Публикации

Общее описание модели Вологодской области – «Губернатор»

Авторы: Макаров В.Л., Сушко Е.Д., Бахтизин А.Р.

Одной из важнейших управленческих задач, стоящих перед властями разного уровня – как перед местными властями на уровне муниципальных образований, так и перед региональными на уровне субъектов Российской Федерации, а также перед федеральными органами государственного управления, – является задача разработки планов территориального развития. Для того чтобы подобные планы были реализованы и принесли ожидаемые экономические и социальные эффекты, каждый такой план должен быть не только тщательно подготовлен, выверен по срокам и ресурсам, но и согласован с планами соседей на одном уровне иерархии и планами субъектов других уровней. А кроме того, при планировании реализации тех или иных проектов, особенно крупных, необходимо проанализировать, как поведет себя объект управления при возможных изменениях внешней среды, особенно неблагоприятных, и какие из этих изменений являются для реализации проекта критичными. Именно с целью получения качественных прогнозов параметров управляемой социально-экономической системы в зависимости от принимаемых мер, а также оценок динамики этих параметров при возможных изменениях внешней среды, разработчики различных территориальных планов все чаще обращаются к такому инструменту, как имитационное моделирование. Очевидно, что для правомерности применения компьютерной модели в процессе территориального управления необходимо, чтобы она, как минимум:

• обеспечивала максимально возможное приближение к реальности, с тем, чтобы позволять распространять выводы, полученные в результате компьютерных экспериментов, на существующий в действительности объект моделирования;
• обладала развитым и удобным интерфейсом, обеспечивающим пользователя наглядным представлением процессов, происходящих в модели (с обязательной привязкой их к карте территории моделируемого объекта), а также возможностью управлять этими процессами.

Целью разработки мультиагентной модели региона являлось создание достаточно реалистичной компьютерной модели, имитирующей поведение субъекта Российской Федерации (региона) и правила его функционирования как сложной социально-экономической системы на основе реконструкции его внутренней структуры, а также структуры и поведения действующих на его территории самостоятельных экономических субъектов (акторов). Поэтому в модели региона присутствуют агенты следующих типов, соответствующих основным видам экономических субъектов: 1) агенты – физические лица (люди – жители региона); 2) агенты – юридические лица (предприятия, организации); 3) агенты – муниципальные районы. Типы агентов в модели образуют снизу вверх следующую иерархию: агенты-люди → предприятия (организации), на которых люди трудятся, → муниципальные районы, на территории которых находятся предприятия и проживают люди, → регион-субъект РФ, к которому относятся муниципальные районы.

Основой всей экономической жизни в модели служит деятельность агентов-людей, реализующих свой трудовой потенциал. Отсюда и максимально подробное описание в модели структуры личности агентов-людей и обусловленному ею поведению таких агентов в качестве участников производства. Агенты в модели рождаются, взрослеют, учатся, выбирают сферу деятельности (предприятие, организацию) и место жительства (муниципальный район), работают, выходят на пенсию, умирают. На каждом шаге работы модели (временнόм интервале, соответствующем одному году в реальной действительности) агенты потребляют блага, созданные ранее (в том числе, пользуются услугами систем здравоохранения и образования); агенты же трудоспособного возраста, кроме того, вносят свой вклад в общественное производство в соответствии со своим трудовым потенциалом и получают заработную плату, зависящую от их квалификации.

Трудовой потенциал агентов следующих уровней, таких как предприятия, муниципальные районы или же регион в целом, является совокупностью трудовых потенциалов включенных в них агентов-людей. В модели он вычисляется с помощью процедур агрегирования и влияет на другие характеристики агентов вышестоящих уровней, такие как объем и эффективность производства. Производство (реальный сектор), в свою очередь, служит источником бюджетных доходов, которые на следующем шаге распределяются по статьям расхода, в том числе и на социальную сферу.

Модель предназначена для апробации различных вариантов управляющих воздействий, связанных с управлением бюджетным процессом на уровне региона. Кроме того, модель позволяет управлять условиями среды агентов-людей на уровне муниципальных районов, в которых они проживают, и отраслей экономической деятельности, в которых они заняты. Модель также позволяет проводить эксперименты, варьируя параметры внешней для региона среды (например, индексы изменения показателей воспроизводства населения или величина налогового бремени для предприятий отдельных отраслей), то есть, рассматривая не только различные комбинации управляющих воздействий, но и различные сценарии социально-экономического развития страны в целом.

Для адекватного моделирования трудового потенциала региона, его развития и использования, а также имитации процессов модель включает:

• процедуру прогнозирования демографической ситуации на территории региона и отдельных его муниципальных районов;
• модель трудового потенциала одного агента-человека и его поведения как работника;
• модель рынка труда;
• модель производства;
• модель формирования и использования бюджета.

На основе этих процедур в модели имитируются процессы воспроизводства населения – рождаемость и смертность; процессы повышения квалификации агентов-людей, а также выбора ими места работы и/или места жительства; взаимодействие агентов-людей с агентами-предприятиями в процессе производства; взаимодействие агентов-предприятий с внешней для них средой – властями разного уровня – посредством уплаты налогов в бюджеты соответствующих уровней.

Модель «Губернатор» разработана в среде AnyLogic и представляет собой автономное приложение, обладающее интерфейсом пользователя, который позволяет ему в процессе диалога управлять ходом компьютерного эксперимента. Приложение работает со своей информационной базой – комплексом Excel-таблиц, из которых считываются исходные данные, необходимые для создания популяции агентов и среды их обитания, а также для имитации поведения агентов. 

Приложение написано на объектно-ориентированном языке программирования Java, поэтому основой архитектуры модели служит система Java-классов:

Главный класс обеспечивает ввод исходной информации; создание популяции агентов; установку стартового состояния системы, соответствующего базовому году имитации; отображение состояния популяции на экране; организацию диалога с пользователем; организацию процесса имитации на каждом шаге.
• Класс муниципальных районов, входящих в Вологодскую область. Район включает популяцию агентов-людей – его жителей, а также множество из восьми агентов-видов деятельности, которые представляют отрасли на территории района и играют в модели роль предприятий. Таким образом, характеристиками района являются обобщающие показатели популяций агентов – это половозрастная структура населения, распределение населения по уровню образования, структура занятости (в том числе, численность студентов высших и средних специальных учебных заведений), а также результаты деятельности отраслей. Кроме того, район обладает собственным бюджетом, в который отчисляется доля собираемых на его территории налогов.
• Класс видов деятельности – отраслей экономики региона. Выделены следующие группы характеристик агентов этого типа:

  • Организационная структура: средняя заработная плата; распределение работников по уровню образования и соответствующая дифференциация оплаты труда.
  • Организационная культура (специфический для каждой организации набор целей и соответствующих критериев эффективности деятельности, а также ключевых факторов, определяющих эту эффективность): признак стабильности организации; признак востребованности творческих способностей работников; значимость активности работников и скорость их карьерного роста.
  • Внутренние факторы производства: объем располагаемых денежных средств; агрегированный трудовой потенциал работников.
  • Связь с внешней средой: налоговая нагрузка и средства из бюджета.
  • Система ценностей: а) для внутренней среды – доля работников с высшим образованием; удельный трудовой потенциал и уровень удовлетворенности работников; б) для внешней среды – результат деятельности и производительность труда.
  • Производственная функция: значимость факторов производства; объем производства (финансирования); состояние.

• Класс агентов-жителей региона. Агенты-люди обладают набором характеристик, обуславливающих их ценность с точки зрения участия в общественном производстве. Выделены следующие группы характеристик агентов этого типа: 

  • Психофизиологические: возраст, пол, состояние здоровья, уровень способностей (отдельно – способность к творчеству), темперамент. Наделение агента определенным типом темперамента определяет такие его свойства, как активность, скорость реакции и способность к адаптации в изменяющихся условиях внешней среды.
  • Профессиональные: образование, сфера деятельности, опыт работы.
  • Личностные: отношение к труду, личностная направленность агента на внешний или же на внутренний мир (экстраверсия – интроверсия). С этими характеристиками связана и «система ценностей» агента, под которой понимается приоритетность его основных жизненных устремлений и соответствующих критериев оценки удовлетворенности своим положением. В модели предусмотрены такие критерии как уровень дохода, уверенность в завтрашнем дне (стабильность), карьерный рост и самореализация – то есть, учитываются разного рода индивидуальные предпочтения агентов.
  • Интегральные: трудовой потенциал и состояние как уровень удовлетворенности.

Поведение агента. Процедуры, реализующие в модели поведение человека, воспроизводят основные этапы, составляющие структуру поведенческого акта из теории функциональных систем физиолога П.К. Анохина. Вначале определяется уровень притязаний агента и на этой основе идентифицируется ситуация взаимодействия с внешней средой как требующая принятия каких-либо мер. Далее следует формирование программы действий и их реализация, а затем и оценка достигнутого результата. Действия, доступные агенту в модели: поступление на учебу, выбор/смена места работы, смена места жительства (переезд в другой район).

Для максимально точной имитации в модели процессов, происходящих в реальной действительности, одинаково важно и корректное воспроизведение стартового состояния моделируемой системы, и правдоподобная имитация поведения агентов, и правильная организация взаимодействия агентов. В модели между собой взаимодействуют агенты разных уровней: агенты-люди с агентами – предприятиями при найме на работу и в процессе производства. Это взаимодействие осуществляется на основе сопоставления личных качеств агента и особенностей организационной культуры предприятий различных отраслей. Организационная культура определяет стабильность организации, что оценивается агентом-работником. С другой стороны, она определяет спрос на такие свойства агентов-работников, как активность, креативность и квалификация – если агент соответствует требованиям организации, в которой он работает, то возрастают результаты его труда и заработная плата.
Остальные взаимодействия в модели осуществляются через изменения характеристик среды. Так, условия, влияющие на агента и зависящие от района его проживания – рабочее место; налоговая нагрузка; системы здравоохранения и образования. Работа системы здравоохранения в модели влияет на состояние здоровья каждого агента, которое служит одним из элементов его трудового потенциала, а система образования обеспечивает необходимый уровень квалификации работников, т. е. также влияет на величину трудового потенциала агентов. Спрос определяет наличие рабочих мест на рынке труда.

Для установки стартового состояния модели и для ее калибровки использовались данные о состоянии Вологодской области в базовом и последующих годах, представленные в сборниках Росстата. Кроме того, были использованы данные обследований, проведенных Институтом социально-экономического развития территорий РАН (г. Вологда). Значения личностных характеристик агентов-людей первоначально присваиваются им с помощью вероятностных распределений таким образом, чтобы статистические данные, рассчитанные на множестве агентов, совпадали с реальными данными официальной статистики. Модель откалибрована на данных статистики о численности населения каждого муниципального района и его половозрастном составе, а также о структуре занятости по видам деятельности, полу, возрасту и уровню образования работников с соответствующей дифференциацией заработной платы.

На рисунке 1 представлена обобщенная блок-схема работы модели. А на рисунке 2 представлен экран-заставка модели, открывающийся при ее запуске.

Интерфейс модели настроен на решение задачи управления доходами и расходами бюджетов двух уровней – бюджета области и бюджетов муниципальных районов при некоторых предположениях о развитии общей экономической ситуации в стране. Это и обусловило требования к ее интерфейсу, такие как набор управляемых параметров, а также характер и форма отображения результатов работы модели на каждом шаге.

Основными параметрами модели, с помощью которых экспериментатор может управлять протекающими в симуляторе процессами (так же, как и реальными рычагами воздействия администрации МО на его социально-экономическое состояние), служат показатели доходной части бюджета: уровень налогового бремени и доли налоговых поступлений, оставляемых в бюджетах муниципальных районов; для расходной части бюджетов: нормативы бюджетных расходов на отрасли социальной сферы, а также средства, вкладываемые в развитие отраслей реального сектора. Выбор отображаемых в интерфейсе результатов симуляций связан с критериями оценки благополучия социально-экономического состояния МО и осуществлялся с учетом требований, предъявляемых к органам исполнительной власти МО со стороны государства.

На уровне отдельного района экспериментатор может управлять такими характеристиками отраслей, как численность занятых и средняя зарплата в государственном секторе, а также показатели организационной культуры основных отраслей экономики района, играющих роль предприятий.

Для сценарных расчетов, связанных с изменениями внешней для региона среды, экспериментатор может управлять индексами рождаемости и смертности.

Интерфейс включает два рабочих окна, вид которых показан на рис. 3-4.

На рис. 3 представлен скриншот главного (уровня региона) рабочего окна модели, на котором на карте-схеме Вологодской области видна группировка муниципальных районов по удельным бюджетным доходам после распределения Регионального фонда поддержки муниципальных районов и Регионального фонда компенсаций (после проведения процедуры выравнивания бюджетной обеспеченности районов). Кроме того, интерфейс модели позволяет осуществлять на базе этой же карты группировки районов по значениям таких расчетных характеристик, как:

• самообеспеченность бюджета – доля собственных доходов в общих доходах бюджета муниципального района (в процентах);
• уровень удовлетворенности населения – доля работающих агентов-жителей муниципального образования, удовлетворенных своим положением, в общей численности занятых (в процентах);
• общая демографическая нагрузка – численность агентов-жителей муниципального образования моложе и старше трудоспособного возраста, приходящихся на 1000 агентов трудоспособного возраста.

Vologda1.jpg

Рис. 1. Общая схема работы модели «Губернатор»

Vologda2.jpg

Рис. 2. Заставка региональной мультиагентной модели «Губернатор»

Vologda3.jpg

Рис. 3. Интерфейс модели. Главное рабочее окно

Vologda4.jpg

Рис. 4. Интерфейс муниципального района. Результат прогнозирования на 6 лет.

Индексы рождаемости и смертности варьируются с помощью указателя («бегунка»), а для остальных перечисленных выше параметров уровня области можно задавать значения в полях редактирования.

Поля «Расчет будущих доходов бюджета», «Расчет расходов по нормативам», «Расчет бюджета на предстоящий год» и «Принять бюджет» являются кнопками, нажатие на которые запускает соответствующие процедуры при текущих значениях варьируемых параметров модели. Последняя кнопка играет особую роль – она вызывает процедуры балансировки и принятия бюджетов всех муниципальных районов, а затем уже – бюджета области в целом. Если баланс по области в целом равен нулю, то происходит переход к следующему году (следующему шагу работы модели), в противном случае остаток средств должен быть распределен по статьям расхода пользователем.
Кнопками также являются области, изображающие на карте муниципальные районы в пределах их границ, – нажатие на них влечет переход к окну интерфейса соответствующего района.

На рис. 4 представлен скриншот рабочего окна муниципального района через 6 шагов после старта, на котором видна структура доходов районного бюджета и другие социально-экономические характеристики района в текущем году, а также динамика возрастной структуры населения района. В этом окне представлен и интерфейс организаций, расположенных на территории района.

Значения всех указанных выше управляемых параметров муниципального района и организаций на его территории можно задавать в соответствующих полях редактирования.
Поля «Расчет будущих доходов бюджета», «Расчет бюджета на предстоящий год» и «Принять бюджет» являются кнопками, нажатие на которые запускает соответствующие процедуры для данного муниципального района при текущих значениях варьируемых параметров. Последняя кнопка вызывает процедуру балансировки и принятия бюджета района. Если баланс не равен нулю, то происходит перераспределение остатка средств в пользу последнего вида деятельности – инфраструктуры. Поле «Назад» также является кнопкой и служит для возврата к главному окну модели.

Таким образом, с помощью процедур расчета параметров бюджетов двух уровней, процедур расчета состояний агентов-жителей региона и их действий в качестве работников, а также механизмов последующего агрегирования их трудовых потенциалов, выстраиваются цепочки влияния действий пользователя на выходные параметры модели. В качестве результата управляющих воздействий рассматривается динамика трудового потенциала и уровня удовлетворенности населения области и отдельных муниципальных образований.
Адекватность модели подтвердили проведенные с ее использованием численные эксперименты по имитации динамики состояния населения Вологодской области, ее муниципальных районов и предприятий на их территории при разных значениях управляемых параметров.

С использованием модели «Губернатор» были проведены численные эксперименты по имитации динамики состояния населения Вологодской области, ее муниципальных районов и предприятий на их территории при разных значениях управляемых параметров модели.

Эксперимент 1. Управление распределением доходов консолидированного бюджета между бюджетами двух уровней. Управляемые параметры – доли налоговых поступлений, собираемых на территории муниципальных образований, остающихся в их бюджете. Общая налоговая нагрузка на предприятия различных отраслей, а также на работающих жителей области не увеличивается, но поступающие в виде налогов средства по-разному распределяются между бюджетами двух уровней.
Целью эксперимента было проследить влияние перераспределения налоговых поступлений на такие характеристики муниципальных районов, как самообеспеченность их бюджетов и бюджетная обеспеченность на 1 жителя.

Эксперимент 2. Управление бюджетными расходами на здравоохранение. Управляемый параметр – норматив бюджетных расходов на здравоохранение в расчете на одного жителя области. Целью эксперимента было проследить влияние снижения норматива бюджетных расходов на такие интегральные характеристики, как доля практически здоровых среди занятого населения, а также удельный трудовой потенциал.

Эксперимент 3. Управление взаимоотношениями организаций и их работников. Управляемые параметры – характеристики организационной культуры видов деятельности, такие как ценность творчества работников и скорость их карьерного роста. В модели принимается, что вклад каждого агента-работника в общий результат пропорционален его относительному потенциалу, который зависит и от возможностей самого агента в качестве работника, и от востребованности его активности и креативности со стороны его организации-работодателя. Таким образом, изменение соответствующих параметров организационной культуры агентов-предприятий должно влиять на относительный потенциал их работников.
Целью эксперимента было проследить влияние изменений в организационной культуре предприятий на такие интегральные характеристики агентов второго типа и Вологодской области в целом как доля работников, удовлетворенных жизненными обстоятельствами; удельный относительный потенциал работников, а также степень использования этого потенциала.

Модель можно использовать в качестве инструмента планирования при бюджетировании, ориентированном на результат, т. е. при распределении бюджетных ресурсов в согласовании с целями, задачами и функциями органов управления.

Подробнее о концепции и конструкции модели «Губернатор», а также о результатах проведенных с ее использованием компьютерных экспериментов можно ознакомиться в разделе нашего сайта «Публикации».


Возврат к списку