Планирование эксперимента систем управления

     Схема основных этапов вычислительного эксперимента, составленная с учетом рекомендаций из публикаций, приводится на рис. 2.

     Дадим краткое пояснение выделенным на рисунок 2 этапам вычислительного эксперимента. Как и любое исследование, вычислительный эксперимент начинается с формулировки проблемы (этап I) и ясного изложения целей эксперимента. Цели эксперимента задают в виде [13, с. 13]:

• рабочих гипотез, которые надо проверить;
• вопросов, на которые надо ответить;
• управляющих воздействий, которые надо оценить.

     Построению  базовой модели всегда предшествует принятие гипотезы об особенностях функционирования исследуемой системы (этап II), например она динамическая или статическая, детерминированная или вероятностная, характер ее функционирования непрерывный или дискретный.

     Рисунок 2 - Содержание и последовательность этапов вычислительного эксперимента

     При построении имитационной модели системы (этап III) возникает несколько проблемных вопросов [4, с. 9]:

1. о сложности модели — надо строить такие математические модели, которые давали бы точное описание поведения системы и не требовали бы сложного программирования и вычисления;
2. о продолжительности программирования и вычислений на компьютере — эксперимент должен проходить за приемлемое для исследователя время;

3) об  адекватности модели описываемой  реальности. Пока этот вопрос не решен, ценность модели остается незначительной, а имитационный эксперимент превращается в упражнение.

     Разработка программного обеспечения эксперимента (этап IV) включает создание комплекса программ компьютерной имитации, организацию данных и начальных условий функционирования системы, а также генерирование недостающих данных.

     Наиболее  сложная задача, выполняемая на этапе V, связана с планированием вычислительного эксперимента, так как тип плана эксперимента всегда зависит от поставленной цели и исследуемого объекта. В теории планирования эксперимента есть два важных понятия: фактор и реакция. Оба термина относятся к переменным. Фактор — экзогенная или управляющая переменная, реакция — эндогенная (выходная) переменная. Анализ факторов при выполнении вычислительных экспериментов производится по следующей общепринятой схеме [15, с. 12].

1. Управляем ли рассматриваемый фактор?
2. Наблюдаемы ли (измеряются, регистрируются, фиксируются) значения фактора?
3. Составляет ли влияние фактора предмет изучения или он включен только для увеличения точности эксперимента?
4. Являются ли уровни фактора количественными или качественными?
5. Является ли фактор фиксированным или случайным?

     Планирование  вычислительного эксперимента проводится с целью сокращения числа вычислительных прогонов и их продолжительности, количества наблюдаемых переменных, шагов изменения параметров и т.д. Не исключаются случаи, когда исследователь отказывается строго фиксировать схему проведения эксперимента. Принимаемая им стратегия предусматривает возможность принятия решений в зависимости от результатов, получаемых на отдельных этапах исследования. Например, исследователь, в зависимости от априорных сведений и ранее полученных результатов, прибегает последовательно к различным методам нахождения решения: линейному приближению, описанию полиномами второго, а иногда и третьего порядка и т.д. Здесь каждый последующий шаг определяется ранее полученными результатами. Планирование вычислительного эксперимента сопровождается рядом таких проблем, как «проблема объема» или проблема слишком большого количества факторов, проблема выбора плана эксперимента в соответствии с его целью, проблема многокомпонентной реакции, порождающая проблему оценки результатов имитационного моделирования. Планирование вычислительного, как и любого другого, эксперимента заслуживает специального изучения.

      Выработка решений по управлению экспериментом (этап VI) основана на оценке исходной гипотезы о поведении исследуемой системы и отладке имитационной модели и построении алгоритма (блок-схемы) организации эксперимента [16, с. 22].

      Имитационный  эксперимент (этап VII) — это проведение серии имитационных расчетов в системном масштабе времени и по разработанному алгоритму. Каждая реализация модели отличается от другой только в одном изучаемом аспекте. Таким образом, в результате имитационного эксперимента образуются ряды статистических данных (выборки), обработка которых требует определенных знаний.

      После того как эксперимент проведен и  получены результаты, возникает задача — представить эти результаты в компактной форме, выдать рекомендации и сделать заключение (этапы VIII и IX). Основным требованием к обработке (редукции) выходных данных служит извлечение максимума информации. К основным методам обработки данных относятся методы математической статистики: дисперсионный анализ (критерий F, методы множественных сравнений упорядочения), спектральный анализ и эвристические процедуры, основанные на оценке параметров статистических распределений. Применение идей и методов математической статистики резко сокращает объем экспериментальных исследований и, что самое главное, увеличивает четкость суждений исследователя о полученных результатах в ходе эксперимента.

      Каждый  рассмотренный этап классического  и вычислительного экспериментов  — это этап исследования, требующий  от исполнителя специальных знаний, больших затрат интеллектуальных и  временных ресурсов.

1.2 Возможности экспериментирования  в управлении организациями

       Экспериментирование в управлении организациями с использованием имитационного моделирования получило развитие в таких формах, как:

• деловые игры;
• хозяйственные ситуации («case — stade»);
• решение практических задач [20, с. 283].

      Возможности, которые открываются с применением  перечисленных инструментов, состоят в следующем:

а) принятии наилучшего решения в конкретных ситуациях бизнеса с учетом множества разнообразных факторов;

б) повышении качества проектирования новых и реконструкции действующих предприятий;

в) научном исследовании проблем управления, анализе поведения сложных производственных систем и разработке научно обоснованных прогнозов развития отдельных направлений управленческой деятельности.

     Каждый  выделенный инструмент имеет приоритетную ориентацию.

     Деловые игры представляют собой специальный вид компьютерной имитации бизнес-ситуаций с активным участием человека на отдельных этапах принятия решений [20, с. 284]. Приемы игрового моделирования много веков используются в военных играх как средство обучения армии. В экономике и управлении их применение началось с 1950-х гг. с разработки в 1956 г. Американской ассоциацией управления модели, известной под названием Top Management Decision Game. С тех пор разработаны сотни деловых игр, которые используются в качестве аппарата для практических исследований и как метод изучения целого ряда дисциплин, таких как управление предприятием и персоналом, коммерция, теория организации, психология, финансы, торговля.

     Деловая игра как экспериментальный метод  исследования и метод обучения включает следующие процедуры:

• игровые роли и их исполнение;
• «игровые» действия, построенные по определенным правилам;
• моделирование «игрового» процесса.

     Исполнение роли предполагает точное воспроизведение деятельности человека во внешнем плане. Принятие решений осуществляется на когнитивном, эмоциональном и поведенческом уровнях. Участники деловой игры выступают в ней как квалифицированные эксперты, действующие по заданным или вырабатываемым правилам.

     Игровые действия определяются целевым аспектом эксперимента. Они могут задаваться по-разному: сценарием, ведущими (режиссером, фасилитатором) игры, нормативными документами, моделями или же формироваться игроками в интерактивном режиме в соответствии с их собственным видением ситуации и поставленными перед ними целями. Моделирование в игре — это имитационный эксперимент с использованием различного класса моделей: статических и динамических, детерминистических и стохастических, а также алгоритмов принятия решений и поведения.

     Многообразие  разработанных деловых игр отражено классификацией, предложенной А.К. Казанцевым и его соавторами [13, с. 6]. В качестве основных признаков упорядочения деловых игр использованы: назначение, возможности игровых действий, характер ситуации и сложность моделей, роль диалогового режима и др.

     Задачи  деловых игр заключаются в  следующем:

• наглядно представить и научиться формализовать положение и возможные стратегии управления организацией в рыночных условиях;
• изучить состав и отработать в имитационном режиме взаимосвязь основных подсистем и элементов системы управления и объекта управления;
• изучить и отработать в имитационном режиме взаимосвязь подсистем управления и субъектов внешней среды;
• освоить методы и приемы оперативного контроллинга в управлении производством с целью объективной оценки экономических последствий любого управленческого решения;
• приобрести навыки интеллектуальной конкуренции в осуществлении управления в условиях, максимально приближенных к реальной ситуации;
• научиться работать с современными компьютерными системами, освоить интерактивные режимы в решении слабо формализуемых управленческих задач.

     Примерами распространенных в настоящий период деловых игр, ориентированных на имитационное моделирование, могут служить следующие компьютерные системы [10, с. 12]:

1. «Открой успешный бизнес» (ОРГПРО) — обоснование решений при создании новой организации (нового предприятия);
2. «Эффективный менеджмент и контроллинг» (СИПРОМЕК) — обоснование комплекса управленческих решений, обеспечивающих достижение предприятием установленных целей его функционирования;
3. «Инновационная стратегия фирмы» (СТРАПЛАН) — обоснование решений в области стратегического управления и инновационного развития предприятия, а также производственного планирования;
4. «Индикаторы успеха фирмы» (СЭМ) — система экономического мониторинга, основанная на анализе экономических результатов деятельности предприятия и исследований процессов возникновения кризисных ситуаций на предприятии.

     Метод хозяйственных ситуаций, известный в международной практике как метод «case — stade», применяется для решения широкого круга управленческих задач и нацелен в основном на оптимизацию потенциала групповой и командной работы менеджеров. Метод хозяйственных ситуаций, отличающихся «изобилием неопределенности и противоречий», ориентирован на изучение и имитацию реальных конкретных событий, вариантность, высокую скорость проведения эксперимента. К типовым ситуационным задачам управления относятся [15, с. 17]:

• оценка коммуникационных способностей менеджеров;
• разрешение конфликтных ситуаций;
• разработка управленческих решений с применением эвристических методов, таких как метод «мозговой штурм», метод «Дельфи» и др.;
• разработка модели поведения руководителя на этапе вступления в должность;
• формирование структуры подразделения в системе управления;

•оценка потенциала структурного подразделения  и др.

     Метод решения практических задач управления предусматривает разработку и реализацию на основе имитационного моделирования алгоритмов решения типовых задач организационного проектирования, планирования и анализа деятельности предприятия. Алгоритмизация предполагает разработку детерминистических и стохастических моделей отдельных процедур (показателей, параметров) с рефлексивной увязкой процесса решения задачи. К наиболее распространенным задачам управления, решение которых достигается многовариантной проработкой и многокритериальной оценкой разрабатываемого решения, относятся следующие:

• формирование продуктовой стратегии с использованием матрицы BCG (метод «портфолио-анализ») и оценка стратегических зон хозяйствования;
• прогнозирование развития предприятий, оптимизация организации и структуры управления, планирование потребности в инвестициях;
• выбор поставщика при планировании закупок;
• календарное (стратегическое, тактическое, оперативное) планирование;
• управление запасами и обеспечение устойчивого функционирования производства.

     В заключение главы процитируем слова  профессора Лондонской школы экономики и политологии И.О. Энджела: «Организация должна находиться в постоянном процессе экспериментирования и изучения результатов эксперимента для того, чтобы справиться с непредсказуемыми и непланируемыми последствиями поведения системы... Менеджмент посредством изучения и экспериментирования играет решающую роль» [19, с. 16].