MODELOVÝ  PŘÍKLAD SYNTÉZY SYSTÉMU.

 

Barvíř Miroslav

 

Anotace

V příspěvku je diskutována otázka, jak provádět syntézu řízení optimálních trajektorií  ekonomických systémů. Upozorňuje se na okolnost, že není plně využíváno možností výpočetní techniky. Je opomíjena skutečnost využití příčinných metod při formulaci těchto úloh. Tyto se úspěšně využívají v přírodních vědách.  

 

Summary

The paper deals with the problem of the synthesis of optimal trajectories of controlling economic systems. The discussion shows, that there is not applied the computer based possibility of dealing with the problem. First of all, causative procedures are not used in formulation of the problems. It should be noted, that these procedures are fully exploited in natural sciencies.

 

Motto:       Neznám nestabilní systémy.

                  Pozoruji jen nevhodné řízení systémů.

 

Zabýváme-li se dlouhodobě dynamickými systémy, pak v určitém okamžiku poznání dojdeme k přesvědčení, že filozofie dynamického řízení pohybů v různých vědních oborech je překvapivě jednotná. Před několika desetiletími jsem zhodnocením těchto poznatků dospěl k přesvědčení, že všechny systémy bez silového lidského působení jsou vždy stabilní a nestabilitu do jejich chování je nutno přičíst k tíži nevhodného řízení systémů, nebo krátkosti jejich pozorování. Nestabilitu pozorujeme v přechodovém ději v omezeném čase naší pozornosti. Tato skutečnost se stává velmi průzračnou v případě, když chápeme vlastní pohyb v systému jako výslednici transformace okamžitých energií v systému a v jeho okolí. Změny energií v čase u systému, tedy změna výkonů v okolí, generují v systému působící zobecněné síly, které vytváří trajektorie pohybu a odpovídají okamžitému nerovnovážnému stavu. Energie v libovolném systému v daném intervalu pozorování je vždy v rovnováze s energií  z okolí svázaného systému. Takovému průběhu říkáme přechodový děj. Často pozorujeme, že tento děj neodpovídá plně našim požadovaným představám. Musí vyhovovat i požadavkům pro námi zvolené kriterium přechodového děje. Jednoduchým  zvoleným kriteriem je např., že s přípustnou danou velikostí dodávaného výkonu přemístíme systém z počátečního stavu do konečného v nejkratším čase. Intuitivně cítíme, že se tak musí díti s použitím největšího okamžitého přípustného výkonového řízení. V terminologii technické kybernetiky jde o tak zvané bang-bang (ode zdi ke zdi) řízení. Zamezení plýtváním přípustným výkonem pro řízení nás vede k jiným možnostem řízení. Můžeme měnit strukturu systému, měnit jeho parametry, volit spojité či nespojité řízení nebo využít nelinearit v systému pro omezení výkonového působení. V současné době rozvoj počítačů nám nabízí vize jednotné metodiky  řešení všech těchto úloh řízení syntézy žádoucího přechodového děje. Pro to je nutné podrobné studium okamžitých energetických stavů vůči okolí pro pozorovaný a sledovaný  systém. Příspěvek je pokusem upozornit na možnost modelového řešení těchto úloh, které v nejjednodušších případech jsou popisovány již po několik století.

 

V historii vytváření vědeckých oborů byl přijat jako základní pohyb v přírodě, pohyb zobecněného hmotného bodu pod vlivem působících sil. Tento pohyb formuloval  I. Newton a vyjádřil jej diferenciální pohybovou rovnicí druhého řádu, nazvaném chováním kmitavého článku. Jde o příčinný pohyb zachycující zpětné reakce systému pomocí záporných zpětných vazeb /1/. Rozšíření poznání principu popsal J. L. Lagrange. Základy teorie jsou historicky ustaveny a dlouhodobě ověřeny. V naší době je prioritním úkolem rozšířit  řešení libovolného dynamického chování ve tvaru diferenčních rovnic druhého řádu do nefyzikálních oborů, zejména do ekonomických oborů. Tento obor je společensky velmi důležitým a dovoluje nám využít analogie mezi přírodovědnými a ekonomickými systémy. Je úspěšně aplikován ve výrobních oborech. Ukazuje se, že kauzalita analogie mezi těmito vědními obory je udivující a je podrobně studována v /2/. Naší současnou výhodou je, že můžeme využít bohatě rozšířených teoretických spojitých přístupů a ponechat na číslicových počítačích přechod do diskrétních tvarů popisu dynamického chování. Rozšíření počítačů nám  dává možnost řešit libovolně složité úlohy, pokud ovšem nenarazíme na omezenou algoritmickou osobní nezpůsobilost vytvořit zadání těchto úloh pro řešení na počítači.

 

Principielně existuje observativní a kauzální (příčinný) způsob získávání popisu dynamického chování. Je realitou, že pro realizaci řízení stačí pozorovat probíhající dynamický pohyb a z titulu zastávaného politického či funkčního postavení zasahovat do sledovaného procesu. Klasickým případem jsou přístupy zejména politických pracovníků, kteří bez dlouhodobých  matematicky podpořených vizí se pokouší řešit nesmírně složité dynamické společenské procesy. Nezvládnutí teorie řízení je nutí řešit jen takové problémy, na něž mají intelektuální a časový prostor. Děje se tak ke škodě společnosti, kterou způsobuje i nevhodný, příliš úzce profilovaný a oborově zaměřený pedagogický proces. Pro dodatečné auditové zhodnocení řízeného systému se používá statistických metod pro vyhodnocení pohybu z minulého chování. Provádí se pak silně omezená predikce chování do budoucnosti, založená na předpokladu, že sledovaný systém nezmění rasantně svoji dynamiku. Obvykle však není možné předpokládat ustálenou dynamiku chování vnějšího okolí systému.

 

V současné době jediným perspektivním je kauzální přístup k získávání popisu dynamického systému. Vzhledem k tomu že reálný systém je vždy velmi složitý, nestacionární a nelineární a je nutné se zamyslet nad tím, jaké praktické možnosti nám dosavadní teorie nabízí. Obvyklou úlohou navíc je, že vždy spojujeme naše budoucí řízení s požadavkem, aby řízení bylo optimální. Tuto úlohu je možné řešit pouze modelováním na počítačích. Je mým neúspěchem, že se mi nedaří již za patnácti let existence publikační svobody prosadit tyto přístupy v ekonomických a společenských úlohách, podrobně viz /2/. Vždy je mi vytýkána složitost kybernetických přístupů, mlčí se však o možné studijní nepřipravenosti kybernetického vzdělání ve společenských a ekonomických oborech. Nezpůsobilost zapsat algoritmy pro výpočet na počítači je následně překryta demagogickým populismem a slovní formulací zástupných podružných problémů.

 

Klasickou ukázkou tragicky nevhodného observativního přístupu k řešení reálného problému bylo uvedení  filmu BBC dne 5. 2. 2005 na ČT 2:  Obří vlna. Ukázalo se, že statistické přístupy k vytváření obrovských mořských vln nedovolují vysvětlit časté potápění lodí. Bylo nutno přistoupit k popisu parciálními diferenčními rovnicemi s uvažováním vlivu větru a přilehlého pobřeží. To umožnilo výklad statisticky nevysvětlitelných obrovských vln ve vodním prostředí. Následně si vyžádalo monitorování podmínek jejich vzniku za účelem ochrany lodí. Konečné řešení vzniku těchto vln je možné pouze nesmírně složitou procedurou modelování. Problematika ekonomických systémů je analogická, navíc je výrazně méně prostorově rozložená a v principu nepracuje s rozloženými parametry, pouze s diskrétními přírůstky. Výsledné optimální řízení je sledováno v podstatně menších a omezených systémech. Předpovědi počasí nám denně připomínají, že vědecká předpověď počasí je možná jen s využitím modelů prostředí.

 

Nejvýznamnějším společenským dynamickým systémem je finanční systém, což je známo  již mnoho tisíciletí. Velká finanční síla je schopna kdykoliv likvidovat své slabší protivníky za cílem dosažení maximálního zisku. Soustředění finančního kapitálu do stále užší skupiny majitelů finančních akcií a zemí generuje do budoucna, s reálnou vidinou globalizace, vážné společenské problémy. Těmito problémy by se měl do budoucna zabývat Mezinárodní ústav společenského řízení. Je samozřejmé, že různé státy se domnívají, že pouze jejich způsob společenského řízení je ten správný. Je však nereálná i představa, že kdokoliv se z hlediska zatím nedefinovaného principu přežití vzdá dobrovolně již získaných výhod. Každé řízení je nutno hodnotit jako nákladové, tedy jaké měrné náklady je nutné vynaložit na získání jedné energetické jednotky, nebo výrobní jednotky přepočtené na finanční ukazatele. Náklady v bankách jsou zlomkem měrných nákladů ve výrobních závodech a je s podivem, jak vysoké náklady si u nás vyžádala privatizace bankovního sektoru. Ukazatel produktivity zejména ve výrobních závodech není teoreticky definován a zkresluje, možná záměrně, mezinárodní srovnání hrubého národního produktu. Využitím finančních ukazatelů na světovou energii, lze vyvažovat zpětnými vazbami přílišnou rozmařilost jednotlivých společenských skupin. Ukazatelem transformace energie jsou finanční náklady na krytí jednotky energie v Joulech a na tomto nákladovém ukazateli musí být vytvořeny mezinárodní nákladové ukazatele. Podobně zhodnocen musí být i osobní přínos jednotlivých pracovníků pro zvyšování prosperity společnosti. Ziskovost zejména finančních organizací vůči výrobním, je dána nesprávným ohodnocením přínosů osob v bezkonkurenčním monopolním finančním trhu, vysoce chráněném právnickým prostředím. 

 

Dnes je zcela zřejmé, že ziskové řízení je motorem dynamického chování. Růst okamžitých zisků, jako hlavní ukazatel globalizace, přivádí světovou společnost k vytváření nadměrné nezaměstnanosti a tím i k vlastní destrukci. V rámci prosazované finanční demokracie ztrácí řada lidí svoji ekonomickou cenu a vytváří se skupina lidského odpadu, jež je v dané společenské organizaci nevyužitelná. Neschopnost prodeje vysoké reálné výroby pro stále se rozšiřující skupinu nezaměstnaných, vytváří negativní motivaci pro rozvoj průmyslu. Bohužel tedy i rozvoj vědy a automatizace má kladný vliv na rozvoj nezaměstnanosti.  Společnost se  rozděluje na kastu bohatých a chudých, tendence je trvalá a zasahuje obrovské skupiny lidí /3/, /4/. Průmysl se přenáší do chudších aglomerací, bohatší generují nezaměstnanost. Formují se vybrané dílčí skupiny, které si diktují své skupinové finanční požadavky a ostře odmítají jakoukoliv veřejnou kontrolu o ekonomickém přínosu své profese. Jde o úzce profilované obory a omezené skupiny soudců /5/, letců, strojvůdců, lékařů, politiků a administrativních pracovníků, umělců, sportovců, ....  Neúměrnost odměn za sportovní výkony vede k ukončení činnosti jednotlivých klubů a konečně i pozastavení celého sportovního oboru, jako hokeje NHL v USA. Hokej se tam přestal hrát a většina hráčů se potkala s nezaměstnaností i ve vysoce placených oborech. Po roční přestávce, se opětovně řeší finanční problémy mezi zaměstnanci, hráči a majiteli klubů. Ukončení činnosti NHL zavinily neúměrné platové požadavky hráčů. Čeští hráči nakonec houfně opustili NHL a nastoupili ve většině případů za mnohem menší plat v české hokejové lize.

 

Při formulaci řízení moderních společností se nedostatečně využívá počítačových modelů. I nepříliš podrobně zpracované modely se mohou výrazným způsobem vyjadřovat k ziskovosti daných systémů a výhodnosti vize v dané činnosti. Kde se soustřeďuje finanční kapitál je mnohem snažší dosahovat vyšší životní úrovně. Je třeba upozornit i na okolnost, že vhodným zvolením parity vzájemné měny lze elegantně odčerpávat výnosy z nevýhodně určených směnných kurzů.  Průměrný výdělek 80% Američanů /6/ je 1000 dolarů měsíčně, průměrný plat Čecha je 18 000 korun měsíčně. Bylo by možné hovořit o srovnatelných příjmech u obou národů. Místní ceny v USA však ukazují, že životní náklady jsou u nás nižší /7/. Ceny nemovitostí a průmyslu jsou však přepočítávány ve stanoveném směnném kurzu a umožňují tak jejich snadné a výhodné ovládnutí ze zahraničí a průběžné čerpání zisku.

 

Když se zamyslíme nad problematikou rozsáhlých  dynamických systémů různých kmitavých článků, narazíme na skutečnosti, které jsou blízké Absolventům Baťovy Školy Práce. Jde o výchovou vnucenou myšlenku, že vždy existují možnosti zcela nového a původního přístupu k řešení úkolů. Tvůrčí přístup patřil k základním příznakům Absolventů BŠP. Evidentně není vytvořena jednotná teorie pro syntézu optimálních trajektorií a proto je nutné  soustředění výzkumné kapacity pro řešení tohoto problému. Současný rozvoj číslicové výpočetní techniky nás navádí k podrobnému studiu okamžitých jednokrokových metod optimalizace. U jednoduchých systémů se ukazuje, že diskrétní číslicové metody umožňují nové způsoby určení příčinných optimálních řešení. Pro toto je třeba vyjádřit počáteční podmínky, požadované koncové podmínky, popis vnitřní struktury systému a zvolit požadované kriterium optimalizace. Řešení algoritmu takto formulované úlohy necháme na počítači. Jistá obezřetnost při ověřování pro prozatím vesměs jednoduché úlohy neumožňuje bezproblémové rozšiřování obecných přístupů. Vyžaduje výrazné soustředění výzkumných pracovníků všech oborů pro úspěšné zvládnutí těchto problémů a jejich obecné rozšíření. 

 

Základní výtkou zvolenému způsobu je skutečnost, že s obtížemi získáváme popis vnitřní struktury systému a jeho vazbu na okolí. Připusťme,  že vždy máme co do činění s kmitavým článkem, na který lze vždy převést libovolnou vyšetřovanou část dynamického systému. Vždy lze učinit si představu o parametrech tohoto článku spolu s odhady vazebních parametrů a navrhovat syntézu optimálního řízení. Pokud jsme zastánci observativního přístupu řešení, pak ovšem své úvahy nepodpoříme algoritmy řešení. Počítače jsou pak pro optimální úvahy málo užitečné a slouží nám jako informační a komunikační pojítko.

 

Jednokrokové optimalizační metody přináší novou problematiku, s níž se autor dosud nesetkal v literatuře. Řízení je organizováno tak, že v každém jednotlivém kroku je určeno další nutné řízení ve velikosti integračního kroku, které je součástí optimální trajektorie a umožňuje nám určit výslednou optimální trajektorii. Takto organizované určení optimální trajektorie nevyžaduje použití variačního počtu, které jsou oporou současných analytických metod. Tento příspěvek upozorňuje na podnětný materiál k zamyšlení a mohl by sloužit k vyhledání osob, které by tento přístup oslovil. Pokud se navrhovaný způsob ukáže reálný, umožnil by rozsáhlé nasazení počítačů pro syntézu řízení. Zejména pak v oborech, které si pěstují svou výjimečnost tím, že realizují stále složitější metody pro observativní využití počítačů. Jsou to zejména banky a daňové úřady, při čemž tyto své operace kryjí stále větším rozšiřováním obchodního tajemství, právních kliček a nutností vyplňování formulářů za pomoci odborníků, jež jsou často jejími autory. Není v jejich profesním zájmu, aby jejich daňová vyplňování byla obecně jasná. Podobný přístup volí i právníci, a brání se, aby do právních vztahů vstoupila právnická logika, která by odstranila rozdílné právní výklady mezi jednotlivými skupinami těchto odborníků na právo. Nejasné právní formulace zadání by byly odmítnuty počítačem jako logicky neřešitelné.

 

Jednokrokové optimalizační metody mohou být velmi účinným a mocným nástrojem pro rozšíření obecných organizačních přístupů používaných u firmy Baťa. Mohl by to být přínos pro teorii „Systému řízení Baťa“  nebo „Baťův organizační systém“, který by čerpal z praxe firmy Baťa, obecných kybernetických zákonitostí a modelových vyšetření na počítačích. Vytvoření přijatelného jednoduchého programového prostředí umožní pro libovolný okamžik určovat nutné optimální řízení širokému okruhu pracovníků. Umožňoval by snadné změny podmínek krok po kroku pro syntézu optimálního řízení při změně okolních podmínek. V časové transformaci okamžitých podmínek trajektorií pohybu dovolí pak vytvářet hypotézy a modelové vize dlouhodobých řízení společnosti.

 

Z hlediska systémové pedagogiky lze konstatovat:

·      není zdůrazňován jednotný obecný přístup k řešení dynamických systémů zejména ekonomických a společenských systémů

·      hlavní pozornost ekonomických a sociologických vědních oborů je zaměřena na pozorování a observativní (pouze slovní) výklad chování

·      chybí všeobecné přesvědčení, že transformace okamžitých výkonů a energie je zdrojem dynamické nerovnováhy, která generuje trajektorie pohybu

·      je celosvětově rozšířen a trvale podporován názor, že informační a komunikační technika je hlavní náplní využití počítačů

·      zapomíná se, že vzrůst vzdělanosti a automatizace nese s sebou zpětnovazební reakci nezaměstnanosti a sociálních problémů

·      vždy existuje možnost zcela nového a původního řešení nově vznikajících problémů (viz tvůrčí přístup aplikovaný výchovou v Baťově Škole Práce ve Zlíně)

·      existují možnosti jednokrokových optimalizačních metod, které studiem kauzálních příčin pohybu systému umožňují určit optimální chování

·      tyto metody v současné pedagogické praxi nejsou předmětem pedagogického působení

·      do budoucna lze vypracovat Baťův Organizační Systém  -  který bude tvořen

            BOS   =   obchodní a výrobní praxe firmy Baťa

                            +  obecné zákony kybernetiky

                            +  modelové řešení na počítači

                       

Příspěvek byl sepsán s přáním, že vyburcuje vědeckou komunitu k řešení problémů, které přispějí k zlepšení celosvětové společenské situace.

 

 

Literatura:

/1/ Lidské systémy - Sborník XXXVI vědecké konference o systémovém inženýrství SI 2004

                                    Univerzita Hradec Králové - Pedagogická fakulta

/2/ web.telecom.cz/barvir/miroslav

/3/ Hawken P., Lovins A., Lovinsová L.H.:  Přírodní kapitalismus

                                                                      Nakladatelství MF  Praha  2003

/4/ Evropa přiznala, že Ameriku nedožene -  MFD  24. 3. 2005

/5/ Loužek M.: Soudců máme dost, masový nábor není třeba -  MFD  23. 3. 2005

/6/ John Gray:  Marné iluze  -  Falešné představy globálního kapitalismu

                                                 Vydavatelství  PARADIGMA.SK    2002

/7/ Komárek V.: Mzda za deset let 1800 eur - LN 23. 4. 2005

 

 

Doc. Ing. Barvíř Miroslav, CSc

Kobylín 6 - Brno Soběšice  644 00

tel.:  541 238 715

E-mail:  barvirpavel@iol.cz

 

Zpracováno pro konferenci:  Systémová pedagogika

                                              XXXVII. Vědecká konference o systémovém inženýrství

                                                              SI  2005  -  Univerzita Hradec Králové  21. 4. 2005

                                              V Brně  5. 5. 2005