Методические основы применения технологий имитационного моделирования на уровне муниципального управления

Современные рыночные условия функционирования муниципальных образований Российской Федерации ставят перед администрацией города непростые задачи эффективного планирования развития территории. Существенные изменения законодательной базы местного самоуправления последних лет, наделяя органы муниципальной власти определенными полномочиями, повышают требования принятия обоснованных стратегических решений в таких областях, как развитие системы городского транспорта, жилищно-коммунальный сектор и строительство жилья, социальная инфраструктура, и других направлениях. Между тем, отсутствие достаточных финансовых ресурсов часто приводит к проблеме выбора компромиссных вариантов стратегических проектов и программ в условиях жесткой экономии денежных средств. Возникновение подобных ситуаций подчеркивают необходимость повышения качества прогнозирования социальных и экономических тенденций, что позволяет справедливо выявить приоритетные направления развития города.

Одним из направлений совершенствования процессов стратегического планирования развития социально-экономических систем сегодня можно считать внедрение современных технологий имитационного моделирования. Методическая база имитационного моделирования способна обеспечить не только объективное прогнозирование динамики ключевых социально-экономических показателей и процессов, но и дать обоснованную оценку эффективности альтернативных вариантов программ стратегического раз- вития, что подчас представляется не менее важной и сложной задачей.

Основная идея имитационного моделирования заключается в симуляции, «проигрывании» имитационной модели на заданном временном отрезке с учетом влияния установленных параметров системы, а также значений расчетных показателей ее функционирования на каждый момент времени симуляции.

На сегодняшний день можно выделить три основных методологии имитационного моделирования: системная динамика, дискретно-событийное моделирование и агентное моделирование.

Выбор методологии определяется требуемым уровнем абстракции описания реальной системы или процесса, а также возможностями используемых инструментальных средств программного обеспечения. Однако следует отметить, что очень часто наиболее эффективным вариантом является построение гибридных моделей, в которых реализуются преимущества двух или трех концепций имитационного моделирования.

Применение средств имитационного моделирования в управленческой деятельности позволяет визуализировать исследуемую социально-экономическую систему или процесс, наглядно отследить существующие тенденции, проанализировать динамику, используя возможности графического и анимированного представления получаемых в процессе симуляции данных. Естественно, что задачи подобного рода невозможно решать без специализированных программных средств. На сегодняшний день одним из лидеров мирового рынка средств имитационного моделирования является программнаяплатформаAnylogic.

Одной из актуальных задач управления развитием инфраструктуры города выступает оптимизация маршрутов движения общественного транспорта, реструктуризация парка транспортных средств, их распределение по маршрутам.

На рисунке 1 представлена типовая имитационная модель системы метрополитена. Исходной информацией выступают сведения о частоте прибытия пассажиров на станцию, которые заданы в виде табличной функции от времени суток, вместимость и количество электропоездов, а также данные о линиях движения. Обладая возможностями работы с географическими схемами и рисунками, Anylogic позволяет использовать точную информацию о расстояниях между объектами имитационной модели, что повышает корректность результатов.

В процессе симуляции система генерирует появление пассажиров и начало движения электропоездов с учетом заданных параметров и проводит расчет текущих показателей загруженности станций и транспортных средств, отражая полученные результаты в анимированном режиме с применением цветового кодирования данных, что в итоге позволяет наглядно представить процесс работы метро в течение суток.

Универсальность используемых механизмов моделирования позволяет судить о возможности построения подобной имитационной модели, для системы наземного общественного транспорта. Привязка к карте-схемы города позволит учесть географические особенности маршрутов, расположение крупных торговых центров, предприятий, образовательных и медицинских учреждений, а также иные факторы, влияющие на загрузку маршрутных транспортных средств.

Еще одним примером эффективного использования имитационного моделирования в сфере управления может служить модель, описывающая поведение населения города в соответствии с изменениями в экономике муниципального образования (рис.2).

В данной модели город разделен на 5 районов, каждый из которых характеризуется количеством жилья, предприятий (и как следствие – рабочих мест), а также уровнем комфорта проживания. В процессе симуляции модели производится расчет показателей удовлетворенности населения (например, исходя из соответствия заработной платы и затрат на оплату жилищно-коммунальных услуг), что позволяет прогнозировать перемещение жителей города в связи со сменой места проживания.

Системой учитывается и миграция населения в рамках города внутри дня в связи с необходимостью движения до места работы общественным или личным транспортом. Примечательной особенностью модели является оценка динамики уровня загрязнений окружающей среды на основе транспортных показателей.

В процессе симуляции формируются графики удовлетворенности населения (Peoplestate) и уровня развития предприятий города (Enterprisesstate). Отметим также, что в рамках данной модели используется агентный подход к описанию городской системы.

Еще одной классической сферой применения имитационного моделирования является прогнозирование социально-демографических процессов на основе подробного описания и мониторинга структуры городского населения, оценки влияния внешних и внутренних факторов привлекательности города, его социальноэкономического потенциала, что в целом, определяет

Рисунок 1. Имитационная модель системы метрополитена

Рисунок 2. Имитационная модель развития города

миграционные тенденции и основные демографические процессы.

Подводя итог, выделим следующие основные выводы. Имитационное моделирование представляет собой универсальный подход для абстрактного описания социально-экономических систем и процессов с целью выявления закономерностей и прогнозирования их развития.Применение инструментальных средств имитационного моделирования способно придать обоснованность и дополнительную объективность принимаемым управленческим решениям в сфере муниципального управления, и как следствие, их большую социально-экономическую эффективность.Акту-альными сферами использования методов имитационного моделирования можно считать такие области, как управление транспортными потоками и совершенствование городской дорожной сети, разработка стратегии развития строительного сектора и экономической инфраструктуры города, а также социально-демографические процессы. Наибольшую управленческую эффективность способны дать имитационные модели, выполненные с использованием специализированных программных средств в гибридном режиме в соответствии с тремя основными методологическими подходами – системная динамика, дискретно-событийное моделирование, агентное моделирование.