автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Методы и инструменты структурно-динамического моделирования сложной хозяйствующей системы в приложении к деятельности железной дороги

На правах рукописи

БЕКРЕНЕВ Виталий Леонидович

МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ ХОЗЯЙСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ПРИЛОЖЕНИИ К ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Специальность 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических системах»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004 год

Работа выполнена на кафедре информатизации структур государственной службы Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шемакин Ю.И. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Селетков С.Н. доктор технических наук, доцент Смирнов С.Н.

Ведущая организация:

Центральный институт военно-технической информации Министерства Обороны РФ

Защита диссертации состоится " " апреля 2004 года в_часов

на заседании диссертационного совета Д 502.006.17 в Российской академии государственной службы при Президенте Российской Федерации по адресу: 117606, проспект Вернадского, д. 84., аудитория 2115, корпус 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РАГС Автореферат разослан " " марта 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н., доцент

А.И. Митин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Кризисный характер развития страны, специфика ее рынков, резкое увеличение количества информации, компьютеризация страны требует от хозяйствующих субъектов проведения комплекса мероприятий, направленных на организацию и ведение информационно-аналитической работы на новом качественном уровне. Совершенствование процессов управления социальными и экономическими системами может производиться на основе новых методов и инструментов структурно-динамического моделирования сложных объектов управления. Многие предприятия и организации не имеют в своем составе человеко-машинных информационно-аналитических систем интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений, которые позволяют вскрывать структурные связи и закономерности функционирования сложных объектов управления.

Решение проблемы совершенствования управленческой деятельности требует внедрения в практику научно-обоснованных методов и программно-инструментальных средств структурно-динамического моделирования сложных объектов управления на балансовом принципе.

Цель диссертационной работы.

Разработать концепцию человеко-машинной информационно -аналитической системы интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений на основе использования научно-обоснованных методов и инструментов структурно-динамического моделирования.

Объект исследования.

Процессы учета и контроля хозяйственной деятельности предприятий и организаций.

Предмет исследования.

Создание методов и программно-инструментальных средств структурно-динамического моделирования сложных объектов управления; моделирование хозяйственной деятельности предприятий и организаций.

Задачи работы.

1. Разработать требования к структурно-динамической модели хозяйствующей системы и инструментальным средствам моделирования, как компонентам информационно-аналитической системы поддержки принятия управленческих решений.

I »'ОС. НАЦИОНАЛЬНА«)

| библиотека I

| СПтрфрг м 11

• о»

2. Разработать методику структурно-динамического моделирования сложного объекта управления.

3. Реализовать методы структурно-динамического моделирования в приложении к управлению хозяйственной деятельностью железной дороги.

Теоретическая и методическая основа.

Труды отечественных и зарубежных авторов, в том числе Н. Винера, Ю.К. Герасимова, Н.Е. Кобринского, И.А. Лазарева, В.В. Леонтьева, Н.Н. Моисеева, Канторовича Л.В., Шемакина Ю.Н. и других авторов в области исследований интеллекта; управления экономическими системами; кибернетики; компьютерной семантики, лингвистики, методов моделирования сложных объектов.

Организационно-методические и нормативно-правовые документы Министерства путей сообщения РФ.

Полученные научные результаты.

1. Разработаны требования к структурно-динамической модели и программно-инструментальным средствам, обеспечивающим описание и моделирование функциональных подсистем объекта управления в едином виртуально-понятийном пространстве.

2. Разработана методика построения структурно-динамической модели сложного объекта управления на балансовом' принципе, включающая в себя организационную структуру объекта, структуру его деловых процессов, логику и динамику функционирования элементов, что обеспечивает выработку и отображение информации, необходимой для принятия управленческих решений.

3. Предложен метод «компонентной сборки», позволяющий специалистам предметной области самостоятельно создавать структурно-динамические модели сложного объекта управления, формировать алгоритмы обработки данных, получать аналитические отчеты о состоянии и деятельности объекта управления по различным срезам, производить количественную и качественную оценку синтезированного образа объекта управления.

Научная новизна работы.

На основе использования балансового принципа предложена структурно-динамическая модель объекта управления.

Предложена концепция использования методов и инструментов структурно-динамического моделирования сложных хозяйствующих

систем в человеко-машинных информационно-аналитических системах интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений.

Разработаны требования к новым программно-инструментальным средствам информационно-аналитической работы специалистов субъекта управления.

Практическая значимость работы.

Результаты исследования положены в основу создания новых программно-инструментальных средств структурно-динамического моделирования сложных объектов управления в обеспечение управленческой деятельности хозяйствующих субъектов.

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования:

доложены на российских и международных конференциях, в том числе в Институте проблем управления им. В.А. Трапезникова, Институте мировой экономики и международных отношений РАН, Российской академии государственной службы при Президенте РФ, Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы в Санкт-Петербурге, в учебном центре Правительства Московской области,

доложены на парламентских слушаниях в Государственной думе Федерального собрания РФ на тему: «Проблемы региональной безопасности Российской Федерации, практический опыт и задачи совершенствования законодательства»; на экспертном совете при Правительстве РФ по созданию системы социально-экономического управления субъекта Федерации; на экспертном совете и морском научном комитете при Главнокомандующем Военно-Морским Флотом РФ; на научно-технической комиссии Главного Управления Министерства обороны РФ; на кафедре оперативного искусства Академии Генерального штаба ВС РФ, в Центре военно-стратегических исследований ГШ ВС РФ;

использованы при разработке материалов отчетов по НИР в Министерствах и ведомствах РФ, в том числе в Министерстве науки, промышленности и технологий РФ, Министерстве путей сообщений РФ, Министерстве обороны РФ, Совете Безопасности РФ;

включены в учебный процесс РАГС при Президенте РФ, Академии Сбербанка России в качестве дополнительного курса. Публикации.

Результаты исследования отражены в 2 монографиях, 2 изобретениях, 2 полезных моделях, в 24 печатных работах общим объемом 20 печатных листов.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, определяется объект, предмет цель, ставятся задачи исследования, раскрывается научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе изучается и анализируется объект исследования, технологии информационно-аналитической работы специалистов предметной области, разрабатывается концепция построения информационно-аналитической системы хозяйствующего субъекта, требования к структурно-динамической модели и программно-инструментальным средствам моделирования сложного объекта управления.

Делаются выводы, что структурно-динамическая модель объекта управления может выполнять существенную часть аналитических функций по интеллектуальной обработке информации, если будут разработаны и реализованы программно-инструментальные средства структурно-динамического моделирования, а также разработана методика создания и использования модели во взаимодействии с человеком при решении управленческих задач.

Концепция информационно-аналитической системы рассматривается в работе как структура, состоящая из трех взаимосвязанных элементов:

1. Структурно-динамической модели сложного объекта управления.

2. Программно-инструментальных средств создания и использования структурно-динамических моделей.

3. Специалистов информационно-аналитической работы, создающих структурно-динамическую модель объекта управления, и использующих результаты ее вычислений в целях подготовки выводов и предложений для принятия управленческих решений.

В работе использован системный анализ, который позволил определить и формализовать связи между субъектом и объектом управления, как причины и следствия между управляющими воздействиями и получением обратной связи в виде информации о

результатах функционирования сложного объекта управления. Связи представлены в виде модели взаимодействия подразделений субъекта управления и субъектов деятельности объекта управления (организаций и предприятий) в структуре их внутренних и внешних связей , в том числе с элементами окружающих систем.

Структурно-динамическая модель объекта управления приобретает новое качество благодаря отражению в ней взаимодействия структурных элементов объекта управления на балансовом принципе. Новое качество системе придают не только связи, а также правила и алгоритмы работы структурных элементов. Процесс функционирования сложного объекта управления возможно учитывать и контролировать, если создать модель балансовых отношения между субъектами деятельности объекта управления при совершении ими операций товарно-денежного обмена. В этом случае, информация о нарушениях правил балансового взаимодействия субъектов деятельности в поставках сырья, оборотных средствах, производстве работ, товаров и услуг показывает изменение качества функционирования всей системы объекта управления. Значения показателей разбалансировок (дисбалансов) между тем, что требуется и тем, что есть (между количественными и временными показателями обмена ресурсами) становятся ценной информацией для принятия своевременных управленческих решений.

Для экономических систем, где происходит сбалансированный по договору (норме) товарно-денежный обмен, в котором деньги выступают в качестве информационного эквивалента движения натуральных товаров, метод структурно-динамического моделирования на балансовом принципе может эффективно использоваться для обеспечения процессов управления.

Делается вывод, что задачу учета и контроля возникающих дисбалансов в структуре взаимодействия субъектов деятельности может выполнять структурно-динамическая модель, которая в том числе позволит вскрывать причины нарушений хода процессов, прогнозировать последствия.

В составе информационно-аналитической системы субъекта управления должны быть структурно-динамическая модель объекта управления, подготовленные специалисты-аналитики предметной области, а также методические и инструментальные средства человеко-машинной обработки информации.

В работе сформулированы следующие требования к структурно-динамической модели объекта управления:

1. В компьютере должно быть создано виртуальное, понятийное, многомерное информационной пространство, в котором производится описание структурных элементов и связей сложного объекта управления. Пространство должно быть задано аспектами, позволяющими включать в него субъектов, ресурсов (товарных, денежных, информационных), видов, мест, условий деятельности объекта управления. Создание пространства возможно с помощью системы реляционных баз данных, которые обеспечивают возможность лингвистического связывания записей понятий, используя правила построения предложений русской речи. Отвечая на вопросы: «Кто?» - субъекты (подлежащее); «Что делают?» -виды деятельности (сказуемое); «Посредством чего делают?» - ресурсов (дополнение); «Где делают?» — в определенном месте (обстоятельство места); «В каких условиях делают?» - факторы обстановки (обстоятельства причины) и т.д. - пользователь создает в компьютере семантический образ объекта управления на естественно-формальном языке. Структурно-динамическая* модель должна обеспечивать накопление, хранение, построение и отображение синтезированного семантического образа объекта управления. На рис. I показана графическая интерпретация многомерного пространства среды деятельности объекта управления.

Рис. 1. Аспекты многомерной среды деятельности объекта управления.

2. Использование естественного языка при формальном описании объекта управления в пространстве среды деятельности должно быть дополнено графическим языком, позволяющим создавать в компьютере визуальный образ организационной структуры объекта управления и его деловых процессов. Накопленный опыт операций и ресурсного обмена между субъектами деятельности объекта управления в структурно-динамической модели должен- выражаться многомерными, иерархическими, логическими, балансовыми информационными связями. Использование нового естественно-формального языка вытекает из требования многоаспектности описания объекта управления, приведения разнородных информационных данных, понятий, структур к единству формы и содержания.

3. Структурно-динамическая модель должна обеспечивать возможность наполнения ее динамическими данными, формулами обработки данных, позволяющих соблюдать балансовый принцип, а также возможность формирования показателей деятельности объекта управления. Выполнение данного требования позволяет учитывать и контролировать динамику процессов, рассчитывать отклонения текущих значений, показателей процессов от заданных, получать сигналы предупреждения, оценивать результаты, работы элементов объекта, обосновывать меры воздействия.

4. Структурно-динамическая модель должна позволять учитывать силу влияния факторов на деловые процессы субъектов деятельности. Системный учет факторов относительно структурных элементов модели позволит более точно рассчитывать агрегированные и интегральные показатели деятельности объекта управления, действующего в условиях факторов:

5. Структурно-динамическая модель должна обеспечивать, формирование аналитических отчетов детальных, интегральных, текущих, плановых, прогнозных показателей деятельности объекта управления, а. также рассчитывать и отображать структуру показателей взаимодействия включенных в модель субъектов деятельности, формировать в отдельном отчете синтезированный образ объекта управления.

Для выполнения требований, предъявленных к структурно-динамической модели объекта управления, должны быть разработаны программно-инструментальные средства, которые должны соответствовать следующим основным требованиям.

Рис. 2. Концептуальная структура информационно-аналитической

системы.

1. Подсистема «Редактор среды деятельности» должна позволять наполнять базы данных структурными записями понятий об административной, организационной структуре объекта управления, структуре его деловых процессов, влияющих факторов. Должна обеспечиваться возможность создания сложных иерархических деревьев вложенности понятий, их связывания отношениями в семантической и лингвистической логике построения русской речи.

2. Подсистема «Конструктор процессов» должна позволять создавать логические схемы формы и содержания балансового взаимодействия субъектов деятельности объекта управления, хранить их в архиве.

3. «Блок ввода исходных данных и алгоритмов обработки»

должен обеспечивать наполнение структурно-динамической модели динамическими плановыми, фактическими и прогнозными данными, характеризующими исходное состояние и динамику развития структурных элементов объекта управления, а также обеспечивать формирование алгоритмов балансовой обработки данных, учета и контроля вводимых параметров.

4. «Блок анализа состояния и динамики» деятельности объекта управления должен обеспечивать пользователя количественной информацией, отвечающей на вопросы: «Что есть, что будет и что надо?», создавать отчеты по временным срезам ресурсного состояния субъектов деятельности: по каждому ресурсу, по ресурсам балансового обмена между субъектами деятельности, по комплексному взаимодействию всех субъектов деятельности между собой, включенных в модель.

5. Подсистема «Навигатор синтезированного образа» должна формировать семантический образ объекта управления по запросу пользователя при обращении к одному из понятий, записанному в структурно-динамической модели объекта управления.

Концептуальное построение информационно-аналитической системы субъекта управления (рис.2) обеспечивает связь между структурно-динамической моделью и человеком с помощью программно-инструментальных средств моделирования. Данное единство обеспечивает интерактивное взаимодействие человека и машины по ходу создания структурно-динамической модели объекта, наполнения модели исходными данными и алгоритмами обработки, выполнения операций моделирования, подготовки и представления отчетов о состоянии и динамике функционирования, что позволяет поддерживать процесс выработки управленческих решений ценной информацией.

Во второй главе диссертационной работы осуществляется разработка методики структурно-динамического моделирования, краткое содержание которой приведено на рис. 3. Рассматривается технология организации информационно-аналитической работы специалистов, которая отождествляется с формой и содержанием структурно-динамической модели объекта управления, а также с назначением программно-инструментальных средств моделирования.

№ СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАЧ МЕТОДИКИ ИНСТРУМЕНТЫ

1 Создание многомерной среды деятельности объекта управления (ОУ), включающей субъектов деятельности, виды деятельности, процессы, адреса, условия функционирования и другие аспекты. Редактор среды деятельности ОУ.

2 Построение организационной структуры ОУ. Конструктор процессов ОУ

3 Построение структуры деловых процессов ОУ. Конструктор процессов ОУ

4 Учет факторов, влияющих на процессы ОУ. Редактор среды деятельности ОУ

5 Ввод исходных данных, характеризующих деятельность субъектов ОУ. Блок ввода исходных данных

6 Формирование алгоритмов обработки входных данных по операциям, включенным в модель. Блок ввода алгоритмов обработки данных

7 Формирование показателей деятельности ОУ. Блок анализа состояния и динамики деятельности ОУ

8 Производство моделирования. Работа алгоритмов модели

9 Отображение количественных результатов моделирования, состояния и динамики деятельности ОУ. Блок анализа состояния и динамики ОУ.

10 Отображение в отчете синтезированного, вербального образа ОУ Навигатор синтезированного образа ОУ.

Рис. 3. Краткое содержание методики структурно-динамического моделирования.

Пользователь первоначально использует три инструмента для создания модели и наполнения ее информационными данными, алгоритмами расчетов показателей деятельности объекта управления. На

втором этапе пользователь использует следующие два инструмента в качестве механизмов получения управленческой информации.

Проектирование структурно-динамической модели объекта управления строится на балансовом принципе. Балансовый принцип рассматривается в качестве базового элемента структурно-динамической модели

Элементарная операция бинарного взаимодействия субъектов деятельности включает двух субъектов деятельности, два ресурса (входящий, исходящий) и правила преобразования входящего ресурса в исходящий (денег в товар, товара в деньги, денег в услугу и т.д.).

Форма конструкции логической операции балансового взаимодействия субъектов деятельности приведена на рис. 4. Показано, что субъект деятельности «Вокзал» получает материальные ресурсы от другого субъекта деятельности «Управления железной дороги». Субъект «Управление ЖД» поставляет вокзалу материальные ресурсы и получает за это денежные ресурсы.

Рис. 4. Форма элементарной операции взаимодействия субъектов деятельности на балансовом принципе.

Разработанная логическая конструкция элементарной операции позволяет получать (по мере наполнения ее динамическими данными) отчет по трем видам балансового состояния (прихода - расхода ресурсов):

Первый баланс - ресурсный баланс «Вокзала», который изменяется по ходу времени при получении материалов и расходовании денежных средств.

Второй баланс - баланс «Управления железной дороги», которое поставляет «Вокзалу» необходимые материальные ресурсы и получает взамен их денежный эквивалент.

Материалы

Расходы

Третий баланс - это баланс состояния всей операции, при котором выполняется условие, что участники операции за установленный промежуток времени получают и поставляют друг другу столько, сколько определено нормативно-правовыми документами, договорными отношениями.

Изучение балансового содержания элементарной операции показало, что балансы формируются из трех динамических характеристик (профилей):

движения товара или услуги от поставщика к потребителю;

движения денежных ресурсов от потребителя к поставщику;

динамики изменения цены товаров и услуг.

Дальнейшее исследование трех взаимосвязанных профилей ресурсов в элементарной операции взаимодействия субъектов деятельности показало, что существует единство этих динамических характеристик (временных рядов), которое возможно формализовать в трех мерном декартовом пространстве. Осями этого пространства должны быть: ось времени, ось товарного ресурса и ось его денежного ресурса. Наличие трех осей, обозначающих пространство, позволяет построить точку начала операции преобразования товара в деньги относительно субъектов деятельности. Например, у «Вокзала» в момент начала операции (Тн) есть деньги (Д), но нет материальных ресурсов (МР). Отложив значение времени, денег и товаров по трем координатам пространства, получаем точку начала этого процесса в пространстве и времени. В момент окончания операции (Тк) «Вокзал» должен получит материальные ресурсы и расплатиться за них денежными средствами. Значения показателей окончания операции откладываются на осях пространства, определяя точку окончания процесса балансового обмена ресурсами.

Соединение двух точек в пространстве определяет единую траекторию балансового взаимодействия субъектов деятельности между собой в процессе товарно-денежного обмена при определенных значениях условий этой операции (рис. 5).

Изучение порядка, построения, формы и содержания траектории процесса взаимодействия субъектов показало, что траектория может быть построена не обязательно при наличии значений всех трех динамических характеристик (товаров, денег, цены). Достаточно знать только две динамические характеристики, так как третья всегда является расчетной величиной. Эта особенность конструкции позволила свести многообразие

договорных условий товарно-денежного обмена к нескольким базовым входным данным, наличие которых позволяет в компьютере создавать образ балансового взаимодействия субъектов деятельности между собой в форме траектории развития этого процесса в пространстве и времени.

В диссертационной работе отмечается, что данная конструкция элементарной операции является унифицированной, что позволяет рассматривать ее как базовую компоненту структурно-динамической модели сложного объекта управления.

Рис.5. Траектория процесса балансового взаимодействия субъектов деятельности в пространстве и времени.

Этот вывод подтвержден исследованиями формы и содержания элементарной операции, построенной относительно другого субъекта деятельности (контрагента). Траектории двух взаимодействующих субъектов деятельности всегда зеркально ассиметричны друг к другу. Следовательно, для создания модели достаточно ввести в машину данные только по одному из двух субъектов деятельности (поставщика или потребителя), чтобы машина автоматически создавала модель единой траектории развития процесса бинарного балансового взаимодействия субъектов деятельности в пространстве и времени.

На следующем этапе исследования было произведено построение траекторий одного процесса по следующим данным:

по плановым данным (так, как определено договоренностью между субъектами);

по фактическим данным (так, как получилось на самом деле);

по прогнозным данным (так, как ожидается).

Построение трех траекторий (по плану, по факту, по прогнозу) одного процесса определило возможность автоматически сравнивать эти траектории между собой и получать на выходе машинного алгоритма информацию о месте, времени, характере и величине отклонения (дисбаланса) реального процесса от заданной траектории его развития. Величина дисбаланса является основанием для принятия управленческого решения о приведении • данного процесса к установленной траектории развития.

Для моделирования сложного процесса взаимодействия субъектов деятельности был разработан метод компонентной сборки.

Метод компонентной сборки заключается в создании сложной структуры взаимодействия субъектов деятельности из отождествления элементарных операций (компонент) в сложную структурно -динамическую модель на балансовом принципе.

Рис. 6. Схема сложного процесса.

Схема сложного процесса (рис.6) состоит более чем из одной операции (требуется более двух компонент). Происходит процесс «склеивания», отождествления операций (траекторий их развития) во взаимосвязанную структуру.

Например, «Управление железной дороги», получив денежные ресурсы от «Вокзала» (первая операция), направляет часть денежных

ресурсов в «РАО ЕЭС» в качестве оплаты, за использованную электроэнергию (вторая операция).

Простые операции, собранные в схему сложного процесса, позволяют просчитывать результаты не одной, а двух и более операций. Из компонент складывается многоуровневая, структурно-динамическая модель объекта управления.

Агрегирование информационных данных, содержащихся в элементарных операциях сложной модели, позволило получать интегральные показатели состояния и динамики развития объекта управления, осуществлять мониторинг и контроль частных и общих процессов.

Структурное построение модели, «копирующее» структуру и функцию субъектов деятельности объекта управления, позволило учитывать влияние разнородных, факторов «точечным» образом в конкретной операции, на которую факторы оказывают влияние. Далее, осуществлять взаимную компенсацию влияния разнородных факторов относительно каждой операции и приводить вычисления интегральных показателей к более точным (реалистичным) значениям.

В диссертационном исследовании указывается, что получение точных значений силы влияния факторов на результаты процессов конкретной предметной области, требуют отдельных исследований. Структурно-динамическая модель в данном случае служит инструментом, который позволяет специалистам учитывать факторы и рассчитывать новые значения выходных параметров при моделировании сложного объекта.

В завершении главы делается вывод, что структурно-динамическая модель, построенная на балансовом принципе по данной методике методом «компонентная сборка», позволяет учитывать, планировать и контролировать состояние и динамику функционирования объекта управления с учетом влияния на него разнородных факторов обстановки, что требуется для принятия обоснованных управленческих решений.

В третьей главе диссертационной работы производится реализация методов структурно-динамического моделирования в приложении к управлению хозяйственной деятельностью железной дороги.

Структурно-динамическая модель хозяйственной деятельности железной дороги реализуется на основе исследования. организационной структуры, хозяйственных функций и технологических связей

предприятий железной дороги между собой и внешними системами (рис.7).

Железная дорога состоит из структурных элементов. К ним относятся хозяйства (перевозок, электрификации), предприятия (пассажирские станции, ДЕПО, базы обслуживания). Каждое подразделение железной дороги выполняет свою роль в организованном технологическом процессе перевозки грузов и пассажиров.

Структура расходов ЖД

Рис.8. Схема структур железной дороги

Железная дорога имеет сложную структуру деловых, процессов (ремонты, технические осмотры, содержание путей, перегонка вагонов, продажа билетов, прием и выдача багажа). Всего было выделено 400 основных деловых процессов (работ). Каждая работа была декомпозирована на пять составляющих элементов, при которых возникают денежные расходы: на заработную плату сотрудникам, на материалы, топливо, энергию, прочие ресурсы.

Для получения оценок хозяйственной деятельности железной дороги была разработана структура показателей хозяйственной деятельности железной дороги.

В диссертационной работе наиболее глубоко исследованы расходы денежных ресурсов железной дороги, которые возникают в ходе ее хозяйственной деятельности. Это расходы на внутреннем и внешнем

1

сообщении, расходы на пассажирские и грузовые перевозки, расходы по видам производимых работ, расходы по предприятиям, отделениям, дистанциям. Модель отражает многоуровневую структуру построения объекта управления, поэтому детализация, агрегация и интеграция показателей может производиться в набор показателей, которые требуются для решения поставленной задачи по обеспечению процесса управления. Пользователям структурно-динамической модели предоставляется гибкая возможность самостоятельного формировать показатели, устанавливать критерии, производить по ним оценку деятельности сложного объекта управления.

Для создания понятийного образа и структурно-динамической модели железной дороги был разработан механизм создания баз данных, записи в которых связываются отношениями на лингвистическом принципе:

• база данных «Субъектов» обеспечивает записи понятий о субъектах деятельности железной дороги в их иерархической вложенности;

• база данных «Ресурсов» - о ресурсах, используемых предприятиями железной дороги (энергетических, трудовых, денежных и других);

• база данных «Видов деятельности» - о видах деятельности, работах и операциях субъектов деятельности железной дороги;

•база данных «Условий (факторов) функционирования железной дороги», в которой производится запись и декомпозиция внутренних и внешних факторов, влияющих на объемы работ и денежные затраты;

• база данных «Экономической географии и административно -территориального деления Российской Федерации», с помощью которой объекты моделирования закрепляются адресом.

В реализации структурно-динамической модели обеспечен синтез записей в базах данных в смысловой образ объектов железной дороги. Пользователь, обращаясь к одному из понятий объекта железной дороги, на выходе синтезатора получает семантическую информацию: «Кто, что, где, когда, посредством и на основе чего, в каких условиях, как делает?».

Для определения величины денежных затрат на хозяйственную деятельность железной дороги в модель введены значения следующих показателей:

• стоимость единицы рабочего времени работников в операции;

• количество сотрудников, принимающих участие в конкретной работе;

• количество времени их работы;

• количество циклов деловых процессов (единиц, готовой продукции).

• количество единиц производственного фонда;

• технические характеристики фонда, характеризующие его производительную мощность;

• суммарный показатель возможностей фондов, выполнять требуемый объем работ;

• • количество и цена товарных, энергетических и других ресурсов.

Фрагмент реализации структурно-динамической модели железной

дороги показан на рис.8.

Содержание первой операции показывает взаимодействие багажных работников, как части работников всей станции с субъектом «Станция». В ней моделируется динамика изменения количества багажных работников, величины затрат на их заработную плату, производится расчет изменения средней оплаты труда на одного работника. Содержание второй операции моделирует взаимодействие «Станции» с «Железной дорогой», показывая динамику отправки грузов (багажа) и получение станцией доходов от данного вида работы (отправка багажа) железнодорожной станции.

Далее, производится типовой набор операций по расходу предприятиями железной дороги топлива, электроэнергии, материальных ресурсов; получению железной дорогой доходов от оказания, услуг по перевозке грузов и пассажиров различными станциями, вокзалами. Типовые схемы отождествляются в целостную структурно-динамическую модель хозяйственной деятельности железной дороги. К модели, как к центру сбора и обработки информации, подключаются источники плановых, фактических и прогнозных данных.

Рис. 8. Фрагмент формы реализации структурно-динамической модели.

Выходные данные структурно-динамической модели на новом качественном уровне начинают обеспечивать руководство управленческой информацией.

В заключении диссертационной работы подводятся итоги исследования и делаются выводы, что проведенная систематизация понятий, структур, связей, факторов, влияющих на объект управления, создание целостного представления объекта исследования из разрозненных элементов, позволяют раскрывать причины и прогнозировать следствия функционирования объекта управления. В результате, управленческие решения получают более глубокое обоснование.

Основные научные результаты, полученные в работе:

1. Разработаны требования к структурно-динамической модели и программно-инструментальным средствам моделирования сложного объекта управления, обеспечивающие исследования системных связей и закономерностей функционирования объекта управления с учетом влияющих на объект факторов.

2. Разработана методика построения структурно-динамической модели объекта управления на балансовом принципе, включающая в себя организационную структуру, алгоритмы и динамику функционирования субъектов деятельности объекта управления, что обеспечивает полноту, своевременность и обоснованность принятия управленческих решений.

3. Предложены методы создания структурно-динамической модели сложного объекта управления, в том числе «метод компонентной сборки» модели сложного объекта управления, позволяющие анализировать и синтезировать общие и детальные характеристики деятельности объекта управления в единой информационной среде.

4. Предложена структура человеко-машинной информационно-аналитической системы поддержки принятия управленческих решений, состоящая из структурно-динамической модели сложного объекта управления, системной организации информационно-аналитической, работы специалистов аппарата управления субъекта управления, программно-инструментальных средств моделирования, использующих единый естественно-формальный язык описания и исследования сложного объекта управления и единую виртуальную понятийную среду.

Основные практические результаты:

• Разработанные методические материалы легли в основу создания новых программно-инструментальных средств информационно-аналитической работы специалистов предприятий и организаций.

• Предложенная структура человеко-машинной информационно-аналитической системы, встроенной в процессы управления сложным* объектом, явилась научным обоснованием создания в организациях информационно-аналитических подразделений (систем).

•Разработаны методы автоматизированной обработки информации , которые позволяют повышать эффективность управления: сокращают время поиска и обработки информации, повышают достоверность данных и обоснованность управленческих решений; обеспечивают динамический учет, мониторинг и контроль процессов, раннее предупреждение негативных последствий; накопление знаний и преемственность работы специалистов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бекренев В.Л. Работа интеллектуальной технической системы. Язык и инструменты кибернетического моделирования. - М, «ЭЛИТ-2000», 2003.-182с.

2. Бекренев В.Л. Философия и кибернетика. Информация и Аналитика. Знания и опыт. - М, «Каталог», 2000. - 64с.

3. Бекренев В.Л. Система учета, планирования и контроля при совершении действий с ресурсами (варианты) // Патент на изобретение № 2137198. - М, «РОСПАТЕНТ», 1999.

4. Бекренев В.Л. Система учета и контроля за состояниями объектов (варианты) // Патент на изобретение № 2174256. - М, «РОСПАТЕНТ», 2001.

5. Бекренев В.Л. Информационно - аналитическая система банка и моделирование проектов карточных продуктов // Мир карточек, 2003, №2.- С. 39-47.

6. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система, как органическая часть банка // Банковские технологии, 2002, №6.- С. 3234.

7. Бекренев В.Л. Пути создания банковской информационно-аналитической системы // Банковские технологии, 2002, №3.- С. 22-26.

8. Бекренев В.Л. Информационная модель юридических знаний // Юридическая мысль, 2001, №6.- С. 36-40.

9. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система банка и информационно-аналитическая работа сотрудников // Банковские технологии, 2003, № 9.- С. 30-32.

10. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система банка и корпоративные знания сотрудников // Банковские технологии, 2002, №11.- С. 26-28.

11. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система и новые методы моделирования банковских процессов // Банковские технологии, 2002, №12.-С. 16-19.

12. Бекренев В.Л. Компьютерная модель развития банка// Банковское дело в Москве, 1997, №6.- С. 44-55.

13. Бекренев В.Л. Методы и инструменты моделирования среды общественных процессов // Юридическая мысль, 2002, №3.- С. 44-47.

14. Бекренев В.Л. Методы экспертной оценки законодательства на основе имитационного моделирования социально-экономических процессов // Национальная безопасность и геополитика России, 2001, № 18.- С. 2528.

15. Бекренев В.Л. Оценка экономической эффективности системы пластиковых карт банка // Мир карточек, 1996, №10.- С. 9-11.

16. Бекренев В.Л. Ситуационные центры и социально-экономическое моделирование // Управление персоналом, 2000, №12.- С. 61-63.

17. Бекренев В.Л. Что такое знания? // Нефтяное хозяйство, 2000, №6.- С. 18-19.

18. Бекренев В.Л., Архипов А. С. Методологические основы построения систем управления знаниями // Национальная безопасность и геополитика России, 2001, № 19.- С. 32-35.

19. Бекренев В.Л., Ехалов П.А. Российские информационно-аналитические технологии на рубеже 21 века // Нефтяное хозяйство, 2000, №10.- С. 9294.

20. Бекренев В.Л., Крапивина Н.С. Методы экспертной оценки законодательства на основе имитационного моделирования социально-экономических процессов // Юридическая мысль, 2001, №3.- С. 5-11.

21. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система банка. Системный подход // Банковские технологии, 2002, №5.- С. 43-46.

22. Бекренев В.Л. Информационно-аналитическая система банка и язык моделирования банковских процессов // Банковские технологии, 2003, №5.-С. 39-41.

23. Бекренев В.Л., Ященко В.В. Системные методы и инструменты юридической инженерии // Юридическая мысль, 2002, №5.- С. 34-40.

24. Бекренев В.Л., Крапивина Н.С. Принципы создания, структура и принципы работы Специализированного информационно-аналитического центра//Юридическая мысль, 2001, №5.- С. 29-33.

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук Бекренев Виталий Леонидович

Тема диссертационного исследования

Методы и инструменты структурно-динамического моделирования сложной хозяйствующей системы в приложении к деятельности железной

дороги

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор Шемакин Юрий Иванович

Изготовление оригинал-макета Бекренев Виталий Леонидович

Подписано в печать Тираж %¿?_экз.

Усл. п.л. .

Российская академия государственной службы при Президенте Российской Федерации

Отпечатано ОПМТ РАГС. Заказ № У^/Т

119606 Москва, проспект Вернадского, д. 84

И05 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХОЗЯЙСТВУЮЩЕГО СУБЪЕКТА, РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И

ИНСТРУМЕНТАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1.1 Роль информации, методов и инструментов ее обработки в процессах управления.

1.2. Концептуальные основы построения информационноаналитической системы хозяйствующего субъекта.

1.3 Требования к структурно-динамической модели объекта управления.

1.4. Требования к программно-инструментальным средствам структурно-динамического моделирования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОГО ОБЪЕКТА

УПРАВЛЕНИЯ.

2.1 Проектирование системной работы сотрудников информационно-аналитического подразделения при использовании структурно-динамической модели сложного объекта управления.

2.2. Проектирование структурно-динамической модели хозяйственной деятельности объекта управления на балансовом принципе.

2.3. Создание структурно-динамической модели объекта управления на балансовом принципе и принципе «компонентной сборки».

ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРИЛОЖЕНИИ К УПРАВЛЕНИЮ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ.

3.1. Форма и содержание структурно-динамической модели хозяйственной деятельности железной дороги.

3.2. Человеко-машинный сценарий и алгоритм совместной работы сотрудников и структурно-динамической модели.

Кризисный характер экономического развития страны, специфика ее рынков товаров и услуг, резкое увеличение количества разнородной информации, широкомасштабная компьютеризация страны требует от хозяйствующих субъектов проведения комплекса мероприятий, направленных на организацию и ведение информационно-аналитической работы на новом качественном уровне. Совершенствование процессов управления социальными и экономическими системами может производиться на основе новых методов и инструментов структурно-динамического моделирования сложных объектов управления. Многие предприятия и организации не имеют в своем составе человеко-машинных информационно-аналитических систем интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений, которые позволяют вскрывать структурные связи и закономерности функционирования сложных объектов управления.

Решение проблемы совершенствования управленческой деятельности требует внедрения в практику научно-обоснованных методов и программно-инструментальных средств структурно-динамического моделирования сложных объектов управления на балансовом принципе. Структурно-динамические модели объектов управления смогут выполнять центральную роль в информационно-аналитическом обеспечении принятия управленческих решений, объединять сотрудников, технические средства и методы моделирования сложных объектов управления в информационно-аналитических системах хозяйствующих субъектов. Этим определяется актуальность диссертации.

Цель диссертационной работы.

Разработать концепцию человеко-машинной информационно-аналитической системы интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений на основе использования научно-обоснованных методов и инструментов структурно-динамического моделирования.

Объект исследования.

Процессы учета и контроля хозяйственной деятельности предприятий и организаций.

Предмет исследования.

Создание методов и программно-инструментальных средств структурно-динамического моделирования сложных объектов управления; моделирование хозяйственной деятельности предприятий и организаций.

Задачи работы.

1. Разработать требования к структурно-динамической модели хозяйствующей системы и инструментальным средствам моделирования, как компоненты информационно-аналитической системы поддержки принятия управленческих решений.

2. Разработать методику структурно-динамического моделирования сложного объекта управления.

3. Реализовать методы структурно-динамического моделирования в приложении к управлению хозяйственной деятельностью железной дороги.

Теоретическая и методическая основа.

Труды отечественных и зарубежных авторов, в том числе И.П. Павлова, И.М. Сеченова, Ж. Пиаже, Н. Винера, Ю.К. Герасимова, Н.Е. Кобринского, И. А. Лазарева, В.В. Леонтьева, Н.Н. Моисеева, Канторовича Л.В, Шемакина Ю.Н. и других авторов в области исследований интеллекта; управления экономическими системами; кибернетики, методов моделирования, компьютерной семантики, логики, лингвистики.

Организационно-методические и нормативно-правовые документы Министерства путей сообщения РФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование позволило осуществить систематизацию понятий, структур, связей, факторов, влияющих на сложный объект управления. На основе анализа данных создано целостное представление сложного объекта управления из разрозненных элементов, что позволило раскрывать причины и прогнозировать следствия функционирования объекта управления. В результате, управленческие решения, принимаемые на основе использования методов и инструментов структурно-динамического моделирования получают более глубокое обоснование.

Основные научные результаты, полученные в работе:

•Разработаны требования к структурно-динамической модели и программно-инструментальным средствам моделирования сложного объекта управления, обеспечивающие исследования системных связей и закономерностей функционирования объекта управления с учетом влияющих на объект факторов.

• Разработана методика построения структурно-динамической модели объекта управления на балансовом принципе, включающая в себя организационную структуру, алгоритмы и динамику функционирования субъектов деятельности объекта управления, что обеспечивает полноту, своевременность и обоснованность принятия управленческих решений.

•Предложены методы создания структурно-динамической модели сложного объекта управления, в том числе «метод компонентной сборки» модели сложного объекта управления, позволяющие анализировать и синтезировать общие и детальные характеристики деятельности объекта управления в единой информационной среде.

•Предложена структура человеко-машинной информационно-аналитической системы поддержки принятия управленческих решений, состоящая из структурно-динамической модели сложного объекта управления, системной организации информационно-аналитической работы специалистов аппарата управления субъекта управления, программно-инструментальных средств моделирования, использующих единый естественно-формальный язык описания и исследования сложного объекта управления и единую виртуальную понятийную среду.

Основные практические результаты:

• Разработанные методические материалы легли в основу создания новых программно-инструментальных средств информационно-аналитической работы специалистов предприятий и организаций.

• Предложенная структура человеко-машинной информационно-аналитической системы, встроенной в процессы управления сложным объектом, явилась научным обоснованием создания в организациях информационно-аналитических подразделений (систем).

• Разработаны методы автоматизированной обработки информации , которые позволяют повышать эффективность управления: сокращают время поиска и обработки информации, повышают достоверность данных и обоснованность управленческих решений; обеспечивают динамический учет, мониторинг и контроль процессов, раннее предупреждение негативных последствий; накопление знаний и преемственность работы специалистов.

1. Автоматизированные системы управления городским хозяйством / Под редакцией академика В.М. Глушкова / Киев: «Бущвельник», 1978.

2. Алиев Ю.А., Козлов О.А. Алгоритмизация и языки программирования Pascal, С++, Visual Basic. М., «Финансы и статистика», 2002.

3. Бекренев В.Л. Работа интеллектуальной технической системы, язык и инструменты кибернетического моделирования. М., «Элит-2000», 2003.

4. Белов В.П. Планирование и контроль реализации управленческих решений с использованием информационных технологий. М., РАГС, 1998.

5. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Как управлять проектами. М., «СИНТЕГ-ГЕО», 1997.

6. Винер Н. Кибернетика и общество. М., «Тайдекс Ко», 2002, (Библиотека «Экология и жизнь». Серия «Устройство мира»).

7. Винер Н. Кибернетика. М., Советское радио, 1965.

8. Герасимов Ю.К. Математическая теория сбалансированного эффективного экономического развития. М., МГУ, 1998;

9. Гранберг А.Г. Основы региональной экономики. М., ГУ ВШЭ,2000.

10. Гречишников А.В., Данчул А.Н., Павлов А.Н. Алгоритмизация и визуальное программирование управленческих задач. М., РАГС, 2001.

11. Данчул А.Н., Корниенко В.П. Системный анализ управления экономическими процессами. М., РАГС, 2001.

12. Жданов С.А. Экономические модели и методы управления. М., «Дело и Сервис», 1998.

13. Железнодорожные станции и узлы / Под редакцией д.т.н. Акуличева В.М. М., «Транспорт», 1992.

14. Завьялов В.Е., Петров А.В., Тихомиров ММ Система информационно-аналитической поддержки кадровых решений. М., РАГС, 1999.

15. Канторович Л.В., Горстко А.Б. Оптимальные решения в экономике. М., «Наука», 1972.

16. Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная / Под редакцией академика Берга А.И. М., «Наука», 1968.

17. Кобринский Н.Е., Майминас Е.З., Смирнов А.Д. Введение в экономическую кибернетику. М., «Экономика», 1975.

18. Кравченко Р.Г., Скрипка А.Г. Основы кибернетики: Учеб пособие. М., «Экономика», 1974.

19. Лазарев И.А. Информация и безопасность. Композиционная технология информационного моделирования сложных объектов принятия решений. М., «Астра семь», 1997.

20. Лазарев И.А., Лазарев К.И. Информационная экономика. М., МИФИ, 1999.

21. Леонтьев В.В. Межотраслевая экономика: М., «Экономика»,1997.

22. Математические методы в планировании отраслей и предприятий / Под редакцией Попова ИТ. М., «Экономика», 1972.

23. Методические указания к составлению государственного плана развития народного хозяйства СССР / Утверждены Постановлением Государственного планового комитета Совета Министров СССР 21 февраля 1969 г. № 14/ М., 1969.

24. Методология управления жизненным циклом сложных технических систем. / Под редакцией С.Н. Осипенко. Сборник научных трудов. М., ВНИИС, 1998.

25. Мехонцева Д.М. Самоуправление и управление. Красноярский университет, 1991.

26. Миссирий Г.С., Габ С.П. Русский язык. М., «Высшая школа»,1979.

27. Мишенш А.И. Теория экономических информационных систем. М., «Финансы и статистика», 2001.

28. Моделирование социо-эколого-экономической системы региона / Под редакцией Гурмана В.И., Рюминой Е.В. М., «Наука», 2001.

29. Моисеев Н.Н. Математик задает вопросы (Приглашение к диалогу). М., «Знание», 1975.

30. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М., «Молодая гвардия»,1990.

31. Никитов В.А., Орлов Е.И., Старовойтов А.В., Савин Г.И. Информационное обеспечение государственного управления. М., «Славянский диалог», 2000.

32. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М., «МИР», 1973.

33. Основы применения кибернетики в правоведении / Под редакцией Витрука Н.В., Полевого Н.С. М., «Юридическая литература», 1977.

34. Павлов И.П. О работе больших полушарий головного мозга, М., «Государственное издательство», 1927.

35. Пиаже Жан. Психология интеллекта. СПб., «Питер», 2003.

36. Померанцев В.В. Анализ временных рядов в планировании. М., «Экономика», 1974.

37. Применение математики в экономических исследованиях / Под редакцией Немчинова B.C. М., «Социально экономической литературы», 1959.

38. Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы. М., МГТУ им Н.Э. Баумана, 2003.

39. Сеченов И.М. Элементы мысли. СПб., «Питер», 2001. (Серия «Психология человека»).

40. Ульман Дж. Основы систем баз данных. М., «Финансы и статистика», 1983.

41. Шемакин Ю.И. Начала компьютерной лингвистики. М., «Росвузнаука», 1992.

42. Шемакин Ю.И. Семантика самоорганизующихся систем. М., «Академический проект», 2003.

43. Шемакин Ю.И, Романов А.А. Компьютерная семантика. М., НОЦ «Школы Китайгородской», 1995.