Информационные средства обеспечения жизнедеятельности человека в условиях городской среды: автореферат диссертации

Парыгин, Д. С. Информационные средства обеспечения жизнедеятельности человека в условиях городской среды : автореф. дис. … канд. техн. наук / Д. С. Парыгин ; Волгоградский гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2013. – 24 с.

Автор:

Парыгин Данила Сергеевич

Актуальность темы. К середине XXI века порядка 70% населения планеты будет проживать в городах. В развитых странах и в том числе России, такая численность городского населения была достигнута уже в последней четверти прошлого столетия. В настоящее время процесс урбанизации характеризуется переселением людей в крупные города.

Расширение урбанизированных территорий и рост числа жителей влекут за собой ряд объективных проблем, связанных с реализацией потребностей жизнедеятельности конкретного человека, осуществлением взаимодействия горожан, организацией физического пространства городов, обеспечением информационной и транспортной коммуникации городской среды и, наконец, управляемостью сложной социально-экономической системы. Все это проявляется на фоне глобальных изменений в мировой политике и экономике, сопровождающихся мгновенным распространением информационных трендов, трансформацией рынков труда и капитал, социальной мобильностью и метаморфозами. Для лиц, принимающих руководящие решения (ЛПР) в крупных городских округах – муниципальных образованиях Российской Федерации, задачи управления осложняются накопленной тенденцией недоверия общества к деятельности власти.

Потенциал решения накапливающейся критической массы задач заложен в активно развивающейся сфере информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), способной на базе независимых поставщиков объединить ресурсы частных пользователей и общегородской инфраструктуры. Кроме того, мировая практика показывает необходимость системной опоры на местное сообщество, как богатейший источник информации о реальных повседневных потребностях жизнедеятельности человека в городе.

В связи с этим, актуальной является разработка методов, подходов, моделей и алгоритмов для поддержки приятия решений в задачах управления городом и обеспечения эффективной реализации потребностей жизнедеятельности человека в  условиях городской среды.

Степень разработанности проблемы. Тема городского социально-экономического развития и муниципального управления получила широкое освещение в трудах таких отечественных и зарубежных ученых, как Е. Г. Анимица, Х. Боссель, А. А. Васильев, Г. Ю. Ветров, Д. В. Визгалов, П. Геддес, В. Л. Глазычев, А. Э. Гутнов, В. С. Занадворов, В. Б. Зотов, В. В.Иванов, А. Н. Коробова, А. Р. Ковалвский, Ф. Котлер, П. Кругман, Г. М. Лаппо, Л. Э. Лимонов, Е. Н. Перцик, А. С. Пузанов, Б. Б. Родоман, А. О’Салливан, С. Сассен, Э. К. Трутнев, Х. Циммерман, А. Н. Швецов и др.

Исследования и разработки систем поддержки принятия решений в управлении городским развитием, в том числе на основе экспертно-аналитических методов и методов имитационного моделирования, раскрыты в работах таких авторов, как А. М. Бершадский, А. С. Бождай, В. Н. Бурков, В. Н. Бусленко, А. В. Горохов, А. А. Зыков, М. Исидзука, В. А. Камаев, Ю. Г. Карпов, Д. Ю. Каталевский, Н. Н. Лычкина, В. И. Максимов, Д. Х. Медоуз, Д. А. Новиков, М. Э. Осеевский, Д. А. Поспелов, В. А. Путилов, Ф. С. Робертс, Т. Л. Саати, В. Н. Сидоренко, В. Б. Силов, М. Н. Узяков, X. Уэно, Дж. Форрестер, А. Я. Фридман, В. А. Цыбатов, Р. Шеннон и др.

Рассматривая эволюцию подходов к управлению урбанизированной территорией, можно говорить о росте интереса к организации городской среды, точкой отсчета в которой является человек и его ежедневные потребности (В. Вучик, Я. Гейл, Дж. Джекобс, Ч. Лэндри). При этом исследовательские подходы к вопросу прогнозирования развития города и поддержки принятия управленческих решений по-прежнему ориентированы на рассмотрение обезличенной системы показателей, которая в малой степени принимает во внимание сложный характер процессов, связанных с реакцией жителей городов на планируемые изменения.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка моделей и методов поддержки принятия решений в управлении урбанизированной территорией для организации эффективного функционирования системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖД) человека в городе.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ существующих подходов к организации процессов обеспечения потребностей жителей города.
2. Определить способы оптимизации структуры системы обеспечения жизнедеятельности с позиции реализации потребностей жителей городов.
3. Разработать подходы к поддержке принятия решений по управлению системой обеспечения жизнедеятельности в городе.
4. Разработать методы сбора и анализа разнородных данных, характеризующих протекающие в городе процессы.
5. Разработать варианты реализации современных механизмов взаимодействия с городской средой для создания комфортных условий доступа к услугам и эксплуатации элементов инфраструктуры.

Объект исследования: средства ИКТ для управления системой обеспечения жизнедеятельности.

Предмет исследования: методы и подходы совершенствования процессов обеспечения потребностей жизнедеятельности человека в городе.

Гипотеза исследования: внедрения интегрирующего информационно-технического комплекса позволит провести реструктуризацию, преобразование и оптимизацию механизмов и процессов обеспечения жизнедеятельности человека в городском пространстве.

Научная новизна. Разработан комплекс методов, моделей и программных инструментов повышения эффективности обеспечения потребностей жителей города, включающий в себя:

1. подход к поддержке принятия решений с использование разнородных данных в задачах обеспечения потребностей жителей города, отличием которого от существующих является применение алгоритма обработки экспертной информации, основанного на технологии диалогического согласования открытых данных в логически замкнутом опросном цикле;
2. модель управления городом на основе интеркоммуникационной системы, обеспечивающей потребности жизнедеятельности человека в условиях городской среды;
3. метод оценки стратегий управления городом на основе когнитивного моделирования, учитывающий временные и финансовые затраты, как критерии эффективности функционирования системы обеспечения жизнедеятельности.

Теоретическая значимость. Разработанная модель интеркоммуникационной системы, обеспечивающей функционирование города, ориентирована на учет разнородных массивов данных о потребностях человека в процессе принятия решений по управлению развитием урбанизированной территории.

Практическая значимость. Предложенные методы, модели и алгоритмы были применены в деятельности департаментов и комитетов администрации г. Волгограда в качестве информационно-аналитического обеспечения при корректировке Стратегического плана устойчивого развития Волгограда до 2025 года. Разработаны программные средства для работы с качественными данными и реализации моделей информационного взаимодействия.

Положения, выносимые на защиту.

1. Модель интеркоммуникационной системы, обеспечивающей информационное взаимодействие для управления СОЖД в условиях урбанизированной территории в соответствии с концепцией открытой городской среды.

2. Алгоритм согласования экспертных оценок и верификации качественных данных на основе метода Сократического диалога.

3. Когнитивная модель городской среды для применения когнитивного моделирования в управлении развитием города: модели и сценарии поддержки принятия управленческих решений.

Методы исследования. В диссертации использованы методы системного анализа, теории управления, теории информационных процессов и систем, теории принятия решений, имитационного моделирования, проектирования информационных систем, институционализма, теории мотивации, теории потребностей, экспертных оценок.

Апробация. Основные положения и материалы диссертационной работы представлены на мероприятиях: XI, XII, XV Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2006, 2007, 2010), Х Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Молодежь и экономика: новые взгляды и решения» (Волгоград, 3-5 февраля 2010 г.), I инновационная выставка достижений молодежи Волгоградской области (13-15 декабря 2011 г.), Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании ‘2011» («’2012») (Одесса, 2011, 2012), Всероссийская заочная научно-техническая конференция «Современные технологии и управление» (Волгоградская область, р.п. Светлый Яр, 2012), заседания Рабочих групп по комплексному обновлению Стратегического плана устойчивого развития Волгограда до 2025 года (Волгоград, 29.01-04.02.2013), XIII Международная молодежная научная конференция «Интеллект и наука» (Красноярский край, Железногорск, 16-18 апреля 2013 г.), IХ Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященная 385-летию со дня основания г. Красноярска «Молодежь и наука» (Красноярск, 15-25 апреля 2013 г.), Межрегиональная научно-практическая конференция «Теория и практика формирования промышленной политики в современных российских условиях» (Волгоград, 19 апреля 2013 г.), Международная научно-практическая конференция «Инновационные информационные технологии» (Чехия, Прага, 22-26 апреля 2013 г.), VII Всероссийской научная школы-семинара молодых ученых, аспирантов и студентов «Семантические технологии – 2013» (Таганрог, 2013), IADIS International conference ICT, Society and Human Beings 2013 (Чехия, Прага, 24-26 июля 2013 г.).

Автор награжден грантом УМНИК («Участник молодежного научно-инновационного конкурса», 2013) за инновационный проект «Информационно-технический комплекс оптимизации жизнедеятельности человека в городском пространстве».

Тематика работы поддержана грантами РФФИ:

12-07-00760-а «Разработка теоретических основ анализа синергетических механизмов информационного влияния узлов социальных коннективистских систем»;

13-07-00219-а «Интеллектуальная поддержка задач стратегического планирования на основе интеграции когнитивных и онтологических моделей»;

13-01-00798-а «Интеллектуальная поддержка рациональной эксплуатации технических систем на основе онтологического инжиниринга, агентного и математического моделирования и методов поддержки принятия решений и управления».

Публикации. По результатам выполненных научных исследований в 2007-2013 гг. опубликована 21 печатная работа, отражающая основное содержание диссертации, в том числе 8 публикации в журналах и сборниках, входящих в перечень рекомендуемых ВАК, и 1 в трудах конференции, индексируемой в SCOPUS. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013614145.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и девяти приложений. Объём диссертационной работы – 132 страницы основного текста, включающего 31 рисунок, 12 таблиц и список использованной литературы из 140 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту. Кратко излагается содержание глав диссертации.

В первой главе проводится анализ исследуемой области: определяется соотношение повседневной активности конкретного человека и формируемых обществом инструментов ее сопровождения.

Жизнедеятельность человека – это непрерывный процесс проявления и реализации разнообразных потребностей. В рамках существующих условий определяются подходы, а также качественные и количественные характеристики услуг, получаемых от субъектов и объектов среды для реализации этих потребностей.

Одним из специфичных мест пребывания человека, удовлетворения всех первичных и продуцирования новых потребностей является город. Представляя собой концентрированную мозаичную структуру, город объединяет потенциал и распределяет ресурсы между группой пользователей, представленной частными и коллективными акторами и фрагментом биосферы. Другой основной чертой, характеризующей городскую систему, является ее центростремительность, основанная на принципах иерархичности общества, определяющая создание институтов управления и регулирования в пределах территориально ограниченного пространства.

С течением времени были выработаны некоторые стандартные структуры организации функционирования городских сообществ. Такие структуры варьируются в зависимости от действующего в глобальном регионе национально-государственного и общественного устройства. Так, городское управление в России, представленное структурой органов местного самоуправления (МСУ), имеет ярко выраженный ведомственный характер. Практически идентичная конфигурация с корректировкой на географические условия повторяется на всей территории страны, что не отвечает запросу времени на применение гибких, тонко настраиваемых, проектно ориентированных систем управления (СУ).

Организация процесса предоставления населению коммерческими и государственно-муниципальными учреждениями услуг все больше включает информационные технологии (ИТ), как базу совершенствования отдельных элементов и системы в целом. Современный уровень развития ИКТ позволяет создавать решения, объединяющие физические объекты среды и удаленное распределенное использование информации.

Определение адекватных сегодняшним возможностям ИТ способов обеспечения потребностей жизнедеятельности человека становится одной из базовых задач муниципального управления для формирования устойчивого развития городской среды и, соответственно, актуальной исследовательской задачей. Но, кроме того, на основе проведенного анализа были сделаны выводы о том, что, не смотря на идущие в различных отраслях обеспечения городской жизнедеятельности человека процессы внедрения интегрированных систем ИКТ, для эффективного функционирования таких комплексов необходимы СУ, способные учитывать многофакторную сущность и сложную структуру городской среды.

Во второй главе предлагаются способы совершенствования процессов, организующих функционирование системы обеспечения жизнедеятельности человека в городском пространстве.

Для оценки эффективности протекающих процессов необходимо сформировать соответствующие критерии. Функционирование системы обеспечения жизнедеятельности основано на работе инфраструктуры городской среды. Способность инфраструктуры удовлетворять потребности жителей на каждом условно-обособленном фрагменте городского пространства определяется ресурсным обменом. Тогда за критерии эффективности функционирования инфраструктуры целесообразно принять затрачиваемые человеком время (T) и финансы (F) на пользование общественными и законодательно закрепленными благами:

T – время, как невосполнимый ресурс жизнедеятельности;

F – финансы, как эквивалент затрат производства и потребления.

Реализацию потребности можно измерить суммой условных единиц стоимости:

CIN = G + S + C,

где G – стоимость товаров, потребленных в процессе реализации потребности;

C = Tc * Fe – стоимостной эквивалент времени (Tc), затраченного потребителем на реализацию потребности;

S = Σ(Tp_i * Fe_i) – суммарный стоимостной эквивалент времени (Tp) на оказание комплекса услуг в процессе реализации потребности;

Fe – коэффициент финансового эквивалента средней стоимости часа человеческой деятельности с учетом профессиональной специализации;

i = [1, n] – множество услуг, реализующих определенную потребность.

В целях повышения эффективности обслуживания инфраструктурой потребностей человека возможно улучшение качества предоставляемых услуг в рамках действующей модели или применение иной модели обеспечения потребностей жизнедеятельности. При современном уровне технического развития составляющих системы городской инфраструктуры новая модель реализации потребностей должна основываться на принципах открытости информации и технологичности доступа к ней, что достигается путем применения инфокоммуникационных технологий.

Существующий в России подход к обеспечению жизнедеятельности в городе основан на принципе структурной обособленности государственно-муниципального сектора от частных организаций, представляющих услуги жителям города. Примером решения задачи формализации функций управления и жизнеобеспечения может служить «Тилбургская модель» (Tilburg Model) администрирования, рассматривающая город, как холдинговую организацию, включающую ряд подразделений. Политические задачи исполнительной власти реализуются в разработке плана развития с учетом мнения жителей, стандартов предоставления услуг и корректировки работ по результатам оценок. Административные задачи решаются подразделениями – коммерческими центрами, удовлетворяющими потребности жителей в продуктах и услугах с минимизацией производственных издержек согласно планам, задаваемым на уровне политик развития.

Для соответствия современным условиям, предлагается модель оказания услуг населению (рис. 1), предоставляющая возможность конкурентного равновесного выбора между предложением муниципальных учреждений, коммерческих организаций или бюджетно-контрактных сервисов сторонних организаций. Такой подход с введением муниципальных услуг в поле прямой или косвенной конкуренции с частным сектором позволяет повысить контроль качества предоставляемых услуг. Формируемая сервисная модель предлагает потребителю «супермаркет» решений вместо монополии поставщиков. В единую систему реализации потребностей жизнедеятельности включаются наиболее эффективные организационные структуры, способные обеспечить необходимое качество услуг, совместив его с максимизацией социально-экономических преимуществ.

Анализ существующих подходов к формированию структуры и функций городских систем позволил классифицировать задачи по обеспечению жизнедеятельности и предложить модель интеркоммуникационной системы реализации потребностей жителей города (рис. 2). Разработанная модель основана на выделение трех ключевых сегментов городской среды («население», «территория», «развитие») и может быть задана множеством:

ISENI = (R, M, F, W),

где R – множество потоков запросов-откликов на доступ к обзору ресурсов системы, описывающих процедуру поиска в сюжетных блоках единого интерфейса взаимодействия с городской средой и получение данных о субъектах, объектах и учетных единицах городского пространства в формате карт-профилей «потребностей и отношений»;

M – множество управляющих воздействий (пользовательских, сервисных, служебных), передаваемых напрямую или опосредованно через центр управления городом на систему входящих в инфраструктуру физических и информационных объектов, а также процессов обеспечения жизнедеятельности человека в городском пространстве;

F – информационные потоки обратной связи, транслирующие данные «с мест» для корректировки решений о развитии в процессе их согласования в управляющем центре;

W – совокупность команд создания новых и обновления существующих записей данных (внесенных пользователями или технически сгенерированных) при помощи средств доступа к системе.

Мониторинг и принятие адекватных управленческих решений требует выделения исследуемой системы из внешней среды. Предлагаемая модель позволяет описать городское пространство (жизнедеятельность людей, внешние связи, урбанизированную территорию), как целостную систему в окружающей среде.

Поддержание функционирования и развитие городской системы, основанной на принципах учета в первую очередь интересов населения требует организации информативной обратной связи, фиксации формализованных и неформализованных социальных запросов и их отражения в планах развития. Кроме того, практика европейских городов показывает, что эффективное управление невозможно без привлечения граждан к процессам принятия решений, непосредственно влияющих на качество жизни и способы реализации их потребностей. В данной работе учет партисипативных реакций жителей наравне с данными мониторинга среды позволил предложить модель управления СОЖД, отвечающую потребностям человека (рис. 3).

Представленная модель управления опирается на систему поддержки принятия решений (СППР), согласующую задачи оперативного и стратегического уровней целеполагания, как неотъемлемые составляющие устойчивого развития муниципального образования, формируя:

r(t) = (r₁(t), r₂(t), …, r_n(t)) – оценки альтернативных решений.

На вход СППР подается поток информации, состоящей из параметров состояния среды, включающей:

x_p(t) = (x_p1(t), x_p2(t), …, x_pa(t)) – результаты учета общественного мнения;

x_f(t) = (x_f1(t), x_f2(t), …, x_fb(t)) – статистические данные о городе;

v(t) = (v₁(t), v₂(t), …, v_k(t)) – неконтролируемые воздействия и случайные возмущения.

Ядром системы и объектом управления выступает система обеспечения жизнедеятельности, отвечающая за реализацию потребностей человека в данных условиях городской среды.u(t) = (u₁(t), u₂(t), …, u_m(t)) – подаваемые в СОЖД управляющие воздействия, которые представлены в виде системы правил, формализуемой законами, указами, подзаконными нормативными актами, постановлениями, планами, программами, правилами и нормами, приказами, распоряжениями, материальными и моральными стимулами. Правила регламентируют структуру распределения ресурсов (материальных, трудовых, финансовых, временных) и определяют способ реализации принятых решений.

Значительный объем разноформатных слабоструктурированных данных, генерируемых объектами обеспечения потребностей жизнедеятельности, обусловил необходимость поиска новых приемов поддержки принятия решений. Системный подход в обработке поступающего потока информации должен быть дополнен методами, которые будут адекватны структуре и формату информации на всех стадиях ее получения от расширенного набора источников: мнения и действия жителей, рабочие и регулярные статистические показатели, экспертная информация. При разработке СППР в таких условиях следует делать упор на работу с качественными данными, как многоуровневыми и многогранными хранилищами информации, несущими в себе сумму количественных значений в контексте характеристик среды их проявления и фиксации.

Для лиц, принимающих управленческие решения и передающих конечные воздействия на управление СОЖД, в оперативном управлении, при постоянном учете стратегических ориентиров, критически важен всесторонний анализ имеющихся сведений, представленный в соответствующей человеку системе восприятия информации. Познавательные методы исследования, такие как когнитивное моделирование и сценарное прогнозирование, коррелирующие с массивом входящего потока данных за счет гибкости и восприимчивости своего аппарата, способны сформировать на выходе пакет управленческих решений в форме, удобной для восприятия конечным пользователем.

В третьей главе рассматриваются решения по управлению в рамках предлагаемого комплекса обеспечения жизнедеятельности. Для решения задач прогнозирования развития города разработаны модели, описывающие внешнюю и внутригородскую среду.

За основу исследования внутригородской среды был взят район Волгограда, как обособленный территориальный элемент, обладающий набором полномочий в составе городской системы, но не являющийся муниципальным образованием. Проведенные исследования с применением различных аналитических методик и учетом разнородных массивов данных позволили выявить ключевые элементы городской системы – факторы модели и их начальные тенденции (табл. 1). Выявленные на основе экспертных опросов взаимосвязи факторов были представлены в виде когнитивной карты (рис. 4), которая является моделью исследуемой системы в виде взвешенного ориентированного графа.

Моделирование динамики развития системы осуществлялось с использованием аппарата когнитивного моделирования. Проверка адекватности построенной модели проводилась на основе ретроспективных данных по выбранным показателям 1993-1994 годов. Для прогнозирования развития территории на предстоящий период были использованы данные, относящиеся к 2010-2011 годам.

Табл. 1. Структуризация информации о городском районе

Цель управления на муниципальном уровне напрямую связана с повышением качества жизни населения, и потому при выборе направлений развития важно определить все возможные факторы, влияющие на этот показатель. Проанализировать перспективы развития городской среды позволило применение метода сценарного прогнозирования.

Одним из элементов нормального развития общества является низкий уровень преступности. Необходимо найти управляющие воздействия, оказывающие наибольшее влияние на сокращение числа преступлений, исходя из инструментов, имеющихся в распоряжении районных властей. Для этого на модели начальных условий, поочередно, задавалась величина каждого из управляющих факторов на уровне существенно усиливающего (0,5), при прочих равных условиях, и фиксировалась реакция системы на такое управление (табл. 1, столбец «Фактор «Зарег. преступ.»).

В рассматриваемых условиях развития городского района, наибольшее влияние на уровень регистрируемой преступности оказывают следующие факторы: «Количество действующих комитетов ТОС», «Благоустроенность территории» и «Деятельность ДНД». Для проверки промежуточных выводов, развитие района моделируется при задании управления (управление «2») по трем выявленным факторам на уровне умеренно усиливающего (0,3), при сохранении остальных управлений на прежнем уровне.

Достигаемые за счет опосредованного воздействия изменения в городской среде можно наглядно наблюдать при сравнении нескольких исследованных сценариев развития (табл. 2). Без активных управленческих воздействий на всех уровнях власти, тенденции значимых факторов остаются примерно на том же уровне. При этом, эффект от решения «популярных» и легко формулируемых в обществе проблем сопоставим с результатами целенаправленных управленческих воздействий на комплекс повседневных вопросов обеспечения жизнедеятельности города на местах (рис. 5).

Табл. 2. Тенденции ситуации в зависимости от сценария управления

Фактор	Началь-ная тен-денция	Тенден-ция самораз-вития	Сценарий «Разрешение острых проблем»	Сценарий «Управление на уровне района»
Развитие культуры и организация досуга	0,32	0,34	0,34	0,40
Развитие физкультуры и спорта	0,01	0,01	0,01	0,03
Количество субъектов хозяйственной деятельности	– 0,05	– 0,03	0,32	0,27
Численность населения	– 0,01	0,05	0,55	0,47
Социальное развитие	0,09	0,08	0,65	0,21
Развитие инфраструктуры туризма и рекреации	0,00	– 0,13	0,66	0,29
Промышленное производство	0,00	0,00	0,00	0,02
Экологическая опасность	– 0,10	0,16	– 0,19	0,12
Социальная напряженность	– 0,10	0,34	– 0,49	0,33
Зарегистрированные преступления	– 0,08	– 0,08	– 0,32	– 0,29

Примененное управление за счет ресурсов и в рамках полномочий администрации района («внутригородской уровень власти») позволяет достигнуть заметного сокращения уровня преступности, одновременно повышая показатели общественного развития и экономическую активность населения. Тем не менее, низкие результаты фактора социальной напряженности свидетельствуют о необходимости одновременной реализации ключевых на данном этапе потребностей населения, таких как «автодорожная инфраструктура», «жилой фонд», «дошкольные учреждения», работа над которыми относится к полномочиям администрации города и региона («общегородской уровень власти»).

Оценка соотношения затрат, требуемых для исполнения своих полномочий администрациями различного уровня, и получаемых тенденций развития городской среды показала, что управления на внутригородском уровне власти на 23% эффективнее управления на общегородском уровне. Проведенное исследование позволяет сделать вывод, что только совместная работа всех уровней власти, общественного самоуправления, граждан и хозяйствующих субъектов позволит при организации функционирования СОЖД получить наибольший эффект в кратчайшие сроки с меньшими затратами ресурсов.

В четвертой главе описываются разработанные алгоритмы, пользовательские программные инструменты и модели информационного взаимодействия, реализующие составляющие системы обеспечения жизнедеятельность человека в городе на уровне местного сообщества.

В работе над моделями городской среды была выявлена проблема формализации экспертной информации. Экспертные опросы, предоставляющие богатый материал, тем не менее, представляют собой совокупность качественных характеристик исследуемого объекта. Для решения проблемы идентификации и структуризации экспертных оценок было предложено использовать метод Сократического диалога.

Данный метод диалогической обработки открытых вопрос применяется для работы с текстовой информацией. При этом под «текстом» понимается базовая составляющая любого информационного потока, выраженного в формате символов или мультимедиа. Метод Сократического диалога имеет обобщенную структуру, набор упражнений, нацеленных на решение частных задач обработки текста, и слабоформализованную, но широкую практику исследований, проводимых в очных группах.

В рамках диссертационного исследования был разработан алгоритм, реализующий базовые элементы структуры Сократического диалога (рис. 6), что позволило расширить функциональность предлагаемых в работе методов использования разнородных источников данных о городской среде и информационно-аналитической поддержки стратегического планирования. Алгоритм был опробован при проведении экспертных опросов для последующего построения, в том числе, описанной выше модели внутригородской среды.

Созданный алгоритм подготовлен для включения в пакет программных инструментов организации дистанционных исследований проблемной области на стадии экспертных опросов. Кроме того, в данный пакет входит разработанный программный комплекс для генерации когнитивных моделей на основе экспертных данных, позволяющий объединить информацию, получаемую от различных источников. Как показала исследовательская практика, данные городской среды, прямая информация от населения, экспертные опросы, статистика могут быть достаточно формализованы для построения адекватных моделей, описывающих функционирование урбанизированной территории. Результаты внедрения разработанных инструментов позволяют говорить об эффективности их применения в работе лиц, принимающих управленческие решения в задачах обеспечения жизнедеятельности в условиях городской среды, что подтверждается актом о внедрении в работе администрации Волгограда.

Система взаимодействия власти и общества на принципах открытости исполнительных органов, подразумевает свободный обмен информацией и стимулирование участия населения в подготовке, реализации и контроле управленческих решений. При этом основные направления влияния общественности проявляются в виде суммы повседневных реакций людей на городскую среду и через институт представительной власти.

В рамках предлагаемого подхода по организации функционирования СОЖД разработан ряд ИКТ сервисов, предназначенных для реализации взаимодействия с городской средой и доступа к услугам. Коммуникации и воздействие человека на элементы городской инфраструктуры – это информация о структуре и объеме потребностей населения в конкретных точках городского пространства. Задачи по аккумулированию таких данных позволяет решать разработанное мобильное приложение.

Сервис коллективной разметки территории локализует потребительские запросы, предоставляя возможность собрать статистику о специфике предпочтений различных групп населения (например, велосипедистов, родителей с детьми в колясках, маломобильных групп населения), оценки качества, благоустроенности и доступности конкретных территорий. На основе полученной информации могут быть приняты непосредственные управленческие решения: о модернизации участка городской территории (развитии общественных пространств, перспективной эксплуатации коммерческой недвижимости), об удовлетворении текущих нужд жителей (размещение пандусов, светофорных переходов, велопарковок), по внедрению современных концепций градоустройства (развитие локальной пешеходной доступности, организация перехватывающих парковок). В дальнейшем данные такого рода применяются в процессе построения комплексной модели развития городской среды.

Актуальной задачей следующего уровня является обеспечение непосредственного электронного взаимодействия населения и власти. Использование социально-сетевого функционала расширяет потенциал существующих информационных систем в плане повышения эффективность электронного самоуправления. Наличие сетевой платформа, включающей информационную базу по субъектам гражданских и правовых отношений местных сообществ, предоставляет возможность реализовать модуль организации взаимодействия по вопросам принятия коллективных решений, формирования наблюдательных советов, проведения опросов и выборов. На примере задачи разработки инструмента взаимодействия, в работе исследованы ключевые элементы и процедура функционирования подсистемы «выборов-голосований», являющейся частью механизма общественного участия в местном самоуправлении. Предлагаемый модуль организации и проведения голосований включает набор инструментов, формирующих требуемую выборку по участникам процесса волеизъявления в широком диапазоне переменных, а также позволяющих обеспечить свободную структуру процесса и наглядность представления полученных результатов.

Предлагаемые в диссертации модели информационного взаимодействия дополняют нижний уровень местного самоуправления, отвечающий за самоорганизацию на уровне сообществ и хозяйствующих субъектов. Прозрачность выборного процесса, универсальность и открытость опросных систем, учет мнения жителей при решении конкретных задач городского развития способны сократить репутационные, материальные и временные затраты на их реализацию, повысив тем самым эффективность комплекса мероприятий по организации функционирования СОЖД.

В заключении обобщаются результаты проведенного исследования.

В приложениях приведены:

• потребности жизнедеятельности человека;
• архитектура интеркоммуникационной системы обеспечения потребностей жителей города;
• матрицы взаимовлияний и когнитивные карты моделей;
• определение и обоснование степени взаимовлияния факторов модели «Внутригородская среда Волгограда»;
• акт внедрения;
• алгоритм диалогического согласования экспертной информации;
• свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ;
• реализация программного комплекса генерации когнитивных моделей;
• грамоты и награды в конкурсах.

Основные результаты работы

Главным результатом работы является создание моделей и методов поддержки принятия решений в управлении урбанизированной территорией, позволяющих повысить экономическую эффективность организации функционирование системы обеспечения жизнедеятельности до 25% за счет применения информационных средств учета потребностей жителей города. Также могут быть выделены следующие основные результаты:

1. в качестве критериев эффективности функционирования элементов и в целом системы обеспечения жизнедеятельности предлагается использовать затраты времени и финансовых ресурсов конкретного человека на пользование общественными и законодательно закрепленными благами;
2. на основе проведенного анализ потребностей человека и существующих типов организации городского управления разработана структура системы обеспечения жизнедеятельности в условиях городской среды;
3. разработана модель интеркоммуникационной системы, реализующей посредством ИКТ комплекс потребностей жизнедеятельности человека в условиях урбанизированной территории в соответствии с концепцией открытой городской среды;
4. разработан подход к использованию разнородных данных о городской среде в целях повышения эффективности функционирования СППР при управления СОЖД города;
5. разработан и протестирован алгоритм согласования экспертных оценок, позволяющий работать с открытыми вопросами и качественными характеристиками исследуемого объекта;
6. разработан метод информационно-аналитической поддержки стратегического планирования городского развития на основе когнитивного моделирования, который использовался при корректировке Стратегического плана устойчивого развития Волгограда до 2025 года, о чем свидетельствует акт о внедрении в работе департаментов и комитетов администрации г. Волгограда;
7. разработаны программные комплексы, реализующие элементы метода поддержки принятия решений при сборе и обработке информации о городской среде.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи в журналах и сборниках, рекомендованных ВАК:

1. Барабанов, Г. П. Применение метода когнитивного моделирования для автоматизации управления качеством продукции / Г. П. Барабанов, Д. С. Парыгин // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Прогрессивные технологии в машиностроении. Вып. 3 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2007. – № 4(30). – С. 12-15.
2. Барабанов, Г. П. Повышение эффективности автоматизированного производства на основе имитационного моделирования / Г. П. Барабанов, Д. С. Парыгин // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Прогрессивные технологии в машиностроении. Вып. 4 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – № 9(47). – С. 59-63.
3. Парыгин, Д. С. Построение траекторий территориального развития на основе методов сценарного прогнозирования [Электронный ресурс] / Д. С. Парыгин, Н. П. Садовникова, Н. П. Жидкова // Интернет-вестник ВолгГАСУ : серия Строительная информатика. – 2012. – № 8 (24). – Режим доступа : http://vestnik.vgasu.ru/attachments/ParyginSadovnikova-2012_8(24).pdf
4. Камаев, В. А. Инструменты общественного участия в практике электронного самоуправления / В. А. Камаев, Д. С. Парыгин // Вестник компьютерных и информационных технологий. – М. : Издательский дом «Спектр», 2013. – № 9 (111). – С. 40-46.
5. Парыгин, Д. С. Модель интеркоммуникационной системы обеспечения потребностей жителей города / Д. С. Парыгин // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 17 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград : ИУНЛ ВолгГТУ, 2013. – № 14(117). – С. 90-95.
6. Парыгин, Д. С. «Новый урбанизм» в крупном промышленном городе / Д. С. Парыгин // Региональная экономика: теория и практика : Специальный выпуск журнала по итогам конференции «Теория и практика формирования муниципальной промышленной политики в современных условиях» (19.04.2013, г. Волгоград). – М. : Издательский дом «ФИНАНСЫ и КРЕДИТ», 2013. – № 38 (317). – С. 35-40.
7. Парыгин, Д. С. Оценка эффективности стратегий управления городским районом на основе сценарных моделей / Д. С. Парыгин // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 16 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград : ИУНЛ ВолгГТУ, 2013. – № 8(111). – С. 98-103.
8. Парыгин, Д. С. Развитие промышленности в условиях комплексной информатизации города [Электронный ресурс] / Д. С. Парыгин // Интернет-вестник ВолгГАСУ : серия Строительная информатика. – 2013. – № 9 (26). – Режим доступа : http://vestnik.vgasu.ru/attachments/Parygin-2013_9(26).pdf
9. Scenario forecasting of sustainable urban development based on cognitive model / N. P. Sadovnikova, D. S. Parygin [et al] // ICT, Society and Human Beings 2013 : Proceedings of the IADIS International Conference, Section I, Prague, Czech Republic, 24-26 July 2013. – IADIS Press, 2013. – P. 115-119.

Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ:

1. Программный комплекс для генерации когнитивных моделей на основе экспертных данных : Св. о гос. рег. прогр. для ЭВМ №2013614145 / Н. П. Жидкова, Н. П. Садовникова, Д. С. Парыгин ; правообладатель ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет». – №2013611960 ; поступ. 15.03.13 ; зарег. 24.04.13.

Статьи в сборниках научных трудов и периодических изданиях:

1. Парыгин, Д. С. Когнитивное моделирование качества производственного процесса / Д. С. Парыгин // XI Региональная конф. молод. исследователей Волгоградской области, Волгоград, 8-10 нояб. 2006 г. : тезисы докл. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2007. – С. 102-103.
2. Парыгин, Д. С. Обеспечение качества продукции на основе моделирования производственных процессов / Д. С. Парыгин // XII Региональная конф. молод. исследователей Волгоградской области, Волгоград, 13-16 нояб. 2007 г. : тезисы докл. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – С. 122.
3. Парыгин, Д. С. Повышение эффективности управления социально-экономическим развитием крупного города на основе метода когнитивного моделирования / Д. С. Парыгин // Молодежь и экономика: новые взгляды и решения : межвуз. сб. тр. Х Всероссийской науч.-практич. конф. молод. ученых, Волгоград, 3-5 фев. 2010 г. / ВолгГТУ ; под ред. Л. С. Шаховской. – Волгоград : ИУНЛ ВолгГТУ, 2010. – С. 12-14.
4. Парыгин, Д. С. Информационно-технический комплекс оптимизации жизнедеятельности человека в городском пространстве / Д. С. Парыгин // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании ‘2011 : сб. науч. тр. SWorld по матер. междунар. науч.-практич. конф., 20-27 дек. 2011 г. – Одесса : Черноморье, 2011. – Вып. 4. – Т. 5. – С. 36-38.
5. Парыгин, Д. С. Прогнозирование развития муниципальных образований на основе мониторинга социальной сети / Д. С. Парыгин // XV Региональная конф. молод. исследователей Волгоградской области, Волгоград, 9-12 нояб. 2010 г. : тезисы докл. / ВолгГТУ. – Волгоград : ИУНЛ, 2011. – С. 195-196.
6. Информационно-аналитическая поддержка в вопросах построения системы управления стратегией развития муниципальных образований / Д. С. Парыгин [и др.] // Современные технологии и управление : матер. Всероссийской заоч. науч.-технич. конф. / Филиал МГУТУ им. К. Г. Разумовского в р.п. Светлый Яр [и др.]. – Светлый Яр, 2012. – С. 104-107.
7. Садовникова, Н. П. Построение моделей развития города. Системно-динамический подход / Н. П. Садовникова, Д. С. Парыгин, Е. В. Манунина // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании ‘2012 : сб. науч. тр. SWorld по матер. междунар. науч.-практич. конф., 18-27 дек. 2012 г. – Одесса : КУПРИЕНКО, 2012. – Вып. 4. – Т. 13. – С. 73-76.
8. Концепция информационно-аналитической системы управления развитием города / Д. С. Парыгин [и др.] // Инновационные информационные технологии : матер. междунар. науч.-практич. конф., Прага, 22-26 апр. 2013 г. – М. : МИЭМ НИУ ВШЭ, 2013. – Т. 4. – С. 205-213.
9. Парыгин, Д. С. Комплексная информатизация обслуживания потребностей коллективного отдыха человека в условиях городской среды / Д. С. Парыгин // Интеллект и наука : труды XIII Междунар. молодеж. науч. конф., Железногорск, 16-18 апр. 2013 г. / Железногор. филиал СФУ. – Железногорск, 2013. – С. 108-110.
10. Парыгин, Д. С. Мобильные приложения для реализации потребностей в сфере туризма и сервисной инфраструктуры / Д. С. Парыгин, Е. П. Гнедкова // Семантические технологии – 2013 : Семантическая интерпретация и интеллектуальная обработка данных и ее приложение в информационном поиске : сб. тр. VII Всероссийской науч. школы-семинара молод. ученых, аспирантов и студентов / Международная лаборатория ELDIC ; Южн. федер. ун-т. – Таганрог : Изд-во ЮФУ, 2013. – С. 164-168.
11. Парыгин, Д. С. Экспертно-информационная поддержка управления городом [Электронный ресурс] / Д. С. Парыгин // Молодежь и наука : сб. матер. IХ Всероссийской науч.-технич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием, посвященной 385-летию со дня основания г. Красноярска, Красноярск, 15-25 апр. 2013 г. / Сиб. федер. ун-т. – Красноярск, 2013. – Режим доступа : http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2013/thesis/s044/s044-035.pdf
12. Sadovnikova, N. P. Quality management of urban environment using the system dynamics method [Electronic resource] / N. P. Sadovnikova, D. S. Parygin, E. V. Manunina // Modern scientific research and their practical application. – 2013. – Is. 4 (J113). – Vol. J11307. – P. 176-182. – Mode of access : http://sworld.com.ua/e-journal/j11307.pdf

Автор выражает благодарность:

–  Дулиной Надежде Васильевне, профессору, доктору социологических наук, заведующей кафедрой «История, культура и социология» ВолгГТУ, за консультации в процессе проведения исследования;

–  руководителям и сотрудникам отраслевых и территориальных подразделений администрации городского округа город-герой Волгоград за предоставленные для исследования данные;

–  руководству компании IndexPrint (ООО «Компания ИндексПринт», г. Волгоград) за техническую поддержку при реализации ряда компонентов исследовательской работы.