Лаборатория № 33 «Управления развитием крупномасштабных систем»

Зав. лаб. № 33
Анатолий Данилович Цвиркун

Лаборатория управления развитием крупномасштабных систем под руководством доктора технических наук, профессора Анатолия Даниловича Цвиркуна создана в 1980 г.

Основное направление научной деятельности лаборатории – исследование проблем синтеза и управления развитием крупномасштабных систем, базирующееся на широком применении методов математического моделирования и программных средств вычислительной техники.

В лаборатории создано и развивается научное направление управления развитием крупномасштабных систем, заложены методологические основы теории анализа и синтеза структур крупномасштабных систем. Выполнен ряд исследований по проектированию и построению крупномасштабных систем, имеющих приоритетный характер. В том числе разработаны: агрегативно-декомпозиционный подход к проектированию структур сложных (крупномасштабных) систем; методология построения комплексов взаимосвязанных моделей оптимизации планирования развития и функционирования крупномасштабных социально-экономических и технических систем; итеративные процедуры планирования развития крупномасштабных систем на уровне их макроэкономического описания для исследования магистральных свойств таких систем.

Крупномасштабные системы – это класс сложных (больших) систем, характеризующихся комплексным (межотраслевым, межрегиональным) взаимодействием элементов, распределённых на значительной территории, требующих для развития существенных затрат ресурсов и времени.

Типичные примеры крупномасштабных систем: топливно-энергетический комплекс и отдельные его отрасли, транспортные, аграрно-промышленные, территориально-промышленные, региональные и отраслевые системы, холдинги, концерны, финансово-промышленные группы, транснациональные корпорации, распределённые системы передачи и обработки информации и другие комплексы.

Основные особенности крупномасштабных систем:

Значительные затраты ресурсов и времени на развитие систем, заблаговременность инвестиционных мероприятий может составлять несколько лет;

Тесная взаимосвязь с другими крупномасштабными системами и с окружающей средой;

Комплексный характер управления (в частности, требуется согласование государственных и частных, отраслевых, корпоративных и региональных интересов);

Другие характеристики сложных (больших) систем:

Для крупномасштабных систем оказывается невозможным описание их свойств и особенностей на одном уровне детализации, поэтому такие системы представляются в виде взаимосвязанной совокупности элементов различных уровней детализации и этапов развития производственных и транспортных объектов и т.д.

Учёт динамики развития элементов требует совместного использования оптимизационных и имитационных моделей, итеративных процедур выбора рациональных вариантов развития системы.

Научные исследования лаборатории реализованы в крупномасштабных системах и проектах, имеющих важное народно-хозяйственное значение, что позволило улучшить технико-экономические и тактико-технические характеристики их создания и функционирования.

Важные научные результаты:

Разработаны подходы к построению методологии, моделей и методов управления развитием крупномасштабных систем с учётом динамики их развития и функционирования подсистем и элементов.

На основе развиваемого в лаборатории агрегативно-декомпозиционного подхода к построению комплексов взаимосвязанных моделей оптимизации применительно к исследованию механизмов формирования плановых решений в многоуровневой распределённой системе разработаны методологические основы построения комплекса моделей и процедур при решении задач планирования, в том числе оптимального размещения заказа по производственным элементам совместно с выбором вариантов реконструкции и развития их производственных мощностей; формирования планов рационального ресурсообеспечения с учётом схемы комплектации; определение оптимальной степени локализации при создании технологически сложных систем, управление глобальными цепочками создания стоимости, проблемы критических ситуаций в человеко-машинных системах.

Проведены исследования по разработке теории, моделей и методов формирования программ развития крупномасштабных систем производственно-транспортного типа. Предложены и исследованы стохастические модели планирования развития крупномасштабных систем, позволяющие учесть на этапе формирования программ развития неопределённость в исходной информации.

Специалистами лаборатории исследованы методы формирования программ развития крупномасштабных систем с учетом надёжности и риска, основанные на итеративном взаимодействии оптимизационных и имитационных моделей.

Проведены исследования, связанные с оптимизационными моделями экономической динамики. Полученные результаты позволяют обозначить рамки применимости классической магистральной теории. Теоретические результаты подкреплялись расчётами по динамической стационарной модели межотраслевого баланса. Исследованы модели динамического равновесия.

В настоящее время в лаборатории разрабатываются методология, модели, методы и алгоритмы стратегического планирования и управления с учётом динамики развития и функционирования подсистем и элементов.

Рассмотрена задача анализа и выбора управленческих инвестиционных решений компаний в конкурентной среде и в условиях неопределенности спроса на их продукцию. Построены математические модели, описывающие инвестиционное поведение компаний на рынке олигополии. Задача сводится к анализу динамической матричной игры, в которой матрица выигрышей формируется в результате численного моделирования.

Приведены результаты практического использования предлагаемого подхода для моделирования конкуренции, анализа и выбора инвестиционных стратегий нефтяных компаний с традиционным и нетрадиционным способами добычи нефти. На основе проведённых расчётов на реальных данных глобального нефтяного рынка дан прогноз динамики цен на среднесрочную перспективу.

Построена модель управления инфляцией, которая позволяет рассчитать влияние инфляции на экономику и программы развития крупномасштабных региональных и производственно-транспортных систем. На её основе получены показатели равновесия на рынке благ при наличии инфляции, потребительского спроса, условия равновесия на рынке денег, оценки производственного капитала. Разработаны аналитические зависимости по регулированию рыночного равновесия и проведены расчеты для экономических регионов РФ.

Разработан и успешно внедряется в различных отраслях промышленности, бизнес-структурах, малом и среднем бизнесе программный комплекс «ТЭО-ИНВЕСТ» – профессиональная система для финансового анализа и разработки бизнес-планов инвестиционных проектов. «ТЭО-ИНВЕСТ» предназначен для анализа и обоснования инвестиционных проектов, включая оценку эффективности реорганизации и модернизации производства, строительства новых промышленных предприятий и внедрения технологий.

Специалисты лаборатории совершенствуются в области стратегического управления, технико-экономических исследований, построения компьютерных систем оценки инвестиционных проектов и программ. Они осуществляют подготовку инвестиционных предложений, разработку и экспертизу бизнес-планов инвестиционных проектов и программ с использованием международных методик и компьютерных систем для отечественных и зарубежных пользователей.

Лабораторией проведены работы по технико-экономическим расчётам и синтезу бизнес-планов инвестиционных проектов и программ в следующих областях: строительство крупных городских комплексов, реконструкция и модернизация действующих промышленных предприятий в области добычи и переработки нефти, пищевой промышленности, производства минеральных удобрений, машиностроения и переработки сельскохозяйственной продукции, а также создание ряда новых производств.

Выполнены разработки «концепций развития» и/или «программ развития» для Министерства путей сообщения, Минэкономики, ОАО «Газпром», ОАО «РЖД» и других организаций и ведомств.

Разработанные научные основы синтеза и управления развитием структур сложных систем опубликованы в монографиях «Основы синтеза структуры сложных систем» («Наука»), «Моделирование развития крупномасштабных систем» («Экономика»), «Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем» («Наука»), «Структура многоуровневых и крупномасштабных систем. Синтез и планирование развития» («Наука»), «Анализ инвестиций. Методы и инструментальные средства» («Ось-89»), «Управление развитием крупномасштабных систем» («Физматиздат»).

В последнее время получены новые научные результаты, в том числе разработаны многоуровневые схемы оптимизации и процедуры согласования решений для агрегированных и детализированных моделей управления развитием крупномасштабных систем. Рассмотрены также прикладные вопросы оптимизации инвестиционных программ развития производственных систем с использованием программно-инструментальных средств, разработанных лаб. № 33. Для выбора и оптимизации инвестиционных программ развития производственных систем разработан имитационно-оптимизационный подход, который подразумевает построение комплекса взаимосвязанных имитационных, оптимизационных и расчётных моделей.

На базе лаборатории возникли другие самостоятельные подразделения Института. Бывшие сотрудники лаборатории работают сейчас в крупных зарубежных научных центрах США, Канады, Израиля и др.

Лаборатория – организатор проведения международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (MLSD), которая является продолжением конференций, семинаров и школ, ранее организовывавшихся Институтом с 1979 г.: Звенигород (1979, 1985, 1990), Саратов (1980, 1986, 1989), Ташкент (1981, 1987), Киев (1985), Рига (1986), Харьков (1986), Батуми (1988), Херсон (1989) и др. Первый семинар состоялся в 1979 г., председателем Программного комитета был академик В.А. Трапезников, последняя конференция состоялась в 1990 г., председателем Программного комитета был И.В. Прангишвили.

Конференция возобновила проведение семинаров и обсуждений по данной проблематике в 2007–2018 гг., она проводится в Институте проблем управления РАН, председатель Программного комитета – академик С.Н. Васильев.

После значительного перерыва тематика управления развитием крупномасштабных систем вновь становится востребованной. Теперь конференция стала ежегодной и помогает объединять усилия научных сотрудников, занятых проблематикой управления развитием крупномасштабных систем.

К настоящему времени сотрудниками лаборатории опубликовано более 1000 работ, в том числе 23 монографии.