Оптимальное управление крупным инфраструктурным объектом (организацией, предприятием, фирмой) методами рангового анализа

В. И. Гнатюк 

ОПТИМАЛЬНОЕ 
УПРАВЛЕНИЕ КРУПНЫМ 
ИНФРАСТРУКТУРНЫМ 
ОБЪЕКТОМ 
(ОРГАНИЗАЦИЕЙ, 
ПРЕДПРИЯТИЕМ, ФИРМОЙ) 
МЕТОДАМИ РАНГОВОГО 
АНАЛИЗА 

Учебное пособие 

Москва 
Берлин 

Второе издание, стереотипное

2019

УДК 640:658.26+62:1+681.51+519.9+53.072+621.311.28 
ББК 65.291я73 

   Г 65 

Рецензенты: 
Белей В.Ф., доктор технических наук, профессор 
Двойрис Л.И., доктор технических наук, профессор 

         Гнатюк В. И. 
Г 65      Оптимальное управление крупным инфраструктурным объектом 

(организацией, предприятием, фирмой) методами рангового анализа: 
учебное пособие / В. И. Гнатюк. – 2-е изд., стер. – Москва ; Берлин : 
Директ-Медиа, 2019. – 290 с. 

ISBN 978-5-4499-0160-6 
В достаточно полной форме рассматриваются философские и математические 
основания, а также методологическое содержание и прикладные следствия закона 
оптимального построения техноценозов. Дается современное определение техники и 
технической реальности в онтологическом ряду реальностей: «неживая — биологическая — техническая — гипертехническая». Показывается ключевое эволюционное 
значение информации. Вводится критериальная система, на основе которой делается 
вывод о том, что техническая реальность в настоящее время является высшей формой 
организации материи окружающего мира. Излагается методология рангового анализа 
как важнейшего инструмента исследования, управления и оптимизации больших 
технических систем определенного класса, базирующегося на трех основаниях: технократическом подходе к окружающей реальности как третьей научной картине 
мира; понятии техноценоза; негауссовой математической статистике устойчивых 
безгранично делимых распределений. Обосновываются критерии и алгоритмы номенклатурной и параметрической оптимизации техноценозов. Формулируется закон 
оптимального построения техноценозов как прямое следствие применения начал 
термодинамики к объектам техноценологического типа. Дается математическое обоснование закона, а также следующая из него критериально-алгоритмическая система. 
Как прикладное следствие закона оптимального построения техноценозов обосновывается теоретически и раскрывается содержательно методика оптимального управления электропотреблением на системном уровне. Теоретически обосновывается этап 
интервального оценивания, опирающийся на свойства ципфовых распределений и 
позволяющий выявить объекты, аномально потребляющие электроэнергию. Раскрывается методология моделирования и оптимизации процессов электропотребления. 
Вводятся понятия тонких процедур рангового анализа: дифлекс-анализа (на этапе 
интервального оценивания), GZ-анализа (на этапе прогнозирования) и ASR-анализа 
(на этапе нормирования потребления ресурсов). Рекомендуется руководителям, осуществляющим управление крупными инфраструктурными объектами (регионами, 
городами, районами, организациями, предприятиями, фирмами), а также исследователям, работающим в области оптимального построения больших систем, теории 
эффективности, техноценологических методов анализа и синтеза, энергоснабжения и 
энергосбережения. Материал полезен аспирантам, соискателям, магистрантам и студентам. 

УДК 640:658.26+62:1+681.51+519.9+53.072+621.311.28
 ББК 65.291я73 

ISBN 978-5-4499-0160-6 

© Гнатюк В. И., текст, 2019 
© Издательство «Директ-Медиа», макет, оформление, 2019 

Оглавление 

ВВЕДЕНИЕ .............................................................. 5 
1. ФИЛОСОФСКИЕ ОСНОВАНИЯ 
ТЕХНОЦЕНОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА .............. 9 
1.1. Современное осмысление техники ............. 9 
1.2. Техническая реальность в окружающем 
мире .......................................................................... 28 
1.3. Техноэволюция и технический прогресс . 47 
1.4. Оптимальное управление техноценозом . 67 
2. МЕТОДОЛОГИЯ РАНГОВОГО АНАЛИЗА .. 92 
2.1. Общее содержание рангового анализа ..... 92 
2.2. Построение ранговых и видовых  
распределений ....................................................... 111 
2.3. Оптимизационные процедуры рангового 
анализа ................................................................... 127 
3. КРИТЕРИАЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ 
СИСТЕМА ЗАКОНА ОПТИМАЛЬНОГО 
ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЦЕНОЗОВ ......................... 148 
3.1. Теоретические основы оптимизации  
техноценозов ......................................................... 148 
3.2. Алгоритмы номенклатурной  и 
параметрической оптимизации ........................... 169 
3.3. Критерии оптимизации техноценоза ...... 181 
3.4. Параметрическое нормирование  в 
техноценозе ........................................................... 196 
4. ЗАКОН ОПТИМАЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ 
ТЕХНОЦЕНОЗОВ  В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ 
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ........................................... 216 

3 

4.1. Методика оптимального управления  
электропотреблением техноценоза ...................... 216 
4.2. Моделирование процесса  
электропотребления объектов техноценоза ........ 243 
4.3. Эффективность и потенциал  
энергосбережения на объектах техноценоза ...... 255 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................... 273 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................... 282 
 
 
 

4 

ВВЕДЕНИЕ 

Человек создает техническую реальность, что для 
большинства очевидно. Однако есть другой, далеко 
не очевидный вопрос: а управляет ли человек в полном смысле слова плодами рук своих? Есть ли на современном предприятии хоть один менеджер, который 
может 
ответить 
на 
данный 
вопрос 
утвердительно? Скорее всего — нет. Большинство 
скажет, что наоборот, это технические изделия, технологические процессы и окружающая инфраструктура в основном «управляют» людьми, работающими 
на предприятии. Директора, заместители, руководители цехов и служб зачастую воспринимают происходящие вокруг них процессы как трудно управляемую 
и 
трудно 
прогнозируемую 
стихию, 
а 
управленческие решения принимают интуитивно, руководствуясь личным опытом и советами подчиненных. Отсюда масса промахов и ошибок, создающих 
опасность техногенных катастроф, снижающих эффективность производства и делающих предприятия 
неконкурентоспособными. Для эффективного управления современным промышленным предприятием 
всем руководителям от начальника смены до генерального директора надо овладевать и внедрять новую методологию, основанную на техноценологических подходах. Это позволит корректно в реальном 
масштабе времени обрабатывать поступающую информацию, постоянно видеть свое предприятие как 
целостную систему и быстро принимать адекватные 
управленческие решения. 
Примерно со второй половины XX века ученые и 
практики стали замечать, что традиционные методы 
расчета, 
проектирования 
и 
прогнозирования  
технических систем, основанные на классической 

5 

математической статистике, не всегда дают корректные результаты. Так, построенное промышленное предприятие может потреблять электроэнергии 
в два и более раз меньше, чем было рассчитано на 
стадии проектирования. Огромная электростанция 
десятки лет остается загруженной лишь на 20 — 
30%, а большой город в зимнюю стужу может в одночасье лишиться теплоснабжения. В чем причина 
подобных ошибок, приводящих к техногенным катастрофам, а также неэффективному расходованию 
миллиардов долларов? Видеть проблему только в 
нерадивости проектировщиков и управленцев было 
бы в корне неверным. Причина глубже. Дело в том, 
что мы зачастую пытаемся в процессе создания и 
управления большими техническими системами типа крупное предприятие, город, регион применять 
методологию, предназначенную только для отдельных технических изделий. 
Предлагаемая работа посвящена философскому 
осмыслению, математическому описанию и практическому приложению нового и малоизученного понятия — техноценоза. По сути, данный материал позволит 
читателю соприкоснуться с 
передовыми 
рубежами современной науки, изучающей технику, 
техническую реальность и техноэволюцию. 
В первой главе книги дается современное  
определение техники и технической реальности в онтологическом ряду реальностей: «неживая — биологическая — техническая». Методологически обосновываются 
техноценологические 
подходы 
к 
оптимальному управлению крупными инфраструктурными объектами (регионами, городами, районами, 
предприятиями, организациями, торговыми сетями, 
фирмами и др.). 

6 

Во второй главе излагается содержание рангового 
анализа как метода исследования больших технических систем (техноценозов), имеющего целью их статистический анализ, а также оптимизацию и полагающего в качестве основного критерия форму 
видовых и ранговых распределений. При этом ранговый анализ рассматривается как важнейший инструмент 
техноценологического 
метода 
управления 
большими техническими системами определенного 
класса, базирующийся на трех основаниях: технократическом подходе к окружающей реальности как третьей научной картине мира; понятии техноценоза; 
негауссовой математической статистике устойчивых 
безгранично делимых распределений. 
В третьей главе обосновываются критерии и алгоритмы номенклатурной и параметрической оптимизации. Подробно формулируется закон оптимального 
построения техноценозов как прямое следствие применения начал термодинамики к объектам техноценологического типа. Показывается, что оптимальным 
является техноценоз, в котором имеется такой набор 
технических изделий-особей, который, с одной стороны, по своим совокупным функциональным показателям обеспечивает выполнение поставленных задач, а с другой — характеризуется максимальной 
энтропией, т.е. суммарные энергетические ресурсы, 
воплощенные в технические изделия при их изготовлении, распределены равномерно по популяциям видов техники. Дается математическое обоснование закона, а также логически вытекающая из него 
критериально-алгоритмическая система. 
 
 

7 

В четвертой главе, как пример оптимального 
управления техноценозом, обосновывается теоретически и раскрывается содержательно методика  
оптимального управления электропотреблением на 
системном уровне, включающая стандартные процедуры рангового анализа: интервальное оценивание, 
прогнозирование и нормирование. Вводятся понятия 
тонких процедур рангового анализа: дифлекс-анализа 
(на этапе интервального оценивания), GZ-анализа (на 
этапе прогнозирования) и ASR-анализа (на этапе 
нормирования). Далее раскрывается методология динамического моделирования и оптимизации процессов электропотребления, опирающаяся на уравнения 
закона оптимального построения техноценозов. Завершается глава кратким описанием практической 
реализации методологии на примере реально существующего техноценоза. 
Все процедуры оптимального управления электропотреблением теоретически обоснованы и описаны с максимальной степенью общности, что делает 
их применимыми к управлению другими ресурсами 
техноценоза. 
 
 

8 

1. ФИЛОСОФСКИЕ ОСНОВАНИЯ 
ТЕХНОЦЕНОЛОГИЧЕСКОГО 
ПОДХОДА 

1.1. Современное осмысление техники 

Из уст философов все чаще звучит мнение, что 
философия — это не наука, а мировоззрение. Трудности становления философии техники легко объяснимы, если философия — это наука. Тогда в философии слишком 
много 
человеческого 
(сплошной 
антропоцентризм), чтобы объяснять нечто, находящееся настолько вне и выше человека, что мы уже 
говорим о том, что человек лишь предтеча чего-то 
большего, неких гипербионтов, обитающих в техносфере будущего. Шаг, сделанный ныне от примитивных капповских представлений, принципиально ничего не меняет. Техника уже в значительной степени 
вне человека. Если философия — мировоззрение, то 
сам факт подобного осмысления технической реальности уже много значит (мировоззрение меняется, мы 
изживаем из своего сознания антропоцентризм не 
формально, а по сути). 
Зададимся простым, на первый взгляд, вопросом: 
что такое техника? Некоторые предпочитают вкладывать в это понятие очень ограниченный смысл и 
понимают под техникой машины, которые создаются 
и используются человеком (машинная техника). Другие идут дальше и говорят, что техника — это все то, 
что создано человеком, т.е. «находится между человеком и природой». C точки зрения формальных правил русского языка, вполне правомерно под техникой 
понимать умения человека (техника танца, техника 
хоккеиста, техника живописи). Последняя точка зрения во многом унаследована из античности, когда 

9 

нынешнего понимания техники вообще не было. У 
Аристотеля мы находим ограниченное понятие «технэ», соответствующее искусству ремесленника, умению что-то сделать. 
Отбросим как заведомо неприемлемые для нас 
первую и третью точки зрения и остановимся на второй. Она как будто бы неплоха, и все же не удовлетворяет нас. Ведь если понимать под техникой все, 
что создано человекам, то куда девать технологию 
(условно говоря, информацию о том, как создавать 
технические изделия)? Есть и другой вопрос: произведение искусства, сотворенное человеком, тоже является техникой. Отнюдь. А куда в этом случае отнести изделия, произведенные самой техникой без 
участия человека? Таковых уже сейчас очень много, а 
дальше будет еще больше. Эти, а также множество 
других вопросов никак не укладываются в рамки 
традиционного мышления. Во-первых, в узком смысле нет точного определения техники именно как феномена окружающего мира. Во-вторых, в широком 
смысле техника не рассматривается как техносфера и 
тем более — как техническая реальность, равнозначная реальностям неживой и биологической. Попробуем разобраться с этим. 
Главным 
тезисом 
устаревшего 
капповского 
осмысления технической реальности является понимание техники исключительно как продолжения органов чувств человека. Сегодняшнее определенное 
изменение позиции заключается лишь в некоторой 
объективизации техники. При этом она рассматривается как нечто, находящееся между природой и культурой. Подобная постановка вопроса антидиалектична. Остается антропоцентрический подход, суть 
которого заключается в том, что техника рассматри
10