biz > кредиты, лизинг, консультации
МОДЕЛИРОВАНИЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Моделирование является основным методом исследования производственно-экономических систем. Под моделированием понимается такой способ отображения объективной реальности, при котором для изучения оригинала применяется специально построенная модель, воспроизводящая определенные (как правило, лишь существенные) свойства исследуемого реального явления (процесса).
Модель — это объект любой природы, который способен замещать исследуемый объект так, что его изучение дает новую информацию об исследуемом объекте.
В соответствии с этими определениями в понятие моделирования входит построение модели (квазиобъекта) и операции над ней для получения новой информации об исследуемом объекте. С позиций использования под моделью можно понимать удобное для анализа и синтеза отображение системы. Между системой и ее моделью существует отношение соответствия, которое и позволяет исследовать систему посредством исследования модели.
Тип модели определяется в первую очередь вопросами, на которые желательно получить ответ при помощи модели. Возможна различная степень соответствия модели и моделируемой системы.
Часто модель отображает только функции системы, а структура модели (и ее адекватность системе) не играет роли, она рассматривается как «черный ящик».
Имитационная модель включает уже единое отображение и функции системы, и существа происходящих в ней процессов.
Моделирование как метод познания основано на том, что все модели так или иначе отображают действительность. В зависимости от того, как и какими средствами, при каких условиях, по отношению к каким объектам познания реализуется это их свойство, возникает большое разнообразие моделей. Существует ряд принципов классификации моделей разной природы, из которых наиболее существенными представляются следующие:
— по способу отображения действительности, а следовательно и по аппарату построения (форма) ;
— по характеру моделируемых объектов (содержание).
Материальные модели
Описательные
По способу отображения или аппарату построения различают два вида моделей (рис. 4.10): материальные и мысленные (или идеальные).
Модели
Мысленные (идеальные) модели
Пространственно- подобные
Физически подобные
Наглядно- образные
Математически подобные
Знаковые
Материальные модели — это модели, которые построены или отобраны человеком и существуют объективно, будучи воплощены в металле, дереве, стекле, электрических элементах, биологических организациях и других материальных структурах.
Материальные модели делятся на три подвида:
— пространственно-подобные модели — сооружения, предназ-наченные для отображения пространственных свойств или отношений объекта (макеты домов, заводов, районов города, транспортной сети, расположения оборудования в цехе и т. д.). Обязательным условием таких моделей является геометрическое подобие;
— физически подобные модели — материальные модели, имеющие целью воспроизвести различного рода физические связи и зависимости изучаемого объекта (модели плотин электростанций, кораблей и самолетов). Основой построения таких моделей является физическое подобие — одинаковость физической природы и тождественность законов движения;
— математически подобные модели — модели, обладающие в той или иной степени одинаковым математическим формализмом, описывающим поведение объекта и модели (аналоговые ЭВМ, кибернетические функциональные модели); математически подобные материальные модели — это вещественные или физические оболочки некоторых математических отношений, но не сами отношения.
Мысленные (или идеальные) модели делятся на три подвида:
— описательные (концептуальные) модели, в которых отношения выражены в образах языка;
— наглядно-образные модели — модели, образы которых в сознании построены из чувственно-наглядных элементов;
— знаковые (в том числе математические) модели — мысленные модели, в которых элементы объекта и их отношения выражены при помощи знаков (в том числе автоматических символов и формул).
Классификацию моделей по характеру моделируемых объектов вследствие их чрезвычайного разнообразия привести здесь не представляется возможным.
Конечной целью моделирования является изучение не модели как таковой, а некоторого отличного от нее, но воспроизводимого ею подлинного объекта изучения.
Очевидно, никакие модели не могут и не должны полностью воспроизводить все стороны и детали изучаемых явлений: предприятие может быть охарактеризовано с различных точек зрения — директора или главного инженера, бухгалтера, снабженца или энергетика. В соответствии с этим и характер, и построение модели будут различны.
Моделирование как способ научного познания основано на способности человека абстрагировать исходные признаки или свойства различных явлений (процессов) и устанавливать определенное соотношение между ними. Благодаря этому создается возможность исследовать явления или процессы косвенным путем, а именно изучением моделей, аналогичных им в некотором строго определенном отношении.
В общем случае целесообразна следующая последовательность моделирования систем: концептуальное описание (исследование) системы, ее формализация и, наконец, если это необходимо, ал-горитмизация и квантификация системы.
При моделировании производственно-экономических систем наряду с формализованными, математическими методами анализа, используемыми для отдельных подсистем или частных процессов, приходится использовать также и эвристические методы анализа производства в тех его элементах и связях, которые не поддаются формализации. А при использовании математических методов вследствие множества переменных приходится зачастую прибегать к упрощениям, использовать методы декомпозиции и аггре- гирования переменных, в силу чего решения приобретают приближенный, качественный характер.
Из-за наличия в больших сложных системах организацион-но-производственного управления звеньев и связей, которые трудно или вообще не формализуются, для их исследования приходится использовать в основном описательные модели. Производя де-композицию системы на отдельные функциональные подсистемы, необходимо искать затем те подсистемы, которые поддаются мате-матической формализации, моделируя таким образом отдельные элементы общего производственного процесса.
Конечной целью моделирования производственно-экономической системы является подготовка и принятие руководителем предприятия управленческого решения.
Поскольку общепринятой классификации математических моделей и методов моделирования производственно-экономических систем пока не существует, будем рассматривать этот вопрос применительно к цели и задачам данного учебного пособия.
С позиций автоматизации управления производственно-эко-номическими системами используемые модели можно различать по следующим признакам:
— по целям моделирования;
— по задачам (функциям) управления;
— по этапам (процедурам) управления;
— по математическим методам моделирования.
В зависимости от целей моделирования различают модели, предназначенные для:
— проектирования систем управления;
— оценки эффективности;
— анализа возможностей предприятия в различных условиях его деятельности;
— выработки оптимальных решений в различных производственных ситуациях;
— расчета организационных структур системы управления;
— расчета информационного обеспечения и т. д.
Специфика моделей этого классификационного подразделения выражается в первую очередь в выборе соответствующих критериев эффективности, а также в процедуре реализации результатов моделирования.
В зависимости от задач (функций) управления различают модели календарного планирования, управления развитием предприятия, контроля качества продукции и т. д. Модели этого подразделения ориентированы на конкретные производственно-экономические задачи и, как правило, должны обеспечивать получение результатов в численном виде.
В зависимости от этапа (процедуры) автоматизации управления модели могут быть информационными, математическими, программными. Модели этого подразделения нацелены на соот-ветствующие этапы движения и переработки информации.
В зависимости от применяемого математического аппарата модели можно разбить на следующие пять больших групп: экстремальные, математического программирования (планирования), вероятностные, статистические и теоретико-игровые.
К экстремальным моделям относятся модели, дающие возможность отыскания экстремума функции или функционала. Сюда относятся модели, построенные с помощью графических методов, метода Ньютона и его модификаций, методов вариационного исчисления, принципа максимума Понтрягина и др. Исходя из возможностей этих методов, они применяются в первую очередь для решения задач оперативного регулирования.
Модели математического программирования (планирования) включают модели линейного программирования, нелинейного программирования, динамического программирования. Сюда же обычно относят и модели сетевого планирования.
Математическое программирование объединяет ряд матема-тических методов, предназначенных для наилучшего распределения имеющихся в наличии ограниченных ресурсов: сырья, топлива, рабочей силы, времени, а также для составления соответствующих наилучших (оптимальных) планов действий.
Линейное программирование применяется в тех случаях, когда условия производства описываются системой линейных уравне- ний или неравенств. В случае, если указанные уравнения носят нелинейный характер, применяются методы нелинейного (выпуклого, квадратичного) программирования.
Динамическое программирование служит для выбора наилучшего плана выполнения многоэтапных действий, в которых результат каждого последующего шага зависит от предыдущих шагов, например при решении задач планирования производственной деятельности предприятия.
Сетевое планирование предназначено для планирования, подго-товки и выполнения различных видов производственной деятельности, а также для управления этими мероприятиями в ходе их проведения.
К вероятностным моделям относятся модели, построенные с помощью аппарата теории вероятностей, модели случайных процессов марковского типа (марковские цепи), модели теории массового обслуживания и другие.
Вероятностные модели описывают явления и процессы случайного характера, например связанные со всевозможными несистематическими отклонениями и ошибками (производственный брак и др.) , влиянием стихийных явлений природы, возможными неисправностями оборудования и т. п.
Теория марковских случайных процессов разработана для описания операций, развивающихся случайным образом во времени, таких, например, как передача информации по каналам связи.
Теория массового обслуживания рассматривает массовые по-вторяющиеся явления, такие, например, как выход из строя и ремонт оборудования.
К статистическим моделям относятся модели последовательного анализа, метода статистических испытаний (Монте-Карло) и др. Сюда же можно отнести и методы случайного поиска.
Последовательный анализ дает возможность принимать решения на основе гипотез, каждая из которых сразу же последовательно проверяется, например при оценке качества партии изделий, при постановке всевозможных экспериментов и т. п.
Метод статистических испытаний '.заключается в том, что ход той или иной операции проигрывается, как бы копируется с помощью ЭВМ, со всеми присущими данной операции случайностями, например при моделировании организационных задач, сложных форм кооперации различных предприятий и т. п. Применение данного метода называют имитационным моделированием.
Методы случайного поиска применяются для нахождения эк-стремальных значений сложных функций, зависящих от большого числа аргументов. В основе этих методов лежит использование механизма случайного выбора аргументов, по которым осуществляется минимизация. Методы случайного поиска находят применение, например, при моделировании организационных структур управления.
Теоретико-игровые модели предназначены для обоснования решений в условиях неопределенности, неясности (неполноты информации) обстановки и связанного с этим риска.
К теоретико-игровым методам относятся теория игр и теория статистических решений. Теория игр — это теория конфликтных ситуаций. Она применяется в тех случаях, когда неопределенность обс тановки вызывается возможными действиями конфликтующих сторон. Теоретико-игровые модели могут найти применение при обосновании управленческих решений в условиях производственных, трудовых конфликтов, при выборе правильной линии поведения по отношению к заказчикам, поставщикам, контрагентам и т. п.
Теория статистических решений применяется тогда, когда не-определенность обс тановки вызывается объективными обстоятель-ствами, которые либо неизвестны (например, некоторые характеристики новых материалов, качества новой техники и т. п. ), либо носят случайный характер (состояние погоды, возможное время выхода отдельных узлов изделия из строя и т. п.).
Теоретико-игровые модели целесообразно использовать при подготовке, проведении и оценке результатов деловых игр.
Все математические модели могут быть подразделены также на модели оценки эффективности и модели оптимизации. Модели оценки эффективности предназначены для выработки характеристик производства и управления. К этой группе относятся все вероятностные модели. Модели оценки эффективности являются «входными» по отношению к моделям оптимизации.
Модели оптимизации предназначены для выбора наилучших в данных условиях способов действий или линии поведения. К этой группе относятся экстремальные и статистические модели, модели математического программирования, а также теоретико-игро- вые модели.
Ниже будут рассмотрены некоторые наиболее распространенные модели, применяемые при решении производственных задач.
Особое место в ряду методов, применяемых для управления производственно-экономическими системами, занимает игровое моделирование. Отличительная черта этого метода — привлечение для моделирования процесса управления людей, участвующих в разработке и проведении деловой игры. Под деловой игрой при этом понимается имитация группой лиц решения отдельных задач хозяйственной или организационной деятельности предприятия, выполняемая на модели объекта, в обстановке, максимально приближенной к реальной.
Введение в модель человека как элемента организации управления дает возможность учесть его поведение в тех случаях, когда оно не может быть адекватно описано с помощью известных сегодня математических моделей. Это позволяет решать такие управленческие задачи, которые не укладываются в рамки существующих формализованных методов.
Деловая игра вводит в процесс подготовки и принятия управ-ленческих решений психологические и эмоциональные моменты, поощряя использование в этом процессе прошлого опыта руково-дителей, их интуиции, развивая способность к эвристическим решениям. Деловая игра проводится применительно к определенной управленческой задаче по тщательно разработанному заранее сценарию. Общая игровая модель формируется как совокупность частных моделей, создаваемых участниками — лицами, готовящими и принимающими управленческие решения.
Модель деловой игры включает как формализованную, так и неформализованную части. Учас тники игры действуют по опреде-ленным правилам. Они руководствуются специально разработанными инструкциями по ведению игры, а также поступающими в их распоряжение данными обстановки.
В соответствии со сценарием игры участники периодически получают вводные об изменении обстановки. Готовя свои решения, участники деловой игры оценивают обс тановку и производят необходимые расчеты вручную или с помощью ЭВМ. При этом используются формализованные, заготовленные заранее элементы игровой модели, соответствующие современным методам исследования операций.
Осуществляя управление ходом деловой игры, ее руководитель оценивает решения участников, устанавливает результаты их действий и доводит последние до играющих. При необходимости руководитель игры может менять обстановку, доводя эти изменения до участников в виде вводных. Оценка действий участников игры производится путем расчетов, экспертными методами, а также исходя из опыта руководителя, его интуиции и здравого смысла.
Основным видом игрового моделирования, проводимого на предприятиях, является производственная деловая игра. Ее цель — совершенствование существующих и выработка новых форм организации управления производством, отработка руководящих документов, перестройка производства и т. д.
В качестве моделей при проведении деловых игр широко при-меняются методы сетевого планирования и управления (СПУ), построенные на основе сетевых графиков. При решении задач планирования находят применение методы динамического про-граммирования, а при решении задач распределения ресурсов — линейного программирования.
Для обучения управленческого персонала производственная деловая игра может проводиться в учебном варианте, т. е. как учебная деловая игра. Ее главной задачей является обучение работников, совершенствование их навыков в управлении. При необходимости учебная деловая игра используется и для аттестации руководящих работников предприятий в выполнении ими своих должностных обязанностей, а также при выдвижении их на высшую должность.
Далее: ЭКОНОМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
