Лабораторная работа № 1 «

Проф. Райков А.Н.
Лабораторная работа № 1
«Роль когнитивного (познавательного) моделирования в процессе
поддержки принятия управленческих решений»
1. Цель
1. Привить людям умение формулировать проблемы и описывать проблемные ситуации, характеризующиеся качественными и количественными факторами, чтобы ускорить принятие жизненно важных решений.
2. Привить людям умение по использованию когнитивного (познавательного) моделирования в практике управления политическими, социальными и экономическими ситуациями.
2. Проблемная ситуация
У конкретного человека, руководителя, директора, министра, президента страны иногда
не все складывается так, как хотелось бы. Правда, человек частенько сам не знает, чего хочет –
и от этого падает настроение, наступает чувство дискомфорта, неудовлетворенности. Он чувствует, что что-то идет не так. Даже если ситуация кажется нормальной и хорошо развивающейся,
может появиться предчувствие в необходимости углубить ее понимание, проанализировать различные аспекты, посоветоваться с коллегами.
Однако, не всегда на проведение анализа хватает времени. А если коллектив большой, тогда, тем более, не всегда есть время на утряску различных интересов. У Руководителя есть
опыт: соберешь всех сотрудников вместе, наговорят они много интересного, но потом не знаешь, что с высказанными идеями, мыслями и мнениями делать. В результате, наслушавшись
различных предложений, решает Руководитель сам и один, иногда вопреки общему мнению.
Однако и на такие совещания не всегда хватает времени – уж очень надолго они иногда
затягиваются и много в них, как кажется, бестолковщины. И потом - ведь каждое свое решение
Руководителю надо до коллектива донести, растолковать, объяснить, нарисовать. На это тоже
нужно время, а у каждого сотрудника свой стиль и способность восприятия.
Бывают ситуации, когда руководитель не все может сделать своими руками, например, в
авторитарном приказном порядке реорганизоваться. Лучше, если ситуацию разрешит сам коллектив. Но соберешь мнения всех, «усреднишь» и получишь в среднем нейтральную позицию
коллектива. Что тогда делать?
Есть коллективы - например, несколько тысяч сотрудников завода электроаппаратных инструментов - в которых руководство не уединялись для обсуждения важных стратегических
проблем на день-другой подальше от повседневных забот уже …. лет 10 – 15. Все нет времени!
А конкуренты поджимают, скорость реагирования на требования рынка растут не по дням, а по
часам!
Проблемные и задачные ситуации бывают разные. Главный симптом - у Руководителей
возникает чувство неудовлетворенности, дискомфорта, беспокойства. Например, проблемы могут возникнуть при:
• Разработке стратегии развития корпорации, отрасли, региона, страны;
• Формировании религиозной политики субъекта РФ;
• Оценке тенденций развития сегментов рынка;
• Оптимизации взаимодействия организаций и структуры компании;
• Поиске причин конфликтов и кризисов;
• Повышении имиджа руководителя;
• Оценке трендов ценных бумаг;
• Оценке финансовой устойчивости Фонда социального страхования;
• Повышении инвестиционной привлекательности;
• Прогнозе предпочтений и ожиданий населения;
• Диагностике заболеваний;
• Совершенствовании управления промышленным комплексом;
• Управления автомобилем, танком, пушкой и многое др.
В каждой конкретной ситуации может быть два пути: проблемная ситуация рассосется сама собой, либо ее разрешению надо помочь.
Чем отличается проблема от задачи? Задача решается доступными средствами. Взял справочник с формулами и нашел решение математической задачи, вошел в Интернет и отправил
сообщение, взял детальную методику организационного структурирования и реорганизовался.
Задачная ситуация - это когда ясно, как и чем делать. Надо только взять и сделать.
Но справочника может под рукой не оказаться. Почтовый ящик абонента может быть переполнен и сообщение вернется обратно. Методика может потребовать дополнительных знаний. Образуется проблемная ситуация. Проблема заставляет искать новый путь, отказаться от
стереотипов, отойти от того, что подсказывает опыт.
Если путь ясен и его осталось только пройти – это задача. Если путь надо искать, алгоритм решения задачи отсутствует – это проблема. Маленькая проблема – это задача, большая
задача – это проблема. А задача и проблема вместе составляют вопрос.
Чтобы быстрее отвечать на такие вопросы, как: «Почему?», «Что делать, чтобы …..?»,
«Что будет, если…?» используются различные методы описательного и схематического представления проблемных и задачных ситуаций. Со слов и схем начинается построение познавательных и математических моделей – эффективных инструментов получения оптимальных решений. Правда, беда математических моделей состоит в том, что, во-первых, не большинство
жизненных ситуаций можно представить в виде формул, и, во-вторых, что очень важно, математические преобразования могут не обеспечить истинность конечного результата. Даже самый
незначительный, но упущенный при построении модели, факт может сделать совершенно бессмысленным использование традиционных математических методов. В реальной практике за
каждым математическим символом может стоять понятие, не всегда поддающееся четкому словесному описанию, не говоря уж о формальном представлении. И руководитель перестает доверять математическим моделям. Руководитель верит только тем моделям, которые сам построил,
доверяет только тем модельным преобразованиям, которые сам произвел.
3. Когнитивный подход
Когнитивное моделирование рассматривается как компьютерное моделирование ментальных или познавательных (когнитивных) процессов. Когнитивные модели обычно конструируются когнитивными психологами, занимающимися когнитивной психологией (cognitive
psychology) и имеющими дело с научным и эмпирическим изучением человеческого поведения.
В проблемных и задачных случаях на помощь приходит успешный опыт схематичного
когнитивного (познавательного) представления ситуации и динамики ее поведения. В когнитивном моделировании выделяют два основных технологических этапа: докомпьютерный и
компьютерный. Причем первый из перечисленных этапов может составлять до 95 % ресурсов,
отводимых на моделирование. На первом этапе выявляются факторы, характеризующие ситуацию, и строятся когнитивные схемы. На втором этапе - на компьютере проигрываются различные сценарии развития событий при принятии тех или иных решений.
В результате первого этапа может быть построен ориентированный граф – фигура, включающая вершины и дуги. Вершины отображают акторы (понятия, качественные показатели и
пр.) проблемы, а дуги – взаимовлияния между ними. В качестве факторов могут быть понятия:
инфляция, валовой внутренний продукт, имидж человека, ставка рефинансирования и т.д. Факторы могут поддаваться численному измерению или быть характеристиками, не имеющими количественного выражения. Факторы могут быть плановыми (целевыми), промежуточными и
управленческими (рис. 1).
Факторы между собой взаимосвязаны, поэтому указанное деление удобно представить в
виде следующей схемы:
2
Управляющие
факторы
Промежуточные
факторы
Плановые (целевые)
факторы
Рис. 1 Когнитивный граф
На рис. 1 кружками отмечены факторы стрелками – взаимосвязи между ними. Целевые
факторы характеризуют желаемые характеристики ситуации, которые могут быть получены в
перспективе. Управленческие факторы - характеристики, на которые человек может непосредственно оказывать влияние, которые доступны для непосредственного изменения. Например,
через выпуск нормативных документов их можно изменить, увеличить или уменьшать, исключать из рассмотрения и др. Промежуточные факторы используются для проведения аналитических и прогнозных расчетов, а также для определения ответственности различных сотрудников
за те или иные действия.
Для того, чтобы ориентированный граф стал моделью некого процесса или проблемы, надо придать смысл вершинам и дугам, то есть каждая вершина должна соответствовать фактору,
а дуга – соответствующему воздействию фактора на другие факторы. Ориентация задается направлением дуги (стрелки). Например, если валовой внутренний продукт уменьшается и растет
социальная напряженность, то стрелка должна исходить из фактора “валовой внутренний продукт” и входить в фактор “социальная напряженность”.
В когнитивной модели первоначально может оказаться и 100 и 200 факторов. С такой моделью даже аналитик не сможет справиться, а к руководителю с ней идти вообще бессмысленно. Чтобы когнитивная модель принесла пользу и была понятна сотрудникам и руководству, в
нее следует включать только «существенные» факторы, число которых должно быть порядка 12
- 17. И даже в этих случаях число взаимовлияний (взаимосвязей) факторов может быть порядка
тысячи. Необходимо учитывать только непосредственное (прямое) влияние (зависимость) одних факторов на другие. В противном случае в модели будет дважды или более учитываться результат воздействия одного и того же фактора.
На втором этапе – компьютерном – построенный граф используется для оценки поведения
ситуации во времени при различных воздействиях на факторы. Управленческим факторам придают значения, например, от 0 до 1. Стрелкам тоже придаются значения - называется коэффициентом усиления или ослабления степени воздействия фактора на фактор.
Веса и последовательности стрелок определяют степень и очередность воздействия одних
факторов на другие. Если значение какого-то фактора изменяется, то изменение по стрелке
скачком передается на другие факторы - с учетом весов и последовательностей стрелок.
Интервалы времени, отделяющие изменение факторов, называются шагом (тактом) модельного времени. Изменение величины воздействия любого фактора передается только в направлении стрелки и меняет значение факторов, в которые входят дуги (то есть только тех факторов, которые непосредственно от него зависят), а величина изменения определяется «весом»
3
дуги. Если в одну вершину (фактор) входит несколько дуг (оказывают влияние несколько факторов), то результат в данном факторе суммируется с учетом весов дуг.
4. Формулирование факторов и взаимосвязей
Главное при построении факторов и связей - не упустить чего-то важного. Это может произойти, например, при отборе из всего множества факторов - существенных. Для избежания появления лакун в когнитивной модели используют различные методы структурирования проблемы. Такими методами могут быть методы стратегического анализа SOM, SWOT, PEST. Эти методы подробно освещаются в доступной литературе по менеджменту.
SOM-анализ.
Термин кластерный анализ (впервые ввел Tryon, 1939) в действительности включает в
себя набор различных алгоритмов классификации. Техника кластеризации применяется в самых разнообразных областях. В общем, всякий раз, когда необходимо классифицировать "горы" информации к пригодным для дальнейшей обработки группам, кластерный анализ оказывается весьма полезным и эффективным.
Среди различных методик кластерного анализа можно выделить нетрадиционное направление - самоорганизующиеся карты Кохонена (Self Organizing Maps-SOM). Самоорганизующиеся карты - это одна из разновидностей нейросетевых алгоритмов, основным отличием
которой является то, что при обучении используется метод обучения без учителя, то есть результат обучения зависит только от структуры входных данных.
SWOT-анализ.
В 1963 году в Гарварде на конференции по проблемам бизнес политики проф. K.
Andrews впервые публично озвучил акроним SWOT: Strengths (Cилы ), Weaknesses (Слабости),
Opportunities (Возможности), Threats (Угрозы). С тех пор понятие SWOT анализа стало известно в академических кругах и среди практиков. С 60 - х годов и по сей день SWOT широко применяется в процессе стратегического планирования. В каждом бизнес-плане, в каждом плане
маркетинга должен быть раздел SWOT анализ. Первоначально SWOT анализ был основан на
озвучивании и структурировании знаний о текущей ситуации и тенденциях. Позднее SWOT
анализ стал использоваться в более широком приложении - для конструирования стратегий. С
появлением SWOT модели аналитики получили инструмент для своей интеллектуальной работы. Известные, но разрозненные и бессистемные представления о фирме и конкурентном окружении SWOT анализ позволил сформулировать аналитикам в виде логически согласованной
схемы взаимодействия сил, слабостей, возможностей и угроз.
PEST-анализ.
Это инструмент, предназначенный для выявления политических (Policy), экономических
(Economy), социальных (Society) и технологических (Technology) аспектов внешней среды, которые могут повлиять на стратегию компании. Политика изучается потому, что она регулирует
власть, которая в свою очередь определяет среду компании и получение ключевых ресурсов для
её деятельности. Основная причина изучения экономики это создание картины распределения
ресурсов на уровне государства, которая является важнейшим условием деятельности предприятия. Не менее важные потребительские предпочтения определяются с помощью социальной
компоненты PEST – Анализа. Последним фактором является технологическая компонента. Целью её исследования принято считать выявление тенденций в технологическом развитии, которые зачастую являются причинами изменений и потерь рынка, а также появления новых продуктов.
Основные положения методов структурирования проблем можно представить следующей
пошаговой последовательностью действий. Основная идея этой последовательности – разбить
проблему на более мелкие части и описывать каждую часть с помощью факторов.
Вы можете такую структуризацию произвести сами. Попробуйте реализовать следующую
последовательность.
4
1. Выберете какую-нибудь проблему и озаглавьте ее, например, «Развитие жилищнокоммунального хозяйства города». Представьте себе, что все физическое и эмоциональное, относящееся к решаемой проблеме, вы условно замыкаете в прямоугольник.
2. Выделите в этом прямоугольнике части проблемы, относящиеся к внешней сфере вашей
деятельности и внутренней. Внешнее – это то, что от вас мало зависит, но на решение проблемы влияет, а внутреннее – то, что изменить в ваших силах.
Внешнее
Внутреннее
3. Можно продолжать деление дальше. Например, выделите позитивные (положительные)
и негативные (отрицательные) части прямоугольника.
-
+
Внешнее
Внутреннее
Возможности
Сила
Угрозы
Слабость
№ фактора
Каждая полученная часть может иметь свое название, как изображено на рисунке.
4. Сформулируйте факторы по каждой части прямоугольника.
Обратите внимание только на левые – положительные – части прямоугольного поля, рассмотрение правых – отрицательных частей может не понадобиться. Постройте 7 – 9 факторов,
характеризующих выбранную вами проблему.
Описанию положительных частей факторами может помочь заполнение анкеты, где в качестве примера приведены факторы из области жилищно-коммунального хозяйства города
(ЖКХ).
Анкета. Положительные факторы.
O1
O2
Формулировка
Внешние возможности
Спрос на товары и услуги ЖКХ
Доходная часть городского бюджета
O3
S1
S2
Сильные стороны (сила)
Качество инженерной инфраструктуры города
Доходы от услуг и продукции комплекса ЖКХ
S3
S5
5
5. Оцените взаимосвязи между факторами.
Взаимосвязи между факторами (дуги) - это воздействия одних факторов на другие. Пример численного воздействия – увеличение ставки рефинансирования снижает валовой внутренний продукт и размер пенсии. Примерами воздействий могут быть: «ухудшение экологической
обстановки снижает продолжительность жизни», «падение реальных доходов населения ведет к
уменьшению спроса на услуги ЖКХ».
Взаимосвязь желательно изобразить в виде графа и матрицы. Две вершины графа соединяются дугами следующим образом: начало дуги исходит из вершины (фактора), которая оказывает непосредственное воздействие на другую и завершается в той вершине, которая изменяется под оказываемым воздействием. Подобным образом анализируется каждая пара вершин
(факторов). Между вершинами могут оказаться две разнонаправленные дуги. Если фактор оказался несвязанным ни с одним из остальных, то его следует дополнительно проанализировать.
Каждая связь имеет знак (+,-). Положительный знак означает согласованное увеличение
двух взаимосвязанных факторов. Отрицательный знак присваивается дуге в том случае, когда
увеличение (по модулю) фактора, из которого исходит дуга, приводит к уменьшению (по модулю) фактора, в который дуга входит. После этого при наличии соответствующих данных вместо
знаков могут вводиться веса дуг (вещественные числа). Для представления взаимосвязи между
факторами можно использовать матрицу следующего вида (пример).
O1
O1
O2
O3
O4
O5
S1
S2
S3
S4
S5
O2
O3
O4
O5
S1
S2
S3
S4
S5
0,05
-1
0,05
-0,02
-1
0,3
0,05
-1
0,95
1
1
-1
-0,3
-1
0,1
-1
-0,02
-1
0,95
-0,01
0,05
На пересечении строки и столбца ставится оценка величины взаимовлияния соответствующих факторов. Например, если некий фактор сильно и положительно влияет на другой фактор, то оценка значимости такого сочетания будет высокой и ее обязательно надо принять во
внимание. Каждая ячейка матрицы показывает экспертную оценку влияния фактора, соответствующего строке, на фактор, соответствующий столбцу. Величина влияния может оцениваться в
баллах, например, в шкале (-1, 1).
6. Из всего перечня факторов выбираются факторы:
- на которые можно влиять непосредственно (это внутренние, управленческие факторы);
- значения которых хотелось бы изменить с учетом выбранных направлений, но непосредственно это сделать невозможно (внешние, целевые).
7. Выбираются возможные управленческие воздействия на факторы (сценарии). Формируется 3 - 5 сценариев.
8. На компьютере по выбранным сценариям проводится моделирование ситуации с оценкой влияния во времени управленческих факторов на целевые.
5. Режимы моделирования
Моделирование проблемы может проводиться в двух режимах. Первый режим предусматривает количественные задания начальных значений ряда факторов. Для этого все факторы
должны быть численно измеримыми. Второй режим допускает отсутствие точных начальных
значений, в том числе задание нулей в качестве начальных значений. В этом случае моделирование позволяет отследить тенденции изменения выбранных факторов. Формально все факторы
6
все равно будут измеряться численно, но эти значения необязательно окажутся соизмеримыми,
приведенными к единому масштабу. Каждый фактор имеет свою шкалу измерений, не обязательно сопоставимую со шкалами других факторов.
Исследователь должен выбрать режим. В первом случае он должен иметь количественную
информацию о начальных значениях, значениях весов и соответствие дискретного шага времени моделирования реальному времени (например, один шаг – один месяц или год и т.д.).
Прогноз последствий управленческого решения будет сводиться к автоматическому вычислению численных значений всех факторов в выбираемые моменты модельного времени. Это
осуществляет программа в соответствии с заложенным в нее алгоритмом.
Оценка решений осуществляется путем прогноза на заданный будущий момент модельного времени значений всех переменных и сопоставления их со значениями этих же переменных
при других решениях. Во втором случае решения сводятся к изменению:
• весов дуг, в том числе знаков, численных значений;
• введению новых вершин и дуг.
Каждое из перечисленных действий является результатом проведения определенных мероприятий организационного, экономического, нормативно-правового характера. Цель метода
модели в этом случае – найти наиболее разумные, дешевые, безболезненные, реалистичные и
т.п. меры.
Литература
1. Райков А.Н. Конвергентное управление и поддержка решений. -М.: Издательство
ИКАР, 2009. - 245.
2. Ракитов А.И., Райков А.Н., Ковчуго Е.А. Наука, образование, инновации: стратегическое управление. –М.: Наука, 2007. – 228 с.
3. Райков А.Н. Метафизика мечты// Экономические стратегии. – 2006. № 3 (С. 16-23) и
№ 4 (С. 22 - 25).
4. Райков А.Н. Метафора пути // Экономические стратегии. – 2008. № 2, - С. 78 - 81.
5. Райков А.Н. Протуберанцы макроэкономики // Экономические стратегии. – 2009. №
7. - С. 42 – 49.
6. Райков А.Н. Интеллектуальные информационные технологии/ Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) - М.,
2000, - 95 с.
7. Райков А.Н. Системные исследования в сфере принятия управленческих решений:
теория и практика: - Монография. – М.: МГУУ Правительства Москвы, 2008. 216 с.
8. Райков А.Н. Сеть ситуационных центров – новая волна // НТИ. Сер. 2.2009. - N 11. С. 10 – 17.
9. Райков А.Н. «Экспертократия» как инструмент лоббирования // Президентский контроль. -2010. № 3. – С. 26 -30.
10. Райков А.Н., Максимов В.И., Корноушенко Е.К. Информационные системы и когнитивные модели интеллектуальной поддержки принятия государственных решений/ В монографии: Новая парадигма развития России (Комплексное исследование проблем устойчивого развития). Под. Ред. В.А.Коптюга, В.М.Матросова, В.К.Левашова. – М.: Издательства «Академия»,
МГУК, 1999, 459 с.
11. Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. Статистические и динамические экспертные системы: Учебн. пособие. - М.: Финансы и статистика, 1996.
12. Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с
ЭВМ. -М.: Наука. Гл.ред.физ.мат.лит., 1987. - 288 с.
7
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Причины возникновения проблемной ситуации?
Различие между проблемной и задачной ситуацией?
Пути разрешения проблемной ситуации?
Когнитивное моделирование?
Основные положения методов структурирования проблем?
SOM-анализ: назначение и область его применимости?
SWOT-анализ: назначение и область его применимости?
PEST-анализ: назначение и область его применимости?
Построение когнитивного графа: факторы и взаимовлияния?
Число возможных факторов описания проблемной ситуации?
Сходимость процессов моделирования в условиях наличия качественных факторов?
Назначение матрицы взаимовлияний факторов?
Возможные режимы моделирования?
8