Текст книги "Большой Переход – это что?"

Мониторинг и принятие решения в интеллектуальных-умных системах

Рассмотрим интеллектуальную активно-адаптивную (умную) систему (ИААС), которую можно представить, как совокупность автономных узлов – потребителей-источников любых ресурсов, связанными между собой коммуникационными сетями любой природы. По сути, в каждом узле сети может происходить – производство, использование – потребление, обмен – транспорт и хранение информации и ресурсов.

Сетевую архитектуру сети можно рассматривать как двухмерную структуру с многочисленными связями узлов между собой, состоящей из технологических установок, устройств и сооружений с известными параметрами (hard) с заданными граничными условиями.

Граничные условия включают в себя также требования к результату, то есть к целевой функции. Цель при этом должна быть достигнута с минимальным расходом ресурсов, с получением заданных показателей не ниже некоторых пороговых величин посредством системы мониторинга и управления с помощью современных компетенций на базе информационных технологий. Ясно, что мониторинг и принятие решения в ИААС должно осуществляться «умным» активно – адаптивным центром управления. Основе такого управления является концепция минимизации транзакционных издержек.

Для решения всех проблем реализации целевых функций необходимо разработать ее математическую модель, разработать и исследовать алгоритмы решений, составить программные продукты и создать на этой основе виртуального двойника системы в виде компьютерной платформы.

Это позволит в полной мере, используя методы и средства платформенных решений, технологий искусственного интеллекта, блокчейн, находить оптимальные решения с учетом граничных условий и ограничений. Наиболее эффективным способом решения сформулированных задач развития системы является, по нашему мнению, представления сетевой системы в виде пространства Канторовича с решением задач посредством линейного программирования.

Для устойчивой работы ИЭС необходимо на основе платформенных технологий разработать и создать комплексную интеллектуальную активно – адаптивную цифровую информационно-управляющую систему контроля, диагностики и управления за отдельно взятыми объектами сети и системой в целом. Высокий уровень автоматизации и использования современных методов оптимизации, обработки информации и управления обеспечит реализацию контрольных и управленческих процедур, оперативную связь со всеми уровнями управления и координацию действий подсистем.

В этой связи создание системы мониторинга в реальном времени за состоянием всех элементов сети, контроль за режимами их работы, как в целом, так и отдельных подсистем – сложная и актуальная проблема, имеющая большое значение для обеспечения эффективной работы.

Управление и мониторинг умных сетей в режиме в реальном времени представляет собой сложную комплексную проблему, при решении которой необходимо количественно учитывать совокупность технологических, техногенных, экономических, экологических и социальных факторов. Условия генерации, поставки и аккумуляции электрической энергии, состояние электрических сетей, исполнение технологий, тарифы, оплата, параметры и исполнение регламентов, систем учета, уровень персонала и его работа и т. д. являются предметом мониторинга для подготовки лицу, принимающему решение, объективной оценки состояния компании. Оперативность и точность при принятии решений по управлению во многом зависит от состояния общего информационного поля подготовки и принятия решения. Проведенный системный анализ тенденций и особенностей развития системы показывает, что успешная реализация задач мониторинга и подготовки принятия решения невозможна без оптимального решения трех ключевых задач:

1. Создание и постоянное совершенствование системы эффективного мониторинга, обеспечивающего получение достоверной информации о техническом состоянии и финансово-экономических показателях субъектов регулирования путем использования технических средств, в виде интернет вещей, и формирование необходимого информационного ресурса на базе ведомственной отчетности и аудита.

2. Комплексный анализ экономической обоснованности затрат, включаемых в структуру себестоимости продукции; ценовой анализ рынков сбыта электрической энергии; анализ тенденций динамики финансово-экономических показателей деятельности субъектов регулирования.

3. Обучение и повышение квалификации специалистов по вопросам менеджмента на базе современных информационных технологий с учетом опыта различных стран и различных моделей функционирования топливно-энергетического комплекса.

Основой информационно-управляющей системы мониторинга и управления должна быть платформа как интеллектуальная программная среда, которая взаимодействует в реальном времени с аппаратно-программными подсистемами слежения за режимами работы технологических, экономических и прочих связанных объектов. В связи с неоднозначностью возможных ситуаций и сложностью принятия решений, подобная система должна быть реализована по принципу автоматизированных информационно-управляющих систем, предполагающих наличие человека как лица, принимающего решение о выдаче необходимых управляющих команд. Для решения стандартных задач управления, требующих однозначной реакции, подобная система должна иметь функции автоматического управления на базе существующих норм и правил, которые задействованы там, где участие человека не требуется, или если произошло событие, требующее моментального реагирования.

Особенность программного обеспечения прогнозирования непредвиденных ситуаций состоит в использовании обучающихся нейронных сетей. Принципиальным преимуществом такого подхода является возможность использования обучения на примерах, без использования аналитического описания прогнозируемых ситуаций. Не существует ограничений на число используемых для описания таких ситуаций переменных, которые могут быть как количественными, так и качественными, отражающими опыт специалистов.

Расчетные модули системы основываются на математическом аппарате формирования значений «интегрального показателя устойчивости», и субпоказателей, входящих в его состав. Каждый элементарный параметр имеет «коридор» допустимых значений. Средняя величина данного коридора является оптимальным значением параметра для устойчивой работы соответствующего элемента наблюдаемого объекта. Особое внимание при реализации системы необходимо уделить разработке пользовательского интерфейса. Интерфейс должен быть построен по принципу «максимальной дружественности». При разработке диалоговых окон отображения текущей информации, необходимо использовать современные принципы, применяемые в диалоговых системах «система-пользователь» – это наглядность, цветовая дифференциация показателей, интуитивно-понятные органы управления.

В состав системы входят:

– внешние аппаратно-программные модули наблюдения управления;

– единый банк данных, содержащий обрабатываемую информацию;

– ядро системы – программные модули обработки информации и расчета;

– пользователь системы.

Сегодняшняя экономика-это сложная активно– адаптивная самодостаточную система, которая может быть описана большим количеством переменных, критериев и параметров. Ее устойчивому функционированию будет способствовать создание специальной комплексная информационно-управляющего устройства контроля и оперативного управления за отдельно взятыми предприятиями и экономикой в целом.

В этой связи разработка автоматизированной системы мониторинга и принятия решения в масштабе реального времени за процессами функционирования и состоянием всех элементов экономики и социума, контролем за режимами их работы, как в целом, так и отдельных подразделений является сложной и актуальной задачей, имеющей важное значение для обеспечения эффективной работы.

Основой информационно-управляющей системы должна стать виртуальная интеллектуальная математическая модель, которая будет взаимодействовать в реальном масштабе времени с аппаратно-программными подсистемами контроля за режимами работы всех технологических, экономических и прочих элементов объектов, которые требуют оперативного управления. Такая система должна быть основана на принципах автоматизированных информационно-управляющих систем и имеет функции автоматического управления.

Однако при этом предполагается наличие менеджмента как субъекта, который мониторит всю информацию по выдаче необходимых управляющих установок и команд. Такие установки действуют как роботы, без участия человеческого фактора, то есть это установки с искусственным интеллектом, со свойствами самообучения. Так, если произошло событие, требующее моментального реагирования, система не имеет возможности принять управляющее решение, так как она не обучена действовать в этом конкретном случае, она запрашивает менеджера о возникшей проблеме, и он обязан найти обоснованное решение возникшей проблемы самостоятельно или с привлечением экспертного заключения. Принятое решение заносится в память управляющей системы и она сама, обучившись, в случае повторения подобной ситуации автоматически примет решение без человеческого участия.

Условия обеспечения для успешного функционирования всеми необходимыми ресурсами, состояние систем их доставки – транспорт, соблюдение технологий, финансово-экономические показатели, такие как то тарифы, платежи, кредиты и другие параметры, исполнение всех технологических регламентов, установок контроля и учета, уровень квалификации и деятельность персонала и т. д. являются предметом мониторинга для объективной оценки состояния предприятия и всех его жизнеобеспечивающих систем и установок.

Своевременность и точность принятия решений по управлению во многом определяется объективностью информации, необходимой для подготовки и принятия решения. Проведённая системная аналитическая работа по изучению тенденций и особенностей развития одной из систем экономики показала, что эффективная реализация проблемы мониторинга и подготовки принятия решения не может быть реализована без оперативного решения следующих ключевых вопросов:

1. Строительство и регулярная модернизация аппаратно-приборного комплекса систем безошибочного контроля и учета, обеспечивающего получение правдивой информации о техническом и технологическом состоянии и финансово-экономических показателях объектов регулирования и их элементов для создания необходимого информационной базы данных с использованием общенациональных и ведомственных установок и регламентов, отчетности и аудита.

2. Всесторонний анализ технико-экономической обоснованности расходов, включаемых в структуру себестоимости реализуемых товаров и услуг; ценовой анализ всех рынков; изучение прогнозов динамики финансово-экономических показателей деятельности объектов регулирования.

3. Подготовка персонала и повышение его квалификации по вопросам актуального менеджмента на базе информационных технологий, учитывая при этом международный опыт и различные модели управления успешными предприятиями.

Эта деятельность должна быть организована для всех уровнях субъектов экономики начиная с отдельных подразделений систем управления, включая их подсистемы, для чего необходимо обеспечить:

– сбор информации о хозяйственной деятельности и показателях финансово-экономического состояния объектов регулирования;

– учет и хранение получаемой комплексной информации о состоянии объектов регулирования в базах данных, предусматривающих возможность иерархической системы обмена данными и их защиты от несанкционированного доступа к ним лицами, не имеющим на это права с целью соблюдения коммерческой тайны;

– обработку и многокритериальный анализ полученной информации для оперативного принятия решений.

Реализация предлагаемой системы требует выполнение работ по разработке концепции, архитектуры построения, алгоритмов и программных продуктов, приобретению и монтажу необходимого оборудования и специальных технических средств, подготовке и обучению специалистов для работы на объектах создаваемой системы.

При этом новая система управления должна отвечать всем современным требованиям цифровой экономики и иметь возможности ее модернизации и адаптации к изменяющимся условиям и требованиям сегодняшнего дня.

Главным показателем, определяющим успешное функционирование регулируемого объекта, предлагается «Комплексный показатель устойчивости P», состоящий из субпоказателей р, характеризующих состояние отдельных элементов управляемой системы.

Для успешной реализации предлагаемого метода контроля и управления предприятия, необходимо привести все параметры и переменные параметры в иерархической форме и классифицировать их по степени важности для комплексного показателя устойчивости в относительной форме.

Система состоит из:

– внешних приборов и аппаратно-программных модулей по контролю и мониторингу объектов управления;

– единой базы данных, содержащий всю имеющуюся информацию для принятия решений;

– программных модулей обработки информации и расчетов;

– интерфейсов с пользователями: операторами, менеджерами и собственниками.

Отметим, что особенностью программного обеспечения является способность прогнозирования непредвиденных ситуаций, для чего применяются обучающиеся нейронные сети.

Принципиальным преимуществом указанного подхода является возможность обучения искусственного интеллекта разрабатываемой системы на реальных примерах, без ограничений на количество применяемых для описания подобных ситуаций как количественно, так и качественно переменных и параметров. Расчетные виртуальные модули системы основаны на математическом аппарате определения значений «интегрального показателя устойчивости» и его суб показателей в его состав.

Каждый элементарный параметр зависит от конструктивных показателей c данного элемента системы и переменных x, существующих в «коридоре» допустимых значений b.

Средняя величина принятого коридора значений является оптимальным значением параметра К устойчивой работы соответствующего элемента наблюдаемого объекта может быть представлена как:

– оптимальное значение параметра.

Отклонение от средней величины как в большую, так и в меньшую сторону уменьшает вероятность устойчивой работы. По этому принципу наблюдаемые параметры приводятся к форме нормализованного параметра вероятности устойчивой работы:

где:

– максимальное отклонение j-го показателя;

– текущее отклонение j-го показателя.

На базе расчетов элементарных параметров определяются значения субпоказателей: SP (M), где Mi – количество параметров i-го субпоказателя.

На общий результат расчета интегрального показателя могут оказывать влияние неконтролируемые возмущения, которые бывают наблюдаемыми или ненаблюдаемыми. Их значения определяются, как вероятность (заданная на основе экспертного опыта) возникновения некоторых нестандартных ситуаций и выражаются в виде вектора не контролируемых критериев V = V1…VX. Окончательное относительное значение влияния критериев V находится в пределах [0…1] – где 0 означает отсутствие, а 1 – 100%-ю вероятность возникновения возмущения.

Таким образом, интегральный показатель устойчивости в относительных единицах может быть представлен в общем виде выражением P=F (X,N), где N – общее количество субпоказателей, X – число возмущающих факторов.

Особое внимание при создании описанной выше системы мониторинга и принятия решения необходимо уделить разработке пользовательского интерфейса.

Его основой должен стать принцип «максимальной дружественности». Нетребовательность к особой квалификации менеджера дает в максимально просто пользоваться им всем членам управляющей команды без особых ограничений и специального длительного обучения.

В заключении отметим, что для создания информационно-управляющей системы мониторинга и принятия решения с применением относительного интегрального показателя устойчивости необходимы:

1. Использование аппаратно—приборного комплекса установок безошибочного контроля и учета, обеспечивающего получение правдивой информации о техническом и технологическом состоянии и финансово-экономических показателях объектов регулирования и их элементов, поддерживающих сетевое взаимодействие в соответствии с требованиям современных информационных систем.

2. Использование каналов связи оптоволоконных, как основные и беспроводные, как резерв, для обеспечения безопасного информационного обмена желательно обеспечить информационный обмен базе специальной виртуальной независимой сети VPN.

3. Создание информационного и программного обеспечения, имеющего возможности несложного расширения и сопровождения системы.

4. Разработка пользовательского интерфейса, на простое обращение к нему пользователей и визуализацию принимаемых решений, дающих представление о режимах работы объекта регулирования и окружающей среды.

О «цифровой экономике»

Экономика, как сложная интеллектуальная активно —адаптивная социально – экономическую система, целью которой является повышение качества жизни граждан. Этот процесс может быть успешно реализован с помощью цифровых технологий, как базы цифровой экономики, включающие в себя различные цифровые приборы и устройства, – этот инновационный инструмент современной технологической революции.

Формируется искусственный интеллект, как симбиоз новейших технологий и устройств управления ими, основанных на сетевой архитектуре, интернет вещах и цифровых информационных системах.

Эти процессы не могут осуществляться без устройств энергоснабжения, одним из которых является новая интеллектуальная цифровая электроэнергетика (ИЭС – Smart Grid), позволяющая оптимизировать производство и потребление энергоресурсов, повысить надежность и качество энергоснабжения, расширить использование экологически чистых возобновляемых источников энергии.

Отмечено, что энергосистема Smart Grid может обеспечить выход на конкурентный рынок электрической энергии, как потребителей, так и производителей за счет управления потреблением и децентрализованной генерации. В комплексе всю систему можно рассматривать как энергетический хаб – энергетическая инфраструктура ИЭС с распределительной энергетикой.

Работой хаба управляет информационно-операционный центр – центральная информационная система (ЦИС) ИЭС – платформа для мониторинга, контроля и диагностики параметров и переменных всех систем и элементов ИЭС, регулирование и управление всеми процессами в ИЭС, в том числе организация динамического ценообразования.

Сегодня мы наблюдаем шумиху вокруг цифровых технологий «шестого технологического уклада» (hype – шумиха, ажиотаж, крикливая реклама и в том числе обман, возбуждение – аббревиатура от High Yield Investment Program, высокодоходный и высокорисковый, якобы инвестиционный проект)..

И это не первый шум вокруг модного термина. Совсем недавно мы все рукоплескали электронному правительству, которое должно было сократить шестикратное превышение чиновников по сравнению с СССР, уничтожить коррупцию и повести к светлому будущему народ российский.

И что? Где оно это электронное правительство? Все забыто.

А теперь у нас новый хайп. Не видеть его нельзя. На всех уровнях произносят модные слова: цифровая экономика, умный (smart) город, умная сеть интернет вещи, искусственный интеллект, биткоин, блокчейн, биг дейта….

Всё срочно должны одеть умные цифровые одежды, иначе мы отстанем от всех навсегда. Складывается впечатление, что большинство из тех, кто это все произносит, не понимает сути происходящего. Главное участие. И хорошо бы при этом получить немного от бюджетных средств. А там посмотрим. Так что вперед в цифровой рай, который уже кажется наступил.

Отметим, что администрирование от федерального до муниципального уровня построено в виде вертикали управления по иерархическому принципу. Огромный объем информационных потоков современных управляющих структурах, который трудно понять и усвоить отдельному человеку заводит ситуацию в тупик. Администраторы системы, в этой связи, для решения проблем управления расширяют штат чиновников, безудержный рост количества которых поражает воображение, по экспертным оценкам, их стало в России на душу населения почти в 6 раз больше, чем в СССР.

Чтобs получить правдивую информацию в системе управления постоянно возникают параллельные структуры и контролирующие органы, эффект от которых, как правило нулевой, зато растут расходы бюджета на аппарат. Система управления замыкается на себя, что ведет к снижению эффективности и компетентности.

Принцип, чего прикажете, становится главным мотивом работы. Результат деятельности оценивается не эффективностью и объему выполненных работ, а отношением вышестоящего начальства, который назначил на должность. Система может успешно работать только в условия открытого доступа к любой информации и конкурентного рынка товаров и услуг, в том числе и гос. услуг, который ориентирован на покупателя и избирателя.

И никаких серых схем и посредников.

Монополизм, существующий во всех сферах экономики и политики, мотивирует коррупцию и стал главным тормозом развития. Такое положение требует кардинальных изменений системы мониторинга и управления всеми отраслями социально-экономического комплекса для обеспечения устойчивого развития, чтоб упростить и ускорить процедуры по принятию решений.

Ясно, что сегодня в цивилизованных странах все больше различных функций по контролю, управлению, принятию решения, обмену информацией осуществляется с помощью цифровых информационных технологий, в том числе и с использованием интернета. Мир вступает в цифровой век.

Термин «цифровая экономика» впервые начал широко использовать Дон Тапскотт, автор книги «Электронно-цифровое общество» (в оригинале – «Digital Economy»), изданной в 1994 году. Во Всемирном банке считают, что нужно очень широко понимать это явление, которое не просто касается отрасли ИКТ, а глубоко трансформирует всю экономику. Эксперты банка предлагают такое определение: «Цифровая экономика – это новая парадигма ускоренного экономического развития».

В этой связи, можно полагать, что будущее жизнеустройство будет опираться на экономику, основанную на сетевых децентрализованных локальных мало затратных ресурсо и энергосберегающих технологиях с интеллектуальными активно – адаптивными системам контроля и управления (умные системы).

Ее можно рассматривать как сетевую структуру, состоящую из узлов различной природы, связанными между собой многочисленными формальными и неформальными связями для обмена материальными и нематериальными ресурсами.

Отдельные узлы общей системы могут представлять из себя различные подсистемы жизнеобеспечения в виде отдельных специализированных сетей. Например, подсистемы инфраструктуры, сотовые операторы связи, активно-адаптивные электрические сети и т. п.

Такая экономика представляет из себя сложную интеллектуальную активно —адаптивную социально – экономическую структуру, целью которой является повышение качества жизни граждан в соответствии с общепринятыми для данного региона критериями. Функционирование активно-адаптивных интеллектуальных систем (Умных), зависит от быстрого доступа к базам данных и их анализа, для адекватного, в соответствии с поставленной целью, принятия решений.

Этот процесс может быть успешно реализован только с помощью цифровых технологий как базы ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКИ (ЭКОНОМИКА 4,0).

Отметим, что аналоговые системы в принципе тоже могут быть использованы, не смотря на их, на порядки более медленную работу, размеры и стоимость. Например, сотовые телефоны: вначале это были аналоговые аппараты, сегодня цифровые.

При этом смена способа передачи информации с аналоговой на цифровую не поменяли концепции устройства сотовой связи и никому не приходит в голову называть ее цифровой.

То есть, термин ЦИФРОВАЯ ЭКОНОМИКА полностью не отражает суть происходящего перехода мировой экономики в шестой технологический уклад в результате четвертой промышленной революции. По этому поводу высказался известный публицист Моисей Гельман 26 июня 2018:

Существует ли цифровая, то есть кодированная подобно алкоголикам, экономика? Рыночная экономика претерпела несколько промышленных революций, которые происходили в результате использования в индустриальном производстве новых видов энергии, а затем – автоматизации управления различными процессами и объектами. Однако, когда появились паровые машины, потом двигатель внутреннего сгорания и электрический привод, никому в голову не пришло назвать тогда экономику паровой, бензиновой или электрической – она всегда была и остается рыночной. Сегодня же с масштабной, на основе ЭВМ, автоматизацией производственных процессов и средств коммуникации, а также внедрением автоматических устройств в быту чиновники почему-то стали именовать экономику цифровой, вернее сказать – кодированной. Хотя цифровыми, или аналоговыми, или гибридными (аналого-цифровыми) могут быть только компьютеры и системы управления на их основе. А цифровым, аналоговым или гибридным именуют соответствующие способы обработки информации, которые являются частью процессов управления. Поэтому вопреки навязываемым представлениям экономика (хозяйство) и компьютер (средство обработки данных) – не синонимы, что свидетельствует о непонимании сущности предмета.

Цифровые информационные системы, включающие в себя различные цифровые приборы и устройства – это инновационный инструмент современной технологической революции.

Главное при этом – при принятии решения иметь возможность быстро осуществлять рутинные операции управления и мгновенно реагировать на форс – мажорные изменения параметров и переменных. Эти функции могут формироваться как в автоматическом автономном режиме, так и при участии физических лиц, причастных к принятию решения.

Сам инструмент принятия решения также оказывает влияние как на формулирование задач, так и на архитектуру систем, для которой эти задачи решаются. То есть возникает симбиоз новейших технологий и устройств управления ими, основанных на сетевой архитектуре, интернет вещах и цифровых информационных системах, как искусственный интеллект.

В связи с цифровой экономикой в научных кругах и обществе часто стал употребляться термин умный – smart. Что же это такое умный – smart?

В англо – русском словаре smart: резкий, сильный (удар). В другом смысле, в котором чаще всего употребляется этот термин, это мнемоническая аббревиатура следующих английских (куда ж нам без них) слов:

Specific (Конкретный) Что мы хотим получить – цель;

Measurable (Измеримый) Как будет оцениваться полученный результат;

Attainable, Achievable (Достижимый) За счёт чего планируется получить результат;

Relevant (realistic) (Актуальный). Реально ли получение поставленной цели?

Time-bound (Ограниченный во времени) Определение времени достижения цели.

То есть при дословном толковании термина в соответствии с аббревиатурой нужно понимать, это интеллектуальная – умная интеллектуальная технология, которая решает конкретную цель с измеряемыми критериями оценки, достижимая как актуальная значимая для общества задача, исполняемая в заданный срок.

Однако часто термин «умный – smart» толкуется несколько шире. Под умным объектом: вещь, дом, город и т. д. понимается объект с цифровой, интеллектуальной активно-адаптивная информационная система контроля, мониторинга, диагностики, управления и принятия решения.