Основы информационных технологий

Аналитические приложения

Разбить на страницы
Показывать лекцию целиком

Основные виды аналитических приложений

В качестве примеров аналитических приложений, расположенных на вершине "аналитической пирамиды" рассмотрим:

  • системы, реализующие методологию сбалансированных систем показателей (BSC-системы);
  • системы корпоративного планирования и бюджетирования;
  • системы формирования и анализа консолидированной финансовой отчетности;
  • BI-приложения и другие аналитические приложения.
  • BSC-системы, системы корпоративного планирования и бюджетирования и системы консолидации финансовой отчетности представляют собой три основных типа аналитических приложений корпоративного уровня, входящие в состав комплексных систем управления эффективностью бизнеса (Business Performance Management, BPM). В то же время имеется довольно большое количество систем, которые по своей сути также являются аналитическими, хотя и применяются не столь масштабно - для решения отдельных, иногда специфических задач.

    Системы управления эффективностью бизнеса (BPM-системы)

    Сущность концепции BPM

    90-е годы прошлого века ознаменовались интенсивным развитием аналитических систем, включая BI-системы и аналитические приложения. На определенном этапе была признана необходимость их интеграции - и методологической (функциональной), и технологической. Так появилось новое направление, получившее название Business Performance Management (BPM), что на русский язык обычно переводится как "управление эффективностью бизнеса" (хотя такой перевод представляется не вполне корректным). В общих чертах, BPM - это целостный, процессно-ориентированный подход к принятию управленческих решений, направленный на улучшение способности компании оценивать свое состояние и управлять эффективностью своей деятельности на всех уровнях, путем объединения собственников, менеджеров, персонала и внешних контрагентов в рамках общей интегрированной среды управления [50].

    Приведем определение, разработанное группой по стандартизации BPM.

    Business Performance Management (BPM) - это методология, направленная на оптимизацию реализации стратегии и состоящая из набора интегрированных циклических аналитических процессов, которые поддерживаются соответствующими технологиями и имеют отношение как к финансовой, так и к операционной информации. BPM позволяет предприятию определять, измерять и управлять эффективностью своей деятельности, направленной на достижение стратегических целей. Ключевые финансовые и операционные процессы BPM включают планирование, консолидацию и отчетность, анализ ключевых показателей эффективности и их распространение в рамках организации [51].

    Заметим, что, как и в случае с термином ERP, понятие "BPM-система" может употребляться в двух значениях: как концепция управления (определенный подход к принятию управленческих решений и их практической реализации) и как информационная система (комплекс программных и технических средств, поддерживающих идеологию BPM и обеспечивающих ее практическую реализацию).

    К сожалению, сложилось так, что разные организации (включая аналитиков рынка и разработчиков программного обеспечения) стали использовать разные термины для обозначения одного и того же понятия. Сегодня в литературе можно встретить, как минимум, четыре различные аббревиатуры:

  • управление эффективностью бизнеса (Business Performance Management, BPM);
  • управление эффективностью деятельности предприятия (Enterprise Performance Management, EPM);
  • управление эффективностью деятельности корпорации (Corporate Performance Management, CPM);
  • стратегическое управление предприятием (Strategic Enterprise Management, SEM).
  • Также нельзя не отметить досадное совпадение: аббревиатура BPM имеет и другую расшифровку - Business Process Management (управление бизнес-процессами). Этот термин используется, в частности, компанией IDS Scheer - одним из мировых лидеров в области управления бизнес-процессами и разработки соответствующего программного обеспечения.

    Так или иначе, несмотря на некоторые терминологические проблемы, понятие BPM уже завоевало себе право на жизнь и признано как специалистами в области управления, так и ведущими компаниями - аналитиками рынка информационных технологий. По сути дела, концепция BPM превратилась в самостоятельное направление, имеющее не только определенную теоретическую идею, но и методики и технологии ее практической реализации.

    Функциональность BPM-систем

    В соответствии с документом, разработанным Группой по стандартизации BPM, в качестве основных процессов, охватываемых BPM-системами, можно выделить следующие [51].

  • формализация стратегии (strategize);
  • планирование (plan);
  • мониторинг и анализ (monitor and analyze);
  • корректирующие воздействия (take corrective actions).
  • В части формализации стратегии BPM-системы позволяют менеджерам разрабатывать стратегии и доводить их до подразделений компании, выявлять возможности создания стоимости и формировать системы метрик, позволяющих оценивать эффективность бизнеса и ее динамику.

    В части планирования BPM-системы позволяют менеджерам всех подразделений компании устанавливать свои локальные цели, разрабатывать и моделировать сценарии планирования, разрабатывать программы и бюджеты, поддерживающие бизнес-стратегию, а также формировать целевые значения определенных показателей для различных временных периодов.

    В части мониторинга и анализа BPM-системы позволяют оценивать индивидуальную и групповую эффективность с применением соответствующих ключевых показателей на всех организационных уровнях, а также предоставляют пользователям дополнительную информацию, помогающую им предпринимать те или иные действия.

    В части корректирующих воздействий BPM-системы помогают менеджерам своевременно реагировать на возникающие ситуации и отклонения.

    Приведенная классификация построена в соответствии с циклом стратегического управления: первые две группы процессов связаны с формированием и реализацией стратегий (целеполагание и трансформация стратегий в планы), вторые две группы - с обеспечением обратной связи (контроль, корректировка целей и планов). В этом отношении классификация достаточно детально отражает структуру функциональных областей BPM. Однако, с другой стороны, она вряд ли подходит для классификации информационных систем, обеспечивающих перечисленные функции. Дело в том, что конкретные программные продукты, как правило, реализуют не одну, а сразу несколько ключевых функций, относящихся к разным функциональным областям и используемых на разных стадиях цикла стратегического управления.

    Например, информационные системы, поддерживающие разработанную Р. Капланом и Д. Нортоном методологию Balanced Scorecard [52], часто называемые BSC-системами, позволяют структурировать стратегические цели организации, формировать системы ключевых показателей (как финансовых, так и нефинансовых), декомпозировать эти показатели вплоть до нижнего уровня управленческой пирамиды, а затем - осуществлять мониторинг достижения целей и строить на этой основе корпоративную систему мотивации, обеспечивающую координацию усилий отдельных подразделений и бизнес-единиц. Таким образом, BSC-системы включают в себя все компоненты раздела "формализация стратегии". В то же время совокупность индикаторов дает менеджерам возможность оценить, насколько успешно компания продвигается в заданном направлении и насколько его текущая деятельность соответствует утвержденной стратегии. Эти функции соответствуют разделу "мониторинг и анализ". Наконец, BSC-системы позволяют создавать уведомления и поддерживают процессы корректировки целей, что соответствует разделу "корректирующие воздействия".

    Аналогичные рассуждения применимы и к системам корпоративного планирования и бюджетирования. Прежде всего, такие приложения содержат всю необходимую для планирования функциональность, включая ведение аналитических направлений и классификаторов, описание финансовой структуры и принципов взаимодействия, учет трендов, анализ отклонений и т.п. Такие системы учитывают потребности крупных организаций, позволяя составлять бюджеты для каждой бизнес-единицы и для каждого из структурных подразделений, при этом консолидация информации может осуществляться на любом из уровней организационной структуры [53]. Перечисленные функции представляют раздел "планирование". Кроме того, системы планирования и бюджетирования позволяют производить план-факт анализ на основе информации из транс-акционных систем (раздел "мониторинг и анализ"), а также осуществлять корректировку планов и бюджетов (раздел "корректирующие воздействия"). Наконец, современные системы этого класса обладают развитой функциональностью в области организации бюджетного процесса, что дает возможность координировать усилия специалистов разных подразделений, обеспечивая тем самым коллегиальность стратегического управления (функциональность раздела "формализация стратегии").

    В то же время существуют приложения, возможности которых относятся всего лишь к одной из функциональных компонент, приведенных в классификации. Примером могут служить системы консолидации финансовой отчетности, функциональность которых относится к одной из компонент раздела "мониторинг и анализ". Такие системы позволяют организовать сбор финансовой отчетности всех организаций, входящих в состав группы, обеспечить процедуры консолидации в соответствии с национальными или международными стандартами и в результате сформировать полный комплект консолидированной финансовой отчетности.

    Таким образом, концепция управления эффективностью бизнеса может применяться для предприятий и организаций самых разных отраслей, включая организации социальной сферы. Эта концепция имеет непосредственное отношение к стратегическому менеджменту, поскольку она предусматривает целый ряд важных управленческих функций, включая формализацию стратегии и определение ключевых показателей, планирование, мониторинг и анализ, а также обеспечение необходимой обратной связи и корректирующие воздействия. С другой стороны, концепция BPM тесно связана с задачами корпоративного управления, позволяя обеспечить информационную прозрачность организации для заинтересованных лиц, в частности, путем формирования и представления корпоративной отчетности.

    Управление по ключевым показателям

    Balanced Scorecard и другие методики управления по ключевым показателям

    Развитие теории управления привело к появлению методологии сбалансированных систем показателей (Balanced Scorecard, BSC), которую ее создатели, Р. Каплан и Д. Нортон, определяют как инструмент, позволяющий трансформировать миссию и стратегию организации в исчерпывающий набор показателей эффективности, которые служат основой для системы стратегического управления и контроля [52]. Именно эта теория на сегодняшний день получила всеобщее признание и, несмотря на наличие целого ряда аналогичных методик, все чаще воспринимается как "стандарт де-факто".

    Возникновение Balanced Scorecard относится к началу 90-х годов, когда был разработан новый подход к оценке результативности деятельности компании, позволяющий преодолеть ограниченность традиционных методов. Важным новшеством стало то, что набор измеряемых показателей, по которым оценивалось предприятие, был расширен, и в него, помимо привычных финансовых показателей, были включены нефинансовые параметры - сведения о клиентах, внутренних процессах, обучении и развитии. Кроме того, вместо ретроспективных показателей в процессе анализа стали учитываться и "опережающие индикаторы", позволяющие оценивать состояние компании с учетом перспектив в будущем.

    Дальнейшее развитие методологии Balanced Scorecard характеризуется переходом от простой оценки показателей эффективности к управлению стратегическим развитием компании. Для этого Капланом и Нортоном была разработана карта стратегии (strategy map), которая дает визуализированное представление стратегии в виде стратегических целей, показателей и причинно-следственных связей.

    В карте стратегии Каплана и Нортона выделяются четыре аспекта (перспективы):

  • финансы (финансовое положение и финансовые результаты деятельности);
  • клиенты (то, как предприятие выглядит с точки зрения своих клиентов);
  • внутренние процессы (ключевые процессы, в значительной мере определяющие эффективность деятельности компании);
  • обучение и рост (наиболее важные элементы культуры, технологии и навыков персонала предприятия).
  • Связующим звеном между четырьмя перечисленными перспективами служат причинно-следственные связи (cause and effect linkages). Известно, что любая организация представляет собой сложный организм, и изменение в какой-то одной области практически неизбежно влечет за собой изменения в нескольких других областях.

    Перечисленные перспективы включают в себя цели (objectives), связанные между собой причинно-следственными связями. Цели - это ориентиры, характеризующие желаемое состояние организации в будущем. Можно сказать, что именно цели определяют то, как стратегия будет трансформирована на операционный уровень. При этом различные цели и группы целей закрепляются за конкретными уровнями менеджмента, определяющими их достижение. Отметим, что для целей организации, так же как и для перспектив, характерно наличие причинно-следственных связей: действия, направленные на достижение одной цели, способствуют (а иногда и препятствуют) достижению других целей.

    Наконец, необходимым элементом Balanced Scorecard являются стратегические инициативы (strategic initiatives), представляющие собой конкретные действия и/или программы действий по реализации стратегии и достижению стратегических целей. По сути дела, стратегические инициативы - это перечень усилий, которые следует предпринять для достижения стратегического результата. Иначе говоря, стратегические инициативы представляют собой не что иное, как тактические мероприятия, позволяющие реализовать стратегию.

    В результате детализации и описания зависимостей определяются целевые показатели, характеризующие успехи (или неудачи) в тех или иных стратегических областях. Как правило, количество таких параметров не должно превышать двух-трех десятков, что дает возможность контролировать их взаимосвязь. При этом часто приходится констатировать конфликт целевых показателей: например, задача снижения затрат вступает в противоречие с задачей поддержания необходимого квалификационного уровня сотрудников, поскольку программы повышения квалификации не бесплатны. В таких случаях от руководителей компании требуется найти некоторую "золотую середину", не противоречащую стратегическим целям компании. В результате такого анализа и формируется Balanced Scorecard - сбалансированная система показателей.

    Таким образом, при помощи набора "стратегические перспективы - цели - измерители - целевые показатели - стратегические инициативы" система Balanced Scorecard позволяет выстроить сквозную связь между стратегией и тактикой организации, в результате чего задача трансформации стратегии в реальные действия оказывается решена. Кроме того, такая система позволяет не только формализовать стратегию, но и контролировать успешность ее реализации за счет измерителей и значений целевых показателей.

    Balanced Scorecard по праву можно назвать наиболее популярной среди методик стратегического управления. Но это не означает отсутствия других методов и подходов, многие из которых также получили достаточно широкое распространение и признание. Примерами таких разработок могут служить методика управления стоимостью компании (Value Based Management, VBM), а также методика tableau de bord, разработанная и получившая распространение во Франции.

    Функциональность BSC-систем

    На определенном этапе развитие методологии стало сопровождаться появлением информационных систем, поддерживающих функции информационной поддержки процессов управления на основе сбалансированных систем показателей. Такие системы, представляющие собой инструментальные средства для реализации методологии Balanced Scorecard, получили называние BSC-систем (что, впрочем, не исключает возможности их применения для реализации других подходов, связанных с формированием систем ключевых показателей).

    В конце 90-х годов при участии Р. Каплана и Д. Нортона были разработаны стандарты функциональности BSC-систем, которые содержали минимальные требования, необходимые для формирования сбалансированных систем показателей [54]. Документация по функциональным стандартам BSC-систем включает четыре раздела:

  • построение системы;
  • стратегическое образование и коммуникации;
  • практическая реализация;
  • обратная связь и обучение.
  • С точки зрения построения BSC-система должна обеспечивать взгляд на стратегию с точки зрения четырех перспектив (финансы, клиенты, внутренние процессы, обучение и рост), позволять устанавливать стратегические цели для каждой перспективы, связывать цели с показателями эффективности, описывать причинно-следственные связи, устанавливать целевые значения показателей, поддерживать реестр стратегических инициатив.

    С точки зрения коммуникаций система должна содержать функции, позволяющие пользователям взаимодействовать друг с другом. В частности, система должна обладать возможностями описания и документирования целей, показателей, целевых значений и стратегических инициатив.

    С точки зрения практической реализации система должна позволять описывать взаимосвязь между стратегическими инициативами, используемыми для реализации стратегии, и соответствующими стратегическими целями.

    С точки зрения обратной связи функциональность системы должна обеспечивать минимально возможный промежуток времени между получением информации и принятием решения. Например, графические индикаторы должны давать четкое представление о расхождениях между целевыми и фактическими результатами и помогать выявлять области бизнеса, требующие особого внимания. Но при этом система не должна требовать "механического" реагирования на те или иные сигналы: необходима свобода суждений менеджера, в том числе на основе деловой интуиции и субъективных оценок.

    Таким образом, стандарты функциональности BSC-систем предусматривают как методологические функции, так и вопросы организации процессов стратегического управления.

    Корпоративное планирование и бюджетирование

    Основы корпоративного планирования и бюджетирования

    Система планов любой организации носит иерархический характер, при этом различные планы отличаются друг от друга по горизонту планирования и степени детализации. Некоторые виды планов формируются и поддерживаются трансакционными системами (например, ERP или автоматизированными банковскими системами) - это планы "нижнего уровня", которые характеризуются высокой степенью детализации и относительно небольшими горизонтами планирования. Но для того, чтобы сформировать эти планы, трансакционные системы нуждаются в информации, которая должна поступить из планов более высокого уровня - стратегического бизнес-плана, плана продаж и операций и (для производства) основного производственного плана. Эти планы, относящиеся к компетенции систем управления эффективностью бизнеса, формируются на основе агрегированной информации и охватывают более длительные интервалы планирования. Оба уровня систем управления - BPM и трансакционные системы (ERP и другие) - "смыкаются" на уровне одного из планов (для производства это - основной производственный план), который формируется в BPM-системе и затем передается в ERP-систему в качестве исходной информации, на основе которой затем строятся планы более низкого уровня.

    Таким образом, следует отметить существенное отличие систем планирования корпоративного уровня (в BPM-системах) от модулей планирования ERP-систем. Это отличие заключается в том, что планирование корпоративного уровня охватывает всю компанию (или даже группу компаний), ведется в агрегированных показателях, в рамках достаточно дли-тельных плановых периодов (например, год с разбивкой по кварталам или месяцам). Что касается ERP-систем, то они обеспечивают текущее (краткосрочное) планирование, с применением более детальных показателей, в рамках отдельных подразделений и производственных участков. Таким образом, обе категории систем планирования в совокупности охватывают полный спектр планов - от стратегических до оперативных. Далее, говоря о системах планирования и бюджетирования, будем иметь в виду системы корпоративного уровня.

    Построение финансового плана (бюджета) происходит по определенным правилам. Отправной точкой при этом служат разного рода прогнозы - прогноз продаж и прогноз наличия (доступности) необходимых ресурсов. После этого определяется принципиальный бюджетный фактор (часто называемый лимитирующим фактором) - то, что ограничивает деятельность предприятия и принятие соответствующих управленческих решений. Такое ограничение может быть как внешним по отношению к предприятию (емкость рынка или платежеспособный спрос), так и внутренним (ограничения по производственным мощностям и доступности других ресурсов). Для ограничений, которые желательно устранить, определяется принципиальная возможность такого устранения, а также то, с какими затратами это будет связано. Наконец, происходит построение системы планов (бюджетов), в результате чего структура корпоративного бюджета наполняется реальной информацией.

    Как правило, структурирование корпоративного бюджета предусматривает наличие двух групп планов - функциональных бюджетов и основного бюджета (иногда его называют мастер-бюджетом). Типовая структура бюджета схематично может быть представлена так, как показано на рис.12.1. Приведенную структуру можно считать наиболее типичной и универсальной для предприятия промышленного производства, хотя даже организации одной отрасли, как правило, модифицируют эту схему с учетом собственной специфики.

    (рис 12.1) Типовая структура бюджета предприятия

    Основной бюджет консолидирует информацию, представленную в перечисленных функциональных бюджетах, и, как правило, включает три основные составляющие:

  • бюджетный баланс - отчет, характеризующий финансовое состояние предприятия на конец бюджетного периода. Часто дополня-ется показателями движения основного и оборотного капитала за период;
  • бюджетный отчет о прибылях и убытках - строится на основе бюджета продаж, бюджета себестоимости продаж и бюджета непроизводственных затрат;
  • бюджет движения денежных средств - строится с учетом сроков финансовых поступлений и платежей, принимая во внимание ус-ловия расчетов с дебиторами и кредиторами.
  • Кроме того, основной бюджет часто дополняется таким элементом, как бюджет капитальных вложений (инвестиционный бюджет). По сути, этот бюджет представляет собой "выжимку" из вышеперечисленных частей основного бюджета в части капитальных затрат и проектов. Например, основные средства, приобретение которых относится к инвестиционному бюджету, найдут отражение в бюджетном балансе, их амортизация - и в балансе, и в бюджетном отчете о прибылях и убытках, а платежи, связанные с их приобретением - в бюджете движения денежных средств.

    Еще раз подчеркнем, что приведенная схема - это лишь один (хотя и наиболее типичный) из вариантов структурирования корпоративного бюджета. Поэтому в реальной работе она должна восприниматься как основа для построения индивидуальной структуры, ориентированной на задачи конкретного предприятия и учитывающей его особенности.

    Функции формирования и анализа бюджетов (как функциональных, так и основных), реализуются при помощи специализированных информационных систем планирования и бюджетирования. Рассмотрим основные функции таких систем [50], [55], [53].

    Многомерное хранение информации

    Для хранения управленческой информации системы планирования и бюджетирования, как правило, используют многомерные базы данных, что дает возможность воспользоваться преимуществами OLAP-технологий.

    По сути дела, управленческая информация хранится в многомерном кубе, грани которого (аналитические направления) имеют конкретную экономическую интерпретацию: план счетов (бюджетные статьи), календарь планирования, валюты, объекты (центры финансовой ответственности), виды продукции, рынки и т.п. Некоторые из аналитических направлений (например, план счетов и календарь) являются обязательными, а другие определяются пользователями.

    План счетов

    Для систематизации и структурирования показателей планирования предусмотрен план счетов, который, по сути, является структурой плановых или бюджетных статей. План счетов может иметь иерархическую структуру и предусматривает детализацию до необходимого уровня.

    Непосредственно в структуре счетов можно описывать арифметические зависимости между показателями, при этом более сложные взаимосвязи между счетами могут описываться при помощи специальных расчетных процедур - бизнес-правил.

    Календарь планирования

    Календарь позволяет описать горизонт планирования и его разбивку на отдельные интервалы времени. При этом обеспечивается иерархическое представление временных интервалов. Например, данные первого полугодия могут быть детализированы по месяцам, данные второго полугодия - по кварталам, а перспективные показатели, выходящие за пределы текущего года, могут относиться к соответствующему году без какой-либо детализации.

    Мультивалютность

    Планирование, прогнозирование и анализ финансовой информации могут производиться как в одной, так и в нескольких валютах. Для каждого из центров финансовой ответственности (ЦФО) указывается его локальная (базовая) валюта, которая, по умолчанию, считается валютой ввода финансовой информации для данного ЦФО. При необходимости валюта ввода данных может быть изменена на уровне бюджетной строки или даже отдельной ячейки. Это очень удобно для мульти-национальных корпораций и компаний, имеющих зарубежные отделения, поскольку позволяет участникам бюджетного процесса, находящимся в разных странах, использовать для планирования свои национальные валюты.

    Бизнес-правила

    Бюджетная модель может потребовать применения более сложных расчетов, чем арифметические действия, определяемые иерархией аналитических направлений. Для этого в системе предусмотрены специальные средства описания расчетных процедур (бизнес-правил). С их помощью можно производить сложные многошаговые вычисления, применять распределения и формулы экономических расчетов, а также использовать глобальные параметры - предпосылки и допущения, являющиеся общими для нескольких счетов.

    Описание финансовой структуры предприятия

    В процессе планирования взаимоотношения между сотрудниками должны выстраиваться определенным образом, в соответствии с финансовой структурой предприятия, т.е. совокупностью и иерархией центров финансовой ответственности (ЦФО). Поскольку аналитические направления допускают иерархическое представление, в системе можно описать отношения подчиненности, с учетом финансовой структуры предприятия. При этом можно указывать любую уместную информацию, например географические регионы, отделы или филиалы.

    Описание пользователей

    Системы корпоративного планирования и бюджетирования рассчитаны на одновременную работу большого количества пользователей в условиях централизованного процесса планирования, охватывающего все подразделения, филиалы и дочерние структуры корпорации. При этом пользователи подразделяются на следующие категории:

  • системный администратор - технический специалист, занимающийся инсталляцией, контролем работоспособности и поддержкой программного комплекса;
  • администратор бюджетов - специалист финансово-экономического профиля, который координирует и направляет все процессы, связанные с формированием, контролем и анализом исполнения бюджета. Этот сотрудник обладает полным набором прав доступа к бюджетной информации;
  • аналитик бюджетов - сотрудник финансового департамента, исполняющий роль связующего звена между руководителями под-разделений и финансовой службой компании. Его функции заключаются в просмотре, анализе, изменении и представлении плановых и бюджетных данных, именно он разрабатывает и внедряет правила и модели планирования, а также создает отчеты для руководства;
  • составитель бюджетов (планировщик) - сотрудник, представляющий определенное структурное подразделение и отвечающий за бюджеты на уровне подразделения или проекта. Этот специалист вводит в систему информацию (вместе с аннотациями), анализирует бюджетные данные и представляет их на рассмотрение, контролирует состояние плана или бюджета.
  • Сценарии и версии

    В любой достаточно крупной организации планирование носит многовариантный характер. Для этого система должна позволять описывать различные вариации планов и бюджетов; при этом подразумевается, что любой из версий может соответствовать собственная процедура согласования.

    Сценарии могут охватывать различные временные интервалы. При описании сценария указывается категория данных (например, "плановые", "фактические" или "прогнозируемые"), а также соответствующие данному сценарию период времени и таблица курсов валют. Когда планировщики вводят данные, соотнесенные определенному сценарию, им доступны только годы и периоды в пределах установленного для данного сценария диапазона (данные других периодов доступны только для чтения).

    Когда бюджетная модель является мультивалютной, за сценарием должна быть закреплена таблица обменных курсов. Если за разными сценариями закрепить разные таблицы курсов валют, это даст возможность моделировать последствия различных допущений относительно валютных котировок.

    Версии бюджета придают процессу планирования дополнительную гибкость и могут иметь различную интерпретацию по отношению к определенному плану, например: предварительный или окончательный вариант плана, оптимистическая, пессимистическая или наиболее вероятная оценка показателей, внутренние или внешние данные.

    Управление процессом планирования

    Важным свойством современных автоматизированных систем планирования и бюджетирования является поддержка функций управления бюджетным процессом, позволяющих организовать формирование бюджетов, их согласование, утверждение, а также последующий контроль исполнения [55].

    Как показывает практика, рассмотренная функциональность автоматизированной системы корпоративного планирования и бюджетирования является достаточной для организации бюджетного процесса даже в очень крупных организациях.

    Формирование и анализ консолидированной финансовой отчетности

    Сущность консолидированной финансовой отчетности

    Консолидированная финансовая отчетность занимает важное место в системе корпоративной отчетности любой крупной группы компаний [56]. Основная идея финансовой консолидации состоит в том, что она формируется для группы компаний в целом, при этом вся группа представляется так, как будто она является единым предприятием.

    Понятие группы компаний - основное в теории консолидации. Группа предполагает такую форму организации бизнеса, когда отдельные направления деятельности или операции в разных регионах ведутся разными компаниями, каждая из которых является юридически самостоятельной. Но при этом, несмотря на юридическую самостоятельность, эти компании не могут считаться полностью независимыми, поскольку многие экономические решения (особенно стратегические) принимаются для всей группы в целом.

    Чтобы консолидированная отчетность разных групп компаний обладала свойством сопоставимости (что необходимо для анализа), она нуждается в стандартизации. Поэтому в системе Международных стандартов финансовой отчетности (МСФО) правилам формирования консолидированной отчетности уделяется особое внимание [57].

    Важно отметить, что правила консолидации применяются не только по отношению к материнским и дочерним компаниям, но и в некоторых других случаях. К таким случаям, в частности, относятся инвестиции в зависимые компании (предприятия, не являющиеся ни дочерними, ни совместными, но на деятельность которых инвестор оказывает существенное влияние) и совместная деятельность (когда несколько участников осуществляют экономическую деятельность, подлежащую совместному контролю).

    В соответствии с МСФО, выделяются три метода консолидации: полная консолидация, пропорциональная консолидация и метод долевого участия.

    Полная консолидация (entity method) исходит из того, что группа представляет собой единое экономическое образование. Метод используется по отношению к дочерним предприятиям, при этом консолидации подлежат все чистые активы дочерних компаний (принцип приоритета контроля над владением), а доля меньшинства отражается в пассиве кон-солидированного балансового отчета.

    Пропорциональная консолидация (proportional consolidation) отличается от полной тем, что консолидации подлежат лишь те чистые активы, которыми инвестор реально владеет, при этом доля меньшинства в балансе не отражается. Метод применяется для консолидации отчетности по совместной деятельности.

    Метод долевого участия (equity method) предполагает, что доля инвестора в чистых активах объекта инвестирования отражается в балансе отдельной строкой, доля меньшинства в балансе не отражается. Этот метод используется для консолидации отчетности ассоциированных компаний.

    Информационные системы консолидации финансовой отчетности

    Формирование консолидированной отчетности - процесс сложный, как с методологической, так и с технической точек зрения. Теоретически, консолидированная отчетность может быть сформирована вручную, но этот способ вряд ли подходит для сложных организационных структур. Поэтому решение задач консолидации тесно связано с применением информационных технологий. Системы, в которых пользователь может выполнять консолидацию, условно делятся на два класса - надстройки к бухгалтерским системам и специализированные системы консолидации [58]. В настоящее время надстройки в том или ином виде разработаны практически ко всем имеющимся на рынке бухгалтерским системам. Тем не менее, функциональность этих программных продуктов несопоставима с возможностями специализированных систем.

    Специализированные системы формирования консолидированной финансовой отчетности обеспечивают сбор, обработку и представление в едином формате финансовой информации всех дочерних и зависимых компаний в сложной структуре группы компаний, позволяя применять необходимую методологию и учитывать требования международных или национальных стандартов. При этом можно организовать сбор финансовой отчетности предприятий группы, выполнить корректирующие проводки, обеспечить непосредственную консолидацию и сформировать необходимые отчеты. Такие функции, как элиминирование внутригрупповых операций, расчет перекрестных владений и доли меньшинства, а также обработка мультивалютной отчетности, выполняются автоматически. Кроме того, современные системы консолидации обладают расширенными аналитическими возможностями.

    Для решения методологических задач в системах консолидации предусмотрены типовые методы, с помощью которых могут быть автоматизированы такие задачи, как определение доли меньшинства, исключение внутригрупповых расчетов, расчет гудвила. В системах также предусматриваются функции контроля расхождений, возникших при элиминировании внутригрупповых расчетов.

    Рассмотрим подробнее основные функции специализированных систем формирования и анализа консолидированной финансовой отчетности [50] , [56] , [56].

    Аналитические направления

    Структурной основой систем консолидации является набор аналитических направлений. К таким направлениям, например, могут относиться категории, организации, организационные структуры, счета, валюты, периоды, уровни консолидации, режимы отображения данных.

    Четкое структурирование данных позволяет пользователям финансовой информации просматривать данные в наиболее удобном ракурсе. При этом можно выбрать аналитические направления и их элементы, которые будут представлены соответственно в строках и столбцах отображаемых таблиц.

    Сбор и структурирование исходной информации

    Использование систем консолидации позволяет повысить эффективность процесса сбора и группировки исходной информации. При этом допускается несколько способов ввода данных: ручной ввод в заранее подготовленные формы, автоматический ввод из электронных таблиц, автоматический перенос из бухгалтерских программ, получение информации из хранилища данных.

    Последние два способа являются весьма примечательными, поскольку автоматический перенос данных дает возможность получать информацию практически из любой учетной системы. При этом система консолидации (после выполнения соответствующих настроек) может самостоятельно импортировать информацию из формируемого бухгалтерской программой текстового файла. Дополнительным преимуществом является повышение надежности информации, так как систему распознавания настраивает специалист по консолидации, а рядовому пользователю остается только "обычная" бухгалтерская работа.

    Мультивалютность

    Система позволяет консолидировать и анализировать отчетность, составленную в разных валютах. Для каждой из валют, введенных в систему, помимо кода и описания, указывается масштаб, влияющий на расчет обменных курсов.

    Бизнес-правила

    Для автоматизации вычислений, связанных с формированием отчетности, планированием и прогнозированием, применяются бизнес-правила. Они могут быть использованы для таких задач, как расчет данных, которые не могут быть получены путем иерархического агрегирования (коэффициенты, отклонения), сложные расчеты с трансляцией валют, определение курсовых разниц и т.д. С помощью бизнес-правил могут быть настроены автоматические процессы расчета гудвила, доли меньшинства, внутригрупповой прибыли и др.

    Журналы

    Для осуществления ручных корректировок в системах консолидации предназначены журналы. В журнал могут быть занесены корректировочные проводки как на уровне одного предприятия, так и на уровне группы. Журналы могут быть использованы для устранения расхождений во внутригрупповых операциях, внесения показателей, рассчитанных вне системы, осуществления трансформационных проводок. Система обладает функциональностью, позволяющей создавать шаблоны для типовых журналов. В случае если журнальные проводки осуществляются по окончании каждого учетного периода, может быть создан автоматический ре-курсивный журнал. Кроме того, в системе может быть создан журнал, который автоматически будет сторнирован в следующем периоде.

    Организация процесса консолидации

    Функции управления процессом консолидации предназначены для контроля обработки информации, в случае если процедура консолидации выполняется централизованно. Элементарный блок процесса представляет собой комбинацию сценария, года, периода, предприятия и вида значений.

    В процессе согласования каждый блок проходит ряд состояний, первое из которых - "не начато". Затем следует уровень "первое чтение" и далее - до десяти уровней "в рассмотрении", на каждом из которых могут вноситься необходимые корректировки. После всех необходимых преобразований блок получает статус "готов к утверждению", после утверждения уполномоченным сотрудником переходит в состояние "утверждено", а после открытия публичного доступа к утвержденному блоку - к статусу "опубликовано".

    Процедуры консолидации

    В системах поддерживается автоматический расчет консолидированной отчетности. Процедуры консолидации запускаются после проведения всех журналов. Консолидированная отчетность может быть отдельно рассчитана для каждого субхолдинга (сегмента), при этом для ускорения процесса консолидации можно произвести расчет только тех ячеек, которые содержат данные. Кроме того, система позволяет рассчитать отдельно вклад конкретной компании в консолидированный отчет.

    Отчеты

    В информационных системах консолидации предусматриваются отчеты, отражающие внутригрупповые операции и расхождения по ним. Также можно просмотреть системные отчеты, составленные по журнальным корректировкам. Кроме того, в комплекте с системами консолидации поставляются генераторы отчетов - программные продукты, предназначенные для создания и форматирования различных отчетов, в том числе презентационного качества. Генераторы отчетов позволяют создавать как традиционные финансовые отчеты (отчет о прибылях и убытках, баланс, отчет о движении денежных средств), так и нетрадиционные формы отчетов для финансовых и аналитических данных, включающие текстовую и графическую информацию, а также данные, полученные в разных моделях.

    BI-приложения

    Системы бизнес-интеллекта в своем "чистом" виде не являются предметно-ориентированными. В то же время они играют роль платформы, на основе которой могут быть разработаны прикладные решения для различных аналитических задач, относящихся к различным предметным областям.

    Обычной практикой является использование BI-систем для проектирования и реализации прикладного решения той или иной задачи конкретного заказчика. Тем не менее, в настоящее время разработчики BI-решений предлагают готовые преднастроенные приложения, несущие в себе вполне конкретную методологическую составляющую. Эти системы содержат стандартные наборы анализируемых показателей, управленческих отчетов, панелей индикаторов. Как правило, такие приложения строятся на основе накопленного опыта и примеров "лучшей практики" и уже хотя бы по этой причине заслуживают внимания. Кроме того, внедрение готового BI-приложения требует существенно меньших затрат труда и времени.

    Системы финансового моделирования

    Аналитические приложения этого класса весьма разнообразны, что объясняется разнообразием объектов моделирования и решаемых задач. В качестве примеров рассмотрим два программных продукта из линейки решений Oracle Hyperion

    Система Oracle Hyperion Profitability and Cost Management позволяет решать ряд задач, так или иначе связанных с анализом и управлением затратами и доходами организации. К числу таких задач, в частности, относятся определение прибыльности того или иного сегмента бизнеса или принятие решений в области ценообразования.

    Функциональность системы позволяет организовать распределение затрат и доходов с их последующим отнесением на соответствующие объекты. Модель распределения может строиться как для организации в целом, так и для ее части. Для многомерного представления информации в системе предусмотрен ряд аналитических направлений. К их числу относятся бизнес-направления, отражающие объекты отнесения затрат и доходов (продукты, регионы, центры ответственности, категории клиентов), направления для описания финансовых показателей, носителей затрат, баз и ставок распределения, а также направления для периодов времени и расчетных сценариев.

    Другая система моделирования - Oracle Hyperion Strategic Finance - представляет собой решение для разработки финансовых моделей стратегического уровня, позволяющих оценить финансовые последствия выбора тех или иных стратегических альтернатив, включая последствия слияний и приобретений и различные варианты финансирования бизнеса.

    С помощью встроенных функций моделирования и прогнозирования система позволяет формировать и анализировать различные сценарии развития внешней и внутренней среды компании, производить тестирование возможных стратегий, строить гипотетические планы стратегического развития и оценивать влияние стратегических альтернатив и соответствующих планов на общую эффективность бизнеса. В результате появляются предпосылки для снижения рисков, возникающих из-за недостаточной определенности перспективного состояния бизнес-среды и погрешностей прогнозирования.

    Системы имитационного моделирования

    Определения и термины

    Имитационная модель (simulation model, ИМ) - модель реального явления или процесса, построенная с помощью компьютерных технологий и позволяющая производить многократные имитационные эксперименты с цель получения новых знаний об исследуемом объекте. Компьютерное моделирование имеет дело с абстрактными (знаковыми, математическими) моделями. Имитация есть подражание чему-либо. следовательно, имитационным нужно называть моделирование, сохраняющее внешнее сходство с исходным процессом.

    В имитационной модели изменения процессов и данных ассоциируются с событиями. "Проигрывание" модели заключается в последовательном переходе от одного события к другому. Обычно имитационные модели строятся в случае, когда другие математические модели оказываются слишком сложными.

    ИМ может быть разработана или с помощью программной реализации аналитической модели поведения объекта (функциональная модель класса "вход - выход"), или с помощью системы взаимосвязанных программных блоков, каждый из которых моделирует либо часть функций объекта (модель из функциональных блоков), либо подобъект (модель объектных блоков).

    Статистическим считается вид моделирования, при котором воспроизводятся аналоги массовых явлений с последующей обработкой результатов наблюдений методами математической статистики.

    Имитационный процесс - проведение расчетного эксперимента с помощью имитационной модели реального объекта.

    Сценарий имитационного эксперимента - это совокупность входных (исходных) параметров модели, заданных условий проведения имитационного исследования. Получая выходные данные на каждом сценарии, исследователь имеет возможность сравнить их с данными других сценариев и принять решение о необходимости внесения коррекции в те или иные условия проведения имитационного эксперимента - иначе говоря, сформировать условия нового сценария.

    Имитационные модели разделяют на дискретные и непрерывные [59].

    Дискретные имитационные модели представляют реальный мир и моделируемые в нем процессы как дискретные, т.е. проявляющие свои функции и свойства в определенные моменты времени. Можно предполагать, что это происходит через равные интервалы времени, но в некоторых моделях могут существовать и асинхронные объекты, которые проявляют себя в случайные моменты времени. Асинхронные дискретные модели могут быть реализованы в классе синхронных, но с более сложными функциями управления имитационным экспериментом. Интервал времени, через который происходит анализ изменения имитационной ситуации, называется шагом моделирования. Шаг моделирования определяет точность, сходимость и время имитационного эксперимента.

    Непрерывные модели предполагают развитие имитационной ситуации в модели как в непрерывной (аналоговой) среде.

    Практически одну и ту же систему можно представить в виде либо дискретно изменяющейся модели, либо непрерывно изменяющейся. Как правило, в имитационном моделировании время является основной независимой переменной. Другие переменные, включенные в имитационную модель, являются функциями времени, т.е. зависимыми переменными. Определение "дискретная" и "непрерывная" относятся к поведению зависимых переменных. При "дискретной" имитации зависимые переменные изменяются дискретно в определенные моменты времени, называемые моментами свершения событий.

    Переменная времени в имитационной модели может быть либо непрерывной, либо дискретной в зависимости от того, могут ли дискретные изменения зависимых переменных происходить в любые моменты времени или только в определенные моменты.

    При "непрерывной" имитации зависимые переменные модели изменяются непрерывно в течение имитационного времени. Непрерывный процесс может имитироваться либо непрерывной моделью, либо дискретной в зависимости от того, будут ли значения независимых переменных доступны в любой точке или только в определенные моменты времени.

    В "комбинированной" имитации зависимые переменные модели могут изменяться дискретно, непрерывно или непрерывно с наложенными дискретными скачками. Наиболее важный аспект комбинированной имитации заключается в возможности взаимодействия между дискретно и непрерывно изменяющимися переменными. Компонентами таких моделей могут быть не только материальные потоки, но и люди, оборудование, заказы, состояния системы (которые представляются с помощью непрерывно изменяющихся зависимых переменных).

    Имитационные модели также подразделяются на статические и динамические.

    Статические модели имеют стабильную, не изменяющуюся во времени ("жесткую") модель функций и блоков исследуемого реального объекта. Обычно такие модели строятся на базе аналитической разработки, которая реализуется в виде программы. Такие модели близки по своим свойствам к расчетным моделям, а режим имитации здесь используется только для "прогона" расчетов в заданных интервалах входных параметров. Как правило, модели данного класса применяют для подтверждения гипотетических догадок о предполагаемых и аналитически выраженных свойствах исследуемого явления или объекта.

    Динамические модели, как правило, имею более сложную схему реализации и проведения имитационного эксперимента. Модели данного класса предполагают, что "ядро" схемы моделирования, определяющее основные связи и свойства объект, меняется в процессе имитационного эксперимента и модифицируется в зависимости от промежуточных данных.

    Здесь возможны два варианта развития: динамика изменения схемы имитационного эксперимента известна и динамика изменения модели является целью имитационного исследования.

    Очевидно, что последний вариант имитационной модели является наиболее сложным случаем в практике исследований с помощью имитационных моделей, поскольку, по существу, представляет собой компьютерный инструментарий исследования нового, неизвестного свойства реального объекта. Примером таких сложных имитационных моделей с динамической структурой являются модели, исследующие ситуации катастроф, "переломных" экономико-политических ситуаций и т.п.

    Области применения имитационных моделей

    Имитационное моделирование является универсальным и особенно успешно может применяться в вероятностных процессах и в исследовании переходных режимов экономических явлений. Лица, ответственные за принятие решений в области создания экономических систем, могут оценить их эффективность одним из трех следующих способов.

    Во-первых, есть возможность (по крайней мере, теоретическая) проводить управляемые эксперименты с экономической системой фирмы, отрасли или страны. Однако принятие неоптимальных решений может причинить ущерб экономической системе. При этом чем больше масштаб системы, тем ощутимее убытки. Даже в случае нахождения оптимальных решений, касающихся, например, управления деятельностью фирмы, при проведении реальных экспериментов трудно сохранить постоянство факторов и условий, влияющих на результат, а, следовательно, сложно обеспечить надежную оценку различных экономических решений.

    Во-вторых, если есть данные о развитии экономической системы за некоторый период времени в прошлом, то можно провести мысленный эксперимент на этих данных. Однако для этого нужно знать точно, какие изменения каких входных переменных привели к наблюдаемому изменению выходных переменных, характеризующих эффективность экономической системы. Иногда причинами изменений могут оказаться случайные возмущения, или так называемый "шум". Поэтому нельзя слишком доверять оценкам.

    В-третьих, можно построить математическую модель системы, связывающую входные (независимые) переменные с выходными (зависимыми) переменными, а также с экономической стратегией. Если есть основания для того, чтобы считать разработанную математическую модель адекватной рассматриваемой экономической системе, то с помощью модели можно производить расчеты или машинные эксперименты. По результатам этих экспериментов можно выработать рекомендации по повы-шению эффективности существующей или проектируемой экономической системы.

    К недостаткам систем имитационного моделирования можно отнести следующие:

  • сложность описания;
  • сложность проведения экспериментов;
  • слабость средств моделирования конфликтов за общие ресурсы;
  • необходимость перебора большого количества сравниваемых вариантов с целью отыскания оптимального.
  • Существующие имитационные модели можно условно разделить на три группы.

    К первой группе можно отнести модели, которые достаточно точно отражают какую-либо одну сторону определенного экономического процесса, происходящего в системе сравнительно малого масштаба. С точки зрения математики они представляют собой весьма простые соотношения между двумя-пятью переменными. Обычно это алгебраические уравнения не выше 2-й или 3-й степени, в крайнем случае, система алгебраических уравнений.

    Ко второй группе можно отнести модели, которые описывают реальные процессы, протекающие в экономических системах малого и среднего масштаба, подверженные воздействию случайных и неопределенных факторов. Разработка таких моделей требует принятия допущений, позволяющих разрешить неопределенности. Например, требуется задать распределения случайных величин, относящихся к входным переменным. Эта искусственная операция в известной степени порождает сомнение в достоверности результатов моделирования.

    Среди моделей данной группы наибольшее распространение получили модели систем массового обслуживания. Существуют две разновидности этих моделей: аналитические и алгоритмические. Аналитические модели не учитывают действие случайных факторов и поэтому могут использоваться только как модели первого приближения. С помощью алгоритмических моделей исследуемый процесс может быть описан с любой степенью точности на уровне его понимания постановщиком задачи.

    К третьей группе относятся модели больших и очень больших (макроэкономических) систем: крупных торговых и промышленных предприятий и объединений, отраслей народного хозяйства и экономики страны в целом. Создание математической модели экономической системы такого масштаба представляет собой сложную научную проблему, решение которой под силу лишь крупному научно-исследовательскому учреждению.

    Перечисленные выше признаки соответствуют разным типам моделей, относительно независимым. Поэтому у многих авторов имеются разногласия в определении имитационных моделей:

  • ряд авторов считает, что составление и решение описывающих процесс аналитических уравнений или исследование характеристик системы управления методом частотных характеристик является моделированием математическим, но не имитационным и не статистическим. Соответственно, входящий в состав MatLab'a Simulink никакого отношения к двум последним видам моделирования не имеет [60];
  • визуализацию логистического процесса (например, передвижения внутри объекта) можно назвать математической (но не стати-стической) имитацией;
  • вычисление многомерного интеграла методом Монте-Карло - это статистическое, но не имитационное моделирование;
  • моделирование задач теории очередей на GPSS и других языках является одновременно имитационным и статистическим.
  • За рубежом появилось огромное количество современных систем имитационного моделирования (симуляторы). Коммерческие симуляторы специализированы по отраслям промышленности: eMPlant (машиностроение), DELMIA (судостроение), NETRAC (телекоммуникации и связь). Но среди них имеются и пакеты общего применения, прежде всего - специализированные языки имитационного моделирования GPSS, Simula, и программы, использующие ту же транзакт-парадигму, что и GPSS: Arena, Extend, ProMоdel, SimProcess, LabView, Crystal Ball 2000 [61].

    Решение задач с преобладанием логистических аспектов может быть получено с помощью таких симуляторов, как AutoMod, AnyLogic, Proсess Model, QUEST, SIMFACTORY, Taylor ED, WITNESS, объектно-ориентированного моделирования информационных процессов Natural Engineering Workbench, имитационного моделирования бизнес-процессов ReThink [62].

    Несколько особняком стоит система BPsim [63] - она опирается на аппарат динамических экспертных систем. В ней определены следующие классы объектов: операции, ресурсы, средства, процессы, источники и приемники ресурсов, перекрестки, параметры. Отдельно выделены информационные типы ресурсов: сообщения и заявки на выполнение операций. Параметры процесса задаются функцией от характеристик объектов и классифицируются на производные (свертка различного типа характеристик) и консолидированные (свертка одноименных характеристик операций процесса). Описание причинно-следственных связей задается специальными объектами.

    Имитационное моделирование все шире внедряется в практику исследования производственных (в самом широком смысле слова) процессов, стратегического и оперативного управления ими. В настоящее время встал вопрос о сплошном применении цифровых моделей (Digital Factory) [64] в процессе проектирования и эксплуатации производственных систем. Люди, участвующие в такой деятельности, получают возможность наблюдать статические объекты, как правило, в виде трехмерных изображений (виртуальная реальность - VR). Наличие имитационной модели и обоснование с ее помощью выбранного варианта в западных странах являются обязательными в комплекте документов, подаваемых на рассмотрение для проектирования или модернизации нового производства либо технологического процесса.

    Имитационные модели используются и для обучения персонала. Эта концепция называется e-manufacturing. Убежденными сторонниками ее выступают, в частности, ведущие автомобильные компании Daimler-Chrysler, Mercedes-Benz, BMW, Audi, Toyota. Этот подход применяется и на сборке аэробусов А-380 в Гамбурге [64].

    Областями целесообразного применения компьютерных имитационных моделей в экономической политике на уровне федерального органа управления можно считать следующие:

  • макроэкономическая модель России - для прогнозирования агрегированных показателей (ВВП, инфляция, объем производства важнейших отраслей, инвестиции, экспорт, импорт, объем денежной массы, золотовалютные резервы, курс национальной валюты);
  • динамическая модель межотраслевого баланса России позволяет получать вариантные сбалансированные прогнозы социально-экономического развития России, учитывающие структурные сдвиги экономики;
  • модель платежного баланса России предназначена для моделирования внешнеэкономической деятельности России;
  • модель консолидированного бюджета России позволяет прогнозировать основные параметры государственного бюджета на заданном периоде с учетом перспективной экономической ситуации (которая, в свою очередь, спрогнозирована при помощи отмеченных выше моделей).
  • Расчет комплекса моделей на каждой точке прогнозного периода производится последовательно, от макромодели до модели бюджета. При этом результаты расчета каждой модели либо оказывают непосредственное влияние на внутренние показатели других моделей, либо учитываются при построении значений показателей на следующих временных интервалах (если в спецификации моделей заложены лаговые зависимости).

    Такой комплекс моделей дает возможность получать адекватное представление о будущем сбалансированном состоянии экономики государства.

    На уровне региональных органов власти целесообразно использование комплексной имитационной модели региона, отражающей особенности развития региональной экономики. Данную модель можно представить в виде следующих структурных блоков:

  • "Население" - отвечает за осуществление прогнозных расчетов общей численности населения с учетом естественного движения и процессов миграции, его половозрастной структуры, численности экономически активного контингента и баланса трудовых ресурсов конкретной территории. Исходными данными для этого выступают результаты переписи, данные о миграции, а также информация о профессиональной структуре трудовых ресурсов территории;
  • "Рынок труда" - моделируется межотраслевое движение рабочей силы в зависимости от потребности, уровня скрытой и структурной безработицы, размера оплаты труда;
  • "Производство и сфера услуг" - в этом блоке можно выделить три составные части: инвестиционно-фондовая отражает инвестиционные ресурсы и движение основных производственных фондов отрасли (промышленность, сельское хозяйство, транспорт и связь, строительство, торговля и общепит); ресурсная показывает динамику материальных и трудовых ресурсов отраслей; производственная характеризует изменение объемов производства важнейших видов продукции, работ, услуг с учетом обеспеченности трудовыми, материальными ресурсами и платежеспособного спроса на продукцию отраслей, сценарных условий функционирования экономики РФ на прогнозный период;
  • "Финансы" - прогнозируются финансовые результаты деятельности предприятий, доходы и расходы населения, поступления в государственный бюджет и направления расходования средств с возможностью анализа и прогнозной оценки регионального отклика на изменения налоговой системы и структуры региональной экономики;
  • "Социальная сфера" и "Уровень жизни населения" - в этом блоке представляют во взаимосвязи динамику инвестиционно-фондовых процессов, формирования материальных и трудовых ресурсов и обеспечения населения услугами непроизводственных отраслей. Здесь рассчитываются как отдельные показатели, так и показатель интегральный, учитывающий специфику региона и разносторонние факторы качества жизни человека (обеспеченность жильем, уровень занятости и др.);
  • "Комплексная модель экономики субъекта РФ" - отражает динамику функционирования регионального хозяйства на базе целостной интегрированной системы взаимосвязанных макроэкономических показателей, включенных в систему национальных счетов.
  • В управлении финансово-хозяйственной деятельностью крупного предприятия возможно использование комплекса динамических моделей, состоящего из блоков:

  • "Планирование производственных показателей" - рассчитывается ввод производственных мощностей в зависимости от инвестиций на плановый период, с учетом фондоотдачи определяются плановые показатели объемов производства готовой продукции и транспортных услуг;
  • "Планирование экономических показателей" - рассчитываются плановые объемы реализации в зависимости от спроса, изменения запасов готовой продукции, планируются выручка от реализации (в том числе на экспорт в зависимости от курсов валют) и производственные затраты с учетом индексов роста, рассчитываются себестоимость производства и реализации, прибыль (убытки), планируются начисленные налоги при заданных ставках;
  • "Планирование финансовых показателей" - планируются инвестиции и финансовая деятельность, рассчитываются доходы и расходы (по отгрузке), выделяется оплачиваемая часть по видам платежных средств (денежные средства, векселя, прочие виды расчетов), исходя из заданных коэффициентов оплаты, рассчитываются изменения кредиторской и дебиторской задолженностей;
  • "Планирование активов" - рассчитывается состояние внеоборотных активов, запасов, денежных средств, дебиторской задолженности на конец планового периода;
  • "Планирование пассивов" - рассчитывается состояние капитала и резервов, заемных средств, кредиторской задолженности на конец планового периода.
  • Комплекс динамических моделей в управлении финансово-хозяйственной деятельностью предприятия позволяет планировать финансово-хозяйственные потоки, построить прогнозный бухгалтерский баланс, сформировать план социально-экономического развития и бюджет предприятия.

    Последовательность разработки имитационных моделей

    Технологическая схема разработки имитационной модели может быть представлена в виде этапов следующим образом.

    Этап 1: разработка математического (или аналитического) описания моделируемого объекта и формулировка основных положений и требований к программной реализации имитационной модели. Здесь разработчик оценивает сложность модели, решает задачу выбора математических, аналитических и программных средств. Определяет основные пути проектирования имитационной модели. Этот этап называется составление концептуальной модели. Он включает следующие подэтапы:

  • постановка задачи моделирования;
  • представление результатов моделирования;
  • интерпретация результатов моделирования;
  • выдача рекомендаций по оптимизации режима работы реальной системы.
  • Перед проведением расчетов на ПК должен быть составлен план проведения эксперимента с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых должно проводиться моделирование системы. Задача заключается в разработке оптимального плана эксперимента, реализация которого позволяет при сравнительно небольшом числе испытаний модели получить достоверные данные о закономерностях функционирования системы.

    Результаты моделирования могут быть представлены в виде таблиц, графиков, диаграмм, схем и т.п.

    Интерпретация результатов моделирования имеет целью переход от информации, полученной в результате машинного эксперимента с моделью, к выводам, касающимся процесса функционирования объекта-оригинала.

    На основании анализа результатов моделирования принимается решение о том, при каких условиях система будет функционировать с наибольшей эффективностью.

    Этап 2: выбор средств описания реального объекта, методов проектирования, среды программирования.

    Этап 3: разработка и создание программной реализации имитационного расчета для одного шага имитации. Определение функций изменения имитационной модели на шаге. Для динамических моделей разрабатывается алгоритм изменения расчетной модели при переходе от одного шага имитации к другому.

    Этап 4: определение среды и условия проведения имитационного эксперимента. Разрабатывается программа управления имитационным процессом и выдачи промежуточных и окончательных результатов эксперимента по заданному сценарию.

    Этап 5: анализ вариантов сценариев, принятие решения о путях совершенствования модели, имитационного процесса и выбор новых (или уточнение старых) путей исследования.

    Компьютерная реализация имитационной модели

    Как вытекает из вышесказанного, имитационный эксперимент представляет собой многократный циклический процесс, в котором исследователь при помощи компьютерной модели проходит следующие стадии: ввод исходных данных, формирование условий имитационного сценария, проведение самого расчета, который может длиться от нескольких секунд до нескольких часов, сбор и сохранение результатов имитационного моделирования, анализ вариантов сценариев. Все эти стадии реализуются с помощью большого числа разнообразных операций обработки данных, требующих контакта (взаимодействия) человека с компьютером.

    Очевидно, что для эффективной работы пользователя со сложной имитационной средой требуется организация рационального диалога между человеком и компьютером, с целью снижения загрузки на человека рутинными операциями и обеспечения комфортных условий для проведения анализа результатов и принятия решения.

    Для этого создается диалоговая надстройка, которая берет на себя функции обучения, навигации и помощи пользователю на всех стадиях имитационного процесса. Концептуально диалоговая имитационная модель содержит следующие компоненты:

  • база моделей, база входных и выходных данных, база сценариев - позволяют вести весь архив имитационного эксперимента и создают условия для дальнейшего глубокого и всестороннего анализа результатов моделирования (хранилище данных); среда имитационного моделирования - компьютерная среда, оснащенная специальным или типовым программным обеспечением, позволяющая создавать, корректировать имитационные модели заданного класса, получать и сохранять данные из хранилища данных;
  • адаптивная диалоговая оболочка - выполняет функции обучения пользователей всем процедурам, как на этапах подготовки моде-ли, так и на этапах исполнения имитационного эксперимента, а также позволяет произвести ввод/вывод данных в хранилище, произвести аудит и администрирование хранящихся данных и сценариев.
  • Система Arena

    Одним из наиболее эффективных инструментов имитационного моделирования является система Arena фирмы System Modeling Corporation.

    Arena позволяет строить имитационные модели, проигрывать их и анализировать результаты для самых разных сфер деятельности - производственных технологических операций, складского учета, банковской деятельности, обслуживания клиентов и т.д.

    Имитационная модель Arena включает следующие основные элементы: источники и стоки (Create и Dispose), процессы (Process) и очереди (Queue).

    Источники - элементы, от которых в модель поступает информация или объекты. Скорость поступления данных или объектов от источника обычно задается статистической функцией.

    Сток представляет собой устройство для приема информации или объектов.

    Перед стоками могут накапливаться объекты, которые организуются двумя способами: очередь и стек.

    Очередь - это место хранения данных, где они ожидают обработки. Время обработки объектов (производительность) в разных процессах может быть разным. В результате перед некоторыми процессами могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Часто целью имитационного моделирования является минимизация количества объектов в очередях. Тип очереди в имитационной модели может быть конкретизирован. Очередь работает по принципу [прим. корр.: здесь название принципа идет сразу за называемым словом, двоеточие не нужно] "первым пришел - первым обслужился" (FIFO: first-in - first-out).

    Стек - пришедшие последними к стоку объекты первыми отправляются на дальнейшую обработку (LIFO: last-in - first-out). Альтернативой стеку может быть последовательная обработка в очереди.

    Могут быть заданы и более сложные алгоритмы обработки очереди.

    Процессы - это аналог работ в функциональной модели. В имитационной модели может быть много процессов, и для каждого задана своя производительность, временные и технологические характеристики.

    Другим средством построения компьютерных имитационных моделей на рынке программных продуктов является система MATLAB в сочетании с пакетом визуального моделирования Simulink компании MathWorks [65].

    Возможности пакета Simulink:

  • визуальное представление логики функционирования компонент сложной системы и их взаимодействия;
  • работа во внешнем режиме при использовании раздела PCTagert (универсальных PCI-контроллеров);
  • управление и работа с внешними системами в режиме реального времени.
  • На рынке отечественных разработчиков существует универсальный пакет имитационного моделирования AnyLogic 4.1 российской компании XJ Technologies [66]. В AnyLogic представление модели является визуальным и иерархическим. Простой графический язык моделирования (основанный на UML-RT) оперирует понятиями объектов и связей между ними - дискретными (отправка сообщений произвольной структуры) и непрерывными (отслеживание показателей). Для описания сложного поведения пользователь может применять графические диаграммы переходов и состояний. Такие диаграммы позволяют визуально проектировать сложные бизнес-процессы и многошаговые действия с альтернативами.

    Описание поведения объектов производится с помощью фрагментов кода на языке Java: пользователю необходимо определить действия в специальных полях свойств элементов объектов, а весь рутинный код генерируется пакетом автоматически. При разработке моделей доступны все возможности языка Java. Это касается и организации доступа к базам данных. Когда базовых возможностей AnyLogic недостаточно (в некоторых случаях нужны многомерные массивы и календари), разработчик модели может использовать язык Java для создания дополнительных классов.

    Как и все выше рассмотренные пакеты, AnyLogic существенно снижает трудоемкость разработки модели по сравнению с универсальными системами разработки программного обеспечения, поскольку предоставляет в готовом виде:

  • визуальный язык проектирования модели;
  • ядро моделирования - планировщик событий, механизм обмена и распределения сообщений в соответствии с графическими свя-зями;
  • средства представления результатов моделирования - графики, сбор статистики, анимация;
  • средства инспекции модели - отображение всех имеющихся в системе объектов, информации о состояниях объектов, параметров и переменных;
  • численные методы решения систем дифференциальных уравнений;
  • классы распределений случайных величин;
  • библиотеки блоков, аналогичных MATLAB/ Simulink.
  • Перечисленные возможности в комплексе позволяют разработчику не тратить время на базовые функции, а сосредоточиться на логике имитационной модели.

    Во всех случаях создавать имитационные модели без предварительного анализа бизнес-процессов не всегда представляется возможным. Действительно, не поняв сути бизнес-процессов предприятия, бессмысленно пытаться оптимизировать конкретные технологические процессы. Поэтому функциональные и имитационные модели не заменяют, а дополняют друг друга, при этом они могут быть тесно взаимосвязаны. Имитационная модель дает больше информации для анализа системы. В свою очередь, результаты такого анализа могут стать причиной модификации модели процессов. Наиболее целесообразно сначала создать функциональную модель, а затем на ее основе построить модель имитационную. Для поддержки такой технологии инструментальное средство функционального моделирования BPwin 4.0 имеет возможность преобразования диаграмм IDEF3 в имитационную модель Arena (версии 3.6 и выше). Для преобразования диаграммы IDEF3 в модель Arena необходимо, чтобы BPwin 4.0 и Arena были запущены одновременно. В BPwin 4.0 следует открыть диаграмму IDEF3, а затем выбрать меню File/Export/Arena. Далее экспорт производится автоматически.

    Поскольку имитационная модель имеет гораздо больше параметров, чем диаграмма IDEF3, в BPwin 4.0 существует возможность задать эти параметры с помощью свойств, определяемых пользователем (UDP, User Defined Properties). В поставку BPwin 4.0 входят примеры моделей с предварительно внесенными UDP для экспорта в Arena (Program Files/Computer Associates/BPwin 4.0/Samples/Arena/) и модель ArenaBEUDPs.bp1, в которой определены все необходимые для экспорта UDP и которую можно использовать в качестве шаблона для создания новых моделей.

    Рассмотрим основные элементы интерфейса программы ARENA [67].

    На рис.12.2. приведен вид экрана с выведенными на него сведениями о программе. Нетрудно заметить, что внешне он в наибольшей степени похож на экран программы MS Visio

    (рис 12.2) Сведения о программе

    Это закономерно, поскольку обе программы выполнены с соблюдением стандартов MS Windows. Более того, если рисование в Visio представляется разработчику более легким делом, чем аналогичная работа в ARENA, то он может изобразить логику процесса в Visio, после чего перейти в Arena и импортировать созданную диаграмму. Панели, расположенные в верхней части окна на рисунке, достаточно традиционны. Заметим лишь, что на второй линии пиктографических изображений расположены инструменты для изображения линий, связывающих блоки на диаграммах.

    Рассмотрим панель инструментов, расположенную вертикально в левой части окна на рис.12.3. Она называется Project Bar и размещается на экране путем установки галочки в соответствующем пункте меню группы View.

    (рис 12.3) Открытие панели инструментов

    Это базовый набор модулей, необходимый для описания моделируемых систем, в первую очередь - систем массового обслуживания. Он состоит из двух групп. Модули первой группы (желтые пиктограммы) предназначены для описания логики взаимодействия элементов системы. В этом они подобны блокам IDEF-диаграмм.

    Однако каждый блок имеет специфику, которая отражена не только в его названии, но и форме. Эти модули называются Flowchart modules. Как ясно из названия, речь идет о потоках - в первую очередь, заявок и обслуживания. Модули второй группы ориентированы на детальное описание параметров (данных) Flowchart modules. Они так и называются - Data modules.

    Им соответствуют пиктограммы в виде таблиц. Это как бы напоминает исследователю, что MS Excel является простым и удобным инструментальным средством записи, хранения данных и обмена ими между программами, ориентированными на расчеты.

    Программа ARENA имеет большое число Flowchart modules и Data modules.

    Они объединены в кластеры и могут загружаться в Project Bar из группы File, как показано на рис.12.4, рис.12.5, рис.12.6.

    (рис 12.4) Открытие панели шаблонов

    Рассмотрим более детально процесс загрузки новых кластеров в программу

    Первый этап. Для загрузки нового кластера необходимо открыть меню File/ Template Panel/Attach. После этого появится диалоговое окно, в котором необходимо выбрать соответствующий кластер (набор инструментов).

    Кластеры можно как подключать, так и отключать. Для выгрузки кластеров необходимо выбрать пункт File/ Template Panel/Detach.

    Помимо этого, в меню File есть кнопки, позволяющие создавать новые модели, сохранять их или открывать уже существующие, отправлять документы на печать и прочие функции, вызвать которые можно нажатием на соответствующий пункт меню.

    Второй этап: выбор необходимого кластера в диалоговом окне Attach Template Panel. Программа ARENA обладает широким набором кластеров для более удобной работы. Как можно увидеть на рис.12.5, в программе представлены около 15 шаблонов. Используя эти наборы, можно значительным образом увеличить скорость и удобство работы.

    Изначально в программе открыт кластер Basic Process.

    (рис 12.5) Выбор шаблона

    Все представленные в кластере элементы (Flowchart modules и Data modules) можно применять для создания диаграмм.

    (рис 12.6) Элементы для создания диаграмм

    Третий этап. Загрузка завершена. Как видно на рис.12.6, в меню инструментов добавилась новая вкладка с названием "Advanced Process".

    Это напоминает загрузку тематических панелей в Visio. Однако ARENA - не "рисовалка", а мощное средство имитационного моделирования.

    Программа ARENA позволяет создавать диаграммы, отражающие функционирование того или иного процесса. Процесс создания диаграмм во многом схож с таковым в MS Visio. Здесь также используется технология Drag and Drop, однако для некоторых процесс "рисования" в MS Visio будет более удобным и предпочтительным.

    На рис.12.7 изображена диаграмма основной деятельности системы массового обслуживания с ожиданием на примере системы обслуживания клиентов с применением офисной АТС.

    (рис 12.7) Диаграмма основной деятельности системы массового обслуживания с ожиданием

    Однако после ряда настроек ARENA позволяет, помимо построения диаграмм, проводить также имитационное моделирование. В результате проведения данной операции получаем результаты, которые можно использовать для дальнейшего анализа и построения новых моделей. Пример подобных результатов представлен на рис.12.8. Программа дает возможность проводить имитационное моделирование, но уже с другими параметрами.

    Данный пример иллюстрирует только системы массового обслуживания с очередью. Существуют и другие системы, например, системы массового обслуживания с отказом, когда клиент не желает ждать. Также выделяют различные СМО в зависимости от того, поступают заявки извне или от элементов самой системы. Все эти модели можно создать и "проиграть" с применением программы ARENA.

    (рис 12.8) Результаты имитационного моделирования

    Экспертные системы

    Под экспертной системой понимается программная система, которая моделирует рассуждения человека - эксперта в некоторой определенной предметной области, используя базу знаний, содержащую факты и правила об этой области и некоторый механизм логического вывода результата экспертизы.

    Достоинство экспертных систем заключается в возможности принятия решений в уникальных ситуациях, для которых алгоритм заранее не известен и формируется по исходным данным в виде цепочки рассуждений (правил принятия решений) из базы знаний. Причем решение задач предполагается осуществлять в условиях неполноты, недостоверности, многозначности исходной информации и качественных оценок процессов.

    Экспертная система является инструментом, усиливающим интеллектуальные способности эксперта, и может выполнять следующие роли:

  • консультанта для неопытных или непрофессиональных пользователей;
  • ассистента в связи с необходимостью анализа экспертом различных вариантов принятия решений;
  • партнера эксперта по вопросам, относящимся к источникам знаний из смежных областей деятельности.
  • Архитектура экспертной системы

    Экспертная система (рис.12.9) включает в себя два основных компонента: базу знаний (хранилище единиц знаний) и программный инструментарий доступа и обработки знаний. Программный инструментарий состоит из механизмов вывода заключений, приобретения знаний, объяснения получаемых результатов и интеллектуального интерфейса [68].

    Центральным компонентом экспертной системы является база знаний, которая выступает по отношению к другим компонентам как содержательная подсистема, составляющая основную ценность.

    (рис 12.9) Архитектура экспертной системы

    База знаний - это совокупность единиц знаний, которые представляют собой формализованное с помощью некоторого метода представления знаний отражение объектов проблемной области и их взаимосвязей, действий над объектами и, возможно, неопределенностей, с которыми эти действия осуществляются [69].

    В качестве методов представления знаний чаще всего используются либо правила, либо объекты (фреймы), либо их комбинация. Так, правила представляют собой конструкции:

    Если < условие >
    То <заключение> CF (фактор определенности) <значение>
    

    В качестве факторов определенности (CF), как правило, выступают либо условные вероятности байесовского подхода (от 0 до 1), либо коэффициенты уверенности нечеткой логики (от 0 до 100).

    Примеры правил имеют следующий вид.

    Правило 1: если Коэффициент рентабельности > 0.2, то Рентабельность = "удовлетворительна" CF 100.

    Правило 2: если Задолженность = "нет" и Рентабельность = "удовлетворительна", то Финансовое состояние = "удовлетворительно" CF 80.

    Правило 3: если Финансовое состояние = "удовлетворительно" и Репутация = "удовлетворительна", то Надежность предприятия = "удовлетворительна" CF 90.

    Объекты представляют собой совокупность атрибутов, описывающих свойства и отношения с другими объектами. В отличие от записей баз данных, каждый объект имеет уникальное имя. Часть атрибутов отражают типизированные отношения, такие как "род - вид" (super-class - sub-class), "целое - часть" и др. Вместо конкретных значений атрибутов объектов могут задаваться значения по умолчанию, присущие целым классам объектов, или присоединенные процедуры (process).

    Интеллектуальный интерфейс. Обмен данными между конечным пользователем и ЭС выполняет программа интеллектуального интерфейса, которая воспринимает сообщения пользователя и преобразует их в форму представления базы знаний и, наоборот, переводит внутреннее представление результата обработки в формат пользователя и выдает сообщение на требуемый носитель.

    Важнейшим требованием к организации диалога пользователя с ЭС является естественность, которая не означает буквально формулирование потребностей пользователя предложениями естественного языка, хотя это и не исключается в ряде случаев [70].

    Важно, чтобы последовательность решения задачи была гибкой, соответствовала представлениям пользователя и велась в профессиональных терминах.

    Механизм вывода. Этот программный инструментарий получает от интеллектуального интерфейса преобразованный во внутреннее представление запрос, формирует из базы знаний конкретный алгоритм решения задачи, выполняет алгоритм, а полученный результат предоставляется интеллектуальному интерфейсу для выдачи ответа на запрос пользователя. В основе применения любого механизма вывода лежит процесс нахождения в соответствии с поставленной целью и описанием конкретной ситуации (исходных данных), относящихся к решению единиц знаний (правил, объектов, прецедентов и т.д.) и связыванию их при необходимости в цепочку рассуждений, приводящую к определенному результату. Для представления знаний в форме правил это может быть прямая или обратная цепочка рассуждений (рис.12.10 и рис.12.11).

    (рис 12.10) Прямая цепочка рассуждений (рис 12.11) Обратная цепочка рассуждений

    Для объектно-ориентированного представления знаний характерно применение механизма наследования атрибутов, когда значения атрибутов передаются по иерархии от вышестоящих классов к нижестоящим. Также при заполнении атрибутов фрейма необходимыми данными запускаются на выполнение присоединенные процедуры.

    Механизм объяснения. В процессе или по результатам решения задачи пользователь может запросить объяснение или обоснование хода решения. С этой целью ЭС должна предоставить соответствующий механизм объяснения.

    Объяснительные способности ЭС определяются возможностью механизма вывода запоминать путь решения задачи. Тогда на вопросы пользователя "Как?" и "Почему?" получено решение или запрошены те или иные данные, и система всегда может выдать цепочку рассуждений до требуемой контрольной точки, сопровождая выдачу объяснения заранее подготовленными комментариями. В случае отсутствия решения задач объяснение должно выдаваться пользователю автоматически.

    Полезно иметь возможность и гипотетического объяснения решения задачи, когда система отвечает на вопросы, что будет в том или ином случае. Однако не всегда пользователя интересует полный вывод решения, содержащий множество ненужных деталей. В этом случае система должна уметь выбирать из цепочки только ключевые моменты с учетом их важности и уровня знаний пользователя. Для этого в базе знаний необходимо поддерживать модель знаний и намерений пользователя.

    Если же пользователю все еще не понятен полученный ответ, то система должна быть способна в диалоге на основе поддерживаемой модели проблемных знаний обучать пользователя тем или иным фрагментам знаний, т.е. раскрывать более подробно отдельные понятия и зависимости, если даже эти детали непосредственно в выводе не использовались.

    Механизм приобретения знаний. База знаний отражает знания экспертов (специалистов) в данной проблемной области о действиях в различных ситуациях или процессах решения характерных задач. Выявлением подобных знаний и последующим их представлением в базе знаний занимаются специалисты, называемые инженерами знаний. Для ввода знаний в базу и их последующего обновления ЭС должна обладать механизмом приобретения знаний. В простейшем случае используется интеллектуальный редактор, который позволяет вводить единицы знаний в базу и проводить их синтаксический и семантический контроль, например, на непротиворечивость. В более сложных случаях инженер знаний должен из-влекать знания путем специальных сценариев интервьюирования экспертов, или из вводимых примеров реальных ситуаций, как в случае индуктивного вывода, или из текстов, или из опыта работы самой интеллектуальной системы.

    Классы экспертных систем

    По степени сложности решаемых задач экспертные системы можно классифицировать следующим образом [71].

    По способу формирования решения экспертные системы разделяются на два класса: аналитические и синтетические. Аналитические системы предполагают выбор решений из множества известных альтернатив (оп-ределение характеристик объектов), а синтетические системы - генерацию неизвестных решений (формирование объектов).

    По способу учета временного признака экспертные системы могут быть статическими или динамическими. Статические системы решают задачи при не изменяемых в процессе решения данных и знаниях, динамические системы допускают такие изменения. Статические системы осуществляют монотонное непрерываемое решение задачи от ввода исходных данных до конечного результата, динамические системы предусматривают возможность пересмотра в процессе решения полученных ранее результатов и данных.

    По видам используемых данных и знаний экспертные системы классифицируются на системы с детерминированными (четко определенными) знаниями и неопределенными знаниями. Под неопределенностью знаний понимается их неполнота, недостоверность, двусмысленность, нечеткость.

    По числу используемых источников знаний экспертные системы могут быть построены с использованием одного или множества источников знаний. Источники знаний могут быть альтернативными или дополняющими друг друга

    В соответствии с перечисленными признаками классификации выделяются следующие основные классы экспертных систем (табл. 12.1.).

    Классифицирующие экспертные системы. Экспертные системы, решающие задачи распознавания ситуаций, называются классифицирующими, поскольку определяют принадлежность анализируемой ситуации к некоторому классу.

    Основные классы экспертных систем
    Анализ Синтез
    Детерминированность знании Классифицирующие Трансформирующие Один источник Знании
    Неопределенность знаний Доопределяющие Многоагентные Множество источников знаний
    Статика Динамика

    В качестве основного метода формирования решений используется метод логического дедуктивного вывода от общего к частному, когда путем подстановки исходных данных в некоторую совокупность взаимосвязанных общих утверждений получается частное заключение.

    Доопределяющие экспертные системы. Более сложный тип аналитических задач представляют задачи, которые решаются на основе неопределенных исходных данных и применяемых знаний. В этом случае экспертная система должна как бы доопределять недостающие знания, а в пространстве решений может получаться несколько возможных решений с различной вероятностью или уверенностью в необходимости их выполнения.

    В качестве методов работы с неопределенностями могут применяться байесовский вероятностный подход и нечеткая логика.

    Доопределяющие экспертные системы могут использовать для формирования решения несколько источников знаний. В этом случае могут применяться эвристические приемы выбора единиц знаний из их конфликтного набора, например, на основе использования приоритетов важности, или получаемой степени определенности результата, или значений функций предпочтений и т.д.

    Для аналитических задач классифицирующего и доопределяющего типов характерны следующие проблемные области.

  • Интерпретация данных - выбор решения из фиксированного множества альтернатив на базе введенной информации о текущей ситуации. Основное назначение - определение сущности рассматриваемой ситуации, выбор гипотез, исходя их фактов. Типичным примером является экспертная система анализа финансового состояния предприятия.
  • Диагностика - выявление причин, приведших к возникновению ситуации. Требуется предварительная интерпретация ситуации с последующей проверкой дополнительных фактов, например, выявление факторов снижения эффективности производства.
  • Коррекция - диагностика, дополненная возможностью оценки и рекомендации действий по исправлению отклонений от нормального состояния рассматриваемых ситуаций.
  • Трансформирующие экспертные системы. В отличие от аналитических статических экспертных систем синтезирующие динамические экспертные системы предполагают повторяющееся преобразование знаний в процессе решения задач, что связано с характером результата, который нельзя заранее предопределить, а также с динамичностью самой проблемной области.

    Для синтезирующих динамических экспертных систем наиболее применимы следующие проблемные области.

  • Проектирование - определение конфигурации объектов с точки зрения достижения заданных критериев эффективности и ограничений, например, проектирование бюджета предприятия или портфеля инвестиций.
  • Прогнозирование - предсказание последствий развития текущих ситуаций на основе математического и эвристического моделирования, например, прогнозирование трендов на биржевых торгах.
  • Диспетчеризация - распределение работ во времени, составление расписаний, например, планирование графика освоения капиталовложений.
  • Планирование - выбор последовательности действий пользователей по достижению поставленной цели, например, планирование процессов поставки продукции.
  • Мониторинг - слежение за текущей ситуацией с возможной последующей коррекцией. Для этого выполняется диагностика, прогнозирование, а в случае необходимости - планирование и коррекция действий пользователей, например, мониторинг сбыта готовой продукции.
  • Управление - мониторинг, дополненный реализацией действий в автоматических системах, например, принятие решений на биржевых торгах.
  • Многоагентные экспертные системы. Для таких динамических систем характерна интеграция в базе знаний нескольких разнородных источников знаний, обменивающихся между собой получаемыми результатами на динамической основе, например, через "доску объявлений".

    Для многоагентных систем характерны следующие особенности:

  • проведение альтернативных рассуждений на основе использования различных источников знаний с механизмом устранения про-тиворечий;
  • распределенное решение проблем, которые разбиваются на параллельно решаемые подпроблемы, соответствующие самостоя-тельным источникам знаний;
  • применение множества стратегий работы механизма вывода заключений в зависимости от типа решаемой проблемы;
  • обработка больших массивов данных, содержащихся в базе данных;
  • способность прерывания решения задач в связи с необходимостью получения дополнительных данных и знаний от пользователей, моделей, параллельно решаемых подпроблем.
  • Технология создания экспертных систем

    Слабая формализуемость процесса принятия решений, его альтернативность и нечеткость, качественная природа используемых знаний, динамичность изменения проблемной области - все эти характерные особенности применения экспертных систем обусловливают сложность и большую трудоемкость их разработки по сравнению с другими информационными системами.

    Извлечение знаний при создании экспертной системы предполагает изучение множества источников, к которым относятся специальная литература, базы фактуальных знаний, отчеты о решении аналогичных проблем, а самое главное, опыт работы специалистов в исследуемой проблемной области.

    Успех проектирования экспертной системы во многом определяется тем, насколько компетентны привлекаемые к разработке эксперты и насколько они способны передать свой опыт инженерам по знаниям. Вместе с тем, эксперты не имеют представления о возможностях и ограничениях ЭС.

    Следовательно, процесс разработки ЭС должен быть организован инженерами по знаниям таким образом, чтобы в процессе их итеративного взаимодействия с экспертами последние получили весь необходимый объем знаний для решения четко очерченных проблем. Этапы проектирования экспертной системы представлены на рис.12.12.

    Однако необходимо учитывать, что эксперты сами представляют собой сверхсложные системы, и их деятельность также зависит от многих внешних и внутренних условий.

    Взаимодействие между экспертами может как стимулировать, так и подавлять их деятельность. Поэтому в разных случаях применяют различные методы экспертизы, отличающиеся характером взаимодействия экспертов друг с другом: анонимные и открытые опросы и анкетирования, совещания, дискуссии, деловые игры, мозговой штурм и т.д. Нередко при работе с экспертами используется метод Дельфи [73].

    На начальных этапах идентификации и концептуализации, связанных с определением контуров будущей системы, инженер по знаниям выступает в роли ученика, а эксперт - в роли учителя, мастера. На заключительных этапах реализации и тестирования инженер по знаниям демонстрирует результаты разработки, адекватность которых проблемной области оценивает эксперт. На этапе тестирования это могут быть совершенно другие эксперты.

    На этапе тестирования созданные экспертные системы оцениваются с позиции двух основных групп критериев: точности и полезности.

    С точностью работы связаны такие характеристики, как правильность выполняемых заключений, адекватность базы знаний проблемной области, обоснованность применяемых методов решения проблемы. Поэтому конечные оценки системе ставят специалисты в проблемной области - эксперты.

    Полезность же экспертной системы характеризуется степенью удовлетворения требований пользователя в части получения необходимых рекомендаций, легкости и естественности взаимодействия с системой, надежности, производительности и стоимости эксплуатации, способности обоснования решений и обучения, настройки на изменение потребностей.

    (рис 12.12) Этапы проектирования экспертной системы

    Оценивание экспертной системы осуществляется по набору тестовых примеров, как из предшествующей практики экспертов, так и специально подобранных ситуаций. Результаты тестирования подлежат статистической обработке, после чего делаются выводы о степени точности работы экспертной системы.

    Следующий этап жизненного цикла экспертной системы - внедрение и опытная эксплуатация в массовом порядке без непосредственного контроля со стороны разработчиков и переход от тестовых примеров к решению реальных задач.

    Важнейшим критерием оценки становится соотношение стоимости системы и ее эффективности. На этом этапе осуществляется сбор критических замечаний и внесение необходимых изменений.

    В результате опытной эксплуатации может потребоваться разработка новых специализированных версий, учитывающих особенности проблемных областей.

    Описание приемов извлечения знаний инженерами знаний представлено в таблице 12.2.

    Первые два этапа разработки экспертной системы составляют логическую стадию, не связанную с применением четко определенного инструментального средства.

    Последующие этапы реализуются в рамках физического создания проекта на базе выбранного инструментального средства.

    Вместе с тем, процесс создания экспертной системы как сложного программного продукта имеет смысл выполнять на основе прототипного проектирования, сущность которого сводится к постоянному наращиванию базы знаний, начиная с логической стадии.

    Прототипная технология создания экспертной системы означает, что простейший прототип будущей системы реализуется с помощью любого подручного инструментального средства еще на этапах идентификации и концептуализации. В дальнейшем этот прототип детализируется, концептуальная модель уточняется, реализация выполняется в среде окончательно выбранного инструментального средства.

    Приемы извлечения знаний
    Приемы Описание
    1. Наблюдение Инженер наблюдает, не вмешиваясь, за тем, как эксперт решает реальную задачу
    2. Обсуждение задачи Инженер на представительном множестве задач неформально обсуждает с экспертом данные, знания и процедуры решения
    3. Описание задачи Эксперт описывает решение задач для типичных запросов
    4. Анализ решения Эксперт комментирует получаемые результаты решения задачи, детализируя ход рассуждений
    5. Проверка системы Эксперт предлагает инженеру перечень задач для решения (от простых до сложных), которые решаются разработанной системой
    6. Исследование системы Эксперт исследует и критикует структуру базы знаний и работу механизма вывода
    7. Оценка системы Инженер предлагает новым экспертам оценить решения разработанной системы

    Идентификация проблемной области. Этап идентификации проблемной области включает определение назначения и сферы применения экспертной системы, подбор экспертов и группы инженеров по знаниям, выделение ресурсов, постановку и параметризацию решаемых задач.

    Начало работ по созданию экспертной системы инициируют руководители компаний (предприятий, учреждений). Обычно необходимость разработки экспертной системы в той или иной сфере деятельности связана с затруднениями лиц, принимающих решение, что сказывается на эффективности функционирования компании. Эти затруднения могут быть обусловлены недостаточным опытом работы в данной области, сложностью постоянного привлечения экспертов, нехваткой трудовых ресурсов для решения простых интеллектуальных задач, необходимостью интеграции разнообразных источников знаний. Как правило, назначение экспертной системы связано с одной из следующих областей:

  • обучение и консультация неопытных пользователей;
  • распространение и использование уникального опыта экспертов;
  • автоматизация работы экспертов по принятию решений;
  • оптимизация решения проблем, выдвижение и проверка гипотез.
  • Сфера применения экспертной системы характеризует тот круг задач, который подлежит формализации, например, "оценка финансового состояния предприятия", "выбор поставщика продукции", "формирование маркетинговой стратегии" и т.д.

    Обычно сложность решаемых в экспертной системе проблем должна соответствовать трудоемкости работы эксперта в течение нескольких часов. Более сложные задачи имеет смысл разбивать на совокупности взаимосвязанных задач, которые подлежат разработке в рамках нескольких экспертных систем.

    Ограничивающими факторами на разработку экспертной системы выступают отводимые сроки, финансовые ресурсы и программно-техническая среда. От этих ограничений зависит количественный и качественный состав групп инженеров по знаниям и экспертов, глубина прорабатываемых вопросов, адекватность и эффективность решения проблем. Обычно различают три стратегии разработки экспертных систем [74]:

  • широкий набор задач, каждая из которых ориентирована на узкую проблемную область;
  • концентрированный набор задач, определяющий основные направления повышения эффективности функционирования эко-номического объекта;
  • комплексный набор задач, определяющий организацию всей деятельности экономического объекта.
  • После предварительного определения контуров разрабатываемой экспертной системы инженеры по знаниям совместно с экспертами определяют:

  • класс решаемых задач (прогнозирование, планирование, проектирование, мониторинг, управление);
  • критерии эффективности результатов решения задач (минимизация использования ресурсов, повышение качества продукции и обслуживания, ускорение оборачиваемости капитала и т.д.);
  • критерии эффективности процесса решения задач (повышение точности принимаемых решений, учет большего числа факторов, просчет большего числа альтернативных вариантов, адаптивность к изменениям проблемной области и информационных потреб-ностей пользователей, сокращение сроков принятия решений);
  • цели решаемых задач;
  • подцели (разбиение задачи на подзадачи, для каждой из которых определяется своя цель);
  • исходные данные (совокупность используемых факторов);
  • особенности используемых данных (определенность / неопределенность, статичность / динамичность, одноцелевая / многоцелевая направленность, единственность / множественность источников знаний).
  • Построение концептуальной модели. На этапе построения концептуальной модели создается целостное и системное описание используемых знаний, отражающее сущность функционирования проблемной области.

    От качества построения концептуальной модели проблемной области во многом зависит, насколько часто в дальнейшем по мере развития проекта будет выполняться переработка базы знаний.

    Хорошая концептуальная модель может только уточняться (детализироваться или упрощаться), но не перестраиваться.

    Результат построения концептуальной модели обычно представляется в виде наглядных графических схем:

  • объектная модель описывает структуру предметной области как совокупности взаимосвязанных объектов;
  • функциональная модель отражает действия и преобразования над объектами;
  • поведенческая модель рассматривает взаимодействия объектов во временном аспекте.
  • Первые две модели описывают статические аспекты функционирования проблемной области, а третья модель - динамику изменения ее состояний. Естественно, что для различных классов задач могут требоваться разные виды моделей, а, следовательно, и ориентированные на них методы представления знаний.

    Формализация базы знаний. На этапе формализации базы знаний осуществляется выбор метода представления знаний и осуществляется проектирование логической структуры базы знаний.

    Рассмотрим классификацию методов представления знаний:

  • логическая модель реализует и объекты, и правила с помощью предикатов первого порядка, является строго формализованной моделью с универсальным дедуктивным и монотонным методом логического вывода "от цели к данным";
  • продукционная модель реализует эвристические методы вывода на правилах и может обрабатывать неопределенности в виде ус-ловных вероятностей или коэффициентов уверенности, а также выполнять монотонный или немонотонный вывод;
  • семантическая сеть отображает разнообразные отношения объектов; фреймовая модель, как частный случай семантической сети, использует для реализации операционного знания присоединенные процедуры;
  • объектно-ориентированная модель, как развитие фреймовой модели, реализуя обмен сообщениями между объектами, в большей степени ориентирована на динамические задачи и отражение поведенческой модели.
  • Рассмотрим применение аппарата нечеткой логики на примере оценки надежности поставщика, в котором кроме фактора финансового состояния учитывается и фактор формы собственности (рис.12.13).

    (рис 12.13) Применение нечеткой логики

    Пусть государственное предприятие не имеет задолженности с уверенностью 60% и предполагается, что его рентабельность удовлетворительна с уверенностью 80%. Фрагмент множества правил имеет следующий вид.

    Правило 1: если Задолженность = "нет" и Рентабельность = "удовлетворительна", то Финансовое состояние = "удовлетвори-тельно" cf 100.

    Правило 2: если Финансовое состояние = "удовлетворительно", то Надежность = "есть" cf 90.

    Правило 3: если Предприятие = "государственное", то Надежность = "есть" cf 50.

    Результат выполнения первого правила:

    $$cf (посылки) = min (60,80) = 60,\\ cf (Финансовое\ состояние = "удовлетворительно") = 60*100/100 = 60.$$

    Результат выполнения второго правила:

    $$Cf (Надежность = "есть") = 60*90/100 = 54$$

    Результат выполнения третьего правила:

    $$Cf (Надежность = "есть") = 54 + 50 - 54*50/100 = 67$$

    Для динамических моделей важны:

  • рациональная организация памяти системы для запоминания и обновления получаемых промежуточных результатов,
  • обмен данными между различными источниками знаний для достижения нескольких целей,
  • изменение стратегий вывода с выдвижения гипотез (прямая аргументация) к их проверке (обратная аргументация).
  • Целям построения таких гибких механизмов вывода служит применение технологии "доски объявлений", через которую в результате осуществления событий источники знаний обмениваются сообщениями.

    В целях динамического реагирования на события некоторые продукционные модели используют специальные правила-демоны, которые формулируются следующим образом: "Всякий раз, как происходит некоторое событие, выполнить некоторое действие". Например: всякий раз, как становится известным значение переменной "Поставщик", выполнить набор правил "Финансовый анализ предприятия".

    В программном средстве GURU подобное правило будет записано следующим образом:

    IF: KNOWN ("Поставщик") = true THEN: CONSULT FIN_AN

    Для динамических экспертных систем характерна также обработка времени как самостоятельного атрибута аргументации логического вывода: если в течение дня уровень запаса понизился больше, чем на 50%, то выполнить набор правил "Выбор поставщика для поставки".

    Общим недостатком всех моделей представления знаний, основанных на правилах, является недостаточно глубокое отражение семантики проблемной области, что может сказываться на гибкости формулирования запросов пользователей к экспертным системам. Этот недостаток снимается в объектно-ориентированных методах представления знаний.

    Рекомендации по выбору экспертной системы

    На этапе реализации экспертной системы происходит физическое наполнение базы знаний и настройка всех программных механизмов в рамках выбранного инструментального средства, а при необходимости - и программирование специализированных модулей.

    Особенности реализации экспертной системы во многом определяются характером инструментального средства, в качестве которого могут выступать программные оболочки (shells), генераторы (интегрированные среды), языки представления знаний (языки программирования).

    Оболочки имеют реализованные механизмы вывода, накопления, объяснения знаний, диалоговый компонент, что, с одной стороны, упрощает разработку программной части экспертной системы, поскольку не требуется программирование, а с другой стороны, усложняет разработку базы знаний вследствие возможного несоответствия системы требованиям структуры.

    Использование языков представления знаний, таких как язык логического программирования PROLOG, язык функционального программирования LISP, язык объектно-ориентированного программирования SmallTalk, язык продукционных правил ОPS5 и другие, повышает гибкость разрабатываемой системы и одновременно увеличивает трудоемкость разработки.

    Скелетные оболочки. Наиболее распространенными инструментальными средствами для создания экспертных систем являются генераторы или интегрированные среды разработки, например, G2 (фирма Gensym, дистрибьютор фирма ArgusSoft), ART-Enterprise (фирма Inference, дистрибьютор фирма "Метатехнология"), GURU (фирма MDBS, дистрибьютор фирма "ЦПС", Тверь).

    Указанные среды позволяют настраивать программные средства на особенности проблемных областей. При необходимости предоставляют возможность программировать на встроенных языках и осуществлять эффективный экспорт/импорт данных с другими инструментальными средствами.

    Проблемно- и предметно-ориентированные системы. Преимущество предметно-ориентированных систем заключается в более простой адаптации к конкретной предметной области, а следовательно, и в сокращении затрат на разработку. Например, интеллектуальная система для разработки финансовых приложений Cogensys Judgment Software (Cogensys Corp) стоит 200 тыс. долл.

    Экспертные системы реального времени. Среди специализированных инструментальных средств интеллектуальных систем основной удельный вес занимают экспертные системы реального времени, позволяющие динамически управлять непрерывными процессами (70% рынка).

    Бесспорным лидером в разработке экспертных систем реального времени является фирма Gensym с инструментальным средством G2 (дистрибьютор в России - фирма ArgusSoft), имеющая внедрения в таких компаниях, как IBM, NASA, General Electric, Nissan и др.

    На базе G2, в свою очередь, созданы такие проблемно-ориентированные комплексы, как GDA для решения задач диагностики, разработки, ReThink для моделирования бизнес-процессов (бизнес-реинжиниринга), NeurOnline для поддержки нейронной сети, IPS для решения задач динамического планирования, FaultExpert для управления телекоммуникациями и др.

    Например, G2 (фирма Gensym, дистрибьютор фирма ArgusSoft), ART-Enterprise (фирма Inference, дистрибьютор фирма "Метатехноло-гия"), GURU (фирма MDBS, дистрибьютор фирма "ЦПС", Тверь), которые позволяют настраивать программные средства на особенности проблемных областей, при необходимости предоставляют возможность программировать на встроенных языках и осуществлять эффективный экспорт/импорт данных с другими инструментальными средствами.

    Отечественные экспертные системы. Среди отечественных разработок следует отметить экспертную оболочку ЭКО (ArgusSoft) и программный комплекс SIMER-MIRAGE (Исследовательский центр искусственного интеллекта ИПС РАН), который предоставляет инструментальные средства как автоматизации разработки, так и поддержки экспертных систем.

    В процессе жизненного цикла разработки экспертной системы инструментальные средства могут сменять друг друга по мере расширения базы знаний. Так, на этапе проектирования прототипа требуется его быстрая разработка в ущерб производительности, в то время как на этапе разработки промышленной версии на первый план выходит обеспечение эффективности функционирования.

    На выбор инструментальных средств экспертной системы, в основе которых лежит определенный метод представления знаний, ос-новное влияние оказывает класс решаемых задач (проблемных областей). И прежде всего, характер полученной концептуальной модели, определяющий множество требований в части отображения объектов, действий над объектами, методов обработки неопределенностей, механизмов вывода.

    Инструментальные средства, в свою очередь, характеризуются определенными возможностями по реализации этих требований.

    Сущность алгоритма выбора инструментальных средств сводится к наложению требований проблемной области на возможности инструментальных средств и определению наилучших по заданным ограничениям (таблица 12.2).

    В таблице 12.3. оценки инструментальных средств для решения различных классов задач заданы в рангах.

    Рекомендации по выбору инструментальных средств
    Классы решаемых задач Программные инструментальные средства
    Название ЭКО GURU Nexpert Object LEVEL ART Enterprise G2
    Интерпретация 3 1 1 1 2 3
    Диагностика 1 2 2 2 3 2
    Прогнозирование 2 3 4 3 4 3
    Проектирование - - 3 5 1 5
    Планирование 5 4 5 1

    В качестве других критериев, по которым можно судить о возможности создания экспертной системы, следует отметить следующие:

  • наличие экспертов, компетентных в избранном круге вопросов, которые согласны сотрудничать при создании ЭС;
  • поставленная проблема должна быть достаточно важной и актуальной. Это могут быть проблемы, требующие высокого уровня экспертизы, либо простые, но трудоемкие, многократно повторяющиеся проверки. Нет смысла тратить время на решение проблем, которые возникают редко и могут быть разрешены человеком с обычной квалификацией;
  • необходимо четко ограничивать круг решаемых задач, т. е. предметная область выбирается достаточно узкой, чтобы избежать "комбинаторного взрыва" объема информации, необходимой для компетентного решения поставленной задачи;
  • необходима согласованность мнений экспертов о том, как следует решать поставленные задачи, какие факты необходимо использовать и каковы общие правила вынесения суждений. В противном случае невозможно расширить базу знаний за пределы опыта одного человека и осуществить синтез экспертных знаний из нескольких областей;
  • должно быть достаточно исходных данных для проверки работоспособности экспертной системы в выбранной предметной обла-сти, чтобы разработчики смогли убедиться в достижимости некоторого заданного уровня ее функционирования;
  • должна обеспечиваться возможность постепенного наращивания системы. База знаний должна легко расширяться и коррек-тироваться, так как правила часто меняются с появлением новых фактов.
  • Системы поддержки принятия решений

    Определение систем поддержки принятия решений

    Большинство авторов под системами поддержки принятия решений (СППР) понимают интерактивные компьютерные системы, которые помогают лицу, принимающему решение (ЛПР), использовать информацию и модели для решения слабо структурированных или трудно формализуемых задач

    Результат внедрения СППР заключается в повышении эффективности принимаемых решений. Значимость для менеджеров - создание инструмента, находящегося под их полным контролем, который не пытается предопределить цели или навязать свое решение.

    Выделим специфические особенности СППР:

  • позволяют ликвидировать разрыв между аналитиками и лицами, принимающими решения, поскольку их конечными пользовате-лями являются именно специалисты, принимающие решения, а не технические специалисты;
  • используют экономико-математические методы и модели для обоснования альтернатив (вариантов управленческих решений);
  • содержат базу данных;
  • отображают информацию в формате и терминологии, которые привычны ЛПР;
  • выборочно предоставляют информацию и избегают избыточности информации.
  • Характеристика различных систем поддержки принятия решений

    Представим характеристику существующих систем поддержки принятия решений в виде таблицы 12.4.

    Сводная таблица систем поддержки принятия решений
    Наименование СППР Официальный сайт системы Характеристика
    Экспертная система Поддержки принятия Решений (ЭСППР) http://82.179.249.12/ edss/ Система ориентирована на автоматизацию процедуры анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений. Относится к классу информационных систем, сочетающих преимущества экспертных систем и систем поддержки принятия решений
    Expert Choice http://www. expertchoice.com Коммерческий программный продукт, разработанный на основе метода анализа иерархий для поддержки принятия решений различным организациям. Система имеет три варианта поставки: Comparion Core™, Expert Choice 11.5™ и Expert Choice Inside
    Super Decisions http://www. superdecisions.com Программный продукт, разработанный на основе метода аналитических сетей (Analytic Network Process)
    Decision Lens (Decision Lens Web) http://www. decisionlens.com Коммерческий программный продукт для поддержки принятия решений организациями, обладающий следующими методологи-ческими особенностями: - теоретические основы системы - методы анализа иерархий и аналитических сетей; - наличие веб-интерфейса; - возможность групповой работы
    Imaginatik Idea Central http://www. imaginatik.com Коммерческая система, являющаяся веб-приложением для обработки мнений экспертов
    UTA PLUS http://www. lamsade. dauphine.fr/enlish/ software. html Реализует метод UTA, который может быть использован для решения задач многокритериального анализа. Программа имеет на-глядный графический интерфейс
    ELECTRE IS http://www. lamsade. dauphine.fr/ enlish/ software. html Система, основанная на многокритериальном методе из семейства ELECTRE, который позволяет использовать псевдокритерии и пороговые значения при принятии решений. В процессе вычислений система строит граф. Искомый набор альтернатив - это ядро этого графа
    ELECTRE III-IV http://www. lamsade. dauphine.fr/english/ software. html Система, реализующая метод из семейства ELECTRE для критериев, которые не имеют оценок относительной значимости. Ме-тод, лежащий в основе системы, позволяет ранжировать альтернативы
    ELECTRE TRI http://www. lamsade. dauphine.fr/enlish/ software. html Система, реализующая метод из семейства ELECTRE для решения проблем, которые требуют сегментации. Процесс сегментации основан на оценке внутренней стоимости альтернатив. В системе существует модуль, способный самообучаться на тестовых ситуаци-ях, определяя параметры модели. ELECTRE TRI успешно применяется в задачах с большим количеством альтернатив
    IRIS http://www4.fe.uc.pt/ lmcdias/ iris.htm Система реализует задачу сортировки альтернатив в многокритериальных задачах принятия решений. Допускает задание порого-вых ограничений пользователем для критериев (признаков). Способна оценивать точность вычислений. Выводит результат вычис-лений в виде отчета
    Император 3.1 http://www. neirosplav.com Возможности программы позволяют решать задачи рейтингования, выбора альтернатив, распределения ресурсов, прогнозирова-ния, планирования, учета предпочтений, моделирования ситуаций. В основу системы поддержки принятия решения "Император" положен метод анализа иерархий
    СППР "Эксперт" http://lab12.geosys.ru/pageslab/lab12_expert.htm Система основана на методе анализа иерархий (МАИ) Т. Саати. Особенности системы: поддержка как числовых значений, так и субъективных вербальных предпочтений пользователя. Возможность анализа данных на предмет согласованности и достоверности, исправление несогласованности. Удобный графический интерфейс, инструменты для формализации проблемы, анализа результатов. Подробные печатные отчеты. Наличие библиотеки типовых иерархий для решения задач прогнозирования и управления в различных сферах деятельности. Наличие библиотеки решений типовых задач в области финансов, экономики, управлении персоналом, предприятием и т.п.
    OPTIMUM http://www. tomakechoice. com/paper/ Odessa2009p.pdf Система поддержки принятия решений основана на методе анализа иерархий (МАИ). В программе реализована возможность настройки пользовательского интерфейса. Каждый пользователь может создать для себя удобное рабочее место в данной программе. Справочная система содержит описание всех инструментов приложения
    СППР "Выбор" 5.3 http://www.cirtas.ru/ product. php? id=10 Система является простым и удобным средством, которое поможет структурировать проблему; построить набор альтернатив; выделить характеризующие их факторы; задать значимость этих факторов; оценить альтернативы по каждому из факторов; найти неточности и противоречия в суждениях лица, принимающего решение (ЛПР)/эксперта; проранжировать альтернативы; провести анализ решения и обосновать полученные результаты. Может использоваться при решении следующих типовых задач: оценка качества организационных, проектных и конструкторских решений; определение политики инвестиций в различных областях; задачи размещения (выбор места расположения вредных и опасных производств, пунктов обслуживания); распределение ресурсов; проведение анализа проблемы по методу "стоимость-эффективность"; стратегическое планирование; проектирование и выбор оборудования, товаров
    MPRIORITY http://www.tomake choice.com/ mpriority.html Система базируется на методе анализа иерархий. Систему "MPRIORITY" от ее аналогов отличает диалоговый интерфейс, адаптированный под особенности МАИ и восприятие пользователя. Программа содержит диалоговые средства, позволяющие получать наиболее полную информацию о проведенных попарных сравнениях и устранять возможные несогласованности в матрицах попарных сравнений. Использование присутствующего в программной системе механизма шаблонов (шаблон - готовая иерархия для одной из задач принятия решений) позволяет пользователю адаптировать программную систему под область своей деятельности
    WinEXP+ http://www. teleform.ru/pages/ 0002/0006/0001/ 0002.html В основе системы - метод анализа иерархий (МАИ). Функциональные возможности системы: создание сложных и разветвленных иерархий, вычисление приоритетов альтернативных решений. Достоинства системы: дружественный интерфейс, включающий интерактивную справку. Гибкие цветовые настройки системы. Возможность расширения системы. Универсальность системы в отношении ее применения в различных областях деятельности. Простота и доступность при обучении пользователей

    Выделение признаков классификации СППР

    Сформулируем признаки, с помощью которых целесообразно описывать/классифицировать СППР, а также поясним отдельные признаки на примере различных СППР.

  • Технические спецификации.

  • Наименование системы.
  • Тип пользователя.
  • IT-составляющая (перечень используемых информационных технологий).
  • Совместимость с другими программными продуктами.
  • Особенности интерфейса.

  • Под особенностями интерфейса подразумеваются как применяемые информационные технологии (например, наличие веб-интерфейса, использование технологии AJAX и т.п.), так и архитектурные особенности (например, наличие каталога решаемых задач, доступность каких-либо сервисов с каждой страницы и т.п.).
  • Методы принятия решений, используемые в СППР. Большинство существующих СППР используют какой-либо один математический метод принятия решений, в основном метод анализа иерархий Томаса Л. Саати. Важнейшим преимуществом СППР является многообразие используемых методов принятия решений, поскольку в этом случае альтернативы оцениваются с позиций различных математических моделей, отражающих отдельные аспекты задачи принятия решения.
  • Особенности ввода исходных данных. Входные данные могут формироваться вручную, подгружаться из внешних источников или копироваться из уже созданных в системе задач. Например, система UTA позволяет только ручной ввод данных. Система SuperDecisions допускает не только ручной ввод данных, но и загрузку из внешних источников. Система ЭСППР предоставляет возможность не только ручного ввода данных, но и копирования данных из уже имеющихся вариантов решения задачи, созданных ранее в системе.
  • Особенности представления результата решения задачи. Выходные данные в разных системах формируются с разной степенью детализации. Преимуществом обладают системы, формирующие выходную информацию наиболее детально. Часто решение задачи представляется пользователю в виде отчета, содержащего как исходные данные задачи, так и результат выбора.

    В отдельных системах реализован анализ чувствительности результатов, позволяющий проследить, как изменение весов критериев влияет на результат решения задачи.

  • Наличие базы знаний. База знаний - это набор правил для выбора соответствующих методов принятия решений в зависимости от условий задачи принятия решения. Единственной системой, имеющей базу знаний, является ЭСППР.
  • Наличие базы данных. База данных СППР служит для хранения данных, описания задач и методов принятия решений.
  • Оценка альтернатив.

  • Способы задания множества альтернатив. Множество альтернатив (вариантов решений) может быть конечным, счетным, представлено в виде подмножества n-мерного пространства или задано иным способом. В ЭСППР множество альтернатив может быть конечным или представлено в виде подмножества n-мерного пространства.
  • Способы задания предпочтений на множестве альтернатив. Существенным преимуществом обладают системы, предоставляющие возможность выбора различных шкал для задания оценок альтернатив. Например, в системе Expert Choice (модуль Comparion™ Suite) предусмотрены следующие варианты:

  • Pairwise - оценки задаются для каждой пары альтернатив;
  • Rating scale - оценки задаются в порядковой шкале;
  • Simple utility curve - оценки проставляются на заранее построенной кривой;
  • Advanced utility curve - оценки проставляются на заранее построенной кривой с расширенными возможностями;
  • Direct Data input - прямой ввод оценок;
  • Step function - прямой ввод оценок в интервале от 0 до 1.
  • Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам. Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам определяются методами принятия решения, используемыми в СППР. В качестве примера можно привести принцип большинства, принцип Парето, принцип последовательного рассмотрения критериев, принцип Саати.
  • Способы задания относительной значимости признаков (критериев). Большинство СППР позволяют задавать относительную зна-чимость признаков экспертно. Кроме того, существуют системы, в которых предусматривается возможность рассчитывать вес признаков, например, SuperDecisions и Expert Choice.
  • Проверка согласованности оценок альтернатив по отдельным признакам. Проверка согласованности входных данных позволяет избежать формирования суждений на основе противоречивых оценок. Например, в СППР, основанных на методе анализа иерархий, рассчитывается коэффициент согласованности для всех матриц попарных сравнений. Значение данного коэффициента не должно превышать некоторого установленного уровня. В случае его превышения эксперту рекомендуется пересмотреть сформированные оценки.
  • Возможность согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях. Учет условий внешней среды, возможные реализации которых в совокупности задают проблемные ситуации принятия решений, существенно повышает качество аналитического обоснования альтернатив. Единственной СППР, включающей в себя методы принятия решений в условиях риска и неопределенности, является ЭСППР. При этом выделяют:

  • принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях в условиях неопределенности (принципы Парето, пессимизма, оптимизма, Гурвица, антагонистического игрока, Сэвиджа, Лапласа);
  • принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях с учетом вероятности их появления (принцип большинства или принцип Байеса).
  • Организация работы с экспертами.

  • Возможность привлечения экспертов. Современные СППР обладают возможностью сбора и обработки групповых суждений экспертов. Некоторые системы позволяют присваивать различные роли экспертам, привлекаемым для решения задачи. Например, система Expert Choice (модуль Comparion™ Suite) предусматривает роли администраторов и простых экспертов. Простые эксперты имеют возможность задавать оценки, администраторы - редактировать исходные данные задачи.
  • Учет коэффициентов компетентности экспертов. В большинстве случаев предполагается ручной ввод коэффициентов компетентности экспертов.
  • Принципы согласования оценок экспертов. Среди таких принципов можно выделить принцип большинства, принцип Парето, расчет среднего геометрического отдельных оценок.
  • Оценка согласованности мнений экспертов. Для оценки согласованности мнений экспертов, которые высказывают свои предпочтения в порядковой шкале, может использоваться коэффициент частной ранговой корреляции Кенделла и взвешенное расстояние между предпочтениями экспертов (модификация коэффициента частной ранговой корреляции Спирмена).
  • Особенности Экспертной системы поддержки принятия решений

    Информационная система "Экспертная система поддержки принятия решений (ЭСППР)" ориентирована на автоматизацию процедур анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений.

    Выделим особенности ЭСППР:

  • обеспечивает проведение расчетов для обоснования альтернатив на основе экономико-математических методов и моделей с ис-пользованием экспертных оценок специалистов;
  • содержит множество математических методов и моделей (в конкретной реализации около 50) в отличие от большинства СППР, использующих, как правило, один метод принятия решения;
  • включает методы принятия решений в условиях неопределенности и риска, предусматривающие моделирование проблемных си-туаций принятия решений;
  • содержит базу знаний: набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи;
  • осуществляет процедуру поиска метода принятия решения путем выбора пользователем ответа (из предлагаемого набора ответов) на вопросы, задаваемые системой, об элементах задачи принятия решения;
  • не только дает возможность выбрать метод принятия решения для конкретной задачи, но и обеспечивает ее практическое решение на основе этого метода;
  • содержит базу данных для хранения информации, необходимой для проведения расчетов; описания задач и методов принятия ре-шений; формирования отчетов; поддержки многоязычного интерфейса, добавления новых методов принятия решений без изменения программного кода системы;
  • не является проблемно-ориентированной: на основе ЭСППР может быть решена задача принятия решения из любой проблемной области;
  • обеспечивает коллегиальность в принятии решений, позволяя обосновывать варианты решений на основе консолидации мнений экспертов;
  • автоматизирует процедуру формирования отчетов о вариантах решения задачи на основе реляционной базы данных;
  • проводит многомерный анализ решаемых задач и формирование аналитических отчетов с использованием OLAP-сервера;
  • обеспечивает доступ конечных пользователей к системе с применением технологии "Тонкий клиент" (через интернет-браузер и веб-сервер).
  • Архитектура ЭСППР

    ЭСППР включает в себя: модуль интерактивного общения с пользователем; модуль выбора метода принятия решения; модуль принятия решений; модуль оперативного анализа и генерации отчетности, модуль извлечения знаний (рис.12.14).

    Назначением модуля интерактивного общения с пользователем является обеспечение средствами авторизации доступа; графического ввода/вывода информации; одновременного доступа нескольких пользователей к ЭСППР через веб-браузер.

    (рис 12.14) Архитектура Экспертной системы поддержки принятия решений

    Данный модуль позволяет создавать собственные задачи; редактировать задачи; находить задачу по ключевым словам; вводить экспертные оценки, необходимые для решения задачи; посылать приглашение экспертам; присваивать статус эксперта; отбирать статус эксперта; генерировать отчет; назначать права доступа к задаче.

    Назначением модуля выбора метода является обеспечение поиска конкретного метода, исходя из особенностей поставленной задачи, используя информационно-справочные функции, предоставляемые системой.

    Данный модуль позволяет выявить информацию об элементах решаемой задачи посредством выбора пользователем одного из возможных ответов на вопросы, задаваемые системой. Исключает противоречия в следовании отдельных вопросов, когда каждый следующий вопрос рассматривается как отклик на предыдущие ответы пользователя. Осуществляет загрузку и передачу управления модулю, реализующему этап принятия решения.

    Назначением модуля принятия решений является обеспечение нахождения эффективного варианта решения на основе выбранного метода; возможности многовариантного решения поставленной задачи с использованием различных экономико-математических методов; участия экспертов в оценке альтернатив.

    Модуль оперативного анализа и генерации отчетности направлен на формирование отчетности по задачам и аналитической отчетности.

    Аналитические отчеты на основе многомерной базы данных основываются на введении набора показателей по различным аналитическим направлениям: количество пользователей в системе; количество экспертов, количество задач; количество вариантов решения задач; количество просмотров задачи пользователями; время, затраченное на получения ответа по варианту решения.

    Назначением модуля извлечения знаний является нахождение схожей задачи для использования в качестве аналога для самостоятельной постановки.

    Реализация выбора метода принятия решения в ЭСППР

    ЭСППР допускает два варианта выбора метода принятия решения: путем ответа на задаваемые системой вопросы и в явном виде (по названию метода).

    При выборе метода путем ответа на вопросы пользователю предлагается цепочка вопросов с несколькими вариантами ответов на каждый вопрос. Выбранный ответ приводит к тому, что из полного списка методов система постепенно удаляет те методы, которые не удовлетворяют выбранным ответам. В итоге остается единственный метод, с помощью которого будет решаться задача.

    Выбор метода в явном виде применяется в том случае, когда пользователь знает, какой из методов должен использоваться для решения задачи.

    (рис 12.15)

    Страница выбора метода принятия решений в ЭСППР содержит несколько рабочих областей (рис. 12.15.).

    Область вопросов. В этой области отображаются вопросы, ответы на которые приводят к выбору метода принятия решения. Каждый вопрос содержит информацию об одном из элементов задачи принятия решения.

    Область подсказок к вопросам. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного вопроса. Подсказка выводится на экран автоматически при появлении очередного вопроса.

    Область вариантов ответов. В данной области располагаются допустимые варианты ответов на текущий вопрос. Варианты ответов отображаются в виде списка, из которого пользователь может выбрать только один элемент.

    Область подсказок к вариантам ответов. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного варианта ответа. Для вывода подсказки на экран следует отметить тот или иной вариант ответа путем активизации соответствующего переключателя.

    Область истории ответов. В этой области отображается содержание тех ответов, которые были выбраны пользователем в ходе проведения опроса. Ответы располагаются в хронологической последовательности, т.е. в том порядке, в котором пользователь отвечал на вопросы. При каждом новом сеансе выбора метода принятия решения история ответов очищается.

    Область допустимых методов принятия решения. В данной области отображается список допустимых методов, т.е. удовлетворяющих всем требованиям, которые были заданы ранее ответами пользователя на вопросы. При этом в начале опроса в списке присутствуют все методы, включенные в систему, а по мере продвижения вдоль цепочки вопросов и ответов их количество постепенно уменьшается, что в итоге позволяет сократить круг допустимых методов до единственного метода.

    Область подсказок к методам принятия решения. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) об условиях применения того или иного метода приятия решения. Для вывода подсказки на экран следует отметить соответствующий метод (в области допустимых методов) путем активизации соответствующего переключателя.

    Выбор метода принятия решения является необходимым условием для перехода к описанию параметров решения задачи и далее - к вводу исходных данных задачи и запуску процедуры ее решения.

    Характеристика ЭСППР по выделенным признакам

    Приведем характерные особенности ЭСППР по выделенным выше признакам.

    Особенности ЭСППР по выделенным признакам
    1. Технические спецификации
    1.1. Наименование системы ЭСППР
    1.2. Тип пользователя Лицо, принимающее решения
    IT-составляющая (перечень используемых информационных технологий) Программное обеспечение ЭСППР разработано на языке программирования MS Visual C# в среде Microsoft Visual Studio 2005. База данных системы разработана и функционирует в РСУБД Microsoft SQL Server 2005. Аналитическая отчетность системы реализо-вана и функционирует в ProСlarity Analytics Server. Многомерные витрины данных для аналитической отчетности реализованы и функционируют в Microsoft SQL Server 2005 Analysis Services
    1.4. Совместимость с другими программными продуктами В текущей версии системы совместимость не реализована
    2. Особенности интерфейса Обеспечивает доступ конечных пользователей к системе с применением технологии "Тонкий клиент" (через интернет-браузер и веб-сервер)
    3. Методы принятия решений, используемые в СППР Текущая версия системы содержит около 50-ти математических методов принятия решений
    4. Особенности ввода исходных данных Входные данные задаются пользователем вручную либо копируются из существующих в системе вариантов решения задачи
    5. Особенности представления результата решения задачи Выходные данные формируются в виде отчета, содержащего результаты решения задачи с использованием различных математических методов. В ЭСППР реализован модуль аналитической отчетности, характеризующий эффективность использования системы
    6. Наличие базы знаний База знаний содержит набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи
    7. Наличие базы данных База данных содержит информацию, необходимую для проведения расчетов; описания задач и методов принятия решений; формирования отчетов; поддержки многоязычного интерфейса, добавления новых методов принятия решений без изменения программного кода системы
    8. Оценка альтернатив
    8.1. Способы задания множества альтернатив Множество альтернатив может быть конечным или представлено в виде подмножества n-мерного пространства
    8.2. Способы задания предпочтений на множестве альтернатив Могут быть заданы количественные оценки или порядковые оценки альтернатив по каждому критерию (признаку)
    8.3. Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам Принципы большинства; Парето; последовательного рассмотрения критериев. Возможно решение задачи в два этапа: на первом этапе для согласования оценок альтернатив с позиций различных критериев (признаков) применяется принцип Парето, на втором этапе - принцип большинства
    8.4. Способы задания относительной значимости признаков (критериев) Экспертно в 10- или 100-балльной шкале
    8.5. Проверка согласованности оценок альтернатив по отдельным признакам отсутствует
    9. Возможность согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях
    9.1. Принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях в условиях неопределенности Принципы Парето; пессимизма; оптимизма; Гурвица; антагонистического игрока; Сэвиджа; Лапласа
    9.2. Принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях с учетом вероятности их появления Принципы большинства; Байеса
    10. Организация работы с экспертами
    10.1. Возможность привлечения экспертов Работа с экспертами реализована во всех методах принятия групповых решений
    10.2. Учет коэффициентов компетентности экспертов Коэффициенты компетентности экспертов вводятся в 10- или 100-балльной шкале
    10.3. Принципы согласования оценок экспертов Принципы большинства и Парето. Возможно решение задачи в два этапа. На первом этапе для согласования оценок альтернатив с позиций различных экспертов применяется принцип Парето, на втором этапе - принцип большинства
    10.4. Оценка согласованности мнений экспертов отсутствует

    Специализированные аналитические приложения

    Перечисленные выше классы аналитических приложений носят общий характер и в той или иной мере могут быть использованы организациями различной отраслевой принадлежности (хотя конкретные модели, конечно же, будут учитывать как особенности отрасли, так и индивидуальные особенности отдельных организаций). Тем не менее, нельзя забывать и о том, что отраслевая специфика может порождать специфические классы аналитических задач, свойственных тем или иным предметным областям. Информатизацию таких задач осуществляют специализированные аналитические приложения для конкретных предметных областей. Примерами таких решений могут служить системы инвестиционного анализа и системы анализа рынка ценных бумаг.

    Системы инвестиционного анализа помогают произвести экономическую оценку инвестиционных проектов с учетом предполагаемых инвестиций и ожидаемых результатов на основе довольно широкого набора методов и моделей. Примерами таких систем могут служить отечественные разработки Project Expert и Prime Expert.

    Системы анализа рынка ценных бумаг позволяют анализировать сведения, поступающие из различных источников информации о фондовом рынке, включая открытые базы данных и системы биржевой торговли. Примерами таких систем могут служить системы технического анализа Omega Research ProSuite и MetaStock. Кроме того, среди аналитических приложений этого класса присутствуют системы, реализующие другие методы, например, методы фундаментального анализа ценных бумаг, статистические или нейросетевые методы.

    Можно отметить, что круг информационных систем, относящихся к аналитическим приложениям, весьма широк. Впрочем, это не удивительно, учитывая емкость понятия "экономический анализ", разнообразие аналитических задач и применяемых для их решения методов и моделей. Также отметим, что хотя большинство аналитических систем так или иначе основаны на обработке количественной информации, это не исключает возможности использования экспертных оценок, применяемых для поддержки принятия решений в случаях, когда по тем или иным причинам количественные оценки не представляются возможными.

    Страницы:

    Основные виды аналитических приложений

    В качестве примеров аналитических приложений, расположенных на вершине "аналитической пирамиды" рассмотрим:

  • системы, реализующие методологию сбалансированных систем показателей (BSC-системы);
  • системы корпоративного планирования и бюджетирования;
  • системы формирования и анализа консолидированной финансовой отчетности;
  • BI-приложения и другие аналитические приложения.
  • BSC-системы, системы корпоративного планирования и бюджетирования и системы консолидации финансовой отчетности представляют собой три основных типа аналитических приложений корпоративного уровня, входящие в состав комплексных систем управления эффективностью бизнеса (Business Performance Management, BPM). В то же время имеется довольно большое количество систем, которые по своей сути также являются аналитическими, хотя и применяются не столь масштабно - для решения отдельных, иногда специфических задач.

    Системы управления эффективностью бизнеса (BPM-системы)

    Сущность концепции BPM

    90-е годы прошлого века ознаменовались интенсивным развитием аналитических систем, включая BI-системы и аналитические приложения. На определенном этапе была признана необходимость их интеграции - и методологической (функциональной), и технологической. Так появилось новое направление, получившее название Business Performance Management (BPM), что на русский язык обычно переводится как "управление эффективностью бизнеса" (хотя такой перевод представляется не вполне корректным). В общих чертах, BPM - это целостный, процессно-ориентированный подход к принятию управленческих решений, направленный на улучшение способности компании оценивать свое состояние и управлять эффективностью своей деятельности на всех уровнях, путем объединения собственников, менеджеров, персонала и внешних контрагентов в рамках общей интегрированной среды управления [50].

    Приведем определение, разработанное группой по стандартизации BPM.

    Business Performance Management (BPM) - это методология, направленная на оптимизацию реализации стратегии и состоящая из набора интегрированных циклических аналитических процессов, которые поддерживаются соответствующими технологиями и имеют отношение как к финансовой, так и к операционной информации. BPM позволяет предприятию определять, измерять и управлять эффективностью своей деятельности, направленной на достижение стратегических целей. Ключевые финансовые и операционные процессы BPM включают планирование, консолидацию и отчетность, анализ ключевых показателей эффективности и их распространение в рамках организации [51].

    Заметим, что, как и в случае с термином ERP, понятие "BPM-система" может употребляться в двух значениях: как концепция управления (определенный подход к принятию управленческих решений и их практической реализации) и как информационная система (комплекс программных и технических средств, поддерживающих идеологию BPM и обеспечивающих ее практическую реализацию).

    К сожалению, сложилось так, что разные организации (включая аналитиков рынка и разработчиков программного обеспечения) стали использовать разные термины для обозначения одного и того же понятия. Сегодня в литературе можно встретить, как минимум, четыре различные аббревиатуры:

  • управление эффективностью бизнеса (Business Performance Management, BPM);
  • управление эффективностью деятельности предприятия (Enterprise Performance Management, EPM);
  • управление эффективностью деятельности корпорации (Corporate Performance Management, CPM);
  • стратегическое управление предприятием (Strategic Enterprise Management, SEM).
  • Также нельзя не отметить досадное совпадение: аббревиатура BPM имеет и другую расшифровку - Business Process Management (управление бизнес-процессами). Этот термин используется, в частности, компанией IDS Scheer - одним из мировых лидеров в области управления бизнес-процессами и разработки соответствующего программного обеспечения.

    Так или иначе, несмотря на некоторые терминологические проблемы, понятие BPM уже завоевало себе право на жизнь и признано как специалистами в области управления, так и ведущими компаниями - аналитиками рынка информационных технологий. По сути дела, концепция BPM превратилась в самостоятельное направление, имеющее не только определенную теоретическую идею, но и методики и технологии ее практической реализации.

    Функциональность BPM-систем

    В соответствии с документом, разработанным Группой по стандартизации BPM, в качестве основных процессов, охватываемых BPM-системами, можно выделить следующие [51].

  • формализация стратегии (strategize);
  • планирование (plan);
  • мониторинг и анализ (monitor and analyze);
  • корректирующие воздействия (take corrective actions).
  • В части формализации стратегии BPM-системы позволяют менеджерам разрабатывать стратегии и доводить их до подразделений компании, выявлять возможности создания стоимости и формировать системы метрик, позволяющих оценивать эффективность бизнеса и ее динамику.

    В части планирования BPM-системы позволяют менеджерам всех подразделений компании устанавливать свои локальные цели, разрабатывать и моделировать сценарии планирования, разрабатывать программы и бюджеты, поддерживающие бизнес-стратегию, а также формировать целевые значения определенных показателей для различных временных периодов.

    В части мониторинга и анализа BPM-системы позволяют оценивать индивидуальную и групповую эффективность с применением соответствующих ключевых показателей на всех организационных уровнях, а также предоставляют пользователям дополнительную информацию, помогающую им предпринимать те или иные действия.

    В части корректирующих воздействий BPM-системы помогают менеджерам своевременно реагировать на возникающие ситуации и отклонения.

    Приведенная классификация построена в соответствии с циклом стратегического управления: первые две группы процессов связаны с формированием и реализацией стратегий (целеполагание и трансформация стратегий в планы), вторые две группы - с обеспечением обратной связи (контроль, корректировка целей и планов). В этом отношении классификация достаточно детально отражает структуру функциональных областей BPM. Однако, с другой стороны, она вряд ли подходит для классификации информационных систем, обеспечивающих перечисленные функции. Дело в том, что конкретные программные продукты, как правило, реализуют не одну, а сразу несколько ключевых функций, относящихся к разным функциональным областям и используемых на разных стадиях цикла стратегического управления.

    Например, информационные системы, поддерживающие разработанную Р. Капланом и Д. Нортоном методологию Balanced Scorecard [52], часто называемые BSC-системами, позволяют структурировать стратегические цели организации, формировать системы ключевых показателей (как финансовых, так и нефинансовых), декомпозировать эти показатели вплоть до нижнего уровня управленческой пирамиды, а затем - осуществлять мониторинг достижения целей и строить на этой основе корпоративную систему мотивации, обеспечивающую координацию усилий отдельных подразделений и бизнес-единиц. Таким образом, BSC-системы включают в себя все компоненты раздела "формализация стратегии". В то же время совокупность индикаторов дает менеджерам возможность оценить, насколько успешно компания продвигается в заданном направлении и насколько его текущая деятельность соответствует утвержденной стратегии. Эти функции соответствуют разделу "мониторинг и анализ". Наконец, BSC-системы позволяют создавать уведомления и поддерживают процессы корректировки целей, что соответствует разделу "корректирующие воздействия".

    Аналогичные рассуждения применимы и к системам корпоративного планирования и бюджетирования. Прежде всего, такие приложения содержат всю необходимую для планирования функциональность, включая ведение аналитических направлений и классификаторов, описание финансовой структуры и принципов взаимодействия, учет трендов, анализ отклонений и т.п. Такие системы учитывают потребности крупных организаций, позволяя составлять бюджеты для каждой бизнес-единицы и для каждого из структурных подразделений, при этом консолидация информации может осуществляться на любом из уровней организационной структуры [53]. Перечисленные функции представляют раздел "планирование". Кроме того, системы планирования и бюджетирования позволяют производить план-факт анализ на основе информации из транс-акционных систем (раздел "мониторинг и анализ"), а также осуществлять корректировку планов и бюджетов (раздел "корректирующие воздействия"). Наконец, современные системы этого класса обладают развитой функциональностью в области организации бюджетного процесса, что дает возможность координировать усилия специалистов разных подразделений, обеспечивая тем самым коллегиальность стратегического управления (функциональность раздела "формализация стратегии").

    В то же время существуют приложения, возможности которых относятся всего лишь к одной из функциональных компонент, приведенных в классификации. Примером могут служить системы консолидации финансовой отчетности, функциональность которых относится к одной из компонент раздела "мониторинг и анализ". Такие системы позволяют организовать сбор финансовой отчетности всех организаций, входящих в состав группы, обеспечить процедуры консолидации в соответствии с национальными или международными стандартами и в результате сформировать полный комплект консолидированной финансовой отчетности.

    Таким образом, концепция управления эффективностью бизнеса может применяться для предприятий и организаций самых разных отраслей, включая организации социальной сферы. Эта концепция имеет непосредственное отношение к стратегическому менеджменту, поскольку она предусматривает целый ряд важных управленческих функций, включая формализацию стратегии и определение ключевых показателей, планирование, мониторинг и анализ, а также обеспечение необходимой обратной связи и корректирующие воздействия. С другой стороны, концепция BPM тесно связана с задачами корпоративного управления, позволяя обеспечить информационную прозрачность организации для заинтересованных лиц, в частности, путем формирования и представления корпоративной отчетности.

    Управление по ключевым показателям

    Balanced Scorecard и другие методики управления по ключевым показателям

    Развитие теории управления привело к появлению методологии сбалансированных систем показателей (Balanced Scorecard, BSC), которую ее создатели, Р. Каплан и Д. Нортон, определяют как инструмент, позволяющий трансформировать миссию и стратегию организации в исчерпывающий набор показателей эффективности, которые служат основой для системы стратегического управления и контроля [52]. Именно эта теория на сегодняшний день получила всеобщее признание и, несмотря на наличие целого ряда аналогичных методик, все чаще воспринимается как "стандарт де-факто".

    Возникновение Balanced Scorecard относится к началу 90-х годов, когда был разработан новый подход к оценке результативности деятельности компании, позволяющий преодолеть ограниченность традиционных методов. Важным новшеством стало то, что набор измеряемых показателей, по которым оценивалось предприятие, был расширен, и в него, помимо привычных финансовых показателей, были включены нефинансовые параметры - сведения о клиентах, внутренних процессах, обучении и развитии. Кроме того, вместо ретроспективных показателей в процессе анализа стали учитываться и "опережающие индикаторы", позволяющие оценивать состояние компании с учетом перспектив в будущем.

    Дальнейшее развитие методологии Balanced Scorecard характеризуется переходом от простой оценки показателей эффективности к управлению стратегическим развитием компании. Для этого Капланом и Нортоном была разработана карта стратегии (strategy map), которая дает визуализированное представление стратегии в виде стратегических целей, показателей и причинно-следственных связей.

    В карте стратегии Каплана и Нортона выделяются четыре аспекта (перспективы):

  • финансы (финансовое положение и финансовые результаты деятельности);
  • клиенты (то, как предприятие выглядит с точки зрения своих клиентов);
  • внутренние процессы (ключевые процессы, в значительной мере определяющие эффективность деятельности компании);
  • обучение и рост (наиболее важные элементы культуры, технологии и навыков персонала предприятия).
  • Связующим звеном между четырьмя перечисленными перспективами служат причинно-следственные связи (cause and effect linkages). Известно, что любая организация представляет собой сложный организм, и изменение в какой-то одной области практически неизбежно влечет за собой изменения в нескольких других областях.

    Перечисленные перспективы включают в себя цели (objectives), связанные между собой причинно-следственными связями. Цели - это ориентиры, характеризующие желаемое состояние организации в будущем. Можно сказать, что именно цели определяют то, как стратегия будет трансформирована на операционный уровень. При этом различные цели и группы целей закрепляются за конкретными уровнями менеджмента, определяющими их достижение. Отметим, что для целей организации, так же как и для перспектив, характерно наличие причинно-следственных связей: действия, направленные на достижение одной цели, способствуют (а иногда и препятствуют) достижению других целей.

    Наконец, необходимым элементом Balanced Scorecard являются стратегические инициативы (strategic initiatives), представляющие собой конкретные действия и/или программы действий по реализации стратегии и достижению стратегических целей. По сути дела, стратегические инициативы - это перечень усилий, которые следует предпринять для достижения стратегического результата. Иначе говоря, стратегические инициативы представляют собой не что иное, как тактические мероприятия, позволяющие реализовать стратегию.

    В результате детализации и описания зависимостей определяются целевые показатели, характеризующие успехи (или неудачи) в тех или иных стратегических областях. Как правило, количество таких параметров не должно превышать двух-трех десятков, что дает возможность контролировать их взаимосвязь. При этом часто приходится констатировать конфликт целевых показателей: например, задача снижения затрат вступает в противоречие с задачей поддержания необходимого квалификационного уровня сотрудников, поскольку программы повышения квалификации не бесплатны. В таких случаях от руководителей компании требуется найти некоторую "золотую середину", не противоречащую стратегическим целям компании. В результате такого анализа и формируется Balanced Scorecard - сбалансированная система показателей.

    Таким образом, при помощи набора "стратегические перспективы - цели - измерители - целевые показатели - стратегические инициативы" система Balanced Scorecard позволяет выстроить сквозную связь между стратегией и тактикой организации, в результате чего задача трансформации стратегии в реальные действия оказывается решена. Кроме того, такая система позволяет не только формализовать стратегию, но и контролировать успешность ее реализации за счет измерителей и значений целевых показателей.

    Balanced Scorecard по праву можно назвать наиболее популярной среди методик стратегического управления. Но это не означает отсутствия других методов и подходов, многие из которых также получили достаточно широкое распространение и признание. Примерами таких разработок могут служить методика управления стоимостью компании (Value Based Management, VBM), а также методика tableau de bord, разработанная и получившая распространение во Франции.

    Функциональность BSC-систем

    На определенном этапе развитие методологии стало сопровождаться появлением информационных систем, поддерживающих функции информационной поддержки процессов управления на основе сбалансированных систем показателей. Такие системы, представляющие собой инструментальные средства для реализации методологии Balanced Scorecard, получили называние BSC-систем (что, впрочем, не исключает возможности их применения для реализации других подходов, связанных с формированием систем ключевых показателей).

    В конце 90-х годов при участии Р. Каплана и Д. Нортона были разработаны стандарты функциональности BSC-систем, которые содержали минимальные требования, необходимые для формирования сбалансированных систем показателей [54]. Документация по функциональным стандартам BSC-систем включает четыре раздела:

  • построение системы;
  • стратегическое образование и коммуникации;
  • практическая реализация;
  • обратная связь и обучение.
  • С точки зрения построения BSC-система должна обеспечивать взгляд на стратегию с точки зрения четырех перспектив (финансы, клиенты, внутренние процессы, обучение и рост), позволять устанавливать стратегические цели для каждой перспективы, связывать цели с показателями эффективности, описывать причинно-следственные связи, устанавливать целевые значения показателей, поддерживать реестр стратегических инициатив.

    С точки зрения коммуникаций система должна содержать функции, позволяющие пользователям взаимодействовать друг с другом. В частности, система должна обладать возможностями описания и документирования целей, показателей, целевых значений и стратегических инициатив.

    С точки зрения практической реализации система должна позволять описывать взаимосвязь между стратегическими инициативами, используемыми для реализации стратегии, и соответствующими стратегическими целями.

    С точки зрения обратной связи функциональность системы должна обеспечивать минимально возможный промежуток времени между получением информации и принятием решения. Например, графические индикаторы должны давать четкое представление о расхождениях между целевыми и фактическими результатами и помогать выявлять области бизнеса, требующие особого внимания. Но при этом система не должна требовать "механического" реагирования на те или иные сигналы: необходима свобода суждений менеджера, в том числе на основе деловой интуиции и субъективных оценок.

    Таким образом, стандарты функциональности BSC-систем предусматривают как методологические функции, так и вопросы организации процессов стратегического управления.

    Корпоративное планирование и бюджетирование

    Основы корпоративного планирования и бюджетирования

    Система планов любой организации носит иерархический характер, при этом различные планы отличаются друг от друга по горизонту планирования и степени детализации. Некоторые виды планов формируются и поддерживаются трансакционными системами (например, ERP или автоматизированными банковскими системами) - это планы "нижнего уровня", которые характеризуются высокой степенью детализации и относительно небольшими горизонтами планирования. Но для того, чтобы сформировать эти планы, трансакционные системы нуждаются в информации, которая должна поступить из планов более высокого уровня - стратегического бизнес-плана, плана продаж и операций и (для производства) основного производственного плана. Эти планы, относящиеся к компетенции систем управления эффективностью бизнеса, формируются на основе агрегированной информации и охватывают более длительные интервалы планирования. Оба уровня систем управления - BPM и трансакционные системы (ERP и другие) - "смыкаются" на уровне одного из планов (для производства это - основной производственный план), который формируется в BPM-системе и затем передается в ERP-систему в качестве исходной информации, на основе которой затем строятся планы более низкого уровня.

    Таким образом, следует отметить существенное отличие систем планирования корпоративного уровня (в BPM-системах) от модулей планирования ERP-систем. Это отличие заключается в том, что планирование корпоративного уровня охватывает всю компанию (или даже группу компаний), ведется в агрегированных показателях, в рамках достаточно дли-тельных плановых периодов (например, год с разбивкой по кварталам или месяцам). Что касается ERP-систем, то они обеспечивают текущее (краткосрочное) планирование, с применением более детальных показателей, в рамках отдельных подразделений и производственных участков. Таким образом, обе категории систем планирования в совокупности охватывают полный спектр планов - от стратегических до оперативных. Далее, говоря о системах планирования и бюджетирования, будем иметь в виду системы корпоративного уровня.

    Построение финансового плана (бюджета) происходит по определенным правилам. Отправной точкой при этом служат разного рода прогнозы - прогноз продаж и прогноз наличия (доступности) необходимых ресурсов. После этого определяется принципиальный бюджетный фактор (часто называемый лимитирующим фактором) - то, что ограничивает деятельность предприятия и принятие соответствующих управленческих решений. Такое ограничение может быть как внешним по отношению к предприятию (емкость рынка или платежеспособный спрос), так и внутренним (ограничения по производственным мощностям и доступности других ресурсов). Для ограничений, которые желательно устранить, определяется принципиальная возможность такого устранения, а также то, с какими затратами это будет связано. Наконец, происходит построение системы планов (бюджетов), в результате чего структура корпоративного бюджета наполняется реальной информацией.

    Как правило, структурирование корпоративного бюджета предусматривает наличие двух групп планов - функциональных бюджетов и основного бюджета (иногда его называют мастер-бюджетом). Типовая структура бюджета схематично может быть представлена так, как показано на рис.12.1. Приведенную структуру можно считать наиболее типичной и универсальной для предприятия промышленного производства, хотя даже организации одной отрасли, как правило, модифицируют эту схему с учетом собственной специфики.

    (рис 12.1) Типовая структура бюджета предприятия

    Основной бюджет консолидирует информацию, представленную в перечисленных функциональных бюджетах, и, как правило, включает три основные составляющие:

  • бюджетный баланс - отчет, характеризующий финансовое состояние предприятия на конец бюджетного периода. Часто дополня-ется показателями движения основного и оборотного капитала за период;
  • бюджетный отчет о прибылях и убытках - строится на основе бюджета продаж, бюджета себестоимости продаж и бюджета непроизводственных затрат;
  • бюджет движения денежных средств - строится с учетом сроков финансовых поступлений и платежей, принимая во внимание ус-ловия расчетов с дебиторами и кредиторами.
  • Кроме того, основной бюджет часто дополняется таким элементом, как бюджет капитальных вложений (инвестиционный бюджет). По сути, этот бюджет представляет собой "выжимку" из вышеперечисленных частей основного бюджета в части капитальных затрат и проектов. Например, основные средства, приобретение которых относится к инвестиционному бюджету, найдут отражение в бюджетном балансе, их амортизация - и в балансе, и в бюджетном отчете о прибылях и убытках, а платежи, связанные с их приобретением - в бюджете движения денежных средств.

    Еще раз подчеркнем, что приведенная схема - это лишь один (хотя и наиболее типичный) из вариантов структурирования корпоративного бюджета. Поэтому в реальной работе она должна восприниматься как основа для построения индивидуальной структуры, ориентированной на задачи конкретного предприятия и учитывающей его особенности.

    Функции формирования и анализа бюджетов (как функциональных, так и основных), реализуются при помощи специализированных информационных систем планирования и бюджетирования. Рассмотрим основные функции таких систем [50], [55], [53].

    Многомерное хранение информации

    Для хранения управленческой информации системы планирования и бюджетирования, как правило, используют многомерные базы данных, что дает возможность воспользоваться преимуществами OLAP-технологий.

    По сути дела, управленческая информация хранится в многомерном кубе, грани которого (аналитические направления) имеют конкретную экономическую интерпретацию: план счетов (бюджетные статьи), календарь планирования, валюты, объекты (центры финансовой ответственности), виды продукции, рынки и т.п. Некоторые из аналитических направлений (например, план счетов и календарь) являются обязательными, а другие определяются пользователями.

    План счетов

    Для систематизации и структурирования показателей планирования предусмотрен план счетов, который, по сути, является структурой плановых или бюджетных статей. План счетов может иметь иерархическую структуру и предусматривает детализацию до необходимого уровня.

    Непосредственно в структуре счетов можно описывать арифметические зависимости между показателями, при этом более сложные взаимосвязи между счетами могут описываться при помощи специальных расчетных процедур - бизнес-правил.

    Календарь планирования

    Календарь позволяет описать горизонт планирования и его разбивку на отдельные интервалы времени. При этом обеспечивается иерархическое представление временных интервалов. Например, данные первого полугодия могут быть детализированы по месяцам, данные второго полугодия - по кварталам, а перспективные показатели, выходящие за пределы текущего года, могут относиться к соответствующему году без какой-либо детализации.

    Мультивалютность

    Планирование, прогнозирование и анализ финансовой информации могут производиться как в одной, так и в нескольких валютах. Для каждого из центров финансовой ответственности (ЦФО) указывается его локальная (базовая) валюта, которая, по умолчанию, считается валютой ввода финансовой информации для данного ЦФО. При необходимости валюта ввода данных может быть изменена на уровне бюджетной строки или даже отдельной ячейки. Это очень удобно для мульти-национальных корпораций и компаний, имеющих зарубежные отделения, поскольку позволяет участникам бюджетного процесса, находящимся в разных странах, использовать для планирования свои национальные валюты.

    Бизнес-правила

    Бюджетная модель может потребовать применения более сложных расчетов, чем арифметические действия, определяемые иерархией аналитических направлений. Для этого в системе предусмотрены специальные средства описания расчетных процедур (бизнес-правил). С их помощью можно производить сложные многошаговые вычисления, применять распределения и формулы экономических расчетов, а также использовать глобальные параметры - предпосылки и допущения, являющиеся общими для нескольких счетов.

    Описание финансовой структуры предприятия

    В процессе планирования взаимоотношения между сотрудниками должны выстраиваться определенным образом, в соответствии с финансовой структурой предприятия, т.е. совокупностью и иерархией центров финансовой ответственности (ЦФО). Поскольку аналитические направления допускают иерархическое представление, в системе можно описать отношения подчиненности, с учетом финансовой структуры предприятия. При этом можно указывать любую уместную информацию, например географические регионы, отделы или филиалы.

    Описание пользователей

    Системы корпоративного планирования и бюджетирования рассчитаны на одновременную работу большого количества пользователей в условиях централизованного процесса планирования, охватывающего все подразделения, филиалы и дочерние структуры корпорации. При этом пользователи подразделяются на следующие категории:

  • системный администратор - технический специалист, занимающийся инсталляцией, контролем работоспособности и поддержкой программного комплекса;
  • администратор бюджетов - специалист финансово-экономического профиля, который координирует и направляет все процессы, связанные с формированием, контролем и анализом исполнения бюджета. Этот сотрудник обладает полным набором прав доступа к бюджетной информации;
  • аналитик бюджетов - сотрудник финансового департамента, исполняющий роль связующего звена между руководителями под-разделений и финансовой службой компании. Его функции заключаются в просмотре, анализе, изменении и представлении плановых и бюджетных данных, именно он разрабатывает и внедряет правила и модели планирования, а также создает отчеты для руководства;
  • составитель бюджетов (планировщик) - сотрудник, представляющий определенное структурное подразделение и отвечающий за бюджеты на уровне подразделения или проекта. Этот специалист вводит в систему информацию (вместе с аннотациями), анализирует бюджетные данные и представляет их на рассмотрение, контролирует состояние плана или бюджета.
  • Сценарии и версии

    В любой достаточно крупной организации планирование носит многовариантный характер. Для этого система должна позволять описывать различные вариации планов и бюджетов; при этом подразумевается, что любой из версий может соответствовать собственная процедура согласования.

    Сценарии могут охватывать различные временные интервалы. При описании сценария указывается категория данных (например, "плановые", "фактические" или "прогнозируемые"), а также соответствующие данному сценарию период времени и таблица курсов валют. Когда планировщики вводят данные, соотнесенные определенному сценарию, им доступны только годы и периоды в пределах установленного для данного сценария диапазона (данные других периодов доступны только для чтения).

    Когда бюджетная модель является мультивалютной, за сценарием должна быть закреплена таблица обменных курсов. Если за разными сценариями закрепить разные таблицы курсов валют, это даст возможность моделировать последствия различных допущений относительно валютных котировок.

    Версии бюджета придают процессу планирования дополнительную гибкость и могут иметь различную интерпретацию по отношению к определенному плану, например: предварительный или окончательный вариант плана, оптимистическая, пессимистическая или наиболее вероятная оценка показателей, внутренние или внешние данные.

    Управление процессом планирования

    Важным свойством современных автоматизированных систем планирования и бюджетирования является поддержка функций управления бюджетным процессом, позволяющих организовать формирование бюджетов, их согласование, утверждение, а также последующий контроль исполнения [55].

    Как показывает практика, рассмотренная функциональность автоматизированной системы корпоративного планирования и бюджетирования является достаточной для организации бюджетного процесса даже в очень крупных организациях.

    Формирование и анализ консолидированной финансовой отчетности

    Сущность консолидированной финансовой отчетности

    Консолидированная финансовая отчетность занимает важное место в системе корпоративной отчетности любой крупной группы компаний [56]. Основная идея финансовой консолидации состоит в том, что она формируется для группы компаний в целом, при этом вся группа представляется так, как будто она является единым предприятием.

    Понятие группы компаний - основное в теории консолидации. Группа предполагает такую форму организации бизнеса, когда отдельные направления деятельности или операции в разных регионах ведутся разными компаниями, каждая из которых является юридически самостоятельной. Но при этом, несмотря на юридическую самостоятельность, эти компании не могут считаться полностью независимыми, поскольку многие экономические решения (особенно стратегические) принимаются для всей группы в целом.

    Чтобы консолидированная отчетность разных групп компаний обладала свойством сопоставимости (что необходимо для анализа), она нуждается в стандартизации. Поэтому в системе Международных стандартов финансовой отчетности (МСФО) правилам формирования консолидированной отчетности уделяется особое внимание [57].

    Важно отметить, что правила консолидации применяются не только по отношению к материнским и дочерним компаниям, но и в некоторых других случаях. К таким случаям, в частности, относятся инвестиции в зависимые компании (предприятия, не являющиеся ни дочерними, ни совместными, но на деятельность которых инвестор оказывает существенное влияние) и совместная деятельность (когда несколько участников осуществляют экономическую деятельность, подлежащую совместному контролю).

    В соответствии с МСФО, выделяются три метода консолидации: полная консолидация, пропорциональная консолидация и метод долевого участия.

    Полная консолидация (entity method) исходит из того, что группа представляет собой единое экономическое образование. Метод используется по отношению к дочерним предприятиям, при этом консолидации подлежат все чистые активы дочерних компаний (принцип приоритета контроля над владением), а доля меньшинства отражается в пассиве кон-солидированного балансового отчета.

    Пропорциональная консолидация (proportional consolidation) отличается от полной тем, что консолидации подлежат лишь те чистые активы, которыми инвестор реально владеет, при этом доля меньшинства в балансе не отражается. Метод применяется для консолидации отчетности по совместной деятельности.

    Метод долевого участия (equity method) предполагает, что доля инвестора в чистых активах объекта инвестирования отражается в балансе отдельной строкой, доля меньшинства в балансе не отражается. Этот метод используется для консолидации отчетности ассоциированных компаний.

    Информационные системы консолидации финансовой отчетности

    Формирование консолидированной отчетности - процесс сложный, как с методологической, так и с технической точек зрения. Теоретически, консолидированная отчетность может быть сформирована вручную, но этот способ вряд ли подходит для сложных организационных структур. Поэтому решение задач консолидации тесно связано с применением информационных технологий. Системы, в которых пользователь может выполнять консолидацию, условно делятся на два класса - надстройки к бухгалтерским системам и специализированные системы консолидации [58]. В настоящее время надстройки в том или ином виде разработаны практически ко всем имеющимся на рынке бухгалтерским системам. Тем не менее, функциональность этих программных продуктов несопоставима с возможностями специализированных систем.

    Специализированные системы формирования консолидированной финансовой отчетности обеспечивают сбор, обработку и представление в едином формате финансовой информации всех дочерних и зависимых компаний в сложной структуре группы компаний, позволяя применять необходимую методологию и учитывать требования международных или национальных стандартов. При этом можно организовать сбор финансовой отчетности предприятий группы, выполнить корректирующие проводки, обеспечить непосредственную консолидацию и сформировать необходимые отчеты. Такие функции, как элиминирование внутригрупповых операций, расчет перекрестных владений и доли меньшинства, а также обработка мультивалютной отчетности, выполняются автоматически. Кроме того, современные системы консолидации обладают расширенными аналитическими возможностями.

    Для решения методологических задач в системах консолидации предусмотрены типовые методы, с помощью которых могут быть автоматизированы такие задачи, как определение доли меньшинства, исключение внутригрупповых расчетов, расчет гудвила. В системах также предусматриваются функции контроля расхождений, возникших при элиминировании внутригрупповых расчетов.

    Рассмотрим подробнее основные функции специализированных систем формирования и анализа консолидированной финансовой отчетности [50] , [56] , [56].

    Аналитические направления

    Структурной основой систем консолидации является набор аналитических направлений. К таким направлениям, например, могут относиться категории, организации, организационные структуры, счета, валюты, периоды, уровни консолидации, режимы отображения данных.

    Четкое структурирование данных позволяет пользователям финансовой информации просматривать данные в наиболее удобном ракурсе. При этом можно выбрать аналитические направления и их элементы, которые будут представлены соответственно в строках и столбцах отображаемых таблиц.

    Сбор и структурирование исходной информации

    Использование систем консолидации позволяет повысить эффективность процесса сбора и группировки исходной информации. При этом допускается несколько способов ввода данных: ручной ввод в заранее подготовленные формы, автоматический ввод из электронных таблиц, автоматический перенос из бухгалтерских программ, получение информации из хранилища данных.

    Последние два способа являются весьма примечательными, поскольку автоматический перенос данных дает возможность получать информацию практически из любой учетной системы. При этом система консолидации (после выполнения соответствующих настроек) может самостоятельно импортировать информацию из формируемого бухгалтерской программой текстового файла. Дополнительным преимуществом является повышение надежности информации, так как систему распознавания настраивает специалист по консолидации, а рядовому пользователю остается только "обычная" бухгалтерская работа.

    Мультивалютность

    Система позволяет консолидировать и анализировать отчетность, составленную в разных валютах. Для каждой из валют, введенных в систему, помимо кода и описания, указывается масштаб, влияющий на расчет обменных курсов.

    Бизнес-правила

    Для автоматизации вычислений, связанных с формированием отчетности, планированием и прогнозированием, применяются бизнес-правила. Они могут быть использованы для таких задач, как расчет данных, которые не могут быть получены путем иерархического агрегирования (коэффициенты, отклонения), сложные расчеты с трансляцией валют, определение курсовых разниц и т.д. С помощью бизнес-правил могут быть настроены автоматические процессы расчета гудвила, доли меньшинства, внутригрупповой прибыли и др.

    Журналы

    Для осуществления ручных корректировок в системах консолидации предназначены журналы. В журнал могут быть занесены корректировочные проводки как на уровне одного предприятия, так и на уровне группы. Журналы могут быть использованы для устранения расхождений во внутригрупповых операциях, внесения показателей, рассчитанных вне системы, осуществления трансформационных проводок. Система обладает функциональностью, позволяющей создавать шаблоны для типовых журналов. В случае если журнальные проводки осуществляются по окончании каждого учетного периода, может быть создан автоматический ре-курсивный журнал. Кроме того, в системе может быть создан журнал, который автоматически будет сторнирован в следующем периоде.

    Организация процесса консолидации

    Функции управления процессом консолидации предназначены для контроля обработки информации, в случае если процедура консолидации выполняется централизованно. Элементарный блок процесса представляет собой комбинацию сценария, года, периода, предприятия и вида значений.

    В процессе согласования каждый блок проходит ряд состояний, первое из которых - "не начато". Затем следует уровень "первое чтение" и далее - до десяти уровней "в рассмотрении", на каждом из которых могут вноситься необходимые корректировки. После всех необходимых преобразований блок получает статус "готов к утверждению", после утверждения уполномоченным сотрудником переходит в состояние "утверждено", а после открытия публичного доступа к утвержденному блоку - к статусу "опубликовано".

    Процедуры консолидации

    В системах поддерживается автоматический расчет консолидированной отчетности. Процедуры консолидации запускаются после проведения всех журналов. Консолидированная отчетность может быть отдельно рассчитана для каждого субхолдинга (сегмента), при этом для ускорения процесса консолидации можно произвести расчет только тех ячеек, которые содержат данные. Кроме того, система позволяет рассчитать отдельно вклад конкретной компании в консолидированный отчет.

    Отчеты

    В информационных системах консолидации предусматриваются отчеты, отражающие внутригрупповые операции и расхождения по ним. Также можно просмотреть системные отчеты, составленные по журнальным корректировкам. Кроме того, в комплекте с системами консолидации поставляются генераторы отчетов - программные продукты, предназначенные для создания и форматирования различных отчетов, в том числе презентационного качества. Генераторы отчетов позволяют создавать как традиционные финансовые отчеты (отчет о прибылях и убытках, баланс, отчет о движении денежных средств), так и нетрадиционные формы отчетов для финансовых и аналитических данных, включающие текстовую и графическую информацию, а также данные, полученные в разных моделях.

    BI-приложения

    Системы бизнес-интеллекта в своем "чистом" виде не являются предметно-ориентированными. В то же время они играют роль платформы, на основе которой могут быть разработаны прикладные решения для различных аналитических задач, относящихся к различным предметным областям.

    Обычной практикой является использование BI-систем для проектирования и реализации прикладного решения той или иной задачи конкретного заказчика. Тем не менее, в настоящее время разработчики BI-решений предлагают готовые преднастроенные приложения, несущие в себе вполне конкретную методологическую составляющую. Эти системы содержат стандартные наборы анализируемых показателей, управленческих отчетов, панелей индикаторов. Как правило, такие приложения строятся на основе накопленного опыта и примеров "лучшей практики" и уже хотя бы по этой причине заслуживают внимания. Кроме того, внедрение готового BI-приложения требует существенно меньших затрат труда и времени.

    Системы финансового моделирования

    Аналитические приложения этого класса весьма разнообразны, что объясняется разнообразием объектов моделирования и решаемых задач. В качестве примеров рассмотрим два программных продукта из линейки решений Oracle Hyperion

    Система Oracle Hyperion Profitability and Cost Management позволяет решать ряд задач, так или иначе связанных с анализом и управлением затратами и доходами организации. К числу таких задач, в частности, относятся определение прибыльности того или иного сегмента бизнеса или принятие решений в области ценообразования.

    Функциональность системы позволяет организовать распределение затрат и доходов с их последующим отнесением на соответствующие объекты. Модель распределения может строиться как для организации в целом, так и для ее части. Для многомерного представления информации в системе предусмотрен ряд аналитических направлений. К их числу относятся бизнес-направления, отражающие объекты отнесения затрат и доходов (продукты, регионы, центры ответственности, категории клиентов), направления для описания финансовых показателей, носителей затрат, баз и ставок распределения, а также направления для периодов времени и расчетных сценариев.

    Другая система моделирования - Oracle Hyperion Strategic Finance - представляет собой решение для разработки финансовых моделей стратегического уровня, позволяющих оценить финансовые последствия выбора тех или иных стратегических альтернатив, включая последствия слияний и приобретений и различные варианты финансирования бизнеса.

    С помощью встроенных функций моделирования и прогнозирования система позволяет формировать и анализировать различные сценарии развития внешней и внутренней среды компании, производить тестирование возможных стратегий, строить гипотетические планы стратегического развития и оценивать влияние стратегических альтернатив и соответствующих планов на общую эффективность бизнеса. В результате появляются предпосылки для снижения рисков, возникающих из-за недостаточной определенности перспективного состояния бизнес-среды и погрешностей прогнозирования.

    Системы имитационного моделирования

    Определения и термины

    Имитационная модель (simulation model, ИМ) - модель реального явления или процесса, построенная с помощью компьютерных технологий и позволяющая производить многократные имитационные эксперименты с цель получения новых знаний об исследуемом объекте. Компьютерное моделирование имеет дело с абстрактными (знаковыми, математическими) моделями. Имитация есть подражание чему-либо. следовательно, имитационным нужно называть моделирование, сохраняющее внешнее сходство с исходным процессом.

    В имитационной модели изменения процессов и данных ассоциируются с событиями. "Проигрывание" модели заключается в последовательном переходе от одного события к другому. Обычно имитационные модели строятся в случае, когда другие математические модели оказываются слишком сложными.

    ИМ может быть разработана или с помощью программной реализации аналитической модели поведения объекта (функциональная модель класса "вход - выход"), или с помощью системы взаимосвязанных программных блоков, каждый из которых моделирует либо часть функций объекта (модель из функциональных блоков), либо подобъект (модель объектных блоков).

    Статистическим считается вид моделирования, при котором воспроизводятся аналоги массовых явлений с последующей обработкой результатов наблюдений методами математической статистики.

    Имитационный процесс - проведение расчетного эксперимента с помощью имитационной модели реального объекта.

    Сценарий имитационного эксперимента - это совокупность входных (исходных) параметров модели, заданных условий проведения имитационного исследования. Получая выходные данные на каждом сценарии, исследователь имеет возможность сравнить их с данными других сценариев и принять решение о необходимости внесения коррекции в те или иные условия проведения имитационного эксперимента - иначе говоря, сформировать условия нового сценария.

    Имитационные модели разделяют на дискретные и непрерывные [59].

    Дискретные имитационные модели представляют реальный мир и моделируемые в нем процессы как дискретные, т.е. проявляющие свои функции и свойства в определенные моменты времени. Можно предполагать, что это происходит через равные интервалы времени, но в некоторых моделях могут существовать и асинхронные объекты, которые проявляют себя в случайные моменты времени. Асинхронные дискретные модели могут быть реализованы в классе синхронных, но с более сложными функциями управления имитационным экспериментом. Интервал времени, через который происходит анализ изменения имитационной ситуации, называется шагом моделирования. Шаг моделирования определяет точность, сходимость и время имитационного эксперимента.

    Непрерывные модели предполагают развитие имитационной ситуации в модели как в непрерывной (аналоговой) среде.

    Практически одну и ту же систему можно представить в виде либо дискретно изменяющейся модели, либо непрерывно изменяющейся. Как правило, в имитационном моделировании время является основной независимой переменной. Другие переменные, включенные в имитационную модель, являются функциями времени, т.е. зависимыми переменными. Определение "дискретная" и "непрерывная" относятся к поведению зависимых переменных. При "дискретной" имитации зависимые переменные изменяются дискретно в определенные моменты времени, называемые моментами свершения событий.

    Переменная времени в имитационной модели может быть либо непрерывной, либо дискретной в зависимости от того, могут ли дискретные изменения зависимых переменных происходить в любые моменты времени или только в определенные моменты.

    При "непрерывной" имитации зависимые переменные модели изменяются непрерывно в течение имитационного времени. Непрерывный процесс может имитироваться либо непрерывной моделью, либо дискретной в зависимости от того, будут ли значения независимых переменных доступны в любой точке или только в определенные моменты времени.

    В "комбинированной" имитации зависимые переменные модели могут изменяться дискретно, непрерывно или непрерывно с наложенными дискретными скачками. Наиболее важный аспект комбинированной имитации заключается в возможности взаимодействия между дискретно и непрерывно изменяющимися переменными. Компонентами таких моделей могут быть не только материальные потоки, но и люди, оборудование, заказы, состояния системы (которые представляются с помощью непрерывно изменяющихся зависимых переменных).

    Имитационные модели также подразделяются на статические и динамические.

    Статические модели имеют стабильную, не изменяющуюся во времени ("жесткую") модель функций и блоков исследуемого реального объекта. Обычно такие модели строятся на базе аналитической разработки, которая реализуется в виде программы. Такие модели близки по своим свойствам к расчетным моделям, а режим имитации здесь используется только для "прогона" расчетов в заданных интервалах входных параметров. Как правило, модели данного класса применяют для подтверждения гипотетических догадок о предполагаемых и аналитически выраженных свойствах исследуемого явления или объекта.

    Динамические модели, как правило, имею более сложную схему реализации и проведения имитационного эксперимента. Модели данного класса предполагают, что "ядро" схемы моделирования, определяющее основные связи и свойства объект, меняется в процессе имитационного эксперимента и модифицируется в зависимости от промежуточных данных.

    Здесь возможны два варианта развития: динамика изменения схемы имитационного эксперимента известна и динамика изменения модели является целью имитационного исследования.

    Очевидно, что последний вариант имитационной модели является наиболее сложным случаем в практике исследований с помощью имитационных моделей, поскольку, по существу, представляет собой компьютерный инструментарий исследования нового, неизвестного свойства реального объекта. Примером таких сложных имитационных моделей с динамической структурой являются модели, исследующие ситуации катастроф, "переломных" экономико-политических ситуаций и т.п.

    Области применения имитационных моделей

    Имитационное моделирование является универсальным и особенно успешно может применяться в вероятностных процессах и в исследовании переходных режимов экономических явлений. Лица, ответственные за принятие решений в области создания экономических систем, могут оценить их эффективность одним из трех следующих способов.

    Во-первых, есть возможность (по крайней мере, теоретическая) проводить управляемые эксперименты с экономической системой фирмы, отрасли или страны. Однако принятие неоптимальных решений может причинить ущерб экономической системе. При этом чем больше масштаб системы, тем ощутимее убытки. Даже в случае нахождения оптимальных решений, касающихся, например, управления деятельностью фирмы, при проведении реальных экспериментов трудно сохранить постоянство факторов и условий, влияющих на результат, а, следовательно, сложно обеспечить надежную оценку различных экономических решений.

    Во-вторых, если есть данные о развитии экономической системы за некоторый период времени в прошлом, то можно провести мысленный эксперимент на этих данных. Однако для этого нужно знать точно, какие изменения каких входных переменных привели к наблюдаемому изменению выходных переменных, характеризующих эффективность экономической системы. Иногда причинами изменений могут оказаться случайные возмущения, или так называемый "шум". Поэтому нельзя слишком доверять оценкам.

    В-третьих, можно построить математическую модель системы, связывающую входные (независимые) переменные с выходными (зависимыми) переменными, а также с экономической стратегией. Если есть основания для того, чтобы считать разработанную математическую модель адекватной рассматриваемой экономической системе, то с помощью модели можно производить расчеты или машинные эксперименты. По результатам этих экспериментов можно выработать рекомендации по повы-шению эффективности существующей или проектируемой экономической системы.

    К недостаткам систем имитационного моделирования можно отнести следующие:

  • сложность описания;
  • сложность проведения экспериментов;
  • слабость средств моделирования конфликтов за общие ресурсы;
  • необходимость перебора большого количества сравниваемых вариантов с целью отыскания оптимального.
  • Существующие имитационные модели можно условно разделить на три группы.

    К первой группе можно отнести модели, которые достаточно точно отражают какую-либо одну сторону определенного экономического процесса, происходящего в системе сравнительно малого масштаба. С точки зрения математики они представляют собой весьма простые соотношения между двумя-пятью переменными. Обычно это алгебраические уравнения не выше 2-й или 3-й степени, в крайнем случае, система алгебраических уравнений.

    Ко второй группе можно отнести модели, которые описывают реальные процессы, протекающие в экономических системах малого и среднего масштаба, подверженные воздействию случайных и неопределенных факторов. Разработка таких моделей требует принятия допущений, позволяющих разрешить неопределенности. Например, требуется задать распределения случайных величин, относящихся к входным переменным. Эта искусственная операция в известной степени порождает сомнение в достоверности результатов моделирования.

    Среди моделей данной группы наибольшее распространение получили модели систем массового обслуживания. Существуют две разновидности этих моделей: аналитические и алгоритмические. Аналитические модели не учитывают действие случайных факторов и поэтому могут использоваться только как модели первого приближения. С помощью алгоритмических моделей исследуемый процесс может быть описан с любой степенью точности на уровне его понимания постановщиком задачи.

    К третьей группе относятся модели больших и очень больших (макроэкономических) систем: крупных торговых и промышленных предприятий и объединений, отраслей народного хозяйства и экономики страны в целом. Создание математической модели экономической системы такого масштаба представляет собой сложную научную проблему, решение которой под силу лишь крупному научно-исследовательскому учреждению.

    Перечисленные выше признаки соответствуют разным типам моделей, относительно независимым. Поэтому у многих авторов имеются разногласия в определении имитационных моделей:

  • ряд авторов считает, что составление и решение описывающих процесс аналитических уравнений или исследование характеристик системы управления методом частотных характеристик является моделированием математическим, но не имитационным и не статистическим. Соответственно, входящий в состав MatLab'a Simulink никакого отношения к двум последним видам моделирования не имеет [60];
  • визуализацию логистического процесса (например, передвижения внутри объекта) можно назвать математической (но не стати-стической) имитацией;
  • вычисление многомерного интеграла методом Монте-Карло - это статистическое, но не имитационное моделирование;
  • моделирование задач теории очередей на GPSS и других языках является одновременно имитационным и статистическим.
  • За рубежом появилось огромное количество современных систем имитационного моделирования (симуляторы). Коммерческие симуляторы специализированы по отраслям промышленности: eMPlant (машиностроение), DELMIA (судостроение), NETRAC (телекоммуникации и связь). Но среди них имеются и пакеты общего применения, прежде всего - специализированные языки имитационного моделирования GPSS, Simula, и программы, использующие ту же транзакт-парадигму, что и GPSS: Arena, Extend, ProMоdel, SimProcess, LabView, Crystal Ball 2000 [61].

    Решение задач с преобладанием логистических аспектов может быть получено с помощью таких симуляторов, как AutoMod, AnyLogic, Proсess Model, QUEST, SIMFACTORY, Taylor ED, WITNESS, объектно-ориентированного моделирования информационных процессов Natural Engineering Workbench, имитационного моделирования бизнес-процессов ReThink [62].

    Несколько особняком стоит система BPsim [63] - она опирается на аппарат динамических экспертных систем. В ней определены следующие классы объектов: операции, ресурсы, средства, процессы, источники и приемники ресурсов, перекрестки, параметры. Отдельно выделены информационные типы ресурсов: сообщения и заявки на выполнение операций. Параметры процесса задаются функцией от характеристик объектов и классифицируются на производные (свертка различного типа характеристик) и консолидированные (свертка одноименных характеристик операций процесса). Описание причинно-следственных связей задается специальными объектами.

    Имитационное моделирование все шире внедряется в практику исследования производственных (в самом широком смысле слова) процессов, стратегического и оперативного управления ими. В настоящее время встал вопрос о сплошном применении цифровых моделей (Digital Factory) [64] в процессе проектирования и эксплуатации производственных систем. Люди, участвующие в такой деятельности, получают возможность наблюдать статические объекты, как правило, в виде трехмерных изображений (виртуальная реальность - VR). Наличие имитационной модели и обоснование с ее помощью выбранного варианта в западных странах являются обязательными в комплекте документов, подаваемых на рассмотрение для проектирования или модернизации нового производства либо технологического процесса.

    Имитационные модели используются и для обучения персонала. Эта концепция называется e-manufacturing. Убежденными сторонниками ее выступают, в частности, ведущие автомобильные компании Daimler-Chrysler, Mercedes-Benz, BMW, Audi, Toyota. Этот подход применяется и на сборке аэробусов А-380 в Гамбурге [64].

    Областями целесообразного применения компьютерных имитационных моделей в экономической политике на уровне федерального органа управления можно считать следующие:

  • макроэкономическая модель России - для прогнозирования агрегированных показателей (ВВП, инфляция, объем производства важнейших отраслей, инвестиции, экспорт, импорт, объем денежной массы, золотовалютные резервы, курс национальной валюты);
  • динамическая модель межотраслевого баланса России позволяет получать вариантные сбалансированные прогнозы социально-экономического развития России, учитывающие структурные сдвиги экономики;
  • модель платежного баланса России предназначена для моделирования внешнеэкономической деятельности России;
  • модель консолидированного бюджета России позволяет прогнозировать основные параметры государственного бюджета на заданном периоде с учетом перспективной экономической ситуации (которая, в свою очередь, спрогнозирована при помощи отмеченных выше моделей).
  • Расчет комплекса моделей на каждой точке прогнозного периода производится последовательно, от макромодели до модели бюджета. При этом результаты расчета каждой модели либо оказывают непосредственное влияние на внутренние показатели других моделей, либо учитываются при построении значений показателей на следующих временных интервалах (если в спецификации моделей заложены лаговые зависимости).

    Такой комплекс моделей дает возможность получать адекватное представление о будущем сбалансированном состоянии экономики государства.

    На уровне региональных органов власти целесообразно использование комплексной имитационной модели региона, отражающей особенности развития региональной экономики. Данную модель можно представить в виде следующих структурных блоков:

  • "Население" - отвечает за осуществление прогнозных расчетов общей численности населения с учетом естественного движения и процессов миграции, его половозрастной структуры, численности экономически активного контингента и баланса трудовых ресурсов конкретной территории. Исходными данными для этого выступают результаты переписи, данные о миграции, а также информация о профессиональной структуре трудовых ресурсов территории;
  • "Рынок труда" - моделируется межотраслевое движение рабочей силы в зависимости от потребности, уровня скрытой и структурной безработицы, размера оплаты труда;
  • "Производство и сфера услуг" - в этом блоке можно выделить три составные части: инвестиционно-фондовая отражает инвестиционные ресурсы и движение основных производственных фондов отрасли (промышленность, сельское хозяйство, транспорт и связь, строительство, торговля и общепит); ресурсная показывает динамику материальных и трудовых ресурсов отраслей; производственная характеризует изменение объемов производства важнейших видов продукции, работ, услуг с учетом обеспеченности трудовыми, материальными ресурсами и платежеспособного спроса на продукцию отраслей, сценарных условий функционирования экономики РФ на прогнозный период;
  • "Финансы" - прогнозируются финансовые результаты деятельности предприятий, доходы и расходы населения, поступления в государственный бюджет и направления расходования средств с возможностью анализа и прогнозной оценки регионального отклика на изменения налоговой системы и структуры региональной экономики;
  • "Социальная сфера" и "Уровень жизни населения" - в этом блоке представляют во взаимосвязи динамику инвестиционно-фондовых процессов, формирования материальных и трудовых ресурсов и обеспечения населения услугами непроизводственных отраслей. Здесь рассчитываются как отдельные показатели, так и показатель интегральный, учитывающий специфику региона и разносторонние факторы качества жизни человека (обеспеченность жильем, уровень занятости и др.);
  • "Комплексная модель экономики субъекта РФ" - отражает динамику функционирования регионального хозяйства на базе целостной интегрированной системы взаимосвязанных макроэкономических показателей, включенных в систему национальных счетов.
  • В управлении финансово-хозяйственной деятельностью крупного предприятия возможно использование комплекса динамических моделей, состоящего из блоков:

  • "Планирование производственных показателей" - рассчитывается ввод производственных мощностей в зависимости от инвестиций на плановый период, с учетом фондоотдачи определяются плановые показатели объемов производства готовой продукции и транспортных услуг;
  • "Планирование экономических показателей" - рассчитываются плановые объемы реализации в зависимости от спроса, изменения запасов готовой продукции, планируются выручка от реализации (в том числе на экспорт в зависимости от курсов валют) и производственные затраты с учетом индексов роста, рассчитываются себестоимость производства и реализации, прибыль (убытки), планируются начисленные налоги при заданных ставках;
  • "Планирование финансовых показателей" - планируются инвестиции и финансовая деятельность, рассчитываются доходы и расходы (по отгрузке), выделяется оплачиваемая часть по видам платежных средств (денежные средства, векселя, прочие виды расчетов), исходя из заданных коэффициентов оплаты, рассчитываются изменения кредиторской и дебиторской задолженностей;
  • "Планирование активов" - рассчитывается состояние внеоборотных активов, запасов, денежных средств, дебиторской задолженности на конец планового периода;
  • "Планирование пассивов" - рассчитывается состояние капитала и резервов, заемных средств, кредиторской задолженности на конец планового периода.
  • Комплекс динамических моделей в управлении финансово-хозяйственной деятельностью предприятия позволяет планировать финансово-хозяйственные потоки, построить прогнозный бухгалтерский баланс, сформировать план социально-экономического развития и бюджет предприятия.

    Последовательность разработки имитационных моделей

    Технологическая схема разработки имитационной модели может быть представлена в виде этапов следующим образом.

    Этап 1: разработка математического (или аналитического) описания моделируемого объекта и формулировка основных положений и требований к программной реализации имитационной модели. Здесь разработчик оценивает сложность модели, решает задачу выбора математических, аналитических и программных средств. Определяет основные пути проектирования имитационной модели. Этот этап называется составление концептуальной модели. Он включает следующие подэтапы:

  • постановка задачи моделирования;
  • представление результатов моделирования;
  • интерпретация результатов моделирования;
  • выдача рекомендаций по оптимизации режима работы реальной системы.
  • Перед проведением расчетов на ПК должен быть составлен план проведения эксперимента с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых должно проводиться моделирование системы. Задача заключается в разработке оптимального плана эксперимента, реализация которого позволяет при сравнительно небольшом числе испытаний модели получить достоверные данные о закономерностях функционирования системы.

    Результаты моделирования могут быть представлены в виде таблиц, графиков, диаграмм, схем и т.п.

    Интерпретация результатов моделирования имеет целью переход от информации, полученной в результате машинного эксперимента с моделью, к выводам, касающимся процесса функционирования объекта-оригинала.

    На основании анализа результатов моделирования принимается решение о том, при каких условиях система будет функционировать с наибольшей эффективностью.

    Этап 2: выбор средств описания реального объекта, методов проектирования, среды программирования.

    Этап 3: разработка и создание программной реализации имитационного расчета для одного шага имитации. Определение функций изменения имитационной модели на шаге. Для динамических моделей разрабатывается алгоритм изменения расчетной модели при переходе от одного шага имитации к другому.

    Этап 4: определение среды и условия проведения имитационного эксперимента. Разрабатывается программа управления имитационным процессом и выдачи промежуточных и окончательных результатов эксперимента по заданному сценарию.

    Этап 5: анализ вариантов сценариев, принятие решения о путях совершенствования модели, имитационного процесса и выбор новых (или уточнение старых) путей исследования.

    Компьютерная реализация имитационной модели

    Как вытекает из вышесказанного, имитационный эксперимент представляет собой многократный циклический процесс, в котором исследователь при помощи компьютерной модели проходит следующие стадии: ввод исходных данных, формирование условий имитационного сценария, проведение самого расчета, который может длиться от нескольких секунд до нескольких часов, сбор и сохранение результатов имитационного моделирования, анализ вариантов сценариев. Все эти стадии реализуются с помощью большого числа разнообразных операций обработки данных, требующих контакта (взаимодействия) человека с компьютером.

    Очевидно, что для эффективной работы пользователя со сложной имитационной средой требуется организация рационального диалога между человеком и компьютером, с целью снижения загрузки на человека рутинными операциями и обеспечения комфортных условий для проведения анализа результатов и принятия решения.

    Для этого создается диалоговая надстройка, которая берет на себя функции обучения, навигации и помощи пользователю на всех стадиях имитационного процесса. Концептуально диалоговая имитационная модель содержит следующие компоненты:

  • база моделей, база входных и выходных данных, база сценариев - позволяют вести весь архив имитационного эксперимента и создают условия для дальнейшего глубокого и всестороннего анализа результатов моделирования (хранилище данных); среда имитационного моделирования - компьютерная среда, оснащенная специальным или типовым программным обеспечением, позволяющая создавать, корректировать имитационные модели заданного класса, получать и сохранять данные из хранилища данных;
  • адаптивная диалоговая оболочка - выполняет функции обучения пользователей всем процедурам, как на этапах подготовки моде-ли, так и на этапах исполнения имитационного эксперимента, а также позволяет произвести ввод/вывод данных в хранилище, произвести аудит и администрирование хранящихся данных и сценариев.
  • Система Arena

    Одним из наиболее эффективных инструментов имитационного моделирования является система Arena фирмы System Modeling Corporation.

    Arena позволяет строить имитационные модели, проигрывать их и анализировать результаты для самых разных сфер деятельности - производственных технологических операций, складского учета, банковской деятельности, обслуживания клиентов и т.д.

    Имитационная модель Arena включает следующие основные элементы: источники и стоки (Create и Dispose), процессы (Process) и очереди (Queue).

    Источники - элементы, от которых в модель поступает информация или объекты. Скорость поступления данных или объектов от источника обычно задается статистической функцией.

    Сток представляет собой устройство для приема информации или объектов.

    Перед стоками могут накапливаться объекты, которые организуются двумя способами: очередь и стек.

    Очередь - это место хранения данных, где они ожидают обработки. Время обработки объектов (производительность) в разных процессах может быть разным. В результате перед некоторыми процессами могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Часто целью имитационного моделирования является минимизация количества объектов в очередях. Тип очереди в имитационной модели может быть конкретизирован. Очередь работает по принципу [прим. корр.: здесь название принципа идет сразу за называемым словом, двоеточие не нужно] "первым пришел - первым обслужился" (FIFO: first-in - first-out).

    Стек - пришедшие последними к стоку объекты первыми отправляются на дальнейшую обработку (LIFO: last-in - first-out). Альтернативой стеку может быть последовательная обработка в очереди.

    Могут быть заданы и более сложные алгоритмы обработки очереди.

    Процессы - это аналог работ в функциональной модели. В имитационной модели может быть много процессов, и для каждого задана своя производительность, временные и технологические характеристики.

    Другим средством построения компьютерных имитационных моделей на рынке программных продуктов является система MATLAB в сочетании с пакетом визуального моделирования Simulink компании MathWorks [65].

    Возможности пакета Simulink:

  • визуальное представление логики функционирования компонент сложной системы и их взаимодействия;
  • работа во внешнем режиме при использовании раздела PCTagert (универсальных PCI-контроллеров);
  • управление и работа с внешними системами в режиме реального времени.
  • На рынке отечественных разработчиков существует универсальный пакет имитационного моделирования AnyLogic 4.1 российской компании XJ Technologies [66]. В AnyLogic представление модели является визуальным и иерархическим. Простой графический язык моделирования (основанный на UML-RT) оперирует понятиями объектов и связей между ними - дискретными (отправка сообщений произвольной структуры) и непрерывными (отслеживание показателей). Для описания сложного поведения пользователь может применять графические диаграммы переходов и состояний. Такие диаграммы позволяют визуально проектировать сложные бизнес-процессы и многошаговые действия с альтернативами.

    Описание поведения объектов производится с помощью фрагментов кода на языке Java: пользователю необходимо определить действия в специальных полях свойств элементов объектов, а весь рутинный код генерируется пакетом автоматически. При разработке моделей доступны все возможности языка Java. Это касается и организации доступа к базам данных. Когда базовых возможностей AnyLogic недостаточно (в некоторых случаях нужны многомерные массивы и календари), разработчик модели может использовать язык Java для создания дополнительных классов.

    Как и все выше рассмотренные пакеты, AnyLogic существенно снижает трудоемкость разработки модели по сравнению с универсальными системами разработки программного обеспечения, поскольку предоставляет в готовом виде:

  • визуальный язык проектирования модели;
  • ядро моделирования - планировщик событий, механизм обмена и распределения сообщений в соответствии с графическими свя-зями;
  • средства представления результатов моделирования - графики, сбор статистики, анимация;
  • средства инспекции модели - отображение всех имеющихся в системе объектов, информации о состояниях объектов, параметров и переменных;
  • численные методы решения систем дифференциальных уравнений;
  • классы распределений случайных величин;
  • библиотеки блоков, аналогичных MATLAB/ Simulink.
  • Перечисленные возможности в комплексе позволяют разработчику не тратить время на базовые функции, а сосредоточиться на логике имитационной модели.

    Во всех случаях создавать имитационные модели без предварительного анализа бизнес-процессов не всегда представляется возможным. Действительно, не поняв сути бизнес-процессов предприятия, бессмысленно пытаться оптимизировать конкретные технологические процессы. Поэтому функциональные и имитационные модели не заменяют, а дополняют друг друга, при этом они могут быть тесно взаимосвязаны. Имитационная модель дает больше информации для анализа системы. В свою очередь, результаты такого анализа могут стать причиной модификации модели процессов. Наиболее целесообразно сначала создать функциональную модель, а затем на ее основе построить модель имитационную. Для поддержки такой технологии инструментальное средство функционального моделирования BPwin 4.0 имеет возможность преобразования диаграмм IDEF3 в имитационную модель Arena (версии 3.6 и выше). Для преобразования диаграммы IDEF3 в модель Arena необходимо, чтобы BPwin 4.0 и Arena были запущены одновременно. В BPwin 4.0 следует открыть диаграмму IDEF3, а затем выбрать меню File/Export/Arena. Далее экспорт производится автоматически.

    Поскольку имитационная модель имеет гораздо больше параметров, чем диаграмма IDEF3, в BPwin 4.0 существует возможность задать эти параметры с помощью свойств, определяемых пользователем (UDP, User Defined Properties). В поставку BPwin 4.0 входят примеры моделей с предварительно внесенными UDP для экспорта в Arena (Program Files/Computer Associates/BPwin 4.0/Samples/Arena/) и модель ArenaBEUDPs.bp1, в которой определены все необходимые для экспорта UDP и которую можно использовать в качестве шаблона для создания новых моделей.

    Рассмотрим основные элементы интерфейса программы ARENA [67].

    На рис.12.2. приведен вид экрана с выведенными на него сведениями о программе. Нетрудно заметить, что внешне он в наибольшей степени похож на экран программы MS Visio

    (рис 12.2) Сведения о программе

    Это закономерно, поскольку обе программы выполнены с соблюдением стандартов MS Windows. Более того, если рисование в Visio представляется разработчику более легким делом, чем аналогичная работа в ARENA, то он может изобразить логику процесса в Visio, после чего перейти в Arena и импортировать созданную диаграмму. Панели, расположенные в верхней части окна на рисунке, достаточно традиционны. Заметим лишь, что на второй линии пиктографических изображений расположены инструменты для изображения линий, связывающих блоки на диаграммах.

    Рассмотрим панель инструментов, расположенную вертикально в левой части окна на рис.12.3. Она называется Project Bar и размещается на экране путем установки галочки в соответствующем пункте меню группы View.

    (рис 12.3) Открытие панели инструментов

    Это базовый набор модулей, необходимый для описания моделируемых систем, в первую очередь - систем массового обслуживания. Он состоит из двух групп. Модули первой группы (желтые пиктограммы) предназначены для описания логики взаимодействия элементов системы. В этом они подобны блокам IDEF-диаграмм.

    Однако каждый блок имеет специфику, которая отражена не только в его названии, но и форме. Эти модули называются Flowchart modules. Как ясно из названия, речь идет о потоках - в первую очередь, заявок и обслуживания. Модули второй группы ориентированы на детальное описание параметров (данных) Flowchart modules. Они так и называются - Data modules.

    Им соответствуют пиктограммы в виде таблиц. Это как бы напоминает исследователю, что MS Excel является простым и удобным инструментальным средством записи, хранения данных и обмена ими между программами, ориентированными на расчеты.

    Программа ARENA имеет большое число Flowchart modules и Data modules.

    Они объединены в кластеры и могут загружаться в Project Bar из группы File, как показано на рис.12.4, рис.12.5, рис.12.6.

    (рис 12.4) Открытие панели шаблонов

    Рассмотрим более детально процесс загрузки новых кластеров в программу

    Первый этап. Для загрузки нового кластера необходимо открыть меню File/ Template Panel/Attach. После этого появится диалоговое окно, в котором необходимо выбрать соответствующий кластер (набор инструментов).

    Кластеры можно как подключать, так и отключать. Для выгрузки кластеров необходимо выбрать пункт File/ Template Panel/Detach.

    Помимо этого, в меню File есть кнопки, позволяющие создавать новые модели, сохранять их или открывать уже существующие, отправлять документы на печать и прочие функции, вызвать которые можно нажатием на соответствующий пункт меню.

    Второй этап: выбор необходимого кластера в диалоговом окне Attach Template Panel. Программа ARENA обладает широким набором кластеров для более удобной работы. Как можно увидеть на рис.12.5, в программе представлены около 15 шаблонов. Используя эти наборы, можно значительным образом увеличить скорость и удобство работы.

    Изначально в программе открыт кластер Basic Process.

    (рис 12.5) Выбор шаблона

    Все представленные в кластере элементы (Flowchart modules и Data modules) можно применять для создания диаграмм.

    (рис 12.6) Элементы для создания диаграмм

    Третий этап. Загрузка завершена. Как видно на рис.12.6, в меню инструментов добавилась новая вкладка с названием "Advanced Process".

    Это напоминает загрузку тематических панелей в Visio. Однако ARENA - не "рисовалка", а мощное средство имитационного моделирования.

    Программа ARENA позволяет создавать диаграммы, отражающие функционирование того или иного процесса. Процесс создания диаграмм во многом схож с таковым в MS Visio. Здесь также используется технология Drag and Drop, однако для некоторых процесс "рисования" в MS Visio будет более удобным и предпочтительным.

    На рис.12.7 изображена диаграмма основной деятельности системы массового обслуживания с ожиданием на примере системы обслуживания клиентов с применением офисной АТС.

    (рис 12.7) Диаграмма основной деятельности системы массового обслуживания с ожиданием

    Однако после ряда настроек ARENA позволяет, помимо построения диаграмм, проводить также имитационное моделирование. В результате проведения данной операции получаем результаты, которые можно использовать для дальнейшего анализа и построения новых моделей. Пример подобных результатов представлен на рис.12.8. Программа дает возможность проводить имитационное моделирование, но уже с другими параметрами.

    Данный пример иллюстрирует только системы массового обслуживания с очередью. Существуют и другие системы, например, системы массового обслуживания с отказом, когда клиент не желает ждать. Также выделяют различные СМО в зависимости от того, поступают заявки извне или от элементов самой системы. Все эти модели можно создать и "проиграть" с применением программы ARENA.

    (рис 12.8) Результаты имитационного моделирования

    Экспертные системы

    Под экспертной системой понимается программная система, которая моделирует рассуждения человека - эксперта в некоторой определенной предметной области, используя базу знаний, содержащую факты и правила об этой области и некоторый механизм логического вывода результата экспертизы.

    Достоинство экспертных систем заключается в возможности принятия решений в уникальных ситуациях, для которых алгоритм заранее не известен и формируется по исходным данным в виде цепочки рассуждений (правил принятия решений) из базы знаний. Причем решение задач предполагается осуществлять в условиях неполноты, недостоверности, многозначности исходной информации и качественных оценок процессов.

    Экспертная система является инструментом, усиливающим интеллектуальные способности эксперта, и может выполнять следующие роли:

  • консультанта для неопытных или непрофессиональных пользователей;
  • ассистента в связи с необходимостью анализа экспертом различных вариантов принятия решений;
  • партнера эксперта по вопросам, относящимся к источникам знаний из смежных областей деятельности.
  • Архитектура экспертной системы

    Экспертная система (рис.12.9) включает в себя два основных компонента: базу знаний (хранилище единиц знаний) и программный инструментарий доступа и обработки знаний. Программный инструментарий состоит из механизмов вывода заключений, приобретения знаний, объяснения получаемых результатов и интеллектуального интерфейса [68].

    Центральным компонентом экспертной системы является база знаний, которая выступает по отношению к другим компонентам как содержательная подсистема, составляющая основную ценность.

    (рис 12.9) Архитектура экспертной системы

    База знаний - это совокупность единиц знаний, которые представляют собой формализованное с помощью некоторого метода представления знаний отражение объектов проблемной области и их взаимосвязей, действий над объектами и, возможно, неопределенностей, с которыми эти действия осуществляются [69].

    В качестве методов представления знаний чаще всего используются либо правила, либо объекты (фреймы), либо их комбинация. Так, правила представляют собой конструкции:

    Если < условие >
    То <заключение> CF (фактор определенности) <значение>
    

    В качестве факторов определенности (CF), как правило, выступают либо условные вероятности байесовского подхода (от 0 до 1), либо коэффициенты уверенности нечеткой логики (от 0 до 100).

    Примеры правил имеют следующий вид.

    Правило 1: если Коэффициент рентабельности > 0.2, то Рентабельность = "удовлетворительна" CF 100.

    Правило 2: если Задолженность = "нет" и Рентабельность = "удовлетворительна", то Финансовое состояние = "удовлетворительно" CF 80.

    Правило 3: если Финансовое состояние = "удовлетворительно" и Репутация = "удовлетворительна", то Надежность предприятия = "удовлетворительна" CF 90.

    Объекты представляют собой совокупность атрибутов, описывающих свойства и отношения с другими объектами. В отличие от записей баз данных, каждый объект имеет уникальное имя. Часть атрибутов отражают типизированные отношения, такие как "род - вид" (super-class - sub-class), "целое - часть" и др. Вместо конкретных значений атрибутов объектов могут задаваться значения по умолчанию, присущие целым классам объектов, или присоединенные процедуры (process).

    Интеллектуальный интерфейс. Обмен данными между конечным пользователем и ЭС выполняет программа интеллектуального интерфейса, которая воспринимает сообщения пользователя и преобразует их в форму представления базы знаний и, наоборот, переводит внутреннее представление результата обработки в формат пользователя и выдает сообщение на требуемый носитель.

    Важнейшим требованием к организации диалога пользователя с ЭС является естественность, которая не означает буквально формулирование потребностей пользователя предложениями естественного языка, хотя это и не исключается в ряде случаев [70].

    Важно, чтобы последовательность решения задачи была гибкой, соответствовала представлениям пользователя и велась в профессиональных терминах.

    Механизм вывода. Этот программный инструментарий получает от интеллектуального интерфейса преобразованный во внутреннее представление запрос, формирует из базы знаний конкретный алгоритм решения задачи, выполняет алгоритм, а полученный результат предоставляется интеллектуальному интерфейсу для выдачи ответа на запрос пользователя. В основе применения любого механизма вывода лежит процесс нахождения в соответствии с поставленной целью и описанием конкретной ситуации (исходных данных), относящихся к решению единиц знаний (правил, объектов, прецедентов и т.д.) и связыванию их при необходимости в цепочку рассуждений, приводящую к определенному результату. Для представления знаний в форме правил это может быть прямая или обратная цепочка рассуждений (рис.12.10 и рис.12.11).

    (рис 12.10) Прямая цепочка рассуждений (рис 12.11) Обратная цепочка рассуждений

    Для объектно-ориентированного представления знаний характерно применение механизма наследования атрибутов, когда значения атрибутов передаются по иерархии от вышестоящих классов к нижестоящим. Также при заполнении атрибутов фрейма необходимыми данными запускаются на выполнение присоединенные процедуры.

    Механизм объяснения. В процессе или по результатам решения задачи пользователь может запросить объяснение или обоснование хода решения. С этой целью ЭС должна предоставить соответствующий механизм объяснения.

    Объяснительные способности ЭС определяются возможностью механизма вывода запоминать путь решения задачи. Тогда на вопросы пользователя "Как?" и "Почему?" получено решение или запрошены те или иные данные, и система всегда может выдать цепочку рассуждений до требуемой контрольной точки, сопровождая выдачу объяснения заранее подготовленными комментариями. В случае отсутствия решения задач объяснение должно выдаваться пользователю автоматически.

    Полезно иметь возможность и гипотетического объяснения решения задачи, когда система отвечает на вопросы, что будет в том или ином случае. Однако не всегда пользователя интересует полный вывод решения, содержащий множество ненужных деталей. В этом случае система должна уметь выбирать из цепочки только ключевые моменты с учетом их важности и уровня знаний пользователя. Для этого в базе знаний необходимо поддерживать модель знаний и намерений пользователя.

    Если же пользователю все еще не понятен полученный ответ, то система должна быть способна в диалоге на основе поддерживаемой модели проблемных знаний обучать пользователя тем или иным фрагментам знаний, т.е. раскрывать более подробно отдельные понятия и зависимости, если даже эти детали непосредственно в выводе не использовались.

    Механизм приобретения знаний. База знаний отражает знания экспертов (специалистов) в данной проблемной области о действиях в различных ситуациях или процессах решения характерных задач. Выявлением подобных знаний и последующим их представлением в базе знаний занимаются специалисты, называемые инженерами знаний. Для ввода знаний в базу и их последующего обновления ЭС должна обладать механизмом приобретения знаний. В простейшем случае используется интеллектуальный редактор, который позволяет вводить единицы знаний в базу и проводить их синтаксический и семантический контроль, например, на непротиворечивость. В более сложных случаях инженер знаний должен из-влекать знания путем специальных сценариев интервьюирования экспертов, или из вводимых примеров реальных ситуаций, как в случае индуктивного вывода, или из текстов, или из опыта работы самой интеллектуальной системы.

    Классы экспертных систем

    По степени сложности решаемых задач экспертные системы можно классифицировать следующим образом [71].

    По способу формирования решения экспертные системы разделяются на два класса: аналитические и синтетические. Аналитические системы предполагают выбор решений из множества известных альтернатив (оп-ределение характеристик объектов), а синтетические системы - генерацию неизвестных решений (формирование объектов).

    По способу учета временного признака экспертные системы могут быть статическими или динамическими. Статические системы решают задачи при не изменяемых в процессе решения данных и знаниях, динамические системы допускают такие изменения. Статические системы осуществляют монотонное непрерываемое решение задачи от ввода исходных данных до конечного результата, динамические системы предусматривают возможность пересмотра в процессе решения полученных ранее результатов и данных.

    По видам используемых данных и знаний экспертные системы классифицируются на системы с детерминированными (четко определенными) знаниями и неопределенными знаниями. Под неопределенностью знаний понимается их неполнота, недостоверность, двусмысленность, нечеткость.

    По числу используемых источников знаний экспертные системы могут быть построены с использованием одного или множества источников знаний. Источники знаний могут быть альтернативными или дополняющими друг друга

    В соответствии с перечисленными признаками классификации выделяются следующие основные классы экспертных систем (табл. 12.1.).

    Классифицирующие экспертные системы. Экспертные системы, решающие задачи распознавания ситуаций, называются классифицирующими, поскольку определяют принадлежность анализируемой ситуации к некоторому классу.

    Основные классы экспертных систем
    Анализ Синтез
    Детерминированность знании Классифицирующие Трансформирующие Один источник Знании
    Неопределенность знаний Доопределяющие Многоагентные Множество источников знаний
    Статика Динамика

    В качестве основного метода формирования решений используется метод логического дедуктивного вывода от общего к частному, когда путем подстановки исходных данных в некоторую совокупность взаимосвязанных общих утверждений получается частное заключение.

    Доопределяющие экспертные системы. Более сложный тип аналитических задач представляют задачи, которые решаются на основе неопределенных исходных данных и применяемых знаний. В этом случае экспертная система должна как бы доопределять недостающие знания, а в пространстве решений может получаться несколько возможных решений с различной вероятностью или уверенностью в необходимости их выполнения.

    В качестве методов работы с неопределенностями могут применяться байесовский вероятностный подход и нечеткая логика.

    Доопределяющие экспертные системы могут использовать для формирования решения несколько источников знаний. В этом случае могут применяться эвристические приемы выбора единиц знаний из их конфликтного набора, например, на основе использования приоритетов важности, или получаемой степени определенности результата, или значений функций предпочтений и т.д.

    Для аналитических задач классифицирующего и доопределяющего типов характерны следующие проблемные области.

  • Интерпретация данных - выбор решения из фиксированного множества альтернатив на базе введенной информации о текущей ситуации. Основное назначение - определение сущности рассматриваемой ситуации, выбор гипотез, исходя их фактов. Типичным примером является экспертная система анализа финансового состояния предприятия.
  • Диагностика - выявление причин, приведших к возникновению ситуации. Требуется предварительная интерпретация ситуации с последующей проверкой дополнительных фактов, например, выявление факторов снижения эффективности производства.
  • Коррекция - диагностика, дополненная возможностью оценки и рекомендации действий по исправлению отклонений от нормального состояния рассматриваемых ситуаций.
  • Трансформирующие экспертные системы. В отличие от аналитических статических экспертных систем синтезирующие динамические экспертные системы предполагают повторяющееся преобразование знаний в процессе решения задач, что связано с характером результата, который нельзя заранее предопределить, а также с динамичностью самой проблемной области.

    Для синтезирующих динамических экспертных систем наиболее применимы следующие проблемные области.

  • Проектирование - определение конфигурации объектов с точки зрения достижения заданных критериев эффективности и ограничений, например, проектирование бюджета предприятия или портфеля инвестиций.
  • Прогнозирование - предсказание последствий развития текущих ситуаций на основе математического и эвристического моделирования, например, прогнозирование трендов на биржевых торгах.
  • Диспетчеризация - распределение работ во времени, составление расписаний, например, планирование графика освоения капиталовложений.
  • Планирование - выбор последовательности действий пользователей по достижению поставленной цели, например, планирование процессов поставки продукции.
  • Мониторинг - слежение за текущей ситуацией с возможной последующей коррекцией. Для этого выполняется диагностика, прогнозирование, а в случае необходимости - планирование и коррекция действий пользователей, например, мониторинг сбыта готовой продукции.
  • Управление - мониторинг, дополненный реализацией действий в автоматических системах, например, принятие решений на биржевых торгах.
  • Многоагентные экспертные системы. Для таких динамических систем характерна интеграция в базе знаний нескольких разнородных источников знаний, обменивающихся между собой получаемыми результатами на динамической основе, например, через "доску объявлений".

    Для многоагентных систем характерны следующие особенности:

  • проведение альтернативных рассуждений на основе использования различных источников знаний с механизмом устранения про-тиворечий;
  • распределенное решение проблем, которые разбиваются на параллельно решаемые подпроблемы, соответствующие самостоя-тельным источникам знаний;
  • применение множества стратегий работы механизма вывода заключений в зависимости от типа решаемой проблемы;
  • обработка больших массивов данных, содержащихся в базе данных;
  • способность прерывания решения задач в связи с необходимостью получения дополнительных данных и знаний от пользователей, моделей, параллельно решаемых подпроблем.
  • Технология создания экспертных систем

    Слабая формализуемость процесса принятия решений, его альтернативность и нечеткость, качественная природа используемых знаний, динамичность изменения проблемной области - все эти характерные особенности применения экспертных систем обусловливают сложность и большую трудоемкость их разработки по сравнению с другими информационными системами.

    Извлечение знаний при создании экспертной системы предполагает изучение множества источников, к которым относятся специальная литература, базы фактуальных знаний, отчеты о решении аналогичных проблем, а самое главное, опыт работы специалистов в исследуемой проблемной области.

    Успех проектирования экспертной системы во многом определяется тем, насколько компетентны привлекаемые к разработке эксперты и насколько они способны передать свой опыт инженерам по знаниям. Вместе с тем, эксперты не имеют представления о возможностях и ограничениях ЭС.

    Следовательно, процесс разработки ЭС должен быть организован инженерами по знаниям таким образом, чтобы в процессе их итеративного взаимодействия с экспертами последние получили весь необходимый объем знаний для решения четко очерченных проблем. Этапы проектирования экспертной системы представлены на рис.12.12.

    Однако необходимо учитывать, что эксперты сами представляют собой сверхсложные системы, и их деятельность также зависит от многих внешних и внутренних условий.

    Взаимодействие между экспертами может как стимулировать, так и подавлять их деятельность. Поэтому в разных случаях применяют различные методы экспертизы, отличающиеся характером взаимодействия экспертов друг с другом: анонимные и открытые опросы и анкетирования, совещания, дискуссии, деловые игры, мозговой штурм и т.д. Нередко при работе с экспертами используется метод Дельфи [73].

    На начальных этапах идентификации и концептуализации, связанных с определением контуров будущей системы, инженер по знаниям выступает в роли ученика, а эксперт - в роли учителя, мастера. На заключительных этапах реализации и тестирования инженер по знаниям демонстрирует результаты разработки, адекватность которых проблемной области оценивает эксперт. На этапе тестирования это могут быть совершенно другие эксперты.

    На этапе тестирования созданные экспертные системы оцениваются с позиции двух основных групп критериев: точности и полезности.

    С точностью работы связаны такие характеристики, как правильность выполняемых заключений, адекватность базы знаний проблемной области, обоснованность применяемых методов решения проблемы. Поэтому конечные оценки системе ставят специалисты в проблемной области - эксперты.

    Полезность же экспертной системы характеризуется степенью удовлетворения требований пользователя в части получения необходимых рекомендаций, легкости и естественности взаимодействия с системой, надежности, производительности и стоимости эксплуатации, способности обоснования решений и обучения, настройки на изменение потребностей.

    (рис 12.12) Этапы проектирования экспертной системы

    Оценивание экспертной системы осуществляется по набору тестовых примеров, как из предшествующей практики экспертов, так и специально подобранных ситуаций. Результаты тестирования подлежат статистической обработке, после чего делаются выводы о степени точности работы экспертной системы.

    Следующий этап жизненного цикла экспертной системы - внедрение и опытная эксплуатация в массовом порядке без непосредственного контроля со стороны разработчиков и переход от тестовых примеров к решению реальных задач.

    Важнейшим критерием оценки становится соотношение стоимости системы и ее эффективности. На этом этапе осуществляется сбор критических замечаний и внесение необходимых изменений.

    В результате опытной эксплуатации может потребоваться разработка новых специализированных версий, учитывающих особенности проблемных областей.

    Описание приемов извлечения знаний инженерами знаний представлено в таблице 12.2.

    Первые два этапа разработки экспертной системы составляют логическую стадию, не связанную с применением четко определенного инструментального средства.

    Последующие этапы реализуются в рамках физического создания проекта на базе выбранного инструментального средства.

    Вместе с тем, процесс создания экспертной системы как сложного программного продукта имеет смысл выполнять на основе прототипного проектирования, сущность которого сводится к постоянному наращиванию базы знаний, начиная с логической стадии.

    Прототипная технология создания экспертной системы означает, что простейший прототип будущей системы реализуется с помощью любого подручного инструментального средства еще на этапах идентификации и концептуализации. В дальнейшем этот прототип детализируется, концептуальная модель уточняется, реализация выполняется в среде окончательно выбранного инструментального средства.

    Приемы извлечения знаний
    Приемы Описание
    1. Наблюдение Инженер наблюдает, не вмешиваясь, за тем, как эксперт решает реальную задачу
    2. Обсуждение задачи Инженер на представительном множестве задач неформально обсуждает с экспертом данные, знания и процедуры решения
    3. Описание задачи Эксперт описывает решение задач для типичных запросов
    4. Анализ решения Эксперт комментирует получаемые результаты решения задачи, детализируя ход рассуждений
    5. Проверка системы Эксперт предлагает инженеру перечень задач для решения (от простых до сложных), которые решаются разработанной системой
    6. Исследование системы Эксперт исследует и критикует структуру базы знаний и работу механизма вывода
    7. Оценка системы Инженер предлагает новым экспертам оценить решения разработанной системы

    Идентификация проблемной области. Этап идентификации проблемной области включает определение назначения и сферы применения экспертной системы, подбор экспертов и группы инженеров по знаниям, выделение ресурсов, постановку и параметризацию решаемых задач.

    Начало работ по созданию экспертной системы инициируют руководители компаний (предприятий, учреждений). Обычно необходимость разработки экспертной системы в той или иной сфере деятельности связана с затруднениями лиц, принимающих решение, что сказывается на эффективности функционирования компании. Эти затруднения могут быть обусловлены недостаточным опытом работы в данной области, сложностью постоянного привлечения экспертов, нехваткой трудовых ресурсов для решения простых интеллектуальных задач, необходимостью интеграции разнообразных источников знаний. Как правило, назначение экспертной системы связано с одной из следующих областей:

  • обучение и консультация неопытных пользователей;
  • распространение и использование уникального опыта экспертов;
  • автоматизация работы экспертов по принятию решений;
  • оптимизация решения проблем, выдвижение и проверка гипотез.
  • Сфера применения экспертной системы характеризует тот круг задач, который подлежит формализации, например, "оценка финансового состояния предприятия", "выбор поставщика продукции", "формирование маркетинговой стратегии" и т.д.

    Обычно сложность решаемых в экспертной системе проблем должна соответствовать трудоемкости работы эксперта в течение нескольких часов. Более сложные задачи имеет смысл разбивать на совокупности взаимосвязанных задач, которые подлежат разработке в рамках нескольких экспертных систем.

    Ограничивающими факторами на разработку экспертной системы выступают отводимые сроки, финансовые ресурсы и программно-техническая среда. От этих ограничений зависит количественный и качественный состав групп инженеров по знаниям и экспертов, глубина прорабатываемых вопросов, адекватность и эффективность решения проблем. Обычно различают три стратегии разработки экспертных систем [74]:

  • широкий набор задач, каждая из которых ориентирована на узкую проблемную область;
  • концентрированный набор задач, определяющий основные направления повышения эффективности функционирования эко-номического объекта;
  • комплексный набор задач, определяющий организацию всей деятельности экономического объекта.
  • После предварительного определения контуров разрабатываемой экспертной системы инженеры по знаниям совместно с экспертами определяют:

  • класс решаемых задач (прогнозирование, планирование, проектирование, мониторинг, управление);
  • критерии эффективности результатов решения задач (минимизация использования ресурсов, повышение качества продукции и обслуживания, ускорение оборачиваемости капитала и т.д.);
  • критерии эффективности процесса решения задач (повышение точности принимаемых решений, учет большего числа факторов, просчет большего числа альтернативных вариантов, адаптивность к изменениям проблемной области и информационных потреб-ностей пользователей, сокращение сроков принятия решений);
  • цели решаемых задач;
  • подцели (разбиение задачи на подзадачи, для каждой из которых определяется своя цель);
  • исходные данные (совокупность используемых факторов);
  • особенности используемых данных (определенность / неопределенность, статичность / динамичность, одноцелевая / многоцелевая направленность, единственность / множественность источников знаний).
  • Построение концептуальной модели. На этапе построения концептуальной модели создается целостное и системное описание используемых знаний, отражающее сущность функционирования проблемной области.

    От качества построения концептуальной модели проблемной области во многом зависит, насколько часто в дальнейшем по мере развития проекта будет выполняться переработка базы знаний.

    Хорошая концептуальная модель может только уточняться (детализироваться или упрощаться), но не перестраиваться.

    Результат построения концептуальной модели обычно представляется в виде наглядных графических схем:

  • объектная модель описывает структуру предметной области как совокупности взаимосвязанных объектов;
  • функциональная модель отражает действия и преобразования над объектами;
  • поведенческая модель рассматривает взаимодействия объектов во временном аспекте.
  • Первые две модели описывают статические аспекты функционирования проблемной области, а третья модель - динамику изменения ее состояний. Естественно, что для различных классов задач могут требоваться разные виды моделей, а, следовательно, и ориентированные на них методы представления знаний.

    Формализация базы знаний. На этапе формализации базы знаний осуществляется выбор метода представления знаний и осуществляется проектирование логической структуры базы знаний.

    Рассмотрим классификацию методов представления знаний:

  • логическая модель реализует и объекты, и правила с помощью предикатов первого порядка, является строго формализованной моделью с универсальным дедуктивным и монотонным методом логического вывода "от цели к данным";
  • продукционная модель реализует эвристические методы вывода на правилах и может обрабатывать неопределенности в виде ус-ловных вероятностей или коэффициентов уверенности, а также выполнять монотонный или немонотонный вывод;
  • семантическая сеть отображает разнообразные отношения объектов; фреймовая модель, как частный случай семантической сети, использует для реализации операционного знания присоединенные процедуры;
  • объектно-ориентированная модель, как развитие фреймовой модели, реализуя обмен сообщениями между объектами, в большей степени ориентирована на динамические задачи и отражение поведенческой модели.
  • Рассмотрим применение аппарата нечеткой логики на примере оценки надежности поставщика, в котором кроме фактора финансового состояния учитывается и фактор формы собственности (рис.12.13).

    (рис 12.13) Применение нечеткой логики

    Пусть государственное предприятие не имеет задолженности с уверенностью 60% и предполагается, что его рентабельность удовлетворительна с уверенностью 80%. Фрагмент множества правил имеет следующий вид.

    Правило 1: если Задолженность = "нет" и Рентабельность = "удовлетворительна", то Финансовое состояние = "удовлетвори-тельно" cf 100.

    Правило 2: если Финансовое состояние = "удовлетворительно", то Надежность = "есть" cf 90.

    Правило 3: если Предприятие = "государственное", то Надежность = "есть" cf 50.

    Результат выполнения первого правила:

    $$cf (посылки) = min (60,80) = 60,\\ cf (Финансовое\ состояние = "удовлетворительно") = 60*100/100 = 60.$$

    Результат выполнения второго правила:

    $$Cf (Надежность = "есть") = 60*90/100 = 54$$

    Результат выполнения третьего правила:

    $$Cf (Надежность = "есть") = 54 + 50 - 54*50/100 = 67$$

    Для динамических моделей важны:

  • рациональная организация памяти системы для запоминания и обновления получаемых промежуточных результатов,
  • обмен данными между различными источниками знаний для достижения нескольких целей,
  • изменение стратегий вывода с выдвижения гипотез (прямая аргументация) к их проверке (обратная аргументация).
  • Целям построения таких гибких механизмов вывода служит применение технологии "доски объявлений", через которую в результате осуществления событий источники знаний обмениваются сообщениями.

    В целях динамического реагирования на события некоторые продукционные модели используют специальные правила-демоны, которые формулируются следующим образом: "Всякий раз, как происходит некоторое событие, выполнить некоторое действие". Например: всякий раз, как становится известным значение переменной "Поставщик", выполнить набор правил "Финансовый анализ предприятия".

    В программном средстве GURU подобное правило будет записано следующим образом:

    IF: KNOWN ("Поставщик") = true THEN: CONSULT FIN_AN

    Для динамических экспертных систем характерна также обработка времени как самостоятельного атрибута аргументации логического вывода: если в течение дня уровень запаса понизился больше, чем на 50%, то выполнить набор правил "Выбор поставщика для поставки".

    Общим недостатком всех моделей представления знаний, основанных на правилах, является недостаточно глубокое отражение семантики проблемной области, что может сказываться на гибкости формулирования запросов пользователей к экспертным системам. Этот недостаток снимается в объектно-ориентированных методах представления знаний.

    Рекомендации по выбору экспертной системы

    На этапе реализации экспертной системы происходит физическое наполнение базы знаний и настройка всех программных механизмов в рамках выбранного инструментального средства, а при необходимости - и программирование специализированных модулей.

    Особенности реализации экспертной системы во многом определяются характером инструментального средства, в качестве которого могут выступать программные оболочки (shells), генераторы (интегрированные среды), языки представления знаний (языки программирования).

    Оболочки имеют реализованные механизмы вывода, накопления, объяснения знаний, диалоговый компонент, что, с одной стороны, упрощает разработку программной части экспертной системы, поскольку не требуется программирование, а с другой стороны, усложняет разработку базы знаний вследствие возможного несоответствия системы требованиям структуры.

    Использование языков представления знаний, таких как язык логического программирования PROLOG, язык функционального программирования LISP, язык объектно-ориентированного программирования SmallTalk, язык продукционных правил ОPS5 и другие, повышает гибкость разрабатываемой системы и одновременно увеличивает трудоемкость разработки.

    Скелетные оболочки. Наиболее распространенными инструментальными средствами для создания экспертных систем являются генераторы или интегрированные среды разработки, например, G2 (фирма Gensym, дистрибьютор фирма ArgusSoft), ART-Enterprise (фирма Inference, дистрибьютор фирма "Метатехнология"), GURU (фирма MDBS, дистрибьютор фирма "ЦПС", Тверь).

    Указанные среды позволяют настраивать программные средства на особенности проблемных областей. При необходимости предоставляют возможность программировать на встроенных языках и осуществлять эффективный экспорт/импорт данных с другими инструментальными средствами.

    Проблемно- и предметно-ориентированные системы. Преимущество предметно-ориентированных систем заключается в более простой адаптации к конкретной предметной области, а следовательно, и в сокращении затрат на разработку. Например, интеллектуальная система для разработки финансовых приложений Cogensys Judgment Software (Cogensys Corp) стоит 200 тыс. долл.

    Экспертные системы реального времени. Среди специализированных инструментальных средств интеллектуальных систем основной удельный вес занимают экспертные системы реального времени, позволяющие динамически управлять непрерывными процессами (70% рынка).

    Бесспорным лидером в разработке экспертных систем реального времени является фирма Gensym с инструментальным средством G2 (дистрибьютор в России - фирма ArgusSoft), имеющая внедрения в таких компаниях, как IBM, NASA, General Electric, Nissan и др.

    На базе G2, в свою очередь, созданы такие проблемно-ориентированные комплексы, как GDA для решения задач диагностики, разработки, ReThink для моделирования бизнес-процессов (бизнес-реинжиниринга), NeurOnline для поддержки нейронной сети, IPS для решения задач динамического планирования, FaultExpert для управления телекоммуникациями и др.

    Например, G2 (фирма Gensym, дистрибьютор фирма ArgusSoft), ART-Enterprise (фирма Inference, дистрибьютор фирма "Метатехноло-гия"), GURU (фирма MDBS, дистрибьютор фирма "ЦПС", Тверь), которые позволяют настраивать программные средства на особенности проблемных областей, при необходимости предоставляют возможность программировать на встроенных языках и осуществлять эффективный экспорт/импорт данных с другими инструментальными средствами.

    Отечественные экспертные системы. Среди отечественных разработок следует отметить экспертную оболочку ЭКО (ArgusSoft) и программный комплекс SIMER-MIRAGE (Исследовательский центр искусственного интеллекта ИПС РАН), который предоставляет инструментальные средства как автоматизации разработки, так и поддержки экспертных систем.

    В процессе жизненного цикла разработки экспертной системы инструментальные средства могут сменять друг друга по мере расширения базы знаний. Так, на этапе проектирования прототипа требуется его быстрая разработка в ущерб производительности, в то время как на этапе разработки промышленной версии на первый план выходит обеспечение эффективности функционирования.

    На выбор инструментальных средств экспертной системы, в основе которых лежит определенный метод представления знаний, ос-новное влияние оказывает класс решаемых задач (проблемных областей). И прежде всего, характер полученной концептуальной модели, определяющий множество требований в части отображения объектов, действий над объектами, методов обработки неопределенностей, механизмов вывода.

    Инструментальные средства, в свою очередь, характеризуются определенными возможностями по реализации этих требований.

    Сущность алгоритма выбора инструментальных средств сводится к наложению требований проблемной области на возможности инструментальных средств и определению наилучших по заданным ограничениям (таблица 12.2).

    В таблице 12.3. оценки инструментальных средств для решения различных классов задач заданы в рангах.

    Рекомендации по выбору инструментальных средств
    Классы решаемых задач Программные инструментальные средства
    Название ЭКО GURU Nexpert Object LEVEL ART Enterprise G2
    Интерпретация 3 1 1 1 2 3
    Диагностика 1 2 2 2 3 2
    Прогнозирование 2 3 4 3 4 3
    Проектирование - - 3 5 1 5
    Планирование 5 4 5 1

    В качестве других критериев, по которым можно судить о возможности создания экспертной системы, следует отметить следующие:

  • наличие экспертов, компетентных в избранном круге вопросов, которые согласны сотрудничать при создании ЭС;
  • поставленная проблема должна быть достаточно важной и актуальной. Это могут быть проблемы, требующие высокого уровня экспертизы, либо простые, но трудоемкие, многократно повторяющиеся проверки. Нет смысла тратить время на решение проблем, которые возникают редко и могут быть разрешены человеком с обычной квалификацией;
  • необходимо четко ограничивать круг решаемых задач, т. е. предметная область выбирается достаточно узкой, чтобы избежать "комбинаторного взрыва" объема информации, необходимой для компетентного решения поставленной задачи;
  • необходима согласованность мнений экспертов о том, как следует решать поставленные задачи, какие факты необходимо использовать и каковы общие правила вынесения суждений. В противном случае невозможно расширить базу знаний за пределы опыта одного человека и осуществить синтез экспертных знаний из нескольких областей;
  • должно быть достаточно исходных данных для проверки работоспособности экспертной системы в выбранной предметной обла-сти, чтобы разработчики смогли убедиться в достижимости некоторого заданного уровня ее функционирования;
  • должна обеспечиваться возможность постепенного наращивания системы. База знаний должна легко расширяться и коррек-тироваться, так как правила часто меняются с появлением новых фактов.
  • Системы поддержки принятия решений

    Определение систем поддержки принятия решений

    Большинство авторов под системами поддержки принятия решений (СППР) понимают интерактивные компьютерные системы, которые помогают лицу, принимающему решение (ЛПР), использовать информацию и модели для решения слабо структурированных или трудно формализуемых задач

    Результат внедрения СППР заключается в повышении эффективности принимаемых решений. Значимость для менеджеров - создание инструмента, находящегося под их полным контролем, который не пытается предопределить цели или навязать свое решение.

    Выделим специфические особенности СППР:

  • позволяют ликвидировать разрыв между аналитиками и лицами, принимающими решения, поскольку их конечными пользовате-лями являются именно специалисты, принимающие решения, а не технические специалисты;
  • используют экономико-математические методы и модели для обоснования альтернатив (вариантов управленческих решений);
  • содержат базу данных;
  • отображают информацию в формате и терминологии, которые привычны ЛПР;
  • выборочно предоставляют информацию и избегают избыточности информации.
  • Характеристика различных систем поддержки принятия решений

    Представим характеристику существующих систем поддержки принятия решений в виде таблицы 12.4.

    Сводная таблица систем поддержки принятия решений
    Наименование СППР Официальный сайт системы Характеристика
    Экспертная система Поддержки принятия Решений (ЭСППР) http://82.179.249.12/ edss/ Система ориентирована на автоматизацию процедуры анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений. Относится к классу информационных систем, сочетающих преимущества экспертных систем и систем поддержки принятия решений
    Expert Choice http://www. expertchoice.com Коммерческий программный продукт, разработанный на основе метода анализа иерархий для поддержки принятия решений различным организациям. Система имеет три варианта поставки: Comparion Core™, Expert Choice 11.5™ и Expert Choice Inside
    Super Decisions http://www. superdecisions.com Программный продукт, разработанный на основе метода аналитических сетей (Analytic Network Process)
    Decision Lens (Decision Lens Web) http://www. decisionlens.com Коммерческий программный продукт для поддержки принятия решений организациями, обладающий следующими методологи-ческими особенностями: - теоретические основы системы - методы анализа иерархий и аналитических сетей; - наличие веб-интерфейса; - возможность групповой работы
    Imaginatik Idea Central http://www. imaginatik.com Коммерческая система, являющаяся веб-приложением для обработки мнений экспертов
    UTA PLUS http://www. lamsade. dauphine.fr/enlish/ software. html Реализует метод UTA, который может быть использован для решения задач многокритериального анализа. Программа имеет на-глядный графический интерфейс
    ELECTRE IS http://www. lamsade. dauphine.fr/ enlish/ software. html Система, основанная на многокритериальном методе из семейства ELECTRE, который позволяет использовать псевдокритерии и пороговые значения при принятии решений. В процессе вычислений система строит граф. Искомый набор альтернатив - это ядро этого графа
    ELECTRE III-IV http://www. lamsade. dauphine.fr/english/ software. html Система, реализующая метод из семейства ELECTRE для критериев, которые не имеют оценок относительной значимости. Ме-тод, лежащий в основе системы, позволяет ранжировать альтернативы
    ELECTRE TRI http://www. lamsade. dauphine.fr/enlish/ software. html Система, реализующая метод из семейства ELECTRE для решения проблем, которые требуют сегментации. Процесс сегментации основан на оценке внутренней стоимости альтернатив. В системе существует модуль, способный самообучаться на тестовых ситуаци-ях, определяя параметры модели. ELECTRE TRI успешно применяется в задачах с большим количеством альтернатив
    IRIS http://www4.fe.uc.pt/ lmcdias/ iris.htm Система реализует задачу сортировки альтернатив в многокритериальных задачах принятия решений. Допускает задание порого-вых ограничений пользователем для критериев (признаков). Способна оценивать точность вычислений. Выводит результат вычис-лений в виде отчета
    Император 3.1 http://www. neirosplav.com Возможности программы позволяют решать задачи рейтингования, выбора альтернатив, распределения ресурсов, прогнозирова-ния, планирования, учета предпочтений, моделирования ситуаций. В основу системы поддержки принятия решения "Император" положен метод анализа иерархий
    СППР "Эксперт" http://lab12.geosys.ru/pageslab/lab12_expert.htm Система основана на методе анализа иерархий (МАИ) Т. Саати. Особенности системы: поддержка как числовых значений, так и субъективных вербальных предпочтений пользователя. Возможность анализа данных на предмет согласованности и достоверности, исправление несогласованности. Удобный графический интерфейс, инструменты для формализации проблемы, анализа результатов. Подробные печатные отчеты. Наличие библиотеки типовых иерархий для решения задач прогнозирования и управления в различных сферах деятельности. Наличие библиотеки решений типовых задач в области финансов, экономики, управлении персоналом, предприятием и т.п.
    OPTIMUM http://www. tomakechoice. com/paper/ Odessa2009p.pdf Система поддержки принятия решений основана на методе анализа иерархий (МАИ). В программе реализована возможность настройки пользовательского интерфейса. Каждый пользователь может создать для себя удобное рабочее место в данной программе. Справочная система содержит описание всех инструментов приложения
    СППР "Выбор" 5.3 http://www.cirtas.ru/ product. php? id=10 Система является простым и удобным средством, которое поможет структурировать проблему; построить набор альтернатив; выделить характеризующие их факторы; задать значимость этих факторов; оценить альтернативы по каждому из факторов; найти неточности и противоречия в суждениях лица, принимающего решение (ЛПР)/эксперта; проранжировать альтернативы; провести анализ решения и обосновать полученные результаты. Может использоваться при решении следующих типовых задач: оценка качества организационных, проектных и конструкторских решений; определение политики инвестиций в различных областях; задачи размещения (выбор места расположения вредных и опасных производств, пунктов обслуживания); распределение ресурсов; проведение анализа проблемы по методу "стоимость-эффективность"; стратегическое планирование; проектирование и выбор оборудования, товаров
    MPRIORITY http://www.tomake choice.com/ mpriority.html Система базируется на методе анализа иерархий. Систему "MPRIORITY" от ее аналогов отличает диалоговый интерфейс, адаптированный под особенности МАИ и восприятие пользователя. Программа содержит диалоговые средства, позволяющие получать наиболее полную информацию о проведенных попарных сравнениях и устранять возможные несогласованности в матрицах попарных сравнений. Использование присутствующего в программной системе механизма шаблонов (шаблон - готовая иерархия для одной из задач принятия решений) позволяет пользователю адаптировать программную систему под область своей деятельности
    WinEXP+ http://www. teleform.ru/pages/ 0002/0006/0001/ 0002.html В основе системы - метод анализа иерархий (МАИ). Функциональные возможности системы: создание сложных и разветвленных иерархий, вычисление приоритетов альтернативных решений. Достоинства системы: дружественный интерфейс, включающий интерактивную справку. Гибкие цветовые настройки системы. Возможность расширения системы. Универсальность системы в отношении ее применения в различных областях деятельности. Простота и доступность при обучении пользователей

    Выделение признаков классификации СППР

    Сформулируем признаки, с помощью которых целесообразно описывать/классифицировать СППР, а также поясним отдельные признаки на примере различных СППР.

  • Технические спецификации.

  • Наименование системы.
  • Тип пользователя.
  • IT-составляющая (перечень используемых информационных технологий).
  • Совместимость с другими программными продуктами.
  • Особенности интерфейса.

  • Под особенностями интерфейса подразумеваются как применяемые информационные технологии (например, наличие веб-интерфейса, использование технологии AJAX и т.п.), так и архитектурные особенности (например, наличие каталога решаемых задач, доступность каких-либо сервисов с каждой страницы и т.п.).
  • Методы принятия решений, используемые в СППР. Большинство существующих СППР используют какой-либо один математический метод принятия решений, в основном метод анализа иерархий Томаса Л. Саати. Важнейшим преимуществом СППР является многообразие используемых методов принятия решений, поскольку в этом случае альтернативы оцениваются с позиций различных математических моделей, отражающих отдельные аспекты задачи принятия решения.
  • Особенности ввода исходных данных. Входные данные могут формироваться вручную, подгружаться из внешних источников или копироваться из уже созданных в системе задач. Например, система UTA позволяет только ручной ввод данных. Система SuperDecisions допускает не только ручной ввод данных, но и загрузку из внешних источников. Система ЭСППР предоставляет возможность не только ручного ввода данных, но и копирования данных из уже имеющихся вариантов решения задачи, созданных ранее в системе.
  • Особенности представления результата решения задачи. Выходные данные в разных системах формируются с разной степенью детализации. Преимуществом обладают системы, формирующие выходную информацию наиболее детально. Часто решение задачи представляется пользователю в виде отчета, содержащего как исходные данные задачи, так и результат выбора.

    В отдельных системах реализован анализ чувствительности результатов, позволяющий проследить, как изменение весов критериев влияет на результат решения задачи.

  • Наличие базы знаний. База знаний - это набор правил для выбора соответствующих методов принятия решений в зависимости от условий задачи принятия решения. Единственной системой, имеющей базу знаний, является ЭСППР.
  • Наличие базы данных. База данных СППР служит для хранения данных, описания задач и методов принятия решений.
  • Оценка альтернатив.

  • Способы задания множества альтернатив. Множество альтернатив (вариантов решений) может быть конечным, счетным, представлено в виде подмножества n-мерного пространства или задано иным способом. В ЭСППР множество альтернатив может быть конечным или представлено в виде подмножества n-мерного пространства.
  • Способы задания предпочтений на множестве альтернатив. Существенным преимуществом обладают системы, предоставляющие возможность выбора различных шкал для задания оценок альтернатив. Например, в системе Expert Choice (модуль Comparion™ Suite) предусмотрены следующие варианты:

  • Pairwise - оценки задаются для каждой пары альтернатив;
  • Rating scale - оценки задаются в порядковой шкале;
  • Simple utility curve - оценки проставляются на заранее построенной кривой;
  • Advanced utility curve - оценки проставляются на заранее построенной кривой с расширенными возможностями;
  • Direct Data input - прямой ввод оценок;
  • Step function - прямой ввод оценок в интервале от 0 до 1.
  • Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам. Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам определяются методами принятия решения, используемыми в СППР. В качестве примера можно привести принцип большинства, принцип Парето, принцип последовательного рассмотрения критериев, принцип Саати.
  • Способы задания относительной значимости признаков (критериев). Большинство СППР позволяют задавать относительную зна-чимость признаков экспертно. Кроме того, существуют системы, в которых предусматривается возможность рассчитывать вес признаков, например, SuperDecisions и Expert Choice.
  • Проверка согласованности оценок альтернатив по отдельным признакам. Проверка согласованности входных данных позволяет избежать формирования суждений на основе противоречивых оценок. Например, в СППР, основанных на методе анализа иерархий, рассчитывается коэффициент согласованности для всех матриц попарных сравнений. Значение данного коэффициента не должно превышать некоторого установленного уровня. В случае его превышения эксперту рекомендуется пересмотреть сформированные оценки.
  • Возможность согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях. Учет условий внешней среды, возможные реализации которых в совокупности задают проблемные ситуации принятия решений, существенно повышает качество аналитического обоснования альтернатив. Единственной СППР, включающей в себя методы принятия решений в условиях риска и неопределенности, является ЭСППР. При этом выделяют:

  • принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях в условиях неопределенности (принципы Парето, пессимизма, оптимизма, Гурвица, антагонистического игрока, Сэвиджа, Лапласа);
  • принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях с учетом вероятности их появления (принцип большинства или принцип Байеса).
  • Организация работы с экспертами.

  • Возможность привлечения экспертов. Современные СППР обладают возможностью сбора и обработки групповых суждений экспертов. Некоторые системы позволяют присваивать различные роли экспертам, привлекаемым для решения задачи. Например, система Expert Choice (модуль Comparion™ Suite) предусматривает роли администраторов и простых экспертов. Простые эксперты имеют возможность задавать оценки, администраторы - редактировать исходные данные задачи.
  • Учет коэффициентов компетентности экспертов. В большинстве случаев предполагается ручной ввод коэффициентов компетентности экспертов.
  • Принципы согласования оценок экспертов. Среди таких принципов можно выделить принцип большинства, принцип Парето, расчет среднего геометрического отдельных оценок.
  • Оценка согласованности мнений экспертов. Для оценки согласованности мнений экспертов, которые высказывают свои предпочтения в порядковой шкале, может использоваться коэффициент частной ранговой корреляции Кенделла и взвешенное расстояние между предпочтениями экспертов (модификация коэффициента частной ранговой корреляции Спирмена).
  • Особенности Экспертной системы поддержки принятия решений

    Информационная система "Экспертная система поддержки принятия решений (ЭСППР)" ориентирована на автоматизацию процедур анализа проблемных ситуаций и выбора эффективных решений.

    Выделим особенности ЭСППР:

  • обеспечивает проведение расчетов для обоснования альтернатив на основе экономико-математических методов и моделей с ис-пользованием экспертных оценок специалистов;
  • содержит множество математических методов и моделей (в конкретной реализации около 50) в отличие от большинства СППР, использующих, как правило, один метод принятия решения;
  • включает методы принятия решений в условиях неопределенности и риска, предусматривающие моделирование проблемных си-туаций принятия решений;
  • содержит базу знаний: набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи;
  • осуществляет процедуру поиска метода принятия решения путем выбора пользователем ответа (из предлагаемого набора ответов) на вопросы, задаваемые системой, об элементах задачи принятия решения;
  • не только дает возможность выбрать метод принятия решения для конкретной задачи, но и обеспечивает ее практическое решение на основе этого метода;
  • содержит базу данных для хранения информации, необходимой для проведения расчетов; описания задач и методов принятия ре-шений; формирования отчетов; поддержки многоязычного интерфейса, добавления новых методов принятия решений без изменения программного кода системы;
  • не является проблемно-ориентированной: на основе ЭСППР может быть решена задача принятия решения из любой проблемной области;
  • обеспечивает коллегиальность в принятии решений, позволяя обосновывать варианты решений на основе консолидации мнений экспертов;
  • автоматизирует процедуру формирования отчетов о вариантах решения задачи на основе реляционной базы данных;
  • проводит многомерный анализ решаемых задач и формирование аналитических отчетов с использованием OLAP-сервера;
  • обеспечивает доступ конечных пользователей к системе с применением технологии "Тонкий клиент" (через интернет-браузер и веб-сервер).
  • Архитектура ЭСППР

    ЭСППР включает в себя: модуль интерактивного общения с пользователем; модуль выбора метода принятия решения; модуль принятия решений; модуль оперативного анализа и генерации отчетности, модуль извлечения знаний (рис.12.14).

    Назначением модуля интерактивного общения с пользователем является обеспечение средствами авторизации доступа; графического ввода/вывода информации; одновременного доступа нескольких пользователей к ЭСППР через веб-браузер.

    (рис 12.14) Архитектура Экспертной системы поддержки принятия решений

    Данный модуль позволяет создавать собственные задачи; редактировать задачи; находить задачу по ключевым словам; вводить экспертные оценки, необходимые для решения задачи; посылать приглашение экспертам; присваивать статус эксперта; отбирать статус эксперта; генерировать отчет; назначать права доступа к задаче.

    Назначением модуля выбора метода является обеспечение поиска конкретного метода, исходя из особенностей поставленной задачи, используя информационно-справочные функции, предоставляемые системой.

    Данный модуль позволяет выявить информацию об элементах решаемой задачи посредством выбора пользователем одного из возможных ответов на вопросы, задаваемые системой. Исключает противоречия в следовании отдельных вопросов, когда каждый следующий вопрос рассматривается как отклик на предыдущие ответы пользователя. Осуществляет загрузку и передачу управления модулю, реализующему этап принятия решения.

    Назначением модуля принятия решений является обеспечение нахождения эффективного варианта решения на основе выбранного метода; возможности многовариантного решения поставленной задачи с использованием различных экономико-математических методов; участия экспертов в оценке альтернатив.

    Модуль оперативного анализа и генерации отчетности направлен на формирование отчетности по задачам и аналитической отчетности.

    Аналитические отчеты на основе многомерной базы данных основываются на введении набора показателей по различным аналитическим направлениям: количество пользователей в системе; количество экспертов, количество задач; количество вариантов решения задач; количество просмотров задачи пользователями; время, затраченное на получения ответа по варианту решения.

    Назначением модуля извлечения знаний является нахождение схожей задачи для использования в качестве аналога для самостоятельной постановки.

    Реализация выбора метода принятия решения в ЭСППР

    ЭСППР допускает два варианта выбора метода принятия решения: путем ответа на задаваемые системой вопросы и в явном виде (по названию метода).

    При выборе метода путем ответа на вопросы пользователю предлагается цепочка вопросов с несколькими вариантами ответов на каждый вопрос. Выбранный ответ приводит к тому, что из полного списка методов система постепенно удаляет те методы, которые не удовлетворяют выбранным ответам. В итоге остается единственный метод, с помощью которого будет решаться задача.

    Выбор метода в явном виде применяется в том случае, когда пользователь знает, какой из методов должен использоваться для решения задачи.

    (рис 12.15)

    Страница выбора метода принятия решений в ЭСППР содержит несколько рабочих областей (рис. 12.15.).

    Область вопросов. В этой области отображаются вопросы, ответы на которые приводят к выбору метода принятия решения. Каждый вопрос содержит информацию об одном из элементов задачи принятия решения.

    Область подсказок к вопросам. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного вопроса. Подсказка выводится на экран автоматически при появлении очередного вопроса.

    Область вариантов ответов. В данной области располагаются допустимые варианты ответов на текущий вопрос. Варианты ответов отображаются в виде списка, из которого пользователь может выбрать только один элемент.

    Область подсказок к вариантам ответов. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) о содержании того или иного варианта ответа. Для вывода подсказки на экран следует отметить тот или иной вариант ответа путем активизации соответствующего переключателя.

    Область истории ответов. В этой области отображается содержание тех ответов, которые были выбраны пользователем в ходе проведения опроса. Ответы располагаются в хронологической последовательности, т.е. в том порядке, в котором пользователь отвечал на вопросы. При каждом новом сеансе выбора метода принятия решения история ответов очищается.

    Область допустимых методов принятия решения. В данной области отображается список допустимых методов, т.е. удовлетворяющих всем требованиям, которые были заданы ранее ответами пользователя на вопросы. При этом в начале опроса в списке присутствуют все методы, включенные в систему, а по мере продвижения вдоль цепочки вопросов и ответов их количество постепенно уменьшается, что в итоге позволяет сократить круг допустимых методов до единственного метода.

    Область подсказок к методам принятия решения. Эта область позволяет получить более подробную информацию (развернутое пояснение) об условиях применения того или иного метода приятия решения. Для вывода подсказки на экран следует отметить соответствующий метод (в области допустимых методов) путем активизации соответствующего переключателя.

    Выбор метода принятия решения является необходимым условием для перехода к описанию параметров решения задачи и далее - к вводу исходных данных задачи и запуску процедуры ее решения.

    Характеристика ЭСППР по выделенным признакам

    Приведем характерные особенности ЭСППР по выделенным выше признакам.

    Особенности ЭСППР по выделенным признакам
    1. Технические спецификации
    1.1. Наименование системы ЭСППР
    1.2. Тип пользователя Лицо, принимающее решения
    IT-составляющая (перечень используемых информационных технологий) Программное обеспечение ЭСППР разработано на языке программирования MS Visual C# в среде Microsoft Visual Studio 2005. База данных системы разработана и функционирует в РСУБД Microsoft SQL Server 2005. Аналитическая отчетность системы реализо-вана и функционирует в ProСlarity Analytics Server. Многомерные витрины данных для аналитической отчетности реализованы и функционируют в Microsoft SQL Server 2005 Analysis Services
    1.4. Совместимость с другими программными продуктами В текущей версии системы совместимость не реализована
    2. Особенности интерфейса Обеспечивает доступ конечных пользователей к системе с применением технологии "Тонкий клиент" (через интернет-браузер и веб-сервер)
    3. Методы принятия решений, используемые в СППР Текущая версия системы содержит около 50-ти математических методов принятия решений
    4. Особенности ввода исходных данных Входные данные задаются пользователем вручную либо копируются из существующих в системе вариантов решения задачи
    5. Особенности представления результата решения задачи Выходные данные формируются в виде отчета, содержащего результаты решения задачи с использованием различных математических методов. В ЭСППР реализован модуль аналитической отчетности, характеризующий эффективность использования системы
    6. Наличие базы знаний База знаний содержит набор правил выбора соответствующих моделей и методов принятия решений для обоснования альтернатив в зависимости от конкретной реализации элементов поставленной задачи
    7. Наличие базы данных База данных содержит информацию, необходимую для проведения расчетов; описания задач и методов принятия решений; формирования отчетов; поддержки многоязычного интерфейса, добавления новых методов принятия решений без изменения программного кода системы
    8. Оценка альтернатив
    8.1. Способы задания множества альтернатив Множество альтернатив может быть конечным или представлено в виде подмножества n-мерного пространства
    8.2. Способы задания предпочтений на множестве альтернатив Могут быть заданы количественные оценки или порядковые оценки альтернатив по каждому критерию (признаку)
    8.3. Принципы согласования оценок альтернатив по различным признакам Принципы большинства; Парето; последовательного рассмотрения критериев. Возможно решение задачи в два этапа: на первом этапе для согласования оценок альтернатив с позиций различных критериев (признаков) применяется принцип Парето, на втором этапе - принцип большинства
    8.4. Способы задания относительной значимости признаков (критериев) Экспертно в 10- или 100-балльной шкале
    8.5. Проверка согласованности оценок альтернатив по отдельным признакам отсутствует
    9. Возможность согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях
    9.1. Принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях в условиях неопределенности Принципы Парето; пессимизма; оптимизма; Гурвица; антагонистического игрока; Сэвиджа; Лапласа
    9.2. Принципы согласования оценок альтернатив в различных проблемных ситуациях с учетом вероятности их появления Принципы большинства; Байеса
    10. Организация работы с экспертами
    10.1. Возможность привлечения экспертов Работа с экспертами реализована во всех методах принятия групповых решений
    10.2. Учет коэффициентов компетентности экспертов Коэффициенты компетентности экспертов вводятся в 10- или 100-балльной шкале
    10.3. Принципы согласования оценок экспертов Принципы большинства и Парето. Возможно решение задачи в два этапа. На первом этапе для согласования оценок альтернатив с позиций различных экспертов применяется принцип Парето, на втором этапе - принцип большинства
    10.4. Оценка согласованности мнений экспертов отсутствует

    Специализированные аналитические приложения

    Перечисленные выше классы аналитических приложений носят общий характер и в той или иной мере могут быть использованы организациями различной отраслевой принадлежности (хотя конкретные модели, конечно же, будут учитывать как особенности отрасли, так и индивидуальные особенности отдельных организаций). Тем не менее, нельзя забывать и о том, что отраслевая специфика может порождать специфические классы аналитических задач, свойственных тем или иным предметным областям. Информатизацию таких задач осуществляют специализированные аналитические приложения для конкретных предметных областей. Примерами таких решений могут служить системы инвестиционного анализа и системы анализа рынка ценных бумаг.

    Системы инвестиционного анализа помогают произвести экономическую оценку инвестиционных проектов с учетом предполагаемых инвестиций и ожидаемых результатов на основе довольно широкого набора методов и моделей. Примерами таких систем могут служить отечественные разработки Project Expert и Prime Expert.

    Системы анализа рынка ценных бумаг позволяют анализировать сведения, поступающие из различных источников информации о фондовом рынке, включая открытые базы данных и системы биржевой торговли. Примерами таких систем могут служить системы технического анализа Omega Research ProSuite и MetaStock. Кроме того, среди аналитических приложений этого класса присутствуют системы, реализующие другие методы, например, методы фундаментального анализа ценных бумаг, статистические или нейросетевые методы.

    Можно отметить, что круг информационных систем, относящихся к аналитическим приложениям, весьма широк. Впрочем, это не удивительно, учитывая емкость понятия "экономический анализ", разнообразие аналитических задач и применяемых для их решения методов и моделей. Также отметим, что хотя большинство аналитических систем так или иначе основаны на обработке количественной информации, это не исключает возможности использования экспертных оценок, применяемых для поддержки принятия решений в случаях, когда по тем или иным причинам количественные оценки не представляются возможными.

    Вернуться к учебному плану