FUZZY INFERENCE SYSTEM OF CURRENT ECONOMIC EFFICIENCY EVALUATION OF COMMUNICATION PROVIDER NETWORK ELEMENTS OPERATION
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
2.
Astrakhan State Technical University
Type:
Article
Pages:
from 79
to 89
Status:
Published
Received:
05.07.2018
Accepted:
25.07.2018
Published:
25.07.2018
Subject area:
VAC 05.12.2013 Системы, сети и устройства телекоммуникаций
VAC 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
VAC 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
VAC 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах
VAC 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
VAC 05.13.19 Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
UDK 657.92:[621.391/.396:654.1.02.003.13]
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 28.01 Общие вопросы кибернетики
GRNTI 49.01 Общие вопросы связи
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 82.01 Общие вопросы организации и управления
VAC 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
VAC 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
VAC 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах
VAC 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
VAC 05.13.19 Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
UDK 657.92:[621.391/.396:654.1.02.003.13]
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 28.01 Общие вопросы кибернетики
GRNTI 49.01 Общие вопросы связи
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 82.01 Общие вопросы организации и управления
Language:
Russian
Keywords:
communication provider network elements, project economic efficiency, fuzzy inference system
Abstract (English):
Economic characteristics of the network elements of communication provider network in the course of their operation have been chosen as the subject of the study. General principles of obtaining the current assessment of economic situation of the transmission network element of the communication operator (project) are described. As input data to the current assessment of the economic condition of the project, the deviation factor from the plan for profit and the deviation factor from the plan for profitability were used. The use of elements of the theory of fuzzy sets for the generalization of expert opinions on the coefficients used has been justified. A system of fuzzy inference has been developed, which makes it possible to diagnose the current economic efficiency of the project in question. Mamdani algorithm and Gaussian membership functions are used to implement the fuzzy inference system. To perform intermediate calculations related to obtaining the current economic efficiency of the project the following indicators are proposed: the number of subscribers; incoming cash flow; planned costs for maintenance of project equipment; planned systematic payments; actual number of subscribers of the project; actual amount of incoming cash flow; real systematic payments; additional unplanned payments. The procedure for determining the values of intermediate variables for obtaining the current economic efficiency of operation of the structural element of the telecommunications operator network has been described, and IDEF0 diagram of this process has been developed.
Economic characteristics of the network elements of communication provider network in the course of their operation have been chosen as the subject of the study. General principles of obtaining the current assessment of economic situation of the transmission network element of the communication operator (project) are described. As input data to the current assessment of the economic condition of the project, the deviation factor from the plan for profit and the deviation factor from the plan for profitability were used. The use of elements of the theory of fuzzy sets for the generalization of expert opinions on the coefficients used has been justified. A system of fuzzy inference has been developed, which makes it possible to diagnose the current economic efficiency of the project in question. Mamdani algorithm and Gaussian membership functions are used to implement the fuzzy inference system. To perform intermediate calculations related to obtaining the current economic efficiency of the project the following indicators are proposed: the number of subscribers; incoming cash flow; planned costs for maintenance of project equipment; planned systematic payments; actual number of subscribers of the project; actual amount of incoming cash flow; real systematic payments; additional unplanned payments. The procedure for determining the values of intermediate variables for obtaining the current economic efficiency of operation of the structural element of the telecommunications operator network has been described, and IDEF0 diagram of this process has been developed.
Keywords:
communication provider network elements, project economic efficiency, fuzzy inference system
communication provider network elements, project economic efficiency, fuzzy inference system
Введение Особенностью эксплуатации системы связи является большое территориальное распределение элементов топологической структуры сети оператора по региону обслуживания. Территориальное расположение объекта связи может существенным образом влиять на его эксплуатационные затраты и экономические показатели, связанные с прибылью. Практика и обзор работ [1-4] показывают, что наиболее часто при оценке экономической эффективности различных проектов предпочтение отдается таким интегрированным показателям, как чистый дисконтированный доход (NPV), индекс рентабельности (PI), внутренняя норма доходности (IRR), срок окупаемости (PP). Спецификой использования подобных показателей является ориентированность на сравнительно большой период получения оценок, как правило, он равен одному году. Использование подобных показателей для оценивания текущего состояния элемента сети передачи данных, ориентированного на коммерческую эксплуатацию, затруднительно. Причина затруднений связана с тем, что для оперативного принятия решений по корректировке детальности проекта требуется получение информации об оценке его эффективности за более короткие периоды. Подобный мониторинг экономической эффективности узлов сети связи позволит, в случае необходимости, скорректировать операционную деятельность и маркетинговые мероприятия оператора, связанные с эксплуатацией контролируемого оборудования. Цель работы - представление и реализация методики по оценке текущей экономической эффективности эксплуатации элементов телекоммуникационной системы оператора связи. Описание общих принципов получения текущей оценки экономического состояния элемента сети передачи данных оператора связи В рамках данного исследования под проектом будем понимать эксплуатацию элемента сети передачи данных оператора связи. Для получения таких финансовых характеристик проекта, как чистый дисконтированный доход (NPV), индекс рентабельности (PI), внутренняя норма доходности (IRR) и срок окупаемости (PP), используются следующие показатели: капитальные и эксплуатационные затраты; объем входящего денежного потока, получаемый от реализации проекта; макроэкономические показатели, связанные с текущими инфляционными процессами государства. Таким образом, при проведении расчетов интегрированных финансовых показателей проекта получаются промежуточные результаты расчета, такие как планируемая доходность проекта (англ. revenue - доход) и планируемые расходы проекта (англ. expenditure - расходы). Особенностью показателей и является то, что в них учтены показатели, связанные с затратами на реализацию и эксплуатацию проекта при условии, что проект достигнет определенных целей его реализации (в рамках проводимых исследований это получение прибыли от реализации услуг связи). Кроме того, показатели и рассчитываются, как правило, для более коротких периодов, чем для интегрированных показателей. Причиной является специфика проведения части эксплуатационных затрат (оплата работникам, плата за предоставление дополнительной полосы пропускания канала, оплата энергообеспечения, различные виды арендной платы за места расположения оборудования) и получения прибыли (ежемесячное внесение абонентской оплаты клиентами оператора). Реальные финансовые результаты проекта можно обозначить в виде параметров и . Таким образом, для текущего контроля проекта можно использовать показатели, которые зависят от планируемых и реальных финансовых результатов проекта: - коэффициент отклонения выполнения от планируемых входящих денежных потоков проекта за -й период времени; с учетом того, что параметр впоследствии планируется использовать в системе обработки информации, его целесообразно определять при помощи соотношения вида (1) где - коэффициент достижения плана по прибыли за интересуемый период времени. Величина определяется с использованием размера прибыли , полученной в результате деятельности проекта, к объемам прибыли, которая была запланирована в экономическом обосновании : (2) - коэффициент отклонения выполнения от планируемой текущей рентабельности проекта за -й период времени: (3) где - фактическая и планируемая рентабельность проекта, которые, соответственно, определяются соотношениями: (4) (5) Для дальнейшего удобства использования соотношение (3) целесообразно преобразовать к виду (6) С учетом соотношений (1) и (4) диапазон значений параметров и находится в пределах [-100, +100]: . (7) Для оценивания текущего состояния экономической эффективности определенного структурного элемента сети оператора связи предлагается обобщить взаимное влияние переменных и при помощи функционала вида (8) где - оператор, используемый для обработки переменных и . Разработка системы нечеткого вывода для получения текущей оценки экономического состояния элемента сети передачи данных оператора связи Учитывая, что на настоящем этапе опыт применения подобной методики наработан недостаточно, для реализации оператора целесообразно использовать систему, позволяющую обобщить опыт экспертов. Как известно из работ [5-9], для обобщения экспертных знаний наиболее целесообразно использование методов теории нечетких множеств. В качестве теоретического метода реализации оператора предлагается использование алгоритма Mamdani. В работе [10] реализация системы нечеткого вывода для получения текущей экономической оценки проводится при помощи выполнения последовательности следующих операций. 1. Преобразование четких значений переменных , и в нечеткую форму: , , ; преобразование проводится при помощи гауссовых функций [11] принадлежности , где - наименование описываемого терма; - наименование описываемой переменной; каждая нечеткая переменная описывается набором термов , где - мощность терм-множества, описывающего определенную переменную; относительно переменных , , их представление показано на рис. 1 и 2; при этом по оси абсцисс располагается шкала значений четкой переменной, а шкала ординат показывает степень принадлежности четкого значения к определенному терму из терм-множеств, описывающих переменную. Рис. 1. Вид функций принадлежности для описания переменных и : NB - низкий; NM - между низким и средним; Z - средний; PM - между средним и высоким; PB - высокий Рис. 2. Вид функций принадлежности для описания переменной : PMZ - скорее средний, чем высокий; PMB - скорее высокий, чем средний 2. После идентификации переменных проводится формирование базы знаний, которая состоит из продукционных правил вида (9) где - номер правила. База знаний формируется на основе обобщения правил вида (9), учитывающих различные комбинации термов входных и выходных переменных. Продукционная база знаний обладает свойствами полноты и связанности. Правила согласованы, исключена противоречивость и избыточность, функции принадлежности содержательно интерпретируются, нечеткие множества выпуклые и нормальные. Формально базу знаний можно представить в виде (10) где - уровень значимости правила, величина которого определяется экспертом в процессе формирования базы знаний. С учетом (9), (10) процесс обработки информации о значениях переменной при помощи оператора в соотношении (8) можно описать следующим образом: 1. Преобразование значений входных переменных от четких значений к нечетким при помощи функций принадлежности соответствующих термов; применительно к соотношению (8) это можно описать следующим образом: (11) 2. На основании конструкции правил вида (9) производится агрегирование подусловий, которое, с учетом [10], описывается соотношением (12) операция выполняется для каждого правила, входящего в базу знаний (10). 3. С использованием уровня значимости правил , проводится их активация, которая, с учетом [10], описывается соотношением (13) 4. Далее производится аккумулирование значений проекций результатов вычислений по соотношению (13) на функции принадлежности выходной переменной: (14) 5. В завершение при помощи операции дефазификации происходит вычисление итогового нечеткого значения выходной переменной к четкой числовой форме : (15) Применительно к алгоритму Mamdani в работе [10] используется метод центра тяжести - Centroid. Обобщение значений переменных и с учетом соотношений (9)-(15) и значений нечетких переменных, показанных на рис. 1 и 2, приведено на рис. 3. Рис. 3. Обобщение экспертных знаний о взаимном влиянии переменных и на значение Следующим шагом проведения исследований является описание процедуры определения значений промежуточных переменных для получения текущей оценки экономического состояния элемента сети передачи данных оператора связи. Описание процедуры определения значений промежуточных переменных для получения текущей оценки экономического состояния элемента сети передачи данных оператора связи Для выполнения промежуточных расчетов, связанных с получением значений переменных соотношений (1)-(8), необходим сбор информации, связанный с параметрами, идентифицирующими следующие виды информации: - - количество абонентов, которое планируется привлекать в определенные бизнес-планом проекта контрольные периоды; - - входящий денежный поток, который планируется получать от абонентов; - - запланированные затраты на обслуживание оборудования проекта, связанные с оплатой труда персонала, транспортные расходы и т. д.; - - запланированные систематические платежи, связанные с внесением арендной платы за места размещения оборудования, оплату потребленных энерго- и других видов ресурсов, налоговые отчисления; расходы, связанные с приобретением дополнительной канальной емкости у других операторов-партнеров; - - реальное количество абонентов проекта, достигнутое на определенные контрольные периоды; - - реальная величина входящего денежного потока, получаемая оператором на одного абонента; - - реальные затраты на обслуживание оборудования проекта, связанные с оплатой труда персонала, транспортные расходы и т. д.; - - реальные систематические платежи, связанные с внесением арендной платы за места размещения оборудования, оплату потребленных энерго- и других видов ресурсов, налоговые отчисления; расходы, связанные с приобретением дополнительной канальной емкости у других операторов-партнеров; - - дополнительные незапланированные платежи, связанные с реализацией и эксплуатацией проекта (штрафы, неустойки, вынужденные меры на устранение предписаний контролирующих органов и т. д.). Обобщение параметров и позволяет определить планируемый входящий доход проекта: . Если оператором обслуживаются различные группы абонентов, у которых предусмотрены различные тарифные планы, то планируемый входящий денежный поток определится из соотношения вида (16) где - номер группы, к которой относится абонент. Параметры и позволяют определить суммарные эксплуатационные затраты, , которые несет оператор, связанные с определенным проектом. Как показывает обзор работ [12, 13], параметры и являются интегрированными и зависят от определенного типа проекта, поэтому в общем параметр целесообразно описать соотношением (17) где и - номера видов затрат на обслуживание и систематических платежей, связанных с эксплуатацией проекта. Аналогично определяются параметры, описывающие реальное финансовое состояние определенного структурного элемента сети оператора связи: (18) Текущие затраты вычисляются исходя из сведений о величине реальных затрат на обслуживание, систематических и незапланированных затрат . Аналогично (17), учитывая, что затраты для каждого типа проекта могут отличаться в обобщенном виде, их получение можно описать соотношением вида (19) где , и - номера видов затрат на обслуживание, систематических и незапланированных затрат, связанных с эксплуатацией проекта. Если происходит изменение макроэкономических показателей, требуется корректировка плановых параметров по прибыли и затратам. Для удобства восприятия процесса оценивания текущей экономической эффективности структурного элемента сети оператора связи соотношения (1)-(19) предлагается обобщить в виде IDEF0-диаграммы (рис. 4). Рис. 4. IDEF0-диаграмма получения оценки текущего экономического состояния элемента сетевой инфраструктуры оператора Схема получения информации о состоянии экономической эффективности эксплуатации структурного элемента сети оператора связи приведена на рис. 5. Рис. 5. Схема получения информации о состоянии экономической эффективности эксплуатации структурного элемента сети оператора связи Как видно из рис. 5, источниками текущей информации о состоянии объекта сети оператора являются биллинговая система и система бухгалтерского учета, а источниками ретроспективной информации выступают системы анализа проектов на этапе их планирования. Обобщение подобной информации при помощи соотношений (16)-(19) и последующее использование системы нечеткого вывода, описанной соотношениями (9)-(15), позволяют получить оценку эффективности эксплуатации структурного элемента сети оператора связи. Полученные схемы (рис. 4, 5) позволяют описать интеграцию предложенных теоретических положений по получению текущей экономической оценки структурного элемента сети с системами управления операционной детальностью и бизнес-процессами (OSS/BSS систем), используемых операторами связи. Обобщение данных о полученной информации по объектам оператора связи позволяет построить матрицу экономической эффективности узлов сети. Представление подобной информации в матричной форме, с учетом дополнительных видов информации о социально-эконо-мических показателях региона, где работает оператор, и сведений о развитии рынка телекоммуникаций в целом позволит упростить процесс ранжирования устройств с целью определения очередности проведения модернизации технического состояния и корректировки маркетинговой политики предприятия. Методика по оценке текущей экономической эффективности эксплуатации элементов телекоммуникационной системы оператора связи может быть использована ЛПР для принятия управленческих решений по корректировке финансовой стратегии [14] развития оператора связи. В перспективе целесообразно создание компьютеризованной СППР [15], позволяющей автоматизировать повторяющиеся расчеты по данной методике, а также формировать базу количественных характеристик. Заключение В результате проведенных исследований предложена и реализована методика оценки текущей экономической эффективности эксплуатации элементов сети оператора связи. Сущность методики заключается в обобщении информации, заложенной в бизнес-плане определенного проекта, и экономической информации, полученной в ходе его эксплуатации. Для получения оценки экономической эффективности определенного проекта идентифицированы два показателя - коэффициент отклонения от плана по прибыли и коэффициент отклонения от плана по рентабельности . Особенностью показателей является то, что для их получения используются только сведения о текущих экономических показателях проекта, в частности плановое и реальное количество абонентов, величина получения прибыли от эксплуатации проекта, величина плановых и реальных эксплуатационных, систематических и несистематических затрат. На основании анализа экспертной информации проведено обобщение взаимного влияния параметров и в виде системы продукционных правил при помощи системы нечеткого вывода. Полученная выходная переменная позволяет диагностировать текущую экономическую эффективность эксплуатации элементов сети оператора связи. Методика по оценке текущей экономической эффективности эксплуатации элементов телекоммуникационной системы оператора связи может быть использована ЛПР для принятия управленческих решений по корректировке финансовой стратегии развития оператора связи. В перспективе целесообразно создание компьютеризованной СППР, позволяющей автоматизировать повторяющиеся расчеты по данной методике, а также формировать базу количественных характеристик. Накопленные в информационном пространстве СППР ретроспективные количественные данные о текущем экономическом состоянии системы оператора связи могут быть использованы для построения математических моделей с целью выявления зависимостей и прогнозирования экономических и эксплуатационных характеристик элементов сети оператора связи.
1. Efimov E. N. Investicionnyy analiz proekta informacionnyh tehnologiy v usloviyah neopredelennosti // Izv. Yuzh. feder. un-ta. Tehnicheskie nauki. 2014. № 8. C. 66-74.
2. Kryukov S. V. Sravnitel'nyy analiz podhodov k ocenke effektivnosti innovacionnyh proektov // Aktual'nye problemy gumanitarnyh i estestvennyh nauk. 2010. № 11. S. 68-75.
3. Kossov V. V., Livshic V. N., Shahnazarov A. G. Metodicheskie rekomendacii po ocenke effektivnosti investicionnyh proektov. M.: Ekonomika. 2000. 421 s.
4. Kulikov D. L., Kucherov A. A. Stanovlenie i razvitie metodov ocenki effektivnosti innovacionnyh proektov // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. № 1. URL: https://www.science-education.ru/ ru/article/view?id=19451 (data obrascheniya: 21.01.18).
5. Litvak B. G. Ekspertnye tehnologii v upravlenii: monogr. M.: Delo, 2004. 232 s.
6. Orlovskiy S. A. Problemy prinyatiya resheniy pri nechetkoy informacii. M.: Nauka, 1981. 206 s.
7. Ryzhov A. P. Elementy teorii nechetkih mnozhestv i izmereniya nechetkosti. M.: Dialog-MGU, 1998. 102 s.
8. Sidel'nikov Yu. V. Sistemnyy analiz tehnologii ekspertnogo prognozirovaniya. M.: Izd-vo MAI, 2007. 348 s.
9. Uskov A. A., Kuz'min A. V. Intellektual'nye tehnologii upravleniya. Iskusstvennye neyronnye seti i nechetkaya logika. M.: Goryachaya Liniya - Telekom, 2004. 143 s.
10. Shtovba S. D. Proektirovanie nechetkih sistem sredstvami MATLAB. M.: Goryachaya liniya - Telekom, 2007. 288 s.
11. Bobyr' M. V., Nasser A. A., Abduldzhabbar M. A. Issledovanie svoystv myagkogo algoritma nechetko-logicheskogo vyvoda // Izv. Yugo-Zapad. gos. un-ta. 2016. № 1 (64). S. 41-49.
12. Dolzhenko L. M., Starikov E. N. Ekonomika i upravlenie predpriyatiem: ucheb. posob. Ekaterinburg: Izd-vo UGLTU, 2015. 187 s.
13. Kurmanova A. H., Cheremushnikova T. V. Upravlenie zatratami v organizaciyah svyazi na osnove uchetno-analiticheskoy sistemy // Izv. Orenburg. gos. agrar. un-ta. 2010. № 28-1. T. 4. C. 128-133.
14. Kvyatkovskaya I. Y., Shurshev V. F., Frenkel M. B. Methodology of a support of making management decisions for poorly structured problems // Communications in Computer and Information Science. 2015. Vol. 535. P. 278-291.
15. Khomenko T. V., Kvyatkovskaya I. Y., Barabanova E. A., Veselova Y. A. Computer linguistic approach for computational creativity tasks // Communications in Computer and Information Science. 2017. Vol. 754. P. 551-561.
