Типизация методов и моделей решения функциональных задач ситуационных центров

Одна из функций органов государственной власти (ОГВ) как федерального, так и регионального и муниципального уровней – управление процессами и явлениями в социально-экономической и общественно-политической сферах жизни общества, а также в области национальной безопасности. В процессе управления ОГВ решаются различные функциональные задачи: мониторинг и контроль, анализ и прогнозирование, планирование и регулирование, координация и пр.

Ситуационные центры (СЦ) федеральных и региональных ОГВ следует рассматривать в качестве одного из инструментов информационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений. Основой интеллектуальной деятельности в СЦ является математическое моделирование.

В настоящее время, в процессе создания распределенной системы ситуационных центров ОГВ, особую значимость приобретают вопросы обобщения накопленного опыта применения математического аппарата в СЦ, типизации математических моделей и методов и создания на их основе унифицированного комплекса средств аналитической обработки разнородной информации.

Некоторые аспекты указанной проблемы активно обсуждались на пятой научно-практической конференции «Система распределенных ситуационных центров – 2015», прошедшей в г. Ярославле 7–9 октября 2015 г.

Анализ состояния модельного аппарата информационных систем (ИС), функционирующих в существующих СЦ, показывает, что в основном он ориентирован на решение мониторинговых задач. Модели, реализованные в ИС, носят частный характер, не синхронизированы между собой, имеют разную структуру информации, что не позволяет оценивать ситуацию в целом.

Имеющиеся локальные модели анализа отдельных предметных областей (социально-экономическая, общественно-политическая сферы, национальная безопасность) также носят частный характер и в своем большинстве не доведены до ИT-решения.

Отечественный опыт создания и функционирования ИС показывает, что ИT-решения задач прогнозирования, планирования, регулирования и обеспечения в сферах действия предметных областей практически отсутствуют.

Однако при решении функциональных задач управления трудно (а зачастую невозможно) разделить предметные области, например социально-экономическую сферу и сферу национальной безопасности. В частности, проблема протестной активности населения по причинам возникновения чаще всего относится к социально-экономической сфере, по форме проявления и участникам – к общественно-политической сфере, по результатам и последствиям – к сфере национальной безопасности. Таким образом, при предметно-ориентированном моделировании деление на предметные области условно.

Условно и разделение процесса управления на функциональные задачи. Например, решение задач анализа, оценки и прогнозирования социально-экономического развития, текущего планирования (отраслевого и территориального), стратегического планирования и проектного управления федеральными и региональными программами неразрывно связано с решением задач мониторинга и контроля, анализа, регулирования и обеспечения.

Поэтому для создания унифицированного комплекса математических моделей и методов в СЦ необходимо провести типизацию управленческих задач с учетом предметных областей, подобрать для их решения соответствующие модели и методы и довести до ИT-решения.

Способы типизации управленческих задач и выбора предметных областей исследования в СЦ хорошо известны и не требуют пояснений. Несколько сложнее с подбором методов и моделей решения. За последние годы арсенал моделирования в различных областях его применения существенно расширился и требует уточнения и систематизации.

Традиционно систематизация моделей и методов проводится по следующим основаниям: цели моделирования, используемые средства решения, функционирование элементов модели.

По целям моделирования модели и методы могут быть разделены на дескриптивные (описательные), оптимизационные, многокритериальные, игровые, имитационные. По используемым математическим средствам – на линейные или нелинейные, детерминированные или стохастические, статические или динамические, дискретные или непрерывные. По функционированию элементов модели – на аналитические, имитационные, комбинированные (аналитико-имитационные). Существуют и другие принципы классификации моделей.

В нашем случае более важной представляется классификация существующих моделей и методов обработки информации с позиции их использования в СЦ для решения функциональных задач управления.

В процессе анализа, мониторинга и контроля социально-экономических и общественно-политических процессов и явлений используются многофакторные модели, построенные на основе методов математической статистики (корреляционный, регрессионный, факторный, кластерный анализ), индексные модели. Применение этих моделей позволяет, например, оценить уровень развития субъекта Российской Федерации, уровень и тенденцию развития социальной напряженности в регионе, ход предвыборных кампаний. Контроль за ходом реализации федеральных, региональных и других целевых программ осуществляется с помощью сетевых моделей. Риски невыполнения целевых программ оцениваются методами нечеткой логики и вероятностными.

В ходе планирования и прогнозирования осуществляются оценка и прогнозирование основных показателей развития Российской Федерации на макро- и микроуровне, отраслей и секторов экономики, выявление тенденций и закономерностей их динамики. Для решения подобных задач используются балансовые модели, национальные счета, методы математической статистики, методы исследования операций и распознавания образов, теория управления запасами, теория массового обслуживания, теория игр, имитационное моделирование, анализ Парето и многие другие.

Межрегиональный анализ и прогнозирование, оценка уровня и динамики социально-экономического развития регионов основываются на корреляционном анализе, нейронных сетях, сетевом и имитационном моделировании.

Применение технологии когнитивного моделирования дает хорошие результаты при решении задач стратегического планирования. При оптимальном планировании, построении сетевых графиков оптимального выполнения целевых программ широко применяются сетевые модели, методы исследования операций, ситуационный анализ.

Оценка электоральных потенциалов и рейтингов политических партий и общественных организаций, кандидатов на выборные должности, прогноз исхода выборов в федеральные и региональные законодательные и исполнительные органы власти, оценка социально-политического потенциала региональной власти производятся с использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики, теории Марковских цепей, экспертных методов, сценарных и семантических моделей, образно-когнитивного моделирования и методов распознавания образов.

Одна из задач управления в сфере национальной безопасности – распознавание конфликтных ситуации и выявление новых угроз, принятие решений, нивелирующих негативные воздействия. Модели национальной безопасности, продовольственной безопасности, устойчивости социума, социальной напряженности, протестной активности населения и др. строятся с помощью индексных и экспертных методов с использованием сценарных технологий и семантических моделей.

Текстологические модели в виде семантических карт, частотно-вероятностные методы применяются для выявления новых знаний о проблемах во всех предметных областях, а также поиска закономерностей и латентных связей между явлениями на основе текстовой информации.

В чрезвычайных ситуациях процесс управления протекает в условиях дефицита времени, неопределенности и неполной информации. Для поддержки принятия решений в такой обстановке полезно использовать когнитивное, сценарное и ситуационное моделирование с привлечением экспертов. Для оценки последствий техногенных и природных чрезвычайных ситуаций используется аппарат дифференциального исчисления.

Приведенная выше классификация не претендует на полноту ни по составу задач управления, ни по составу моделей и методов их построения. Необходимо отметить, что используемый модельный аппарат, за редким исключением, носит предметно-ориентированный характер. Модели разрабатываются для решения конкретных задач в рамках соответствующих предметных областей.

В процессе моделирования могут быть использованы различные виды исходных данных. В таком случае для решения задач управления могут быть построены несколько предметно-ориентированных моделей с использованием соответствующих математических методов. Кроме того, глубина проработки проблем может быть различной. В этом смысле задача предметно-ориентированного моделирования не имеет единственного решения. Например, для моделирования электорального поведения населения, при оценке и прогнозировании рисков в государственных программах можно использовать как вероятностные методы, так и методы нечеткой логики.

Под предметно-ориентированной моделью следует понимать модель, которая учитывает особенности предметной области (пересечение предметных областей), специфику параметров, условий и ограничений, причинно-следственных связей, настроена на определенный тип входной информации. Другими словами, для решения каждой конкретной задачи управления строится своя предметно-ориентированная модель.

В настоящее время развитие модельного обеспечения СЦ идет в направлении создания комплексов предметно-ориентированных моделей. Данный подход имеет существенные недостатки и малоэффективен. В условиях динамически развивающегося российского общества, разнообразия внешнеэкономических и внешнеполитических отношений постоянно возникают новые проблемные ситуации в предметных областях, новые угрозы национальной безопасности и, как следствие, потребность решения новых задач управления, зачастую оперативного характера. При этом разработка новых предметно-ориентированных моделей постоянно отстает от потребностей практики, поскольку требует привлечения существенных финансовых, трудовых и временных ресурсов.

Предметно-ориентированную модель можно рассматривать как совокупность двух составных частей – предметной модели, задающей понятия и отношения в терминах предметной области, вид входной информации, и математической модели, оперирующей абстрактными категориями (рис. 2). В процессе моделирования при переходе от предметной модели к математической модели производится формализация взаимосвязей, ограничений, условий и допущений. Можно выделить целые группы предметно-ориентированных моделей, построенных с использованием однотипных математических методов, методик и алгоритмов (типовых математических моделей).

С этой точки зрения, более перспективным направлением развития модельного обеспечения СЦ представляется уход от предметной ориентированности к созданию комплекса типовых математических моделей (многофакторных, сетевых, когнитивных, сценарных, семантических и др.), предназначенных для решения типовых управленческих задач, разработки типовых шаблонов визуализации результатов расчетов по моделям и их размещения на технологической платформе СЦ. При этом предполагается использовать уже функционирующие в различных ИС предметно-ориентированные модели, сформировать реестр разработанных моделей и алгоритмов решения функциональных задач в социально-экономической, общественно-политической сферах и в области национальной безопасности.

На начальном этапе целесообразно реализовать пилотный проект по разработке комплекса типовых моделей на технологической платформе СЦ ОГВ субъектов Российской Федерации, выполняющих однотипные управленческие функции. Эксперт-аналитик СЦ, задавая входные данные и выбирая шаблоны визуализации, настраивает типовую модель на предметную область, тем самым самостоятельно конструирует предметно-ориентированную модель.

На следующих этапах предполагается разработка комплексов типовых моделей СЦ федеральных министерств и ведомств и других заинтересованных пользователей на основе типизации уже существующих предметно-ориентированных моделей и с учетом накопленного опыта реализации пилотного проекта.

Данный подход ввиду универсальности математического аппарата позволяет пополнять комплекс новыми типовыми моделями и модернизировать существующие модели, разрабатывать индивидуальные предметно-ориентированные модели, учитывающие специфику условий и объектов управления.

Несмотря на сложность задачи разработки комплексов типовых моделей, она может быть решена в приемлемые сроки, с учетом наличия ресурсов: обширного математического аппарата, научных кадров, специалистов в области ИT-технологий, технологических решений и технического обеспечения.

Литература

  1. Ситуационные центры. Опыт, состояние, тенденции развития / Н.И. Ильин, Н.Н. Демидов, Е.В. Новикова. М.: МедиаПресс, 2011.
  2. Управление и контроль реализации социально-экономических целевых программ / Под ред. В.В. Кульбы и С.С. Ковалевского. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009.
  3. Рыков А.С. Модели и методы системного анализа: принятие решений и оптимизация. М.: МИСИС; Издательский дом «Руда и металлы», 2005.
Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку