Концепция информационно-аналитической системы управления развитием города

Концепция информационно-аналитической системы управления развитием города / Д. С. Парыгин, В. А. Камаев, Н. П. Садовникова, А. Ю. Миронов // Инновационные информационные технологии : матер. Междунар. науч.-практич. конф., Прага, Чехия, 22–26 апр. 2013 г. – М. : МИЭМ НИУ ВШЭ, 2013. – Т. 4. – С. 205–213.

Авторы:

Парыгин Данила Сергеевич
Камаев Валерий Анатольевич
Садовникова Наталья Петровна
Миронов Андрей Юрьевич

Аннотация. В работе рассмотрена концепция информационно-аналитической системы управления развитием города. Представлена когнитивная модель городского района, как инструмент для прогнозирования социально-экономического развития и поддержки принятия управленческих решений.

Ключевые слова:

Управление развитием города представляет собой особый вид целенаправленной деятельности, состоящей в планировании, регулировании и контроле процессов, обеспечивающих получение новых качественных свойств урбанизированной территории, как системы, формирующей условия жизни и деятельности населения. Необходимость принятия текущих решений с учетом стратегических целей, обязывает уделять особое внимание прогнозированию, аналитической поддержке и согласованию повседневных задач с долгосрочными планами развития, а также учету неоднозначности и неопределенности вероятного будущего. Интеграция информационных потоков и аналитических методов в рамках единой системы позволит преодолеть автономизацию отдельных управляющих структур и консолидировать усилия всех участников процесса управления городом. Информационно-аналитическая система (ИАС) необходима для решения задач исследования тенденций и закономерностей изменения факторов внешней и внутренней среды, их связей и взаимовлияний, структуризации проблемных отраслей и поиска методов их разрешения, прогнозирования, обозначения и обоснования целей развития, выявления методов, организационного и ресурсного потенциала [1]. В этой концепции подсистема моделирования становится ядром ИАС, определяет способы учета обратных связей при оперативном регулировании и корректировке планов развития.

Информационно-аналитическая поддержка процессов управления городом

Активная работа на региональном уровне в сфере создания информационных систем, охватывающих как отдельные подразделения муниципалитетов, так и региональные органы управления в целом, с каждым годом набирают все большие число инициатив. С середины прошлого десятилетия ведутся разработки интегральных комплексов, в задачи которых входит объединение сложных структур, массивов обособленных информационных систем [2-4].

Особенностью задач принятия решений при управлении муниципальным образованием является необходимость анализа больших объемов разнородной информации, несогласованность целей различных субъектов (бизнеса, социума, власти), сложность и неоднозначность выбора управляющих воздействий. Практически утвердившимся стандартом современных информационных систем (ИС), является включение модулей для решения задач мониторинга, анализа, прогноза и поддержки принятия управленческих решений. Процесс внедрения ИС связан с:

– оптимизацией структуры и организационно-управленческого механизма устойчивого развития, согласованием компетенций, полномочий и ответственности всех субъектов для обеспечения доступности, качества и эффективности функционирования;

– обучением и повышением эффективности кадрового обеспечения управления;

– построением многоуровневой интегрированной автоматизированной территориально-распределенной информационно-технической системы с учетом социальных и экономических потребностей города, запросов личности, общества и государства, обеспечивающей оперативный обмен информацией, доступ к элементам урбанизированной территории;

– реализацией комплекса информационных подсистем, обеспечивающих сбор, обработку и хранение профильной информации, оперативное управление в рамках отведенного функционала и межведомственное взаимодействие с различными элементами единой системы;

– организацией единого электронного документооборота, автоматизацией подготовки и отработки документов, оптимизацией информационных потоков и хранилищ данных;

– реализацией взаимодействия пользователей (сотрудников, населения, внешних) с отдельными подсистемами, управлением правами доступа и информационной безопасностью;

– организацией информационно-аналитической подсистемы, обеспечивающей всесторонний мониторинг, комплексный учет и анализа показателей, а также представлением обработанной и наглядно интерпретированной информации для оценки эффективности деятельности субъектов территории и последствий управленческих решений;

– моделированием процессов, формированием стратегических и оперативных прогнозов развития, созданием благоприятных условий для принятия управленческих решений [2, 3].

Органами власти различного уровня признается, что оперативный доступ к информационным ресурсам и возможность модельных экспериментов при принятии управленческих решений являются основными условиями повышения оперативности и эффективности управления в целом [2, 4].

Информационно-аналитические системы предназначены для сбора, обработки и анализа данных, необходимых для мониторинга ситуации и поддержки принятия решений на всех уровнях управления. ИАС включают инструменты моделирования, способны описать фактическое и планируемое состояние объектов социально-экономической сферы и оценить эффективность деятельности органов местного самоуправления [4]. Можно выделить следующие задачи, на решение которых ориентированы ИАС:

1. Сбор, хранение и отображение информации, необходимой для решения задач управления.

2. Предварительный анализ данных.

Получаемая из различных источников информация разнородна по своему составу, имеет огромные объемы и разные форматы. Для дальнейших исследований необходимо привести все данные к единому формату и единой структуре, определить оптимальную форму хранения и провести предварительный анализ на основе методов Data mining [5].

3. Структуризация знаний.

На этапе выбора факторов и формирования целей может быть использована методология SWOT-анализа, по результатам которого можно судить о ресурсах, необходимых для реализации имеющихся возможностей и предварительно оценить риски реализации планов и программ. Задача SWOT-анализа – структурирование мнений экспертов и определение направлений дальнейших исследований.

4. Построение и оценка сценариев развития.

Для поддержки принятия решений могут быть использованы технологии имитационного и сценарного моделирования. Методы прогнозирования в условиях высокой неопределенности и быстрых изменений внешней среды должны иметь возможность анализа различных вариантов развития будущего, в том числе выбора приемлемой стратегии даже в случае реализации наихудшего сценария.

5. Оценка экономической эффективности стратегических планов и программ.

Информация, полученная в процессе анализа, является ключевой при обосновании инвестиций и корректировке бюджетной политики [6].

По результатам анализа задач можно сформулировать общие требования к информационно-аналитической системе поддержки принятия решений в управлении развитием города. Система должна:

– поддерживать постановку слабо структурированных задач;

– поддерживать принципы разработки и функционирования открытых систем;

– поддерживать функции лица принимающего решения (ЛПР) как аккумулирующего, коммутирующего и координирующего информационного центра;

– использовать методы и модели  для представления и использования нечеткой информации;

– использовать методы имитационного, когнитивного и сценарного моделирования для анализа ситуаций;

– поддерживать атрибутивное описание объектов с неограниченным числом характеристик;

– интегрироваться с другими элементами системы верхнего уровня, такими как базы данных, регулирующие сценарии, центры ситуационных исследований.

Исходя из выявленных требований к ИАС, а также необходимости сбалансированного распределения задач и функций между уровнями системы был определен состав подсистем и построена ее архитектура (рис. 1). Такая информационно-аналитическая система может входить в состав центра управления городом. На рисунке 1 представлена часть подсистем территориально-распределенного информационно-технического комплекса, доступ к которым позволяет получать данные и протоколы для работы ИАС. Важной составляющей информационно-аналитической системы, направленной на поддержку принятия управленческих решений, является комплекс моделей, позволяющих исследовать объект в развитии. Создаваемые в рамках системы ИАС модели должны изменяться в зависимости от особенностей решаемой задачи, т.е. используемые технологии моделирования должны быть адаптивными и ориентированными на знания о предметной области [7].

Имитационные модели предоставляют возможность связать текущее состояние объекта и множество сценариев с превалирующим прогнозным состоянием, получить ответы на вопрос «что, если…» и «что нужно, чтобы…» при решении задач прогнозирования, планирования и оптимизации. Когнитивное моделирование, являющееся одним из классов имитационного моделирования, обладает необходимым функционалам для концептуализации знаний об объекте, создания спектра альтернативных сценариев и формирования базы для последующего углубленного исследования. Такие модели, построенные с учетом мнения специалистов предметной области, данных статистики, опросов и другой информации доступной на начальном этапе исследования города, структурируют поступающие количественные и качественные данные от различных составляющих системы [6, 8].

Инструментарий подсистемы моделирования

Разработка модели, применимой в описанной ИАС была проведена в рамках выполнения научно-исследовательской работы по заказу Филиал ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в р.п. Светлый Яр Волгоградской области. В качестве объекта исследования выступал городской район г. Волгограда, как обособленный территориальный элемент, обладающий набором полномочий в составе городской системы, но не являющийся муниципальным образованием.

При рассмотрении такой сложной системы как городской район (ГР) необходимо учитывать экономический, социальный и политический аспекты его функционирования. Это порождает сложности связанные с особенностями таких систем, а именно:

– взаимосвязанность происходящих процессов – невозможно рассматривать только лишь экономический, политический или социальный аспект функционирования ГР, все процессы необходимо исследовать в совокупности;

– отсутствие в ряде случаев количественной информации – необходимость учитывать качественную информацию о динамике происходящих процессов;

– отсутствие информации о характере изменения параметров процессов [5].

Для информационно-аналитического обеспечения эффективного решения задач социально-экономического развития могут создаваться типовые модели управления [4]. В данном случае была разработана модель, объединившая определяющие элементы функционирования городского района (рис. 2). В соответствии с методикой когнитивного моделирования были выявлены факторы, характеризующие среду района, механизмы взаимодействия субъектов системы (факторов) между собой и их реакции на изменения во внешней и внутренней среде, обоснованы основные логические и информационные связи между управляющими субъектами и субъектами и объектами управления [6, 9].

Для верификации структуры модели был проведен ретроспективный анализ [10]. Результаты моделирования на данных 90-х годов отразили ситуацию, сложившуюся к середине 2000-х годов, полученные значения анализируемых факторов показали адекватность выбранных оценок связей. Оценка начальных тенденций для прогнозной модели основана на показателях динамики развития района 2009-2010 годов (табл.1).

Применение автоматизированных средств обработки данных и проведения имитационных экспериментов дают возможность получать регулярные прогнозные отчеты [9]. Формируемые отчеты по результатам моделирования могут использоваться как для последовательного перебора альтернатив и сценариев развития ситуации, так и для наглядного представления информации лицам, принимающим решения или экспертному сообществу.

Таблица 1 – Факторы модели городского района

Фактор	Начальная тенденция
Развитие культуры и организация досуга	0,32	умеренно растет
Развитие физкультуры и спорта	0,01	слабо растет
Проведение мероприятий с участием ТОС	0,39	умеренно растет
Количество действующих комитетов ТОС	0,07	слабо растет
Количество действующих ТСЖ	0,08	слабо растет
Количество субъектов хозяйственной деятельности	–0,05	слабо падает
Деятельность администрации	0,13	слабо растет
Расходные обязательства администрации	–0,06	слабо падает
Развитость автодорожной инфраструктуры	–0,10	слабо падает
Численность населения	–0,01	слабо падает
Недостаточность дошкольных учреждений	–0,10	слабо падает
Социальное развитие	0,09	слабо растет
Реализация целевой программы развития	–0,02	слабо падает
Доходы от деятельности муниципальных учреждений	0,33	умеренно растет
Дополнительное финансирование	0,20	слабо растет
Оптимизация торгово-сервисной сети	0,73	сильно растет
Капремонт муниципального жилого фонда	–0,85	сильно падает
Заявки на вывоз отходов	–0,32	умеренно падает
Ликвидация свалок	–0,56	существенно падает
Деятельность добровольных народных дружин (ДНД)	0,13	слабо растет
Экологическая опасность	–0,10	слабо падает
Транзитный автотранспортный поток	0,10	слабо растет
Социальная напряженность	–0,10	слабо падает
Зарегистрированные преступления	–0,08	слабо падает
Деятельность администрации города	0,10	слабо растет
Деятельность администрации региона	–0,10	слабо падает
Объем доходной части бюджета города	–0,02	слабо падает
Объем инвестиций в основной капитал	–0,14	слабо падает
Общая площадь введенного жилья	0,55	существенно растет
Развитие информационных технологий и сети многофункциональных центров (ИТ и МФЦ)	0,10	слабо растет
Эколого-ориентированные и энергосберегающие технологии (ЭО и ЭСТ)	0,10	слабо растет

На рисунке 3 отображены результаты моделирования саморазвития ситуации в городском районе без активных управленческих воздействий. Приведенный пример характеризует тенденции наблюдаемых факторов, мониторинг которых является показательным при анализе развития города.

Заключение

Представленная информационно-аналитическая система управления развитием города обеспечивает возможность анализа ситуации при динамическом изменении входной информации. Она может использоваться для выбора наиболее эффективных решений при разработке стратегий и проверке эффективности уже действующих программ и проектов. Подсистема моделирования является одним из ключевых звеньев информационно-аналитической системы. Имитационные эксперименты, проводимые на построенной модели, позволяют выявить факторы, вызывающие заметные изменения в поведении моделируемой системы и сформировать механизмы воздействия на ее будущие состояния.

Литература:

1. Боголюбов, В. С. Методологические основы управления современным крупным городом : автореф. дис. … д-ра экон. наук / В. С. Боголюбов. – СПб., 1999. – 27 с.
2. Яблонский, В. Б. Информационное обеспечение управленческой сферы московского образования / В. Б. Яблонский, А. А. Мамченко // Информационное общество. – 2005. – № 4. – С. 42-45.
3. Корпоративная автоматизированная система здравоохранения города Москвы / С. В. Поляков [и др.] // Информационное общество. – 2006. – № 1. – С. 20-25.
4. Концепция создания территориальной информационной системы Новосибирской области : постановл. Губернатора Новосибирской области от 13.10.2007 №400 [Электронный ресурс] / Департамент информатизации и развития телекоммуникационных технологий Новосибирской области. – 2013. – Режим доступа : http://scidept.noolab.ru/
5. Камаев, В. А. Анализ социально-экономического развития муниципальных образований на примере Волгоградской области с использованием моделей Data Mining / В. А. Камаев, М. В. Щербаков, А. С. Аль-Катабери // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Т. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – № 8. – С. 103-106.
6. Садовникова, Н. П. Общие вопросы применения методологии имитационного моделирования для оценки эколого-экономической эффективности проектов градостроительной деятельности / Н. П. Садовникова, А. К. Ермощенко // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 11 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – № 9. – C. 94-97.
7. Ситников, Д. В. Подходы компании «Прогноз» к формированию информационно-аналитических ресурсов органов исполнительной власти и местного самоуправления субъекта Российской Федерации / Д. В. Ситников // Информационное общество. – 2006. – № 4. – С. 49-56.
8. Садовникова, Н.П. Применение агентного моделирования для построения сценариев стратегического развития / Н.П. Садовникова, А.С. Киктев // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 13 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2012. – № 4. – C. 144-147.
9. Заболотский, М. А. Аналитическая программная система «Стратег» – инструмент целеполагания и анализа сложных систем и ситуаций / М. А. Заболотский, А. В. Тихонин, И. А. Полякова // Известия Волгоградского государственного технического университета : серия Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 4 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – № 2 (40). – С. 65-68.
10. PROGNOZ Platform : Описание архитектуры и функциональных возможностей [Электронный ресурс] / PROGNOZ. – 2013. – Режим доступа : http://www.prognoz.ru/ru/prognoz_platform.php

The concept information-analytical system of management urban development

Danila Parygin
Valery Kamaev
Natalia Sadovnikova
Andrey Mironov

Abstract. The paper considers the concept of information-analytical system of city management development. Is represented the cognitive model urban area as a tool for forecasting socio-economic development and support of decision-making.