Особливості підходів при розробці системних моделей та їх використанні у державному управлінні

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ

Траєкторія економічного розвитку України далека від оптимальної, що пояснюється не стільки об'єктив-ною складністю переходу до розвинутої ринкової еко-номіки в умовах нестабільної зовнішньоекономічної кон'юнктури, скільки відсутністю ефективної системи управління, чітких стратегічних цілей та критеріїв їх поетапного досягнення. Одна з необхідних умов ефек-тивної діяльності систем управління в сучасних умовах -- наявність аналітичних систем підтримки прийняття рішень для моніторингу показників розвитку, оператив-ного управління та стратегічного планування. їх засто-сування необхідне в першу чергу для управління об'єкта-ми зі складною структурою, високою динамічністю роз-витку та великою кількістю складових елементів. Без-сумнівно, що таким інструментом є економіко-матема- тичне моделювання, яке є практично незамінним засо-бом дослідження функціонування або порушення фун-кціонування сучасної економіки, пошуку потенціальних і фактичних джерел таких порушень та визначення шляхів та засобів їх ліквідації [1], а питання вдоскона-лення методів моделювання, підходів до розробки ана-літичних інструментів та їх застосування в органах управління, незважаючи на численні дослідження і на- працювання, залишатимуться актуальними та змінюва-тимуться разом з розвитком об'єкта управління -- еко-номічної системи.

АНАЛ ІЗ ОСТАН НІХ ДОСЛІДЖЕНЬ І ПУБЛІКАЦІЙ

У контексті державного управління особливе місце займають моделі, що дозволяють прогнозувати макроекономічні показники та переважно грунтуються на економетричних методах [2] та, зокрема, структурні моделі [3]. Інший важливий напрям -- моделі, що комплексно охоплюють національну економіку, та дозволяють оці-нювати вплив зміни однієї складової на решту частин економіки, які зазвичай своїм ядром мають таблиці "вит-рати -- випуск" (ТВВ) та грунтуються на моделях Леон- тьєва [4]. З середини двадцятого століття проводяться дослідження щодо розширення моделей на основі ТВВ до комплексних макроекономічних моделей. Особ-ливість таких моделей полягає у ендогенізації частини кінцевого споживання, які екзогенні у статичній моделі Леонтьєва, і моделюванні компонентів попиту, що за-лежать від цін.

Моделі на основі ТВВ особливо широкого розпов-сюдженні у форматі так званих прикладних моделей за-гальної рівноваги (ПЗР -- CGE), першою з яких вва-жається розробка Йохансена 1960 року для економіки Норвегії, яка була досить ефективною для розробки політики економічного зростання. Незважаючи на ши-роке розповсюдження та численні дослідження за до-помогою цього інструменту, ПЗР моделі піддаються обгрунтованій критиці, включаючи досить радикальні -- "теоретичні основи CGE-моделювання не адекватні ре-альному світу" [4, с. 5]. Зокрема, досить суттєві заува-ження викликають методи оцінки параметрів при калі-бруванні, велика залежність моделі від обраного базо-вого року, обмеженість вибору функціональних форм і т.д.

Вибір математичних методів чи методології за однієї і тієї ж управлінської задачі для відображення модель-ованого об'єкту, в разі, якщо цей об'єкт велика складна система така, як національна економіка, неоднозначний та дискусійний. Більш того, навіть обравши найкращі методологію та методи моделювання, через невизна-ченість та неповноту інформації, залишаються досить багато питань як на етапі розробки моделі, так і на етапі прийняття рішень на основі результатів розрахунків, які не дозволяють приймати об'єктивні рішення керуючись строгими формальними критеріями та вимагають су-б'єктивізму як від розробників, так і осіб, що прийма-ють рішення на основі наданих модельних розрахунків. Тому, на нашу думку, підвищення ефективності систем-ного моделювання на даному етапі його розвитку в умо-вах України слід шукати не стільки у вдосконаленні ма-тематичних методів, скільки в організаційних площинах -- розробки інструментарію та використання резуль-татів розрахунків.

ЦІЛІ СТАТТІ

Розглянути питання, які виникають при моделю-ванні великих складних систем таких, як національна економіка чи її галузь, та підходів до їх вирішення, по-в'язаних з підвищенням ефективності моделювання та мінімізацією ризиків при прийнятті рішень на основі модельних розрахунків. На нашу думку, необхідно зо-середити увагу на питаннях, які лежать за рамками стро-гої математичної теорії та формалізації, проте, поста-ють при розробці системних моделей та моделей вели-ких складних систем, при виборі варіантів використан-ня моделей, інтерпретації результатів моделювання та прийняття рішень на їхній основі в умовах посилення невизначеності, непрогнозованості, волатильності, ви-сокої залежності економічної динаміки від політичних рішень і т.д. Акцентувати увагу на визначальній ролі суб'єктивного фактору у моделюванні.

ОБГРУНТУВАННЯМ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ

Потреби модельних досліджень, зокрема, не-обхідність у більш детальному представленні складових економіки, обумовили розвиток такого напряму, як си-стемне моделювання. Методологія системного моде-лювання економіки за визначенням [5, с. 3], передбачає розглядати національне господарство "не як однорідний об'єкт (як прийнято у макроекономічному моделю-ванні), а як багаторівневу і багатоаспектну систему, най-важливіші елементи якої, а також економічні та госпо-дарські зв'язки, які їх зв'язують, характеризуються особливими математичними моделями. Інакше кажучи, інтегруючим інструментом дослідження є система мо-делей". Тобто, предмет системного моделювання -- це великі складні системи, для відображення яких, через складність зв'язків та велику кількість складових еле-ментів досліджуваних об'єктів, необхідно використову-вати не єдину однорідну модель, а комплекси або сис-теми моделей. Так, у контексті методології системного підходу такі галузі економіки України, як сільське гос-подарство, металургія чи ПЕК, з одного боку, є складо-вою частиною національної економіки, тобто мають входити окремими модулями у систему моделей, а з іншого -- як великі складні системи самі мають бути представлені системами моделей.

У загальному випадку процес моделювання включає наступні кроки: постановка проблеми, аналіз об'єкта, розробка знакової та комп'ютерної моделі, модельний експеримент, аналіз результатів та підготовка висновків для прийняття рішень на їхній основі. Проте для сис-темного моделювання секторів чи національного госпо-дарства в цілому доцільно додатково виокремити роз-робку методик моделювання, спеціалізованих програм-них засобів для реалізації моделей, засобів для пред-ставлення результатів моделювання та організацію включення моделей або результатів моделювання у про-цес прийняття рішень органами державного управлін-ня. Необхідність додаткових етапів обумовлена саме розмірністю та складністю об'єктів моделювання та, відповідно, обсягами отриманих результатів.

У практиці управління перед особами, що прийма-ють рішення, виникають задачі, ефективне вирішення яких неможливе без використання моделей. Практика свідчить, що при моделюванні необхідно суміщати мо-делі з відповідними організаційними умовами, потрібно забезпечити чітку орієнтацію подібних моделей на структуру органів управління, на права та обов'язки окремих груп співробітників, без чого складно забез-печити реальне використання моделей [6]. Цим зумов-лена необхідність детально дослідити не тільки еконо-мічну систему та її підсистеми як об'єкт моделювання, а також систему управління та задачі, які виникають у конкретних осіб, що приймають рішення, на різних рівнях ієрархії управління та на всіх етапах плануван-ня. Таким чином, етап пов'язаний з інтеграцією моделі з системою управління, крім іншого, сприятиме вирішен-ню проблеми невизначеності при прийнятті рішень, по-легшить розробку наборів для сценарного моделюван-ня тощо.

Акценти досліджень у галузі системного моделю-вання постійно зміщуються в залежності від етапу роз-витку даного напряму. В 60--70-х роках застосування економіко-математичних моделей, які використовува-лись при дослідженні економічних систем, було обме-жене можливостями інформаційно-обчислювальної техніки та програмного забезпечення. Актуальними були зменшення розмірності та спрощення структури моделей відповідно наявним обчислювальним потужно-стям, ставились задачі розробки обчислювальних алго-ритмів для кожного конкретного випадку прикладної реалізації, і т.д. Крім того, на той період робота з мо-деллю значно ускладнювалась необхідним посередниц-твом спеціалістів по програмуванню. Таким чином, ви-никла необхідність розробки спеціалізованих програм-них інструментів.

З середини 70-х років почались роботи по створен-ню спеціалізованих мов програмування високого рівня, призначених для побудови структурних моделей еко-номічних систем, так званих алгебраїчних мов програ-мування (на сьогодні найвідоміші з них: AIMMS, AMPL, APMonitor, ASCEND, GAMS). Подібні інструменти при-значені для розробки лінійних, нелінійних, цілочисель- них та змішаних типів складних комплексних оптиміза- ційних моделей математичного програмування великої розмірності. Моделі, побудовані в цих системах, пред-ставляються алгебраїчними виразами, які відносно зручні для роботи дослідника.

Такі програмні продукти використовуються при моделюванні і в Україні. Зокрема у 2007 році ДУ "Інсти-тут економіки та прогнозування НАН України" реалі-зував системну модель ПЕК "TIMES-Україна" [7] з пер-спективою подальшої інтеграції з макроекономічним модулем -- обчислювальною моделлю загальної рівно-ваги. Також опубліковано численні дослідження співро-бітників української незалежної дослідницької органі-зації "Інституту економічних досліджень та політичних консультацій", що грунтуються на результатах моделю-вання за допомогою прикладної моделі загальної рівно-ваги, реалізованій у середовищі MPSGE/ GAMS [8].

Незалежно від проблем моделювання були розроб-лені засоби візуалізації, наприкінці 70-х років -- систе-ми управління базами даних та електронні таблиці, що також полегшувало роботи по розробці моделей та представлення результатів моделювання. Таким чином, з кінця 70-х років акценти досліджень у галузі приклад-ного моделювання економічних систем почали зміщу-ватись з технічних обмежень на змістовні проблеми мо-делювання: визначення суттєвих елементів, зв'язків та процесів досліджуваних об'єктів, вибір відповідних форм їх представлення у моделях, способи формалізації та рівні агрегації, тобто на адекватне якнайповніше представлення досліджуваних об'єктів.

Деякі технічні проблеми системного моделювання розв'язувались з розвитком обчислювальної техніки і програмного забезпечення незалежно від проблем мо-делювання. Проте ставились якісно нові задачі та спе-цифічні вимоги до програмного забезпечення, прита-манні виключно моделюванню соціально-економічних процесів. Одна з актуальних задач -- розробка так зва-них генераторів моделей (систем моделювання) для ок-ремих секторів, зрізів, підсистем економіки. Г енерато- ри моделей втілюють у собі спільні етапи моделювання, що об'єктивно обумовлено подібністю компонентів об'єктів моделювання, проблем та задач, які ставляться перед дослідниками. Використання генераторів в значній мірі зменшує трудозатрати, що дозволяє роз-робити потужний аналітичний інструмент ширшому колу дослідників і, таким чином, охопити більшу кіль-кість задач. Наприклад, широко використовуються ге-нератори моделей при моделюванні енергетичних сис-тем. Найбільш відомі з них TIMES та MARKAL розроб-лені ETSAP (Energy Technology System Analysis Program) Міжнародного енергетичного агентства (IEA). системний моделювання державний управління

Генератор моделей являє собою програмну реалі-зацію певної методології та набору методів моделюван-ня визначеного типу об'єктів, тобто в деякому сенсі ге-нератор моделей це мета-модель. Проте генератори моделей не є простими шаблонами для механічного за-повнення даними. Наповнення генератора моделей да-ними, що описують реальний об'єкт, та виконання всіх інших процедур, передбачених методикою, є необхід-ними елементами моделювання, але недостатніми в тому сенсі, що побудова формальної конструкції за допомо-гою генератора не гарантує її адекватності реальному об'єкту з притаманними йому властивостями та аналог-ічними характеристиками внутрішніх процесів. Генера-тори моделей це інструменти, які значно спрощують рутинну роботу, допомагають організувати великі об-сяги даних, проте, вони не зменшують суб'єктивну роль людини, не виключають творчу частину роботи спе-ціалістів по моделюванню та експертів у предметній об-ласті, що виникає через специфічні характеристики кон-кретного об'єкту та середовища. Зокрема, при викорис-танні генераторів моделей основна проблема полягає у визначенні множини складових елементів та структури зв'язків досліджуваної системи. В деяких випадках на-кладаються обмеження вибору елементів та типів зв'язків (опціональність) відповідно реалізованої мето-дології. Окремі генератори мають відкритий програм-ний код, тобто дозволяється модифікувати даний гене-ратор, змінюючи закладену методологія. Проте вико-ристання будь-якого генератора вимагає тривалого на-вчання роботі з ним, що обумовлено як складністю реа-лізованої методології моделювання, так і недосконалі-стю інтерфейсу.

Для процесу системного моделювання, у якому ви-користовуються різні програмні засоби, актуальні про-блеми організації взаємодії між користувачами та про-грамними засобами (інтерфейс). Інтерфейс програмних засобів для системного моделювання відіграє особливу роль через велику кількість складових елементів об'єктів моделювання, тобто, кількість елементів об'єкту моде-лювання ставить особливі якісні вимоги до інтерфейсу програмних засобів. При цьому необхідно врахувати, що ставляться принципово різні вимоги до інтерфейсу про-грамних засобів різних кроків процесу моделювання. Наприклад, при побудові моделі інтерфейс має бути ор-ієнтований на спеціалістів по моделюванню, кіберне-тиків та математиків; при проведенні сценарних модель-них розрахунків -- на спеціалістів у предметній області, економістів, інженерів і т.д.; при представленні резуль-татів обчислень -- на осіб, що приймають рішення та не брали участі у розробці моделі.

Існують численні публікації з загальними рекомен-даціями щодо проектування інтерфейсу, в яких вка-зується на визначальну роль суб'єктивної оцінки роз-робника. Тому пошук методів та варіантів вдосконален-ня інтерфейсу прикладних програмних продуктів, хоча займає значну частину уваги розробників, проте не може вважатись науковим напрямом через відсутність системної організації та недостатню обгрунтованість накопичених знань у цій галузі.

Побудова моделі, навіть при наявності відповідної методики, не виключає елементів творчого пошуку роз-в'язків специфічних проблем, які виникають через інди-відуальні особливості притаманні конкретному об'єкту моделювання. Тому у моделюванні основну роль відіграє суб'єктивний фактор -- дослідник, який будує модель. Проте у випадку системного моделювання економічних процесів, коли об'єкт необхідно представити за допо-могою системи моделей, яку фізично не можливо реа-лізувати одноосібно, проблема суб'єктивного впливу на порядок ускладнюється, зокрема, необхідністю залу-чення до роботи численного колективу дослідників -- експертів з різних предметних галузей і, відповідно, створенням організації для їхньої взаємодії. Варто за-уважити, що питання організації взаємодії різноплано-вих спеціалістів розглядаються в межах предмету сис-темного аналізу. Враховуючи роль, яку відіграє у моде-люванні суб'єктивний фактор, та необхідність створен-ня колективу дослідників, стає зрозумілим, що немож-ливо реалізувати якісну, адекватну, практично значу-щу систему моделей за короткий проміжок часу. Тобто ефективність побудованої системи моделей залежить в значній мірі від часу існування колективу дослідників. Роботи по вдосконаленню початкового варіанту систе-ми моделей тривають неперервно, початковий варіант змінюється відповідно розвитку об'єкту моделювання, а якість системи моделей -- зростає разом з досвідом та кваліфікацією колективу дослідників.

Як приклади таких організацій та їхніх досягнень у системному моделюванні можна навести ряд установ, роботи яких широко відомі у світі. Зокрема Міжнарод-ний інститут прикладного та системного аналізу (IIASA) створений у 1972 р., де розроблено моделі та генерато-ри моделей: MEDEE, MESSAGE, IMPACT, MACRO; Інститут систем енергетики ім. Л.О. Мєлєнтьєва СВ РАН, створений у 1960 р., де розроблено систему моде-лей МЭНЭК (Модель ЭНергетики в ЭКономике), за до-помогою якої отримано численні результати щодо роз-витку російської енергетики; Адміністрація енергетич-ної інформації (EIA, США) -- NEMS (Модель націо-нальної енергетичної системи), використання якої по-чалось у 1994 році, результати її обчислень використо-вуються при публікації Щорічного енергетичного огля-ду (Annual Energy Outlook).

В Україні реалізовано та використовуються моделі, які в певній мірі можуть вважатись системними, але орієнтовані на вузькі кола задач -- енергетичні оптимі- заційні моделі, ПЗР та прогнозні макроекономічні мо-делі. Для розширення спектру задач нами розроблено пілотну версію моделі -- в перспективі системної мо-делі,- ядром якої є ТВВ, на разі орієнтовану в першу чергу на задачі оцінювання та прогнозування структур-них зрушень в економіці України під впливом зміни зов-нішньоекономічної кон'юнктури на галузевих ринках. В аспекті програмної реалізації розробка виконується у середовищі MS VBA Excel. Незважаючи на тру-домісткість, такий підхід дозволяє уникнути обмежень спеціалізованих програмних продуктів таких, як GAMS чи GAMS\MPSGE, які в контексті розробки системної моделі не забезпечують необхідної гнучкості для адап-тації до поставлених та перспективних задач, що, зок-рема, обумовлено строгістю методології та методів ре-алізації моделей у вказаних середовищах. Вимога гнуч-кості до модельного інструментарію може бути забез-печена тільки однією із "загальних" мов програмуван-ня, а інтегрованість з електронними таблицями та на-явність засобів візуалізації обумовили вибір саме MS VBA Excel. Реалізація власних обчислювальних алго-ритмів стала додатковою чи навіть основною перевагою в аспекті гнучкості, забезпеченні адекватності інстру-мента об'єкту та задачам, властивості адаптивності до нових задач. Крім того, реалізація моделі на "загальній" мові програмування та реалізація власних обчислюваль-них алгоритмів дозволяє забезпечити ефективне по-єднання економетричних методів та методів моделей типу "витрати -- випуск" під об'єднуючою концепцією імітаційного моделювання.

ВИСНОВКИ