Вопросы оптимального планирования народного хозяйства с помощью Единой государственной сети вычислительных центров
Пугачев В.
ЕГСВЦ
ВОПРОСЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА С ПОМОЩЬЮ ЕДИНОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЦЕНТРОВ
В. Пугачев
Применение математики и вычислительной техники в экономике вступило в новую фазу своего развития. Перед советскими экономистами, математиками и инженерами стоит грандиозная задача — создать в стране единую автоматизированную систему оптимального управления и планирования. Ее технической базой должна стать единая государственная сеть вычислительных центров, опирающаяся на систему автоматизированного сбора всей первичной информации. В настоящее время широко обсуждаются проблемы создания такой сети и ведутся предварительные работы по ее проектированию.
Единую государственную сеть вычислительных центров целесообразно строить по межведомственному принципу и использовать для решения большого числа задач. Эти задачи можно разбить на три группы: задачи оптимального народнохозяйственного планирования (перспективное и текущее планирование, расчеты цен), задачи оперативного управления и учета (оперативное управление производственными комплексами и предприятиями, финансовые расчеты, учет и статистика), прочие задачи (научно-технические, специальные).
Наиболее важными являются задачи оптимального народнохозяйственного планирования. Они станут основным видом загрузки единой государственной сети вычислительных центров и в значительной мере определят предъявляемые к ней технические требования. В настоящее время в ряде организаций ведутся работы по созданию моделей оптимального планирования народного хозяйства с целью определения технических требований к единой сети вычислительных центров. Такая модель была разработана и в Центральном экономико-математическом институте АН СССР. Ниже излагаются некоторые принципы ее построения и следующие из нее выводы.
* * *
При разработке конкретной схемы оптимального народнохозяйственного планирования необходимо учесть специфические особенности экономики.
Народное хозяйство не только весьма сложная, но и постоянно изменяющаяся система. Практика СССР показывает, что номенклатура изделий каждые несколько лет обновляется на 50—60%. Быстро меняется структура хозяйства: возникают новые предприятия и отрасли, свертываются устаревшие. В связи с непрерывным и все ускоряющимся техническим прогрессом происходят резкие изменения в технологии производства, составе и нормативах затрат, периодически осуществляется и коренная перестройка производства.
94
В. ПУГАЧЕВ
Таким образом, задача оптимального планирования народного хозяйства должна решаться в условиях неполной информации о будущем. Недостаток информации при этом определяется не техническим несовершенством планирования, а характером самого объекта планирования.
Вместе с тем объективно существует значительная и достоверная информация о текущем состоянии народного хозяйства и ближайшей перспективе его развития. Систему оптимального планирования необходимо привязать, прежде всего, именно к этой реальной информации.
Имеющиеся неполные данные и прогнозы на более отдаленную перспективу должны быть использованы для определения наиболее вероятных значений тех или иных показателей или коэффициентов. Однако при разработке таких вероятностных оценок нужна крайняя осторожность. Система оптимального планирования должна вести народное хозяйство не по пути простого механического расширения, а по пути непрерывной рациональной перестройки структуры. Поэтому в основе вероятностных оценок должен лежать анализ перспектив технического прогресса.
Деление народнохозяйственного планирования на текущее и перспективное является в значительной мере условным, так как информационные потоки о настоящем и будущем тесно связаны и взаимно дополняют друг друга. В системе оптимального народнохозяйственного планирования нет необходимости оставлять такое деление, так как эта система охватывает текущее и перспективное планирование в качестве единого комплекса. Этот комплекс может включать также корректировку планов внутри текущего года (например, ежемесячную) и органически переходить в оперативное управление производством.
Система оптимального народнохозяйственного планирования должна предусматривать непрерывное (скользящее) планирование. При таком планировании плановый период непрерывно «скользит» вместе с текущим годом: по мере выполнения каждого годового плана конец планового периода также сдвигается на один год. Одновременно пересчитывается план на весь перспективный период.
Непрерывный сдвиг планового периода и ежегодный пересчет плана на всю перспективу нужны для своевременного и наиболее полного использования вновь поступающей информации. Отсюда не следует, что при этом должна ежегодно пересматриваться вся совокупность принятых ранее решений. Подавляющее их большинство будет лишь конкретизироваться. Пересмотр решений может происходить только при резком изменении исходных данных.
Первым разделом комплексного оптимального плана является ближайший год. Этот раздел плана может быть весьма подробным и охватывать миллионы первичных наименований ресурсов. Но степень дробности номенклатуры не должна быть и чрезмерной: окончательная конкретизация ассортимента производится на стадии оперативного управления. Последующие годы освещаются менее подробно. Степень дробности должна соответствовать объективно имеющейся информации о будущем и быть тем меньшей, чем более отдален рассматриваемый год.
Сокращение номенклатуры для более отдаленных сроков может происходить путем объединения первичных ресурсов в группы; критерием группировки должна служить устойчивость получаемых групп. Ключевые ресурсы, проявляющие устойчивость и без группировки, могут рассматриваться раздельно в течение всего планового периода.
Соответствующая группировка нужна и по предприятиям. Для ближайших моментов времени действующие, строящиеся и проектируемые предприятия целесообразно рассматривать в качестве отдельных объектов. Отдаленную перспективу необходимо представлять более устойчивыми производственными комплексами.
ОБ ОПТИМАЛЬНОМ ПЛАНИРОВАНИИ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
95
Сжатие информации для более отдаленных моментов времени при непрерывном планировании не может отрицательно сказаться на конкретности принимаемых экономических решений. По мере приближения того или иного года план на этот год будет рассчитываться все более подробно. Окончательные экономические решения будут формулироваться лишь в момент, непосредственно предшествующий их реализации, что позволит давать развернутую номенклатуру ресурсов.
Наряду с разработкой народнохозяйственных планов система оптимального планирования будет выдавать и оценки ресурсов в оптимальном плане, которые могут быть получены при решении двойственной задачи. На базе оптимальных оценок возможно успешное решение проблемы построения единого показателя деятельности всех звеньев народного хозяйства. Этот показатель должен быть положен в основу материального и морального стимулирования работников.
Оценки оптимального плана позволят правильно ориентироваться в выборе направлений технического прогресса: в отношении проектирования, улучшения технологии, разработки прикладных областей науки. В рамках своей устойчивости оценки здесь будут выступать как бы в роли заказчиков новых производственных способов, то есть той новой экономической информации, которая должна поступать в систему оптимального планирования на последующих циклах ее функционирования.
Критерий оптимальности
В основе критерия оптимальности системы непрерывного народнохозяйственного планирования должны лежать общественные потребности— расширение производства, потребности населения и т. д., а также внеэкономические нужды (оборона и т. п.).
Различные виды потребностей могут задаваться по-разному. Внеэкономические нужды целесообразно вводить в расчеты в виде обязательных заданий; таким же образом вводятся и некоторые виды потребностей населения. Однако подавляющее число потребительских благ в известных пределах взаимозаменяемо, что позволяет строить для них единую математическую характеристику — целевую функцию потребления. Для практического построения этой функции могут быть использованы, по крайней мере, три источника информации: торговая статистика, бюджетные обследования потребителей и нормативные расчеты. В процессе функционирования системы непрерывного планирования может осуществляться автоматизированное построение параметров целевой функции потребления.
Построение параметров целевой функции потребления целесообразно вести лишь по группам товаров, а не по их отдельным видам. При конкретизации ассортимента в рамках товарных групп следует исходить из требования наилучшего удовлетворения реально наблюдающегося спроса населения.
При планировании на ряд лет целевая функция потребления не может непосредственно использоваться в качестве критерия оптимальности народного хозяйства. Необходимо сопоставить, «взвесить» целевые функции потребления для разных моментов времени и привести их к единой математической характеристике. Это достигается с помощью надлежаще подобранной взвешивающей функции, которая должна быть монотонно убывающей функцией времени и выбираться в некоторых вполне определенных пределах.
Установление конкретного вида взвешивающей функции не поддается полной формализации и будет содержать некоторые волевые моменты. Ее выбор мыслится следующим образом. На массиве сжатой информации, находящейся в системе оптимального народнохозяйствен-
96
В. ПУГАЧЕВ
ного планирования, будет рассчитываться серия оптимальных планов для определенного набора взвешивающих функций. Каждый план, далее, представляется в виде нескольких генеральных характеристик предполагаемого развития страны, на основе которых сравниваются планы. К генеральным характеристикам целесообразно отнести темп роста общественного потребления и долю внеэкономических затрат в общественном потреблении. Эти характеристики должны изучаться для всей предстоящей перспективы в качестве некоторых функций времени. При таком подходе в них будет заложено, в частности, и предстоящее распределение капиталовложений. Совокупность генеральных характеристик, полученных для разных вариантов взвешивающей функции, даст представление о возможностях экономического развития в течение рассматриваемого планового периода. В рамках этих возможностей выбирается конкретный вариант изменения генеральных характеристик, задается основная линия развития. Тем самым будет производиться выбор и конкретной взвешивающей функции в народнохозяйственном критерии оптимальности. Это позволит возложить все дальнейшие расчеты по реализации генеральной линии развития на систему оптимального планирования.
Вид и размерность задачи оптимального народнохозяйственного планирования
Вид и размерность задачи оптимального народнохозяйственного планирования зависят, прежде всего, от постановки проблемы и, в конечном счете, должны определяться разумным компромиссом между требованиями к системе планирования и возможностями их осуществления.
В настоящее время, на наш взгляд, необходимо в первую очередь сосредоточить внимание на проблеме оптимального планирования взаимосвязей предприятий и процессов создания новых производственных мощностей. В схеме планирования должны фигурировать не только действующие, но также строящиеся и проектируемые предприятия. Число проектных вариантов должно быть таким, чтобы система оптимального планирования могла производить выбор. Проектные варианты требуется предварительно оптимизировать с точки зрения технологии и размещения; предварительная оптимизация возможна на базе оценок оптимального плана, полученных в предыдущем цикле функционирования системы планирования.
Для постановки и решения задач оптимального планирования" взаимосвязей предприятий и создания новых производственных мощностей нужна в основном лишь следующая информация: данные о нормативах затрат (материальных, трудовых, загрузки оборудования) и ограничениях по производственным возможностям действующих предприятий на ближайшие несколько лет (с вариантами расширения номенклатуры изделии и производственных мощностей); те же данные о строящихся предприятиях на первые несколько лет эксплуатации после завершения строительства, а также о нормативах затрат, связанных с процессом создания предприятий; те же данные о возможных (проектных) вариантах всех видов предприятий; данные о спросе населения на все виды товаров в текущий момент времени и на ближайшую перспективу; данные о внеэкономических нуждах на ближайшие годы в нескольких вариантах их обеспечения; данные о внешней торговле и возможных вари-
1 Под предприятием здесь подразумевается не только промышленное, но и сельскохозяйственное, строительное, транспортное, торговое. Иногда в качество самостоятельного предприятия может рассматриваться лишь его часть, иногда, наоборот,— группа мелких предприятий.
97
антах новых внешнеторговых соглашений на ближайшие несколько лет.
Задача оптимального народнохозяйственного планирования взаимосвязей предприятий и создания новых производственных мощностей является задачей математического программирования с определенным критерием оптимальности, ограничениями и неизвестными.
Критерий оптимальности для достижения необходимой точности планирования должен браться как квадратичный. Подавляющее большинство ограничений народнохозяйственной задачи принадлежит к числу линейных; нелинейные ограничения могут быть с достаточной степенью точности линеаризированы. Все это позволяет рассматривать народнохозяйственную задачу в качестве задачи квадратичного программирования.
Размерность этой задачи может быть охарактеризована двумя величинами: числом ограничений и числом неизвестных. Точные значения этих величин в настоящее время указаны быть не могут, да в этом и нет нужды. Однако оценить порядок цифр возможно. Ограничения народнохозяйственной задачи будут состоять из двух групп: ограничений по предприятиям и ограничений по всем видам первичных ресурсов. Первые из них необходимы для описания производственных возможностей предприятий, вторые — для соблюдения баланса по промежуточным продуктам и лимитированным ресурсам, а также для фиксации минимального объема производства по конечным продуктам. Ко второй группе ограничений относятся и ограничения по первичным видам трудовых ресурсов с учетом их территориального распределения. Ориентировочные расчеты показывают, что общее число ограничений должно составить примерно 5 млн.
Неизвестными величинами в народнохозяйственной задаче будут объемы производства и затрат всех видов первичных ресурсов на всех предприятиях страны для всех рассматриваемых моментов времени. Ориентировочные расчеты показывают, что число неизвестных составит примерно 50 млн. Итак, для осуществления непрерывного оптимального народнохозяйственного планирования необходимо организовать систематическое решение задачи квадратичного программирования с числом ограничений примерно 5*106 и числом неизвестных около 5*107.
Алгоритм решения задачи оптимального народнохозяйственного
планирования
Исходя из указанной размерности задачи, рассмотрим основные черты предлагаемого алгоритма и оценим общий объем вычислений. При этом в качестве некоторого стандарта для расчетов примем задачу линейного программирования с 1 тыс. ограничений и 10 тыс. неизвестных. Решение такой задачи на ЭВМ производительностью порядка миллиона операций в секунду (и с соответствующими прочими техническими характеристиками) должно занимать около 3—5 часов. Алгоритмы оптимального народнохозяйственного планирования далее будут условно сводиться к решению совокупности таких стандартных задач.
Решение оптимальной народнохозяйственной задачи на основе применения общих методов математического программирования невозможно. При использовании, например, симплекс-метода объем вычислений возрастает пропорционально квадрату числа ограничении и первой степени числа неизвестных. Поэтому решение задачи размерности (5*106 X 5*107) даже при линейной постановке эквивалентно решению 125*109 стандартных задач. Применение принципа декомпозиции Данцига — Вольфа и близких к нему итеративных методов возможно лишь при наличии блочной структуры в задаче народнохозяйственного планирования. Однако даже при допущении в народнохо-
7. «Вопросы экономики» N 7,
98
В. ПУГАЧЕВ
зяйственной задаче блочной структуры (небольшого числа сквозных ограничений и 5 тыс. блоков в виде стандартных задач) каждая итерация в процедуре Данцига — Вольфа будет связана с решением 5 тыс. стандартных задач. Общее число итераций должно не менее чем втрое превосходить число ограничений в блоках, то есть составлять 3 тыс. Следовательно, решение народнохозяйственной задачи сведется к решению 15*106 стандартных задач. Ясно, что это также неприемлемо.
Решение народнохозяйственной задачи, по-видимому, может быть осуществлено лишь методами последовательного сжатия первичной экономической информации. О сжатии информации уже говорилось ранее: оно нужно для получения устойчивых показателей на перспективу, то есть на стадии постановки задачи. Этот же принцип может быть использован и при ее решении.
Обычно для сжатия экономической информации прибегают к укрупнению (агрегированию) ресурсов с помощью цен или некоторых физических единиц. Однако известные методы подобного сжатия информации вряд ли обеспечат быструю сходимость процесса оптимального народнохозяйственного планирования. Так, укрупнение ресурсов с помощью цен или физических единиц не исходит из специфики реальных ограничений в оптимальной народнохозяйственной задаче, производится в отрыве от конкретного содержания производственных возможностей объектов планирования и взаимозаменяемости продукции на стадии производства. Чисто механическое укрупнение ресурсов лишь готовит данные для оптимизации в вышестоящих звеньях и не дает оптимизации низовых звеньев народного хозяйства, что также должно существенно замедлить сходимость процесса планирования. Поэтому целесообразнее, по-видимому, использовать схему сжатия экономической информации, основанную на апроксимации (приближенном описании) производственных возможностей объектов с помощью одного линейного ограничения2, которая может применяться на всех ступенях народного хозяйства, причем основной выигрыш получается на уровне отраслевых комплексов, где проявляются наибольшая стабильность структуры производства и инерционность экономической системы.
При апроксимации производственных возможностей отраслей с помощью одной гиперплоскости может быть осуществлен переход от первичных ресурсов к отраслевым продуктам. Последние здесь получаются путем укрупнения первичных ресурсов на основе принципа внутриотраслевой взаимозаменяемости продукции. Первичная информация при этом может быть сжата в тысячи раз. Одновременно происходит и предварительная оптимизация отраслей.
Рассмотрим алгоритм решения задачи оптимального народнохозяйственного планирования на основе отраслевой апроксимации, не вдаваясь в анализ предварительных этапов сжатия информации. Для этого, прежде всего, необходимо разумно организовать отраслевую структуру народнохозяйственной задачи. Здесь нужно учесть два обстоятельства: для апроксимационного алгоритма наиболее удобны «чистые» отрасли, продукция которых «не пересекается»; число отраслей должно быть таким, чтобы были приемлемыми размерности, как межотраслевой задачи, так и внутриотраслевых задач.
Формирование структуры, удовлетворяющей этим двум условиям, следует начать с разбивки всей совокупности первичных ресурсов на некоторое число непересекающихся групп; число групп целесообразно взять порядка тысячи. Разбивка должна быть осуществлена так, чтобы свести к минимуму число предприятий, производящих продукцию нескольких групп. Производство на предприятиях, которые не удалось
2 См. В. Ф. Пугачев, .Модель многоступенчатой системы оптимального планирования (Экономико-математические тетради, выпуск V, 1963 г.).
99
полностью закрепить за определенной группой продуктов, должно искусственно разбиваться на части и рассматриваться как производство на нескольких самостоятельных предприятиях. Возможен и противоположный подход: одинаковые виды продукции, выпускаемые на предприятиях разных групп, рассматривать в качестве различных наименований. Таким образом, за каждой группой продуктов закрепляется соответствующее число предприятий. Тем самым народное хозяйство разделяется примерно на тысячу отраслей с определенными производственными возможностями и различной номенклатурой изделий. В качестве одной из отраслей выделяется подготовка кадров; к ней могут быть отнесены ограничения по трудовым ресурсам.
Далее, все ограничения задачи оптимального народнохозяйственного планирования могут быть сгруппированы в соответствии с полученной отраслевой структурой. Каждая отрасль будет представлена несколько раз — по числу лет планирования. Поэтому все ограничения народнохозяйственной задачи разобьются на число групп, равное произведению числа отраслей на число лет планирования. Для конкретности примем, что ограничения народнохозяйственной задачи разобьются на 5 тыс. групп. Каждая группа будет содержать в среднем 1 тыс. ограничений и 10 тыс. неизвестных, то есть представлять собой стандартную задачу.
Такая структура задачи оптимального народнохозяйственного планирования не является блочной структурой в обычном смысле. Принцип блочности здесь соблюдается лишь в отношении производства продукции. Коэффициенты, характеризующие взаимные поставки отраслей, будут по-прежнему произвольно распределены по матрице народнохозяйственной задачи. Подобная структура может быть сформирована всегда.
Использование апроксимационного алгоритма, далее, может мыслиться следующим образом. Для каждого момента времени в каждой из отраслей решается задача на максимум продукции в наиболее вероятном комплекте. Путем некоторого изменения процедуры решения одновременно может быть построена гиперплоскость, апроксимирующая производственные возможности отрасли в достаточно широкой окрестности наиболее вероятного комплекта. С помощью коэффициентов этой гиперплоскости могут быть осуществлены соизмерение всех первичных Продуктов отрасли и переход к единому отраслевому продукту.
По затратам машинного времени апроксимация практически не отличается от решения экстремальной задачи той же размерности. Апроксимация каждой отрасли для одного года в среднем будет эквивалентна решению одной стандартной задачи. Апроксимация всех отраслей для всех моментов времени требует решения 5 тыс. стандартных задач.
Апроксимация отраслей может быть произведена в нескольких вариантах. Например, план развития электроэнергетики может быть разработан с ориентировкой на гидроресурсы, нефть, газ, уголь. В оптимальном народнохозяйственном плане реальный план развития электроэнергетики получится в результате оптимальной комбинации этих вариантов. Однако вариантная апроксимация имеет смысл лишь применительно к более отдаленным моментам времени, где существует реальная возможность изменять структуру основных производственных фондов. Так как расчеты для более отдаленных периодов времени могут не доводиться до первичных наименований ресурсов, а останавливаться на уровне отраслевых продуктов, объем вычислений увеличится примерно лишь вдвое, то есть возрастет до 10 тыс. стандартных задач.
Взаимосвязи между отраслями могут быть представлены в виде задачи с 5 тыс. ограничений (по числу групп ограничений в народнохозяйственной задаче) и десятками тысяч неизвестных (с учетом ва-
100
В. ПУГАЧЕВ
риантности). Квадратичный народнохозяйственный критерий оптимальности в этой задаче строится по отраслевым продуктам.
Матрица укрупненной народнохозяйственной задачи отличается от обычного межотраслевого баланса не только вариантностью, но и содержанием. Каждый элемент этой матрицы выражает не взаимные затраты продукции отраслей, а степень взаимной загрузки отраслевых производственных мощностей.
С математической точки зрения укрупненная народнохозяйственная задача сложнее задач отраслевой апроксимации и по затратам машинного времени эквивалентна десяткам и сотням стандартных задач. Укрупненную задачу придется, возможно, решать в нескольких вариантах, что необходимо, например, для подбора взвешивающей функции при определении народнохозяйственного критерия оптимальности. Однако даже с учетом всех этих обстоятельств можно утверждать, что затраты машинного времени, связанные с решением укрупненной задачи, малы по сравнению с затратами на апроксимацию всех отраслей.
В результате решения укрупненной народнохозяйственной задачи будут получены оптимальные объемы производства отраслевых продуктов и их оптимальные оценки. Структура производства в первичных наименованиях, далее, может быть определена на основе прямого счета потребностей, начиная с заявок торговой сети и других потребителей конечной продукции. Оценки первичных ресурсов могут быть получены с помощью оценок отраслевых продуктов и коэффициентов гиперплоскостей апроксимации. Затраты машинного времени на прямой счет будут относительно небольшими.
Для полученной новой структуры производства может быть осуществлена дополнительная оптимизация отраслей. В отраслях, лимитирующих развитие народного хозяйства, может быть вновь решена задача на максимум продукции в новом комплекте. В прочих отраслях целесообразно решать задачи на выполнение заданного объема производства при минимуме затрат. Все виды затрат при этом должны исчисляться в оценках оптимального плана. В целом это потребует решения еще 10 тыс. стандартных задач. В результате каждое предприятие получит конкретный план производства непосредственно в первичной номенклатуре ресурсов и соответствующую программу материально-технического снабжения. Одновременно поставщики прикрепляются к потребителям путем решения соответствующих транспортных задач, и окончательно определяется рациональное размещение производства с помощью отбора соответствующих проектных вариантов.
Однако в итоге однократного проведения всех этих операций будет получено лишь приближенное решение оптимальной народнохозяйственной задачи, которое целесообразно улучшить. Для этого необходимо последовательно произвести несколько расчетов описанного типа, причем исходные данные для каждой последующей итерации могут готовиться в ходе предыдущей итерации. В конце предыдущей итерации одновременно с решением задач по разверстке плана в отраслях может осуществляться и новая апроксимация отраслей, то есть начинаться следующая итерация. Такое объединение задач разверстки и сжатия информации не будет связано с дополнительными затратами машинного времени, так как апроксимация может выполняться вместе с оптимизацией. За счет этого для проведения каждой итерации (начиная со второй) требуется однократное решетине 10 тыс. стандартных задач.
Время, затрачиваемое на проведение одной итерации, не должно* превышать месяца, так как в противном случае не будет обеспечена сходимость описанного итеративного процесса в приемлемые сроки. Следовательно, общая мощность вычислительных средств, требующихся для оптимального народнохозяйственного планирования, должна быть достаточной для решения 10 тыс. стандартных задач в месяц. При ра-
ОБ ОПТИМАЛЬНОМ ПЛАНИРОВАНИИ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
101
боте по 20 часов в сутки в течение 30 дней на машине производительностью порядка миллиона операций в секунду можно решить 120—200 стандартных задач. Таким образом, для решения 10 тыс. стандартных задач надо располагать вычислительной системой общей производительностью порядка 50—80 млн. операций в секунду.
Полученная оценка является, по существу, минимальной. Увеличение размерности задачи народнохозяйственного планирования до нескольких десятков миллионов ограничений и нескольких сотен миллионов неизвестных было бы, на наш взгляд, оправданным. Дальнейшее совершенствование математических алгоритмов и методов загрузки вычислительных систем позволит наращивать размерность народнохозяйственной задачи и сокращать сроки планирования.
Организация расчетов по оптимальному народнохозяйственному
планированию
Создание вычислительной системы общей производительностью порядка нескольких десятков миллионов операций в секунду хотя и связано с определенными трудностями, но вполне реально. Достаточно сказать, что мощность вычислительных средств США, используемых для экономических расчетов, в настоящее время составляет 100—120 млн. операций в секунду.
Наиболее целесообразной представляется трехступенчатая структура единой государственной сети вычислительных центров. Низовая сеть вычислительных центров должна быть образована из кустовых вычислительных центров, пунктов сбора и первичной обработки информации, вычислительных центров предприятий и некоторых научно-исследовательских организаций. Эта сеть возьмет на себя в основном задачи оперативного управления и учета, а также предварительную подготовку данных для оптимального планирования народного хозяйства. Непосредственное решение задачи оптимального народнохозяйственного планирования будет выполняться сетью опорных вычислительных центров, где целесообразно сосредоточить основные вычислительные мощности. Эта сеть должна состоять из нескольких десятков крупных вычислительных центров, расположенных в местах наибольшей концентрации потоков информации. Помимо обслуживания прилегающей к ним территории, опорные центры должны функционировать в режиме единой вычислительной системы. Третьей ступенью государственной сети вычислительных центров должен быть головной центр, непосредственно связанный с центральными органами планирования и управления.
Все процессы сбора, передачи и переработки информации должны быть полностью автоматизированы. Низовые звенья единой сети целесообразно приблизить к первичным источникам информации — предприятиям. Взаимодействие вычислительных центров друг с другом, а также с источниками и потребителями информации необходимо осуществлять через соответствующие каналы связи с достаточной пропускной способностью. Для обеспечения взаимодействия опорных центров (включая головной) целесообразно использовать телевизионные каналы связи. Такая структура позволяет гибко сочетать сбор информации и оперативное управление производством по территориальному принципу с организацией плановых расчетов по отраслевому принципу.
Предприятия и организации, не обслуживаемые средствами электронной вычислительной техники, могут готовить первичную информацию обычными методами. В этом случае информация поступает в сеть опорных вычислительных центров через соответствующие пункты сбора и первичной ее обработки.
Данные о действующих предприятиях целесообразно формировать непосредственно на основе анализа деятельности каждого конкретного
102
В. ПУГАЧЕВ
предприятия. Данные о строящихся предприятиях и проектных вариантах должны готовиться соответствующими проектными организациями, прогнозы на отдаленное будущее — соответствующими научными организациями.
Информация о данном и предполагаемом спросе населения представляется торговой сетью. Соответствующие организации будут выдавать информацию о внешнеторговых соглашениях и их возможных вариантах и т. д.
В процессе подготовки первичных данных должна проводиться их проверка. Возможно и некоторое предварительное сжатие информации (например, путем объединения однотипных предприятий).
Каждый опорный центр должен производить сбор всей первичной информации с обслуживаемой им территории. При этом могут быть организованы хранение собираемой информации и ее непрерывное уточнение путем сбора данных об отклонениях. Дальнейшее движение информации и ее последовательную переработку целесообразно строить по отраслевому принципу. За каждым опорным центром закрепляются определенные отрасли народного хозяйства. Между опорными центрами организуется перераспределение первичной информации в соответствии с отраслевой специализацией центров. После сортировки информации по отраслевому принципу каждый опорный центр должен осуществлять сжатие первичной информации путем предварительной оптимизации и апроксимации прикрепленных к нему отраслей для всех рассматриваемых моментов времени.
В процессе перераспределения информации между опорными центрами может быть произведен вывод первичной информации в нормативные институты и контрольные органы. Здесь должны анализироваться и сопоставляться нормативы, приниматься меры к их улучшению на последующих циклах функционирования системы оптимального планирования.
После сжатия информации в отраслевом разрезе данные о взаимосвязях отраслей собираются в головном вычислительном центре, где формируется и решается укрупненная народнохозяйственная задача с квадратичным критерием оптимальности и определяется объем производства всех отраслевых продуктов. Решение указанной задачи можно производить в нескольких вариантах. В этом процессе необходим обмен информацией между головным центром и центральными органами страны. Результаты решения укрупненной народнохозяйственной задачи передаются в опорные вычислительные центры, где выполняется корректировка ранее рассчитанных планов. Под скорректированные планы рассчитываются взаимные заявки отраслей в первичной номенклатуре и собираются все заявки на продукцию каждой отрасли в соответствующем опорном центре.
Свод заявок позволяет определить новую структуру производства в каждой отрасли и произвести оптимизацию и апроксимацию отраслей применительно к повой структуре. Одновременно поставщики прикрепляются к потребителям и решаются задачи на размещение. На этом этапе нужен тесный контакт с отраслевыми организациями.
Результаты расчетов могут быть использованы в качестве окончательных планов предприятий. На этом первый цикл функционирования системы оптимального планирования заканчивается. Последующие операции периодически повторяются. Одновременно с завершением предыдущего цикла осуществляется апроксимация отраслей для последующего цикла, который, в свою очередь, готовит данные для дальнейших расчетов и т. д. В стационарном режиме это должно обеспечить синхронизацию процесса ежемесячного уточнения планов с процессом их выполнения.
ОБ ОПТИМАЛЬНОМ ПЛАНИРОВАНИИ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
103
Изложенная примерная схема функционирования системы оптимального планирования позволяет оценить загрузку каналов связи, через которые будут взаимодействовать опорные центры. Обмен информацией между опорными центрами будет необходим как на стадии перераспределения между ними первичных данных, так и в процессе решения народнохозяйственной задачи. Наиболее мощный поток информации будет наблюдаться на стадии перераспределения первичных данных. Работа каждого предприятия для каждого момента времени в среднем будет характеризоваться десятками тысяч нормативов. При числе предприятий порядка десятков тысяч и периоде планирования порядка нескольких лет общее число нормативов будет измеряться миллиардами.
Каждый норматив (с учетом необходимости кодирования) может быть представлен 100—150 двоичными знаками. Следовательно, общий объем первичной информации будет составлять сотни миллиардов двоичных знаков. На каждый опорный центр приходится 3—5% первичной информации. Если опорный центр будет взаимодействовать с единой сетью через один телевизионный канал связи (пока что это наиболее реально), то на этот канал будет приходиться нагрузка порядка 6—10% всей первичной информации, то есть порядка десятков миллиардов двоичных знаков. С целью обеспечения надежности передачи эта цифра должна быть увеличена в 1,5—2 раза. Таким образом, нагрузка на один телевизионный канал связи будет не свыше 1011 двоичных знаков.
Полоса пропускания телевизионных каналов связи составляет около 6,5 мегагерца, что позволяет вести передачу со скоростью порядка миллиона двоичных знаков в секунду. Для передачи 1011 двоичных знаков потребуется 105 секунд, то есть около 30 часов.
Полученная оценка не учитывает прочие виды загрузки — для оперативного управления, сбора статистических данных, осуществления финансовых расчетов и т. д. Передача соответствующих потоков информации потребует относительно небольшой ежесуточной загрузки телевизионных каналов связи. В целом можно утверждать, что использование телевизионных каналов связи для обслуживания единой государственной сети вычислительных центров не приведет к большой дополнительной загрузке этих каналов и может быть организовано без ущерба для передачи других потоков информации.
Создание автоматизированной системы оптимального планирования народного хозяйства имеет большое значение для повышения уровня социалистического планирования. Это будет способствовать успешному выполнению задач строительства коммунизма в нашей стране.
