ЭКОНОМИКА И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ, 2011, том 47, № 4, с. 111-121
К СТОЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ЛЕОНИДА ВИТАЛЬЕВИЧА КАНТОРОВИЧА
МОДЕЛИ И МЕТОДЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ РОССИИ НА ОСНОВЕ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ*
© 2011 г. К.А. Багриновский
(Москва)
Основное содержание настоящей работы тесно связано с трудами по высшему анализу и математическим методам организации и планирования производства покойного академика, лауреата Нобелевской премии Л.В. Канторовича. Его незабвенной памяти и посвящается эта статья.
В статье рассматриваются вопросы применения моделей и методов адаптивного управления в условиях возрастания неопределенности выработки и принятия решений в современной экономике России. В качестве основного объекта исследований избраны механизмы инновационного развития и их функционирование в меняющихся условиях. Представлен новый подход к моделированию механизма обновления продуктов и технологий, а также описание новых возможных объектов анализа на примере необходимого развития ИТ-инфраструктуры в экономике России.
Ключевые слова: адаптивные предприятия, информационные технологии, нанотехнологии, производство наноструктур, инновационная система.
Система адаптивного управления предприятием предназначена для того, чтобы обеспечить наиболее точное достижение поставленной цели производства, и в особенности организовать защиту производственной деятельности от неконтролируемых внешних влияний и помех.
Рыночная экономика является в сущности надежной базой для применения методов адаптивного управления. Основанные на законах рынка предприятия постоянно анализируют свое окружение и изменяются, концентрируя производственные ресурсы на самых полезных и прибыльных направлениях их использования. При этом в настоящее время в большинстве предприятий главную роль в развитии производства играет поддержание стабильности и контроль производства. Однако тщательный анализ развития многих успешных предприятий приводит к системе взглядов, которую можно представить как совокупность принципов создания и эффективной деятельности современного предприятия с адаптивным управлением. При этом следует иметь в виду, что разработка и применение специальной системы адаптивного управления на предприятии способствуют решительному ускорению достижения этой цели и освобождению целенаправленной работы предприятия от ненужных внешних влияний и разнообразных помех.
В общем смысле под механизмом инновационного (научно-технологического) развития понимается система взаимоотношений между государством, научно-технической средой и рыночными силами, которая обеспечивает постоянное совершенствование и обновление технологического вооружения национальной экономики (Багриновский, Бендиков, 2007). Этот механизм включает ряд основных компонентов - механизмов инновационного развития, которые предназначены для решения конкретных задач развития научно-технического прогресса реальной экономики.
В их число следует включить механизм освоения новых наукоемких технологий. Надежная работа этого механизма способствует правильному использованию такой важнейшей стороны
* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского гуманитарного научного фонда (проект 11-02-00227а).
деятельности предприятия, как его рыночная мотивация, поскольку в результате его успешной работы предприятие более четко ориентируется на активное поведение на рынке, расширение своего присутствия на нем и усиление своей рыночной позиции.
Механизм управления технологическим развитием основан на сочетании и взаимодействии между государственным регулированием, инновационным бизнесом и его рыночной инфраструктурой, а также между фундаментальными и прикладными научными исследованиями в области высоких современных технологий.
Механизмы инвестирования в инновационное развитие являются важнейшей частью национальной инновационной системы (НИС) страны.
Серьезную роль в создании НИС играет механизм обновления продуктов и технологий, который основан, главным образом, на сокращении прямых затрат труда и материалов за счет заметного увеличения более сложных видов затрат, в особенности на НИОКР. Современные новые технологии, как правило, возникают в результате комплексного использования крупных достижений в области электроники, разработки новых материалов, компьютерного проектирования и т.п.
Создание новых видов продукции отличается от процесса обновления технологий прежде всего тем, что его успешность тесно связана с положением дел на соответствующем рынке. Процесс разработки принципиально новых изделий обычно активизируется с наступлением спада спроса на традиционные изделия. При этом происходит падение цен на такие изделия, продавцы широко применяют различные виды скидок, чтобы остановить падающий спрос, в результате чего снижается доходность таких изделий. Поэтому потенциальные производители будут более охотно поддерживать новое изделие. Важным элементом процесса создания нового изделия является исследование рынка, по возможности более точная оценка объемов продаж и разработка комплекса методов обслуживания нового изделия. Чтобы обеспечить стабильность производства и продаж нового изделия, большое значение следует придавать методам регулирования возможных колебаний спроса, вплоть до их полной ликвидации. Для решения этой задачи могут быть эффективно использованы методы адаптивного управления.
Методы анализа и синтеза дискретных адаптивных систем динамических объектов достаточно полно и точно изложены в книгах (Срагович, 1981; Деревицкий, Фрадков, 1981). Там же рассмотрены различные способы постановки задач адаптивного управления и приведены примеры решения практических задач. Процесс управления называется самоорганизующимся, если уменьшение априорных неопределенностей, приводящее к эффективному управлению, достигается за счет информации, которая получается в ходе управления на основе последовательных наблюдений доступных входных и выходных сигналов.
Самоорганизация достигается различными способами, из которых следует выделить: снижение степени неопределенности описания динамики объекта (самоорганизующийся процесс параметрической адаптации) и неопределенности, непосредственно связанной с улучшением качества системы (функционально-адаптивный самоорганизующийся процесс). При этом получаемая от объекта управления информация используется управляющим устройством и соответствующим блоком оценки качества работы системы. В работе (Багриновский, 1999) представлен процесс самонастройки на примере решения задачи о поддержании постоянной величины валовой выручки на заданном уровне для динамической экономической системы.
Разработке практических принципов управления, способствующих созданию адаптивного предприятия, посвящена значительная часть книги (Майер, Дэвис, 2007).
1. АЛГОРИТМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Общая постановка задачи адаптивного управления имеет следующий вид. Рассматривается объект управления (ОУ), на динамику которого влияют управляющие воздействия u = u(t), измеряемые возмущения r = r(t) и недоступные измерению возмущения v = v(t). Доступные измерению выходные переменные объекта обозначаются y = y(t). Предполагается также, что динамика объекта зависит от ряда неизвестных параметров, совокупность которых обозначается Задано
множество Е возможных значений £, определяющее класс допустимых объектов. Кроме того, задана цель управления, определяющая желательное поведение объекта.
Требуется определить алгоритм управления (адаптивный регулятор), использующий измеряемые величины, не зависящий от £, принадлежащему Е, так, чтобы для любого £ из Е обеспечить достижение заданной цели управления (Деревицкий, Фрадков, 1981, с. 13).
Данная постановка задачи охватывает также традиционные, "неадаптивные" задачи управления. В "неадаптивном" случае параметры объекта £ предполагаются известными, т.е. множество допустимых объектов Е состоит из одного элемента. Специфика задач адаптивного управления состоит в том, что класс Е содержит "много" объектов, поэтому и цель управления должна достигаться в условиях неопределенности. Правда, четкую границу между адаптивными и неадаптивными задачами провести трудно, поскольку традиционные решения зачастую являются "грубыми", нечувствительными к отклонению параметров объекта от известных значений. Нетривиальные задачи адаптивного управления возникают тогда, когда "размер" множества Е (уровень неопределенности) достаточно велик и традиционные методы синтеза регуляторов оказываются непригодными.
Следует заметить, что в число неизвестных параметров, кроме параметров объекта, могут входить также характеристики возмущений. При этом множество Е будет определять класс допустимых объектов и возмущений.
Особенность работы адаптивного регулятора состоит в одновременном изучении объекта и управлении им. При адаптивном подходе правило определения управляющих воздействий может автоматически изменяться в ходе работы. Адаптивный регулятор имеет двухуровневую структуру (Деревицкий, Фрадков, 1981, с. 14, рис. 1.4). Алгоритм первого уровня зависит от вектора параметров с и при известном £ из Е должен обеспечивать (при соответствующем выборе с* = с*(£)) достижение цели управления. Алгоритм второго уровня должен изменять (настраивать) в ходе итеративного процесса вектор с таким образом, чтобы приспособиться к неизвестной ситуации и обеспечивать при неизвестном априори £ из Е достижение поставленной цели.
Алгоритм первого уровня называется алгоритмом регулирования, а устройство, в котором он реализуется, - регулятором. Алгоритм второго уровня называется алгоритмом адаптации. Устройство, в котором он реализуется, называется адаптером. Объект управления и регулятор образуют основной контур адаптивной системы. Цепь обратной связи, включающая адаптер, называется контуром адаптации. Приведенная постановка относится к самонастраивающимся системам, где настройке подвергаются только параметры регулятора - конечный набор числовых величин.
Антиградиентными алгоритмами адаптации будем называть алгоритмы, в которых направление изменения настраиваемых параметров
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.