Економіка /Економіка промисловості

УДК 658.01: 622.27

Фадєєва І.Г.

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

МЕТОДИКА КООРДИНАЦІЇ ВЗАЄМОДІЇ ПІДСИСТЕМ В АВТОМАТИЗОВАНІЙ СИСТЕМІ УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ НАФТОГАЗОВИХ ПІДПРИЄМСТВ КОРПОРАТИВНОЇ СТРУКТУРИ

Розглянута методика розв’язання задачі оптимізації роботи підсистем синергічної орієнтації, взаємодії, організаційно-синергічної інтеграції та інноваційно-синергічного розвитку нафтогазових підприємств корпоративної структури як гетерархічних систем та задачі координації їх роботи на засадах методів теорії нечітких множин і економічної синергетики за рахунок реалізації синергічних ефектів.

Поява нових факторів розвитку економіки, що визначають характер, темпи і напрямок розвитку корпорацій, дала підставу для формування нової парадигми господарської діяльності корпорацій, яка відрізняється від парадигми ринкової орієнтації (Е.Porter, О.Тоffler), парадигми вартісної орієнтації (M.Weber), парадигми внутрішньо-ресурсної орієнтації (G.Hamel, C.Prahalad), а саме – парадигми синергічного розвитку корпорацій [1,2,3,4,12,13,14]. Вона орієнтує корпорації не на економію, стабілізацію, розширення виробництва, а на синергічний розвиток шляхом активізації системо-формуючих факторів і спрямування їх на створення проривних технологій і базових інновацій, створення товарів-лідерів, створення нових ринків.

Стратегічний успіх в корпораціях, які орієнтовані на синергічний розвиток, залежить від уміння менеджерів створювати механізми, що викликають синергічні ефекти в окремих підсистемах, і використовувати їх в інтересах усієї корпорації. Основними механізмами формування синергічних ефектів в складних системах є [1,2,13,14,20÷22] синергічна місія і система цілей корпорацій; технологічні та організаційні інновації; комбінаторика факторів виробництва, яка приводить до емерджентності і синергізму; активізація організаційно-економічних і управлінських структур корпорації, що відповідають за розвиток; інтеграція, кооперація та інші інституціональні форми співпраці [24,25,26].

За умов синергічного розвитку стратегічними цілями корпорації повинні бути [21,22,25]: виявлення механізмів формування синергічних ефектів; мобілізація синергічних механізмів на вивід корпорації на траєкторію розвитку лідируючого типу, що відповідає світовим трендам розвитку; постійне формування потенціалу синергічного розвитку [1,13,14].

Сучасні нафтогазові підприємства корпоративної структури є складними динамічними системами з нелінійним характером розвитку, складними інституціональними формами і стосунками в них [2,3,4,8,9,13]. Їх можна віднести до класу складних великих гетерархічних динамічних систем на підставі того, що нафтогазовим підприємствам характерні такі властивості:

• багаторівневий, тобто ієрархічний характер організації з постійним перерозподілом вертикальних і горизонтальних (функціональних, кооперативних) зв’язків, обумовлених нелінійною інвайроментальністю зовнішнього і внутрішнього середовищ;

• різноманітність і складність інституціональних форм і стосунків в нафтогазовому підприємстві, які як правило не піддаються кількісній оцінці і кількісному опису та знаходяться у стані неперервних змін і трансформацій, які можуть бути структурними, правовими, фазовими;

• полікритеріальність та багатофакторність процесів в технологічних, організаційних, економічних, управлінських, інституціональних, правових, соціальних та ін. підсистемах корпорації, які не дозволяють встановлювати вірогідні кореляційні зв’язки між факторами, параметрами та ефективністю функціонування і розвитку всієї системи;

• неспівпадання цілей власників, інвесторів, менеджерів, найманих працівників, постачальників та ін., що не дозволяє створювати та використовувати цільову функцію системи, користуючись принципом суперпозиції.

Ускладнення економічних систем, прояви нелінійностей на усіх рівнях світового економічного процесу, тотальні прояви нерівноважності в економічних системах, підвищення рівня невизначеності в економічному розвитку викликало такі інновації в економічній науці як залучення теорії нечітких множин, теорії хаосу, теорії фракталів, теорії синергетики, робастного програмування [1÷5,7]та ін.

Прояви синергізму дали поштовх також для залучення теорії біфуркацій, катастроф, теорії додатного зворотного зв’язку, координації тощо [3,4,10,17,20,22,26].

Маючи на меті ефективність управління корпоративним розвитком, слід відзначити, що координація роботи підсистем нафтогазового підприємства (НГП) корпоративної структури є актуальною науково-практичною проблемою у зв’язку з необхідністю забезпечення синергічного розвитку бізнес-сегменту економіки «upstream»[1,6,8,9,20,22,25].

Проте, аналіз літературних джерел [1, 6-9, 21-26] показує недостатній об’єм проведених досліджень в контексті використання методів теорії нечітких множин та економічної синергетики для розроблення процедур ухвалення рішень стосовно координації взаємодії окремих підсистем в автоматизованій системі управління НГП.

Метою даної роботи є вибір методу розв’язання задач оптимізації кожної з підсистем НГП та координація їх роботи на засадах теорії нечітких множин й економічної синергетики. Як методологічний підхід до дослідження процесів в НГП корпоративної структури застосовано системно-синергічний підхід як такий, що дозволяє враховувати розвиток корпорації в цілому як нелінійної нерівноважної відкритої необерненої складної системи, що розвивається в часі.

Слід відзначити, що управлінська задача формування синергічних ефектів в корпоративних системах повинна забезпечувати, як це доведено в роботах [1,2,12÷14,19÷25], організаційно-синергічну інтеграцію усіх підсистем по вертикалі і горизонталі на основі організаціно-адміністративного і функціонального ресурсів.

Тому в системі НГП існує вертикальна й горизонтальна інтеграція усіх підсистем, координація роботи яких повинна здійснюватися за певними правилами. Для реалізації набору правил координації виникає потреба вибору методу розв’язання задач оптимізації кожної із підсистем підприємства та координації їх роботи.

З існуючих наукових досліджень відомо, що для вирішення задач координації кращі результати дає метод приведеного градієнта [10,11,15], оскільки забезпечує більшу ефективність в задачах з обмеженнями типу нерівностей та можливість використання результатів проміжних ітерацій.

Дійсно, якщо функції цілі підсистем когерентні, наприклад, мінімум витрат, тоді цільова функція НГП корпоративної структури може розглядатися як арифметична сума і задача координації має такий вигляд:

(1)

(2)

де І_і(х_і) – локальні цільові функції кожної підсистеми НГП – мінімальні витрати;

– квантор загальності «для всіх і»;

– фактори виробництва нафтогазового підприємства корпоративної структури;

– належність до множини;

n – кількість цільових функцій;

а – вагові коефіцієнти, які відображають цінність і-ої цільової функції;

b – скаляр.

В умовах апріорної невизначеності збурень, що діють на систему видобування вуглеводнів, як характеристику схвалених рішень за окремими підсистемами і для системи НГП в цілому пропонується використати функції належності MF (membership function) цих рішень до підмножин допустимих Д, ефективних Е і зкоординованих К рішень

. (3)

де З – множина задач, що вирішується елементами нижніх рівнів.

Це вимагає визначення не тільки характеристик ефективності розв’язку, але й характеристик його допустимості, тобто ступені належності розв’язку до підмножини допустимих режимів Д, та зкоординованості з цілями і обмеженнями підсистем НГП нижніх рівнів, тобто ступені належності розв’язку до підмножини зкоординованих режимів К.

MF визначаються на множині рішень

Х={x_ij}; , (4)

де N – кількість рівнів управління;

М – кількість елементів кожного рівня управління.

Ефективність розв’язку задається нечіткою ціллю

Е_ij F ₁(X_ij) (5)

як нечітка підмножина FS (fuzzy set) з MF

, (6)

допустимість розв’язку – такою FS

Д_ij F ₂(X_ij),

з MF та зкоординованість – такою FS

К_ij F ₃(X_ij), (7)

з MF, рівною .

Тоді розв’язок х_ij існує тільки тоді, коли він лежить усередині кожної множини (5), (6), (7), тобто належить перетинанню:

. (8)

де множина S є припустимою множиною.

Отже, коли виконується умова , в системі можливе досягнення синергічного ефекту за рахунок горизонтальної інтеграції.

Синергічний ефект можна досягти і за рахунок вертикальної інтеграції підсистем НГП.

Тоді логіко-структурна модель формування синергічних ефектів (SE – synergos effect) в НГП корпоративної структури повинна мати механізм організаційно-синергічної інтеграції (M_osi):

, (9)

де SE_cd – (synergos effect in corporation developed) – синергічний ефект в корпоративному розвитку;

{•} – множина елементів;

M_osi – механізм організаційно-синергічної інтеграції в НГП корпоративної структури;

M_hfr – механізм горизонтальної інтеграції в НГП, який використовує функціональний ресурс, що забезпечує ефект мультиплікації Ef_anim ;

M_vic – механізм вертикальної інтеграції в НГП, який використовує організаційно-адміністративний ресурс;

– множина елементів, що належать і і ;

Ef_sc – ефект масштабів;

– множина елементів, що належать або або .

Узгоджені в просторі і часі дії механізму організаційно-синергічної інтеграції (9) з іншими механізмами є необхідною умовою реалізації синергічних ефектів в корпоративному розвитку НГП.

Згідно з цим підходом та на засадах вивчення літературних джерел [11-15,16 та ін.] для горизонтальної інтеграції нафтогазових підприємств корпоративної структури можна запропонувати рекурентну процедуру ухвалення управлінських дій, яка має два етапи для кожного (і+1)-го рівня управління НГП:

Етап 1. На декартовому добутку множин здійснюється процес вибору найкращого К варіанту із можливих З

, (10)

де – тензорний добуток, для рівня (і+1) та обмеження .

В результаті отримуємо MF

. (11)

Етап 2. На основі формули

(12)

знаходиться MF на (і+1)-му рівні.

На N-му рівні управління підприємства для прийняття чіткого управлінського рішення, орієнтованого на формування синергічного ефекту, менеджеру необхідно вибрати оптимальне рішення з максимальним ступенем належності його до множини ефективних і допустимих рішень μ_З(x_N)

. (13)

Наступним кроком після прийняття управлінського рішення на N-му рівні управління знаходяться рішення для рівня N-1: х_(N-1)1,…,х_(N-1)М на основі результатів розв’язання задачі оптимізації при

. (14)

Ця процедура пошуку компромісного співвідношення між усіма функціями належності повторюється до тих пір, поки не будуть прийняті всі рішення в системі Х ={x_ij}; .

Ітеративний характер процедури забезпечує їй гнучкість і зручність реалізації.

У випадку, коли підсистема вищого рівня системи управління НГП має власну цільову функцію І, тоді при ухваленні рішень враховуються цільові функції підсистем нижніх рівнів через координуючу функцію належності . Ця MF гарантує призначення підсистемам нижніх рівнів таких режимів роботи, які враховують інтереси всіх підсистем в процесі прийняття управлінських рішень на верхньому рівні системи управління НГП.

На практиці [11,15] найбільше розповсюдження отримали такі формули для розрахунку MF систем координації:

• MF ефективності розв’язку

, (15)

де х_ij – координаційне завдання від підсистеми вищого рівня управління;

– оптимальне рішення для підсистеми;

• MF допустимості розв’язку

, (16)

де – номінальне значення показника ефективно сті.

Управління системою з використанням MF (14), (15) полягає в знаходженні такого режиму функціонування системи х^*, для якого MF μ_З(х) приймає максимальне значення.

Отже, поставлена задача оптимального управління підсистемами нафтогазового підприємства корпоративної структури має розв’язок, якщо існує такий режим функціонування системи х^*, для якого μ_З(х^*)≠ 0, тобто , де – квантор існування.

Тоді розв’язки задачі для підсистем «j» нижнього рівня «і» описуються такими MF

, (17)

а розв’язки задачі для підсистем r вищого рівня (і+1) з координації підсистем нижніх рівнів – MF виду

. (18)

Звідси випливає, що задачі оптимального управління, які вирішуються підсистемами нижніх рівнів системи управління нафтогазовим підприємством корпоративної структури, координуються між собою у момент часу t тоді і тільки тоді, коли виконується наступне співвідношення [11,15,16]:

, (19)

де t – безперервний або дискретний час;

R – апріорі заданий час роботи.

Отже, для того, щоб реалізувати взаємодію підсистем в автоматизованій системі управління розвитком нафтогазових підприємств корпоративної структури задача координації повинна мати розв’язок хоча б при одному х_(і+1)r і для цього рішення множина задач З , що вирішуються підсистемами нижніх рівнів, також повинна мати розв’язок.

У роботах [12÷14,19] доведено, що для задач «технологічного ривка» необхідне домінування науково-технічного ресурсу і чутливості корпорації до інновацій. Тільки за умов домінування цих факторів можливе синергічне зростання ефективності системи за експоненціальним законом.

Проте, це не є достатньою умовою для реалізації синергічного ефекту в системі. В бізнес-сегменті upstream, як гетерархічних системах має бути ще й реалізований управлінський фактор, одним із складових якого є координуюча дія, що реалізує метасистемну когерентність, використовуючи ресурси всіх видів, спрямованих на підвищення ефективності дії компетенцій, що реалізуються, організаційно-управлінських рішень по забезпеченню когерентності діючих зовнішніх і внутрішньо-системних сил.

З існуючих наукових досліджень [1,2,12÷14,20÷26] відомо, що управлінська задача формування синергічних ефектів в корпоративних системах може бути розв’язана, коли система управління має як мінімум чотири найважливіші підсистеми: синергічної орієнтації; синергічної взаємодії; організаційно-синергічної інтеграції; інноваційно-синергічного розвитку. Оскільки, нафтогазові підприємства мають корпоративну структуру, вважатимемо, що і вони повинні мати такі підсистеми.

Перша підсистема має забезпечувати формування синергічної місії НГП і системи цілей на базі ресурсу ідеології, а також виконувати комплекс синергічного маркетингу, використовуючи ресурс ринкової орієнтації в просторі і часі. Механізм, що реалізує ця підсистема, можна представити у вигляді такої логіко-структурної моделі:

, (20)

де SE_or – синергічний ефект в НГП корпоративної структури від синергічної орієнтації;

М_or – механізм синергічної орієнтації;

S_ma – синергічна місія і система цілей НГП;

S_m – синергічний маркетинг;

E_cl – ефект кластеризації;

E_aut – ефект автокаталізу.

Тобто, перетин S_ma і S_m веде до появи синергічного ефекту або від ефекту кластеризації E_cl або від ефекту автокаталізу E_aut .

Синергічну взаємодію реалізує друга підсистема, яка має таку логіко-структурну модель

, (21)

де SE_coop – синергічний ефект в НГП від взаємодії через розвиток трансакційних зв’язків на базі ресурсу кооперації і цільових трансферів;

М_соор – механізм синергічної взаємодії;

М_trans – механізм розвитку трансакційних зв’язків, який використовує ресурс кооперації і забезпечує фазові ефекти Е_f ;

М_pr.trans – механізм цінових трансферів, який використовує самостійний ресурс і забезпечує кумулятивний ефект Е_к ;

Е_f – фазовий ефект;

Е_к – кумулятивний ефект.

Тобто, перетин М_trans і М_pr.trans веде до появи синергічного ефекту внаслідок або фазового ефекту Е_f або кумулятивного ефекту Е_к .

Організаційно-синергічна інтеграція забезпечується підсистемою з моделлю (9). Підсистема інноваційно-синергічного розвитку забезпечує синергічний розвиток через механізм інноваційно-синергічної стратегії, використовуючи інтелектуально-інформаційний і інвестиційний ресурси та реінжиніринг інноваційних процесів

, (22)

де SE_isd – синергічний ефект від інноваційно-синергічного розвитку корпорації;

М_sd – механізм стійкого інноваційно-синергічного розвитку;

SStr – інноваційно-синергічна стратегія, що базується на використанні інтелектуально-інформаційного ресурсу, який забезпечує проривний ефект Е_р ;

MR_e – механізм реінжинірингу, який використовує інвестиційний ресурс, що веде до кінетичного ефекту Е_кт .

Тобто, перетин SStr і MR_e веде до появи синергічного ефекту або від проривного ефекту Е_р або від кінетичного ефекту Е_кт .

Отже, модель формування синергічних ефектів в розвитку НГП корпоративної структури має такий вигляд

, (23)

де SE_с – синергічний ефект в корпоративному розвитку НГП корпоративної структури.

У загальному випадку за результатами вивчення літературних джерел [1,2,12,13,14 та ін.] на базі холістичного (цілісного) підходу логіко-структурна феноменологічна модель формування синергічних ефектів SE в НГП корпоративної структури може бути представлена як системна суперпозиція динаміки самої системи, зовнішньої динаміки та управлінських дій, спрямованих на забезпечення когерентності усіх діючих сил:

, (24)

де – множина елементів, що характеризують нелінійну динаміку внутрішньо-системних факторів на фазовому і структурному рівнях;

– множина елементів, що характеризують нелінійну динаміку факторів зовнішнього середовища нафтогазового підприємства;

– множина координуючих дій, що реалізують математичну когерентність;

R – ресурси всіх видів;

Е_котр – ефективність дії компетенцій, що реалізуються;

Е_орг – ефективність дії організаційно-управлінських рішень по забезпеченню когерентності діючих зовнішніх і внутрішньо-системних сил.

Узгодження в просторі і часі взаємодії всіх підсистем НГП корпоративної структури на принципах від’ємного і додатного зворотного зв’язків з певними коефіцієнтами зворотного зв’язку повинно стати умовами, які дозволяють реалізувати синергічні ефекти в бізнес-сегменті upsyteam.

Запропонований підхід до координації синергічного розвитку НГП корпоративної структури, що заснований на використанні методів теорії нечітких множин і економічної синергетики, долає недоліки [5] ймовірнісного і мінімального підходів, які зв’язані з урахуванням невизначеності в системі, а саме: формується новий спектр можливих сценаріїв синергічного розвитку НГП корпоративної структури, керуючі рішення приймаються по усій сукупності оцінок розвитку, ефективність роботи НГП являє собою поле інтервальних значень зі своїм розподілом математичних сподівань, що характеризується функцією належності МF відповідного нечіткого числа.

На основі парадигми синергічного розвитку корпорацій запропоновано методику розв’язання задачі оптимізації роботи підсистем синергічної орієнтації, взаємодії, організаційно-синергічної інтеграції та інноваційно-синергічного розвитку нафтогазових підприємств корпоративної структури як гетерархічних систем та задачі координації їх роботи на засадах методів теорії нечітких множин і економічної синергетики за рахунок реалізації синергічних ефектів. Показано, що при виборі стратегії розвитку НГП необхідно враховувати вплив внутрішніх економічних механізмів підприємства (механізму синергічної орієнтації, механізму взаємодії, механізму організаційно-синергічної орієнтації, механізму стійкого синергетичного розвитку) та вплив координації їх стратегій на економічні показники діяльності підприємств.

Література:

1. Ансофф И. Новая корпоративная стратегия: [пер. с англ. под ред. Ю.Н.Контуревского] / И.Ансофф. – Спб.:Изд.:«Питер», 1999.– 416 с.

2. Пуряев А.С. Место и роль науки синергетики в экономических системах / А.С.Пуряев // Экономическая синергетика и антикризисное управление. – Набер.Челны: Изд. КомПИ.– 1999. – С.67-78.

3. Касти Дж. Большие системы. Связанность, сложность и катастрофы:[пер. с англ.] / Дж,Касти. – М.:Мир. – 1982. – 216 с.

4. Кондратьев Н.Д. Проблемы экономической динамики / Н.Д.Кондратьев. – М.: Экономика, 1989. – 523 с.

5. Недосекин А.О. Стратегическое планирование с использованием нечетко-множественных описаний. – Режим доступу:

http://sedok.narod.ru/scgroup.html

6. Лысенко В.Д. Оптимизация разработки нефтяных месторождений / В.Д.Лысенко. – М.:Недра, 1991. – 296 с.

7. Кофман А. Введение теории нечетких множеств в управление предприятиями: [перс. с исп.] / А.Кофман, Х.Алуха. – Мн.: Вышейша школа. – 1992. – 224 с.

8. Хасанов М.М. О методах анализа и управления самoорганизующимися процессами нефтегазодобычи / М.М.Хасанов // Нефтяное хозяйство, 1994, №2. – С.74-77.

9. Балакиров Ю.А. Оптимальное управление процессами нефтодобычи / Ю.А.Балакиров, Л.В.Капущак, Е.А.Слепян. – К.: Тeхника, 1987. – 148 с.

10. Yazemin Alexander V. Possibilistic optimization. A measure-based approach / Alexander V.Yazemin, Michael Wagenknecht // Branderburgische Technische University Cottbus. – 1996. – 133 p.

11. Ладанюк А.П. Координація функціонування технологічних дільниць цукрового заводу з урахуванням задач прогнозування / А.П.Ладанюк, Н.А.Заєць, Л.О.Власенко, Н.М.Луцька // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2006, №6. – С.112-115.

12. Кузнецова С.Б. Корпоративная и инкорпоративноая стратегия как фактор антикризисного управления / С.Б.Кузнецова, Б.Л.Кузнецов // Экономическая синергетика и антикризисное управление. – Набер.Челны: Изд. КомПИ.– 1999. – С.90-92.

13. Кузнецова С.Б. Системно-синергетический подход к решению задач экономической безопасности крупного промышленного комплекса / С.Б.Кузнецова, И.А.Кошкина // Социально-экономическое развитие России в ХХІ веке. – Пенза, 2003. – С.127-129.

14. Кузнецова С.Б. Синергетические эффекты в производственных системах / С.Б.Кузнецова, Б.Л.Кузнецов // Технико-экономические проблемы промышленности производства. – Набережные Челны: Изд.КамПИ, 2000. – С. 93-94.

15. Ладанюк О.А. Автоматизоване управліня взаємозв’язками підсистемами технологічних комплексів харчових виробництв: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.13.07: «Автоматизація технологічних процесів і виробництв» / О.А.Ладанюк. – Київ: Укр. держ. ун-т харч.технол., 1996. – 16 с.

16. Заєць Н.А. Автоматизоване управління колонною дифузійною установкою з використанням принципів координації та адаптації: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.13.07: «Автоматизація процесів керування» / Н.А.Заєць – Київ: Укр. держ. ун-т харч.технол., 2008. – 178 с.

17. Асаи К. Прикладные нечеткие системы: [пер. с агнл.] / К.Асаи, Д.Ватада, С.Иваи и др.; под ред. Т.Тэрано, К.Асаи, М.Сугено. – М.: Мир. – 1993. –368 с.

18. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы / И.В.Мирошник. –СПб.:Питер. – 2006. – 272 с.

19. Малинецкий Г.Г.. Современные проблемы нелинейной динамики / Г.Г.Малинецкий, А.Б.Потапов. – М.: Эдиториал УРСС. – 2000.

20. Мочерний С. Синергетичний підхід в економічному дослідженні / С.Мочерний // Економіка України. – 2001, №5. – С.44-51.

21. Круглов М.И. Стратегическое управление компаний / М.И.Круглов. – М.: Русская деловая литература. – 1998. – 168 с.

22. Маркіна І.А. Методологічні питання ефективності управління / І.А.Маркіна // Фінанси України. – 2000, №6. – С.24-26.

23. Плоткін Я.Д. Виробничий менеджмент / Я.Д.Плоткін, І.Н.Пащенко. – Львів: Держ. ун-т «Львівська політехніка». – 1999. – 258 с.

24. Пономаренко В.С. Стратегія розвитку підприємств в умовах кризи / В.С.Пономаренко, О.М.Тридед, М.О.Кизим. – Х.:ВД «ІНСЕК». – 2003. – 328 с.

25. Пушкарь А. Стратегичесукое управление развитием предприятия / А.Пушкарь, А.Тридед // Бизнес информ. – 1999, №11-12. – С.124-129.

26. Авраамова Е. Адаптация промышленных предприятий к рыночным условиям / Е.Авраамова, И.Гурков // Вопрос экономики. – 1996, №11. – С.145-152.