Тема 5. Основные понятия, подходы и средства концептуального анализа
Сущность, цели и особенности концептуального анализа экономических систем
Для решения конкретной экономической задачи необходимо использовать либо существующие экономико-математические модели, либо впервые их создавать. Вследствие этого изначально требуется описать экономическую ситуацию и сформулировать рассматриваемую проблему. Анализ экономической ситуации необходим для понимания существа модельных и информационных проблем в целом и требует упорядочивания разрозненных фактов и знаний в единое представление о реальной экономической системе.
Концептуальный анализ – это фаза исследований, связанная с содержательным изучением и формализацией экономических систем.
Концептуальный анализ – это процесс выявления:
элементов системы, определяющих ее поведение;
свойств элементов, влияющих на поведение системы;
взаимодействия элементов системы;
границ экономической системы.
Результатом концептуального анализа является представление экономической системы в виде некоторой модели, которая соответственно называется концептуальной моделью изучаемого объекта. Данная модель должна содержать всю необходимую для достижения некоторой цели информацию об изучаемой системе.
Предметная область концептуального анализа – это информация о конкретной системе и окружающей ее внешней среде, которая должна найти свое отражение в экономико-математической модели.
Концептуальный анализ близок к системному и в определенной степени является его разновидностью. Если системный анализ имеет направленность на решение проблемы, то концептуальный ограничивается исследованием того, что необходимо знать о предметной области.
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, является открытой и обладает свойствами динамического равновесия.
В процессе формирования модели системы полезно различать:
относительно постоянную информацию о структуре экономической системы и связях подсистем, взаимодействии с внешней средой, целях и ограничениях;
информацию об изменяющемся состоянии экономической системы.
1-й тип информации формализуется в виде концептуальной модели экономической системы, которая отражается не только экономико- математической, но и информационной моделью, на основе которой формируется база данных, являющаяся общей для всех пользователей и задач.
2-й тип информации представляет информационную базу текущего состояния экономической системы.
Построение и анализ концептуальной модели системы могут иметь следующие цели:
дать общую основу для понимания поведения системы;
определить допустимые операции над информацией о системе;
дать основу для интерпретации данных, которые представляют систему;
обеспечить соответствие внешних форм представления информации пользователю и внутренних форм реализации данных в ПК.
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;
возможности развития информационно-математического и программного комплекса;
технические возможности средств вычислительной техники,
возможность перспективного использования как информационной системы, так и экономико-математической модели;
выбор методов как решения задач;
принципы проектирования базы данных;
создание имитационных моделей производственных систем, которые, в свою очередь, могут иметь разнообразное применение: при тестировании информационной или управляющей систем, построении алгоритмов оптимизации, диагностике и оценке производственных систем.
Особенности концептуального анализа:
При исследовании, формулировке и описании реальной проблемы не используют никаких аспектов реализации, например, запросов информации, передачи, обработки, хранения, поиска и предоставления данных в ПК; все внимание сконцентрировано на описании всей совокупности действующих правил, условий, законов, обычаев, ситуаций, действия и фактов экономической системы.
Множество индивидуальных, субъективных взглядов на решение задачи позволяет сформулировать совокупность предложений или гипотез, которые будучи положенными в основу концептуальной модели, позволяют сформулировать экономико-математическую и информационную модели.
Структурированный подход, применяемый при концептуальном анализе и моделировании, позволяющий выделить все соотношения структуры в отдельные части модели.
Учет конечной цели анализа: разработка концептуальной модели создаваемой системы.
Концептуальная модель предприятия
В результате проведения концептуального анализа может быть построена либо одна экономико-математическая модель, либо система моделей, охватывающих все или часть функций управления предприятием. Если будет создана комплексная модель предприятия, то она должна быть инструментом контроля, анализа, прогнозирования, планирования и регулирования деятельности предприятия в целом, его отношений с окружающей средой. Кроме того, эта модель должна быть иерархической, чтобы охватывать все уровни управления с целью реализации указанных функций.
Комплексная модель предприятия должна также отображать реакцию звеньев любого уровня и/или всего предприятия на изменение внешних условий и доступных предприятию средств через показатели интенсивности их использования. В состав комплексной модели входят локальные модели структурных производственных и обеспечивающих подразделений, деятельность которых регулируется модулем управления. Локальные модели должны позволять оценивать производственную деятельность по реализации плановых заданий, а также фиксировать издержки.
В свою очередь, модуль управления в общем случае также представляет комплекс моделей, отражающих возможности предприятия регулировать экономические показатели за счет контроля над производственными процессами. Модуль управления должен учитывать следующие принимаемые решения:
рыночная ориентация предприятия (ассортимент и количество выпускаемых товаров и услуг, ценовую и финансовую конъюнктуру);
создание нового или совершенствование действующего производства;
состояние технико-экономической подготовки производства;
финансовое обеспечение;
оперативно-производственное планирование;
реализация продукции и услуг, включая качество продукции, рекламу, ценообразование;
контроль производственных процессов, их оперативное регулирование.
Также комплексная модель предприятия нуждается во внешнем дополнении в виде экзогенных параметров, значения которых задаются посредством экспертных оценок и качественного прогнозирования.
Концептуальный анализ в методологии 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 документации;
хронометраж действий и операций;
работа в роли персонала.
3. Активное наблюдение:
опрос персонала;
проведение активного эксперимента;
проверка утверждений с помощью имитатора и прототипа.
Синтез концептуальной модели заключается в:
выделении контекста предметной области;
выделении объектов внешней среды по отношению к контексту;
разработке информационной модели предметной области.
При проведении анализа объектной системы используется структурированный системный анализ, который приводит к формированию спецификации системы.
Статические и динамические модели
Под статической экономической системой понимается такая система, координаты которой на изучаемом отрезке времени могут рассматриваться как постоянные. Соответственно, при формулировке статической экономико-математической модеи предполагается, что все зависимости относятся к одному моменту времени, а моделируемая система неизменна во времени. В данном случае игнорируются возможные изменения, т.к. их учет не требуется для достижения цели моделирования. Кроме того, предполагается, что все интересующие процессы, происходящие в системе не требуют при своем описании развертывания во времени.
Поскольку статические модели не содержат фактор времени, то они проще, чем динамические. Поэтому для экономико-математического моделирования типична ситуация, когда сначала разрабатываются статические модели, а затем они усложняются введением фактора времени, т.ею преобразуются в динамические.
В статичных моделях можно выделить группу макроэкономических моделей. К ним относятся модели народно-хозяйственного уровня, которые предназначаются для описания больших секторов экономики или экономики страны в целом. Целью макроэкономического моделирования является изучение экономических законов, связывающих наиболее важные и содержательные показатели.
В целом, разработанные математические модели народного хозяйства можно условно разбить на две большие группы:
модели экономического роста (часто это динамические модели);
межотраслевые балансовые модели.
Модели экономического роста оперируют крупноагрегированными показателями (валовой общественный продукт, национальный доход, объем основных фондов, фонд накопления, фонд потребления). Данные модели предназначены для изучения основных тенденций развития экономики в течение продолжительных периодов времени.
Вторая большая группа моделей народного хозяйства –это матричные модели, отображающие соотношения между затратами на производство и его результатами. Матричные модели применяются в межотраслевом балансе, при решении отраслевых задач оптимального планирования развития и размещения производства, в эколого-экономическом моделировании и т. д.
К статическим моделям относится большинство задач линейного программирования (максимизации выпуска в заданном ассортименте, задача о диете, об оптимальных назначениях, раскроя материалов и многие другие).
Под динамической системой понимается всякая система, изменяющаяся во времемни.
Математически это принято выражать через переменные, которые часто называются координатами. Процесс изменения переменных характеризуется траекторией:
,
где координаты
являются функциями времени t.
Среди таких систем наиболее простыми являются линейные динамические системы, в которых связи между входными величинами, параметрами состояния и выходными величинами носят характер линейных зависимостей. Существуют два принципиальных подхода к построению таких моделей. Первый подход – оптимизационный, состоит в выборе такой траектории экономического развития из числа возможных, при которой обеспечивается максимальный рост одного или нескольких показателей. Второй подход заключается в исследовании равновесия в экономической системе. В этом случае, переходя к экономической динамике, используют понятие «равновесная траектория», т. е. уравновешенный сбалансированный рост.
В общем виде динамическая модель должна содержать:
начальное состояние экономического объекта;
технологические способы производства (каждый способ содержит рецепт получения из заданного набора ресурсов определенного количества продуктов);
критерий оптимальности (для первого подхода).
Математическое описание динамических моделей производится, как правило:
системами дифференциальных уравнений (где время выступает в качестве непрерывной переменной);
разностными уравнениями (где время – дискретная величина);
системами обыкновенных алгебраических уравнений.
С помощью динамических моделей, в частности, решаются задачи планирования и прогнозирования экономических процессов:
определения траектории развития экономической системы и ее состояний в заданные моменты времени;
анализа экономической системы на устойчивость;
анализа структурных сдвигов.
Аналитические экономико-математические модели
Под аналитической моделью понимается формула, представляющая математическую зависимость и показывающая, что результаты (выходы) находятся в функциональной зависимости от затрат (входов).
Общий вид аналитической экономико-математической модели:
,
где х – совокупность входов;
f – зависимость, которая записана в виде математической функции.
В оптимизационных моделях отыскивается такой вектор переменных х, при котором критерий, характеризующий качество функционирования системы получает наибольшее или наименьшее значение:
или
,
где у – вектор переменных, не поддающихся управлению, но влияющие на значение U;
f – функция, задающая отношение между указанными величинами.
Обычно аналитические модели представляют системы уравнений и/или неравенств различного типа (алгебраических, дифференциальных, разностных, интегральных, функциональных). Однако нужно помнить, что не всегда связи между величинами можно выразить формулами либо построенная аналитическая модель может в принципе не иметь аналитического решения и тогда ее исследуют средствами численного анализа.