Исследование причинно-следственных связей при проведении реинжиниринга

 

Как уже отмечалось ранее, в настоящее время весьма актуальной является задача по разработке рабочих методик, механизмов и процедур, реализующих формализованные методы оценки управленческих решений в конкретных условиях. В качестве такого формализованного метода предлагается использовать когнитивное моделирование, так как для современного реинжиниринга важна именно когнитивная составляющая. Предпосылкой для развития когнитивного подхода при реинжиниринге послужила неприменимость точных моделей для анализа и моделирования проблемных ситуаций, возникающих в процессе развития социальных систем из-за необходимости учета большого числа факторов, многие из которых оказались трудно формализуемыми. В качестве другой причины можно назвать сложность анализа процессов и принятия управленческих решений, обусловленная рядом следующих особенностей, присущих этим областям:

· человек – активная составляющая процесса функционирования;

· многоаспектность происходящих процессов их взаимосвязанность;

· отсутствие достаточной количественной информации о динамике процессов;

· изменчивость характера процессов.

Как методика анализа системы представлений индивида о конкретной ситуации когнитивное картирование развивалось в политологии и социологии в 1960–1980-х годах. Результаты этих исследований опубликованы в ставшей классической работе американского социолога Р. Аксельрода[122]. В работе описаны основы когнитивного подхода к поддержке принятия решений, а также математический аппарат, применяемый для анализа когнитивных карт и моделирования.

Фундаментом для развития когнитивного подхода к поддержке принятия решений послужили элементы психологики[123], теории причинного следствия[124], теории графов и теории принятия решений. Система понятий, характеризующих когнитивный подход в управлении, представлена на рис. 25.

Р. Аксельрод обобщил результаты многолетних исследований по когнитивному картированию при принятии решений в различных областях и сформулировал основные принципы применения когнитивного подхода. На основе исследований показано, что в сложных ситуациях субъект, в силу ограниченной рациональности, склонен упрощать представление о ситуации, не замечать обратные связи и т.п. Как следствие, при принятии решений не учитываются отдаленные последствия, взаимосвязи различных проблем и т.п. Р. Аксельрод относил когнитивные модели к нормативным моделям в том смысле, что они организуют познавательную деятельность исследователя при выработке решений: как и любая формализация, когнитивная карта и методы ее исследования предписывают субъекту, как он должен принимать решения в сложных ситуациях.

При принятии решений в неструктурированных ситуациях у субъекта возникает модель проблемной области, на основе которой он пытается объяснить происходящие в реальности процессы. При этом объективные закономерности реального мира представляются субъективными экспертными оценками. В результате образ наблюдаемой ситуации отражает не только законы и закономерности ситуации, но и мировоззрение субъекта, его систему убеждений, ценностей, уровень образования, опыт и т.д.[125].

Рис. 25 – Система понятий, характеризующих когнитивный подход в управлении[126].

Эмпирические исследования ряда авторов позволили показать, что применение когнитивного подхода позволяет повысить эффективность принятия решений в слабоструктурированных проблемах: уточнить представление субъекта о проблеме, найти противоречия, понять других субъектов и др.

Расширение сферы применения когнитивного подхода в настоящее время объясняется тем, что для задач, связанных с организационными системами, проблема неопределенности в описании и моделировании ситуации является внутренне присущей самому предмету исследований.

Когнитивный подход к поддержке принятия решений ориентирован на то, чтобы активизировать интеллектуальные процессы субъекта и помочь ему зафиксировать свое представление проблемной ситуации в виде формальной модели[127].

В качестве такой модели обычно используется так называемая когнитивная карта ситуации, которая представляет известные субъекту основные законы и закономерности наблюдаемой ситуации в виде ориентированного знакового графа, в котором вершины графа – это факторы (признаки, характеристики ситуации), а дуги между факторами – причинно-следственные связи между факторами[128].

В когнитивной модели выделяют два типа причинно-следственных связей – положительные и отрицательные. При положительной связи увеличение значения фактора-причины приводит к увеличению значения фактора-следствия, а при отрицательной связи увеличение значения фактора-причины приводит к уменьшению значения фактора-следствия.

Параметры ключевых факторов и степени их взаимного влияния могут выражаться как точными количественными параметрами, так и нечеткими качественными соотношениями. Это особенно важно при моделировании ситуаций, включающих социальные, политические и другие факторы, когда точные числовые характеристики недоступны. Для отображения степени влияния подобных факторов используется совокупность лингвистических переменных типа «сильно», «умеренно», «слабо» и т.п. Такой совокупности лингвистических переменных соответствует числовая шкала [0,1].

Когнитивные карты применялись для исследования социально-экономических, военно-политических, внешнеполитических, экологических и других ситуаций. Для математической формализации и исследования когнитивных карт применяются нечеткая логика, теория графов и теория матриц[129].

Причинно-следственный граф представляет собой упрощенную субъективную модель функциональной организации наблюдаемой системы и является «сырым» материалом для дальнейших исследований и преобразований – когнитивного моделирования.

Распространены следующие методы построения когнитивных карт[130]:

• когнитивную карту строит само лицо, принимающее решение (ЛПР), на основе своих знаний и представлений без привлечения экспертов и справочных материалов;

• построение когнитивных карт экспертами на основе изучения документов;

• построение когнитивной карты на основе опроса группы экспертов, имеющих возможности оценивать причинно-следственные связи;

• построение когнитивных карт, основанных на открытых выборочных опросах;

• сочетание названных методик.

В связи с этим можно утверждать, что когнитивные модели организуют познавательную деятельность исследователя при выработке решений: как и любая формализация, когнитивная карта и методы ее исследования предписывают субъекту, как он должен принимать решения в сложных ситуациях.

Цель когнитивного моделирования заключается в генерации и проверке гипотез о функциональной структуре наблюдаемой ситуации до получения функциональной структуры, способной объяснить поведение наблюдаемой ситуации.

Описание процедуры когнитивного моделирования будет базироваться на стратегическом управлении развитием произвольной экономической системы или ее компоненты. Моделирование представляет собой циклический процесс и содержит пять основных взаимосвязанных этапов (рис. 26): (1) когнитивная структуризация; (2) структурный анализ когнитивной модели; (3) сценарное моделирование развития ситуации; (4) оценка и интерпретация результатов моделирования; (5) когнитивный мониторинг ситуации.

Предлагаемый подход ориентирован на качественный анализ сложных ситуаций, интерпретируемых как слабоструктурированные системы, характеризующиеся недостаточностью точной количественной информации о происходящих в них процессах, а также включающих различные «качественные» переменные. Число переменных в таких ситуациях может измеряться десятками, и все они вплетены в паутину причин и следствий. Увидеть и осознать логику развития событий на таком многофакторном поле крайне трудно, и в то же время непрерывно приходится принимать решения о выборе тех или иных мер, способствующих развитию ситуации в нужном направлении[131].

Главным достоинством предлагаемого аппарата когнитивных карт является возможность систематического качественного учета отдаленных последствий принимаемых решений и выявления побочных эффектов, которые могут помешать реализации, казалось бы, очевидных решений и которые трудно оценить интуитивно при большом числе факторов и многообразии многочисленных путей взаимодействия между ними.

 

Рис. 26 – Этапы методики когнитивного моделирования.

 

Еще одним преимуществом предлагаемого подхода является возможность поиска решения в условиях резко изменяющейся внешней среды, в условиях недостаточности информации о факторах модели и степени их взаимовлияния. Таким образом, в случае моделирования развития отдельной промышленной организации в условиях динамически изменяющейся внешней среды используемый подход позволяет включить в модель факторы, не поддающиеся количественному исчислению; предоставляет возможность поиска решения в условиях резких скачков экзогенных факторов (в условиях кризиса), в условиях недостаточности или более поздней публикации официальных данных[132].

При формальном выделении факторов и связей между ними неизбежно выявляются ранее неучтенные аспекты ситуации, связи, казавшиеся несущественными, и формируется система понятий, в терминах которой даже неформальное обсуждение проблемы становится более четким и обоснованным.

В то же время следует опасаться завышенных ожиданий при использовании этого аппарата даже в случае, когда построенная модель признана адекватной. Результаты анализа, которые, как правило, формулируются в терминах лингвистических шкал, достаточно грубы в силу грубости самих шкал. На каждом этапе формирования модели приходится принимать решения, от совокупности которых в конечном счете зависит адекватность построенной модели.

Когнитивная структуризация. На начальном этапе проводится когнитивная структуризация информации о функционировании экономической системы или ее компоненты и тенденциях развития процессов (социально-экономических, внешне- и внутриполитических и пр.), оказывающих на нее влияние. Этап когнитивной структуризации включает в себя сбор, анализ и синтез (структуризацию) информации, то есть построение когнитивной карты, описывающей механизм и условия функционирования экономической системы или ее компоненты. Когнитивная структуризация проводится с целью: формирования множества базисных факторов X = {x1,...,xn}; определения начальных параметров базисных факторов; определения причинно-следственных отношений между базисными факторами A = {ai }; определения параметров таких отношений.

Параметром базисного фактора является его тенденция – темп роста показателя, характеризующего объект, явление или процесс, ассоциированный с данным фактором.

Параметрами причинно-следственной связи между факторами являются характер связи (положительная или отрицательная) и ее сила.

Совокупность элементов когнитивной карты – базисных факторов и причинно-следственных отношений между ними – и значений параметров таких отношений составляет структуру когнитивной карты, являющуюся инвариантной относительно процесса динамического моделирования.

Структура когнитивной карты и значения параметров базисных факторов, зафиксированные в определенный момент времени, назовем ситуацией. Иначе ситуацию можно определить как состояние исследуемой системы и окружающей ее среды в определенный момент времени. В рамках когнитивного подхода именно ситуация является объектом исследования и управления[133].

Как параметры базисных факторов, так и параметры причинно-следственных связей между ними задаются лингвистическими переменными, то есть переменными, значения которых представляют собой слова на естественном языке[134]. Значения, которые могут принимать переменные, представлены в табл. 11.

Таблица 11

Лингвистическое значение переменной	Численное значение переменной
очень слабо растет (падает)	0,2 (-0,2)
слабо растет (падает)	0,4 (-0,4)
умеренно растет (падает)	0,6 (-0,6)
сильно растет (падает)	0,8 (-0,8)
очень сильно растет (падает)	1 (-1)

 

 

Источники информации, которыми могут служить эмпирические данные, теоретические знания, нормативно-правовые акты, опыт лица, принимающего решения, мнение экспертов (рис. 27), составляют информационно-аналитическую базу предметной области.

 

Рис. 27 – Классификация источников информации и методы построения когнитивных карт

 

Множество базисных факторов, причинно-следственные отношения между ними и параметры факторов и отношений определяются по результатам кодирования текстов, содержащихся в информационно-аналитической базе, и анкетирования или интервьюирования экспертов и лиц, принимающих решения.

Построение когнитивной карты ситуации

Когнитивная карта формально представляет собой взвешенный ориентированный граф G = (X, A), в котором X – множество вершин, взаимно однозначно соответствующее множеству базисных факторов, A – множество дуг, отражающих факт непосредственного влияния факторов, то есть при построении когнитивной карты ситуации обозначаются только прямые влияния фактора на фактор[135].

Каждая дуга, связывающая фактор xi с фактором xj, имеет вес aij, отражающий характер и силу влияния фактора xi на фактор xj. Знак «+» числа aij говорит о положительном влиянии фактора xi на фактор xj, то есть при изменении значения xi значение xj изменяется в том же направлении. Знак «–» числа aij говорит об отрицательном влиянии фактора xi на фактор xj, то есть при изменении значения xi значение xj изменяется в противоположном направлении. Модуль величины aij характеризует силу влияния фактора xi на фактор xj. С графом G ассоциируется матрица смежности графа A. Элемент aij матрицы A, стоящий на пересечении i-ой строки и j-го столбца, характеризует влияние фактора xi на фактор xj. (рис. 28).

 

Фрагмент графа G=(X, А) Матрица смежности А графа G=(X, A)

Рис. 28 – Формальное представление когнитивной карты

 

На этом же этапе из множества базисных факторов ситуации задаются подмножества целевых Y ={y1, y2,..., ym} и управляющих U ={u1, u2,..., up} факторов и вектор начальных тенденций базисных факторов x(t)= (x1(t), x2(t),..., xn(t));t =0.

В качестве управляющих факторов выбираются факторы, относящиеся к объекту управления или к внешней среде, на которые субъект управления имеет возможность воздействовать. В качестве целевых факторов выбираются факторы в наибольшей степени характеризующие состояние объекта управления и его цели.

Структурный анализ когнитивной карты. Для эффективного управления ситуацией необходимо понимание ее структурных свойств. Структурные свойства ситуации – это особенности причинно-следственных отношений между базисными факторами ситуации. Структурный анализ когнитивной карты, направленный на исследование таких свойств, состоит в анализе целей на непротиворечивость; анализе управлений на согласованность с целями; анализе эффективности интегрального воздействия управляющих факторов на целевые; анализе циклов обратной связи в когнитивной карте.

Для проведения структурного анализа когнитивной карты выдвигается гипотеза целеполагания, согласно которой лицо, принимающее решение (ЛПР), может указать, какое направление изменения базисных факторов рассматривается как желательное (благоприятное)[136].

Желательное направление изменения фактора xi определяется показателем rxi, принимающим значение «+1», если желательно увеличение значения данного фактора, «–1» – если желательно уменьшение значения фактора и «0» – если ЛПР затрудняется указать желательную динамику фактора. Показатель rxi называется оценкой динамики фактора xi (ОДФ).

Суть задания непротиворечивого вектора целей состоит в том, чтобы желательное изменение одних целевых факторов не приводило к нежелательным изменениям других целевых факторов. Таким образом, вектор целей Y считается непротиворечивым, если достижение одной из целей не препятствует достижению других.

Управление ситуацией заключается в таком изменении управляющих факторов, чтобы это приводило к желательным изменениям целевых факторов, то есть к их изменениям в направлении ОДФ. В связи с этим необходимо исследовать управляющие факторы на согласованность с целями и на эффективность их воздействия на целевые факторы.

Согласованность управляющих факторов с вектором целей заключается в том, что никакое изменение управляющих факторов не вызовет изменения ни одной из целей в нежелательном направлении[137].

Когнитивное моделирование основано на сценарном подходе. Сценарий может моделироваться по трем основным направлениями:

• прогноз развития ситуации без всякого воздействия на процессы в ситуации (ситуация развивается сама по себе);

• прогноз развития ситуации с выбранным комплексом мероприятий (управлений) (прямая задача);

• синтез комплекса мероприятий для достижения необходимого состояния ситуации (обратная задача).

Само моделирование представляет собой итеративный процесс.

Этапы моделирования:

• определение начальных условий, тенденций, характеризующих развитие ситуации на данном этапе;

• задание целевых, желаемых направлений (увеличение, уменьшение) и силы (слабо, сильно) изменения тенденций процессов в ситуации;

• выбор комплекса мер (совокупности управляющих факторов), определение их возможной и желаемой силы и направленности воздействия на ситуацию;

• выбора комплекса возможных воздействий (мероприятий, факторов) на ситуацию, силу и направленность которых необходимо определить;

• выбор наблюдаемых факторов (индикаторов), характеризующих развитие ситуации (осуществляется в зависимости от целей анализа и желания пользователя).

Для целей исследования можно рекомендовать когнитивную модель, основанную на линейной алгебре: в основу положена гипотеза о том, что текущее приращение каждого фактора является взвешенной суммой текущих приращений воздействующих на него «соседних» факторов.

В процессе развития модельной ситуации во времени на каждый фактор помимо непосредственных влияний от «соседних» факторов также приходят влияния от других факторов. Эти опосредованные влияния передаются через цепочки связанных дугами графа факторов. Множество влияний, как непосредственных, так и опосредованных, которым подвержен каждый фактор ситуации, описывается с помощью транзитивного замыкания когнитивной карты ситуации, определяемого как сумма бесконечного ряда

En + Ag + A2g +...+ Atg +... по степеням матрицы Ag. Каждый элемент этого ряда характеризует прохождение путей длины t в графе, то есть осуществление непосредственных влияний и влияний, опосредованных через один, два и т.д. факторов. Транзитивное замыкание матрица Ag описывает интегральные (то есть непосредственные и все опосредованные) влияния изменения одних факторов на изменения других факторов (то есть связывает приращения факторов).

Для оценки эффективности управленческих решений можно использовать систему показателей[138] (рис. 29). Данная система характеризует степень достижения цели – коэффициент целедостижения; степень благоприятности ситуации для лица, принимающего решение, – коэффициент благоприятности ситуации; объем и ценность ресурсов, необходимых для реализации управленческого решения, – ресурсоемкость управленческого решения; и, собственно, коэффициент эффективности управленческого решения, характеризующий отношение степени достижения целей к объему и ценности ресурсов, необходимых для реализации соответствующего управленческого решения.

Рис. 29 – Система показателей для оценки эффективности управленческих решений

 

Коэффициент целедостижения g_k рассчитывается как отношение модуля разности текущего и прогнозируемого значений целевого фактора к модулю разности текущего и начального значений целевого фактора:

где y*k – текущее значение целевого фактора; y_kⁿ – прогнозируемое значение целевого фактора; y_k^b – начальное значение целевого фактора; m – количество целей в векторе целей.

 

Таким образом, коэффициент целедостижения характеризует не просто расстояние, оставшееся до цели, но и соотносит это расстояние с длиной пути, который необходимо было пройти для того, чтобы достигнуть цели.

Возможные значения коэффициента целедостижения и их интерпретация представлены в табл. 12.

Таблица 12