования;

- получены достаточные условия: оптимальности скачкообразных и компенсаторных систем стимулирования в задачах первого и второго рода для активных систем с интервальной, вероятностной и нечеткой неопределенностью относительно внешних и внутренних параметров системы при симметричной и асимметричной информированности участников; эффективности использования механизмов с платой за информацию; существования эквивалентных неманипулируемых процедур планирования; оптимальности правильных механизмов управления;

- предложены алгоритмы численного решения прямых и обратных задач стимулирования в активных системах с неопределенностью; описаны свойства оптимального решения;

- сформулированы задачи стимулирования в активных системах со смешанной неопределеностью и доказано, что результаты решения базовых задач стимулирования могут быть согласованно и конструктивно использованы для их решения;

- выявлено влияние неопределенности на множества реализуемых действий активных элементов и эффективность стимулирования; в частности, показано, что гарантированная эффективность стимулирования в активной системе с неопределенностью не выше, чем в соответствующей детерминированной системе, причем с ростом неопределенности гарантированная эффективность стимулирования не возрастает;

- сформулирована задача анализа устойчивости решения задачи синтеза оптимальной функции стимулирования по параметрам модели активной системы и доказано, что оптимальное решение непрерывно зависит от параметров, а зависимость гарантированной эффективности стимулирования не является непрерывной;

- сформированы комплексы экономических механизмов управления проектами, экологической безопасностью и качеством подготовки специалистов;

Практическая ценность. Разработанные модели механизмов стимулирования в активных системах с интервальной, веро�