Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
В этих условиях объектом государственной огборонно-промышленной политики вполне обосновнно и объективно следует считать оборонно-промышленный потенциал как систему, обеспечивающую реаализацию государственных задач в области создания и производства В и ВТ.
Такой подход к оборонно-промышленному потенциалу позволяет дать его формализованное описание.
Определение понятия потенциала системы
Понятийные определения потенциала рассмотрены в работах В.А. Кожевникова, А.А. Прохожева, Л.П. Макарова, С.Н. Арефьева, Л.Н. Воиновой и В.М. Голицина [3038, 69]. Авторы связывает потенциал с рассмотрением системы, являющейся носителем этого потенциала и обладающей соответствующим ресурсом.
Для описания и получения комплексной оценки военного потенциала зарубежных стран в работе [34] предлагается использовать интегральный показатель, с помощью которого проводится сравнительная оценка потенциалов различных стран.
Для количественной оценки уровня военного потенциала авторы используют функцию агрегирования и по критерию “евклидова расстояния” оценивать различия потенциалов исследуемых стран.
С целью учета множества показателей при сравнении потенциалов в работе [35] вводятся таблицы “объектколичество” и “объектпризнак”.
Как подчеркивают авторы, предложенный ими метод в наибольшей степени применим при сравнительном анализе потенциалов различных стран (различных систем).
С целью расширения возможностей использование понятия потенциала системы в настоящем диссертационном исследовании автором предложен следующий подход.
Для введения понятия “потенциал”следует предварительно выбрать способ описания системы, для которой он будет определяться.
Под системой, как известно, понимается совокупность элементов (агрегатов) и связей между ними, рассматриваемая как единое целое. Как всякие общие определения первичных понятий, такое определение не является строгим. Поэтому надо зафиксировать формализованное определение системы, возможно более узкое, но вместе с тем позволяющее использовать математический аппарат для ее моделирования. Такие определения системы существуют [39] и, отличаясь деталями, в общих чертах совпадают, включая такие составляющие, как множества внутренних состояний, входов, выходов и операторов, ставящих в соответcтвие каждому входу и состоянию некоторый выход.
Обозначим состояние (фазовое) системы x, а область устойчивости системы Х (подмножество пространства состояний, в котором система сохраняет свою целостность или единство). В статических моделях состояние системы неизменно, в динамических моделях оно меняется в соответствии с заданным уравнением движения, определяемым некоторым оператором перехода A (в статике его можно считать тождественным). Величина x полностью характеризует текущее состояние системы (включая все ее элементы, межэлементные связи, все виды ресурсов или активных средств).
Вход будем характеризовать двумя величинами: управлением u, которое описывает контролируемое воздействие на систему лица, принимающего решение (ЛПР), и воздействием внешней среды v, которое описывает все неконтролируемые факторы (случайные и неопределенные). Множества значений этих величин обозначим соответственно U и V.
Выход будем характеризовать набором показателей эффективности функционирования системы
(1)
F= { f 1(x ,u ,v) , ... , fn (x , u , v) }.
Таким образом, под системой будем понимать следующую совокупность
(2)
S = X , U , V , A , F .
В принципе, определение (2) полностью описывает управляемую систему, и необходимости в определении дополнительных величин нет.
Однако удобно иметь некоторые агрегированные параметры, на основании которых можно судить о качестве функционирования систем, ее способности решать те или иные задачи, сравнивать между собой системы и т.д. В качестве такого параметра может выступать потенциал p.
Так как параметры A и F для данной системы S фиксированы, конкретные значения управления u и внешнего воздействия v не должны влиять на текущее значение потенциала (они могут влиять на его будущее значение через оператор перехода A), то потенциал должен целиком определяться текущим состоянием системы S.
Таким образом, потенциал есть функция фазового состояния системы, однако не всякая функция имеет смысл, вкладываемый в понятие потенциала. Этот смысл должен отражаться в требованиях, которым должна удовлетворять данная функция. Такие требования могут формулироваться непосредственно в виде свойств функции потенциала или связываться с задачами (целями), для решения (достижения) которых предназначена система.
Пусть — набор задач, которые могут возникать перед ЛПР, управляющим рассматриваемой системой.
Задачи управления в общем виде состоят в оптимизации (максимизации или минимизации) значений некоторых критериев (функционалов) эффективности при некоторых ограничениях, причем целевые функционалы и функционалы в ограничениях связаны с выходными показателями.
Уточним понятие задачи:
1. Cложная система предназначена для решения совокупности задач (а не одной задачи); эта совокупность может пополняться, но будем предполагать, что все возможные задачи перечислены заранее.
2. Kаждая задача (и связанная с ее решением некоторая операция) включает цель, которая формулируется как стремление к достижению максимума или минимума некоторого функционала — критерия эффективности (или, что эквивалентно, достижению некоторого порогового уровня); таким образом, сложная система всегда многоцелевая.
3. Kаждая задача предполагается строго формализованной, т.е. для нее определено однозначно понятие оптимального решения (принцип оптимальности), что будем связывать, в частности, с наличием единой цели (для данной задачи), т.е. для векторного критерия должна быть определена свертка (или, что фактически то же самое, определен векторный оптимум), а для воздействия внешней среды — свертка по неконтролируемым факторам (для случайных — среднее значение или доверительный интервал, для неопределенных — гарантированный результат или иной принцип, для конфликта — равновесие, арбитражное решение или иной принцип).
Формализованное описание (постановка) задачи:
Zi = { Fi (x,u) x фиксировано, u U, Gi (x,u) 0 } ,
где F i(x, u) = (f 1 (x, u, v) ,..., f n (x, u, v)) свертка (скалярная функция)
Gi (x, u) = gi ((x, u, v) ,..., fn (x, u, v)) свертка (векторная функция).
Указанная постановка эквивалентна следующей:
Fi (x, u) ,
где = (x, u)
Gi (x, u) 0.
Однако цель может состоять в достижении заданного порогового значения (не обязательно максимума), что также легко сводится к задаче на макси-мум (т.е. эти формулировки эквивалентны). Нам будет удобно использовать обе формулировки, причем для второй формулировки будем говорить, что задача разрешима, если множество управлений U i (x) = { u Fi (x, u) ; G i (x, u) 0 ; u U } для данного фазового состояния x.
Теперь введем понятие потенциала системы p.
Потенциал системы это агрегат, который зависит только от фазового состояния системы и определяется им однозначно:
p = h (x) ,
где h скалярная функция, удовлетворяющая определенным требованиям.
У сложной системы может быть несколько потенциалов, каждый из которых связан с некоторой подсистемой (или сферой деятельности, например, для государства — экономический, оборонный, научный, культурный потенциалы). Тогда p j = h j (x) , j = 1,...,m.
В этом случае может быть определен общий потенциал системы p0, который зависит от "частных" потенциалов, т.е. p0 = h0 (p1 ,..., pm ).
Далее рассмотрим пока один агрегат, обозначив его p(x).
Как уже говорилось, не всякий агрегат имеет смысл потенциала. Например, определим ряд непосредственных свойств (аксиом), которым мо-жет удовлетворять потенциал в случае, когда x содержательно представляет собой набор ресурсов системы:
1) монотонность: x 1 x 2 p(x1) p(x2 )
(здесь подразумевается, что фазовые состояния векторы, причем отношение больше означает для них и "лучше", возможно p (x) есть функция только части фазовых переменных, которые описывают активные средства ресурсы);
2) однородность: p(x) = p(x),> 0
(пропорциональное наращивание ресурсов увеличит потенциал в соответствующее число раз в тех же предположениях, что и первое свойство);
3) супераддитивность: p(x1 + x2) p(x1) + p(x2)
(потенциал системы, представляющей собой объединение двух систем, не меньше суммы потенциалов, пример узкое место p = min { });
3’) аддитивность: p(x1 + x2 ) = p(x1) + p(x2)
(если предполагается, что это более сильное свойство, то вместе со свойством 2) оно дает линейность, т.е.
p = l(x) — линейная функция);
4) положительность: p(x) 0 x X
(для замкнутой системы отрицательный потенциал означает распад или потерю устойчивости, сохранение системы при этом возможно только за счет притока ресурсов извне или объединения с другой системой).
Рассмотрим в качестве примера простой случай, когда система предназначена для решения одной задачи типа линейного программирования (ЛП): c , u max; B u x , u 0,
где u вектор управляемых переменных или план задачи;
c вектор коэффициентов линейной целевой функции, c > 0; x — состояние системы, представляющее собой вектор ограничений, X = { x 0 };
B — матрица ограничений, B > 0.
Введем потенциал следующим образом:
(3)
p (x) = max <c, u>
Bux
u0
Нетрудно показать, что функция (3) удовлетворяет аксиомам 1), 2), 3), 4), но не 3’).
Конечно, в общем случае (как уже говорилось) перед системой стоит много задач, поэтому определение потенциала должно быть согласовано с решением всех этих задач (например, если задачи разрешимы при данном значении потенциала, то они разрешимы при большем значении потенциала). При этом свойства 1) 4) могут оказаться слишком ограничительными.
Задачи оценки и управления потенциалами систем
Если в случае одной задачи (цели)согласованное с ней определение потен-циала не вызывает затруднений (например, как максимальное значение крите-рия в задаче параметрического программирования аналогично (3) для ЛП), то для многих задач (целей) это сложнее и не всегда возможно. Очевидно, задачи должны быть в определенном смысле согласованными, чтобы их разрешимость (или экстремальные значения) определялась единой характеристикой. Впрочем такое требование является вполне естественным, так как система не может быть предназначена для решения совершенно разнородных задач. Если же исходный набор задач именно такой, то он должен быть сгруппирован по каким-то общим свойствам, которые позволяют отнести каждую группу задач к некоторой сфере деятельности, входящей в компетенцию одной из подсистем. Тогда для подсистем определяются свои (частные) потенциалы, согласованные только с задачами данных подсистем, а общий потенциал системы уже согласуется с частными потенциалами (или глобальными целями).
Рассмотрим сначала формулировку задач в виде требования достижения некоторого порогового значения критерия.
Для такой формулировки мы ввели определение разрешимости задачи, заключающееся в непустоте множества решений Ui (x). Пусть для задач при некотором x множества Ui(x) ,i= . Если определен потенциал p (x), то можно сказать, что при данном значении потенциала задачи разрешимы. Естественное условие согласования состоит в том, чтобы задачи были разрешимы при большем значении потенциала. Формально это означает, что функция потенциала должна удовлетворять следующему условию:
Ui ( ) ,i = Ui (x) ,i = , x X:p(x) > p(). (4)
Условие (4) позволяет определить формально понятие согласованности задач: задачи системы согласованы (или система потенциальна), если существует такая потенциальная функция p(x), что условие (4) выполняется для любого X такого, что ( ) , i = .
Если система потенциальна, но условие (4) не определяет однозначно потенциальную функцию, то на нее могут быть наложены дополнительные условия (в том числе и свойства 1) 4)).
Пусть теперь задачи формулируются как экстремальные. Обозначим при данном x экстремальное (максимальное) значение i-й задачи через (x).
В таком случае задачи согласованы, если выполняется условие:
(5)
p(x1) > p(x2 ) (x1) >(x2 ), I = .
Можно потребовать и более сильного свойства согласованности
(6)
p(x1) > p(x2) (x1) > F(x2 ), i =.
Однако условие (6), по-видимому, слишком ограничительно (для его выполнения должны существовать монотонно возрастающие функции Фi (p) такие, что (x) = (p(x)) i ).
Условие (5) можно переписать несколько в ином виде.
Введем в точке x конуса роста функций , конус роста потенциала и конус допустимых вариаций состояний для множества устойчивостиX.
Тогда в локальном виде условие (5) означает, что в любой точке выполняется включение
(7)
.
Условие (7) более удобно, когда легко строятся указанные конусы (например, при диференцируемости соответствующих функций).
Теперь сформулируем некоторые проблемы системного анализа использованием понятия потенциала
а) Проблема достижимости целей (разрешимости задач, достаточности потенциала).
Важная проблема системного анализа формулируется так: достаточен ли потенциал системы для решения задач (достижения целей), для которых предназначена данная система. При выполнении условий согласованности задач эта проблема корректна и может быть формализована следующим образом. Определим минимальный уровень потенциала, при котором задачи ,..., разрешимы (речь идет о задачах в постановке достижения порогового значения):
(8)
p(x) min
при ограничениях:
Fi (x,u) > , Gi (x,u) 0, i = , x X , u U .
Пусть экстремальное значение задачи (8) есть p*. Можно сказать, что уровень p* для системы S означает принцип достаточности, а цели системы достижимы при значении потенциала p p* .
Когда задачи системы формулируются как экстремальные, то принцип достаточности теряет смысл, поэтому, по-видимому, более удобно и адекватно реальным приложениям требование достижения пороговых значений (для задач на экстремум имеет смысл вводить дополнительные условия типа согласования экстремальных значений).
б) Проблема ранжирования систем.
Ранжирование и сравнение между собой систем может производится по разным показателям. Однако, если таких оценок много, то результаты могут оказаться малоинформативными (много несопоставимых систем).
Для более определенных выводов требуется вводить некоторые агрегаты (аналогично свертке критериев в задаче векторной оптимизации). Так как потенциал при условии согласованности является представительным агрегатом целей системы, то он идеально подходит для ранжирования. В таком качестве он может использоваться как для сравнения различных вариантов построения системы, так и для сопоставления разных систем (например, сравнение экономических потенциалов государств, определение превосходства в военной области и т.д.).
в) Проблема безопасности.
По свойству 4) потенциала устойчивость системы обеспечивается при положительном потенциале, поэтому близкие к нулю значения потенциала сигнализируют об опасности распада системы. Однако и значения ниже p* говорят о недостаточности потенциала для решения, по крайней мере, части задач. Поэтому безопасность можно связать с принципом достаточности p p* В общем виде проблема безопасности может формулироваться как требование достижения некоторого порогового уровня потенциала , задаваемого ЛПР.
г) Проблема координации.
В теории иерархических систем проблема координации подсистем является центральной. Для ее решения используются разные подходы [40, 41]. В контексте теории потенциала ее можно сформулировать следующим образом
Пусть система состоит из m подсистем, а задачи системы сгруппированы и каждая группа отнесена к некоторой подсистеме.
Для каждой подсистемы, рассматриваемой как отдельная система со своим набором задач, определен потенциал, удовлетворяющий условию согласованности.
Введем общий потенциал системы, отражающий иерархию , тогда задачу координации можно формулировать либо как проблему безопасности для заданного порогового значения общего критерия, либо как задачу достижения максимально возможного значения общего критерия max при ограничениях и связях, которые налагают на потенциалы подсистем условия разрешимости соответствующих задач.
д) Проблема управления потенциалом.
Если в статике речь может идти об оценке потенциала, определении его .достаточности, сравнении потенциалов, то в динамике можно говорить об управлении потенциалом.
Можно сформулировать множество задач управления потенциалом, соответствующих типичным способам описания задач управления (непрерывные и дискретные, с фиксированным и нефиксированным временем и т.д.).
Приведем для примера характерные задачи с дискретным временем.
Пусть динамика системы описывается уравнением
(9)
t = 0,1,2,...,
где управление . Начальное состояние фиксировано, ему соответствует некоторый уровень потенциала .
Первая задача: требуется достичь заданного уровня потенциала > p0 за минимальное время (задача быстродействия), т.е. t min при условии p() и уравнении (9).
Вторая задача: за фиксированный период времени T достичь максимального значения потенциала, т.е max при условии (9).
е) Проблема конфликтного взаимодействия систем.
Анализ конфликтных ситуаций составляет предмет теории игр которой посвящена обширная литература.
Рассмотрение конфликтов с позиций системного анализа позволяет более содержательно исследовать внутрисистемные и межсистемные противоречия[41].
В частности, агрегированные модели распределения ресурсов между сферами деятельности систем (например, военной и экономи-ческой) дают при некоторых условиях ответ на вопрос о существовании стратегической стабильности (устойчивого равновесия) при конкурентном взаимодействии [42].
Эти модели удобно переформулировать в терминах потенциалов. Если имеются две системы и , которые конкурируют в одной сфере (например, военной) и их сила в этой области определяется потенциалами и , и кроме того, внутренняя устойчивость систем (например, социально-экономическая) определяется потенциалами и , а общая безопасность систем оценивается функциями
= min {() , (,)}, i = 1,2,
то при естественных условиях монотонности в игре (взаимодействии или противостоянии) этих двух систем существует устойчивое равновесие. Список проблем, связанных с потенциалом, не исчерпывается указанными и может быть продолжен.
Некоторые приложения теории потенциалов систем
в области военной экономики
Рассмотрим кратко возможные приложения теории потенциала к области экономической безопасности и вопросам военной экономики страны.
Представим иерархическую структуру управления потенциалом страны как системы в виде следующей схемы (стрелки указывают преобладающее влияние).
В соответствии с рис.1 обобщенный потенциал страны как системы определяется совокупностью потенциалов основных составляющих подсистем и в общем виде функциональной величиной, компонентами (аргументами) которой являются социально-экономическая сфера, оборонная сфера, интеллектуальный, природный потенциалы (последние могут выступать в качестве ресурса системы, если их рассматривать в отрыве от образующей (формирующей их) инфраструктуры. Например, сырьевая база, включающая шахты, перерабатывающиекомбинаты и т.п., выступает как подсистема со своим потенциалом если же рассматривать только сырьевую составляющую — нефть,уголь, газ и т.п., то это лишь "ресурс" системы и ее потенциала, в данном случае — потенциала страны.
Аналогично может рассматриваться и интеллектуальный потенциал: специалисты, ученые, экспериментальная база, в целом подсистема науки и образования страны.
Научные сотрудники, ученые, специалисты, рассматриваемые как кадровая составляющая, будут выступать лишь в качестве ресурса.
Развернем укрупненную структуру оборонного потенциала (рис.2)
Применительно к понятию оборонно-промышленного потенциала в качестве системы выступает часть народного хозяйства, обладающая соответствующим ресурсом для удовлетворения нужд Вооруженных Сил и других войск РФ по созданию вооружений и военной техники.
В структурном плане к оборонно-промышленному потенциалу относятся: отрасли оборонной промышленности, базовые отрасли народного хозяйства и смежные отрасли промышленности в той части, в которой они обеспечивают оборонные отрасли средствами производства и комплектацией, а также транспорт, связь, наука и система подготовки кадров для обеспечения нужд оборонной промышленности.
Уровень оборонно-промышленного потенциала формируется на основе требований, задаваемых военным потенциалом (структурой и размерами армии, ее целями и задачами), что и показано на рис. 2 пунктирной стрелкой.
Ограничителями на развитие оборонного потенциала и его составляющей оборонно-промышленного потенциала выступают экономические и ресурс ные возможности государства.
Качественное содержание оборонно-промышленного потенциала определяется целью системы.
Главной целью оборонной промышленности как "системы" и оборонно-промышленного потенциала как "потенциала" этой "системы" исходя из основных положений военной доктрины является своевременное оснащение и материальное обеспечение Вооруженных Сил и других войск Российской Федерации эффективными средствами вооружения и военной техники (В и ВТ).
Исходя из этого оборонно-промышленный потенциал должен ориентироваться как на текущие, так и перспективные задачи Вооруженных Сил и других войск Российской Федерации и быть способным к быстрому развертыванию (наращиванию) в особый период. Такое понимание оборонно-промышленного потенциала определяет его как совокупный результат глубокого научного задела, технологических возможностей создания в текущем производстве изделий В и ВТ на базе двойных технологий и его мобилизационной составляющей.
Каждая из трех составляющих (научно-техническая, производственно-технологическая и мобилизационная) определяется соответствующими показателями: уровнем оснащенности научной и экспериментальной базы, состоянием основных производственных фондов, уровнем производственных мощностей, кадрами и другими ресурсами (cм. таблицу ).
В классе функций, удовлетворяющих отмеченным выше свойства 1)-4), оборонно-промышленный потенциал и его составляющие потенциалы можно вычислять по следующим функциям:
Роп = пт Рпт + нт Рнт + м Рм;
Рпт = ;
Рнт = min {} ;
Рм = ,
где виды производственных мощностей;
виды технологий;
виды научно-технических кадров;
виды мобилизационных мощностей;
соответствующие весовые коэффициенты.
Оборонно-промышленный потенциал
|
Научно-технический потенциал, Рнт |
Промышленно-технологический потенциал, Рпт |
Мобилизационный потенциал, Рм |
|
Доля расходов на фунментальные и поисковые исследования |
Структура и возрастной состав основных |
|
|
Объем оборонных НИОКР |
Темпы обновления |
Состав, структура и уровень мобилизационных мощностей |
|
Объем гражданских НИОКР, в том числе реализующих ноу-хау оборонных НИОКР (технологии двойного применения) |
Объем товарной продукции, в том числе: |
Объем финансирования на содержание мобилизационных мощностей |
|
Численность, структура и возрастной состав кадров |
поставки вооружения и военной техники по государственным расценкам; |
План расчетного года |
|
Структура,состав и уровень лабораторно-экспериментальной и испытательной базы |
продукции гражданского назначения, в том числе экспорт. |
|
|
Фондовооруженность |
Численность, структура и возрастной состав кадров |
|
Выбор состава существующих видов мощностей и технологи ("ядра" потенциала), а также значений коэффициентов должны осуществлять эксперты в соответствующих отраслях науки и техники.
Если рассматривать задачу, связанную с описанием оборонно-промышленного потенциала, как одну из характеристик экономической мощи государства по обеспечению его военной безопасности то его также можно выразить через функцию потенциала вида Роб = min { Рв , Роп } .
Потенциал страны в целом определяется следующей формулой:
Рстр = min { Рсэ, Роб, Рин, Рпр } .
Глобальная безопасность страны определяется социально-экономической, оборонной, интеллектуальной и природной (экологической) безопасностью, уровень которых измеряется предельными (пороговыми) значениями соответствующих потенциалов. При снижении уровня составляющих потенциалов ниже пороговых значений безопасность страны (системы) может быть существенно нарушена.