СТРАТИФИКАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ПЕНСИОННОЙ СИСТЕМЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В ГЕТЕРОГЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СРЕДЕ

I.аа ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Внедрение государственных целевых программ Электронная Россия и Информационное общество и дальнейшая интеграция процессов управления и информатизации в социальной сфере приводит к необходимости создания ситуационных центров и систем поддержки принятия решений (СГГПР), в которых организуются процессы накопления, аналитической обработки информации, содержится инструментарий для системного моделирования социально-экономического развития отраслей. Для эффективной деятельности органов государственной власти требуется просчитывать последствия принимаемых решений, разрабатывать долгосрочные антикризисные программы с учетом изменения внешней среды, обосновывать национальные и отраслевые проекты. Возрастающие объемы информации, сложность и многослойность проблематики, участие экспертов в подготовке и принятии согласованных решений приводят к необходимости совершенствования инструментария экспертно-аналитической работы на основе комплекса компьютерных моделей.

Современная экономика представляет собой большую, сложную нелинейную

динамическую систему с большим числом взаимодействий. Традиционные методы

прогнозирования и математического моделирования не эффективны для адекватного описания

сложных социально-экономических систем. Смена экономических парадигм, новые

экономическиеаа условия, сопровождающиеся структурнымиаа перестройками,

неопределенностью и изменчивостью внешней среды, приводят к поиску новых методов компьютерного моделирования и поддержки принятия решений на основе системологических имитационных моделей социально-экономических систем, позволяющих:

1. осуществлять концептуализацию проблемной ситуации и детально описывать с применением системного анализа моделируемые социально-экономические процессы и сложные многоуровневые структуры с множеством взаимодействий и факторов влияния, наличием нелинейных обратных связей;
2. отражать динамические процессы и поведение множества активных экономических агентов в социальных системах;
3. структурировать и представлять ментальные знания экспертов по проблеме, выявлять закономерности, тенденции развития и функционирования сложной системы в условиях неполной и неточной информации;
4. проигрывать различные ситуации и варианты решений и проводить сценарные расчеты на компьютерной модели.

Слабыеа функциональныеа иа технологическиеа возможностиа система моделированияа и

информационно-аналитических сервисов СГГПР в части обеспечения комплексного

3

компьютерного моделирования, поддерживающего различные виды моделирования

(структурные, имитационные, математические, экспертные) и механизмы их

компенсационного сочетания, сценарного анализа, интерактивного взаимодействия с

экспертами по проблеме и лицами, принимающими решение, определяет необходимость

совершенствованияаа методическойаа базыаа экспертно-аналитическойаа работыаа ваа системах

поддержки принятия решений для органов государственного управления.

Одной из важнейших составляющих государственного управления является выработка стратегии развития пенсионной системы Российской Федерации. При отсутствии полнофункциональных аналитических решений для комплексного анализа и поиска эффективных сценариев развития в этой сфере, актуальной задачей является разработка комплекса компьютерных динамических моделей пенсионной системы Российской Федерации, адаптированных к современным экономическим реалиям и специфике российских условий, задачам управления и совершенствования функционирования пенсионной системы РФ, позволяющего органам государственной власти формировать консолидированный сценарий развития пенсионной системы РФ.

Степень разработанности проблемы. Проблемы разработки систем поддержки принятия решений нашли отражение в работах Э.А. Трахтенгерца, Д.Л. Андрианова. Вопросы моделирования сложных систем рассматривались в трудах Н.П. Бусленко, Дж. Клира, М. Месаровича, Д. Мако, И. Такахары, К. Гейна, Т. Сарсона. Проблемы комплексного имитационного моделирования получили развитие в работах А.В. Борщева, Б.В. Соколова. Необходимость создания динамических моделей социально-экономических систем показывалась в работах Дж. Форрестера, Н.Н. Лычкиной, Н.Б. Кобелева. Вопросы компьютерного и математического моделирования пенсионной системы разрабатывались в трудах В.Н. Баскакова, А.Л. Лельчука, Д.В. Помазкина.

Основной целью исследования является разработка методов и инструментальных средств формирования комплекса компьютерных моделей для поддержки принятия решений в области управления и совершенствования функционирования пенсионной системы РФ.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

Анализ проблематики, задач управления пенсионной системой РФ и существующих

математических и компьютерных моделей пенсионной системы РФ.

Анализ методов и возможностей современных инструментальных средств

моделирования социально-экономических систем.

Анализа иа формированиеа процедура иа архитектурыа система поддержкиа принятия

решений.

4

Формированиеа базовыхаа представленийа иа графическиха нотаций

стратифицированного описания социально-экономической системы.

Разработка стратифицированного описания пенсионной системы РФ.

Разработк методоваа формированияаа сценариеваа функционированияаа пенсионной

системы.

Разработка, инструментальная реализация и апробация комплекса компьютерных

моделей пенсионной системы РФ.

Формирование механизмов компенсационного сочетания моделей различных типов. Объектом диссертационного исследования является пенсионная система Российской Федерации.

Предметом исследования являются методы, алгоритмы и информационные технологии, обеспечивающие формирование комплекса компьютерных моделей социально-экономических систем и инструментария сценарного планирования.

Методами исследования, применяемыми в работе, являются системный анализ, теория

систем, модели и методы системной динамики, агентного, алгоритмического,

эконометрического, экспертного моделирования, структурно-функциональный,

морфологический анализ. Использовалось следующее программное обеспечение: аналитический комплекс ПРОГНОЗ, СУБД MS SQL Server 2005, симулятор AnyLogic, MS Visio.

Теоретической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных авторов: М. Месаровича, Д. Мако, И. Такахары Теория иерархических многоуровневых систем (1973 г.), Дж. Клира Системология. Автоматизация решения системных задач, (1990 г.), Дж. Форрестера Динамика развития города, (1974 г.), Н.Н. Лычкиной Компьютерное моделирование социально-экономического развития регионов в СППР (2004 г.), А.В. Борщева Практическое агентное моделирование и его место в арсенале аналитика (2004 г.) и других.

Информационной базой исследования послужили официальные данные, публикуемые на сайтах Росстата, Федерального казначейства, Пенсионного фонда Российской Федерации, Минэкономразвития России, Федеральной службы по финансовым рынкам, Центрального банка Российской Федерации, Внешэкономбанка, информационного агентства Финмаркет.

Работа проведена в рамках пунктов 1.2 и 2.2 паспорта специальности 08.00.13 -Математические и инструментальные методы экономики.

Научная новизна диссертационного исследования. Предложены целостный подход и методы формирования информационно-аналитической архитектуры деятельности в пенсионной сфере на основе комплекса новых моделей пенсионной системы и инструментария его построения, включающего методы и средства формирования стратифицированного описания

5

моделируемой системы, процедуры формирования сценариев на основе морфологической модели, инновационные методы и техники компьютерного моделирования с использованием механизмов компенсационного сочетания агентных, системно-динамических, математических и когнитивных моделей.

Наиболее существенные результаты, имеющие научную новизну и полученные лично автором:

1. на основе системных методологий сформированы базовые представления и графические нотации стратифицированного описания социально-экономической системы, в составе которого выделены и реализованы на примере пенсионной системы семантическое, потоковое, структурно-функциональное, алгоритмическое и информационное представления;
2. выполнена структуризация моделируемой пенсионной системы в соответствии с предложенным стратифицированным описанием, разработан и программно реализован на основе механизмов компенсационного сочетания агентных, системно-динамических, семантических, структурно-функциональных и математических моделей комплекс моделей пенсионной системы, описывающих поведение застрахованных лиц, процессы формирования их пенсионных прав, процессы управления пенсионными накоплениями, динамику состояния финансового рынка, деятельность страхователей, управляющих компаний, государственного и негосударственных пенсионных фондов;
3. разработана методика формирования программы сценарного исследования на основе морфологической модели;
4. выполнена параметризация разработанных динамических моделей на основе методов регрессионного анализа;
5. проведены апробация, оценка достоверности, сценарное исследование на комплексе алгоритмических моделей пенсионной системы РФ;
6. предложена обобщенная информационно-аналитическая архитектура системы поддержки принятия решений и инструментария формирования комплекса компьютерных моделей, в составе которых выделены модуль извлечения, преобразования и загрузки данных, средства формирования стратифицированного описания и реализации компьютерных моделей, средства проведения сценарных расчетов.

Значение для теории и практики научных результатов. Значение полученных результатов для науки состоит в развитии теоретических и методологических основ отображения сложных социально-экономических систем и процессов на основе принципов многомодельности и стратификации. Развита инструментальная база экспертно-аналитической работы в СППР для органов государственного управления, поддерживающая механизмы компенсационного сочетания моделей различных типов, развитые визуальные интерфейсы,

6

интерактивное участие экспертов в структуризации проблематики и формировании имитационных моделей социально-экономических систем, в процедурах подготовки и принятия государственных решений. Разработанный комплекс компьютерных моделей пенсионной системы может использоваться самостоятельно или в составе СГГПР соответствующего назначения в работе Минздравсоцразвития России при подготовке и анализе отраслевых сценариев развития.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку в конкурсе выпускных квалификационных работ УМО Прикладная информатика (диплом), на 15-м Всероссийском студенческом семинаре Проблемы управления, ГУУ, г. Москва, 2007 г., на Всероссийской научно-практической конференции Имитационное моделирование - теория и практика (ИММОД), г. Санкт-Петербург, 2009 г., на XVIII международном школе-семинаре Новые информационные технологии, г. Судак, в 2007 (диплом второй степени) и 2010 гг., на 25-й Всероссийской научной конференции молодых ученых Реформы в России и проблемы управления, ГУУ, г. Москва, 2010 г., на IV Всероссийской научно-практической конференции Теория и практика системной динамики, Апатиты, 2011 г., на 9-ой международной конференции Государственное управление в 21 веке: традиции и инновации, МГУ, г. Москва, 2011 г., на 2-ой Международной мультиконференции по сложности, информатике и кибернетике, г. Орландо, штат Флорида, США, 2011 г., на 29-ой Международной конференции по системной динамике, г. Вашингтон, США, 2011 г.

Внедрение результатов исследования. Научные разработки, предложенные в диссертационном исследовании, нашли применение при формировании и реализации в интересах Департамента финансовой политики Министерства финансов Российской Федерации комплекса задач Анализ информации о средствах пенсионных накоплений и задачи Анализ информации об основных показателях деятельности негосударственных пенсионных фондов по добровольному пенсионному обеспечению. Отдельные положения диссертационной работы были использованы при оценке влияния средств пенсионных накоплений на сегменты финансового рынка, что способствовало повышению качества экспертно-аналитической работы сотрудников Департамента финансовой политики Министерства финансов Российской Федерации.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ (в соавторстве - 5) общим объемом 24,91 п.л., в том числе авторских 1,78 п.л.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Структура диссертации отражает цели и задачи исследования, подчеркивает ее внутреннее единство.

7

Объем работы составляет 185 страниц машинописного текста с приложениями, 150 таблиц, 81 рисунок. Библиографический список содержит 120 источников.

Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель и задачи исследования.

В первой главе рассмотрена общая архитектура и инструментальные средства построения систем поддержки принятия решений для органов государственного управления, изучены проблемы и задачи управления пенсионной системой Российской Федерации, дан обзор математических и компьютерных моделей пенсионной системы РФ, проведен анализ методов и возможностей инструментальных средств моделирования социально-экономических систем, выделены базовые процессы и факторы, подлежащие идентификации в динамических моделях пенсионной системы, приведено обоснование применяемых методов моделирования.

Во второй главе определены назначение, методологические подходы к формированию стратифицированного описания социально-экономических систем, в составе которого выделены семантическое, потоковое, структурно-функциональное, алгоритмическое и информационное представления моделируемой системы, предложены графические нотации, применяемые при формировании комплекса компьютерных моделей пенсионной системы РФ. Показано применение морфологической модели в процедурах подготовки сценариев развития пенсионной системы. Приводится информационно-аналитическая инфраструктура СППР для органов государственной власти, основу которой составляют средства формирования стратифицированного описания, компьютерные модели социально-экономической системы и инструментарий сценарного планирования.

В третьей главе представлены результаты формализации, программной реализации и апробации комплекса алгоритмических моделей пенсионной системы РФ, включающего агентные модели поведения застрахованных лиц, системно-динамические модели процессов управления пенсионными накоплениями, формирования пенсионных прав, деятельности страхователей по отраслям, финансового рынка. Реализованы процедуры параметризации системно-динамических моделей с применением регрессионного анализа.

В заключении сформулированы основные выводы, оценено практическое значение исследования, перечислены наиболее существенные результаты, имеющие научную новизну, дана общая характеристика работы.

П. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Назначение, базовые представления и графические нотации стратифицированного описания пенсионной системы. Реализация компьютерной модели сложной социально-экономической системы связана с созданием комплекса взаимосвязанных математических и

8

имитационных моделей с развитыми информационными и динамическими связями между ними. Упрощает эту реализацию стратифицированное описание модельного комплекса.

Стратификация предполагает выделение различных уровней представления (страт) моделируемой системы, каждое из которых раскрывает определенный ее аспект, что позволяет поддерживать работу системного аналитика, выполняющего структуризацию и моделирование социально-экономической системы. Построение стратифицированного описания связано с решением задач предмодельного анализа исследуемой проблемы, служит итогом содержательной проработки исходной базы процесса моделирования.

Использование техники графического описания структур моделируемых систем позволяет стратификации выступать в качестве языкового средства общения и взаимодействия, обеспечивающего прямое участие эксперта в процедурах формирования модели и проведения экспертных ревизий и сценарного исследования на полученной модели.

Стратифицированное описание комплекса компьютерных моделей служит основой для разработки соответствующей машинной технологии в СППР и кладется в основу формирования баз данных и знаний. С точки зрения технологии системного моделирования, поддерживается разработка отдельных подмоделей, между которыми устанавливается информационное взаимодействие на основе формируемых показателей и промежуточных переменных моделей, для которых в хранилище данных СППР организуются соответствующие структуры данных.

Анализ работ в области системного моделирования позволил выделить представления (страты) социально-экономической системы: семантическое, потоковое, структурно-функциональное, алгоритмическое и информационное. На основе выделенных представлений выполнена разработка комплекса компьютерных моделей пенсионной системы.

Семантическое представление - представление моделируемой системы в виде сети объектов, имеющих семантические (логические) связи друг с другом, используется для предмодельной проработки предметной области и поддержки вербального описания, позволяет установить базовую логическую структуру исследуемой системы. Методологией семантического представления служат онтологии, инструментальной базой являются языки онтологического моделирования. Разработанное семантическое представление пенсионной системы РФ описывает логические взаимосвязи основных объектов пенсионной системы: распределительный и накопительный компоненты пенсионной системы, разрешенные активы для инвестирования средств пенсионных накоплений, застрахованные лица и виды трудовых пенсий. На рисунке 1 представлен фрагмент семантического представления, детализирующий распределительный компонент пенсионной системы.

9

Рисунок 9 - Основные компоненты архитектуры СППР Средства проведения сценарных расчетов позволяют формировать сценарии развития социально-экономической системы на основе морфологической модели. По сформированным сценариям проводятся расчеты, результаты которых сохраняются в базу данных и доступны для просмотра через информационное представление системы. Для обеспечения выбора сценария по результатам экспериментов на имитационной модели могут быть заданы вычислительные процедуры, учитывающие степень достижения индикаторов целевых значений при каждом сценарии, экспертные оценки в задачах согласования интересов участников переговоров и др.

19

III.а выводы

В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты и теоретические выводы:

1. Определены назначение и правила стратификации социально-экономических систем на основе принципов многомодельности в гетерогенной информационно-аналитической среде. Стратификация упрощает реализацию комплекса взаимосвязанных компьютерных моделей и служит основой для формирования баз данных и баз знаний системы поддержки принятия решений.
2. Выделены базовые представления стратифицированного описания социально-экономической системы: семантическое, отображающее моделируемую систему в виде сети объектов, имеющих семантические (логические) связи друг с другом; потоковое, описывающее систему как совокупность потоков различной природы; структурно-функциональное, представляющее систему в виде иерархии взаимосвязанных подсистем; алгоритмическое, предназначенное для детализации и алгоритмизации выделенных в структурно-функциональном представлении моделируемых процессов; информационное, предназначенное для отображения структуры показателей и данных о моделируемой системе. Предложены единые методологические подходы и унифицированные графические нотации формирования стратифицированного описания и компьютерных моделей, поддерживающих процесс ведения экспертных ревизий в процессе структуризация проблемной ситуации.
3. Выполнена структуризация моделируемой пенсионной системы на основе предложенного стратифицированного описания и разработан и программно реализован комплекс новых имитационных моделей пенсионной системы, предназначенный для анализа и формирования сценариев ее развития. Комплекс алгоритмических моделей включает системно-динамическую модель Население, с элементами агентного моделирования поведения застрахованных лиц, системно-динамические модели Пенсионные фонды, Управляющие компании, Страхователи, Финансовый рынок, отражающие базовые процессы деятельности в этих сферах, а также алгоритмически определяемые параметры модели Пенсионное законодательство, формируемые по модульному принципу и поддерживающие механизмы компенсационного сочетания моделей различного типа. Параметризация, оценка достоверности динамических моделей выполнена по данным мониторинга с применением экономико-математических методов.
4. Разработана методика формирования программы сценарного исследования комплекса компьютерных моделей социально-экономической системы с помощью морфологической модели, основанной на комбинировании различных вариантов функционирования подсистем, выделенныха ваа структурно-функциональнойаа модели.аа Подготовленныеа экспертамиа сценарии

20

апробируютсяаа приаа проведенииаа динамическогоаа компьютерногоаа сценарногоаа анализ на разработанных имитационных моделях.

5. Создание композитных компьютерных моделей осуществляется на основе идентифицированных в процессе формирования стратифицированного описания объекта моделирования имплицитных и информационных связей между моделями комплекса, что обеспечивает условия для функционирования обобщенной имитационной модели пенсионной системы, интеграцию с хранилищами данных по отрасли, сегментированными по областям, на основе предложенной в работе общей информационно-функциональной архитектуры. Информационно-аналитическая инфраструктура СППР в пенсионной сфере включает модуль извлечения, преобразования и загрузки данных, обеспечивающий интеграцию с базами данных и базами знаний, идеографические средства формирования стратифицированного описания, инструментальные средства проведения сценарных расчетов.

IV. ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ, ОТРАЖАЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные автором в ведущих рецензируемых журналах и журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки

1. ычкина Н.Н., Морозова Ю.А. Мультимодельный комплекс пенсионной системы как инструмент решения задач реформирования в социальной сфере // Вестник университета. М.: ГУУ, 2011. №15. с. 187-192. - 0,44 п.л.
2. Морозова Ю.А. Информационно-аналитическая поддержка принятия государственных решений в пенсионной сфере на основе комплекса имитационных моделей // РИСК. М.: 2011. №4. с. 566-574. - 0,5 п.л.

Другие работы, опубликованные автором по теме диссертации

1. Морозова Ю.А. Имитационная модель Пенсионного фонда Российской Федерации // Новые информационные технологии, тезисы докладов XV международной студенческой школы-семинара, М.: МГИЭМ, 2007. с. 291. - 0,07 п.л.
2. Морозова Ю.А. Имитационная модель системы пенсионного обеспечения Российской Федерации // Сборник материалов 15-го Всероссийского студенческого семинара Проблемы управления, М.: ГУУ, 2007. с. 168-169. - 0,13 п.л.
3. Морозова Ю.А. Имитационная модель Пенсионного фонда Российской Федерации // Имитационное моделирование. Теория и практика, тезисы докладов Четвертой Всероссийской научно-практической конференции по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности ИММОД-2009, Санкт-Петербург, 2009. Том 2. с. 319-321.-0,25 п.л.

21

1. Морозова Ю.А. Гетерогенная информационно-аналитическая среда моделирования социально-экономических систем // Новые информационные технологии, тезисы докладов XVIII международной студенческой школы-семинара, М.: МГИЭМ, 2010. с. 363-364. - 0,07 п.л.
2. Морозова Ю.А. Инструментальные средства формирования стратифицированного описания моделей сложных систем в гетерогенной информационно-аналитической среде // Сборник материалов 25-й Всероссийской научной конференции молодых ученых Реформы в России и проблемы управления, М.: ГУУ, 2010. с. 166-168. - 0,13 п.л.
3. ычкина Н.Н., Морозова Ю.А. Стратификация и инструментальная реализация модельного комплекса пенсионной системы РФ // IV-я Всероссийская научно-практическая конференция Теория и практика системной динамики (Апатиты, 29-10 марта 2011 г.). Материалы докладов. - Апатиты: КН - РАН, 2011. с. 24-26. - 0,13 п.л.
4. Lychkina N.N., Morozova Y.A., Shults D.N. Stratification of Socio-economic Systems Based on the Principles of the Multi-modeling in a Heterogeneous Information-analytical Environment // 2nd. International Multi-Conference on Complexity, Informatics and Cybernetics, Orlando, Florida, USA: International Institute of Informatics and Cybernetics, March 27th - 30th, 2011. p. 97-100. -0,25 п.л.
5. Lychkina N.N., Morozova Y.A. et al. Social Sphere Modeling Based on System Dynamics Methods // 29th International Conference of the System Dynamics Society, Washington DC, USA, July 24th-28th, 2011. - 0,75 п.л.
6. Морозова Ю.А. Комплекс имитационных моделей пенсионной системы Российской Федерации // Сборник научных статей Информационные системы и математические методы в экономике. -Пермь: ПТУ, 2011. с. 159-169. - 0,63 п.л.
7. ычкина Н.Н., Морозова Ю.А. Имитационное моделирование социальной сферы. -Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. - 388 с. - 21,56 п.л.

22