Многоканальные активные системы
Отдельно следует отметить прикладные модели коллективного стимулирования, основанные на различных системах поощрения в однородных и неоднородных коллективах (бригадах и т.п.), для которых накоплен большой практический опыт использования, а также анализа соответствующих имитационных моделей [294-297, 429].
Описание ряда других частных прикладных моделей стимулирования можно также найти в обзоре [152].
8.8. Механизмы обмена
В современных экономических условиях для предотвращения остановки производства предприятия применяю различные хозяйственные стратегии: в рамках договоров о совместной деятельности создаются различные давальческие схемы, широко распространена система многоступенчатого бартера и т.д. Давальческие схемы характерны и особенно эффективны для технологически взаимосвязанных предприятий, составляющих так называемые производственные цепочки [43, 65, 255, 312-314].
Для их описания с необходимой адаптацией используются общие результаты анализа обменных механизмов [66, 67, 181-184], разрабатываются конкретные модели, методы и алгоритмы построения обменных схем, оптимальных с позиций фирмы оператора. В качестве критериев оптимальности также используются: прибыль от реализации конечной продукции на рынке, продолжительность цикла производственной цепочки (например, оборачиваемость вложений) и риск, связанный с возможным срывом обязательств в каком-либо звене цепочки или со сбоем при реализации на рынке.
Теоретико-игровой анализ механизмов обмена позволяет учесть тенденции занижения участниками обменных коэффициентов, которые определяют количество ресурса, которое участник АС согласен отдать в обмен на единицу требуемого ему ресурса. Перспективным представляется дальнейшее исследование обменных сетей, объединяющих несколько обменных цепочек, изучение роли государства в формировании оптимальных обменных цепочек, а также дальнейшее развитие теоретико-игровых методов анализа этого класса задач.
8.9. Механизмы оперативного управления
Одним из аспектов рассмотрения динамических АС является возможность использование механизмов оперативного управления, которые учитывают наблюдаемую динамику поведения АС и позволяют вносить изменения в условия ее функционирования в режиме реального времени (см. также раздел 6.1).
Наиболее простым вариантом механизма оперативного управления является рассмотрение в каждом периоде времени задачи синтеза механизма управления, оптимального с учетом наблюдаемой реализации. Однако в большинстве случаев адекватными являются динамические модели, в которых задачи, решаемые в каждом периоде, связаны между собой.
Примерами прикладных механизмов оперативного управления, относительно полно исследованные на сегодня в ТАС, являются следующие модели.
В механизмах пересоглашения контрактов обе стороны (центр и АЭ) по мере получения новой информации об условиях функционирования имеют возможность предложить пересмотреть условия контракта [234, 371]. Новый контракт заключается, если условия нового контракта не менее выгодны обеим сторонам, чем условия действующего на текущий момент контракта. Оказывается, что даже в условиях симметричной информированности не всегда уменьшение неопределенности приводит к пересмотру договоренностей.
Задачам перезаключения контрактов посвящено множество работ по теории контрактов (см. обзор [371]), в ТАС же исследования в этой перспективной области начались сравнительно недавно.
Как правило, решение задач анализа и синтеза механизмов управления требует значительных временн'ых затрат, что может вступать в противоречием с требованием принятия решений в реальном режиме времени. Поэтому в механизмах оперативного управления риском центр априори (до начала функционирования системы) вырабатывает набор правил, параметрически зависящих от будущих возможных ситуаций, которые могут сложиться в процессе функционирования АС.
Имея достаточный запас (иногда упрощенных) механизмов на все случаи жизни, центр может оперативно принимать управленческие решения [234] (см. также ссылки на работы по прикладным механизмам управления безопасностью).
При отклонении результатов деятельности АЭ от запланированных центру желательно как можно раньше иметь информацию об этом для того, чтобы своевременно принять соответствующие меры. Механизмы, стимулирующие возможно более раннее информирование центра активными элементами об отклонениях от плана, называются механизмами опережающего самоконтроля.
Идея таких механизмов состоит в том, что наказание (поощрение) АЭ при отклонении реализации от плана меньше (больше), если он своевременно сообщит об отклонениях, что позволит центру либо произвести компенсационные мероприятия, либо скорректировать план [234].
Влияние случайных и неопределенных факторов во многих случаях может приводить к нарушению запланированных сроков работ и их этапов. Для таких случаев центр предусматривает финансовые и материальные резервы и соответствующие компенсационные меры.
Механизмы, реализующие эти компенсационные меры, называются компенсационными механизмами [234].
9. Имитационное моделирование в теории активных систем
Теоретические исследования, связанные с анализом механизмов функционирования организационных систем, сталкиваются с двумя принципиальными проблемами. Прежде всего, это - сложность моделирования организационных механизмов. Вторая сложность вытекает из первой.
Описание поведения человека или коллективов людей в организационной системе при разработке моделей, как наиболее полно отражающих присутствие человека в системе, так и предельно упрощенных, приводит к необходимости формирования определенных гипотез о поведении людей в моделируемой обстановке. Разработка рекомендаций по совершенствованию механизмов функционирования организационных систем основывается на сравнении результатов деятельности этих систем при действии различных механизмов и определении наилучшего результата по заданному критерию.
Естественно, что для такого сравнения должны быть разработаны соответствующие критерии и построены процедуры оценки эффективности организационных механизмов. В ТАС при разработке и исследовании соответствующих моделей необходимо сформулировать гипотезы о поведении, как отдельной личности, так и целого коллектива людей. Математические модели коллективного поведения рассматривались в [44, 195, 368, 384, 409]. После того как гипотеза сформулирована, необходимо ее формализовать, чтобы применять подходящий математический аппарат. В основе оценки эффективности организационного механизма лежит понятие решения игры, которое основывается на формализации механизма функционирования системы и гипотез о поведении людей.
От обоснованности этих гипотез в значительной степени зависит и обоснованность теоретических выводов. А отсюда следует необходимость разработки соответствующих методов экспериментального исследования организационных систем, позволяющих, во-первых, оценить эффективность исследуемого механизма в случае, если теоретически этого не удалось сделать, а во-вторых, повысить обоснованность теоретических оценок и выводов путем экспериментальной проверки соответствия принятых гипотез поведению реальных людей.
К такому методу экспериментального исследования организационных систем относится метод имитационных игр.
Фактически имитационная игра выступает как экспериментальное средство исследования модели организационной системы в тех случаях, когда теоретическое исследование слишком сложно или для принятых гипотез не удалось подобрать достаточно обоснованных аргументов. Одновременно с этим, ТАС предоставляет возможности провести теоретическое исследование имитационной игры, позволяя заранее более или менее точно оценить (предсказать) ее результаты при тех или иных правилах игры.
Рассматриваемые в ТАС имитационные игры, с помощью которых проводится экспериментальное исследование функционирования организационных систем с целью повышения обоснованности теоретических оценок и выводов и оценки эффективности исследуемых механизмов, построены по типовой схеме. Основой для построения этих игр служат математические модели соответствующих задач и общая для всех этих игр схема обмена информацией между элементами системы, описанная выше.
Методология игрового имитационного моделирования изложена в [123, 132, 191, 223, 227, 273, 333, 345, 350, 422].
Во всех моделях описание игры соответствует описанию организационной системы. Как отмечалось выше, в ТАС описание любой организации состоит из описания ее частей - структуры системы, модели ограничений на возможные состояния элементов системы и системы в целом и механизма функционирования.
Соответственно, описанию структуры организационной системы соответствует описание структуры имитационной игры. При этом роль центра исполняет ведущий (или ЭВМ, если игра проводится в машинном варианте), а активным элементам соответствуют участники игры или автоматы, если игра проводится с участием автоматов. Вторая составляющая описания - это модели, описывающие ограничения на возможности отдельных игроков при достижении целей, поставленных в игре.
Наконец, понятию механизма функционирования или организационного механизма при описании имитационной игры соответствует сразу два понятия -правила игры и оценка результатов игры.
Под правилами игры понимается описание последовательности действий участников игры, порядка и способов обмена информацией между ведущим и командами, процедур принятия решений ведущим и, наконец, процедура определения выигрышей команд. В ТАС эта часть описания механизма функционирования в узком смысле, связана со способами формирования данных, процедурой выработки управляющих воздействий и системой стимулирования.
Оценка результатов игры может пониматься и более широко в зависимости от целей игры (например, оценка соответствия реального поведения участников игры принятым гипотезам, оценка степени отклонения состояния системы, определяемой состояниями, выбираемыми участниками игры, от состояния системы в некоторой равновесной ситуации, полученной при теоретическом исследовании модели). Методика организации и проведения деловых и имитационных игр, а также опыт их использования в процессе обучения, отражены в [74, 173, 175, 176, 339, 351, 354, 422, 428].
Теоретико-игровая оценка эффективности организационного механизма и других его характеристик (степень достоверности информации, степень совпадения прогнозируемых показателей с фактическими) дополняется реально полученными в процессе игры значениями соответствующих показателей, которые позволяют с более высокой степенью точности провести оценку эффективности механизма функционирования.
Теория организационного управления и имитационные игры вместе образуют взаимно дополняющую совокупность методов теоретического и экспериментального исследования организационных систем. Это достигается путем использования единого языка, как при описании игры, так и при описании организационной системы, которая моделируется при помощи игры.
Фактически, имитационная игра выступает как экспериментальное средство исследования модели организационной системы в тех случаях, когда теоретическое исследование слишком сложно или принятые гипотезы не достаточно обоснованы. С другой стороны, теория активных систем выступает как инструмент теоретического исследования имитационной игры, позволяя заранее оценить (предсказать) ее результаты при тех или иных правилах игры.
Описания конкретных игр и результатов моделирования приведены в [75, 113, 123, 163, 172, 187, 210, 211, 228, 311, 315, 340, 344, 355, 356, 424, 427].
10. Опыт практического использования прикладных моделей
Полученные в ТАС теоретические результаты нашли свое применение при создании прикладных моделей (см. краткий обзор выше), которые, в свою очередь, использовались на практике при синтезе или модификации механизмов управления реальными социально-экономическими системами. Следует отметить, что многие классы одних и тех же прикладных механизмов с соответствующими модификациями использовались при решении самых разных прикладных задач.
Ниже перечисляются основные работы, содержащие описание методик внедрения и опыта практического использования прикладных моделей.
Обширной областью применения результатов ТАС стали механизмы управления проектами (УП), охватывающие большинство задач УП и используемые на протяжении всего жизненного цикла проекта [232, 234, 255, 319, 339, 364, 367].
Другой областью являются организационные и экономические механизмы управления безопасностью сложных систем [69, 98, 101, 118, 126, 179, 257, 274, 275, 280, 379, 383, 430], в том числе -создаваемые в рамках Федеральной Программы Безопасность.
Богатый опыт был накоплен в ТАС по реализации механизмов управления развитием приоритетных направлений науки и техники [119, 120, 180, 206, 311, 338, 402, 417], в том числе -разрабатываемых совместно с Миннауки РФ.
Интересную, как с содержательной, так и с методической точки зрения, область представляют механизмы управления качеством подготовки специалистов [236], которые, с одной стороны, ориентированы на эффективное управление образовательными системами, а с другой стороны использовались, совместно с имитационными играми, в качестве содержания и форм учебного процесса (см. выше).
Многоканальные механизмы управления внедрялись на предприятиях черной металлургии [7, 23, 310, 321], в
здравоохранении [21, 22, 72, 390] и в процессах обучения [15, 16, 321].
Противозатратные и конкурсные механизмы использовались в Институте проблем управления и на некоторых предприятиях и научных институтах Минрадиопрома [123, 207, 259, 330].
Макроэкономические модели и модели межотраслевого управления с позиций ТАС исследовались в [159, 160, 168, 309, 361].
Согласованные и другие механизмы управления широко использовались на добывающих и перерабатывающих предприятиях [71, 282, 398], предприятиях черной металлургии [283, 302] и радиопромышленности [1, 41, 73, 100, 161, 247, 261], в системах типа поставщик-потребитель [55, 166, 198, 241, 331, 332, 352], а также в управлении водохозяйственными [102, 122, 123, 204, 290, 362] и транспортными системами [158, 209, 347, 348, 353].
Системы планирования и управления промышленным производством рассматривались в [55, 92, 93, 105, 108, 114, 226, 252, 262, 281, 289, 298, 306, 349], исследования хозяйственного механизма - в [76, 80, 117, 164, 170, 269-272, 357].
Процедуры комплексной оценки применялись в научных организациях [35, 36, 128, 139, 254, 265, 320, 419, 426] и в системе Минрадиопрома [115, 116, 162, 202, 203, 334, 423].
11. Перспективные направления исследований
В заключение настоящего обзора основных постановок и результатов теории активных систем перечислим перспективные направления будущих исследований.
Введенная выше система классификаций задач управления АС, во-первых, позволила достаточно полно охарактеризовать рассматриваемую предметную область. Во-вторых, она дала возможность провести обзор известных подходов.
И, наконец, в третьих, выявила белые пятна, которые и являются потенциальными предметами будущих исследований.
Стоящие перед ТАС на сегодняшний день задачи можно условно разделить на организационные и научные. Организационные задачи - популяризация ТАС, подготовка специалистов, установление более тесных содержательных и информационных связей с близкими разделами теории управления социально-экономическими системами (см. их перечисление выше) и др.
Более важными являются научные задачи - исследование новых классов механизмов управления АС, среди которых выделим общие теоретические задачи (систематическое перечисление частных теоретических задач выходит за рамки настоящей работы, да и, наверное, нецелесообразно, в силу многообразия подходов и индивидуальных мнений ученых) и прикладные задачи - разработки конкретных, ориентированных на практику, механизмов управления.
Общие теоретические задачи:
- адекватного учета и дальнейшего развития в формальных моделях современных представлений психологии, экономики и социологии;
- анализа и синтеза механизмов управления в условиях возможности образования коалиций участниками АС;
- исследования механизмов управления АС, функционирующими в условиях неопределенности (в первую очередь - смешанной неопределенности);
- разработки моделей и методов синтеза состава и структуры АС, в том числе - многоуровневых и сетевых структур управления;
- изучения механизмов управления в АС с сильно связанными АЭ при использовании различных концепций равновесия и различных предположений о рациональном поведении АЭ;
- получения необходимых и достаточных условий неманипулируемости механизмов планирования общего вида;
- анализа условий оптимальности правильных (согласованных и неманипулируемых) механизмов управления;
- изучения АС с предпочтениями АЭ и центра, задаваемых в виде метризованных и других отношений;
- теоретического исследования устойчивости решений задач управления активными системами и адекватности моделей АС реальным организационным системам;
- исследования АС с векторными структурами систем управления - АС с распределенным контролем, векторными предпочтениями АЭ и др.
Важнейшей прикладной задачей ТАС на сегодняшний день, пожалуй, является унификация описания частных механизмов управления, создание информационной базы, содержащей как прикладные (ориентированные на использование неспециалистом по исследованию операций) компьютерные программы, реализующие эти механизмы, так и систематизированное описание имеющихся результатов их практического использования.
Естественно, полученные в ТАС и отраженные в настоящей работе теоретико-игровые модели механизмов управления организационными системами не следует рассматривать как исчерпывающие все многообразие проблем управления - с одной стороны практика постоянно ставит перед учеными все новые проблемы, с другой стороны, к сожалению, решены не все даже уже поставленные задачи - нашей целью было дать лишь временной срез современного состояния ТАС. Дальнейшее успешное решение теоретических и практических задач возможно только совместными усилиями математиков, психологов, экономистов, социологов и представителей других отраслей науки.
Можно надеяться, что объединению этих усилий отчасти будет способствовать приводимая ниже библиография.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Абдушешвили Г.З. Методологические аспекты автоматизации календарного планирования основного производства (на заводе УВМ г. Тбилиси) / Материалы республиканской научно-технической конференции по вопросам вычислительной техники.
Тбилиси, 1974.
2. Абдушешвили Г.З. Некоторые вопросы использования ЭВМ во внутризаводском оперативном планировании на приборостроительных предприятиях / Труды проблемной лаборатории автоматики и вычислительной техники.
Тбилиси.
1975. 5.
3. Абдушешвили Г.З., Бурков В.Н., Горгидзе А.Я., Горгидзе И.А. Некоторые проблемы оптимального распределения ресурсов / Труды Всесоюзной школы-семинара по управлению большими системами.
Тбилиси, 1973.
4. Абдушешвили Г.З., Бурков В.Н., Горгидзе И.А., Ловецкий С.Е. Об одной задаче выбора экстремальных путей // Сообщения АН ГССР. 1973.
Т. 71. 3.
5. Авдеев В.П., Андрусевич В.В., Еналеев A.K. Динамика модели оператор-советчик оператора" / Механизмы функционирования организационных систем. Теория и приложения.
М.: ИПУ, 1982. С. 88 - 92.
6. Авдеев В.П., Белостоцкий А.А., Мышляев Л.П. Оперативный анализ и стимулирование человеко-машинного взаимодействия в промышленных системах // Приборы и системы управления. 1978.
1. С. 10 - 12.
7. Авдеев В.П., Берлин А.А., Кулаков С.М. О формировании первичной информации в активных системах управления металлургическими объектами / Сборник докладов Всесоюзной школы-семинара по управлению большими системами.
Тбилиси: Мецниереба, 1976. С. 118 - 124.
8. Авдеев В.П., Берлин А.А., Мышляев Л.П. Алгоритмы оценки эффективности оперативного управления // Известия ВУЗов. Черная металлургия.
1976. 12.
С. 138 - 142.
9. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев A.K., Мышляев Л.П., Пинтов А.В. Двухканальная активная система с переменной структурой // Известия Вузов.
Черная металлургия. 1982.
8. С. 100 - 106.
10. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К.
Многоканальные активные системы // Автоматика и Телемеханика. 1990.
11.
11. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К. Многоканальные
конкурсные механизмы в активных системах / Всесоюзный научно-практический семинар Опыт использования
распределенных систем управления технологическими процессами и производством. Новокузнецк: ВСНТО, 1986.
12. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Изаак К.И., Кузнецов А.Ф., Киселева Т.В.
Организационная оптимизация человеко-машинного взаимодействия в автоматизированных технологических комплексах / Создание и внедрение автоматизированных и автоматических систем управления непрерывными и дискретно-непрерывными технологическими процессами. М.: НТО Приборпрома, 1983.
13. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Киселева Т.В. Многоканальные организационные механизмы (Опыт применения в АСУ).
М.: ИПУ, 1986.
14. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Киселева Т.В., Кузнецов А.Ф. Двухканальный организационный механизм функционирования автоматизированных систем / Неопределенность, риск, динамика в организационных системах.
М.: ИПУ, 1984. С. 24 - 31.
15. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Киселева Т.В., Кузнецов А.Ф., Щепкин А.В. Состояние и перспективы развития многоканальных игровых обучающих систем /
Modemizace vyucovacino procesu na vysokych skolach a pri vichove a vzdelavani dospelych. Praha, 1986.
16. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Киселева Т.В., Кулагин Н.М., Кулаков С.М., Михалева Т.Г. Имитационные обучающие системы с многовариантной структурой / Содержание, формы и методы обучения в высшей школе: обзорная информация. Вып.
2. М.: НИИВШ, 1990.
17. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Кондратьев В.В., Мышляев Л.П. Организационное управление с использованием нормативной модели / Синтез механизмов управления сложными системами.
М.: ИПУ, 1980. С. 15 - 23.
18. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Кондратьев В.В., Мышляев Л.П. Процедуры человеко-машинного взаимодействия в АСУ // Известия ВУЗов.
Черная металлургия. 1980. 4.
19. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Мышляев Л.П., Пинтов А.В. Двухканальная активная система с переменной структурой // Известия ВУЗов.
Черная металлургия. 1982.
6. С.100 - 106.
20. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Пинтов А.В.
Взаимодействие в активных многоканальных системах / Планирование, оценка деятельности и стимулирование в активных системах. М.: ИПУ, 1985.
21. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Еналеев А.К., Пинтов А.В.
Метод активной многоканальной организации выработки решений в здравоохранении / Всесоюзная конференция Нечисловая статистика, экспертные оценки и смежные вопросы. М.: ВИНИТИ, 1984.
22. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Колтун В.З., Пинтов А.В. Здоровье трудовых коллективов как система управления / Всесоюзная конференция Теория, методология и практика системных исследований.
Москва, 1984.
23. Авдеев В.П., Бурков В.Н., Мышляев Л.П. К развитию человеко-машинного взаимодействия // Известия ВУЗов.
Черная металлургия. 1980.
4. С. 139 - 143.
24. Авдеев В.П., Еналеев A.K., Мышляев Л.П., Опойцев В.И. Стимулирование человека-оператора в условиях АСУ ТП / Механизмы функционирования организационных систем. Теория и приложения.
М.: ИПУ, 1982. С. 66 - 74.
25. Авдеев В.П., Еналеев А.К., Зельцер С.Р., Мышляев Л.П.
Натурно-математическое моделирование в деловых играх и промышленных исследованиях / Деловые игры и имитационное моделирование. 16-й семинар ИФАК/ИСАГА.
М.: ИПУ, 1985.
26. Авдеев В.П., Еналеев А.К., Киселева Т.В.
Competitive mechanisms in multichannel active systems / Preprints of 11th IFAC World Congress Automatic Control in the Service of Mankind. Tallinn, 1990.
27. Авдеев В.П., Еналеев А.К., Мышляев Л.П., Опойцев В.И. Стимулирование производственного персонала в АСУТП / Механизмы функционирования организационных систем.
М.: ИПУ, 1982. С. 66 - 75.
28. Айдарханов М.Б., Арсланов М.З., Мурзахметов А.Б. Согласованная оптимизация в активных системах: многокритериальность нечеткость, связь с векторной оптимизацией / Проблемы информатики и управления.
Алма-Ата: Гылым, 1995. С. 3 - 12.
