Применение методов искусственного интеллекта для формирования отраслевой системы управления предприятиями

УДК 004.89

Гришин И.Ю., Тимиргалеева Р.Р.

Кубанскии государственныи технологическии университет, г. Краснодар, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОТРАСЛЕВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯМИ

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена изложению нового подхода к формированию структуры управления системой предприятий отрасли. В качестве основы для этого применяются элементы методов искусственного интеллекта (нейросетевого подхода). Указанное обстоятельство позволяет синтезировать систему управления, которая является более гибкой, чем существующие. Полученная адаптивная система быстрее реагирует на изменения среды, в которой работают предприятия.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Управление, предприятие, отраслевая экономика, структуризация, качество управления, внешняя среда.

Grishin I.Yu., Timirgaleeva R.R.

Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia

THE APPLICATION OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE METHODS FOR FORMING

INDUSTRY MANAGEMENT SYSTEMS

ABSTRACT

The work is devoted to the presentation of a new approach to building enterprise systems management industry structure. As a basis for this artificial intelligence methods used (neural network approach). This fact allows the synthesis of management system that is more flexible than existing ones. The resulting adaptive system reacts more quickly to changes in the environment in which companies are working.

KEYWORDS

Management, enterprise, industrial economy, structuring, management quality, external environment.

Введение

Рассматривая совокупность предприятии отрасли, как управляемую систему, которая реагирует на внешние воздействующие факторы, следует отметить недостаточную глубину исследовании в этои сфере. Сбор информации, связаннои с их функционированием, превращается в достаточно сложные процедуры. Тем более это касается компании, работающих в однои отрасли, когда существует проблема жесткого контроля работы подведомственных структур со стороны органа управления. Таким образом возникает проблема целостного функционирования такого «организма».

Для организации управления развитием предприятии отрасли требуется высокая оперативность при принятии управленческих решении, поскольку параметры внутреннеи и внешнеи среды предприятия постоянно изменяются. Экономико-математические методы способны обеспечить заданную величину эффективности управления системои предприятии отрасли. Часть традиционных понятии теории управления должны быть уточнены на новои основе неироннои структуризации системы управления, которая позволяет применить системно-процессньш подход управлению отдельным предприятием отрасли, а также и всеи системои предприятии в рамках отрасли.

Для использования указанного подхода к управлению развитием предприятии отрасли необходима информация о текущем состоянии предприятия, причинах возникновения проблемных ситуации, предполагающих быстрое вмешательство в процесс управления, а также информация о результатах реализации управленческих воздеиствии.

Анализ имеющихся к настоящему времени публикации показал, что существует некоторый перечень работ, посвященных проблемам развития предприятии и психологических систем (сенсорных). Однако практически отсутствуют комплексные исследования, в которых разрабатывались бы вопросы системного объединения указанных проблем. В ходе изучения литературных источников интерес был вызван моделями В.Г. Абакумова, В.Н. Крылова, С.Г. Антощука [1], положениями ощущения внешнеи среды А. Адлера [2], К.Д. Зароченцева, А.И. Худякова [3], работы В. Кромера [4], методики распознавания, принятия решении и управления у Д.А. Тархова [5].

Следуя изложенным выше положениям, главнои целью настоящеи работы является представление предприятии отрасли как сенсорнои системы, которая реагирует на изменения внешнеи среды, называемои рецепторным полем. В качестве основнои гипотезы выдвигается то, что указанньш подход позволит успешно осуществлять моделирование поведения системы предприятии отрасли, используя неиронную структуризацию.

Обобщенная модель

Теория кибернетических систем управления базируется на одном из положении, которое утверждает, что первоисточником формирования управленческих сигналов (воздеиствии) является наличие отклонении фазовых координат системы от требуемого состояния [6, 7], соответствующего сформулированнои цели управления. Такие отклонения от нормы возникают за счет имеющихся воздеиствии внешнеи и внутреннеи среды. При отсутствии отклонения отсутствует необходимость в формировании управляющих воздеиствии [8]. Следуя приведенным рассуждениям, система управленческих воздеиствии на предприятиях отрасли может быть представлена следующеи моделью (рис.1).

Рис.1. Обобщенная модель предприятий отрасли

На схеме показано влияние факторов внешнеи среды на различных уровнях: мега- (С), макро- (С) и мезо- (0), что соответствует межгосударственной национальнои и региональнои среде. Управленческое воздеиствие на момент времени (Ц формируется на основе анализа отклонении параметров системы от нормы, к которои относятся не только нормативы функционирования предприятия отрасли, но и показатели тактического и стратегического планирования.

Состояние (внутреннее) системы обусловлено функциеи от внешних воздеиствии и задает эффективность (Е). На основе анализа эффективности формируется управленческое воздеиствие:

F=ф(G, С, 0, St, У St=u(E, С, С, 0).

Факторы внешнеи среды можно разделить на влияющие на состояние предприятии отрасли (значимые факторы), не влияющие на состояние (незначимые факторы) и такие, влиянием которых можно пренебречь (слабозначимые факторы). По отношению к предприятиям отрасли можно сказать, что каждое отдельное предприятие имеет свою сенсорную систему, которая воспринимает раздражители части внешнеи среды. По аналогии с живои природои, такую часть назовем рецепторным полем, а соответствующие структуры, воспринимающие внешние раздражители - рецепторами.

Структура системы управления

Влияние различных факторов на управление отраслевыми предприятиями представим в виде нейронной схемы (рис.2). Раздражители, которые влияют на деятельность предприятии отрасли имеют набор своиств: тип и виды раздражителеи, интенсивность влияния раздражителя, место влияния, продолжительность влияния. Существуют следующие типы раздражителеи: экономические, политические, финансовые, хозяиственные, социальные, географические, экологические и другие.

Рецептор мое поле

Раздражители рецел торного поля

Раздражители рецепторного поля

Раздражители рецепторн ого поля

Рецептор сея сорной системы предприятия №1

Рецептор сея сорной системы предприятии

Т

Нейронные пути

Рецептор сенсорн он системы предприятия

—ХГ~-

Сул'мртдр в-оадейст» й рецепторного прлн

Ш

Анализатор воздействий рецептор«ого поля

И

Центр формирования управленческих воздействий

Ж

У правленческие воздействия

П ре дп ри яти ч отр жли

Рис. 2. Воздействия факторов на управление предприятиями отрасли

Виды раздражителеи являются разновидностью типа раздражителя. Интенсивность влияния раздражителя характеризует силу деиствия на рецептор. Локализация характеризует часть объекта или процесс функционирования, на которые влияет данньш раздражитель. Длительность отражает временные характеристики деиствия влияния и восприятия его сенсорнои системои предприятия отрасли. Длительность воздеиствия следует рассматривать и в более широком понятии определения тенденции изменения интенсивности проявления раздражителя.

Определение типов и видов раздражителеи, которые влияют на сенсорную систему предприятия отрасли, может быть осуществлено на основе экспертного опроса, которыи позволит выявить следующие факторы: интенсивности появления У=ф(дп,Ск,Ц1Л) воздеиствия раздражителеи дп eG (п=1,2,..., Ы), Ст еС (т=1,2,..., М) и Ц1 eQ (1=1,2,..., Ь) рецепторного поля в отдельные временные промежутки.

Для оценки степени изменчивости силы воздеиствия раздражителя весь промежуток времени [0, тх] необходимо разбить на промежутки Щ8п); Ц8и+г)], которые начинаются в моменты осуществления критических событии в заданном множестве Кг={кп, кг2., кгт}. Для оценки уровня проявления раздражителя могут быть использованы следующие оценки: 0 (очень низкая интенсивность); 1 (низкая интенсивность); 2 (умеренная); 3 (высокая); 4 (очень высокая). Проанализировав полученные тенденции вариации интенсивностеи деиствия раздражителя становится возможным оценить глобальную зависимость усиления или снижения величины их проявления. Возможно также оценить вариацию зависимостеи предприятии отрасли от влияния внешнеи среды с различными уровнями такого влияния.

Также возможно оценить степень воздеиствия изменения характеристик работы составляющих на систему в целом. В более простом виде это можно представить коэффициентом влияния ккр, где Ь={д, с, ц}, р={п, т, 1}: У= ф(кдп-дп, кСт-Ск, кц1-Ц1Л).

Такие характеристики как адаптивность, лабильность, категоричность, интенсивность, селективность, чувствительность рецепторов системы, полнота, достоверность, устоичивость определяют уровень восприятия раздражителеи рецепторами.

Экспертная оценка позволяет получить зависимость чувствительности рецепторов системы отраслевого предприятия к восприятию внешнего раздражителя Р=^(дп, Ск, ql, ^.

Различные виды восприятия соответствуют разным частям рассматриваемои системы, при этом чувствительность тоже распределена по-разному. Должен быть определен минимальный порог чувствительности. Он не должен иметь большое значение для обеспечения адекватнои реакции на изменения, а также не должен иметь малое значение для предотвращения возбуждения и нерегулируемои активности в рецепторах, что соответствует неустоичивому состоянию системы восприятия, которое с большои вероятностью переводит систему в состояние самовозбуждения.

Избирательность (селективность) рецепторов системы предприятия отрасли означает, что различные раздражители делятся по степени важности влияния. Указанныи показатель может быть описан в виде коэффициента весомости влияния де Ь={д, с, q}, р={п, т, 1}) для

рассматриваемои сенсорнои системы: Р=^дп дп, vck Ск ql, ^.

Минимальным порог чувствительности может быть представлен (как характеристика селективности) как раздражители, для которых

\укр = еслиу\ <УКр; \укр Ф 0, в ином случае.

Здесь Vкр - критическии уровень важности.

Приспосабливаемость рецепторов системы отдельного предприятия отрасли к вариациям рецепторного поля приводит к сокращению времени приема (учета) новых типов раздражителеи, которые нужны для формирования управленческого воздеиствия на систему, что позволяет сформировать адаптивную отраслевую систему:

У^д'пд'п, vc'kc'k vq'lq'l} ев \ ЗР'=£№'пд'п, vc'k -ск vq'l )

Vg п, Vc к V 1,^нп

Здесь в - множество вновь появившихся типов раздражителей

vg'ng'n, V':'к vq'lq'l - вновь появившиеся типы раздражителеи различных уровнеи с соответствующими показателями селективности;

Р' - чувствительность к вновь появившимся типам раздражителеи.

Полнота восприятия выражается как реакция на соответствующие раздражители, величина которых больше минимального уровня чувствительности, а также восприятием всех необходимых составляющих такого раздражителя

Еп, ск, 4)

к, у I

у4,>у 3 Р = х(уёп х Еп, Vек X ск, У41 х 4, Щ

Р = V X Еп, Vеk X Ск, V4, X д, 0 = Рта =

= х(у*я X ЕГ, Vеk X еГх, Vд1 X дГ, г). Здесь Ртах - функция чувствительности к раздражителям при максимально возможном восприятии структуры раздражителя.

Достоверность означает, что выделенные рецепторами раздражители воспринимаются естественно и не искажаются самим процессом восприятия

, Ск, д1) ^, Vеk, Vд1, ^нп 3Р = х^Еп X Ехп, Vеk X ехк, X дх1, г)|

(Ехп = Еп, е\ = ек, 4Х1 = 41), где д^п, А, qil - образ каждого из раздражителеи, воспринимаемых рецепторами.

Независимость от времени и наличия помех восприятия характеризуется устоичивостью

У(Р = х^Еп X Еп, ^к X ек, Vд1 X д1, г), РАг =

->а/

= V X ЕАп, Vеk X еАк, Vд1 X дАг1, г + А))

Р =

Е Е Аг е е Аг д д А( -1 — А

п^п п^ п, 17 к^кк^ к, ^I = V41^ I

Здесь ^^ qлtl, дмп - восприятие раздражителей при изменении времени на Лt от t.

Функциональная подвижность (лабильность восприятия) означает, что возможны изменения основных параметров восприятия рецепторного поля и реакции на них:

^

^ ^ >у 3((Р' = £(у*я X £

/ п, V k, у I >унп

*'п, ^

х сАк, У4г X дА'1, г)) *

А

* Р = х^, vck хс*к, У41 X, 0))^ * ёА,А * , Ч&г * ),

гдед&п, с&к, - образ соответствующих раздражителей в восприятии рецепторами при изменениях управления 5;

Р - чувствительность к раздражителям при изменении управления.

Своиство категоричности характеризует уверенность в адекватном восприятии раздражителя и невозможности неоднозначнои трактовки

= ёп, ¿к = ск, = 41) ^

3

= ёп> = ск> = 41X где дАП, А, - образ неоднозначнои трактовки раздражителя.

Интенсивность (сила) восприятия зависит от уровня раздражителя и чувствительности рецепторов. Применим законы Вебера-Фехнера и Стивенса для нахождения функциональнои зависимости интенсивности раздражителя от чувствительности рецепторов.

В соответствии с законом Вебера-Фехнера [7] интенсивность ощущения hp пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя ^

V*

Ир = к • ^^,

V

кр

где к - известная постоянная системы.

Когда vhp< Vкр раздражитель не ощущается. Такая зависимость была получена из закона Бугера-Вебера и допущения о субъективном равенстве малозаметных отличии в ощущениях. Опытные исследования подтверждают такую зависимость в среднеи части диапазона значении раздражителя.

Известно [7], что закону Вебера-Фехнера обычно противополагается закон Стивенса, на основании которого данная зависимость носит степеннои характер:

к=к V )п,

где hp - субъективная величина ощущения; к - константа;

vhp - интенсивность р-го раздражителя ^го типа;

п - показатель степени функции, которьш различен для ощущении разных модальностеи и устанавливается обычно экспертным или опытным путем.

Оба рассмотренных закона дают близкие значения, поэтому будем использовать закон Вебера-Фехнера, которыи больше распространен на практике.

Примем оценки чувствительности 0, 1, 2, ,3, 4 (очень низкая, низкая, умеренная, высокая, очень высокая).

В основе оценки влияния внешнеи среды на состояние предприятии отрасли лежит степень восприятия рецепторами раздражителеи рецепторного поля, которую можно выразить соотношением

О( V, Р, t ) = -

N М L / \ (

2 2 2 к1ёп, к°тст, к1 41,) А к п=1т=11'

\

V V V/

кв ' ^ — ёп, кв ' ~ ст , кв ' 1 41, ^

кр

кр

кр

N М L I \

2 2 2 к1ёп, кСтст, к1Ч1, t )•

1 т=1/=1 v '

(

VС . v4

кв • ^ёп, кв  1°ё ~ ст, кв  1оЕ —4, 1

Vкр Vкр V,

кр кр

О = 1, если все действия оказывают положительное влияние;  = -1, если все действия оказывают отрицательное влияние; -1 < О < 1, в остальных случаях.

кр

Заключение

Для оптимизации хозяиственнои, финансовой управленческои деятельности предприятии отрасли народного хозяиства необходимо на основе предложенного в работе подхода сократить

А

затраты имеющихся ресурсов отраслевых предприятии за счет адаптивного реагирования системы управления на любые изменения внешней (прежде всего) и внутренней среды предприятия, более гибко учитывать рыночную ситуацию в отрасли.

В ходе развития предложенных методов и подходов целесообразно конкретизировать вид используемых в рассмотренных выражениях функции, провести анализ и структуризацию системы управления конкретнои отраслью народного хозяиства, а также получить наглядные результаты, характеризующие реализуемость и эффективность предложенных в работе подходов к синтезу системы управления.

Литература

1. Абакумов В.Г. Обнаружение и распознавание признаков объектов с помощью сферической модели зрительного анализатора / В.Г. Абакумов, В.Н. Крылов, С.Г. Антощук / / Электроника и связь. - 2000. - № 8. - Т. 2. - С. 211-212.

2. The Practice and Theory of Individual Psychology / by Alfred Adler. - New-York: Routledge, 2014.

3. Зароченцев К.Д. Экспериментальная психология / К.Д. Зароченцев, А.И. Худяков. - М.: Изд-во «Проспект», 2005.

4. Kromer V. A Usage Measure Based on Psychophysical Relations / V. Kromer / / Journal of Quantitative Linguistics. - 2003.

- Vol. 10. - № 2. - РР. 177-186.

5. Тархов Д.А. Нейросетевые модели и алгоритмы. Справочник. - М.: Радиотехника, 2014.

6. Гришин И.Ю. Актуальные проблемы оптимизации управления в технических и экономических системах: Монография. - Ялта: РИО КГУ, 2010.

7. Тимиргалеева Р.Р. Моделирование и структуризация системы управления предприятиями курортно-рекреационной сферы на основе элементов теории нейронных сетей: основы методологии / Р.Р. Тимиргалеева, И.Ю. Гришин / / Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО. 2015. № 3. С. 217-220.

8. Гришин И.Ю. Управление предприятиями туристско-рекреационной сферы на основе внутреннего маркетинга / И.Ю. Гришин, Р.Р Тимиргалеева., М.А. Шостак. - Симферополь: ИТ «Ариал», 2015.

9. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии / А.Р.Лурия. - М.: Издательский центр «Академия», 2013.

References

1. Abakumov V.G. Obnaruzhenie i raspoznavanie priznakov ob"ektov s pomoshch'yu sfericheskoy modeli zritel'nogo analizatora / V.G. Abakumov, V.N. Krylov, S.G. Antoshchuk // Elektronika i svyaz'. - 2000. - № 8. - T. 2. - S. 211-212.Adler A. Practice and Theory of Individual Psychology / A. Adler. - М.: Fond «Za ekonomicheskuyu gramotnost'», 1995.

2. The Practice and Theory of Individual Psychology / by Alfred Adler. - New-York: Routledge, 2014.

3. Zarochentsev K.D. Eksperimental'naya psikhologiya / K.D. Zarochentsev, A.I. Khudyakov. - M.: Izd-vo «Prospekt», 2005.Barskij A.B. Neural networks: recognition, control, decision-making. - М.: Finansy I Statistika, 2004.

4. Kromer V. A Usage Measure Based on Psychophysical Relations / V. Kromer / / Journal of Quantitative Linguistics. - 2003.

- Vol. 10. - № 2. - РР. 177-186.

5. Tarkhov D.A. Neyrosetevye modeli i algoritmy. Spravochnik. - M.: Radiotekhnika, 2014.

6. Grishin I.Yu. Aktual'nye problemy optimizatsii upravleniya v tekhnicheskikh i ekonomicheskikh sistemakh: Monografiya.

- Yalta: RIO KGU, 2010.

7. Timirgaleeva R.R. Modelirovanie i strukturizatsiya sistemy upravleniya predpriyatiyami kurortno-rekreatsionnoy sfery na osnove elementov teorii neyronnykh setey: osnovy metodologii / R.R. Timirgaleeva, I.Yu. Grishin // Ekonomika, statistika i informatika. Vestnik UMO. 2015. № 3. S. 217-220.

8. Grishin I.Yu. Upravlenie predpriyatiyami turistsko-rekreatsionnoy sfery na osnove vnutrennego marketinga / I.Yu. Grishin, R.R Timirgaleeva., M.A. Shostak. - Simferopol': IT «Arial», 2015.

9. Luriya A.R. Osnovy neyropsikhologii / A.R.Luriya. - M.: Izdatel'skiy tsentr «Akademiya», 2013.

Поступила 21.10.2016

Об авторах:

Гришин Игорь Юрьевич, профессор кафедры компьютерных технологий и информационной безопасности Кубанского государственного технологического университета, доктор технических наук, профессор, igugri@gmail.com;

Тимиргалеева Рена Ринатовна, профессор кафедры производственного менеджмента и экономики отраслей народного хозяйства Кубанского государственного технологического университета, доктор экономических наук, профессор, renatimir@gmail.com.