автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Механизмы управления организационными системами с коалиционным взаимодействием участников

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. Модели коалиционного взаимодействия участников организационных систем.

1.1. Классификация механизмов управления организационными системами

1.2. Концепции решения кооперативных игр.

1.3. Выбор концепции решения кооперативной игры.

1.4. Постановка задачи управления организационными системами с коалиционным взаимодействием участников.

Глава II. Коалиционное взаимодействие участников организационных систем с полной информацией.

2.1. Задача стимулирования в веерной организационной структуре.

2.2. Задача стимулирования в организационных системах с распределенным контролем.

2.3. Механизмы стимулирования в задачах формирования состава организационной системы.

Глава III. Коалиционное взаимодействие участников организационных систем с сообщением информации.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Классификация коалиционных взаимодействий агентов в задачах распределения ресурса.

3.3. Построение характеристической функции игры.

3.4. Условия сбалансированности игры агентов.

3.5. Синтез механизмов распределения ресурса с не пустым С-ядром

3.6. Равновесие в угрозах и контругрозах.

3.7. Методические рекомендации по учету коалиционных взаимодействий при управлении организационными системами.

На протяжении всей истории человечества в области экономических взаимодействий между собой борются два мотива - стремление отдельного человека к достижению личных благ и неизбежное его стремление к объединению и сотрудничеству с другими людьми. Наличие в поведении индивидуума этих стремлений порождает вопросы, относящиеся к сфере экономики и управления - вопросы эффективного производства и справедливого разделения произведенных благ. Движимый стремлением к собственному благополучию, но объективно вынужденный действовать для его достижения в рамках общественных институтов человек непрерывно сталкивается с конфликтом его интересов и интересов других людей [6, 37, 86].

Объединение людей, совместно реализующих программу или цель и действующих на основе определённых правил и процедур называется организационной системой (ОС) [71]. ОС позволяют направлять усилия многих людей на совместное решение крупных задач, снижая при этом издержки за счет специализации. Однако эти преимущества достижимы только в том случае, когда ОС действует как единое целое [7, 12, 52]. Координация действий отдельных участников ОС {агентов) требует управления ими. При этом специфика управления в ОС заключается как раз в необходимости учета и согласования в процессе управления интересов всех участников системы, в том числе агентов и управляющего органа {центра) [11, 12, 61].

На протяжении прошлого века развитие технологий потребовало создания все более крупных и сложных организаций, что привело к необходимости разработки научно обоснованных методов управления ОС -теории контрактов, mechanism design, исследования операций, теории активных систем {ТАС) и др.

Математической основой этих методов стала теория игр - раздел прикладной математики, исследующий модели принятия решений в условиях несовпадения интересов сторон {игроков), когда каждая сторона стремится воздействовать на ситуацию в собственных интересах [49].

Современная теория игр имеет два связанных друг с другом раздела -теория некооперативных игр [3, 4, 17, 19, 22, 34, 37, 43, 48, 65, 70, 76, 83] исследует поведение игроков в условиях отсутствия коалиционного взаимодействия (переговоров, соглашений и сотрудничества между игроками), в то время как теория кооперативных игр [1, 5, 14, 15, 16, 52, 53, 67, 75, 79] исследует как раз коалиционное взаимодействие.

Следует отметить, что исторически для построения моделей ОС теория управления использует в основном аппарат теории некооперативных игр, что зачастую ограничивает применимость этих моделей, учитывая важность кооперации в самом понятии ОС.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью создания моделей, учитывающих коалиционное взаимодействие участников ОС1.

Объектом исследования в диссертационной работе являются ОС с коалиционным взаимодействием участников, предметом - механизмы управления подобными ОС.

Цель работы состоит в разработке эффективных механизмов управления ОС с коалиционным взаимодействием участников.

Достижение этой цели требует решения следующих основных задач:

1. Разработка модели коалиционного взаимодействия участников ОС.

2. Формулировка задач управления ОС с коалиционным взаимодействием участников.

3. Построение эффективных базовых механизмов управления (механизмов планирования и стимулирования) ОС с коалиционным взаимодействием

1 Исследование коалиционного взаимодействия участников ОС было перечислено в обзоре [13] среди актуальных направлений развития теории активных систем. 5 участников.

4. Внедрение разработанных механизмов в управление реальными ОС.

Основным методом исследования является математическое моделирование, то есть разработка и исследование математических моделей механизмов управления ОС с использованием подходов и результатов ТАС, теории игр, системного анализа и исследования операций.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований

1. На основе анализа существующих концепций решения кооперативных игр разработана модель коалиционного взаимодействия участников ОС. Предлагается использовать сбалансированность игры как критерий устойчивости коалиции из всех участников ОС, несущественность игры- как критерий полного отсутствия кооперации и решение в угрозах и контругрозах в качестве уточняющей концепции решения для несбалансированных существенных игр.

2. В терминах предложенной модели решены задачи стимулирования в веерной и матричной организационных структурах с коалиционным взаимодействием участников.

3. Сформулированы и решены задачи первоначального формирования состава ОС, привлечения дополнительных агентов и оптимизации состава ОС, исследованы процессы изменения состава ОС в результате коалиционного взаимодействия агентов.

4. Исследована эффективность приоритетных механизмов планирования (распределения ресурса) в условиях коалиционных взаимодействий агентов, найдены условия устойчивости коалиции всех агентов, предложен механизм, гарантирующий устойчивость максимальной коалиции.

Практическая значимость работы определяется разработанными автором методическими рекомендациями по построению эффективных механизмов стимулирования и распределения ресурса в ОС с коалиционным взаимодействием участников. Эти рекомендации могут использовать6 ся для решения задач управления широким классом промышленных предприятий и других ОС.

Реализация результатов работы. Результаты теоретического исследования механизмов управления ОС с коалиционным взаимодействием участников использовались при реформировании и реструктуризации ряда промышленных предприятий России, что подтверждено актом о внедрении.

Личный вклад. Все основные результаты получены автором.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, международной научно-практической конференции «Теория активных систем» (Москва, 1999, 2001), научных конференциях Московского физико-технического института (Долгопрудный, 1998-2002), международной конференции «Современные сложные системы управления предприятием» (Липецк, 2001), международной научно-технической конференции «Современные сложные системы управления CCHY/HTCS'2002» (Старый Оскол, 2002).

Публикации. По теме диссертационной работы автором опубликовано 15 печатных работ общим объемом 11 печатных листов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 138 страниц текста, список литературы включает 86 наименований.

7. Результаты исследования внедрены в системах управления на ряде промышленных предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, состоят в следующем:

1. Разработана модель коалиционного взаимодействия участников ОС: предложено использовать сбалансированность игры в качестве критерия устойчивости коалиции из всех участников ОС, несущественность игры - в качестве критерия полного отсутствия кооперации и решение в угрозах и контругрозах в качестве уточняющей концепции решения для несбалансированных существенных игр;

2. Сформулирована задача управления ОС с коалиционным взаимодействием участников, заключающаяся в выборе центром допустимого управления, максимизирующего его критерий эффективности при условии, что действия агентов определяются решением кооперативной игры;

3. Для задачи стимулирования в веерной ОС предложены системы стимулирования, имеющие максимальную эффективность в условиях коалиционного взаимодействия агентов;

4. Для задачи стимулирования в ОС с распределенным контролем найдены условия образования коалиции всех центров промежуточного уровня иерархии, предложен механизм полного согласования их интересов с интересами метацентра;

5. Для задачи формирования состава ОС сформулированы и решены задачи первоначального формирования состава ОС и привлечения дополнительных агентов, исследованы процессы изменения состава ОС в результате коалиционного взаимодействия агентов;

6. Для приоритетных механизмов распределения ресурса найдены условия устойчивости коалиции всех агентов, исследована эффективность механизмов, предложен механизм, гарантирующий устойчивость максимальной коалиции и имеющий максимальную эффективность;

1. Ауман Р., Шепли JI. Значения для неатомических игр. М.: Мир, 1977.

2. Бабкин В.Ф., Баркалов С.А., Щепкин А.В. Деловые имитационные игры в организации и управлении. Воронеж: ВГАСУ, 2001.

3. Берж К. Общая теория игр нескольких лиц. М.: Физматгиз, 1961.

4. Блекуэлл Д., Тиршик М. Теория игр и статистических решений. М.: Иностранная литература, 1958.

5. Бондарева О.Н. Некоторые применения методов линейного программирования к теории кооперативных игр / Проблемы кибернетики. Вып. 10. М.: Физматгиз, 1963. С. 119 140.

6. Бондарева О.Н. О теоретико-игровых моделях в экономике. JL: ЛГУ, 1974.

7. Бурков В.Н., Данев Б., Еналеев А.К. и др. Большие системы: моделирование организационных механизмов. М.: Наука, 1989.

8. Бурков В.Н., Еналеев А.К., Новиков Д.А. Механизмы функционирования социально-экономических систем с сообщением информации // Автоматика и Телемеханика. 1996. № 3. С. 3 25.

9. Бурков В.Н., Еналеев А.К., Новиков Д.А. Механизмы стимулирования в вероятностных моделях социально-экономических систем // Автоматика и Телемеханика. 1993. № 11. С. 3 30.

10. Бурков В.Н., Заложнев А.Ю., Новиков Д.А. Теория графов в управлении организационными системами. М.: Синтег, 2001.

11. Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования организационных систем. М.: Наука, 1981.

12. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Как управлять проектами. М.: Синтег, 1997.

13. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Теория активных систем: состояние и перспективы. М.: СИНТЕГ, 1999.

14. Васин А.А., Гурвич В.А. Коалиционные ситуации равновесия в метаиграх / Вестник МГУ. Вычислительная математика и кибернетика. 1980. №3. С. 38-44.о

15. Вилкас Э.И. Аксиоматическое определение значения матричной игры // Теория вероятностей и ее применения. 1962. Том. 8. № 3. С. 324-327.134

16. Вилкас Э.Й. Оптимальность в играх и решениях. М.: Наука, 1990.

17. Воробьев Н.Н. Основы теории игр. Бескоалиционные игры. М.: Наука,1984.

18. Воробьев Н.Н. Теория игр для экономистов-кибернетиков. М.: Наука,1985.

19. Гермейер Ю.Б. Игры с непротивоположными интересами. М.: Наука, 1976.

20. Гермейер Ю.Б., Ерешко Ф.И. Побочные платежи в играх с фиксированной последовательностью ходов // ЖВМ и МФ. 1974. № 14. С. 1437 1450.

21. Горелик В.А., Кононенко А.Ф. Теоретико-игровые модели принятия решений в эколого-экономических системах. М.: Радио и связь, 1982.

22. Горелик В.А., Фомина Т.П. Элементы теории игр. Липецк: ЛГТУ, 1999.

23. Губко М.В. Об одном подходе к поиску оптимального решения задачи теории контрактов / Тезисы докладов XLI научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных наук». Долгопрудный, 1998. С. 34.

24. Губко М.В. Исследование механизмов распределения ресурса с учетом коалиционного взаимодействия активных элементов / Труды юбилейной международной научно-практической конференции «Теория активных систем». М.: Синтег, 1999. С. 147 148.

25. Губко М.В. Модели коалиционного взаимодействия активных элементов в механизмах распределения ресурса и активной экспертизы / Тезисы докладов XLII научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных наук». Долгопрудный, 1999. С. 46.

26. Губко М.В. Задача теории контрактов для модели «простого» агента / Сборник трудов молодых ученых ИПУ РАН. М.: Фонд «Проблемы управления», 2000. С. 9 19.

27. Губко М.В. Механизмы стимулирования в задачах формирования состава организационной системы / Тезисы докладов XLIII научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных наук». Долгопрудный, 2000. С. 29.135

28. Губко М.В. Коалиционные взаимодействия центров в задаче стимулирования с несколькими активными элементами / Труды международной научно-практической конференции «Теория активных систем». М.: ИПУ РАН, 2001. Т. 1. С. 34 36.

29. Губко М.В. Структура оптимальной организации континуума исполнителей // Автоматика и Телемеханика. 2002. № 12. С. 116 130.

30. Губко М.В. Оптимальные иерархические структуры при монотонном функционале стоимости / Сборник трудов молодых ученых «Управление большими системами». М.: ИПУ РАН, 2003. Выпуск 3. С. 27 34.

31. Губко М.В., Дольженко Ю.В. Коалиционные взаимодействия активных элементов в задачах формирования состава активной системы / Тезисы докладов XLIV научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных наук». Долгопрудный, 2001. С. 20.

32. Губко М.В., Караваев А.П. Согласование интересов в матричных структурах управления // Автоматика и Телемеханика. 2001. № 10. С. 132-146.

33. Губко М.В., Мишин С.П. Оптимальная структура системы управления технологическими связями / Материалы международной научной конференции «Современные сложные системы управления». Старый Оскол: СТИ, 2002. С. 50 54.

34. Губко М.В., Новиков Д.А. Теория игр в управлении организационными системами. М.: Синтег, 2002. 150 с.

35. Губко М.В., Новиков Д.А. Кооперативное взаимодействие центров в задачах стимулирования в организационных системах / Труды международной конференции «Современные сложные системы управления предприятием». Липецк: ЛГТУ, 2001. С. 47 51.

36. Губко М.В., Спрысков Д.С. Кооперативные модели распределения ресурса и активной экспертизы / Сборник трудов молодых ученых ИПУ РАН. М.: Фонд «Проблемы управления», 2000. С. 20 39.

37. Дюбин Г.Н., Суздаль В.Г. Введение в прикладную теорию игр. М.: Наука, 1981.

38. Жуковский В.И., Салуквадзе М.Е. Некоторые игровые задачи управления и их приложения. Тбилиси: Мецниереба, 1998.136

39. Интрилигатор М. Математические методы оптимизации и экономическая теория. М.: Прогресс, 1975.

40. Клейнер Г.Б. Производственные функции: теория, методы, применение. М.: Финансы и статистика, 1986.

41. Колмановский В.Б. Игровые задачи управления. М.: МИЭМ, 1990.

42. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1989.

43. Кукушкин Н.С., Морозов В.В. Теория неантагонистических игр. М.: МГУ, 1984.

44. Кульба В.В., Малюгин В.Д., Шубин А.Н., Bye М.А. Введение в информационное управление. С.Пб.: Изд-во С.-Петербургского Университета, 1999.

45. Лабскер Л.Г., Бабешко Л.О. Игровые методы в управлении экономикой и бизнесом. М.: Дело, 2001.

46. Ларичев О.И. Объективные модели и субъективные решения. М.: Наука, 1987.

47. Льюс Р, Райфа X. Игры и решения. М.: Иностранная литература, 1961.

48. Мак-Кинси Д. Введение в теорию игр. М.: Физматгиз, 1960.

49. Математическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1979. Том. 2.

50. Миркин Б.Г. Проблема группового выбора. М.: Наука, 1974.

51. Морозов В.В., Сухарев А.Г., Федоров В.В. Исследование операций в задачах и упражнениях. М.: Высшая школа, 1986.

52. Мулен Э. Кооперативное принятие решений: аксиомы и модели. М.: Мир, 1991.

53. Мулен Э. Теория игр с примерами из математической экономики. М.: Мир, 1985.

54. Нейман Д., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. М.: Наука, 1970.

55. Новиков Д.А., Чхартишвили А.Г. Активный прогноз. М.: ИПУ РАН, 2002.137

56. Новиков Д.А. Динамика поведения систем с большим числом целенаправленных элементов // Автоматика и Телемеханика. 1996. № 4. С. 187- 189.

57. Новиков Д.А. Механизмы функционирования многоуровневых организационных систем. М.: Фонд "Проблемы управления", 1999.

58. Новиков Д.А. Механизмы стимулирования в динамических и многоэлементных социально-экономических системах // Автоматика и Телемеханика. 1997. № 6. С. 3 26.

59. Новиков Д.А. Механизмы стимулирования в моделях активных систем с нечеткой неопределенностью. М.: ИПУ РАН, 1997.

60. Новиков Д.А. Обобщенные решения задач стимулирования в активных системах. М.: ИПУ РАН, 1998.

61. Новиков Д.А., Петраков С.Н. Курс теории активных систем. М.: СИНТЕГ, 1999.

62. Новиков Д.А., Цветков А.В. Механизмы стимулирования в многоэлементных организационных системах. М.: Апостроф, 2000.

63. Новиков Д.А., Цветков А.В. Механизмы функционирования организационных систем с распределенным контролем. М.: ИПУ РАН, 2001.

64. Новиков Д.А., Шохина Т.Е. Механизмы управления динамическими активными системами. М.: ИПУ РАН, 2002.

65. Нэш Д. Бескоалиционные игры / Матричные игры. М.: Физматгиз, 1961. С. 205-221.

66. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

67. Оуэн Г. Теория игр. М.: Мир, 1971.

68. Партхасаратхи Т., Рагхаван Т. Некоторые вопросы теории игр двух лиц. М.: Мир, 1974.

69. Петраков С.Н. Механизмы планирования в активных системах: неманипулируемость и множества диктаторства. М.: ИПУ РАН, 2002.

70. Петросян JI.A., Зенкевич Н.А., Семина Е.А. Теория игр. М.: Высшая школа, 1998.

71. Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1988.138

72. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. М.: Наука, 1978.

73. Шрейдер Ю.А. Равенство, сходство, порядок. М.: Наука, 1971.

74. Arrow K.J. Social choice and individual values. Chicago: Univ. of Chicago, 1951.

75. Aumann R.J., Mashler M. The bargaining set for cooperative games // Advances in Game Theory. Ann. Math. Studies. 52. Princeton: Princeton Univ. Press, 1964.

76. Fudenberg D., Tirole J. Game theory. Cambridge: MIT Press, 1995.

77. Harsanyi J. Games with incomplete information played by "Bayesian" players // Management Science. Part I: 1967. Vol. 14. № 3. P. 159 182. Part II: 1968. Vol. 14. № 5. P. 320 - 334. Part III: 1968. Vol. 14. № 7. P. 486 - 502.

78. Kreps D. Theory of choice. London: Vestview Press, 1988.

79. Lucas W. F. A game with no solution. RAND Memorandum RM-5518-PR. Rand Corporation, October 1967.

80. Mas-Colell A., Whinston M.D., Green J.R. Microeconomic theory. N.Y.: Oxford Univ. Press, 1995.

81. Moore J. Implementation, contracts and renegotiation in environment with complete information / Advances in Economic Theory. Cambridge: Cambridge University Press, 1992. Vol. 1. P. 182 281.

82. Moulin H. Cooperative microeconomics: a game-theoretical introduction. London: Prentice Hall, 1995.

83. Myerson R.B. Game theory: analysis of conflict. London: Harvard Univ. Press, 1991.

84. Novikov D.A. Management of active systems: stability or efficiency // Systems science. 2001. Vol. 26. № 2. P.85-93.

85. Shubik M. Game theory in the social sciences: concepts and solutions. Massachusetts: MIT Press, 1991.

86. Smith A. The Wealth of Nations. LondonEveryman's Library, 1991.1401. УТВЕРЖДАЮ"