Одной из форм изложения последовательности шагов анализа сложных проблем в социотехнической системе является «Квест». Квест – это разновидность увлекательной стратегической игры, у которой есть цель и нужно её достичь. Головоломки возникают на каждом шаге при продвижении в направлении к цели. Требуются коллективные усилия для анализа и решения возникающих проблем и задач. Головоломки могут содержать подсказки о реальном и виртуальном мире.
В качестве примера квеста можно рассмотреть исследование академика Леонида Витальевича Канторовича в области экономико-математических методов. Основоположник применения математических методов для решения задач планирования в экономике академик Канторович, лауреат Нобелевской премии, одним из первых столкнулся с явлением отторжения оптимальных решений на предприятиях и сам описал это явление. Оказалось, что оптимальный производственный план работы предприятия, обеспечивающий наилучшие результаты через оптимизацию измеримой целевой функции с учетом технологических ограничений, отторгается системой управления предприятием после нескольких первых циклов такого планирования. Канторович констатировал, что не нашёл путей решения этого эффекта.
Возникает вопрос, зачем студентам-экономистам нужно изучать эти экономико-математические методы (ЭММ)? Отметим, что ЭММ составляют обязательную часть университетского образования по экономике и до сих пор привлекают к себе внимание экономистов и математиков. При этом практическая польза от применения ЭММ будет лишь в самом конце сложного пути, а потому достижение на практике желаемого конечного результата по эффективности сомнительно. В чём может состоять интерес к такому квесту?
Шаги квеста Канторовича будем относить к одному из трех разделов: к экономике (Э), к математике (М), к информатике (И). Можно упомянуть о том, что информатики, как научного направления, во время исследовательской работы Канторовича ещё не было. Структура квеста - это разновидность обобщенной «дорожной карты» общего проекта, которая даёт общее представление о междисциплинарных связях компонент архитектуры, позволяет кластеризовать вопросы, требующие отдельного, самостоятельного рассмотрения. Перечислим некоторые шаги квеста Канторовича.
- Шаг Э1. Определение главной цели – экономическая целесообразность.
- Шаг М1. Постановка оптимизационной задачи экономического планирования.
- Шаг И1. Информационное обеспечение задач планирования.
- Шаг М2. Математические методы решения оптимизационных задач планирования.
- Шаг M3. Методы Data Science для формирования и анализа данных.
- Шаг М4. Абстрактные математические модели. Алгебра моделей.
- Шаг Э2. Модели экономического планирования на предприятии.
- Шаг Э3. Теория экономического планирования.
- Шаг Э4. Социотехнические системы и их компонентная архитектура.
- Шаг Э5. Семантика экономических моделей. Прикладные онтологии.
- Шаг И2. Структуры данных задач планирования и архитектурное моделирование системы планирования.
- Шаг И3. Цифровые двойники экономических объектов и теория цифровых двойников.
- Шаг И4. Теория цифровых двойников экономических объектов и сценарные модели их поведения.
Необходимость детализации в описании каждого из перечисленных шагов квеста зависит от масштаба конкретно решаемого класса задач. Этих задач может быть несколько:
- Задача 1. Однократное решение какой-либо задачи оптимального планирования для предприятия.
- Задача 2. Построение программно-аппаратной платформы решения оптимизационных задач планирования и управления.
- Задача 3. Построение системы планирования на предприятии с элементами оптимизационных расчетов.
- Задача 4. Построение облачной экосистемы решения оптимизационных задач институциональной экономики.
- Задача 5. Оптимизация сценариев развития бизнеса предприятия в конкурентной среде.
Оптимизационные задачи экономического планирования первого класса, для которых Л.В. Канторович предложил методы решения, впоследствии названные методами линейного программирования, не требуют прохождения всех перечисленных шагов квеста. Для однократного решения задачи оптимального планирования достаточно первых трех шагов из общего списка.
Шаг Э1. Определение главной цели - экономическая целесообразность. В годы ВОВ Л.В. Канторович неоднократно обращался с письмами к И.В. Сталину и другим руководителям государства (см. «Л.В. Канторович – человек и ученый. Т2. С. 310-311»). Так, в 1942г. он писал: «Только глубокое убеждение в первостепенной важности вопроса заставляет меня обратиться непосредственно к Вам. Коренное улучшение в планировании и экономическом анализе может быть достигнуто применением той более совершенной расчетной методики, которая развита в моих исследованиях…». Все обращения Канторовича были не поняты и проигнорированы.
Сейчас системы Искусственного Интеллекта («усреднённое коллективное бессознательное») дают оценку роста в 10% рентабельности предприятия при первоначальном внедрении оптимального управления. Такой однократный рост достигается только лишь за счет рациональной логики внутреннего перераспределения ресурсов, т.е. «из ниоткуда» или из виртуальной информатики. Однако информатике нужна конкретика в исходных данных. Если бы сейчас Канторович написал подобное письмо, то результат от подобной затеи, скорее всего, был бы аналогичным.
Шаг М1. Постановка оптимизационной задачи экономического планирования. Схематично, можно записать формулировку задачи в следующей форме, с использованием несложных обозначений. Без потери общности в постановке задачи этой формы записи достаточно для рассмотрения целей квеста.
В своих исследованиях Л.В. Канторович показал, что для предприятия можно сформировать множество D таким образом, чтобы модель M относилась к экономической деятельности предприятия, допускала постановку и решение задачи оптимизации. Решение этой задачи будет, в свою очередь, соответствовать оптимальному плану деятельности этого предприятия. Во многих практических случаях достаточно, чтобы функции модели M были линейными и относились к классу задач линейного программирования.
Отметим, что семантика множества D не относится к предметной области в математике. Кроме неформального упоминания о составе множества D, или о наборах данных для задачи, стоит упомянуть о том, что для работы предприятия нужен не просто план, как ожидаемый прогноз показателей о результатах на конец планируемого периода, а нужно расписание или сценарий деятельности предприятия, приводящий к достижению желаемого результата. Механизм оптимального планирования действует, как «черный ящик», определяя оптимальный выход по рациональному выбору значений на входе.
Шаг И1. Информационное обеспечение задач планирования. На этом шаге для задач оптимального планирования первого класса «счастливым» образом упрощаются решение проблемы информационного обеспечения по подготовке данных, составляющих множество D. Поскольку первоначальный расчет задачи планирования для предприятия производится на «исторических» данных прошедшего периода, то все показатели на предприятии хорошо известны. Этот этап позволяет оценить адекватность модели и провести первоначальный анализ результата расчетов. Формирование множества данных для проведения расчета на следующий период планирования, аналогично, не составляет больших проблем, поскольку почти все прогнозные значения показателей с высокой долей вероятности обычно известны после завершения предыдущего периода работы.
Решение и математическое доказательство методами линейного программирования отдельных оптимизационных задач построения плана - это не та проблемная задача планирования предприятия, решение которой интуитивно подразумевалось менеджментом. Менеджмент предприятия заинтересован не в разовом решении отдельных задач, а в получении инструмента планирования, встроенного в общую систему экономического управления. Это другой, более сложный вопрос, отличный от канонической оптимизационной задачи линейной алгебры. Путь решения полной задачи оптимизационного планирования составляет большой квест (рис.2). Многие шаги этого пути уже имеют своё конструктивное решение, но некоторые шаги до сих пор являются предметом научного поиска.
Оптимизационные задачи планирования деятельности предприятия, по их содержательной постановке, можно разделить на ряд направлений, например:
- производство: планирование производственных ресурсов, распределение заданий между соисполнителями, оптимизация загрузки оборудования, операционная деятельность, техническое обслуживание и ремонты.
- логистика: планирование маршрутов доставки, оптимизация грузоперевозок, управление запасами.
- инвестиционные программы: моделирование состава активов, оценка влияния программ на характеристики производственного цикла.
- финансы: оптимизация портфеля инвестиций, управление рисками, планирование бюджета.
- кадры: распределение обязанностей, планирование обучения и оптимизация численности персонала.
- маркетинг: оптимизация бюджета на рекламу, планирование акций и скидок.
Наличие программно-аппаратной платформы решения оптимизационных задач планирования и управления (задача 2) является необходимым, но не достаточным условием для построения системы планирования на предприятии с элементами оптимизационных расчетов (задача 3). Построение конфигурируемой платформы оптимизации базируется на ряде общих свойств прикладных моделей линейного программирования. Построение системы планирования на предприятии делает необходимым дополнительное рассмотрение этой системы, как социотехнической системы, с учетом особенностей условий её использования.
Таким образом, по совокупности требований к условиям реализации, формулировка задач 3 и 5 по своей сути целиком относится к примерам задач в составе Индустрии 5.0 – пятой промышленной революции технологического уклада. Квест Канторовича может служить подспорьем и при составлении учебного научно-практического плана курса, по построению системы оптимизационного планирования на предприятии, и при определении необходимых компетенций (skeels) для участников проектов построения системы оптимизационного планирования на предприятии, и для общего представления об архитектуре такой системы.
Рассмотрение квеста Канторовича неожиданно показывает, что архитектура системы, обеспечивающей решение задачи построения системы планирования на предприятии с элементами оптимизационных расчетов (задача 3), во многих своих ключевых компонентах аналогична и удивительно похожа на архитектуру системы искусственного интеллекта (ИИ). Этот факт позволяет дать обоснование оценок сложности и трудоемкости проекта для решения задачи построения системы планирования и, как следствие, дать отрицательный ответ на вопрос: «Мог ли гениальный Канторович предложить конструктивный путь решения для своего парадоксального эффекта отторжения оптимального решения в экономической системе предприятия».
Рекомендуемая литература
1. Л.В.Канторович, А.Б.Горстко – «Оптимальные решения в экономике».
2. Л.В.Канторович – «Смотреть на правду открытыми глазами». https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47147159
3. Стаффорд Бир – «Мозг фирмы».
4. Хала Нельсон – «Базовая математика для искусственного интеллекта».