// Материалы ХV конференции по философии техники и технетике и семинара по ценологии (Москва, 19 ноября 2010 г.). Вып. 47. «Ценологические исследования». – М.: Технетика, 2011. – 400 с.
МЕТОДОЛОГИЯ ЦЕНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ КОНКУРЕНЦИИ
А. Н. Кузьминов
Введение. Масштабность, сложность и гетерогенность задачи реструктуризации и модернизации транспортной отрасли в условиях рынка представляют проблему для моделирования и прогнозирования её развития. При использовании жёстко детерминированных подходов, основанных на априорном знании субъекта управления и предположения о невысокой степени неопределённости системы, в области моделирования таких сложных техноэкономических систем трудно, практически невозможно, получить реальные, адекватные результаты.
Моделирование различных систем с применением синергетического подхода имеет определённую практическую реализацию, однако в области моделирования транспортных систем пока находится на стадии становления. Существенным, на наш взгляд, условием для описания транспортных систем с позиций синергетики, представляется введение ограничений на тесноту отношений и связей, благодаря возможности выделить один или несколько существенных параметров, динамика которых обозрима и поддаётся оценке.
Указанную задачу успешно решает ценологический подход, использующий для формализованного описания совокупности объектов транспорта унифицированную абстрактную схему и расчётные эмпирические зависимости. Основываясь на общих постулатах ценологии, подобии различных организаций на уровне сообществ, образованных при ограниченных энергетических и вещественных ресурсах элементами, которые "порождены" информацией, на основе эквивалентности построения технических, биологических, информационных и социальных систем покажем основные методологические направления ценологического анализа и проектирования транспортных систем.
Математические основания, терминология и инструментарий подхода. Любая техноэкономическая система функционирует не хаотично, а подчиняется определённым внутренним закономерностям: находится в динамическом процессе создания, существования, трансформации и ликвидации. При этом все системы имеют равнозначный алгоритм самоорганизации, который функционирует на основе объективных законов развития.
Ценология, развивающаяся сегодня как фундаментальная наука об общих закономерностях развития систем различной природы, нашла своё применение в различных областях знания: технике и технологии, энергетике, биологии, лингвистике, экономике [1–4]. Принципиальным моментом в указанной парадигме являются объективность и существенная особенность отдельных элементов всех сложных систем, реальность самоорганизации, всеобщность законов их существования.
Сформулированные допущения позволяют обосновать применение для комплексного исследования транспортных систем (ценозов) ценологического аппарата, математическая основа которого лежит в области так называемых устойчивых распределе-ний.
Понятие устойчивых распределений сложилось к 1937 г. с появлением монографий Леви и Хинчина [1]. Устойчивые законы не имеют явных выражений плотности и функций распределения. Результаты косвенного исследования свойств данных распределений вытекают из классической теории предельных теорем, в основе которой лежит схема суммирования случайных величин, число которых стремится к бесконечности. Сложные системы обладают свойствами ценозов, т. е. представляют собой состоящую из слабосвязанных элементов совокупность, которая отграничена в пространстве и во времени, в которой не существует математическое ожидание, а дисперсия бесконечна.
Плотности устойчивых законов одновершинны и отличны от нуля или на всей прямой, или на полупрямой и имеют плотности с различными значениями α и β.
Одно из них – это широко известное распределение Парето, которое в различных областях научного технического знания называют гиперболическим Н-распределением [1].
Универсальный характер ценологических моделей позволяет описывать структуру множества разнородных элементов (в нашем случае – субъектов транспорта), образующих по некоторому функ-циональному признаку своеобразное сообщество (в терминах родовидовой классификации – семейство элементов), которое наблюдаемо и непосредственно измеряемо разными величинами. Каждый элемент семейства можно пометить парой чисел: – номером элемента в некотором порядке, где U – общее число элементов семейства; – номером кластера, или популяции, в которую входит конкретный элемент, где S – общее число класте-ров.
В ценологии для формализации используют биологическую терминологию, описывающую закономерности и существование самогó ценоза (от введённого Мёбиусом понятия биоценоз), отдельных элементов ценоза и их совокупностей. Перечислим основные термины.
Особь – неделимый элемент ценоза, их выбор – неоднозначная задача, в зависимости от решения которой могут меняться как состав, так и границы ценоза. Особь в транспортном ценозе – это персонифицированное транспортное предприятие или объект инфраструктуры, осуществляющее уникальную деятельность, имеющее индивидуальное название, являющееся плательщиком налогов, самостоятельно распределяющее и потребляющее ресурсы. В любой транспортной системе существует единая система управления в лице директора, его аппарата, увязанных в структуру подчинённости; система всестороннего обеспечения (хранение, обслуживание, ремонт, снабжение и др.); общая территория, сходные условия работы и, главное, наличествует единая цель функционирования. В транспортном ценозе особью может быть не только предприятие (станция, ремонтная мастерская, НИИ), но и отдельный технический объект, например – электровоз, АСУПГ и др.
Вид – основная структурная единица в систематике предприятий-элементов, образующих ценоз. В транспорте предприятия одного вида формируются по одной законодательно установленной схеме-документации. Например, видами будут: 1) пассажирские, грузовые, сортировочные станции; 2) локомотивные и вагонные депо; 3) научно-исследовательские организации; 4) образовательные учреждения МПС; 5) объекты транспортной инфраструктуры и т.д.
Популяция – группа особей одного вида, например – популяция станций.
Каста – группа, в которой каждый вид представлен равным количеством особей.
Транспортная система представляет собой объект, отдельные элементы которого, с одной стороны, достаточно независимы и несвязанны между собой жёстко (конкуренция, спрос и др.), с другой – объединены связями другого типа (слабыми), определяемыми единой системой управления, снабжения, эксплуатации, а также общей целью функционирования. Кроме того, транспортная система чётко ограничена в пространстве и времени.
Математическая статистика, использующая процедуру усреднения (математическое ожидание), наиболее подходит для исследования отдельного транспортного предприятия или технического объекта. Например, рассмотрим такую техническую систему как электровоз. Он состоит из отдельных агрегатов, блоков и деталей, которые объединяются в подсистемы (электрическая, смазки, трансмиссия и др.). Между элементами электровоза имеются связи (механические, электрические, гидравлические), описываемые законами Ньютона–Ома–Киргофа–Гука. Нам понятна природа этих связей – они являются достаточно сильными.
При исследовании транспортного ценоза, включающего большое количество различных по размеру и сфере деятельности предприятий, задача теряет свой первоначальный смысл, поскольку сила связей резко снижается. Разнообразие видов и диапазон разброса параметров предприятий-особей в транспортных ценозах всегда настолько велики, что это делает невозможным применение привычной для нас классической математической статистики для анализа ценоза в целом.
Структуру ценозов можно описываться разными распределениями. Рассматривают видовое распределение – зависимость числа видов от количества особей в виде, ранговидовое (здесь ранг – номер особи по порядку при расположении видов в порядке уменьшения численности) и ранговое по параметру, при расположении видов в порядке уменьшения какого-либо параметра [4]. Для моделирования невозрастающей функции всех трёх распределений применяется гипербола вида:
N(r)=A/rβ,
в частности, для рангового видового распределения N(r) – количество особей в виде с рангом r, шт.; А, β – постоянные распределения.
Теория ценозов объясняет механизм формирования гиперболических видового, ранговидового и рангового по параметру распределений тем, что в биологии называют борьбой видов за существование (естественный отбор видов). Положения отбора распространяются на ценозы любой природы с введением, соответственно, понятий энергетического, информационного, документального, интеллектуального, социального отборов.
Борьба видов за существование – это борьба за ограниченный ресурс, предоставленный системе в целом. Под объёмом для ценоза следует понимать объём пространства в координатах внешних ресурсов, требуемых для функционирования особей-элементов. Размерность пространства объёма и физическая природа внешних ресурсов отличаются для разных систем-ценозов.
На этапе развития ценоза каждый вид стремится занять весь объём, предоставляемый системе, поэтому число особей всех видов растёт. Однако при достижении ограничений по ресурсу виды вступают в конкурентную борьбу за ресурс, и формируется структура, соответствующая видовому Н-распределению, число особей U практически перестаёт изменяться (обычно наблюдаются незначительные флуктуации численности). Число видов S изменяется значительно медленнее, чем число особей U для ценозов любой природы.
Сказанное выше в контексте данной работы означает, что при разработке новой структуры транспортной отрасли необходимо учесть наличие основных структурных элементов транспортной системы, обеспечивающее необходимое для устойчивости ценоза разнообразие различных видов (ассортица и вариофикация ценоза): в устойчивом транспортном ценозе должны быть представлены как объекты транспорта, так и все объекты инфраструктуры (технологическая, социальная, образовательная, научная и др.). Параметры (количественные показатели распределения элементов) уточняются в результате конкурентного взаимодействия элементов внутри видов. Задача государства – создать условия для создания конкурентной среды внутри всех видов, с целью её совершенствования.
Описание ценологических моделей по разнообразию состава элементов сложноорганизованных транспортных систем осуществляется посредством трёх качественных состояний: стандартной формы распределения, нормы и аномального состояния [4].
Достаточность разнообразия элементов транспортного ценоза при проектировании (в том числе при управлении разнообразием) следует из некоторых критериев оптимальности. В ценологических моделях достаточность по разнообразию приобретает через описание количественную и качественную меру.
Транспортная система страны в условиях рынка является типичной самоорганизующейся системой-ценозом, которая работает по закону больших чисел, со множеством положительных и отрицательных обратных связей.
При определённых условиях в системе возникает множество бифуркаций, происходит усложнение устойчивых циклов. При большом количестве воздействующих факторов в системе возникает хаос – сверхсложная организация, которая характеризуется сложным динамическим поведением, но её статистические данные могут быть достаточно просты. Динамические и статистические свойства могут быть тесно связаны в хаотичном режиме, на этой основе возможны понимание сути процессов развития неравновесной экономики и прогнозирование её процессов.
Транспортная система может самосовершенствоваться в двух случаях:
•на основе предопределённого конструкцией поведения, когда при проектировании и создании новых систем со свойствами ценозов закладываются качественные требования по основным характеристическим показателям;
•на основе самопроизвольного изменения поведения, которое запускается в результате внешнего воздействия, повышающего конкурентную нагрузку в видах (чем усиливает действие отбора наиболее эффективных предприятий), либо снижающего её, что приводит к повышению привлекательности для менее рентабельных видов деятельности.
Самоорганизация может реализовываться посредством следующих процессов. Во-первых, путём изменения места предприятия в структуре транспортного ценоза. Конечно, в данном случае существует определённая инерционность, связанная с тем, что технологически предприятие не может резко изменить сферу деятельности – переход осуществляется в пределах смежных видов деятельности. Во-вторых, за счёт структурной адаптации к условиям функционирования вида в конкретной точке транспортного ценоза. Эти изменения могут касаться как технологии и издержек, так и структуры предприятия (в том числе его организационной культуры). В этом случае перспективным представляется метод исследования и оптимизации самогó предпри-ятия как ценоза. С одной стороны, представляя издержки предприятия в форме гиперболической кривой, можно оценить их с точки зрения требований ценоза; с другой – идеи самоорганизации могут послужить отправной точкой для формирования организационной структуры предприятия (например, структуры инновационного характера). Лейтмотивом деятельности такой организации принимаются развитие, совершенствование, адаптивность к рыночным условиям хозяйствования. В этом случае предпочтительнее не иметь фиксированную структуру предприятия (она меняется вслед за изменениями среды его функционирования), лучше соответствует целям предприятия организационная культура задачи, руководитель меняет стиль управления в зависимости от сложившихся условий.
Учитывая изложенное, будем считать допустимым использование положений ценологической теории для организации и комплексного управления транспортом как системой.
Итак, объявленная в ОАО "РЖД" реструктуризация отрасли с опорой на экономические критерии представляет собой достаточно сложную задачу. Главная проблема заключается в необходимости проектирования такой системы, которая учитывала бы государственные и общественные требования к транспортной системе страны и при этом смогла бы интегрироваться в рыночную систему на условиях высокой конкурентоспособности. На наш взгляд, ценологическая теория позволяет проектировать транспортную систему страны на указанных условиях и ограничениях. Научное формирование транспортных ценозов в России, основанное не на интуитивных подходах, а вооружённое развитой методологией и инструментарием, позволит значительно снизить возможные потери при реструктуризации, задаст необходимый вектор самоорганизации, решит проблему обоснования степени и границ государственного вмешательства в важнейшей отрасли экономики страны.
Литература
1. Кудрин Б. И. Классика технических ценозов. Общая и прикладная ценология. Вып. 31. "Ценологические исследования". Томск: ТГУ – Центр системных исследований, 2006. 220 с.
2. Кузьминов А. Н. Ценологический инструментарий управления региональной рыночной средой предприятий малого бизнеса. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2007. 124 с.
3. Фуфаев В. В. Экономические ценозы организаций. Центр системных исследований. М.–Абакан, 2006. 88 с.
4. Гнатюк В. И. Законы оптимального построения техноценозов. Вып. 29. "Ценологические исследования" М.: Изд-во ТГУ – Центр системных исследований, 2005. 384 с.