Часть 1. Глава 1. Сценарный подход к логическому моделированию систем рыночной экономики

Предложена методология двухуровневого сценарного подхода к логическому моделированию поведения систем рыночной экономики (СРЭ). На первом (верхнем) уровне выстраивается рамочный (абстрактный) сценарий, ориентированный на специалистов в предметной области, и на его основе выполняется предварительная формальная проверка корректности исходных знаний о поведении СРЭ (с фильтрацией соответствующих ошибок). На втором (нижнем) уровне рамочный сценарий преобразуется в детальное объектно-ориентированное описание – структурный сценарий, по которому проводится имитационное моделирование поведения СРЭ.

Ключевые слова: абстрактный сценарий, структурный сценарий, факторно-целевой анализ, ситуационный анализ, динамическое моделирование, поточная диаграмма, сеть Петри, жизненный цикл объектов, достижимость целей моделирования, конвейерно-временная диаграмма.

    Статья опубликована в журнале «Системы управления, связи и безопасности», 2015, № 2.

Основные понятия

СРЭ отличается рядом свойств, в том числе:

- продукция, выпускаемая СРЭ, поступает потребителю через рынок, т.е. потребитель может выбрать нужный ему продукт из множества возможных;

- ресурсы, потребляемые СРЭ, приобретаются через рынок;

- поведение СРЭ определяется потоками объектов (материальных, информационных, финансовых и т.д.), поступающими на вход, циркулирующими в системе и снимаемыми с её выхода. В СРЭ может одновременно находиться множество объектов;

- поведение СРЭ направлено на достижение определенных поставленных перед ней целей;

- влияние среды, в которой функционирует СРЭ, характеризуется определенным набором факторов (экономических, политических, социальных), влияющих на достижимость целей.

Промоделировать поведение СРЭ – это значит определить характеристики действующих в системе объектных потоков и оценить степень достижения целей, указанных в сценарии. Наиболее популярны два вида сценариев. Согласно одному из них сценарий определён как способ функционирования системы с известной архитектурой (структурой), и представляется последовательностями выполнения действий-операций. Второй вид сценария – это способ достижения целей с учетом факторов влияния среды. Он не исходит из архитектуры, а является её прообразом. Применительно к СРЭ будем различать сценарий её поведения и сценарий создания (инжиниринга) либо перестройки (реинжиниринга) системы.

Сценарий характеризуется целями, факторами влияния, операциями, межоперационными связями. Цели и факторы, соотнесённые к сложной системе, как правило, структурированы, состоят из подцелей и подфакторов, те из своих, и т.д., вплоть до неразложимых (атомарных) величин. При большом числе атомарных величин выполняется факторно-целевой анализ СРЭ: с учётом мнения экспертов ранжируется список таких целей и список таких факторов влияния, и из списков отбираются наиболее значимые. Для сценариев инжиниринга-реинжиниринга наряду с факторно-целевым применяется ситуационный анализ. Суть его заключается в следующем. В процессе создания или перестройки СРЭ система проходит через ряд стадий, среди которых фиксируются начальная и заключительные ситуации, определяются переходы между ситуациями. Могут возникать новые (дополнительные) внутренние цели и факторы. Приписывая выбранным целям и факторам «лингвистические» значения (типа низкий, средний, высокий и т.д.) и отображая их на балльную шкалу, а также введя экспертные вероятностные оценки достижимости целей при различных значениях факторов, подбираем оптимальную с точки зрения достижимости целей область значений внешних и внутренних факторов.

1. Операции и межоперационные связи [Юдицкий-1, 2001]. Операции по-разному определяются в абстрактном и структурном сценарии (А-сценарии и С-сценарии). В А-сценарии не учитывается внутренняя структура объектов, операция трактуется как «черный ящик». С-сценарий исходит из того, что известна внутренняя структура объектов, которым (а также ресурсам) сопоставляется набор свойств-атрибутов. Атрибуты принимают значения из некоторой области, эти значения могут изменяться по определенным правилам. Операция С-сценария представляет собой блок, в котором помещаются объекты с одинаковым набором атрибутов, различающиеся значениями атрибутов. Объекты проходят в операционном блоке через ряд состояний, образующих «жизненный цикл» в данном блоке. Таким образом, операция С-сценария трактуется как класс [Буч, 1998], экземпляры которого (объекты) «живут» в некотором пространстве. Внутри класса помещаются данные об атрибутах объектов и правила (методы), реализующие «жизненный цикл». Удаление объектов из класса и введение объектов в новый класс сопровождается изменением состава их атрибутов, которые могут наследоваться, уничтожаться и порождаться. Объект с другим составом атрибутов - это уже новый объект, живущий в новом классе. Следовательно, межоперационные связи (как в А-сценарии, так и в С-сценарии) отображают не передачу управления, а передачу и преобразование объектов. Операция характеризуется «операционными» целями (факторами), которые могут, как совпадать с целями (факторами) сценария в целом, так и вводиться специально для данной операции. В результате устанавливаются цели и факторы влияния. Далее формируется статическое графическое представление А-сценария и «жизненный цикл» объектов.

Методология логического моделирования СРЭ состоит из следующих последовательных шагов:

1) формирование А-сценария системы;

2) моделирование динамики поведения на основе А-сценария;

3) преобразование А-сценария в С-сценарий;

4) моделирование динамики поведения на основе С-сценария.

На первом шаге выполняется факторно-целевой анализ, а при инжиниринге/реинжиниринге также и ситуационный анализ СРЭ. В результате устанавливаются цели и факторы влияния. Далее формируется статическое графическое представление А-сценария.

На втором шаге статическое представление трансформируется в динамическое представление в виде сети Петри [Котов, 1984], [Питерсон, 1984], [Юдицкий и др., 1987], и проводится аналитическое или/и имитационное моделирование этой сети. Если в ходе моделирования обнаруживаются ошибки в А-сценарии, то возвращаемся к первому шагу и повторяем цикл до тех пор, пока А-сценарий не будет удовлетворять экспертов. Улавливание ошибок на уровне А-сценария позволяет не пропустить их в С-сценарий, представляющий собой более детальную и более сложную модель поведения СРЭ. Ущерб от ошибок, обнаруженных в С-сценарии, может на несколько порядков превышать затраты на устранение ошибок в А-сценарии.

На третьем шаге А-сценарий преобразуется в С-сценарий: структурируются объекты и ресурсы, вводятся классы объектов и переходы между ними, определяется набор интегральных показателей функционирования СРЭ, задаются зависимости степени достижимости целей СРЭ от интегральных показателей и факторов влияния.

На четвёртом шаге проводится имитационное моделирование С-сценария СРЭ с варьированием начальных условий. Результатом имитации являются: оценка степени достижимости поставленных целей, интегральные характеристики работы СРЭ, временные графики для атрибутов объектов и ресурсов. По результатам имитационного моделирования решают вопрос о приемлемости С-сценария. При отрицательном решении возвращаются к третьему шагу и повторяют итерацию (на уровне С-сценария) необходимое число раз.