Инженерный подход в экономике

ИНЖЕНЕРНЫЙ ПОДХОД В ЭКОНОМИКЕ

Новочеркасск, 18 мая 2015

© О.С. Сухарев, ИЭ РАН, Москва, 2015

Экономическая и инженерная наукаЭкономика: 1) механические (инженерно-физические аналогии); 2) биологические аналогии3) Ограниченность эксперимента (эмпирической

верификации)4) Стремление «объективировать» не объективные вещиИнженерные науки: 1)точность установленного закона (закон Гука, Ома,

Ньютона); 2) возможность применить достижения биологии (синтез,

либо аналогия); 3) комбинаторный эффект развития техники и технологий; 4) широта эксперимента, прикладной реализации; 5) исключительно эмпирическая верификация

(преобладание) – проектировочный и модельный подход

Инженерное мышление в экономической науке (проектировочный подход)

1. Определить характеристику проектной ситуации, не соответствующую желаемой

2. Определить источники резких изменений поведения агентов и подсистем в рамках данной ситуации

3. Ввести существенные ограничения в источники вариабельности или снять их, зарегистрировав результаты их влияния на характеристики ситуации. Зарегистрировать их влияние на другие характеристики проектной ситуации

4. Выбрать наиболее перспективные и наименее опасные из изученных ограничений.

Способы трансформации системы с целью ликвидации присущих и достоверно подтверждённых недостатков можно рассматривать как способы планирования институциональных изменений системы (системный подход – применение методов решения проектировочных задач – дивергенции, конвергенции, трансформации)

- Выявить коренные недостатки существующей системы- Установить причины этих недостатков, обосновав их достоверность- Определить новые типы элементов системы, способных ликвидировать эти

недостатки- Определить последовательность изменений (траекторию трансформации,

эволюционную траекторию), которая позволит существующие элементы перевести в качественно новое состояние или заменить на новые элементы без уменьшения уровня благосостояния системы.

Инженерное мышление в экономической науке (моделирование)

Экономическая система сейчас эволюционирует с много большей скоростью, чем ранее. Речь идёт не о темпе роста, а именно о скорости изменения различных параметров системы, что и характеризует эволюцию этой системы, причём параметров как количественных, так и качественных. Но каким образом представить с формальной точки зрения этой новое свойство. В частности, можно так: изменение скорости параметра (пройденного пути за отмеченное время) по какому-то элементу пропорционально разнице затраченных усилий на прохождение этого пути и потерь, связанных с движением системы.

Изменение скорости параметра представляет собой, если следовать механической аналогии, ускорение, то есть вторую производную параметра по времени. Затраченные усилия пропорциональны используемому ресурсу (R(t)), помноженному на способность системы его переработать с некоторой скоростью (v(t)), сохраняя устойчивость движения u(t) (развития), сопротивление можно принять в виде функции, пропорциональной величине скорости, то есть первой производной параметра по времени.

В общем случае, все величины уравнения являются функциями времени. В частном случае, можно считать изменяемым со временем только ресурс R(t) и главный параметр – x(t)., остальные константы.

t

xtRtvtRtu

t

xtR

∂∂−=

∂∂

η1

)()()()()(2

2

]1[ /2 ηη tevx −−=

На рисунке показаны графики в соответствии с решением по x(t) при разных значениях параметров v и η. Видно, что изменение параметра η сильнее сказывается на изменении кривой x(t), нежели изменение величины v. Таким образом, «эволюция» системы более чувствительна к η, чем к v в данной модели. Величина x(t) фактически означает пройденный экономической системой путь. Сразу виден и недостаток подобной формулировки, что решение не зависит от ресурса R(t).

Поэтому новая формулировка уравнения будет полезной, если эта зависимость в решении возникает, так как наиболее вероятно, что пройденный путь системой, то есть этап эволюции, конечно, зависит от ресурса и его изменения во времени.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,26 0,52 1,05 1,84 3,42 4,21 5

x(t)

t

A

B

C

Модели оптимизации

Прибегнем к простейшим оптимизационным моделям, которые позволяют увидеть распределение ресурсов между элементами системы (секторами).

Z xj jj

N

= →=

∑µ1

max, x Cjj

N

=∑ ≤

1

, x j ≥ 0 µ j jt

T

Tr t=

=∑1

1

( )

min,→= KxxR T x Cjj

N

≤=

∑ ,1

x j ≥ 0 DxT ≥µ

K ij= [ ]σ 2

Выбор структуры

Риск В d1 d d1 А d I III II Ожидаемый доход

Риск, ожидаемый доход и структура

0

1

2

3

4

5

6

7

30 32 42 52 56

Риск, млн. руб.

Ожидаемый доход, млн. руб.

I

II

Проект/Интервал времени/ Отдачи на рубль вложений

1 2 3 4

А 1.233 1.066 1.206 1.15

B 0.923 0.881 0.535 0.796

C 0.128 0.204 0.176 0.292

D 0.354 1.294 0.577 0.701

E 1.39 1.4 1.33 1.1

F 2.6 2.34 2.01 1.98

G 0.41 0.519 0.435 0.458

H 0.902 1.253 0.72 0.849

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

30 32 42 52 56

A B

C

D

E

F

G

H


начальная точка

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

30 32 42 52 56

A

B

C

D

E

F

G

H


начальная точка

Расчёт структуры распределения ресурсов для характерной точки

Проекты Модель - I Модель -II

A 4.9 4.67

B 3.45 3.08

C 3.3 4.09

D 3.46 4.4

E 3.4 4.61

F 3.15 2.08

G 3.15 2.6

H 3.06 2.33

Закон Г.Мурав 1965 году на заре становления микроэлектроники в мире основателем Intel

Г.Муром была подмечена интересная эмпирическая закономерность, применимая к развитию отрасли микроэлектроники: каждый год плотность элементов (p-n переходов) на единицу площади должна удваиваться.

Спустя некоторое время Г.Мур вынужденно пересмотрел эту формулировку. Удвоение происходило через 18 месяцев, а ещё несколько позже, в современный период, наблюдается увеличение этого периода до 3 лет.

Проблема состоит в том, что: 1) стоимость оборудования и чистых комнат возрастает быстрее отдачи от

вложений в это оборудование. 2) Прирост эффективности от увеличения плотности не компенсирует капитальных

вложений в те средства производства, которые должны обеспечить конечный прирост этой плотности.

3) монополизация отрасли микроэлектроники и концентрация капитала, связанная с необходимостью решения именно технологической задачи (потребность в концентрации капитала часто является ответом на необходимость решения сугубо технических задач), стали следствием конкуренции за высокую производительность, следствием повышения производительности элементов и микросхем.

Две технически задачи определяют развитие технологий в данной сфере – это увеличение памяти микросхем и их быстродействия. Затем уже решаются проблемы развития «умных» схем, в том числе с элементами механики.

Институты развития техники1. Правила проектирования изделий и оформления

конструкторской документации, инженерного сопровождения изделий в цехах, информационного обеспечения данной работы, методов проектирования, предполагающих использование программного обеспечения, численных расчётов и компьютеров.

2. Правила взаимодействия различных цехов, служб предприятия, контрактации с заказчиком и с контрагентами, расчёта и управления затратами, сбыта продукции и освоения рынка, адсорбции новых знаний внутри фирмы, а также из системы образования.

3. Правила эксплуатации, обслуживания техники, безопасного режима работы, ремонта и утилизации, испытаний и организации опытного производства.

4. Правила патентования технических идей, изобретений, получения авторских свидетельств и их защиты (судебные возможности), оформления и проведения НИОКР.

5. Правила денежного обеспечения новой идеи, финансовые институты.

Институциональные факторы технологических изменений

Институты (инфраструктура правил) Технологии управления Технологические Технические изменения задания (ядро и периферия) потребность ККН решения Производство Конкурентоспособность (технико-экономические параметры благ)

Институты и технологические изменения Техническое задание (повысить КПД) ТЗ1, ТЗ2…ТЗn Информация о ТЗ Решения Агент Решения Информация о способах решения ТЗ Наука, НИОКР

Инвестиции в НИОКР Рост монопольной власти (патенты, правовая система, товарные знаки) Дополнительная прибыль Инвестиции в НИОКР Совершенство- Новые Знания Технологии вание качества продукты

Финансовая и техническая системы экономики• Под финансовой системой обычно

понимается совокупность взаимосвязанных элементов финансовых отношений, посредством которых осуществляется распределение, формирование и использование фондов денежных средств.

• К финансовой системе относят

государственные и муниципальные финансы, финансы организаций (предприятий), домохозяйств, систему страхования и кредитно-банковскую систему. Основополагающей задачей финансовой системы является обслуживание денежного обращения и регулирование финансовой деятельности хозяйствующих субъектов и организаций

Экономическое развитие Институциональная Техническая Финансовая система система система законы, нормы, цикл получения ЦБ, КБ правила продукта кредитное обслуживание

Под технической системой можно понимать

совокупность элементов технических устройств, технологий, способов производства изделий (продуктов), проектирования и научно-инженерного обеспечения производительной деятельности, обеспечивающей взаимосвязь и взаимодействие науки и техники.

Важнейшей особенностью технической системы является то обстоятельство, что она создаётся человеком и не обладает сложностью, достаточной для того, чтобы воспроизводить себя, либо копировать свои элементы (части) без участия человека.

Принципы «адекватности» развития финансовой и технической систем

Принцип №1. Очевидного улучшения техники – технических систем и «неочевидного» улучшения финансовой системы.

Принцип №2. Закономерного совершенствования технических систем и

реактивного совершенствования финансовой системы. Присутствует вектор развития, совершенствования техники, но отсутствует адекватный вектор развития финансовой системы.

Принцип №3. Истинности и ложности развития технических и финансовых

систем – применительно к техническим системам уровень закономерного развития выше, нежели применительно к финансовым системам (трудно определить «хреодность» в развитии финансовой системы)

Принцип №4. Явного и неявного решения. В технике возможно

«исправляющее» решение, причём обоснованное. В финансовой системе часто такие решения отсутствуют, а уровень обоснованности нельзя назвать строгим

Принцип №5. Рассогласованного развития – с разными скоростями

финансовой и технической систем экономики

Принцип №6. Применительно к технической системе, технике, закономерности её развития, совершенствования с течением времени имеют свойство изменяться и по этой причине пересматриваются (пример закон Мура)

Принцип №7. Различен уровень восприятия правительственных решений финансовой и технической системами экономики. Финансовые рынки реагируют почти мгновенно на те или иные изменения в правительственных мероприятиях и даже заявлениях правительства, либо отдельных его ключевых фигур. Относительно производственно-технической системы, которая обладает имманентной инерцией, быстрота реакции на порядки отличается от скорости изменения поведения финансового рынка. Это отличие становится определяющим фактором современного развития экономических систем, подобно тому, как скорость медленного потока вещества в химической реакции определяет её результат.

Принципы «адекватности» развития финансовой и технической систем

«Полевые» исследования в экономике и технике«Полевые» испытания технико-экономической направленности

составят возможность экономической науки преодолевать имманентные трудности в методологии познания хозяйственных явлений. Можно провести определённые параллели, исследуя функционирование экономических и технических систем, что делает обусловленным применение инженерного подхода в экономическом анализе и подчёркивает методологическую связь между экономикой и управлением.

Одним из таких показательных полевых испытаний явилось внедрение новых технологий выработки энергии при освещении московских улиц, парков и спортивных площадок.

Под устойчивостью работы системы будем понимать способность системы при отклонении от заданных параметров функционирования возвращаться к этим параметрам. Надёжность системы означается способность безотказно выполнять предназначенные функции. Причём данное видение устойчивости и надёжности будет справедливо и относительно технических, и экономических систем.

Пример работы технических системОбъектом исследования являются комплекты оборудования, (системы) разработанные и изготовленные для автономного наружного

освещения спортивных площадок в г. Москве, с электропитанием уличных светильников исключительно за счёт энергии, полученной от солнечной радиации – с помощью солнечных батарей и аккумуляторов.

При этом, принципиальные схемы всех рассматриваемых систем (разных типоразмеров) выполнены идентично и отличаются количеством входящих в их состав элементов.

Цель исследования: определение зависимости устойчивости и надёжности работы систем автономного освещения разной мощности

– от технических параметров отдельных (основных, базовых) элементов, входящих в состав каждой системы.

Состав и характеристики комплектов оборудования (систем).Основными, базовыми элементами комплектов, обеспечивающимиих технические параметры и характеристики, являются солнечные

батареи (фотоэлектрические солнечные модули – ФСМ) и аккумуляторные батареи (АКБ), а также светодиодные уличные светильники (L-street), входящие в состав систем в следующих наименованиях и количествах

Пример

№п/п Наименование,характеристикаэлемента

КАО-240

КАО-360

КАО-450

КАО-600

КАО-900

МАО-30

1 Модуль ФСМ-140 (140 Вт)

- - - - - 1

2 Модуль ФСМ-190 (190 Вт)

8 12 14 20 22 -

3 АКБ-100 (100А*ч)

6 8 10 14 16 1

СветильникL-street:

-

4 30 Вт - - - - - 1

5 60 Вт 4 6 - 10 - -

6 90 Вт - - 5 - 10 -

- КАО – комплекс автономного освещения (отдельная энергостанция с группой панелей и шкафом электрическим, а также ряд опор со светильниками);- М АО – мачта автономного освещения (одна панель ФСМ, всё электри-ческое оборудование и один светильник 30 Вт – установлены на одной опорной мачте).

Логичными для условной оценки эффективности устойчивой и надёжной (продолжительной) работы систем представляются относительные критерии – например, отношения «ВХОДных» параметров систем к их «ВЫХОДному» параметру, - а именно: суммарной пиковой мощности солнечных батарей (Еп) к общей мощности светильников (Nc) и суммарной ёмкости АКБ (Са) к той же мощности светильников в системе.

№п/п Адрес объекта,(освещаемая площадь, кв. м)

Тип установленной системы

К1 = Еп/Nc

К2 = Са/Nc

Суммарный К

1 ул. Васильцовский стан, 7,

корп.1. (1800кв.м) КАО-900

4180:900 = 4,6(4)

1600:900=

1,(7) 6,42

2 ул.Бауманская,40. (800кв.м) КАО-360

2280:360=

6,(3)800:360= 2,(2)

8,56

3ул. Шоссейная,78.( 384 кв.м)

КАО-240

1520:240=6,(3) 600:240=

2,5 8,83

4 пер.Вражковский,4. (770 кв.м) КАО-450

2660:450=5,9(1)

1000:450=2,(2) 8,13

5 ул.Гурьянова,2,к.4. (300кв.м)МАО-30, 6 шт.

840:180=

4,(6)600:180=

3,(3)8,0

ТУШИНСКИЙ ПАРК

6Теннисная площадка,(450кв.м)

КАО-360

2280:360=

6,(3)800:360= 2,(2)

8,56

7Спортивная площадка,

(600кв.м)

6/60(КАО-360)

2280:360=

6,(3)800:360= 2,(2)

8,56

8Спортклуб Находка,(400кв.м.)

4/60(КАО-240)

1520:240=6,(3) 600:240=

2,5 8,83

9Нетрадиционных видов спорта(960 кв.м)

10/60(КАО-600)

3800:600=6,(3)

1400:600=2,(3)

8,67

10,11

Два входа в Тушин-ский парк, 4 пл. по 18 кв.м

(1/30)х4МАО-30, 4шт.

560:120=

4,(6)400:120=

3,(3)8,0

- К1 – коэффициент запаса мощности (или превышения пиковой мощности солнечных батарей в данной системе – над установленной в системе суммарной мощности светильников);

- К2 – коэффициент запаса энергии (или ёмкости АКБ – в ампер-часах , приходящейся на 1 Вт мощности установленных в системе светильников).

Суммарный коэффициент (К = К1 + К2) – принят как сумма коэффициентов запаса мощности и энергии потому, что устойчивость работы систем автономного освещения тем выше, чем больше накоплено энергии солнца: генерировано солнечными батареями и накоп-лено в АКБ, - а именно этот смысл и отражают коэффициенты К1 и К2.

согласно логике, вытекающей из их технических характеристик

- КАО-240 (К=8,83);

- КАО-600 (К=8,67);

- КАО-360 (К=8,56);

- КАО-450 (К=8,13);

- МАО-30 (К=8,0);

- КАО-900 (К=6,42).

Анализ полученных данных по результатам эксплуатации вышеперечисленных систем (в реальных условиях московской зимы 2011 – 2012г.г.) показал:

- КАО-900 (К=6,42) (Устойчиво работали 10 из 10)

- КАО-240 (К=8,83); (Устойчиво работали 4 из 8)


- МАО-30 (К=8,00); (Устойчиво работали 4 из 10)



Порядок убывания устойчивости работы систем , в целом сохранился близким к расчётному по системам КАО-240,КАО-360 и МАО-30. Однако три типоразмера систем вошли в значительное несоответствие с расчётными коэффициентами , причём по системам КАО-900 и КАО-600 реальный результат практически противоположен прогнозу.

Причины несовпадений и выводы1. Невозможность учёта влияния на устойчивую работу большого числа не

основных составляющих – в нашем случае это, например, датчики освещенности, контроллеры заряда аккумуляторов, инверторы, выключатели (реле), соединители и т.д. и т.п.

2. Такие элементы под влиянием факторов внешней среды в реальных условиях эксплуатации систем (влажность, температура, снег, лед и т.п.), естественно могут входить в нерасчётные режимы работы и снижать устойчивость работы даже несмотря на чёткую работу основных элементов систем (солнечные батареи, аккумуляторы, светодиодные светильники)

3. Неэффективный входной контроль и скрытый брак изготовителяВАЖНЕЙШИЕ ВЫВОДЫ ДЛЯ ЭКОНОМИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ:1. В сложных (многоэлементных) системах, имеющих теоретически предсказуемое

функционирование, при эксплуатации в реальных условиях могут возникать дисфункции, снижающие устойчивость и надёжность работы.

2. Выводы об устойчивости работы и надёжности систем, представляющих собой родственные по принципиальной схеме, но отличные по параметрам (или количеству однотипных элементов) объекты – не могут быть адекватными.

3. Даже незначительные отличия элементов (или их разные количества), входящих в родственные по схеме системы , - в реальных условиях могут кардинально влиять на результаты функционирования таких систем.

4. Заключительные выводы об уровнях устойчивости работы систем (или их надёжности), а также сравнение и выбор оптимальных, являются реальными только при учёте эксплуатационных результатов.

5. Теоретическая оценка устойчивости работы систем (по вводимым критериям) может служить только для оперативного определения основных тенденций их рейтинга, но с последующей корректировкой по результатам работы

Фундаментальная проблема экономической науки

Применительно к функционированию экономических систем эти выводы настолько же правомерны, как и для технических систем, являющихся частью сложных социально-экономических систем.

Фундаментальная методологическая проблема экономической науки состоит в том, что каким-либо образом установленные факторы требуют подбора инструментов воздействия на них – и здесь кроется основная часть методологических трудностей.

Экономическая наука без использования аппарата других наук с большим трудом может определить необходимые инструменты воздействия и предвидеть отдалённые последствия применения тех или иных инструментов. «Экономический империализм» является выражением борьбы со сложностью, которая возрастает.

Если имеется некий набор факторов F = {f1, f2,… fn}, то ему почти невозможно точно поставить в соответствие набор инструментов I={i1, i2,….im}, где n=m, в общем виде n≠m. К тому же один и тот же инструмент может оказывать различное влияние на различные параметры экономической системы, например, усиливать влияние f1 и f2, но ослаблять действие факторов f7 и f10.

Методологический принцип Дж. Форрестера – близок к инженерному подходу

1) отказ от концепции равновесия; 2) опора на реальные процессы хозяйственного управления; 3) отказ от простоты, если она противоречит реальности; 4) замена оптимизационного подхода принятием решений на

основе неполной информации; 5) перенос цели математического моделирования с выбора

альтернатив на улучшение экономического поведения; 6) моделирование микроструктуры, генерирующей макро-

поведение; 7) определение структуры модели и ее параметров

непосредственно из реального экономического поведения субъектов;

8) верификация модели как итеративный процесс большой размерности со многими вариантами и возможностями, позволяющий легко включать новые нелинейные зависимости

Проблемы российской экономической науки1. Кадрового обеспечения – квалификация и «моральное» здоровье2. Преемственности и понимания задач развития экономической науки, с

позиционированием российских достижений3. Организации и финансирования научных исследований и государственного

заказа на исследования по экономике и управлению. Дезорганизация по линии «академия наук – отраслевое НИИ – вуз – сектора экономики»

4. Кланового построения российского экономического сообщества и эффектов подражания и эпигонства («предфамильной» приставки, «эффекта моды») – иерархизация системы науки, забюрокрачивание с вытекающей потерей носителей исполнительского знания.

5. Информационного отставания (организация инфраструктуры для проведения исследований)

6. Самоуничижительного отношения к собственным работам по принципу «нет пророка в своём отечестве»

7. Неоднородности экономического знания и конкурентного соперничества различных школ за влияние на принятие решений властью (неоклассики, неолибералы и «градуалисты-дирижисты»)

8. Увеличение числа исследователей и преподавателей при сокращении числа обучаемых и при сокращении потребности на экономические исследования в экономике

9.Неодназначность постановки задач развития науки и тем исследований, перекос в возникающих школах (российского неоинституционализма, эволюционной экономики, неоклассиков и др.)

10. Низкая результативность – рекомендательная часть – проводимых исследований (диссертаций) при абсолютном пренебрежении даже к имеющимся рекомендациям со стороны власти, низкий уровень аналитического и экспертного обеспечения подготовки и реализации управленческих решений на всех уровнях

Основные негативные проявления состояния экономической науки России и сводятся к следующим позициям.

Во-первых, потеря самостоятельности, обесценивание прошлого опыта, национальных черт, необходимого критицизма и возведение кумира в лице «мэйнстрима», неумение справиться по названным причинам с расширяющимся информационным разнообразием.

Во-вторых, разделение научного сообщества России условно на две большие группы «рыночников» и «государственников». Обострение дискуссии между этими группами, при том условии, что группа «рыночников» становится группой экспертов власти, а группа «государственников» отторгается.

В-третьих, возникновение новых центров образования и исследований, ориентированных в своей деятельности на развитие либеральной экономической идеологии, поддержку «мэйнстрима» внутри России. Возникают учебные заведения, развитие которых особо поощряется правительством, которые получают миллионные гранты, приглашают высоко оплачиваемых западных профессоров, да и готовят студентов к отъезду.

Задачи развития экономической науки1. Организации науки и постановки

исследовательской работы – они то напрямую и затрагивают кадровую проблему, формирование научных школ и обеспечение преемственности знаний.

2. Репродукции самого знания и представлений об экономической науке как сфере человеческой деятельности, области приложения усилий конкретных людей, представляющих учёное сообщество.

3. Повышения аналитической точности принимаемых управленческих решений, оценки результативности экономической политики.

4. Обеспечение преемственности в воспроизводстве научных знаний, поскольку только таким способом социальная наука может избрать целесообразные ветви своего развития и не выйти на хреодные траектории.

Задачи экономической науки

5. Объяснение общественного устройства, его целесообразной формы, а также способность предложить необходимые институциональные формы эффективного социального взаимодействия.

Далее система развиваемых теоретических положений по следующим направлениям:

а) теории хозяйственной эффективности, б) теории развития, в) теории экономической политики.

Два базовых условия развития экономического знания

Во-первых, необходимо обладать методом познания экономической действительности, который бы не только позволял выделить значимые факторы, определяющие экономическое развитие, взаимодействие элементов сложной системы, но и позволил бы не потерять иные факторы, которые на момент рассмотрения задачи кажутся исследователю менее значимыми, но при решении самой задачи и при развитии системы могут обрести больший вес и в сумме решить исход функционирования системы

Во-вторых, необходимо учитывать, что появление тех или иных моделей интериоризируется не только в познавательный процесс экономической науки, предопределяя его движение, но в условиях информационно-образовательного расширения современных обществ, полученные модели встраиваются в механизмы принятия решений, либо детерминируют в психологическом и информационном смысле выбор и хозяйственное поведение (аттитюды) агентов, и законов связи между ними.

Business

Инженерный подход в экономике