Неопределенность и энтропия в организации транспортного производства

Неопределенность и энтропия в организации транспортного производства

Центральной проблемой экономики является повышение качества движения и использования ограниченных ресурсов в целях удовлетворения растущих материальных потребностей человека.

В совершенствовании пробных рыночных отношений инженерная логистика, как объективное начало, выступает в качестве парадигмы,

т.е. как исходная концептуальная основа и поведенческая модель.

Эволюция в экономике хозяйственной деятельности предприятий есть процесс оптимизации выбора альтернатив взаимодействий с внешней средой. Однако оптимальное решение здесь невозможно из-за многочисленных случайных обстоятельств (бифуркаций), исключающих возможность существования оптимального решения в математическом смысле.

Модель выбора альтернатив поведения представлена на рис. 1.3.

Базовыми блоками системы мониторинга являются: идентификация события; классификация инцидента через анализ поступившего в систему события; идентификация события как инцидента, если его параметры выходят за установленные пороговые значения, сравнение инцидента с имеющейся базой знаний; собственно классификация инцидента; реакция в ответ на выявленные инциденты; оценка соответствия на основе международных стандартов ISO 28000:2007.

Выбор альтернатив, как способов достижения целей, предполагает наличие вербальной, т.е. описательной, формы конкретности информации, т.к. еще английский философ Френсис Бэкон говорил:

«Мы можем ровно столько, сколько знаем». При этом выбор альтернатив ориентирован на наличие определенного критерия для их сравнения, под которым понимается условие установления факта достижения цели, сформулированное в виде математического выражения.

Сохранение

Информация об инциденте

Сохраненный

Новый

Идентификация

инцидент

инцидент

Результат воздействия

База инцидентов

Идентификация инцидента

Оценка

Адаптированное событие-прогноз

Адаптация

Подтвержденное воздействие

Управляющее воздействие

Рис. 1.3. Модель выбора альтернатив поведения при бифуркациях во внешней среде

В большинстве случаев характеристики факторов деятельности при выборе альтернатив выводятся непосредственно из описания задачи с помощью математического соединения показателей предварительного взвешивания и элементарного времени, т.е. в виде модели. Однако невозможно создать модель, во всех деталях отражающую исследуемый процесс. При этом модель, как теоретическое описание, является практически единственным способом анализа ключевых закономерностей развития, а также причин, приводящих к тем или иным последствиям.

При организации производства и управлении им на основе инженерной логистики находят применение различные модели, алгоритмы и методы принятия решений, в том числе модели и методы, предназначенные для решения задач в условиях определенности, в условиях риска и неопределенности, а также в условиях конкуренции.

К  методам  линейного  математического программирования, а они применяются наиболее широко при использовании инженерной логистики, относятся: модели линейного программирования; графический анализ; симплекс-метод; минимизационные модели; задачи транспортные и о назначениях; интегральное линейное программирование; целевое линейное программирование.

По своей сути инженерная логистика полностью ориентирована на линейность процессных соотношений при реализации коммерческих функций. Здесь переменные величины связаны между собой функциональной зависимостью. Для выбора альтернатив может быть рекомендована информационно-аналитическая система, представленная на рис. 1.4.

Анализ проблемной ситуации

Построение математической модели

Анализ модели

Выбор метода и средства решения

Коррекция и доработка модели

Метод решения задачи существует?

Да

Нет

Выполнение численных расчетов

Анализ результатов расчетов

Результаты удовлетворяют требованиям?

Да

Нет

Применение результатов расчетов

Исходная проблема решена?

Да

Нет

Выход

Рис. 1.4. Информационно-аналитическая система для выбора альтернатив

Однако для нормального функционирования этой системы необходимо провести формализацию исходных данных в следующие четыре этапа: переход от непосредственного мониторинга объекта к протокольному описанию результатов сравнения на естественном языке; контент-анализ, т.е. переход от данных, выраженных на естественном языке, к данным, представленным в формализованной системе понятий и категорий; символизация с последующей обработкой, т.е. переход от данных, представленных в виде формализованной системы категорий, к данным, представленных в виде кодов; анализ, т.е. переход от данных, представленных в виде кодов, к данным, выраженным на языке эмпирических соотношений. И здесь можно делать предсказание о поведении подобной системы во временных интервалах по экспоненте Ляпунова или темпоральному горизонту.

Как таковая эволюция любого предприятия носит «пунктирное равновесие», т.е. реально существуют длительные периоды сравнительно устойчивой стабильности, прерываемые короткими вспышками изменений. Однако эти изменения носят прогрессирующий темп, поскольку всякая часть системы, подвергнутая изменению, служит не только центром новых изменений, но и их источником. При этом, в соответствии с правилом Э.Х. Ленца, если какое-либо изменение процесса в функционирующей системе вызывает какой-то эффект, то этот эффект в свою очередь оказывает реакцию, стремящуюся свести на нет первоначальное изменение процесса.

Известно, что бизнес стремится к экономической рациональности, где экономичность предполагает созидательный процесс, результатом которого должно быть какое-либо благо, удовлетворяющее определенные потребности людей или хозяйствующих субъектов. Тогда потенциал инженерной логистики здесь есть универсальная способность предприятия выполнять заказы клиентов, в т.ч. и при диверсификации их продукции или услуг в широком диапазоне соотношения цены и качества, гарантируя при этом требуемое качество и режимы предоставления при одновременном соблюдении их экономичности на основе соблюдения норм и нормативов совокупных издержек.

Сейчас основная задача менеджмента любого предприятия – сделать его работу зависимой от процессов, а не от людей.

Как не существует свободы без ограничений, как нет и менеджмента без  необходимости интеграции его  процессов в  пределах цикла. При этом следует учитывать, что все общественные явления имеют именно циклический характер как существования, так и развития.

Циклу органически свойственен цикловой статистический запас логарифмической устойчивости показателей системы в течение определенного временного периода. И тогда при системном подходе в пределах цикла внимание должно сосредотачиваться на построении целого, т.е. все компоненты необходимо рассматривать в их взаимосвязи до того, как реализуется их сущность.

Условие целостности бизнес-системы в пределах цикла, с использованием метода инженерной логистики обеспечивается процессами гомеостазиса, поддерживающими динамическое в пределах цикла (валентного поля) системообразующее постоянство параметров в определенном диапазоне устойчивости системы. При этом под целостностью понимается системно-эффективная работа, а не ее продолжительность во времени. И здесь надо учитывать тот бесспорный факт, что совместить фазу количественного роста и фазу качественного развития в один и тот же период времени в рамках одного предприятия практически невозможно.

Устойчивость равновесия всех организационных форм определяется устойчивостью самого слабого звена, что имеет особое значение при обеспечении пропорциональности и сбалансированности целей, сторон и сфер деятельности предприятия. Возможная конфликтность целей здесь может быть решена следующим методическим приемом [2, 476]: выбирается одна переменная для всех показателей эффективности реализации целей; оценивается относительная полезность целей в основном с позиции расхода определенного ресурса; определяется приоритет одной цели с ограничением других целей. Устойчивость системы в пределах цикла не должна быть меньше 0,90. Критерий устойчивости может быть выражен в виде минимума используемой информации и максимума возможного ее применения.

Неопределенность вызывают два основных источника внешней  среды: неопределенность спроса и  неопределенность конкурентной среды. По отношению к спросу внешняя среда предприятия характеризуется отношениями «рынок-продукт», а по отношению к конкурентной среде – особенностями производственного процесса.

Спрос при этом является такой экономической категорией, которую можно выявить лишь по отношению к другим экономическим явлениям. Спрос всегда носит локальный характер и на его количественные и качественные показатели влияет покупательная способность, существующая в данном конкретном месте, ибо в зависимости от нее изменяется сам спрос. Спрос характеризуют лишь пять взаимосвязанных факторов его оценки1: объем, скорость, ассортимент, неустойчивость, добавленная ценность.

В экономике под неопределенностью понимается неполнота или неточность информации об условиях реализации экономического решения, в том числе о связанных с ним затратах и финансовых

1 Барри Сайд, Том Кинг. Научитесь выстраивать цепочки взаимодействия. – Логинфо, 2004, №9. – С. 35-37.

результатах. Неопределенность априори предполагает из-за неполноты или неточности информации наличие факторов, при которых результаты процессов при организации производства и управления им не являются детерминированными, а степень возможного влияния этих факторов на результаты неизвестна.

Неопределенность проявляется1: в виде вероятностных распределений (распределение случайной величины точно известно, но неизвестно, какое конкретно значение примет случайная величина); в виде субъективных вероятностей (распределение случайной величины неизвестно, но известно, что она может принимать любое значение в определенном интервале).

И в экономике, где единственной определенностью является неопределенность2, гарантированным источником, по мнению, например, И. Нонака, конкурентного преимущества могут быть только информация и знания.

Любой процесс, протекающий в материальном мире, начинается с информации. Ценность информации определяется содержащимся в ней знанием, а главное в работе с информацией – это правильная организация ее использования.

Поэтому информация, а точнее знание, должно вести человека от внимания к интересу; от интереса – к основным положениям; от основных положений – к возражениям и вопросам; от возражений и вопросов – к выводам; от выводов к действиям.

Информация становится шумом, т.е. ведет к неопределенности, если она: поступает не по адресу; получается пользователем позже установленного срока; содержится в формате, не отвечающем требованиям пользователя; содержит неполные с точки зрения пользователя данные; содержит недостоверные данные [11, 177]. Качество же информации оценивается по: достоверности, содержанию, формату и времени предоставления.

Количественная характеристика информации есть отношение между формой и содержанием этой информации. Под составом информации понимается тот круг понятий, сообщений и их комбинаций, который необходим для функционирования системы. Значимость информации есть степень ее влияния на точность решения конкретной задачи. Полезность информации есть степень ее участия в решении общей задачи. Употребимость информации есть степень ее использования в числе задач. При этом надо помнить, что информация не может обладать эмпирическим содержанием, если она ничего не запрещает или ничего не разрешает.

1 Прикладная логистика. – 2007. – №5. – С. 7.

2 Креативная экономика. – 2008. – №2 – С. 43.

Благодаря потокам информации система осуществляет целесообразное взаимодействие с окружающей средой, т.е. она либо управляет, либо управляема. Тогда информация, как состояние системы, характеризует организованность системы как с позиции ее структуры, так и движения ее элементов.

Информация об объекте должна быть как пространственной, атрибутивной (описывающей непосредственную суть объекта), так и надежной. Последняя характеризуется тремя1  характеристиками: обоснованность (валидность), устойчивость и точность. Устойчивость информации есть ее способность быть идентичной при получении в разных ситуациях, а точность определяется детализацией нормативных документов.

Сейчас 90\% необходимой специалисту предприятия информации содержится в 10\% источников. При этом эффективность горизонтальных потоков сообщений достигает 90\%, а вертикальных – всего 20-25\%.

При этом существует стандартный алгоритм переработки информации человеком: узнавание информации; выделение признаков; опознавание; первичное принятие решения; обратная связь; ознакомительное принятие решения.

Неопределенность как следствие недостатка информации можно классифицировать2: по степени неопределенности (полная неопределенность, вероятностная, лингвистическая, интервальная); по характеру неопределенности (параметрическая, структурная, ситуационная) и по использованию получаемой в ходе управления информации (устранимая и неустранимая).

Информационная насыщенность общества постоянно растет, она удваивается каждые 5 лет [3, 28]. Информация накапливается (хранится), распространяется (распределяется) и преобразуется (верификация, анализ, оценка, синтез).

Релевантная информация формируется человеком не только на основе принципа комплементарности, но и на основе восприятия новых сообщений и сигналов, их упорядочения, систематизации и сочетания фактов и данных. Цепь мыследеятельности человека при этом имеет вид: факты – данные – информация – знания.

Мышление человека разнообразно. На рис. 1.5 показана типология мышления на основе типологического анализа [4, 264].

И здесь необходимо отметить, что мощный мыслительный аппарат человека используется всего лишь на 10\%, так как его мозг расходует тоже 10\% от всего энергетического бюджета человека3.

1 Андреева Г.М. Социальная психология: учебник. – М.: Аспект Пресс, 2006. – С. 55.

2 Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. – М.: Наука, 1975. – С. 112.

3 Вестник РАЕН. – 2010. – т.4. – №4. – С. 106.

Рис. 1.5. Типология мышления

Что же надо делать в подобных случаях? Использовать информацию, сгруппированную по принципу «это – так», т.е. по принципу «причина – следствие». Соблюдение этого принципа приводит к тому, что прочно усваивается тот материал, знания о котором стали убеждением.

Любой поток информации, но не данных, можно существенно уменьшить за счет сокращения синтаксической избыточности и повышения семантической силы содержательного аспекта информации. Под семантической информацией понимается парадигматическое единое в своем разнообразии и разнообразное в своем единстве. Информации присущ семантический характер1, если она: подчиняется универсальной логике; имеет структуру; допускает точное представление и перевод. Так, семантика показателя – смысл показателя.

Показатели в  социально-экономической системе делятся на два класса: первичные, значения которых берутся из действительности, и производные, значения которых выводятся из значений других показателей.

Под содержательной информацией будем понимать совокупность сведений (знаний) об объекте (системе или процессе), содержащуюся в информационных массивах, воспринимаемых получателем (семантический аспект) и используемых им для выработки и принятия решения (прагматический аспект).

Информация по направленности может быть: побудительная (активация), т.е. действие в заданном направлении; интердикция, т.е. запрет на нежелательные действия; дестабилизация, т.е. направлена на рассогласование действий, и констатирующая. И здесь для побудительной информации принцип понимания (семантика) должен быть сбалансирован с принципом объяснения. При этом необходимо соблюдать следующую метрику: для выражения одного высказывания необходим минимальный объем информации – 60-70 символов. Информацию как последовательность символов, сигналов, можно представлять битами, а измерять в байтах (8 бит), килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах и петабайтах.

Продуктом трат интеллектуальной энергии человека является генерируемая им информация, которая целенаправляет и упорядочивает траты физической энергии человека и, тем самым, его действия и движения, причем психоэмоциональное состояние (энергоинформационный уровень) человека всегда выше его физического уровня [12].

Организм человека состоит из 1015 клеток, а информационная емкость каждой клетки составляет 5,6 × 109 бит. Энергозатраты человека на восприятие одного бита семантической информации составляют 2 × 1021 Дж. Предельный расход энергии в биологических системах составляет порядка 17,5 кДж/мин, а при затратах свыше 1046,7 кДж/ч. в этих системах наступает нарушение биохимических процессов. Человек способен длительное время работать со средней мощностью 75 Вт, тогда как 85,9 Вт, или 40\% всех энергозатрат организма, он затрачивает только на накопление энергии. Минимальное время выполнения человеком одной элементарной опера1 Моль А. Теория информации и эстетическое восприятие. – М.: Мир, 1966. – С. 53.

ции мышечного сокращения продолжается 10-2 сек. При этом любое трудовое физическое движение (операция) состоит не более чем из

18 микродвижений.

Работа  для  человека  должна  максимально  соответствовать его умениям и физическим данным, т.к. труд – это целенаправленные и упорядоченные траты интеллектуальной и физической биоэнергии человека. При этом всякая работа должна иметь характеристики: что делать и как делать?

Понятие «что делать?» зависит, в первую очередь, от семантической информации, т.е. информации, влияющей на ориентацию и изменение поведения (деятельности).

Если в естественных системах хаос или порядок определяется «поведением» биоэнергии, то в социально-экономических системах,

в которых человек является основным и незаменимым компонентом, хаос или порядок всецело определяется «поведением генерируемой им информации».

Знания, получаемые специалистами, подразделяются по объему усвоенного материала на две основные категории: знания, получаемые в специальных учебных заведениях общего характера по общеобразовательным дисциплинам (0,32 × 105 бит), и знания, получаемые в специальных учебных заведениях (0,62 × 105 бит). Остальные знания преобретаются специалистом в процессе работы. При этом надо учитывать, что через 3-4 года полученные в специальных учебных заведениях знания устаревают1 примерно на 5-10\%.

В настоящее время только 12\% корпоративных знаний формализовано2 в компьютерных базах данных и знаний. База (банк) данных есть поименованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношений в данной предметной области, а база знаний есть совокупность систематизированных основополагающих сведений, объем которых необходим и достаточен для решения заданного круга теоретических и практических задач в данной предметной области.

При этом к внутренним источникам знаний на предприятиях относятся: техническая документация, описание производственных и деловых процессов; внутренние базы данных (data bases) и информационные хранилища (data warehouse): базы знаний опыта работы специалистов (лучшей практики); описание профилей знаний специалистов (экспертов); базы знаний специализированных экспертных систем. В число внешних источников знаний входят: материалы публикаций и новости, содержащиеся в интернете; электронные обу1 Чеботаев А.А. Логистика и маркетинг. – М.: Экономика, 2005. – С. 205.

2 Прикладная логистика. – 2006. – № 6. – С. 64.

чающие системы; внешние базы данных партнеров и статистические базы данных в региональном, продуктовом и отраслевом разрезах; справочники экспертов и консалтинговых компаний, специализирующихся в конкретных проблемных областях; ссылки на форумы в интернете; референтные модели организации бизнес-процессев (отраслевые и типовые решения). В этих базах экономические показатели выступают в качестве информационных фильтров.

Информационные базы данных есть информационные массивы, где данные располагаются в установленном порядке. Отбор документов в банки данных должен осуществляться по принципу отражения ценности источника информации.

В базах данных необходима идентификация предметной области на основе кластеризации объектов, процессов или явлений, в которых данные должны иметь логически упорядоченную структуру.

При этом сами данные могут быть: основные, вспомогательные, дополнительные,  справочные,  постоянные,  переменные,  официальные, неофициальные, нормативные, технические, характеризуемые признаками: первичные, производные, частные, общие, объективные, аналитические, статистические, достоверные [2, 58]. Достаточность же указанных данных предполагает их полноту, недвусмысленность и непротиворечивость.

Энтропия (от  греческого entropia –  поворот, превращение)

есть мера неупорядоченности системы или количественный показатель ее беспорядка. Но энтропия это способность системы к превращениям, причем к превращениям, происходящих в наиболее вероятном направлении.

Окружающая среда в системах управления, а они являются основой искусственных социально-экономических систем, описывается равновесным распределением вероятности, эволюция которой

во времени может быть определена уравнением Лиувилла. И здесь критерием качества управления добавляется критерий минимума энтропии в объекте управления и/или критерий минимума

энтропии в самой системе управления.

Введение подобного критерия вызвано тем, что при наличии энтропии в системе ее снижение в одной части системы1 точно на столько же повышает энтропию в другой ее части или окружающей среде. Таким образом, принято считать оценку качества системы управления по изменению минимума энтропии, определяемого на основе анализа динамического поведения объекта и системы управления.

1 Лийв Э.Х. Информатика, обобщенная энтропия и негэнтропия. – Таллин: Валгу, 1998. – С.116.

Преодоление тупиков равновесия в социально-экономических системах происходит на основе принципа максимума производства энтропии.

В динамике информация – это отрицание энтропии, как отражения меры хаоса в системе, тогда как в теории управления информация – это сообщение, полученное системой от внешнего мира

в процессе адаптивного управления, приспособления. Как таковая количественная мера информации совпадает с «отрицательной определенной» энтропией.

Количественная  мера  полученной  информации  может  быть

определена по формуле

где – S – количественная мера полученной информации; P1 – вероятность переданного сообщения у приемника после приема сигнала; P0  – вероятность переданного сообщения у приемника до приема сообщения.

Продуктивное измерение количества информации, как меры отрицания энтропии по Н. Винеру, может быть достигнуто только в системе, адекватной последующему явлению.

Информационная энтропия системы из N-элементов при определенных условиях растет пропорционально произведению NlnN.

Если рассматриваются связи между N-элементами, то объем изучаемой информации пропорционален N2.

Если приходится управлять системой из N-элементов, то объем перерабатываемой информации пропорционален N3.

Организация процесса есть его антиэнтропия, т.к. структурнофункциональная модель подобного организованного процесса имеет вид: кем быть? – что иметь? – нормопослушность – действия по технологии. И здесь действия вне технологии есть энтропия, величина которой есть характерный элементарный размер системы в валентно-фазовом пространстве.

На операционном уровне неопределенность систем измеряется начальной энтропией, т.е.

где n – количество элементов в системе;    –вероятность безотказности или надежности системы, которая в принципе не должна быть менее 0,95;  – вероятность отказа, где (p + g) = 1.

При этом надо учитывать что, если элементы системы сформированы с соблюдением двух основных принципов инженерной логистики «продавец-покупатель» и взаимной ответственности, то в них отток энтропии превышает ее производство в 1,26 раза. Кроме того, если преамбула формируется не только количественно, но и качественно, то показатель энтропии как меры организации системы стремится к минимуму. Если же проблема формулируется только количественно, то показатель энтропии приближается к max.