Ковтун Т.А. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИНЦИПОВ ГЕНЕТИКИ В УПРАВЛЕНИИ ПРОЕКТАМИ Введение
advertisement
Секция – Инновационные подходы к развитию менеджмента Ковтун Т.А. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИНЦИПОВ ГЕНЕТИКИ В УПРАВЛЕНИИ ПРОЕКТАМИ Одесский национальный морской университет Введение Повышение результативности инвестиционных проектов достигается благодаря использованию инструментария методологии управления проектами. Поскольку управление проектами является синтетической областью знаний, существующей на стыке общенаучных и специальных дисциплин, именно в ней наиболее ярко отражена связь между различными направлениями человеческой мысли. Развитие теории управления проектами опирается на использование современных подходов, среди которых выделяют управленческие и эволюционные. В последнее время проводится аналогия проекта с живым организмом или биологической системой. Это обусловило применение эволюционных подходов, в частности, биологического и генетического. Эволюционные подходы рассматриваются как источник нестандартных идей и решений, позволяющих значительно расширить традиционный взгляд на проект и совершенствовать процесс его управлением. Выявление соответствий между механизмами функционирования и развития живых организмов и процессами, протекающими на протяжении жизненного цикла проекта, позволяет адаптировать особенности биологических систем к проекту как системе надбиологического уровня организации. Эволюционный генетический подход предполагает основных принципов, понятий и закономерностей трансформацию генетической теории в процесс управления проектом. Использование генетического подхода в рамках методологии управления проектами позволяет выявить многообразие параметров состояний проекта с учетом существующих взаимосвязей, а также их влияния на результативность проекта. 1. Сравнительный анализ понятийного аппарата управления проектами и генетики Проект является сложной открытой динамической стационарной системой. К такому типу систем относятся все живые организмы. Следовательно, знание закономерностей функционирования живого организма позволит глубже проникнуть в суть проекта и наилучшим образом организовать процесс его управления. Подход к проекту как к системе надбиологического уровня организации позволяет применить биологический, и как его разновидность – генетический подход, который на современном этапе развития методологии управления проектами закладывается в разработку новой системы знаний Международной ассоциации управления проектами IPMA [1]. Серьезным исследованием применения принципов генетики в управлении проектами является работа И.А. Бабаева [2], в которой основные понятия генетики трансформированы применительно к методологии управления проектами. Автором предложен ряд определений, формирующих понятийную базу генетического подхода к управлению проектами. В частности, определена сущность таких понятий, как генетическая модель проекта, генетический код проекта (генотип), ген, фенотип, хромосома, мутация и др. Сравнительный анализ основных понятий генетического подхода к проектам по [2] и их прототипов в генетике дан в табл.1 [3]. Таблица 1 Понятийный аппарат генетического подхода к управлению проектами и генетики Определение в управлении проектами 1 Генетическая модель – это системная модель, описывающая проект со всеми наследственными признаками, которая включает начальное представление «видения» продукта проекта, интегрированный процесс развития в определенной предметной области, построенный для всего жизненного цикла проекта, инструменты его взаимодействия с внешней средой. Определение в генетике 2 Отсутствует Продолжение табл.1 1 Фитнес-функция – это функция определительного качества формирования структуры проектов с учетом всех имеющихся ресурсов. Эта функция получает на вход хромосому и возвращает число, которое определяет качество данной хромосомы. Ген – элемент информации проекта, который имеет свое отражение в фенотипе, передается из проекта в проект и является локализованной информационной структурой, которая формирует стойкие воздействия на среду проектов и программ. Генетический код проекта (генотип) – представляет определенный набор взаимозависимых структур, содержащий всю наследственную информацию, полученную от «предков» с возможностью передачи «потомкам». Генетический код проекта формируется в момент рождения проекта, но наиболее часто процесс формирования кода происходит стихийно, на основе интуиции и практики управления проектами данного класса. В ходе реализации проекта генетический код может модифицироваться под воздействием изменений и развития системы знаний про продукт проекта, процесс управления и взаимодействий с окружением. Отсутствует 2 Отсутствует Ген – элементарная единица наследственности, представленная биополимером – отрезком молекулы ДНК [4,5]. Генетический код – система зашифровки наследственной информации, реализующаяся у живых существ в виде последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах [5]. Генотип (от ген и греч. typos – отпечаток) – совокупность наследственных факторов организма, полученных от родителей, а также новых свойств, получившихся в результате мутации генов, которых не было у родителей [4,6]. Генофонд – конечное множество всех Генофонд (от ген и франц. fond допустимых генотипов. основание) – совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, группы популяций или вида [4,5,7]. Отсутствует Геном (от нем. genom) – совокупность генов, характерных для гаплоидного (одинарного) набора хромосом данного вида [5]. Отсутствует Кодон – дискретная единица генетического кода [5]. Локус – место расположения Локус (от лат. locus - место) – определенного гена в хромосоме. местоположение определенного гена на генетической карте хромосомы [5]. Продолжение табл.1 1 Аллели – альтернативные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых локусах хромосомы. Хромосома – совокупность генов, которая определяет свойства проекта (признаки проекта, характеристики проекта, класс проекта, тип проекта, временные параметры проекта, масштаб проекта, структуры жизненного цикла проекта, внешние факторы влияния на проект, уровни гибкости проекта, уровни управляемости проекта). Имеет фиксированную длину. Отсутствует Фенотип – совокупность внешних наблюдаемых количественных признаков проекта с учетом степени адаптации (приспособленности) к внешней среде, которая формирует общее представление о проекте. Наследственность – способность проекта, которая закрепляет в новых проектах (потомках) лучшие признаки, полученные от предыдущих проектов (родителей) в результате их размножения. Изменчивость – способность проекта, которая является основой создания новых признаков за счет изменения генетического кода проекта в результате мутаций. Мутация – процесс искусственного изменения преемственных свойств проекта в результате перестроек и нарушений в генетическом материале проекта (хромосомах и генах). Отсутствует Отсутствует 2 Аллель (от греч. allelon - друг друга, взаимно) – одно из возможных структурных состояний гена [5]. Хромосомы – органоиды клеточного ядра, являющиеся материальными носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов [5,8]. Фен (от греч. phanio - являю, обнаруживаю) – вариация признака, определяемая фенотипически и неподразделяемая на составные элементы без потери качества [5]. Фенотип – (от греч. phanio - являю, обнаруживаю и тип) – совокупность всех признаков и свойств особи, формирующихся в процессе взаимодействия ее генотипа с внешней средой [4-6]. Наследственность – свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями [4,5]. Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства, что проявляется в разнообразии особей внутри вида. Изменчивость бывает наследственная и ненаследственная. Наследственная изменчивость связана с изменениями генотипа, ненаследственная - с изменениями фенотипа под влияниями условий окружающей среды [4]. Мутации (от лат. mutatio - изменение) – внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению признаков организма [4-6]. Модификации (от лат. modus - мера, вид и facio - делаю) – изменения признаков организма (фенотипа), вызванные факторами внешней среды и не связанные с изменениями генотипа [4,5]. Селекционный отбор (от лат. selectio – отбор) – искусственный отбор организмов с необходимыми свойствами [7]. Продолжение табл.1 1 Отсутствует 2 Селективный ген (от лат. selectus – отобранный, выбранный) – ген, участвующий в селекционном отборе [7]. Сравнительный анализ понятийного аппарата показал, что некоторые понятия генетики практически полностью адаптированы к управлению проектами, в частности: хромосома, локус, аллель, фенотип, наследственность, мутация. Использованы понятия, которые отсутствуют в генетике, но применяются в теории генетических алгоритмов, и учитывают специфику генетического подхода к управлению сложными системами, в частности проектами: генетическая модель и фитнес-функция проекта. Однако, наблюдается совмещение в одном определении таких понятий, как генетический код и генотип проекта. Если обратить внимание на трактовку этих понятий в генетике, то несложно заметить, что генотип представляет собой более широкое понятие, чем генетический код. В отличие от генотипа – совокупности генов данного организма, генетический код является системой кодировки наследственной информации. В живой природе один и тот же ген может быть зашифрован различными последовательностями нуклеотидов. Следовательно, одному и тому же генотипу может соответствовать различный генетический код. В проекте одно и то же состояние может быть обеспечено различными способами (ресурсами). Кроме того, генотип проекта формируется на протяжении всего жизненного цикла, когда на основании информации, содержащейся в геноме и закодированной в виде генетического кода, создается новый проект. Информация (генетический код) при этом может быть закодирована различными способами в зависимости от степени информированности о будущем проекта (например, в детерминированных условиях – с помощью меры подобия или в абсолютных, порядковых величинах, в условиях неопределенности – с помощью принадлежности, в условиях риска – с помощью вероятности). функции Понятие генофонд также требует некоторого уточнения, поскольку генофонд представляет собой не совокупность возможных генотипов целых проектов, а совокупность всех возможный генов. При формировании генофонда (фонда генов) проектов необходимо накапливать информацию об удачных вариантах генов «родителей» и путем их комбинации создавать успешных «потомков». В дополнении к уже определенным, предлагается использовать следующие понятия, применение которых в управлении проектами позволит глубже понять суть генетического подхода к проекту и выявить закономерности развития проекта на протяжении жизненного цикла: кодон – дискретная единица генетического кода, отражающая проектный потенциал, необходимый для реализации определенного альтернативного варианта состояния проекта (аллельного гена); фен – элементарная единица фенотипа, отражающая результативность проекта (критерий эффективности); фенотип – результативность проекта, выраженная совокупностью фенов проекта; модификация – обратимая изменчивость генотипа проекта, не отражающаяся на его фенотипе; селекционный отбор – целенаправленный отбор генов из генофонда проекта для формирования генома, обеспечивающего наиболее предпочтительный фенотип проекта; селективный ген – ген, включенный в геном проекта в результате проведения селекционного отбора. 2. Формирование генетической модели проекта Для успешного развития проекта на протяжении жизненного цикла желательно еще на этапе проектных разработок создать информационную матрицу, которая должна включать всю информацию, необходимую для осуществления проекта. Если рассматривать проект с позиций биологического подхода, то информационная матрица проекта должна содержать следующую информацию: - уровень гомеостаза состояний проекта, - изменение состояний проекта на протяжении жизненного цикла, - условия метаболизма проекта с проектным окружением. Описывать необходимый уровень гомеостаза состояния проекта следует с помощью временных, стоимостных показателей, а также показателей, отражающих степень достижения цели (качества). Гомеостаз состояния может изменяться в допустимых пределах, следовательно, одному и тому же состоянию проекта могут соответствовать несколько комбинаций показателей уровня гомеостаза. Если трактовать ген как наследственный фактор, функционально неделимую единицу наследственного материала, то под геном состояния как структурной единицей информационной матрицы проекта следует понимать параметр, отражающий временную, стоимостную, либо качественную характеристику, так как без учета перечисленных составляющих невозможно полноценно описать состояние проекта. Тогда возможные альтернативные значения параметров являются аллельными генами (аллелями), а их сочетания характеризуют соответствующий уровень гомеостаза состояния проекта. В живом организме каждому гену как участку молекулы ДНК соответствует определенный набор нуклеотидов – кодон [7,8]. Последовательность кодонов позволяет при считывании информации получать белковую цепочку, состоящую из закодированных аминокислот. В случае с проектом, каждому аллельному гену может соответствовать комбинация из значений ресурсов проектного потенциала, которую, по аналогии, можно назвать кодоном (рис.1). Из стационарных состояний проекта можно создать цепочку состояний, отражающую жизненный путь проекта, в чем выражается аналогия с цепочкой молекулы ДНК в живых организмах. В результате формирования цепочки состояний создается информационный прообраз проекта – геном (рис.2). Стационарное состояние Аллельные гены Кодоны финансовые, материальные, технические, информационные, технологические, управленческие, трудовые время деньги финансовые, материальные, технические, информационные, технологические, управленческие, трудовые качество финансовые, материальные, технические, информационные, технологические, управленческие, трудовые … время финансовые, материальные, технические, информационные, технологические, управленческие, трудовые деньги … качество финансовые, материальные, технические, информационные, технологические, управленческие, трудовые Рис. 1. Структура стационарного состояния проекта 1 2 3 4 геном стационарное состояние проекта сочетание генов (стоимостных, временных и качественных параметров) сочетание кодонов (параметров ресурсного потенциала) Рис. 2. Фрагмент генома проекта Геном является виртуальной моделью проекта, содержащей информацию, на основании которой создается реальный проект с соответствующими генотипом и фенотипом. Если рассмотреть инициализации этапы осуществляется формирования построение генотипа, генома на то на уровне этапе генной детализации – из множеств аллельных генов, хранящихся в генофонде, в результате селекционного отбора формируется множество селективных генов, обеспечивающих максимальную эффективность проекта. Селекционный отбор производится с той степенью определенности, которая возможна на этапе инициализации [9]. Кроме того, процесс селекции имеет ряд особенностей, которые в значительной степени влияют на конечный результат отбора – сформированный геном проекта. Селективные гены могут отбираться независимо друг от друга, но чаще процесс отбора осуществляется с учетом взаимно обусловленных связей между значениями генов различных параметров. В генетике такое явление называется сцеплением (сцепкой) генов. В управлении проектами также можно наблюдать наличие взаимосвязей между параметрами состояний проекта. В случае, если удается выявить взаимосвязь между генами параметров проекта в процессе селекции, такие гены предлагается называть сцепленными селективными генами (рис.3). Генофонд проекта Геном проекта сцепленные гены Рис. 3. Процесс селекционного отбора генов параметров проекта В процессе планирования уточняется ресурсное обеспечение каждого гена, в результате чего формируются кодоны. Кодон гена содержит информацию о количественных и качественных характеристиках ресурсов, необходимых для функционирования системы в данном состоянии и переходе в следующее состояние. детализация Следовательно, на этапе планирования проекта выполняется генома на кодонном уровне, а также создается генетический код проекта, на основании которого будет осуществлен процесс реализации или выполнения проекта. По аналогии с процессом редупликации (удвоения) молекулы ДНК, на основании созданного генома, содержащего определенный генетический код, строится реальная модель проекта путем считывания закодированной информации и воспроизведения ее в действительности, т.е. создается генотип проекта. Сформированный генотип проекта определяет его фенотип, состоящий из отдельных фенов (критериев эффективности проекта), т.е. определяет эффективность проекта. Параллельно с процессом реализации, осуществляется процесс координации, основанный на учете, контроле, анализе и корректировании параметров состояний генотипа проекта в случае их отклонений от закодированных в геноме значений. Существует взаимосвязь между изменениями генотипа и фенотипа проекта. Анализ результатов таких изменений позволяет провести классификацию изменений генотипа проекта по последствиям, которые они вызывают (рис.4). Изменения генотипа проекта Изменения фенотипа проекта Модификации Обратимые Мутации Необратимые Рис. 4. Взаимосвязь изменений генотипа и фенотипа проекта Наблюдаются как однопараметные, так и многопараметные изменения генотипа проекта. При этом они могут не вызывать существенных изменений фенотипа, или эти изменения можно корректировать с помощью принятия определенных управленческих решений и вернуть проект на первоначальную траекторию развития. Такие изменения генотипа называются модификациями. Однопараметные модификации предполагают восстановление стабильного состояния проекта за счет регулирования значений модифицированного параметра. При многопараметных модификациях вернуть проекту стабильность возможно за счет изменения значений других параметров. При этом используются определенные правила, учитывающие нормы замены параметров. В случае, если в результате изменения генотипа проекта произошло такое изменение фенотипа, при котором проект уже нельзя вернуть на первоначальную траекторию развития, говорят о возникновении мутаций. Мутации бывают не только «вредные», но и «полезные» для проекта. Последствиями возникновения вредной мутации являются необратимые разрушения элементов проекта, либо связей между элементами. Такие нарушения губительны для проекта и, как правило, заканчиваются закрытием проекта. В случае возникновения полезной мутации, включается механизм положительной обратной связи, изменяется гомеостаз и метаболизм, и проект переходит на новый уровень развития. С позиций генетического подхода выделение закрытия проекта в отдельный процесс не считается целесообразным, так как механизм осуществления закрытия идентичен механизму осуществления реализации проекта. Отличительной чертой закрытия являются изменения в условиях метаболизма проекта, направленные на постепенное движение проекта к своему завершению. При этом он развивается согласно информационной матрице – геному, строя запланированный генотип. Механизм процесса управления проектом с позиций генетического подхода представлен на рис. 5. Проект представляет собой сложную систему, обладающую множеством свойств и характеристик. Информация, отражающая определенные аспекты проекта, может локализоваться в хромосомах его генома (рис.6). Инициализация стационарные состояния траектории развития проекта генома проекта на генном уровне детализации информации Планирование гены генома проекта на кодонном (ресурсном) уровне детализации информации кодоны геном Реализация стационарные состояния новой траектории развития проекта генотипа проекта на основании информации, содержащейся в геноме реализованное состояние контрольное состояние Учет, контроль ресурсного обеспечения проекта Анализ степени отклонения проекта от запланированной траектории развития модификация – обратимое изменение однопараметная многопараметная отклонение реального состояния генотипа проекта от запланированного в геноме мутация – необратимое изменение вредная полезная Корректировка возникших отклонений отрицательная обратная связь положительная обратная связь Закрытие проекта в случае невозможности сохранения старой или выхода на новую траекторию развития Рис. 5. Процессная модель УП с позиций генетического подхода гены хромосомы геном Рис. 6. Структура генома проекта Хромосомы проекта могут иметь различную структуру. В теории генетических алгоритмов выделяют векторную и матричную структуры хромосом [10]. Структурная композиция хромосомы зависит от специфических свойств локализованных в ней генов (рис.7). векторная хромосома ген матричная хромосома Рис. 7. Структура хромосом проекта Поскольку с позиций проектного подхода, правильное видение продуктов проекта является необходимым условием успешности его реализации, необходимо выделить хромосомы, в которых содержится закодированная с помощью генетического кода информация о каждом из продуктов фаз проекта. Называть такие хромосомы предлагается хромосомами продуктов. На этапе инициализации наиболее актуальной является информация о специфических особенностях продуктов как объектов потребления, способах и средствах их получения. В хромосомах должны локализоваться гены – признаки (входные параметры) продуктов, от значений которых зависит результативность проекта. С позиций генетического подхода к управлению проектами, совокупность внешних наблюдаемых количественных признаков проекта, формирующая общее представление о проекте, представляет собой фенотип проекта. Фенотип проекта складывается из отдельных внешне проявляемых признаков – фенов, в качестве которых следует рассматривать критерии эффективности проекта [11]. Совокупность генома и соответствующего ему фенотипа проекта составляет генетическую модель проекта. Фенотип проекта зависит от того, насколько синтезированный генотип будет соответствовать первоначально запланированному геному. Если развитие проекта осуществляется в полном соответствии с геномом, без возникновения модификаций и мутаций, то можно говорить о полном воспроизведении проекта. Выполнение проекта в соответствии с геномом характеризуется получением запланированных результатов – продуктов проекта. В реальных условиях динамично изменяющихся проектного окружения и потенциала, такая перспектива выглядит практически недостижимой. Судить об успешности реализации проекта следует на основании анализа соответствия пути его развития запланированной траектории [12]. Генетическая модель в данном случае является источником информации для осуществления функций процесса управления проектом. Выводы Для повышения результативности инвестиционных проектов актуально применение инструментария методологии управления проектами в сочетании с современными управленческими и эволюционными подходами. Управленческие подходы позволяют представить проект как сложную открытую динамическую стационарную систему надбиологического уровня организации. На протяжении жизненного цикла проект претерпевает закономерные, необратимые, целенаправленные изменения, обуславливающие процесс его развития. Переходя из одного стационарного состояния в другое, проект находится в динамическом взаимодействии с проектным окружением, которое способно оказывать влияние на его эффективность. Целесообразно применение эволюционных подходов к проектам, в частности биологического и генетического. Биологический подход базируется на адаптации механизмов жизнедеятельности биологических систем к процессам организации проектной деятельности. Эволюционный генетический подход предполагает трансформацию основных принципов, понятий и закономерностей генетической теории в процесс управления проектом. Использование генетического подхода в рамках методологии управления проектами позволяет выявить многообразие параметров состояний проекта с учетом существующих взаимосвязей, а также их влияния на результативность проекта. Применение генетического подхода позволяет создать на начальных этапах проектных разработок генетическую модель проекта – информационную матрицу, на основании которой осуществляется управление проектом на протяжении всего жизненного цикла. Литература: 1. Бушуев С. Д. Современные подходы к развитию методологий управления проектами / С. Д. Бушуев, Н. С. Бушуева // Управління проектами та розвиток виробництва. – 2005. – № 1. – С. 5–19. 2. Бабаев І. А. Інноваційна технологія в управлінні програмами розвитку організацій на основі генетичної моделі проекту : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора техн. наук: спец. 05.13.22 «Управл. проект. та прогр.» / І. А. Бабаев. – К., 2006. – 41 с. 3. Ковтун Т. А. Некоторые особенности генетического подхода управлению проектами / Т. А. Ковтун // Управління проектами та розвиток виробництва. – 2007. – № 3. – С. 46–57. 4. Богданова Т. Л. Общая биология в терминах и понятиях / Т. Л. Богданова. – М. : Высш. школа, 1988. – 128 с. 5. Биологический энциклопедический словарь / [ред. М. С. Гиляров]. – М. : Советская энциклопедия, 1986. – 893 с. 6. Справочник по биологии / [ред. К. М. Сытник]. – К. : Наукова думка, 1979. – 440 с. 7. Грин Н. Биология : в 3-х т. / Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. : пер. с англ. [ред. Р.Сопер]. Т.3. – М. : Мир, 1990. – 376 с. 8. Орлова Н. Н. Генетический анализ : учебн. пособ. / Н. Н. Орлова. – М. : Издво МГУ, 1991. – 318 с. 9. Професійне управління проектами – шлях до збільшення активів організацій: тези допов. V міжнар. конф. [«Управління проектами у розвитку суспільства»], (Київ, 2008 р.) / МОНУ, КНУБА, УАУП, АУП, відп. ред. С. Д. Бушуєв. – К. : КНУБА, 2008. – 208 с. 10. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / [Вороновский Г. К., Махотило К. В., Петрашев С. Н., Сергеев С. А.]. – Харьков : ОСНОВА, 1997. – 112 с. 11. Ковтун Т. А. Методический подход к принятию управленческих решений по инициализации продуктов проекта транспортного предприятия / Т. А. Ковтун // Управління проектами та розвиток виробництва. – 2007. – № 2. – С. 145–157. 12. Лапкина И. А. Проектный анализ. Теоретические основы оценки проектов на морском транспорте : учебн. пособие / И. А. Лапкина, Л. А. Павловская, Т. В. Болдырева, Т. Н. Шутенко. – Од. : ОНМУ, 2007. – 317 с.
