КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 23-21-00112

НазваниеМодели и методы обеспечения устойчивого развития социотехнических систем при цифровой трансформации в кризисных условиях

РуководительЗыков Сергей Викторович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2024 г. 

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-207 - Программные модели и системы

Ключевые словаСоциотехническая система, организационная гибкость, кризисология, многоагентные модели, формальные методы, принятие решений, информационные системы, инженерия организации

Код ГРНТИ20.23.15


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Цель проекта – снижение риска устойчивого развития сложных социо-технических систем в глобальной цифровой среде в рамках направления кризисологии. Актуальность проекта обусловлена высоким интересом к новым методам коллективного принятия решений в области устойчивого развития сложных социо-технических систем в условиях цифровизации с учетом организационной гибкости и интерсубъективных факторов, ввиду практического отсутствия таких высокоэффективных методов. Средством достижения цели станет новая научно-обоснованная методика для создания СППР коллективного пользования для комплексного коллективного анализа альтернативных сценариев устойчивого развития социо-технических систем в кризисных ситуациях. Такая СППР будет верхним уровнем ИТ-инфраструктуры, включающей также системы типов SCADA, MES, ERP и CRM. В состав методики войдут основные научные результаты проекта: новые структурно-динамические многоагентные модели для имитационного моделирования ключевых аспектов структуры и поведения ИТ-интенсивных бизнес-процессов (а также объектов данных и компонентов информационных систем) в глобальной цифровой среде при возникновении и развитии кризисных ситуаций; новые методы композиции одно-аспектных имитационных многоагентных моделей и пользовательских интерфейсов в составе СППР коллективного пользования на основе формальных принципов денотационной семантики; новые модели и алгоритмы согласования частных концептуальных моделей, коллективного анализа в антикризисного менеджмента на основе принципов интерсубъективности. Обоснованность и адекватность полученных результатов будет обеспечена благодаря наличию научной теории и программного инструментария для поддержки методики, использованию современных формальных методов, средств многоагентного имитационного моделирования и независимого анкетирования экспертов. Достоверность научных результатов и их практическая значимость будет подтверждена научными публикациями и зарегистрированными результатами интеллектуальной деятельности. В ходе проекта будут поставлены и решены следующие задачи: 1) реализация и апробация структурно-динамических многоагентных имитационных моделей по выбранному набору сценариев; (2) композиция одноаспектных многоагентных моделей в составе комплексной модели в терминах вычислительной теории категории; (3) конкретизация одноаспектных многоагентных моделей на формальном языке и/или языке программирования функционального типа; (4) реализация алгоритмов композиции вычислительных структур и пользовательских интерфейсов в составе коллективной СППР; (5) формирование концептуальной модели для структуры и динамики ИТ-интенсивных бизнес-процессов в глобальной цифровой среде в кризисных условиях; (6) согласование частных концептуальных моделей, коллективного анализа и антикризисного менеджмента на принципах интерсубъективности; (7) реализация алгоритмов согласования частных концептуальных моделей для поддержки коллективной СППР. Предлагаемый подход к обеспечению устойчивого развития социотехнических систем обладает существенной новизной и актуальностью ввиду многоуровневой композиции имитационных моделей на базе агентов, комплексного применения согласованных структурно-динамических формализаций на базе теории категорий, онтологий, принципа интерсубъективности, а также адекватной интеграции математических теорий и объектно-функционального подхода к программной реализации. Выражение базовых принципов кризисологии в формате концептуальных моделей, построение многоагентных моделей с дальнейшей композицией на основе новых формальных методов в составе СППР ранее не предлагался исследователями.

Ожидаемые результаты
Исходя из цели и задач проекта, предполагаются следующие основные результаты научного исследования, составляющие научно-обоснованную методику для создания СППР коллективного пользования, обеспечивающей комплексный коллективный анализ альтернативных сценариев устойчивого развития социо-технических систем в кризисных ситуациях: 1. Новые структурно-динамические многоагентные модели для имитационного моделирования ключевых аспектов структуры и поведения ИТ-интенсивных бизнес-процессов (а также объектов данных и компонентов информационных систем) в глобальной цифровой среде при возникновении и развитии кризисных ситуаций. 2. Новые методы композиции одно-аспектных имитационных многоагентных моделей и пользовательских интерфейсов в составе СППР коллективного пользования на основе формальных принципов денотационной семантики. 3. Новые модели и алгоритмы согласования частных концептуальных моделей, коллективного анализа в антикризисного менеджмента на основе принципов интерсубъективности.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В текущем году работа по достижению целей гранта и решению задач, которые запланированы на первый год, была в основном сконцентрирована вокруг построения различных многоагентных моделей, отражающих различные кризисные ситуации и реакцию на них в рамках организации. Первая разработанная модель рассматривает процесс ценообразования и вывода на рынок нового продукта компании. Структурно-динамическая модель состоит из агентов, среды, взаимодействий и правил поведения. В реализованной модели есть два типа агентов: фирмы и клиенты. Каждый потребитель имеет разный вес для каждого типа предпочтений, поэтому потребители считаются неоднородными. Со стороны компании могут быть определены следующие характеристики: цена товара (или услуги), качество предоставляемых услуг, размер скидки для различных категорий клиентов (с одним усредненным параметром, чтобы не усложнять модель), лояльность клиентов компании. Фирмы-агенты могут вести себя как однородно, так и неоднородно при принятии решений о ценообразовании. Ценовые решения фирмы связаны с ценовым стимулированием, определяемым частотой и уровнем снижения цен. Метод ценообразования применяет стратегию «затраты плюс», в то время как ценовое стимулирование снижает целевую прибыль. Стратегия продвижения разбита на три уровня: «высоко-поверхностный», умеренный и «низко-глубинный». В рамках данного подхода, при сравнении трех возможных стратегий ценообразования попарно, имеют место шесть возможных случаев: • Однородные (гомогенные) случаи: o все компании применяют стратегию «высокая-поверхностная»; o все компании придерживаются умеренной стратегии; o все компании следуют «низко-глубинной» стратегии; • Случаи гетерогенности: o компании в некоторой пропорции используют умеренную/«высоко-поверхностную» стратегию; o компании в некоторой пропорции применяют умеренную/ «низко-глубинную» стратегию; o компании в некоторой пропорции применяют стратегии «высоко-поверхностная»/«низко-глубинная». Результаты показывают, что когда оба ритейлера ведут однородную конкурентную борьбу, возникающие результаты соответствуют закону Хотеллинга. Результаты реплицированных данных из результатов моделирования 100 повторений для однородных случаев указывают (согласно t-критерию Уэлча с уровнем достоверности 95%), что разница в средней прибыли между компаниями незначительна. Аналогичная возникающая закономерность применима и к общему объему продаж. Причиной такой небольшой разницы в прибыли и продажах между розничными торговцами может быть идентичная стратегия ценового стимулирования, используемая розничными торговцами. В то же время t-критерий Уэлча для случаев гетерогенности показал значительную разницу в средней прибыли, получаемой компаниями. Сравнивая умеренную стратегию со стратегией с высокой и поверхностной стратегией, обнаруживается, что в начале моделирования каждая стратегия поочередно доминировала в прибыли и продажах во время моделирования. Сравнивая стратегии с высокой поверхностной и низкой глубиной, видно, что стратегия с высокой поверхностной глубиной приводит к более высоким прибылям и продажам, чем стратегия с низкой глубиной. Наконец, для стратегий умеренной и низкоглубокой ни одна стратегия не доминировала с точки зрения прибыли и продаж во время моделирования. Вторая многоагентная модель включала анализ жизненного цикла организации в контексте возможного возникновения различных кризисных ситуаций в ходе развития. В соответствии с Адизесом в разработанной модели выделены десять этапов жизненного цикла организации. Взаимодействие между агентами иллюстрируется следующим образом. Модель развивается циклично, на каждой итерации цикла компания выполняет одну из бизнес-операций, и проверяется вероятность успеха операции. Возможные бизнес-операции включают в себя следующие действия: • «Улучшить бизнес-идею», • «Провести рекламную кампанию», • «Оптимизировать процессы», • «Провести реструктуризацию», • «Улучшить продукт». В первую очередь были проанализированы случайные сценарии развития компаний, без явного вмешательства со стороны пользователей. В данном случае из результатов моделирования ста повторений для однородных случаев указывают (согласно t-критерию Уэлча с уровнем достоверности 95%), что в подавляющем большинстве случаев (около 91%) компания не проходит стадии развития, а останавливается в нем. И лишь 9% компаний реализуются до конца и достигают фазы смерти спустя более 25 лет существования. В случае же явного вмешательства в работу компании (что зачастую происходит на практике) выделяются два сценария. Первый: если в начальные моменты жизни компании вмешательство включало дорогостоящие и продолжительные по времени действия, то компания достигала «смерти» в «младенчестве» в 73% сценариев по итогам более 10 тыс. запусков процесса моделирования. Второй: если же динамика была сбалансированной, т. е. на первых четырех этапах применялись «мягкие» пути развития (корректировки ценовой политики, изменение рыночной ниши и т.п.), то компания успешно достигала пика своего развития с потенциалом развития на базе реструктуризации и гладким переходом к последующим стадиям жизненного цикла. Наконец, по итогам анализа разработанных моделей было проведено их обобщение с построением консолидированной концептуальной модели для описания структуры и динамики ИТ-интенсивных бизнес-процессов в глобальной цифровой среде. Поскольку в рамках исследования рассматриваются различные виды организаций в контексте кризисных ситуаций, в концептуальной модели обобщен имеющийся опыт решения кризисных ситуациях различных видов организаций в глобальной цифровой среде. Итоговая концептуальная модель включает в себя 458 сущностей различных классов, связанных между собой 535 отношениями. На первом этапе разработки онтологии были выделены следующие организации в рамках OWL-онтологии, а именно 15 сущностей, включая организации следующих типов: • образовательные; • коммерческие; • государственные; • международные; • некоммерческие и др. Данные виды организаций являются высокоуровневыми сущностями, описывающими наиболее часто встречающиеся виды организаций с точки зрения их формы и правовой принадлежности. В дополнение к этому были выделены 22 сущности, описывающие участников различных процессов организации, с точки зрения их степени вовлеченности в бизнес-процессы организации: • клиенты организации (включая ситуации, когда клиентом может быть несовершеннолетний и его законный представитель-родитель); • сотрудники организации; • участники проектов компании (внешние по отношению к ней); • студенты; • посетители (в т.ч. туристы) и т.д. Наконец, были выделены различные формы юридического взаимодействия клиентов компании с самой организацией, поскольку они существенно влияют на возможные решения в кризисных ситуациях, от размеров выплат в случае негативных сценариев разрешения кризиса и до возможных последствий на уровне репутационных издержек. После построения обобщенной концептуальной модели в виде формальной онтологии была проведена разработка выражений на формальном языке для конкретизации процесса и результатов композиции одноаспектных многоагентных моделей. В результате процесс и результаты композиции многоагентных моделей представлены в виде тридцати формализованных описаний. Информационные ресурсы в сети Интернет: https://www.researchgate.net/publication/374466219_Application_of_an_Agent-Based_Simulation_for_a_Definition_of_a_Trade-Off_Retail_Price_Promotion_Strategy https://www.researchgate.net/publication/371128250_Designing_Sustainable_Digitalization_Crisisology-Based_Tradeoff_Optimization_in_Sociotechnical_Systems https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-99-2969-6_22

 

Публикации

1. Бабкин Э.А., Улитин Б.И., Зыков С.В. Finding an optimal trade-off retail price promotion strategy using an agent-based simulation Procedia Computer Science, Procedia Computer Science, Vol. 225C (2023), pp. 931-939 (год публикации - 2023)

2. Зыков С. В., Бабкин Э.А., Улитин Б.И., Демидовский А.В. Designing Sustainable Digitalization: Crisisology-Based Tradeoff Optimization in Sociotechnical Systems Intelligent Decision Technologies: Proceedings of the 15th KES-IDT 2023 Conference. Springer Series in Smart Innovation, Systems and Technologies (SIST, volume 352), Proceedings of the 15th KES-IDT 2023 Conference Vol. 352. Singapore: Springer, 2023. P. 250-260 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1007/978-981-99-2969-6_22

3. Зыков С.В.,Бабкин Э.А., Улитин Б.И. Модели и методы управляемой трансгрессии медиа в условиях кризиса) Вестник Российского университета дружбы народов, - (год публикации - 2023)

4. Улитин Б.И., Бабкин Э.А., Бабкина Т.С., Улитин И., Зубова M.А. Application of an Agent-Based Simulation for a Definition of a Trade-Off Retail Price Promotion Strategy Lecture Notes in Business Information Processing, vol 488. Springer, Cham, Proceedings of MOBA 2023, LNBIP 488, pp. 42–52 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1007/978-3-031-45010-5_4