Исследование операций. Методология и приложения

В предыдущих статьях показана важная роль Исследования операций (ИО) в формировании управленческих решений и коммуникациях персонала, описаны основные черты такого понятия как "современный научный менеджмент" ¹, а также уточнены некоторые его составляющие на фоне исторической ретроспективы использования науки в управлении организациями, описана современная роль системных аналитиков в организации управленческой деятельности². В настоящей статье внимание читателя обращается к истокам современной методологии моделирования, используемой в качестве аналитического инструмента принятия руководящих решений в организациях. Показывается роль моделирования в повседневной и организующей деятельности человека. Представляется основное понятие научного управления – “операция”, как базовый "кирпичик", из которых строятся современные модели организаций. Формулируется цель управления организациями как задача оптимизации исполнения множества организационных операций.

Мысленное моделирование и руководство организациями

Что делают артисты? Они создают мысленные модели мира, которые легче воспринимаются, чем сам мир. Микеланджело сказал:"Человек рисует мозгами, а не руками". Японская же пословица гласит: "Мысль без действия – это грезы днем. Действие без мысли – это ночной кошмар". При столкновении с проблемой руководителям всегда следует подумать о разумности этой проблемы, имея в виду следующее:

Управление процессом мышления – это сложнейший навык, требующий дисциплины и тренировки. Здесь имеется в виду необходимость участия в процессе последовательного сфокусированного мышления в течение ранее определенного времени, необходимого для решения корректно поставленной задачи. Птицы приземляются, когда устают, а человек принимает решение, когда устает думать. Однако, нет такой причины, по которой бы руководитель должен избегать напряжения, связанного с мышлением.

Моделирование – это мышление, осуществляемое по правилам логических заключений. Другими словами, правила мышления должны изучаться руководителем так же, как учатся танцам, которые тоже подчиняются логике.

Две широко используемые модели – язык и религия. Язык – это модель, состоящая из метафор, позволяющих передавать наши чувства, желания, страсти другим людям. Язык – это система кодирования мыслей. Аналогично, любая религия – это модель ответов на такие вопросы, как: "как мне жить?", "во что мне верить?", "как мне вести себя?", "что мне делать?" и т.д. Например, в исламе допускается многоженство, но запрещается пьянство, когда в христианстве все наоборот. Модели изменяются, чтобы адаптироваться к реальности. Например, Мартин Лютер обнаружил необходимость реформировать модель католической религии. Модели должны давать полезные результаты, помогающие справиться с задачей принятия решений. Почему манекенщиц называют моделями? Ответ прост: "Потому, что они стараются изобразить, как вы реально будете выглядеть, если будете в определенной одежде. Все примеры, приведенные выше, имели целью показать, что все в нашей жизни сводится к моделированию.

Внутренний и внешний мир человека представляется нам через наши органы чувств. Модели – это представления мира, которые могут описывать мир с различной степенью сложности. Например, руководитель моделирует персонал в своем сознании. Совершая какие-либо действия, он оценивает точность этих моделей. Многие люди ошибочно принимают модели за реальность, обвиняя при этом других в неправильном поведении. Каждый ощущает внешний мир, но никто не имеет оснований утверждать, что его видение правильно, или, что он познал хоть какую-то часть свойств внешнего мира. В соответствии с теорией познания Фридриха Ницше существует только субъективное видение, субъективное знание. Чем больше мы оперируем с предметом, тем более сложным, но отнюдь не объективным, будет наше представление о нем. Следует смотреть на проблему под разными углами и объединять различные точки зрения, чтобы увидеть проблему в целом. Иммануэль Кант и Артур Шопенгауэр называли такую модель "представлением мира" индивидом в системе координат "время – пространство - причинные связи". Поскольку причинно-следственная модель полезна в основном для объяснения явлений физического мира, Спиноза предложил концепцию мотивации, чтобы объяснить поведение людей. В свою очередь, при моделировании вселенной Галилео Галилей сказал: "Эта великая книга… (авт. -вселенная) содержит в себе философию, которая открыта нашему взору, но не может быть понята, пока кто-нибудь не изучит язык, на котором описаны ее свойства. Эта книга написана на языке математиков, а ее буквами являются треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без которых человек не сможет понять ни слова в ней, без которых он будет блуждать в темном лабиринте". Таким образом, моделирование может гордиться своими историческими корнями, которые идут от Аристотеля, Галилея, Декарта, Канта, Ньютона, Спинозы, Шопенгауэра, Эйнштейна, Дарвина, Ницше.

Моделирование – это наука о формировании оптимальных выводов, комбинирующая многие дисциплины. Это так потому, что принятие решений – сердцевина человеческой активности. Что такое наука? Наука – это предмет мысли. Это последовательность мысленных операций с символами, которая ведет к оригинальным, продуктивным идеям или заключениям относительно решаемой проблемы.

Однако, мышление базируется на представлениях о мире, которое называют "ментальной моделью". Моделирование – это процесс, происходящий в нейро-сети нашего мозга в виде структурированного последовательного сфокусированного мышления ³. Моделирование включает восприятие, формулировку нашего опыта, обработку информации и представление информации о внешнем мире. Результат этого структурного процесса и является моделью. Решение управленческих задач требует умственного моделирования, которое является процессом снятия психологического напряжения ⁴, продолжающимся вплоть до момента формулировки проблемы. Анализируя, мы обрабатываем информацию, чтобы понять мир. Результатом анализа является модель. Описывая модель, мы познаем мир. Для построения же сложных моделей используют цикл математического моделирования. При этом, математика применяется людьми в попытке описать жизнь в удобных терминах.

Аналитическое моделирование – сердце ИО

Так как модель системы – это описание элементов системы (организация, цех, подразделение, рабочая группа, служащий и т.д.), с учетом свойств которых формируются цели руководства. Отсюда следует важность определения эффективных способов воздействия на систему. При этом, интервалы времени, на которых происходит корректировка модели в результате мыслительной работы руководителя, должны быть достаточно малыми, чтобы за это время изменение ситуации не стало критично большим. Том Питерс, международный авторитет в управлении бизнесом, говорил: "Если вы не можете измерить это, то и не можете этим управлять". В организациях, где эффективность решений руководителей оценивается, эффективность руководства повышается. Где эффективность оценивается, и результаты оценки доводятся до персонала, там рост эффективности управляющих решений наиболее заметен.

В процессе моделирования принятия организационных решений мы исследуем последствия внедрения различных решений, как бы отвечая на вопрос: "Что произойдет, если это решение будет принято при тех или иных условиях?"

Принятие решений включает выбор способа действий для достижения определенной цели. Выбор способа, которым направление наших действий воздействует на результат решения, зависит от того, как взаимодействуют и связаны свойства моделируемой системы. Функциональность – наиболее важный вид отношений, используемых в итерациях процесса принятия решений. Когда результат решения зависит от способа наших действий, мы изменяем один или больше аспектов проблемной ситуации с целью внесения изменений в другие ее аспекты. Мы добиваемся успеха, если обладаем знанием о взаимодействии компонентов проблемы.

Немного проблем в жизни, которые однажды будучи решенными, такими и остаются. Изменение условий делает ранее решенные проблемы снова нерешенными, а их решения создают новые проблемы. И кто-то должен идентифицировать и решать эти новые проблемы. Поэтому, мечтой любого системного аналитика является обладание ясным знанием о том, какой вход системы является управляемым, а какой нет, чтобы выбрать лучший управляемый вход и использовать математические методы для прогнозирования и последующего реагирования на любое изменение неуправляемого входа. Мечтой меньшего порядка, которая появляется при невозможности управлять, является способность измерять и оценивать изменения, чтобы прогнозировать их.

Процесс аналитического моделирования – сердце ИО. Основные вопросы при этом – это вопрос о степени близости модели к той части мира, которую она описывает, и вопрос о том, насколько эта часть важна для решения проблемы.

Моделирование и наши размышления – это проявление желания познать мир. Моделирование как процесс мышления служит утилитарным целям. Например, очевидным является желание использовать математическое моделирование для решения практических задач при неточном разбиении хозяйственного года на 360 дней. Такие же аналогии существуют в музыке, архитектуре и т.д. Эти математические модели пытаются найти компромисс между малыми целыми величинами, просто представляемыми и используемыми, и сложными явлениями, числовые параметры которых не укладываются в целочисленную схему. Система 360 и схема 6-8-9-12 в музыке являются примером конфликта между миром и подходящей математической моделью. Как сказал Бил Гейтс: "Если ты сколько-нибудь разбираешься в математике, то ты хорош для бизнеса, который не имеет собственного глубокого предмета".

Математика – это единственный язык, разделяемый всеми независимо от культуры, религии или пола. С помощью этого языка мы можем объяснить тайны вселенной и секреты ДНК. Мы можем понять силы планетарного движения, или открыть причины катастроф. Математика служит не только математикам. И применительно к управлению организациями речь здесь идет не о использовании комплексных чисел или решении сложных уравнений, а о получении хороших стратегических решений для организации. Математика – это часть человеческой культуры, поскольку она не существует вне человеческого ума. Мышление символами и вычислительные операции над символами – центральный аспект математического моделирования. Поэтому, как в случае с любым иностранным языком, руководителям следует совершенствоваться в понимании математики как языка управленческой науки, включающей ИО.

Математические модели используют символы, выражения, элементы. В своих многих формах аналитическое моделирование – это процедура, распознающая и вербализующая проблему, а затем формализующая ее, преобразуя слова в математические выражения. Моделирование – это структурированный последовательно сфокусированный процесс понимания решаемой проблемы.

ИО – это системный подход к решению проблем, для которого контекст проблемы также важен, как и сама проблема. ИО опирается на командный метод, привлекая таланты из различных областей ИО для координирования работ специалистов в различных областях ³ с целью извлечения знаний и использования для решения проблем (например, подход "мозгового центра" – think-tank approach). Применяя научный подход, руководители получают способность делать аккуратные предсказания относительно параметров, которые находятся под наблюдением.

ИО – научный подход, использующий качественные и числовые шкалы для представления наблюдаемых явлений. Мир имеет качественную природу. Однако люди могут понимать, сравнивать и манипулировать только числа. Количественная информация может служить характеристикой явлений. Поэтому в научном управлении используются некоторые измеряемые, числовые шкалы, чтобы квантифицировать мир. Это позволяет нам понять мир, когда мы обнаруживаем отношения, манипулируем, сравниваем, вычисляем и т.д. Затем мы можем использовать те же шкалы для направления обратно в мир качественной информации. Это и есть сущность человеческого понимания структурированного процесса мышления (или ментального моделирования).

Количественный анализ является базой для качественного анализа в науке об организациях, социометрии и психометрии. Именно теория нечетких множеств была разработана для качественных переменных, которые мы используем для выражения наших чувств ⁵. На вопрос о том, может ли внутренний мир персонала в такой же мере быть предметом аналитического моделирования, как и внешний мир, получает в настоящее время утвердительный ответ ^{3, 4}.

Понятно, после обучения по МБА программе и вооружившись большим числом инструментов для решения проблем, аналитик часто проявляет нетерпение использовать эти инструменты в поисках различного вида проблем, поступая, как ребенок, впервые взявший в руки молоток. Для него все становится похожим на гвоздь. А это может принести ненужные трудности организации, которой аналитик должен помогать. Здесь хочется дать один практический совет. Опыт показывает, что не следует создавать проблемы себе и другим. Ждите, пока проблема не встанет перед Вами. Тот, кому “принадлежит” проблема, и системный аналитик принадлежат разным партиям. Помните, что сначала приходят проблемы, а только потом решения. Системному аналитику следует обеспечивать лицо, принимающее решение, (ЛПР) формализованной информацией целью достижения лучших решений. Он не должен пытаться принимать решения за ЛПР или влиять на эти решения. Системный аналитик и ЛПР не должны быть одним лицом. Помощь системного аналитика используется, как объективный инструмент оценки для интерпретации задачи принятия решений, которые не могут быть решены умозрительно с допустимым уровнем погрешности. Здесь мы принципиально не говорим о том, кто должен быть руководителем – аналитик или ЛПР. В каждом случае это должно решаться индивидуально. Также мы совсем не пытались сказать, что ЛПР не должен владеть приемами аналитического моделирования.

Аналитическое моделирование – это больше, чем использование коллекции концепций и умений. Оно включает методы исследований и получения выводов, а также средства коммуникаций, которые делают общим то, что получено индивидом. В зависимости от аудитории, знакомящейся с аналитическим отчетом, математическая модель может включаться в него или нет. Это является задачей команды системных аналитиков написать отчет так. чтобы он был понятен всем, кто его будет читать.

Аналитическое моделирование организационных процессов

Модели могут классифицироваться по типам, изменчивости во времени и пригодности информации. Натурные модели обычно статические по природе, как долларовая банкнота. Аналоговые модели (например, механические модели) действуют как реальность, но выглядят обычно не как реальность. Бизнес процессы – это динамические процессы, подчиняющиеся математической схеме. Поэтому они могут быть представлены символической (алгебраической, численной, логической) моделью. Символические модели включают большой класс моделей, известных как математические и имитационные модели.

Математические модели нацелены на упрощения объектов мира, чтобы обеспечить некоторое понимание его отдельных свойств. Эти типы моделей применяются в основном к статическим и детерминированным системам. Имитационные модели – это компьютерные двойники объектов мира и более подходят для моделирования динамических и стохастических систем (например, таких, как международный аэропорт, энергосистема, система снабжения и поставок, потоки материальных и финансовых ресурсов и др.).

Алгоритмы управления организациями в ИО представляются в виде совокупности тех или иных приемов достижения целей организации. Очевидно, что такие приемы однозначно воспринимаемым образом можно описать, лишь опираясь на формальный язык (или модель). Например, в ИО приемы управления отождествляются с понятием "операция" как системой объединенных общим замыслом действий, осуществляемых с ресурсом. Понятие ресурс при этом имеет самое широкое толкование, а сам ресурс является неоднородным (это – информация, время, деньги, материалы, оборудования, интеллектуальная собственность, географические и пространственные границы операции, психическая энергия, знания, навыки, умения и т.д.).

Рис.1. Универсальная модель операции