моделирование экономических процесов.-учебник

Моделирование экономических процессов

требований решения конкретных задач управления. При формиро­ вании информационной системы должны быть обеспечены полнота характеристики управляемого объекта в аспекте решаемых задач, отбор существенных переменных и представление их в форме, наи­ более удобной для восприятия и анализа.

Следует подчеркнуть, что информационная модель является результатом концептуального анализа и в таком понимании ин­ формационная модель противопоставляется концептуальной мо­ дели. Если информационная модель представляет наблюдателю данные на входе, то концептуальная модель формируется самим наблюдателем в процессе обучения или наблюдения за объектом как образ механизма его функционирования. Концептуальная мо­ дель фиксирует не конкретные значения переменных, а законо­ мерные связи между ними, знание которых позволяет предвидеть изменения в состоянии объекта. На основе концептуальных моде­ лей оценивается значимость переменных для конкретной задачи и определяется структура информационной модели. Если термин «модель» употребляется без атрибутов, то имеются в виду чаще всего концептуальные модели. Однако назначением любой модели является получение информации об объекте. В этом смысле разли­ чие между информационной и концептуальной моделями следует признать условным.

В исследовании потоков информации информационные модели отображают движение и преобразование данных в процессах уп­ равления, выделяя аспекты сбора, накопления, обработки и переда­ чи информации. В таком понимании объектом, отображаемым ин­ формационной моделью и, следовательно,, определяющим ее, явля­ ется информация. В этом случае информационная модель разраба­ тывается при проектировании любой системы управления, вклю­ чая компьютеризированную, но только в последнем случае этот процесс наиболее структурирован. Обычно информационные сис­ темы (не компьютеризированные) развиваются стихийно, что по­ рождает, с одной стороны, дублирование информации, а с другой — недостаточную информированность менеджера. В информационной модели фиксируется:

•информация, преобразуемая на выходе этой системы в доку­ менты;

100

5.Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа

•маршруты движения документов;

•источники первичных данных и адресаты конечного инфор­ мационного продукта;

•экономические показатели, связи между ними и процедуры их формирования;

•функции управления и аппарат, который их выполняет. Функции и структура данных описываются в терминах потоков

информации. Традиционно для описания информационной модели используются графы и матрицы.

Предметная область рассматривается прежде всего как некото­ рая совокупность реальных объектов, часто называемых сущнос­ тями. Каждый из этих объектов обладает определенным набором свойств (атрибутов) и должен быть отличным от других объектов. С этой целью объектам предметной области ставятся в соответствие уникальные идентификаторы, роль которых выполняют значения какого-либо одного или нескольких атрибутов объекта.

В простейших случаях создатель концептуальной модели ог­ раничивается содержательным описанием предметной области на естественном языке, используя для этого графы, вершины ко­ торых соответствуют типам объектов, а ребра — типам связей между ними.

Определенный таким образом концептуальный анализ близок к системному анализу и является его разновидностью. Системный анализ имеет направленность на решение проблем, т. е. генера­ цию и оценку вариантов решения и изыскания общих методов ре­ шения. Концептуальный анализ ограничивается исследованием того, что необходимо знать о предметной области например, о производственной системе, оставляя в стороне все аспекты того, как эти знания реализованы в компьютере. Даже язык представле­ ния концептуальной модели не имеет в концептуальном анализе принципиального значения. Для практики же проектирования ма­ шинные и языковые средства концептуального анализа, наоборот, весьма важны.

В создании модели системы и, в частности, информационных систем концептуальный анализ является первым и критическим этапом жизненного цикла системы. На основе концептуальной мо­ дели предметной области и требований к информации формирует-

101

Моделирование экономических процессов

ся функциональная спецификация будущей системы. Поэтому ка­ чество выполнения концептуального анализа в значительной сте­ пени влияет на все последующие фазы проектирования и качество готовой системы.

5.2. Цели концептуального анализа экономических систем

Объектом концептуального анализа являются экономические системы, например, производственное объединение, предприятие или цех. Экономическая система ограничена в пространстве и во времени, имеет автономное назначение, внутреннюю структуру и ресурсы. Экономические системы являются открытыми, т. к. они об­ мениваются с внешней средой материалами, энергией и информа­ цией, которые представляют, в свою очередь, потоки, изменяющиеся во времени. В то же время экономические системы, как и живые организмы, обладают свойством поддержания динамического рав­ новесия, за исключением, может быть, экстремальных условий. Ус­ тойчивость производственной системы обеспечивается системой управления в различных условиях внешних возмущений и для раз­ ных целей.

В процессе формирования модели системы полезно различать:

•относительно постоянную информацию о структуре экономи­ ческой системы и связях подсистем, взаимодействии с внеш­ ней средой, целях и ограничениях;

•информацию об изменяющемся состоянии экономической системы.

1-й тип информации формализуется в виде концептуальной мо­ дели экономической системы, которая отражается не только эконо­ мико-математической, но и информационной моделью, на основе которой формируется база данных, являющаяся общей для всех пользователей и задач. 2-й тип информации представляет информа­ ционную базу текущего состояния экономической системы.

Построение и анализ концептуальной модели системы могут иметь следующие цели:

• дать общую основу для понимания поведения системы;

102

5.Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа

•определить допустимые операции над информацией о системе;

•дать основу для интерпретации данных, которые представля­ ют систему;

•обеспечить соответствие внешних форм представления ин­ формации пользователю и внутренних форм реализации дан­ ных в компьютере.

Концептуальная модель объектной системы должна удовлетво­ рять некоторым общим требованиям:

•описывать классы объектов предметной области, а не отдель­ ные экземпляры;

•описывать правила и ограничения, имеющие постоянный, малоизменчивый характер;

•содержать правила и ограничения, действующие в предмет­ ной области.

Существует много возможностей выбора состава концептуаль­ ной модели, но во всех случаях следует руководствоваться двумя принципами:

•все относящиеся к рассматриваемой проблеме описания, пра­ вила и ограничения должны быть отражены в концептуаль­ ной модели (так называемый принцип 100% охвата), т. е. со­ здаваемая модель системы должна отвечать только за те опи­ сания, которые содержатся в ней самой;

•концептуальная модель должна содержать только концепту­ ально важные аспекты (принцип концептуализации). Все со­ ображения реализации модели системы остаются за предела­ ми этой модели.

Эти принципы требуют, чтобы концептуальная модель содержа­ ла необходимую и достаточную совокупность описаний объектной системы, не касаясь способов представления результатов и данных пользователю, организации данных в памяти или прочих аспектов реализации модели.

Концептуальная модель должна предусматривать и охватывать:

•переменные, ограничения, параметры, условия и критерии оценки моделируемой системы;

•область изменения и область действия модели;

•информационные аспекты функционирования моделируемой системы;

103

Моделирование экономических процессов

возможности развития информационно-математического и программного комплекса; технические возможности средств вычислительной техники,

включая быстродействие и необходимость оперативность по­ лучения решения, объем информации и возможность ее об­ работки и хранения; возможность перспективного использования как информа­

ционной системы, так и экономико-математической модели; выбор методов как решения задач математического програм­ мирования, так и информационно-вычислительных, т. е. фор­ мирования откликов на запросы;

принципы проектирования базы данных (говорят также, что создание концептуальной модели представляет концептуаль­ ное проектирование базы данных); создание имитационных моделей производственных систем,

которые, в свою очередь, могут иметь разнообразное приме­ нение: при тестировании информационной или управляю­ щей систем, построении алгоритмов оптимизации, диагно­ стике и оценке производственных систем.

5.3. Особенности концептуального анализа

Любое моделирование должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к системе, и строиться на базе исследования выпол­ няемых ею функций. Но проблема заключается в том, какими мето­ дами, в какой последовательности, на каком языке формализации эту принципиально важную и сложную работу выполнять, чтобы результат был понятен самому исследователю, заказчику, проектан­ ту и был адекватен последующим этапам проектирования.

Широко распространенная практика создания систем такова, что реальная проблема после краткого и поверхностного ознакомления записывается сразу в виде таблиц структур данных, после формиро­ вания которых теряется возможность понимать, проверять или из­ менять формулировку проблемы. Несоответствия же в постановках выявляются существенно позднее, когда изменять систему уже слишком поздно.

104

5 Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа

1-я особенность концептуального анализа заключается в том, что при понимании (исследовании), формулировке и описании ре­ альной проблемы не используют никаких аспектов реализации, на­ пример, запросов (информации), передачи, обработки, хранения, по­ иска и представления данных в компьютере.

В концептуальной модели нет понятий экономико-математиче­ ской модели, базы данных, СУБД, программы, файла, алгоритма решения. Наоборот, все внимание сконцентрировано на описании всей совокупности действующих правил, условий, законов, обычаев, ситуаций, событий, вещей, действий и фактов экономической систе­ мы во всей сложности их реальной взаимосвязи и изменчивости. Дру­ гими словами, требуется создать теорию функционирования анализи­ руемой системы. При этом реальная проблема, которая кажется опыт­ ному производственнику простой, оказывается исключительно слож­ ной, будучи сформулированной на любом существующем языке кон­ цептуального моделирования. Здесь остро встает вопрос о простоте и доступности представления концептуальной модели.

2-я особенность концептуального анализа состоит в полном признании права каждого пользователя иметь свою точку зрения на исходную проблему. Более того, эти индивидуальные, субъектив­ ные взгляды как раз и являются исходным материалом для составле­ ния концептуальной модели, общей для всех пользователей. Приме­ няя абстракцию, классификацию и обобщение в ходе концептуаль­ ного анализа, проектировщик системы знает, что каждый производ­ ственник видит задачу по-своему, говорит на свойственном ему жаргоне, применяет свои приемы работы. Множество индивидуаль­ ных, субъективных взглядов позволяет сформулировать совокуп­ ность предположений или гипотез, которые, будучи положенными в основу концептуальной модели, позволяют сформулировать эконо­ мико-математическую и информационную модели.

Экономико-математические модели строятся на основании тех или иных гипотез о структуре и взаимоотношениях элементов сис­ темы, о причинах тех или иных процессов. Проверка таких гипотез осуществляется тремя способами:

1)статистическое наблюдение и изучение действительных процессов, происходящих в экономике. Например, выдвину­ та гипотеза: введение премий за качество продукции снижа-

105

Моделирование экономических процессов

ет брак, повышает прибыль предприятия. В этом случае мож­ но изучить применение действующих поощрительных сис­ тем и проверить эту гипотезу;

2)проведение специально поставленного экономического экс­ перимента. В этом случае разрабатываются и вводятся в дей­ ствие новые стимулирующие факторы (премии) и ведется наблюдение за тем, как они действуют;

3)машинная имитация, «проигрывание» модели (проведение эксперимента) на компьютере.

Таким образом, результатом создания концептуальной модели должна быть совокупность гипотез, достаточно полно описываю­ щих объект или процесс. При этом гипотеза рассматривается как предпосылка, закладываемая в основу построения экономико-ма­ тематической модели. При использовании концептуального ана­ лиза взгляды пользователей формализуются в виде некоторой час­ ти концептуальной модели, называемой подсхемой концептуаль­ ной модели.

3-я особенность — структурированный подход, применяемый при концептуальном анализе и моделировании.

Структурирование, или последовательное разбиение проблемы на соподчиненные части при фиксации связей между ними является общим методологическим приемом в большинстве наук. В нашем кон­ тексте исследования сложных экономических систем структурирова­ ние свойственно многим этапам анализа. Этот подход «сверху — вниз» в различных дисциплинах, близких к концептуальному анали­ зу, имеет несколько разных толкований.

Например, в структурированном системном анализе информа­ ционных систем целью моделирования является получение некото­ рого ориентированного графа (в математическом смысле — сети), вершины которого представляют процессы обработки информации, а дуги — потоки информации между процессами. Такие графы в структурированном анализе обычно называются графами потоков данных и широко применяются для описания структур схем обра­ ботки информации на предприятии.

При математическом моделировании систем структурирование иногда трактуется как особый способ разбиения модели, а именно выделение всех соотношений структуры в отдельные части модели

106

5. Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа

или разбиение общей модели на ряд частных, образующих подсис­ темы. Локальные процессы описываются в этом случае взаимно не­ зависимыми моделями.

4-я особенность — учет конечной цели анализа: разработка концептуальной модели создаваемой системы. На этапе концепту­ ального анализа это означает анализ требований к будущей системе дополнительно к анализу существующей системы.

5.4. Концептуальная модель предприятия

В результате проведения концептуального анализа может быть построена либо одна экономико-математическая модель, либо система моделей, охватывающих все или часть функций уп­ равления предприятием. Если будет создана комплексная модель предприятия, то она должна быть инструментом контроля, анали­ за, прогнозирования, планирования и регулирования деятельно­ сти предприятия в целом, его отношений с окружающей средой. Кроме того, эта модель должна быть иерархической, чтобы охва­ тывать все уровни управления с целью реализации указанных функций для отдельных производственных процессов, происхо­ дящих внутри его, а также для каждого из его звеньев и их взаи­ модействия.

Комплексная модель предприятия, в зависимости от масштабов производства, степени однородности продукции, применяемой тех­ нологии и многих других факторов, может быть:

•агрегированной (без детального представления звеньев предприятия, производственных процессов и пр.);

•дезагрегированной, в этом случае поведение системы харак­ теризуется иерархичностью в пространственном и времен­ ном аспектах, охватывая функционирование элементов раз­ личных уровней в краткосрочном, среднесрочном и долго­ срочном периодах с учетом связей между ними.

Комплексная модель предприятия должна также отображать ре­ акцию звеньев любого уровня и/или всего предприятия на измене-

107

Моделирование экономических процессов

ние внешних условий и доступных предприятию средств через по­ казатели интенсивности их использования.

В состав комплексной модели входят локальные модели струк­ турных производственных и обеспечивающих подразделений, дея­ тельность которых регулируется модулем управления. Поэтому комплексная модель предприятия снабжается модулем управления, позволяющим на основе вычислений по взаимосвязанным прескриптивным и дескриптивным моделям планировать, а затем кор­ ректировать структуру объекта, порядок поведения и параметры его элементов в ориентации на критерии, отвечающие заданным целям. При таком уточнении модуль управления действует:

• либо как встроенный: согласно принципу обратной связи, немедленно реагирующий на недопустимое отклонение объекта управления от оптимальной траектории;

• либо автономно: активируется «экспертом», когда тот счи­ тает необходимым, и функционирует в интерактивном ре­ жиме.

В состав комплексной модели предприятия кроме управляюще­ го модуля входят локальные модели, характеризующие процессы, протекающие в структурных подразделениях. Локальные модели должны позволять оценивать производственную деятельность по реализации плановых заданий, а также фиксировать издержки. По­ этому каждое структурное подразделение может быть представлено комплексом моделей.

Модуль управления в общем случае также представляет комп­ лекс моделей, отражающих возможности предприятия регулировать экономические показатели за счет контроля над производственны­ ми процессами. Модуль управления должен учитывать решения, принимаемые менеджером, к числу которых относятся:

•рыночная ориентация предприятия (ассортимент и количе­ ство выпускаемых товаров и услуг, состояние технологии, ценовую и финансовую конъюнктуру);

•создание нового или совершенствование действующего про­ изводства;

•состояние технико-экономической подготовки производства (конструкторской, технологической, организационно-эконо­ мической, анализа внутрипроизводственных резервов);

108

5.Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа

•финансовое обеспечение, включая взаимоотношения с кре­ диторами, должниками, государством;

•оперативно-производственное планирование;

•реализация продукции и услуг, включая качество продукции, рекламу, ценообразование;

•контроль производственных процессов, их оперативное ре­ гулирование.

Комплексная модель предприятия нуждается во внешнем допол­ нении в виде многочисленных экзогенных параметров, значения которых задаются посредством экспертных оценок и качественного прогнозирования. При построении комплексной модели предприя­ тия необходим композиционный подход как общий принцип при возникновении внешних эффектов. Например, при измерении про­ изводительности труда, по которой определяется вознаграждение работников, т. к. от величины оплаты труда зависит удовлетворен­ ность работников организацией того или иного производственного процесса и, следовательно, его нормальное течение.

5.5.Концептуальный анализ

вметодологии создания систем

Концептуальный анализ в общем случае имеет две фазы: анализ объектной системы и синтез объектной модели.

Анализ объектной системы включает:

1.Сбор информации об объектной системе:

•исследование литературных источников;

•выявление групп пользователей;

•заказ автоописаний функций персонала.

2.Пассивное наблюдение:

•выявление узких мест и проблем;

•выявление особенностей производства, не отраженных в до­ кументации;

•хронометраж действий и операций;

•работа в роли персонала.

3.Активное наблюдение:

•опрос персонала;

109