Разработка моделей и инструментальных средств управления портфелем проектов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Разработка моделей и инструментальных средств управления портфелем проектов"

На правах рукописи

Белобров Никита Викторович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ПОРТФЕЛЕМ ПРОЕКТОВ

08.00.13 "Математические и инструментальные методы экономики"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Волгоград -2006

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор экономических наук профессор

Андрейчиков Александр Валентинович.

Официальные оппоненты: доктор экономических наук

профессор Барановская Татьяна Петровна, кандидат экономических наук доцент Макарова Елена Анатольевна.

Ведущая организация Саратовский государственный социально-

экономический университет.

Защита состоится 20 октября 2006 г. в 9 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета КМ 212. 02В. 03 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 404131, г. Волгоград, проспект Ленина, 28, ауд. 210

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан 18 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Попкова Б. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Развитие предприятия происходит до тех пор, пока существует возможность увеличения прибыли, только данный потенциал исчерпывается, компания встает перед дилеммой: усиливать конкурентный напор или переходить к диверсификации. Подобный вопрос может возникнуть перед быстро развивающимся предприятием, которое функционирует в медленно развивающейся отрасли. В подобной ситуации рациональным будет решение об изъятии средств из освоенного бизнеса .для финансирования диверсификационных мероприятий.

В последние годы управление проектами становится в России все более востребовано практикой, которая требует своего теоретического осмысления. Все больше компаний представляют свою деятельность в виде проектов. Конец 1990-х годов и начало XXI века ознаменовались возвратом большинства компаний к политике, отличающейся повышенным вниманием к объединению краткосрочных задач в корпоративные проекты, а затем и в портфели определенным образом отобранных (нацеленных на увеличение прибылей) проектов.

Практика управления проектами показала, что способность участников проекта повлиять на конечные характеристики продукта проекта и окончательную стоимость проекта максимальны в начале проекта и уменьшаются по ходу выполнения проекта. Главная причина этого состоит в том, что стоимость внесения изменений в проект и исправления ошибок в общем случае возрастает по ходу выполнения проекта. Отсюда следует, что особое внимание следует уделять фазе составления портфеля проектов.

Зачастую в современных российских организациях, действия исполнителей на местах не имеют требуемого эффекта из-за отсутствия механизма регулирования. Достаточно трудно расставить нужные приоритеты в рамках всей компании и учесть движение и распределение всех ресурсов организации, в том числе такого специфического, как время. Эти

проблемы могут быть успешно решены в рамках управления портфелем проектов, то есть набором проектов, которые могут быть не связаны технологически и реализуемы организацией для достижения ее стратегических целей. В связи с этим актуальным является разработка моделей и инструментальных средств управления портфелем проектов.

Несогласованность отдельных проектов, их потребностей, могут вызвать нарушение нормального режима работы организации, что зачастую приводит к срыву большинства проектов. Последствия этого могут быть самыми разнообразными - от невозврата инвестированных средств до резкого падения репутации компании. Управление портфелем проектов нацелено на устранение указанных недостатков.

Степень разработанности проблемы. Исследования, посвященные вопросам проектного и портфельного проектирования, связывают с именами отечественных исследователей С. А. Баркалова, В. Н. Буркова, С. В. Леонтьева, А. А. Матвеева, Д. А. Новикова, А. В. Цветкова» Е. М. Четыркина, А. К. Шишкина и зарубежных исследователей Ю. Блеха, У. Гетце; определенный вклад внесли А. Д. Шеремет, В. В. Ковалев и другие отечественные и зарубежные авторы. Широкое исследование проектов и методов их организации и реализации проводилось Институтом управления проектами (Project Management Institute (США), выпускающим и поддерживающим стандарт управления проектами "РМВоК" (Руководство к своду знаний по управлению проектами), последняя версия которого затрагивает управление портфелями проектов.

Проблемы эволюционного моделирования рассмотрены в работах А. Андрейчикова, О. Андрейчиковой, Дж. Холланда, Л.Фогеля, А. Овена и М. Уолша, И. Букатовой, Л, Растр и ги на, В. Курейчика, В. Емельянова, А. Малафеевой, В Тарасова, Дж.-Р. Коза, Н. Винера, И. Пригожина, Д. Поспелова, Н. Моисеева, А. Мелихова и др.

Однако работ, опирающихся на стык упомянутых. областей науки, мало, и данная проблема является недостаточно изученной. Применение эволюционных методов в решении экономических задач представляет большой интерес вследствие широких возможностей решения практических задач стратегического и тактического планирования, формирования и планирования портфелей проектов, вплоть до оптимизации отдельно взятых проектов.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и исследование моделей и инструментальных средств эффективного формирования и планирования портфелей проектов для реализации стратегических целей организации.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи, определившие логику диссертационного исследования и его структуру:

— выявить основные проблемы формирования и планирования портфелей проектов;

— уточнить цели и задачи портфельного управления;

— выбрать и исследовать применимость эволюционных методов к задачам формирования и планирования портфелей проектов;

— разработать модели многокритериального анализа и синтеза портфелей проектов;

— разработать алгоритмы, основанные на генетических алгоритмах для решения задач формирования и планирования портфелей проектов;

— решить прикладные задачи формирования и планирования портфеля проектов на примере ООО «Агропромобеспечение»,

Объектом исследования является формирование и планирование портфелей проектов (на примере ООО «Агропромобеспечение»).

Предметом исследования является процесс формирования и планирования портфелей проектов с применением эволюционных методов.

Методологичес1сую основу исследования составили монографии и публикации ведущих отечественных и зарубежных ученых в области управления проектами, эволюционных методов, стратегического управления компанией. В основу диссертационной работы положены основные научные положения и математический аппарат теории эволюционного моделирования, экономического анализа, проектного управления.

Информационной базой послужили материалы периодической печати, данные министерства сельского хозяйства России, материалы международных научно-практических конференций, материалы национального фонда ресурсосберегающих технологий, данные предприятия ООО «Агропром-обеспечение», а также экспертные оценки, расчеты и результаты экспериментов.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

— разработаны модели синтеза и планирования портфеля проектов на основе эволюционных методов, позволяющие одновременно учитывать множество критериев оценки проектов, множество ресурсов, потребляемых и выпускаемых проектами, и при необходимости осуществлять временное планирование реализации портфеля;

— предложено инструментальное средство, которое реализует модифицированный генетический алгоритм, позволяющее решать задачу оптимизации портфеля проектов, эффективно формировать портфель проектов и планировать его реализацию, распараллеливать вычисления для задач высокой размерности, благодаря чему появляется возможность анализа устойчивости сформированного портфеля путем изменения параметров проектов и многократного прогона алгоритма;

— определены условия применимости представленных моделей и методов для рассмотренного класса задач;

На защиту выносятся:

— методика к модель формирования и планирования портфелей проектов на основе эволюционных методов;

— структура программного обеспечения поддержки принятия решений при управлении портфелем проектов;

— вариант технологии синтеза и планирования портфеля проектов на основе многокритериальной модели, базирующейся на модифицированном генетическом алгоритме;

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в возможности использования предложенных экономико-математических моделей, методов и средств для разработки и обоснования портфелей проектов, а также планирования их реализации с учетом предпочтений руководителей предприятия. Разработанные методики позволяют повысить обоснованность и качество принимаемых решений, оптимизировать затраты предприятия на инвестиционную деятельность, а также, благодаря возможностям масштабирования указанных моделей, оптимизировать стратегическую и тактическую деятельность предприятия, что подтверждается положительной апробацией разработанных моделей и методов на реально действующем предприятии Волгоградской области. Исследование выполнено в рамках грантов РФФИ № 04-07-96502, № 05-08-01466а.

Научная апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, проводимых в Волгограде и Пензе (2003-2005 гг.).

По теме диссертационных исследований опубликовано четыре научные работы общим объемом в 1 печатный лист.

Результаты работы внедрены и используются на ООО «Агропром-обеспечение».

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации, посвящена описанию предметной области исследования, определению основных подходов к управлению проектами и портфелями проектов, выявлению целей, задач и проблем управления портфелями проектов.

В процессе исследования предметной области определено, что организация может использовать управление проектами как базовый тип управления (особенно в случае необходимости диверсификации бизнеса), с этой позиции вся организация рассматривается как портфель проектов.

Изучение объекта исследования показало, что целью управления портфелями проектов является эффективное управление проектами для достижения стратегических целей организации. Промежуточными целями управления портфелем проектов могут быть:

- инвентаризация всех проектов для четкого определения потребностей в ресурсах и оценки самой возможности выполнения портфеля проектов;

- анализ соответствия проектов стратегическим целям;

- определение ключевых показателей контроля проектов;

- анализ структуры финансирования проектов;

- формирование сбалансированных портфелей;

- максимизация полезности портфеля проектов.

Исследование предметной области показало отличия в управлении отдельными проектами и портфелями проектов: управление портфелем проектов фокусируется на стратегическом развитии организации, в то время как управление отдельным проектом сосредоточивается на достижении определенных показателей оценки данного проекта.

Выявлена схема процесса управления портфелями проектов (рис. 1), а также рассмотрена компетенция принятия решений на различных этапах данного процесса и задачи, возникающие перед лицом, принимающим решение (ЛПР) при этом.

Рис. 1. Схема процесса управления портфелем проектов

Анализ существующих методик, используемых при формировании и планировании портфеля проектов, выявил, что в условиях быстро меняющейся экономической ситуации, широкой диверсификации и экстенсивного расширения бизнеса, задачи формирования и планирования портфеля проектов приобретают высокую размерность: количество проектов, требующих значительного анализа даже в рамках отдельно взятых организаций, что затрудняет практическое применение традициионных подходов. Иной проблемой являются принципиальные отличия проектов между собой, из-за чего сложно, а иногда невозможно выявить линейные или иные одинаковые функциональные зависимости между различными параметрами и критериями оценки проектов, наличие синергетических связей между проектами также усложняет процесс управления портфелем проектов.

В связи с вышеизложенным, актуальной проблемой стал поиск и развитие методик, алгоритмов, моделей, позволяющих решать типичные

задачи управления портфелем проектов, обладающих при этом достаточной универсальностью и масштабируемостью, необходимой для решения практических задач.

Во второй главе проведен анализ и выбор методов, применяемых при решении задач управления портфелем проектов.

Рассмотренные методы предназначены для решения следующих общих видов задач, возникающих на различных этапах управления портфелем проектов:

1. Определение эффективности проектов (стру1сгуры портфеля проектов: определение типов и характеристик проектов, которые должны быть включены в портфель для достижения поставленных целей организации).

2. Формирование портфеля проектов, являющееся одной из ключевых задач, стоящих перед любой компанией, В портфель проектов должны попасть только те проекты, которые удовлетворяют ресурсным ограничениям и соответствуют стратегическим целям организации. При этом необходимо отбирать проекты по достаточно большому набору критериев с учетом синергетических связей.

3. Планирование процесса реализации проектов портфеля, учитывая специфику портфеля, которая заключается в том, что проекты портфеля могут быть не связаны технологически.

4. Распределение ресурсов между проектами портфеля.

5. Оперативное управление портфелем проектов.

Рассмотренные в диссертации методы и алгоритмы позволяют решать узкие задачи из данных видов, они налагают определенные ограничения на начальные условия. Время, требуемое на осуществление перебора вариантов портфеля, достаточно велико. Поэтому необходимо использовать более универсальную модель, позволяющую находить требуемые решения в разумное время.

Исследованы генетические алгоритмы в сравнении с другими методами. Выявлено, что генетические алгоритмы обладают преимуществами, позволяющими их успешно применять в портфельном моделировании: а) работают в основном не с параметрами задачи, а с закодированным множеством параметров; б) осуществляют поиск не путем улучшения одного решения, а путем использования сразу нескольких альтернатив на заданном множестве решений; в) используют целевую функцию, а не ее различные приращения для оценки качества принятия решений; г) применяют не детерминированные, а вероятностные правила анализа оптимизационных задач.

Одним из наиболее эффективных методов эволюционного моделирования являются генетические алгоритмы - адаптивные методы поиска, которые в последнее время часто используются для решения задач функциональной оптимизации. Они основаны на генетических процессах биологических организмов, подчиненных законам естественного отбора по принципу "выживает наиболее приспособленный", открытому Ч. Дарвином.

В третьей главе диссертации разработаны и апробированы авторские методики и модели решения наиболее важных задач управления портфелем проектов, сформулированы постановки задач формирования и планирования процесса реализации портфеля проектов: для каждого

проекта из / = задана матрица потребления ресурсов в заданный

интервал времени на протяжении всего времени выполнения проекта^' \ множество критериев К' = = по которым

оценивается каждый проект; вектор желаемых значений критериев для всего портфеля в целом - к *, а также матрица выхода ресурсов каждого проекта во времени & - Iт = М/. Матрицы изменения значений

критериев оценки у зависимых проектов рк, — {р- },« = 1, Л^,/ = 1,1, для каждого критерия задана матрица, в которой отражен с и нер гетич еский эффект от

совместной реализации проектов. А также известна продолжительность

каждого проекта во времени ^ = {'Л " = 1>АГ, где N - количество проектов в исходном множестве; Л/ - количество ресурсов, потребляемых и вырабатываемых проектами; Ь - количество критериев оценки проектов.

Необходимо найти портфель проектов £ £ ', удовлетворяющий ресурсным ограничениям, а также определить время начала каждого проекта с учетом его продолжительности, зависимостей от предыдущих проектов и синергетического эффекта от совместной реализации проектов, максимизировав при этом критерии оценки всего портфеля и минимизировав объем дополнительно привлекаемых ресурсов.

Согласно постановке задачи, для использования данного метода необходимо определить следующие данные:

- перечень возможных проектов I;

- объемы потребляемых ресурсов для каждого проекта из ^ во времени;

- критерии оценки проектов в соответствии со стратегическими целями организации, заинтересованной в реализации портфеля, а также значения оценок для каждого проекта;

- матрицы оценки синергетических эффектов от одновременной реализации проектов (квадратные матрицы, столбцы и строки которых представляют собой номера проектов из исходного множества. В ячейках содержатся абсолютные величины изменения данного критерия оценки, если одновременно реализуются проекты с номером данного столбца и строки);

- выход ресурсов для каждого проекта (если таковые имеются) во времени;

- продолжительность каждого проекта (при необходимости);

- желаемые (идеальные) значение критериев оценки - вектор К *.

Данные, указанные в пунктах 2, 5, 6, определяются расчетным методом, например, при помощи разработки бизнес-планов. В случае, если для определенных критериев невозможно вычислить итоговое значение для всего портфеля простым суммированием, необходимо брать аддитивные составляющие данных критериев и вычислять итоговые значения уже для агрегированных значений всего портфеля,

В реальных задачах существуют зависимости между проектами, которые могу существенно повлиять на значение того или иного критерия оценки портфеля. В рамках рассмотренных задач предлагается оценивать синергетические эффекты от одновременной реализации проектов при помощи матриц, строки и столбцы которых означают номера проектов, а в ячейках содержится отклонение суммарного значения данного критерия. На главной диагонали указанной матрицы находятся нули, и матрица симметрична относительно главной диагонали.

Расчет целевой функции в рамках рассматриваемой задачи включает следующие этапы:

1, Расчет ресурсных потоков портфеля (при необходимости во времени нарастающим итогом, при этом возникающий отрицательный баланс в какой либо период времени суммируется).

Для расчета баланса ресурсов портфеля й - {я I, при известном времени начала проектов — Тя и матрицах потребления и выхода ресурсов У - {/» = и Е' т = 1,М) используются следующие формулы: баланс ресурса К (на конец каждого периода):

,.) ( иначе,0 1-1 [ иначе,0 ) * где - номер периода, для которого рассчитывается баланс; т - номер

ресурса; для ЗНачения ячеек матриц предполагаются

нулевые;

сумма отрицательных балансов (один из критериев оптимизации):

ÜB = X -i ' I ' I—► min [ иначе, 0 '

где 7" max _ последний период, в котором реализуется портфель,

Г m ах вычисляется по формуле:

Т max = maxjr^ + tq

где U ~ продолжительность проекта; T<t — время начала проекта.

В большинстве случаев время выполнения портфеля критично, поэтому в качестве еще одного критерия оптимизации целесообразно использовать следующий:

Г max min ^

2. Суммирование критериев оценки проектов в портфеле. Так как оценивается весь портфель целиком, то по каждому критерию осуществляется вычисление суммарного значения по формуле:

*

Далее необходимо провести анализ матрицы синергетических эффектов и корректировку суммарных значений критериев оценки для всего портфеля. Итоговая оценка портфеля по необходимым критериям осуществляется следующим образом и является еще одним критерием оптимизации портфеля:

3. Применение механизмов свертки. Для свертки критериев оценки портфеля предлагается метод идеальной точки, а для суммы отрицательных ресурсных балансов и обобщенного критерия оценки - линейная свертка. В результате выполнения предыдущих шагов получается несколько критериев, которые необходимо свернуть в один. Предлагается следующая формула свертки рассмотренных критериев;

■ 8{0)=а\К{д)-К*\-&хя'ОВ,*-ГТты

т. I

g{Q) тах м

где, а>Р>? - коэффициенты линейной свертки, которые определяют важность параметров, входящих в целевую функцию; Xх-Xм - коэффициенты, отражающие дефицитность каждого вида ресурсов и служащие для приведения множителя к значению, сравнимому со значениями критериев оценки; К* — вектор желаемых (идеальных) значений критериев оценки портфеля, отражающих стратегические цели организации. Данные параметры устанавливаются экспертным путем (определяются компетентными сотрудниками заинтересованной организации) в зависимости от контекста решаемой задачи.

Для временного планирования портфеля необходимо определиться с длительностью интервала времени в соответствии с требованиями задачи. Для большинства проектов достаточно использовать в качестве интервала времени месяц, в этом случае затраты и выход ресурсов планируются помесячно. Это необходимо для того, чтобы минимизировать риск появления отрицательного баланса и необходимости дополнительного привлечения средств, в том случае, если ресурсы на выходе одного проекта будут израсходованы другим проектом. В простейшем случае, когда все ресурсы сведены к денежному эквиваленту, задача может быть сведена, например, к задаче самофинансирования.

Для решения подобных задач предложено использовать модель, основанную на генетическом алгоритме (рис. 2).

Вычисления по разработанным алгоритмам легко распараллеливаются. При этом характеристики эволюционного процесса могут улучшиться, так как такое распараллеливание обычно приводит к предотвращению преждевременной сходимости алгоритма, особенно в случае, если в разных

вычислительных потоках использовать несколько отличные друг от друга вероятности генетических операторов либо отличные операторы кроссинговера, или операторы селекции.

Рис. 2. Схема параллельного генетического алгоритма

Алгоритм состоит из следующих шагов, некоторые из которых можно распараллелить:

1. Задание начальных параметров задачи, которое состоит в формализации условий, необходимых для применения рассмотренной модели (определение кодирования особи, критериев останова).

2. Определение параметров эволюции: установка множества применяемых генетических операторов, их параметров и вероятностей применения, определение размера популяции.

3. Генерация начальной популяции, которая может осуществляться случайным образом либо использоваться частными решениями указанной задачи, которые могут не являться оптимальными.

4. Вычисление значения целевой функции для каждой хромосомы в популяции, а затем среднюю приспособленность популяции.

5. Осуществление эволюционного процесса заключается в применении генетических операторов к исходной популяции.

б- Миграция особей между популяциями: обмен лучшими особями, полученными в каждом эволюционном процессе (в случае наличия нескольких параллельных процессов).

7. При достижении критериев остановки работы алгоритма переход к шагу 8, иначе переход к шагу 2,

8. Определение лучшей особи среди всех популяций.

9. Конец работы.

Применение параллелизма позволяет ускорить вычислительный процесс, распределяя вычисления между различными вычислительными устройствами (например, компьютерами, объединенными в локальную сеть или имеющими выход в Интернет), значительно увеличив, таким образом, размерность решаемой задачи. Благодаря высокой скорости нахождения требуемых вариантов (относительно полного или частичного перебора), данный метод позволяет ие только находить оптимальный портфель проектов, но и проводить анализ устойчивости портфеля в случаях изменения каких-либо параметров, влияющих на оценки проектов. Изменяя параметры проектов и осуществляя многократный прогон алгоритма, можно выявить последствия подобного изменения параметров.

Вторая часть главы посвящена апробации разработанной методики на ООО «Агропромобеспечение».

В результате применения рассмотренной модели был получен портфель, состоящий из 11 проектов (размер исходного множества состав-

лял 26 проектов), определены моменты начала каждого проекта. Информационной основой послужили расчеты планово-экономического отдела ООО «Агропромобеспечение», мнения экспертов, внутренняя отчетность организации.

На рис. 3 представлена временная диаграмма портфеля, отражающая время начала каждого проекта в полученном портфеле и его продолжительность.

Проекты

19

5 16 15 18 23 12 13

6 4 3

шшш

- <*лЧ* **л »V- ■* * -'л "л

Л Л* ч'-'/ОЛ''."*','

V % ЛЛ'1.1

V < V.' "„V >, о \

¡.1.1 Ч |.>, ...............

■ т -■ ■ ■ ■ 1 . т I

11111111

Месяцы

Рис. 3. Временная диаграмма портфеля проектов ООО «Агропромобеспечение»

.........Расход ¡!

А - Приход ||

месяцы

Рис. 4. График потока денежных средств портфеля

На рис. 4 представлен график потока денежных средств для портфеля, полученного в результате моделирования.

На рис. 5 отражена динамика целевой функции лучшей особи в каждом поколении генетического алгоритма, из которого видно, что на сто седьмом шаге алгоритм имеет наилучшее решение, и дальнейшего улучшения не происходило.

Рис 5. Динамика значения целевой функции лучшей особи каждого поколения

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Разработанная модель синтеза и планировать реализации портфелей проектов на основе эволюционных методов позволяет эффективно решать рассмотренные задачи, обладает масштабируемостью во времени, количестве ресурсов, количестве критериев оценки и формы целевой функции, что позволяет использовать ее для планирования различных видов деятельности коммерческих и некоммерческих организаций.

2. Разработанная модель обладает универсальностью, низкой трудоемкостью по ее обслуживанию, легкостью интерпретации результатов. Подсистема эволюционного моделирования включает в себя набор параметров, позволяющих эффективно управлять ограничениями и вычислять различные виды целевой функции. Функционал данного модуля легко расширяем.

3. Данная модель позволяет решить следующие типичные задачи, возникающие в ходе реализации практически каждого портфеля проектов:

— прогнозирование наличия и движения любого вида ресурса, в том числе денежных средств;

— проверка финансовой реализуемости портфеля: так как денежные средства рассматриваются как один из видов ресурсов, то реализуемость может проверяться по другим видам ресурсов;

— определение сроков и объемов необходимых заемных средств;

— анализ целесообразности взятия заемных средств;

— формирование финансово-реализуемого портфеля с минимальной упущенной выгодой;

— определение сроков окупаемости затрат, оценка прибыли за период реализации портфеля и создание его целевого плана;

— разукрупнение, детализация консолидированного финансового баланса на группы финансовых балансов по проектам.

4. Модификация генетического алгоритма позволяет быстро и эффективно находить требуемые варианты портфелей проектов, а также проводить анализ устойчивости сформированного портфеля путем изменения параметров проектов и многократного прогона с измененными величинами.

5. Апробация разработанной модели показала ее состоятельность при решении практических задач в ООО «Агропромобеспечение»; данная модель может быть успешно использована многими коммерческими, государственными и некоммерческими организациями.

го

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андрейчиков, А. В. Применение генетических алгоритмов в портфельном анализе реальных инвестиций/ А. В. Андрейчиков, Н. В. Белобров/ /Известия вузов. - М.: Машиностроение, 2006. - № 5. - С. 73-76.

2. Андрейчиков, А. В. Применение эволюционных методов в некоторых экономических задачах/ А. В, Андрейчиков, Н. В. Белобров// Информационно-вычислительные технологии и их применение: сб. материалов междунар. научно-технич. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 20-22.

3. Белобров, Н, В, Методы определения оптимального сочетания инвестиционных проектов/ Н. В. Белобров // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: материалы международной конф./ ВолгГТУ. - Волгоград, 2004. - Т. 3, - С. 19-22.

4. Белобров, Н. В, Применение генетических алгоритмов в задачах финансового планирования/ Н. В. Белобров// Стратегия и тактика управления предприятием в переходной экономике: межвуз. сб. научных трудов/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2002. - № 6. - С. 89-92.

Подписано в печать 15.09.200бг. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ

РПК "Политехник" Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35.

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Белобров, Никита Викторович

Введение.

1. Теоретические аспекты управления проектами и портфелями проектов и анализ существующих взглядов.

1.1. Современные модели и задачи управления проектами.

1.2.Цели и задачи управления портфелями проектов.

1.3.Проблемы управления портфелями проектов.

1.4.Обзор существующих методик оценки эффективности проектов.

2. Описание методов, используемых в портфельном моделировании

2.1. Обзор и анализ методов, применяемых для решения задач управления портфелем проектов.

2.2.Развитие эволюционного моделирования и его применения.

2.3.Описание принципов работы генетических алгоритмов.

2.4.Реализация простого генетического алгоритма, теоремы эволюционного моделирования.

3. Разработка моделей и методов управления портфелем проектов на основе генетических алгоритмов.

3.1.Постановка задачи формйрования и планирования портфеля проектов.

3.2.Разработка модели синтеза и планирования портфеля проектов на основе эволюционных методов.

3.3. Определение принципов построения инструментального средства сйнтеза и планирования портфелей проектов.

3.4.Формирование и планирование портфеля проектов предприятия на примере ООО «Агропромобеспечение»).

Диссертация: введение по экономике, на тему "Разработка моделей и инструментальных средств управления портфелем проектов"

Актуальность работы. Развитие предприятия в основной и единственной для него отрасли происходит до тех пор, пока существует возможность увеличения прибыли. Как только данный потенциал исчерпывается, компания встает перед дилеммой: усиливать конкурентный напор или переходить к диверсификации. Подобный вопрос может возникнуть перед быстро развивающимся предприятием, которое функционирует в медленно развивающейся отрасли. В подобной ситуации рациональным будет решение об изъятии средств из освоенного бизнеса для финансирования диверсификационных мероприятий.

В последнее время управление проектами становится в России все более востребованно практикой и требует своего теоретического осмысления. Все больше компаний представляют свою деятельность в виде проектов. Конец 1990-х годов и начало 21-го века ознаменовались возвратом большинства компаний к политике, отличающейся повышенным вниманием к объединению краткосрочных задач в корпоративные проекты, а затем и в портфели определенным образом отобранных (нацеленных на увеличение их прибылей) проектов.

Практика управления проектами показала, что способность участников проекта повлиять на конечные характеристики продукта проекта и окончательную стоимость проекта максимальны в начале проекта и уменьшаются по ходу выполнения проекта. Главная причина этого состоит в том, что стоимость внесения изменений в проект и исправления ошибок в общем случае возрастает по ходу выполнения проекта. Отсюда следует, что особое внимание следует уделять фазе составления портфеля проектов.

Зачастую в современных российских организациях, действия исполнителей на местах не имеют требуемого эффекта из-за отсутствия механизма регулирования. Достаточно трудно расставить нужные приоритеты в рамках всей компании и учесть движение и распределение всех ресурсов организации, в том числе такого специфического как время. Эти проблемы могут быть успешно решены в рамках управления портфелем проектов - набором проектов, которые могут быть не связаны технологически и реализуемые организацией для достижения её стратегических целей.

Несогласованность отдельных проектов, их ■ потребностей, приоритетами могут вызвать нарушение нормального режима работы организации, что зачастую приводит к срыву большинства проектов. Последствия этого могут самыми разнообразными - от не возврата инвестированных средств, до резкого падения репутации компании. Управление портфелем проектов нацелено на устранение указанных недостатков.

Степень разработанности проблемы. Исследования, посвященные вопросам проектного и портфельного проектирования связывают с именами А.А. Матвеев, Е.М. Четыркин, А.К. Шишкин, А.В. Цветков, Д.А. Новиков, С.В. Леонтьев, С.А. Баркалов, В.Н. Бурков, Ю. Блех, У. Гетце, определенный вклад внесли А.Д. Шеремет, В.В. Ковалев и другие отечественные и зарубежные авторы. Широкое исследование проектов и методов их организации и реализации проводилось Project Management Institute (США) (Институт управления проектами), выпускающий и поддерживающий стандарт управления проектами РМВоК, последняя версия которого затрагивает управления портфелями проектов. Проблемы эволюционного моделирования изучены в работах таких авторов, как Дж. Холланд, Л.Фогель, А.Овен и М.Уолш, И.Л.Букатова, Л.Растригин, В.М. Курейчик, В.В. Курейчик, В.В. Емельянов, А.А. Малафеева, В.Б. Тарасов, Дж.Р. Коза, Н. Винер, И. Пригожин, Д. Поспелов, Н. Моисеев, А. Мелихов и другие отечественные и зарубежные исследователи.

Однако работ, опирающихся на стык упомянутых областей науки недостаточно, и данная проблема является недостаточно изученной.

Применение эволюционных методов в решении экономических задачах представляет большой интерес ввиду широких возможностей решения практических задач стратегического и тактического планирования, формирования и планирования портфелей проектов, вплоть до оптимизации отдельно взятых проектов.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и исследование методов эффективного формирования и планирования портфелей проектов для реализации стратегических целей организации.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи исследования, определившие логику диссертационного исследования и его структуру: выявить основные проблемы формирования и планирования портфелей проектов; уточнить цели и задачи портфельного управления; выбрать и исследовать применимость эволюционных методов к задачам . формирования и планирования портфелей проектов; разработать модели многокритериального анализа и синтеза портфелей проектов; разработать алгоритмы, основанные на генетических алгоритмах для . решения задач формирования и планирования портфелей проектов; решить прикладные задачи формирования и планирования портфеля проектов на примере ООО «Агропромобеспечение».

Объектом исследования является формирование и планирование портфелей проектов (на примере ООО «Агропромобеспечение»), Предметом исследования является методика формирования и планирования портфелей проектов с применением эволюционных методов.

Методологическую основу исследования составили монографии и публикации ведущих отечественных и зарубежных ученых в области управления проектами, эволюционных методов, стратегического управления компанией. В основу диссертационной работы положены основные научные положения и математический аппарат теории эволюционного моделирования, экономического анализа, проектного управления.

Информационной базой послужили материалы периодической печати, данные министерства сельского хозяйства России, материалы международных научно-практических конференций, материалы национального фонда ресурсосберегающих технологий, данные предприятия ООО «Агропромобеспечение», а также экспертные оценки, расчеты и результаты экспериментов.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

- разработана многокритериальная модель формирования портфеля проектов с применением эволюционных методов, позволяющая одновременно учитывать множество критериев оценки проектов, множество ресурсов, потребляемых и выпускаемых проектами, а также осуществлять временное планирование реализации портфеля;

- предложена форма генетического алгоритма, решающего задачу оптимизации портфеля проектов, позволяющая эффективно формировать и планировать реализацию портфеля проектов, обладающая возможностью легкого распараллеливания вычислений для задач высокой размерности, благодаря чему появляется возможность анализа устойчивости сформированного портфеля путем изменения параметров проектов и многократного прогона алгоритма.

- определены условия применимости представленных моделей и методов для рассмотренного класса задач; - разработаны варианты; моделей постановки задач синтеза и планирования портфелей проектов, как с учетом, так и без учета временного фактора;

На защиту выносятся:

- методика и модель формирования и планирования портфелей проектов на основе эволюционных методов; - структура программного обеспечения поддержки принятия решений при управлении портфелем проектов;

- вариант технологии применения для синтеза и планирования портфеля проектов многокритериальной модели, основанной на модифицированном генетическом алгоритме;

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в возможности использования предложенных экономико-математических моделей, методов и средств. для разработки и обоснования портфелей проектов, а также планирования их реализации с учетом предпочтений руководителей предприятия. Разработанные методики позволяют повысить обоснованность и качество принимаемых решений, оптимизировать затраты предприятия на инвестиционную деятельность, а также, благодаря возможностям масштабирования указанных моделей, оптимизировать стратегическую и тактическую деятельность предприятия, что подтверждается положительной апробацией разработанных моделей и методов на реально действующем предприятии Волгоградской области.

Научная апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, проводимых в г.Волгоград и г.Пенза (2003-2005). Разработки по результатам исследования успешно внедрены на ООО «Агропромобеспечение».

По теме диссертационных исследований опубликовано 4 научные работы общим объемом 1 печатный лист. Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка литературы и приложений.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Белобров, Никита Викторович

Выводы по главе. 2:

1. Выявленные модели формирования портфеля проектов, такие как полный I перебор, метод ветвей и границ и прочие методы дискретной оптимизации,. решают . либо частные случаи задач формирования портфелей проектов, либо время, требуемое на осуществление перебора достаточно велико. Поэтому необходимо использовать более универсальную модель, позволяющую находить требуемые решения в разумное время.

2. Исследованы генетические алгоритмы по сравнению с другими методами, выявлено, что генетические алгоритмы обладают следующими преимуществами, позволяющими их успешно применять в портфельном моделировании: а) работают в основном не с параметрами задачи, а с закодированным множеством ,' параметров; б) осуществляют поиск не путем улучшения одного решения, а путем использования сразу нескольких альтернатив на заданном множестве решений; в) используют целевую функцию, а не ее различные приращения для оценки качества принятия решений; г) применяют не детерминированные, а вероятностные правила анализа оптимизационных задач.

3. Установлено, что эволюционное моделирование является бионическим методом, заимствованным у природы, закон естественного отбора в сочетании со случайными мутациями дает в руки исследователя чрезвычайно мощный и универсальный аппарат синтеза алгоритмов.

4. Выявлено, что в реальной жизни проблема, которая была поставлена для решения изначально, может претерпеть огромные изменения в процессе своего решения. При использовании традиционных методов все вычисления прйходится начинать заново, что приводит к большим затратам машинного времени. При' эволюционном подходе популяцией служит база знаний, которую можно анализировать, дополнять и видоизменять применительно к изменяющимся условиям. Для этого не требуется полный перебор.

5. Эволюционные методы способны быстро генерировать достаточно хорошие решения. Фактически нет пределов в использовании различных генетических операторов и нет никого смысла только ограничиваться законами природы, для определенных классов задач целесообразно использовать специальные определенные для этих задач операторы.

6. Благодаря возможности быстрой генерации решений, особенно на задачах высокой размерности, использования непосредственного значения целевой функции вместо её приращения и возможности использования целевой функции любой формы и сложности, представляется возможным и целесообразным использование генетических алгоритмов при решении задач формирования и планирования портфелей проектов.

7. Использование методов сетевого планирования предоставляет удобный инструментарий наглядного представления портфеля проектов, и может использоваться для представления портфеля проекта в виде направленного графа. Однако использование методик сетевого цланирования, позволяющих оптимизировать время начала исполнения проектов представляется избыточным, так как, при соответствующем кодировании особи, генетический алгоритм успешно решает данную задачу.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПОРТФЕЛЕМ ПРОЕКТОВ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ

АЛГОРИТМОВ

3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЛАНИРОВАНИЯ ПОРТФЕЛЯ ПРОЕКТОВ

Любой процесс управления имеет свои цели и регулирующие параметры, изменение которых позволяет достичь необходимых целей. Портфель проектов относится к сложным системам, и процесс управления сводится к регулированию огромного количества параметров портфеля, охватить которые представляется возможным только для очень небольшого количества проектов.

Современные крупные компании для упрощения подобной задачи разбивают исходное множество проектов по функциональным, стоимостным и иным признакам на отдельные линии деятельности для значительного сокращения вариантов перебора проектов. Однако при подобном подходе возникает проблема согласования вариантов различных линий, а также проблема распределения ресурсов между различными группами проектов. Для оптимального составления портфеля проектов и распределения ресурсов необходимо централизованная координация данного процесса.

Любая задача составления портфеля проектов сводится к следующему: все проекты обладают определенными входными величинами, существенными для данной организации, например, потребность проекта в различного рода- ресурсах, различные виды эффективности реализации проекта, синергетические параметры проекта: связи и зависимости с другими проектами, а также ожидаемое значение выходных величин проекта, и их изменение в случае возникновения синергетического эффекта. В отдельных случая <; проекты могут характеризоваться функциональными зависимостями между вложенными ресурсами и иными v 87 ' характеристиками проекта, например, продолжительность проекта, его прибыль могут зависеть от объема инвестированных средств.

Учет всех этих факторов затруднителен в случаях даже небольшого количества проектов. Поэтому необходимо разработать модель, позволяющую одновременно учесть имеющиеся параметры, требуемые характеристики и ограничения, как каждого проекта, так и всего портфеля в целом, составив при этом максимально эффективный портфель.

Анализ специфики управления портфелями проектов и возможности использования известных механизмов управления дают основание сделать вывод, что актуальным является решение следующих задач[1]:

- оценка проектов и хода их реализации с точки зрения достижения стратегических целей организации;

- формирование эффективного (жизнеспособного) портфеля проектов;

- планирование реализации портфеля проектов;

- распределение ресурсов организации между проектами портфеля;

- оперативное управление портфелем проектов с учетом изменяющихся внешних условий и целей организации.

Оценка эффективности проектов широко изучена и разработаны различные методики для решения этой задачи. Например, коммерческая эффективность проекта часто. измеряется при помощи различных показателей, приведенных в главе 1. Оценка социальной эффективности проекта оценивается при помощи проведения опросов и путем экспертной оценки.

Рассмотрим задачу формирования портфеля проектов. В большинстве случаев, проекты являются разнородными, поэтому трудно, а иногда невозможно выявить однообразную закономерность между входными и выходными характеристиками всех проектов. В связи с эти, в об*цем виде данную задачу можно классифицировать как задачу дискретной оптимизации. Решения которой известны лишь для частных случаев, а в большинстве вариантов решение сводится к полному перебору.

В [1] предлагается классифицировать все задачи формирования портфелей проектов по 4 признакам;

1. зависимость проектов: независимые проекты (для которых нет технологических ограничений) и зависимые (для которых определен сетевой график, отражающий допустимую последовательность проектов);

2.; фиксированность портфещя: набор проектов заранее фиксирован или его требуется найти;

3. распределение ресурса: требуется или не требуется распределять ресурсы по проектам в портфеле (обычно в том случае, если какие

• ' либо характеристики проектов, например, время, зависят от потребляемых ресурсов); 4. определение времени: требуется или не требуется осуществить поиск времени начала проектов.

В итоге получаются следующие варианты оптимизационных задач, перечисленных в таблице 3.1.

Рассмотрим известные типы задач из таблицы 3.1.

Задача о ранце: требуется найти множество проектов (время не учитывается), максимизирующих заданный критерий при известном ресурсном ограничении, проекты независимы. Для решения данной задачи применяется метбд динамического программирования, те или иные методы комбинаторного перебора.

Задача распределения ресурса на сетях. Обычно данный класс задач используется в тех случаях, когда продолжительность проектов зависит от потребленных ресурсов, варьируя которыми можно влиять на продолжительность отдельных проектов, а при заданном сетевом графике на время выполнения всего портфеля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выявлены и проведено исследование проблем управления портфелем проектов организации. Установлено, что современные условия ведения хозяйственной деятельности предоставляют широкие возможности диверсификации бизнеса, характеризуются стремительными темпами изменений предпочтений потребителей. Компания, совершив технический или технологический прорыв, не может рассчитывать на сохранение конкурентных преимуществ годами, необходимо формировать и поддерживать постоянный поток инноваций, новаторство постепенно становится неотъемлемой частью любого производственного и бизнес-процесса, управление инновация легко осуществляется :в рамках управления портфелем проектов.

Главными движущими силами эволюции управления портфелями проектов служат:

1. необходимость повышения конкурентоспособности; ■

2. соответствие организации темпам научно-технического прогресса;

3. требования законодательства;

4. оптимизация размеров компаний и другие нужды организации.

Это усугубляет требования, предъявляемые к инструментам анализа и моделирования портфелей проектов. Исследования задач, возникающих при управлении портфелями проектов, а также преимуществ и недостатков наиболее известных подходов позволило выявить качества, которыми должны обладать современные методы моделирования портфелей проектов:

1. гибкость в определении и учете параметров каждого проекта в отдельности и всего портфеля в целом;

2. способность учета синергетических связей между проектами в портфеле;

3. возможность формирования портфеля как фиксированной, так и переменной длины;

4. масштабируемость модели во времени, размерности исходного и находимого множеств, количества учитываемых ресурсов, ограничений и критериев оценки каждого проекта и всего портфеля в целом;

5. определение целевой функции любой сложности.

Обеспечить выполнение указанных требований позволяет аппарат методов эволюционного моделирования.

Изучены и уточнены цели и задачи портфельного управления проектами. Целью управления портфелями проектов является эффективное управление проектами для достижения стратегических целей организации. Промежуточными целями портфельного управления могут являться:

1. «инвентаризация» всех . проектов для четкого определения потребностей в ресурсах и оценки самой возможности выполнения портфеля проектов;

2. анализ соответствия проектов стратегическим целям;

3. определение ключевых показателей контроля проектов;

4. .анализ структуры финансирования проектов;

5. формирование сбалансированных портфелей.

6. максимизация полезности портфеля проектов.

Основными задачами, решаемыми в рамках портфельного управления являются:

1. определение эффективности проектов (структуры портфеля проектов: определение типов и характеристик проектов, которые должны быть включены в портфель для достижения поставленных целей организации);

2. .формирование портфеля проектов (выбор проектов, которые будут включены в портфель);

3. планирование процесса реализации проектов портфеля;

4. распределение ресурсов между проектами портфеля;

5. оперативное управление портфелем проектов (завершение проектов в срок, в рамках бюджета и с надлежащим качеством).

Исследованы методы эволюционного моделирования и их применимость к задачам управления портфелями проектов. Сделан вывод, что по сравнению с другими методами, генетические алгоритмы обладают следующими преимуществами, позволяющими их успешно применять в портфельном моделировании:

•а) работают в основном не с параметрами задачи, а с закодированным множеством параметров; б) осуществляют поиск не путем улучшения одного решения, а путем использования сразу нескольких альтернатив на заданном множестве решений; в) используют целевую функцию, а не ее различные приращения для оценки качества принятия решений; г) применяют не детерминированные, а вероятностные правила анализа оптимизационных задач.

•Изучение эволюционного моделирования показало, что данные методы являются бионическими, заимствованным у природы; закон естественного отбора в сочетании со случайными мутациями дает в руки исследователя чрезвычайно мощный и универсальный аппарат синтеза алгоритмов.

Для решения изученной проблемы была разработана модель многокритериального анализа, „ синтеза и планирования реализации портфелей проектов. Соответствуя требованиям, предъявляемым к методам формирования портфелей проектов, данная модель обладает достаточной гибкостью и универсальностью, позволяющей её использовать при решении различных задач, возникающих при портфельном управлении проектами. В основе модели , находится предложенный алгоритм эволюционного моделирования, основанный на генетических алгоритмах, модифицированных таким образом, чтобы минимизировать недостатки простого генетического алгоритма: преждевременная сходимость (попадание в локальные оптимумы). Вычисления по разработанному алгоритму легко распараллеливаются, благодаря чему значительно улучшается масштабируемость модели по различным показателям.

Данная модель позволяет решить следующие типичные задачи, возникающие в ходе реализации практически каждого портфеля:

- прогнозирование наличия и движения любого вида ресурса, в том числе денежных средств;

- проверка финансовой реализуемости портфеля. Так как денежные средства рассматриваются как один из видов ресурсов, то реализуемость может проверятся по другим ресурсам, например трудовым;

- определение сроков и объемов необходимых заемных средств;

- анализ целесообразности взятия заемных средств; •

- формирование финансово реализуемого портфеля с минимальной упущеннрй выгодой;

- определение сроков окупаемости затрат, оценка прибыли за период реализации портфеля и создание его целевого плана;'

- разукрупнение, детализация консолидированного финансового баланса на группы финансовых балансов по проектам.

Предложенная модификация генетического алгоритма, быстро и эффективно находит требуемые варианты портфелей проектов, благодаря чему, данный инструмент позволяет также проводить анализ устойчивости сформированного портфеля, путем изменения параметров проектов, и многократного прогона с измененными величинами.

Рассмотренный' в работе пример апробации разработанной модели показал её состоятельность при решении практических задач, возможность охвата большего числа направлений деятельности в виде проектов и подтвердил положение об эффективности использования эволюционных

I . методов в управлении портфелями проектов. Результаты исследования могут быть успешно использованы многими коммерческими, государственными и некоммерческими организациями.