Методология системного анализа и моделирования макрологистических систем

В предыдущем разделе нами были сформулированы причины, диктующие необходимость применения методологии системного анализа к проблеме формирования макрологистических систем (в том числе и на региональном уровне), а также принципиальные особенности и основные этапы системного анализа при построении региональной ЛС. Настоящий раздел посвящен более детальной проработке методологических принципов и теоретических проблем, связанных с задачами синтеза организационно-функциональных структур объектов и субъектов управления в ЛС, формирования обеспечивающего комплекса подсистем и логистического менеджмента на примере региональной транспортно-логистической системы.

В настоящее время известен ряд примеров успешного применения системного подхода к синтезу макроэкономических систем управления, объектами которых являются предприятия и организации различных видов транспорта [93, 101, 149, 171, 182, 212]. Критически осмысливая эти результаты применительно к исследуемой проблеме, необходимо подчеркнуть принципиальную новизну постановки задачи, заключающуюся в:

• новом рыночном экономическом окружении (внешней среде);
• необходимости учета международного разделения труда и кооперации ( в частности, координации исследований с международными программами в области логистики, торговли и транспорта);

• новом интегральном характере взаимодействия логистических посредников для достижения глобальной цели ЛС;
• оптимизации всех видов ресурсов в процессах проектирования, разработки и внедрения региональной ЛС.

Основываясь на принципах системного подхода к анализу и синтезу ЛС, изложенных нами выше, технологию его применения к проблеме формирования региональной ЛС можно представить в виде блок-схемы ( 16.3).
Постановка проблемы заключается в формировании региональной ЛС, которая позволила бы повысить эффективность и качество перевозок и других логистических функций и операций по обслуживанию региональных потребителей в плане решения социально-экономических, экологических и других задач развития региона. В связи с такой постановкой проблемы при системном анализе необходимо выявить состав и содержание транспортных и сопутствующих логистических услуг, где они создаются и как проявляются, как оценивается их качество и какие существуют недостатки транспортно-логистического сервиса в конкретном регионе, каков рынок этих услуг; оценить факторы, влияющие на проблему..
схема проведения системного анализа проблемы формирования региональной ЛС Задача этапа описания и анализа исследования состоит с его системном описании, удобном для дальнейшего формирования региональной ЛС. На этом этапе определяются: [ZEBR_TAG_br

• цели функционирования ЛС;
• основные задачи, конкретизирующие эти цели;
• предварительные организационно-функциональные структуры объекта и субъекта управления в ЛС;
• критерии и показатели функционирования;
• проблемы взаимодействия видов транспорта на региональном рынке транспортно-логистических услуг и др.

Возможная схема реализации этапа описания и анализа объекта исследования представлена на 16.4. На этом этапе, с одной стороны, конкретизируется объект исследования в виде единой
звенья, через которые они проходят; определяется состав взаимодействующих в логистической среде региона элементов и систем видов транспорта и отраслей экономики. При описании субъектов управления устанавливаются основные функции и организационные проблемы управления, а также возможная технология управления возникающими в системе ситуациями.

Основным результатом этого этапа является разработка предварительной модели организационно-функциональной структуры региональной ЛС и выявление основных проблем, связанных с ее формированием. [ZEBR_TAG_br Результаты этапа конкретизации целей и задач исследования (согласно схеме 16.3) должны отражать переход от намеченной на первом этапе цели системного анализа к перечню конкретных целей и задач синтеза региональной ЛС в рамках программно-целевого подхода. Для каждой задачи должен быть сформулирован комплекс программных мероприятий и установлены ресурсы, обеспечивающие ее реализацию.
Заключительные этапы системного анализа проблемы формирования региональной ЛС состоят в анализе и выборе альтернатив по организационно-функциональной структуре ЛС и комплексу обеспечивающих подсистем. Последовательность выполнения этих этапов, оформленная в виде соответствующего алгоритма, приведена на схеме ( 16.5).
Согласно алгоритма ( 16.5) до начала проектирования региональной ЛС необходимо провести качественный и количественный анализ имеющихся альтернатив, оценить их влияние на эффективность ЛС и качество логистического сервиса. Здесь необходимо определить целесообразность каждого мероприятия в соответствии с поставленными задачами, возможность его реализации и потребные ресурсы. В случае приемлемости альтернативы производится ее сравнение с другими возможными альтернативами по реализации задачи, исследуется ее влияние на другие ситуации,
экономической; [ZEBR_TAG_liподсистемы информационно-компьютерной поддержки;

• программно-математической;
• организационно-правовой;
• комплекса технических средств.
• Результатом системного анализа является проект региональной ЛС, включающей организационно-функциональные структуры
  объектов и субъектов управления, распределение функций по элементам структуры (ЗЛС), выделение обеспечивающих подсистем, предварительная оценка качества и эффективности логистического менеджмента в ЛС.
  В процессе практической реализации проекта региональной ЛС методология системного анализа трансформируется в программно-целевой подход. При этом под программой формирования региональной ЛС понимается планируемый комплекс экономических, технических, проектных, производственных, экологических, научно-исследовательских и других мероприятий, направленных на достижение целей и задач ее функционирования.
  Сущность программно-целевого подхода заключается в четком определении конечной цели (системы целей) создания ЛС и формировании оптимизационных программ функционирования каждой подсистемы и ЗЛС для достижения глобальной цели. Программно-целевой метод в условиях становления рыночных отношений в нашей стране является важным инструментом реализации социально-экономической политики государства, активного воздействия на экономические процессы для достижения конечных социально-экономических целей. На уровне региона задача формирования транспортной макрологистической системы должна служить средством преодоления кризисных явлений в экономике региона, присущих переходному этапу к рынку, создания инфраструктурного базиса рыночных преобразований, формирование регионального рынка транспортных услуг, обеспечивающего пространственную интеграцию хозяйственной деятельности, развитие межрегиональных, межотраслевых и международных связей, комплексное рациональное использование трудовых, природных, финансовых и других региональных ресурсов.
  Программа формирования региональной ЛС должна разрабатываться на основе действующего законодательства и в соответствии с Программой Правительства Российской Федерации Реформы и развитие Российской экономики в 1995-1997 годах, в которой сформулированы основные задачи по проведению социально-экономических преобразований в 1996-1997 годах, важнейшими их которых определены снижение социальной цены проводимых реформ, обеспечение экономических и социальных прав граждан. При разработке программы должны учитываться установленный Правительством РФ Порядок разработки и реализации федеральных целевых программ развития Российской Федерации и межгосударственных целевых программ, Комплексный прогноз развития и размещения производительных сил России, ее республик и регионов, нормативные акты Минтранса РФ и другие документы, регламентирующие реализацию экономической политики государства.
  Разрабатываемая программа формирования региональной ЛС должна содержать комплексный анализ состояния ТК региона и
  его территорий, место ТК в экономике региона, обоснование целей и задач ЛС и направления их решения, рекомендуемые наиболее эффективные мероприятия по реализации программы и сроки их выполнения. Процесс разработки программы и комплекс формируемых экономико-математических моделей должны основываться на системном подходе, где синтезируемая региональная транспортная ЛС рассматривается во взаимосвязи с другими отраслями, звеньями хозяйства региона в плане взаимодействия в межрайонных, межрегиональных и межгосударственных экономических связях и формировании рынков транспортно-логистических услуг. Тем самым целевая направленность программы формирования региональной ЛС сочетается с общей экономической стратегией, а интересы отдельных ЗЛС с отраслевыми, региональными и федеральными интересами социально-экономического развития.
  В процессе рыночных преобразований для ускорения хода реформ повышается значение вариантной приработки региональных программ формирования ЛС в зависимости от общей экономической ситуации, политической стабильности, задач интеграции России в мировую экономику, условий финансирования и кредитования программы, стоимости и дефицитности используемых ресурсов, применяемых технологий и других условий для достижения целей и задач, решаемых в ходе выполнения программы.
  В соответствии с постановлением правительства Российской Федерации от 27 августа 1992 г. 638 инициаторами разработки и участниками осуществления региональных программ могут выступать любые административные и хозяйственные субъекты, включая федеральные, республиканские и местные органы государственного управления, консорциумы, акционерные общества, иностранные и частные инвесторы. При этом предполагается равноправие всех участников выполнения программы, их равная ответственность в соблюдении договорных обязательств, сочетание свободы экономической деятельности с государственным регулированием. В качестве координаторов разработки и осуществления региональных программ в области логистики и транспорта должны выступать Минэкономики РФ и Минтранс РФ.
  Программа формирования региональной транспортной ЛС должна содержать:
  • анализ исходного состояния;
  • обоснование необходимости формирования региональной ЛС;
  • формализованные основные цели и задачи;
  • взаимоувязанную систему программных мероприятий, реализующих поставленные цели и задачи;
  • обоснование необходимых финансовых, материальных и трудовых затрат;
  • этапы и сроки выполнения программы;
  • механизм осуществления программы и предложения по организации управления и контроля за ходом ее выполнения;
  • оценку социально-экономической эффективности и экономических воздействий от реализации программных мероприятий;
  • сведения о генеральном заказчике, исполнителях и соисполнителях работ.

  В методологическом аспекте применение программно-целевого подхода для моделирования региональной ЛС, планирования ее разработки и внедрения обусловлено следующими основными причинами:

  1. Многообразием целей, достигаемых с помощью региональной ЛС, в сочетании с ресурсными ограничениями, которое вызывает необходимость распределения ограниченных региональных ресурсов между целями на основе их ранжирования и оценок объемов всех видов ресурсов, необходимых для их реализации.
  2. Необходимостью соизмерения затрат на создание и развитие отдельных подсистем и ЗЛС с их вкладом в достижение глобальной цели ЛС.
  3. Возрастанием числа альтернативных средств достижения целей и решения поставленных задач в сочетании с неоднозначностью затрат на их реализацию, что требует целеориентированного анализа и выбора оптимальных решений на множестве альтернатив.
  4. Межрегиональным, межотраслевым и международным характером транспортно-логистического процесса и процессов управления в региональной ЛС, требующих координации и взаимной увязки как в процессе создания, так и при функционировании ЛС.
  5. Разными сроками и объемами инвестиций в реализацию отдельных задач синтеза региональной ЛС и ее подсистем, что вызывает необходимость выделения приоритетных задач с целью получения быстрейшей отдачи.
  6. Необходимостью координации работ по формированию региональной ЛС с международными, федеральными и региональными программами в части, касающейся логистики и транспорта.
  7. Усилением влияния неопределенности на выбор способов и средств достижения поставленных перед ЛС целей, что требует прогнозирования решений, формирования ряда альтернативных вариантов синтеза региональной ЛС и процедуры их отбора в процессе синтеза и снятия неопределенностей.

  Учитывая вышеизложенное, применение программно-целевого подхода к формированию региональной ЛС должно быть направлено на решение следующих основных проблем:

  • оптимизация структуры ЛС;
  • повышение эффективности использования всех видов ресурсов;
  • возможность гибкого реагирования на появление новых целей и задач;
  • сбалансированность регионального спроса на транспортно-логистические услуги с техническими и технологическими возможностями ЛС.

  Решение проблемы синтеза оптимальной организационной структуры ЛС на любом макроэкономическом уровне, в том числе и на региональном, требует разработки соответствующей экономико-математической модели (или комплекса моделей). Формализованное описание большинства задач построения организационно-функциональной структуры региональной ЛС в виде экономико-математической модели диктуется необходимостью проведения расчетов структуры на ЭВМ ввиду большой сложности, размерности задач и их оптимизационного характера.

  Эффективность синтезируемой структуры ЛС будет во многом определяться адекватностью применяющегося для этой цели комплекса моделей, описывающих объекты и процессы управления материальными (информационными и финансовыми) потоками в регионе.
  В настоящее время существует достаточно большое количество методов и моделей, применяющихся для описания экономических объектов и систем на макро-уровне, которые классифицируются по разным признакам, например, линейные и нелинейные, стохастические и детерминированные, динамические и статические и т.п. [9, 92, 117]. Несмотря на это можно выделить некоторые общие классы моделей, используемых в задачах анализа и синтеза экономических объектов и процессов, к которым относятся:

  • аналитические;
  • численные (имитационные);
  • эвристические;
  • комбинированные.

  Класс применяемых математических моделей зависит от таких основных характеристик исследуемого экономического объекта, как уровень организационной сложности, размерность (количество параметров, объемы исходной информации), достоверность исходных данных, уровень формирования (иерархии) управления и другие.
  Моделирование объектов и процессов управления является одной из основных функций комплекса математического обеспечения решения задач программы формирования региональной ЛС, сформулированной в рамках программно-целевого подхода. Возможная трансформация компонентов целевой программы в оптимизационную модель синтеза организационно-функциональной структуры региональной ЛС показана на 16.6.
  Как видно из схемы ( 16.6), оптимизация организационной структуры региональной ЛС заключается в определении качественных и количественных характеристик субъекта и объекта управления
  целевого подхода в ЛС на основе критерия и метода, задаваемых комплексом задач, программных мероприятий и ограничений. Ограничения в модели оптимизации организационной структуры можно подразделить на целевые, ресурсные, внешней среды и научно-технические возможности.

  Целевые ограничения определяются социально-экономическими, политическими, экологическими и другими целями развития региона, а также необходимостью координации с международными, федеральными и региональными программами в части, касающейся транспорта и логистики. Ресурсные ограничения определяют предельно допустимый расход финансовых, трудовых и материальных ресурсов на оптимизацию оргструктуры ЛС. Ограничения внешней среды касаются федерального законодательства, нормативно-методической базы, федеральных (республиканских) бюджетных ассигнований, инвестиционной и налоговой политики, макроэкономических показателей и т.д.

  Кроме того на возможность реализации оптимальной структуры региональной ЛС прямое влияние оказывает уровень научно-технического прогресса и имеющиеся технологии. [ZEBR_TAG_br Достижение продуктивной синергии между субъектами и объектами управления (ЗЛС) в процессе синтеза региональной ЛС должно базироваться на общих принципах кибернетического подхода к управлению в организационно-экономических системах, предполагающего установление отношений и взаимосвязи между входами и выходами ЗЛС, параметрами управления, состояния и внешней среды. Укрупненная экономико-математическая модель ЛС, реализующая кибернетический процесс управления региональными материальными потоками, представлена на 16.7.
  С точки зрения сформулированных выше методологических принципов создания макрологистических систем большинство звеньев региональной ЛС является синтезом субъекта и объекта управления, вследствие чего требуется высший уровень логистического менеджмента для управления и координации работы ЗЛС в процессе достижения глобальной цели региональной ЛС. Синтез управляющих алгоритмов в верхнем эшелоне менеджмента с позиций кибернетического подхода должен базироваться на формализованных моделях региональных материальных (информационных, финансовых) потоках и моделях принятия решений по управлению и координации работы ЗЛС в регионе. При этом в региональной ЛС (см. схему 16.7) можно выделить несколько типов материальных потоков и, соответственно, типов ЗЛС, через которые они проходят:

  • а) транзитные материальные потоки, которые формируются вне региона и покидают его, проходя через некоторые ЗЛС, его преобразующие (ЗЛС-ПР), например, транспортные узлы, терминалы, пункты погрузки-разгрузки и т.п. Эти ЗЛС-ПР обычно выполняют логистические операции физического распределения: транспортировку, погрузку-разгрузку, консолидацию, сортировку и т.д.;
  left:0;text-indent:1.5em class=nds
• б) внутрирегиональные материальные потоки. Они формируются внутри региона в так называемых звеньях, генерирующих материальный поток (ЗЛС-Г), в качестве которых обычно выступают предприятия-изготовители и поставщики продукции (МР и ГП). Затем эти потоки проходят несколько ЗЛС-ПР и попадают в звенья, поглощающие поток (ЗЛС-ПО), которыми являются внутрирегиональные промежуточные или конечные потребители МР и ГП;
• в) материальные потоки экспорта-импорта.
• Указанные основные типы материальных потоков и ЗЛС могут комбинироваться в различных сочетаниях в зависимости от проектируемой логистической цепи. Вектора параметров входных и выходных материальных потоков обозначены в модели ( 16.7), соответственно X и Y. Векторное множество {Z} характеризует параметры состояния звеньев региональной ЛС. Для построения моделей и формирования управленческих решений U используется информационный кортеж ({x},{y},{z}), соответственно параметров входа-выхода ЗЛС по материальным потокам и параметров состояния.
  Реализация поставленной цели региональной ЛС достигается путем постоянного отслеживания отклонений от заданных параметров качества векторной целевой функции W в высшем эшелоне логистического менеджмента. Рассогласование в системе будет зависеть от большого количества как внутрисистемных факторов, так и факторов внешней среды на внутрирегиональном уровне (F', F) и внешних по отношению к региону (F). В качестве внешних возмущающих воздействий могут выступать макроэкономические показатели (учетная ставка рефинансирования Центрального банка РФ, уровень инфляции, курс рубля по отношению к твердой валюте и др.), налоговая и таможенная система, уровень бюджетного финансирования, изменение тарифов, изменение инфраструктуры ТК и т.п.
  Интегральная функция верхнего эшелона логистического менеджмента в региональной ЛС может быть реализована с помощью иерархической структуры, которая представлена на 16.8.
  Иерархическая структура управления региональными материальными потоками состоит из логистического центра, реализующего функции высшего логистического менеджмента и множества {ЗЛС},
  i = l, n звеньев региональной ЛС, управляющих соответствующими процессами-операциями Р1, ..., Рi, ..., Рn над материальным потоком: X Y. Задача высшего звена менеджмента - логистического центра - заключается в управлении и координации работы подчиненных ЗЛС, с тем чтобы достигалась глобальная цель функционирования региональной ЛС.
  В соответствии со схемой ( 16.8) обозначим: mi - вектор управления процессом Pi; zi - вектор обратной связи i-гo ЗЛС с процессом Рi; i - вектор координации i-гo ЗЛС; i - вектор обратной
  связи координатора (логистического центра) с i-им ЗЛС. X, Y - векторы параметров входа и выхода материального потока, соответственно. F - вектор возмущенной внешней среды. На схеме также показано, что ЗЛС могут иметь функциональные связи не по материальному потоку. Каждое ЗЛCi является относительно независимым в выполнении своей части логистических функций (операций) над материальным потоком, что характеризуется кортежем {mi, zi}. Однако для формирования интегрального менеджмента полной логистической цепи необходимо установить отношения связи Ui между подпроцессом Рi и остальной частью процесса управления материальным потоком. Вектор входов связей системы обозначим через U = (u1, un).
  Каждое ЗЛС, управляя частью материального потока, т.е. реализуя некоторый конечный набор логистических операций, выполняет локальную задачу в соответствии с поставленной целью и, как правило, не обменивается информацией и не согласует действия со звеньями своего уровня. Это может привести к возникновению конфликтных ситуаций, в результате которых глобальная цель региональной ЛС может быть не достигнута. Конфликта можно избежать лишь в том случае, если логистический центр будет осуществлять непрерывную координацию параметров векторов связи Ui (i = 1, U ) для каждого ЗЛС в процессе функционирования региональной
  left:0;text-indent:3em
• Координация предсказанием взаимодействий. Подсистемы низшего уровня (ЗЛС) решают свои локальные задачи, предполагая входы связей тем, которые предсказаны (спрогнозированы) логистическим центром.
• Координация оценкой взаимодействий. Этот подход отличается от первого только тем, что координатор - логистический центр - предсказывает оцениваемую им область взаимодействий. При этом ЗЛС, решая свои локальные задачи, предполагает входы связей находящимися в пределах некоторых диапазонов их значений.
• Координация балансировкой взаимодействий. Каждое ЗЛС получает право при решении своей локальной задачи рассматривать связующие входы как дополнительные свободные переменные, т.е. подпроцессы управления материальными потоками предполагаются полностью развязанными. Координация сводится к снятию расхождений между фактическими и целевыми взаимодействиями ЗЛС. При этом координатор может влиять на ЗЛС, лишь изменяя их локальные целевые функции, например, меняя величину платы за ресурсы.
• Звенья интегрированной региональной ЛС управляют процессом Р, подавая на входы переменные управления m1, ..., mn, соответственно. Логистический центр (координатор) управляет ЗЛС, изменяя параметры векторов координации i, и его задача состоит в выборе такого вектора = (i, ..., v), для которого mi(i) более полно удовлетворяют общей цели интегрированной ЛС. Важнейшей характеристикой системы является ее координируемость.
  Пусть имеется множество значений параметров координации В = (), тогда система координируема, если существует такой элемент В, что mi() удовлетворяет общей цели. Если система координируема, то задача логистического центра сводится к выбору стратегии, соответствующей желательному вмешательству. Предположим, что вмешательство состоит в предсказании взаимодействий, т.е. параметр вмешательства i который обычно имеет несколько элементов, содержит также элемента, представляющий собой взаимодействие подпроцесса Рi с остальным процессом управления материальным потоком. Если ЗЛС использует i как истинное взаимодействие, проблема управления полностью локализуется. ЗЛС выбирает управление mi(i), удовлетворяющее локальной цели. Если на вход процесса подается управление m() = {m1(1), ..., mn(n)}, то входы подпроцессов обозначим через Ui(), где = (1 ..., v). Тогда стратегия координации, использующая принцип предсказания взаимодействий, состоит в следующем: управление
  m() = {m1(i), ..., mn(n)} удовлетворяет общей цели региональной ЛС всякий раз, когда 1 = U1(), ..., n = Un(), т.е. взаимодействия точно предсказуемы.
  Вместо предсказаний взаимодействий логистический центр может предписать ЗЛС рассматривать взаимодействие входов как дополнительные точки контроля и, кроме того, выбирать взаимодействие выхода Ui. Тогда для любого i ЗЛС выберет пару mi(i), Ui(i), удовлетворяющую локальной цели.
  Если на материальный поток подается управление m() = {m1(), ..., mn()}, то истинное взаимодействие входов обозначим через Ui() = {U1(), ..., Un()}. Стратегия координации в этом случае состоит в использовании принципа баланса взаимодействий, основанного на утверждении: управление m() = {m1(), ..., mn()} удовлетворяет общей цели в том случае, если Ui() = Ui(), для всех i = 1, n , т.е. фактические взаимодействия удовлетворяют требованиям ЗЛС. При поддержании параметров региональной ЛС в заданных пределах фактическое взаимодействие должно принадлежать предсказанному диапазону.
  Определим стратегию нахождения оптимального координирующего сигнала (1, ..., v) с помощью итеративного процесса, в котором участвуют как сам логистический центр, так и локальные ЗЛС. При этом полагаем, что коррекция ранее поданного координирующего сигнала пропорциональна ошибкам между связующими входами аи действительными связующими входами Ui(b), т.е.

  k + 1

  i

  =

  k

  i

  +

  k

  i

  (

  k

  i

  - U

  k

  i

  ()) (16.1)
  где

  k

  i

  - прогнозное значение вектора переменных для i-гo ЗЛС на k-м шаге;

  k

  i

  - положительные весовые коэффициенты.
  Ошибки в предсказаниях служат основанием для изменения параметров вмешательства . Минимизация ошибки приводит систему к оптимальному состоянию.
  При координации на основе изменения целевых функций производится декомпозиция глобальной целевой функции W = (W1, ..., Wn). Декомпозиция состоит в выделении локальных функций цели W

  i

  и некоторых функций их взаимодействия W

  i

  , т.е.
  W = W

  i

  + W

  i

  . (16.2)
  Практический интерес представляет декомпозиция, при которой можно исключить функции W

  i

  или представить их в виде связующих функций подпроцессов управления материальным потоком.
  Системный подход и задачи координации приобретают особое значение в региональных ЛС для оптимизации организационных структур, а также при синтезе и анализе дистрибутивных моделей.
  Рассмотренные методологические аспекты системного подхода и сформулированные принципы моделирования являются основополагающими при формировании региональных ЛС.

Содержание раздела

---