Концепция

Алеф-куб: Единая цифровая платформа моделирования и оптимизации. Концепция и реализация

Вместо предисловия

Экономика вышла за рамки рыночной спекулятивной нестабильности и кризисов – это уже турбулентность и хаотичность:

  разрыв контрактов, разрушение логистических цепочек, форсмажор,

  широкий диапазон и резкие скачки цен,

  множественность валют, волатильность курсов, котировок и др.

Не сработает стратегическое и даже среднесрочное планирование и прогнозирование на основе прошлого опыта и отработанных процессов, в том числе:

  нейронные сети (NN) и машинное обучение (ML/DL),

  большие данные (BD), статистический анализ и прогноз,

  эвристические методы и даже опыт экспертов.

Необходимо ситуационное оперативное управление по событиям на коротких горизонтах времени, адаптивное регулирование при изменениях внешней среды и текущих целей.

1. Алеф-куб: о чем и зачем? Бизнес-модель будущего

Алеф-куб: Единая цифровая платформа моделирования и оптимизации различных объектов, процессов и их сетевого взаимодействия, создана в России, реализует лучшие достижения математики и технологии, включая собственные научные результаты.

Алеф-куб: в единой логике описывает сетевые бизнес-модели, обмена материальными и финансовыми ценностями с лавинообразным ростом совокупной ценности, выходя за рамки отраслевых и территориальных задач, промышленности, финансовых организаций, всех уровней власти, научных, учебных, медицинских учреждений, всех форм экономики.

Алеф-куб: откуда и куда идем? Дорожная карта

подробнее…

Функциональность:

  от интуитивных, субъективных, предвзятых решений к прозрачным и обоснованным;

  от гипотез о последствиях принятых решений к строгому моделированию «что-если»;

  от «золотых арифмометров» к интеллектуальным решателям проблем;

  от запросов и поисковых систем к обоснованному логическому выводу по модели.

Архитектура:

  от сбора данных и обмена информацией к моделированию и максимизации ее ценности;

  от «зоопарка» систем и лоскутной интеграции к единой модели и стандарту;

  от локальных задач и цепей поставок к сетевым моделям взаимодействия и кооперации;

  от отдельных бизнес-процессов к координации и синхронизации целей, планов и проектов.

Итого:

  от цифровой трансформации к цифровой оптимизации;

  от бизнес-аналитики к планированию, адаптивному управлению и устойчивому развитию;

  от множественности и разобщенности к единству и взаимодействию.

кратко

Алеф-куб: конкуренты и преимущества? Пока аналогов нет ни в России, ни за рубежом:

  по качеству решений, адекватности учета ограничений и критериев оптимальности задач;

  по быстродействию, сложности и размерности задач при скромных ресурсах;

  по невысокой общей стоимости владения;

  по уровню общности, унификации, гибкости, тиражируемости, масштабируемости.

Конкурентов много, но каждый решает одну частную задачу в одной отрасли, обычно эвристически, далеко не оптимально. В SAP такие решения связаны, но слабо, в архитектуре «новогодняя елка» и «лоскутная интеграция». Алеф-куб решает весь спектр задач, причем создали Алеф-куб 10 разработчиков, а в SAP их более 100 тысяч. Как такое возможно? За счет чего?

Алеф-куб: на чем основан? На архитектуре «ядро»

Алеф-куб построен в архитектуре «ядро», опирается на Единую строгую математическую модель, Единый сервис — решатель, Единый настраиваемый интерфейс, Единое меню для всех задач, конечно, на Единый стандарт AC-77 и на моделирование «No-Code».

Алеф-куб основан на концепциях Цифровых двойников, «сильного» искусственного интеллекта (Strong AI, Artificial General Intelligence, AGI, GPS) в отличие от «слабого» или «узкого» ИИ (Artificial Neural Networks, ANN) в связке с мощными методами оптимизации.

Алеф-куб: какие проблемы решает? Критичные для предприятий и экономики РФ:

  мониторинг план-факт, выявление «узких мест», оценка и прогноз ситуации;

  выбор наилучшего решения, устойчивость развития объектов и экономики;

  обоснованность и прозрачность решений, предсказуемость последствий;

  влияние человеческого фактора на принятие решений;

  скорость и трудоемкость принятия решений за счет автоматизации;

  эффективное сетевое взаимодействие участников платформы.

Алеф-куб: что моделирует и оптимизирует?

«В единой логике» моделирует объекты, процессы и их взаимосвязи: иерархические, горизонтальные, конвейерные цепи поставок, а также сетевые модели обмена материальными и финансовыми ценностями, где подсети пересекаются по входным/выходным ресурсам. Сетевая модель эффективнее чисто отраслевых и территориальных, позволяет одновременно оптимизировать межотраслевые и межрегиональные балансы, взаимодействие и кооперацию.

Оптимизирует задачи централизованного мониторинга, объемного и календарного планирования, прогнозирования, регулирования и управления процессами и их взаимодействием.

Алеф-куб: где применимы модели? «Все уровни власти и бизнес»:

  AC Business. Производственные, транспортные, сервисные предприятия, межотраслевые вертикально интегрированные компании, в т.ч. ТЭК, ЖКХ и др., их сетевое взаимодействие с потребителями B2B, B2C, B2B2C.

  AC Business-Government. Тарифное, антимонопольное, налоговое регулирование, в т.ч. ФАС, ФНС, Минэнерго, ТЭК, ЖКХ, электроэнергетика, водоснабжение, водоотведение, теплоснабжение, газоснабжение и др., их сетевое взаимодействие с бизнесом B2G, G2B.

  AC Government. Ситуационные центры Государственных регуляторов, Федеральных и Региональных органов исполнительной власти (ФОИВ и РОИВ), правительства, Центры управления регионами (ЦУР), Минфин, Минпромторг, Минэкономразвития и др., их взаимодействие G2G, G2C.

  AC Finance. Инвестиционные и финансовые организации и банки, ЦБ, ВЭБ, Сбербанк, ВТБ и др., их взаимодействие B2B, B2C, B2G, G2B.

  AC Cluster. Научные и учебные организации, кампусы, инженерные центры, бизнес-инкубаторы, технопарки как по названным выше направлениям, так и по общим дисциплинам: методам моделирования, оптимизации, дискретной математике, ИТ и др.

  AC Medicine. Медицинские учреждения, больницы, поликлиники, диспансеры, санатории, скорая помощь, травмопункты, научные центры, ВУЗы и др., а также фармкомпании, аптеки и аптечные сети и др.

Алеф-куб: более 200 типовых решений типовых задач для разных отраслей, объектов и процессов

подробнее…

детально описаны на портале alephcube.ru, включая ТЭК — нефтегазовый комплекс — добыча, переработка, много заводов, поставки и продажи, терминалы, доставка до АЗС и др., нефтехимия, химия, фармация, ЖКХ — водоснабжение и водоотведение, инвестиции и финансы, транспорт, логистика, цепочки поставок, поточные производства, раскрой, упаковка в контейнеры, сельское хозяйство, строительство, управление проектами, бизнес-процессы, ВУЗы — образование, математика и др.

кратко

Алеф-куб: модель прорыва? Да, «усилитель ценности», а не «цифровой трансформатор»

подробнее…

Максимизация ценности при сетевом обмене с ограничениями на ресурсы вызовет лавинообразный рост совокупной ценности, рост ВВП, инвестиционной активности, уровня жизни, потребления и т.д. А также стабильный рост как частного, так и государственного бизнеса, их взаимодействия и кооперации, поскольку в любой системе, где нет роста, есть падение.

Планирование и прогнозирование балансов спроса-предложения, включая межотраслевые, позволит избежать как перепроизводства и резкого падения цен, так и дефицита ресурсов и скачков цен, обеспечить сбалансированный рост экономики в целом, а также обеспечит переход к современным реактивным, превентивным и адаптивным режимам управления.

кратко

В Алеф-куб любые единицы измерения ценности можно использовать одновременно, в одной модели: физические и финансовые, цифровые и фиатные, налоги, акцизы, тарифы, токены, бонусы и др., моделировать и оптимизировать любые балансы, преобразования, конвертации, транзакции, акции, и даже бартер. Все это за счет абстракции модели.

Алеф-куб: цели и критерии оптимальности

Реализованы как фундаментальные ключевые показатели эффективности и результативности (Key Performance Indicators, KPI, ИСО 9000-2008), так и уникальные жизненно важные критерии, продиктованные нашей практикой:

подробнее…

  Эффективность – соотношение между достигнутыми результатами и затраченными ресурсами, максимум прибыли, минимум затрат, потерь, времени выполнения;

  Результативность – степень достижения целей, запланированных результатов, минимум отклонений от заданных значений параметров;

  Бережливость – минимум потребления ресурсов при заданном результате;

  Достоверность данных – сведение материальных, энергетических, финансовых балансов с заданными допусками и др.;

  Непротиворечивость – оптимальное исправление противоречий и ошибок в данных по критерию минимума внесенных изменений;

  Реализуемость – поддержание значений целевых параметров в заданных границах, минимум «штрафов» за выход значений за границы;

  Стабильность процесса – минимум потерь от скачкообразных «переключений» объекта из одного состояния в другое;

  Устойчивость – сохранение текущего состояния при внешних воздействиях, поддержание целевых параметров на заданном уровне;

  Лояльность – минимум отклонений от заданного человеком решения при соблюдении заданных ограничений;

  Непредвзятость и прозрачность – оценка качества принятых решений, сравнение разных вариантов решения и др.

Если хотим «и то, и то», но что-то важнее, оптимизируем сумму этих целей с «весами» – коэффициентами их значимости (с плюсом или с минусом).

Результат во многом зависит именно от правильной постановки целей. SMART-цели:

  S – Specific (конкретная). Однозначно проверяемый результат.

  M – Measurable (измеримая). Количественные, формализуемые показатели.

  A – Attainable (достижимая). Реализуемые по ресурсам (сырья, времени, денег).

  R – Relevant (актуальная). Важные, стоящие усилий.

  T – Time-bound (ограниченная во времени). Сроки начала/конца (дедлайн), этапов.

кратко

Алеф-куб: График роста эффективности экономики

Единый сервис Алеф-куб обеспечит сначала линейный рост числа оптимизируемых объектов и процессов, потом «вирусное» распространение моделей и лавинообразный рост прибыли предприятий, подсетей, отраслей.

2. Алеф-куб: почему Единая Платформа?

Алеф-куб: почему «куб»? Три оси «куба»:

подробнее…

1) области и объекты в пространстве,

2) процессы во времени (горизонты и интервалы),

3) задачи и подзадачи оптимизации.

По каждой оси есть множество иерархий, уровни и элементы которых обычно связаны в сложную сеть (важно, например, для реальных цепочек поставок и других межотраслевых задач с объектами из разных областей), это еще и красиво ложится в OLAP-кубы для аналитики.

кратко

Алеф-куб: почему «Алеф»?

подробнее…

Все объекты, процессы и задачи на всех уровнях строятся как частные случаи Единой модели в Едином интерфейсе и решаются Единым сервисом. По крайней мере именно так это было задумано и пока успешно реализуется. В итоге получаем — счетную бесконечность решений.

кратко

Алеф-куб: почему «платформа»? и какая «платформа»?

подробнее…

  Инструментальная – Единый инструмент создания приложений в разных областях с разными горизонтами времени для разных задач без программирования (No-Code).

  Инфраструктурная – предоставление ИТ- сервисов моделирования и оптимизации.

  Прикладная – бизнес-модель обмена ценностями с сетевым взаимодействием участников.

кратко

Алеф-куб-77 стандарт: зачем? и почему 77?

подробнее…

Все это хозяйство нужно структурировать, классифицировать и регламентировать, чтобы не запутаться. И не только описание всего спектра моделей, но и форматы данных для интеграции со смежными системами. Особенно важна единая методика развития платформы при появлении новых ограничений модели. А 1977 – это год начала создания Единой модели.

кратко

Алеф-куб: почему Единая? и что дает Единство?

подробнее…

В сравнении с набором решений типа «новогодняя елка» и «лоскутное одеяло» – универсальность, тиражируемость, масштабируемость, переиспользование – многократную экономию средств на разработку моделей, внедрение, обучение, сопровождение и поддержку, адаптацию и развитие, ИТ-инфраструктуру и др. И лавинообразный рост совокупной прибыли.

кратко

Алеф-куб: что еще дает Единство модели, стандарта и сервиса?

подробнее…

За счет Единства стираются все грани:

  между областями науки – формальными, естественными, техническими, общественными, гуманитарными, а в рамках формальных наук – между отраслями промышленности;

  между наукой, промышленностью, экономикой, образованием, бизнесом и властью и др.;

  между фундаментальными и прикладными знаниями, теорией и практикой, учебой и работой, между факультетами, специальностями, курсами и предметами;

  между дискретной и непрерывной математикой, между моделированием и оптимизацией, между результатами и данными, планом и фактом, виртуальностью и реальностью.

кратко

3. Алеф-куб: какие задачи решает?

AC Business. Задачи оптимизации жизненного цикла предприятий и корпораций

Это ключевые задачи, определяющие эффективность бизнеса:

подробнее…

  «CAD проектирование» – выбор состава и расположения оборудования, складов;

  «PLM строительство» и оптимизация инвестиций, «PM управление проектами»;

  «ERP управление ресурсами и запасами, сценарное, агрегированное, объемно-календарное планирование», «SCM цепочки поставок», «DRP распределение запасов»;

  «APS расширенное детальное планирование и составление расписаний»,

  «IM оптимальное управление запасами»;

  «EAM техническое обслуживание и ремонт» (ТОиР) – оптимизация графика ремонтов с учетом календарного плана и ресурсов ремонтных бригад;

  «MES управление производством и процессами, календарное планирование»;

  «DPU диспетчеризация» — сведение балансов, выявление потерь и утечек;

  «QM управление качеством»;

  «WMS управление складом и логистикой», «VSR маршрутизация транспортных средств»;

  «HRM планирование и управление персоналом в рамках смен, назначение исполнителей на работы; приобретение, сохранение знаний, обучение персонала, тренажеры» и др.

А также задачи сквозной оптимизации единого бизнес-процесса маркетинга, продвижения, ценообразования, планирования, производства, хранения и сбыта.

кратко

Алеф-куб решает эти и многие другие задачи для производств с непрерывными, дискретными, дискретно-непрерывными, смешанными, периодическими процессами.

AC Business-Government. Задачи тарифного, антимонопольного и налогового регулирования

Задачи взаимодействия бизнеса и государственных регуляторов, в т.ч. в сфере ЖКХ:

подробнее…

  Верификация данных регулируемых организаций;

  Сведение и анализ балансов по различным критериям: фактических и прогнозных, материальных и энергетических (физических) для объектов и субъектов; экономических, трудовых ресурсов для каждого субъекта;

  Антимонопольный комплаенс: мониторинг, контроль, предупреждение действий, противоречащих антимонопольному законодательству;

  Выявление «узких мест», утечек, краж; нарушений норм законодательства: несоблюдения предельных уровней тарифов; необоснованных расходов в НВВ (необходимая валовая выручка); превышений перекрестного субсидирования и т. д.;

  Оптимизация и обоснование: сравнение и оценка аналогов; эталонных затрат и эталонных тарифов; бизнес-процессов для каждого объекта и субъекта;

  Симуляция экспертных решений от политических до коррупционных, для выявления их экономических и социальных последствий;

  Сценарное, исследовательское, нормативное прогнозирование;

  Планирование графиков нагрузки и составляющих баланса.

кратко

AC Government. Задачи для регулятора (централизованный мониторинг и управление)

Включают большинство задач для предприятий и организаций, а также:

подробнее…

  Сведение и оптимизация материальных, энергетических, финансовых балансов, включая межотраслевые и межрегиональные;

  Координация и синхронизация во времени государственных целевых программ и стратегических планов, согласование целей, приоритетов и ресурсов;

  Сценарное планирование «что-если», оптимистический, пессимистический и ожидаемый варианты, долгосрочное, краткосрочное, оперативное, антикризисное,

  Оптимальное планирование, мониторинг реализации и оперативное управление национальными проектами,

  Моделирование, оценка последствий и обоснование принятых решений, оптимизация принятия решений, проверка на соответствие законодательству,

  Оптимизация тарифного, налогового, финансового регулирования.

кратко

AC Finance. Задачи для финансовых и инвестиционных организаций и банков

Сценарное планирование, моделирование и оптимизация финансово-производственной деятельности как в статике, так и в динамике, оптимизируя не объект, а процесс:

подробнее…

  Анализ и оценка инвестиционной привлекательности предприятия,

  Выявление на предприятии «узких мест», нецелевого расходования средств,

  Антикризисное управление – моделирование и оптимизация вариантов «что-если», планы реконструкции и санации предприятия, реорганизация с целью дальнейшей продажи,

  Формирование инвестиционного портфеля, внутренний аудит и управление активами, привлечение финансирования,

  Андеррайтинг в кредитовании и страховании, анализ и оценка залога,

  Сведение и анализ отраслевых и межотраслевых балансов по группе предприятий,

  Оценка последствий эмиссии ценных бумаг, изменения налогов и тарифов и др.

кратко

AC Cluster. Задачи для университетов, корпоративного обучения и научных организаций

Проблемы современного образования: узкая специализация, трудная неуклюжая адаптация выпускников к реальной работе, «забудьте все, чему вас учили в ВУЗе», неумение применять теоретические знания на практике.

Алеф-куб снимает эти проблемы, позволяя не только накапливать, структурировать и использовать знания, но и создавать новые знания, поэтому задачи включают как образование, так и научные исследования по всем названным выше направлениям для предприятий, организаций, регулятора, а также общие курсы моделирования, оптимизации, математики, ИТ и др.

подробнее…

  Профессиональное образование: высшее, среднее специальное, преподаватели;

  Послевузовское профессиональное образование, подготовка научно-педагогических кадров: аспиранты, руководители;

  Подготовка кадров высшей квалификации: докторанты, исследователи;

  Дополнительное образование: неформальное, факультативы, самообразование;

  Корпоративное образование: приобретение и сохранение знаний и опыта, переподготовка, повышение квалификации, тренажеры.

кратко

AC Medicine. Задачи для медицинских учреждений и фармкомпаний

Для фармкомпаний включают задачи для предприятий и сетей, задачи распределения медицинского оборудования и лекарственных средств, логистические задачи, антимонопольный комплаенс, задачи финансовых и инвестиционных организаций, те же задачи для научных и учебных заведений, а также:

подробнее…

  Интеллектуальные цифровые двойники пациентов на основе электронной медицинской карты и математических моделей изменения параметров их состояния во времени;

  Моделирование и оптимизация плана лечения пациента как последовательности «управляющих» воздействий на основе его цифрового двойника в соответствии с клиническими рекомендациями Минздрава, протоколами диагностики и лечения, стандартами медицинской помощи с учетом перенесенных заболеваний, противопоказаний, «нечетких» рекомендаций «должно», «желательно», «можно», «Good Clinical Practice» (GCP);

  Оценка последствий, обоснование плана лечения и оперативный мониторинг результатов;

  Управление пропускной способностью больниц с учетом их профиля, диагноза пациентов, текущего ресурса коек и персонала с целью сбалансировать нагрузку между больницами как скорой помощи, включая эпидемии, так и плановой медицинской помощи;

  Оперативная оптимизация графика обхода больных с учетом их состояния, тяжести заболевания, ресурсов персонала и др.

кратко

Алеф-куб решает каждую из этих задач во времени, в пространстве, в разных условиях

подробнее…

во времени:

  как в статике, оптимизирую агрегированные показатели за весь горизонт планирования;

  так и в динамике, оптимизируя не только объект, но и процесс;

в пространстве:

  отраслевые (ТЭК, сельское хозяйство и др.), межотраслевые, цепочки поставок;

  территориальные, межрегиональные, федеральные, внешнеторговые, с учетом экспорта-импорта сырья и продуктов разной глубины переработки;

для разных задач в разных сценарных условиях:

  избытка или дефицита предложения на рынке, избытка или дефицита исходного сырья;

  оптимистических, пессимистических, наиболее вероятных и др.

кратко

Алеф-куб координирует решения этих задач и согласует интересы всех участников

в пространстве и времени на всех уровнях: от федерального до цеха и участка; от стратегических планов, инвестпроектов, проектов строительства и реконструкции до операционных планов и расписаний на год, квартал, месяц, сутки, смену с разбивкой по интервалам времени и др.

4. Алеф-куб: как решает эти задачи?

подробнее…

Алеф-куб позволяет моделировать объекты и процессы без программирования (No-Code) как частные случаи единой нелинейной модели оптимального управления с булевыми и непрерывными переменными. Для смешанных задач применяются методы релаксации, NP-трудные дискретные подзадачи решают управляемые событиями механизмы рассуждений – логического вывода (т.н. «сильный» искусственный интеллект, GPS), непрерывные подзадачи преобразуются к блочным задачам квазилинейного программирования (ЛП). Решения корректные, без эвристик.

Алеф-куб оснащен последними технологическими изысками: сервисная архитектура, от локальных и клиент-серверных решений до глобальных, распределенных по облакам, встроенная виртуализация, 4096-битное шифрование и др. Открытый код по периметру.

Очевидно, грамотная оптимизация даст максимальный экономический эффект, а унификация и масштабируемость – минимальную стоимость владения (ТСО).

кратко

Алеф-куб: режимы работы Решателя и контуры управления с обратной связью

подробнее…

Алеф-куб: собственные режимы работы Решателя:

  Симуляция — проверка заданного человеком решения на допустимость по ограничениям;

  Оптимизация — построение новых решений, наилучших по критериям, за отведенное время и допустимых по ограничениям;

  Симуляция-Оптимизация — проверка заданных частей решения и оптимизация остальных;

  Исправление данных — противоречий и ошибок по критерию минимума изменений;

  Исправление решения — по критерию минимума отклонений от заданного человеком несовместного решения при соблюдении заданных ограничений;

  Оценка решения — оценка качества и точности решения для сравнения вариантов решения.

Во всех режимах единая подсистема Объяснений обеспечивает прозрачность и обоснованность решения, ее можно настроить на нужную «глубину» и детальность объяснений.

Алеф-куб: режимы работы в контурах управления с обратной связью

Эти режимы управления и регулирования обеспечивают устойчивость — способность системы сохранять текущее состояние при влиянии внешних воздействий или улучшать его.

Управление во времени – по событию от мониторинга объекта:

  Реактивное – с запаздыванием, по отклонению фактического состояния от плана или цели;

  Активное – сразу после проверки достоверности и необратимости события, по возмущению – изменению исходных данных, внешних или внутренних;

  Проактивное – превентивное, предотвращающее событие, по прогнозу возмущения или отклонения

Адаптивное управление при изменении данных, факта, прогноза:

  Пересчет всех зависимых данных;

  Самонастройка – изменение только параметров модели;

  Самоорганизация – изменение структуры модели.

Алеф-куб: режимы взаимодействия Решателя с человеком:

  Интерактивный — система поддержки принятия решений (СППР, эксперт-советник);

  Автоматизированный — автоматизированная система управления (АСУ) — корректировка данных, контроль, согласование и утверждение решения по регламенту;

  Автоматический — система автоматического регулирования (САР), когнитивные роботы;

  Мультиагентный — мультиагентные системы (MAS), координация связанных задач для распределенных по сети объектов, роевой интеллект.

Алеф-куб: можно одновременно использовать любые сочетания режимов и контуров

В зависимости от ситуации и текущих проблем. Например, каждый режим взаимодействия с человеком может работать в любом из контуров управления с обратной связью.

кратко

Алеф-куб: инструменты автоматизации, интеграции, обучения.

подробнее…

Алеф-куб: автоматизация – язык сценариев Aleph-cube Scripting Language (AC SL):

  многошаговые конвейерные расчеты, бизнес-процессы;

  интерактивное пошаговое выполнение команд сценария;

  расчет вариантов с выбором наилучшего;

  пред- и постобработка (отчеты, графики и др.);

  интеграция, оркестрация с другими системами, включая импорт из смежных систем.

Алеф-куб: Автоматизация рабочих процессов Aleph-cube Workflow Automation (AC WF):

  вызов скриптов из Windows PowerShell, VBA, .NET.

Алеф-куб: пакетная обработка Aleph-cube Batch Execution (AC BE):

  регрессионное функциональное тестирование;

  нагрузочное и стресс тестирование;

  сравнение результатов расчетов;

  анализ чувствительности инвестиционных проектов;

  анализ сценариев «что-если».

Алеф-куб: создание и демонстрация обучающих материалов AC Learning:

  подготовка теоретических занятий, запись лекций, презентаций;

  демонстрация лекций, презентаций без интернета, сети, сервера;

  подготовка семинаров, упражнений и практических занятий;

  самостоятельное выполнение практических занятий без тренера.

кратко

Алеф-куб: инструменты разработки моделей новых объектов и процессов:

подробнее…

Алеф-куб: инструменты влияния на модель и Решателя в пространстве и времени.

«Важность», приоритеты, допуски и точность соблюдения ограничений и др.

Алеф-куб: инструменты разработки моделей

  Разработка моделей без программирования, No-Code, средства авто-генерации схемы объекта, фильтры для выделения пересекающихся подмоделей внутри модели, язык сценариев для автоматизации бизнес-процессов, координации решения подзадач и др. 

  “Живой” саморазвивающийся учебник по самостоятельному созданию моделей на портале . База знаний включает более 200 образцов подробно описанных моделей и для разных отраслей и задач. Таксономии и фильтры для поиска нужного решения. По мере экспансии платформы база знаний будет разрастаться и увеличиваться.

  Десятки и на том же портале, развитая помощь по моделированию ограничений и целей с практическими ; состав модулей Алеф-куб и ; типовые внедрения.

  Сервис обучения для приобретения и сохранения знаний и опыта, выполняет запись и демонстрацию лучших расчетов, помогает проводить семинары и практические работы.

кратко

Алеф-куб сервис можно единообразно развернуть в облаках, на серверах, на ПК и ноутбуках, подключить через SaaS и API к любым экосистемам, цифровым платформам, ГИС, КИС, базам данных, он удачно вписывается в концепции цифрового рубля, ресурсно-финансово-документарного хаба, как приватного, так и распределенного блокчейна.

Алеф-куб: размерность решенных задач и стресс-тестов:

  до 18 млн. дискретных 0/1-переменных: 700 000 потоков, 200 000 операций, 70 000 емкостей, 50 000 установок, 90 заводов, 2 000 интервалов времени;

  до 6 млн. непрерывных переменных, до 4,9 млн. ограничений.

Алеф-куб: технологический стек

подробнее…

Критерии : технологическая зрелость, минимум санкционных рисков: кроссплатформенность, свободное распространение, открытый исходный код, открытые форматы данных.

  Данные: XML, Office Open XML, ZIP, PDF.

  Среда разработки: MS Visual Studio, MS Visual Studio Community.

  Сервис и Решатель: AC Solver Server SaaS – C++, MS Windows, по запросу Linux.

  Конструктор моделей: AC Model Constructor, отчеты и бизнес-аналитика AC Reports and Analytics – Add-Ins на C# для MS Excel и MS Visio. Открытый код по периметру.

  Протоколы: прикладной протокол http/ (транспорт), протокол сериализации (передачи) Protocol Buffers (gRPC) с 4096-битным шифрованием.

  Портал: alephcube.ru – WordPress, Add-Ins загрузки фильтров и таксономий из MS Excel.

  Документация и обучение: типовые решения, учебные курсы по ролям и и др. – для пакетной загрузки на сайт материалов из MS Word, MS PowerPoint, MS Excel.

  СУБД (системы управления базами данных): любые, рекомендуется PostgreSQL.

  NN/ML/DL (нейронная сеть / машинное / глубокое обучение): PyTorch, TensorFlow.

кратко

5. Алеф-куб: «давай подробности!» или «что внутри?»

Алеф-куб-77: открытый стандарт разработки

Алеф-куб-77 (AC-77) пока единственный стандарт, основанный на Единой строгой математической модели планирования и управления, едином описании элементов объекта в пространстве и процесса во времени, условий, целей, ограничений и предпочтений для разных задач.

подробнее…

Алеф-куб-77: горизонт планирования, управления, мониторинга

Горизонт времени – срок между началом и концом выполнения процесса, разделен на интервалы, например, месяц по суткам, сменам, часам, 10 лет по месяцам и др.

Алеф-куб-77: три базовых элемента схемы объекта в пространстве и времени

  Емкость – накопление и буферизация: ресурс, запас, итог, склад, резервуар, место хранения, БД, счет в банке, налог, акциз. Размерность [т, кг, м3, Ф, Мбит, $, ₽, €].

  Поток – скорость, интенсивность, производительность, активность: материальный, финансовый, трудовой, информационный, ресурс. Размерность [т/час, м3/мес., руб./день, А, МВт, Мбит/с, человеко-смена]. Связывает операции и емкости.

  Операция – преобразование потоков: технологические, транспортные, финансовые и др., например, переработка, погрузка, отправка, доставка, ремонт, перекачка, оплата, ресурс. Операция выполняется или не выполняется в каждый момент времени, 1/0. Потоки операции — входные и/или выходные, или отсутствуют.

Межотраслевые решения возможны благодаря тому, что размерность потока и емкости задается в форме ввода, в одну модель (например, в уравнение баланса) могут одновременно входить смешанные ограничения – физические, финансовые и др.

Алеф-куб-77: виды потоков, задержки потоков

  «Непрерывный» поток поступает в каждый момент выполнения операции.

  «Дискретный» поток — «мгновенно», порцией в момент начала или конца операции.

  «Периодический» поток — для периодической (пакетной, рецептурной) операции, включающей подготовку и повторяющиеся «периоды» с дискретными потоками.

Если задержки потоков положительные — поток запаздывает, отрицательные – опережает.

Алеф-куб-77: объекты

  Объект (схема) операции и емкости, связанные потоками: завод, цех, эстакада, терминал, транспортная сеть. Объединение/пересечение объектов – тоже объект.

  Установка – набор альтернативных операций, вариантов, режимов работы: агрегат, реактор, станок, аппарат, насос, ресурс, объект.

  Стадия – набор «параллельных» операций, шаг преобразования начальных потоков в промежуточные и конечные. Стадии следуют очередности операций, связывают объект и процесс. Рецикл – возврат потока на одну из предшествующих стадий, обратная связь.

кратко

Алеф-куб-77: методы управления объектом и процессом во времени

подробнее…

  текущее агрегированное, объемное — за весь горизонт или его часть: год, квартал по месяцам, на 1 месяц, на 1 сутки;

  календарное детальное — c разбивкой по интервалам времени на горизонте: 10 лет по месяцам, месяц по сменам, день по 20 минут;

  перспективное и ретроспективное — время, вперед или назад, «машина времени»;

  периодическое — горизонты не пересекаются;

  скользящее — горизонты сдвигаются;

  по событиям — при изменении исходных данных; при отклонении плана от факта; по календарной дате обязательной отчетности;

  оперативное — с явным вводом факта на всем горизонте или с учетом «накопленного» факта с текущего момента до конца горизонта;

  циклическое — повторения внутри горизонта (периодические циклограммы процесса);

  с неравномерной сеткой времени (например, чем ближе по времени, тем точнее).

кратко

6. Алеф-куб-77: какие условия учтены в Единой модели?

В единой модели учтены все реальные условия названных выше задач.

Ограничения на материальные, энергетические, финансовые и др. потоки:

подробнее…

  материальный, энергетический, финансовый баланс потоков в установках и емкостях,

  нелинейные показатели качества потоков в установках и емкостях в каждом интервале,

  суммарный план по загрузке, выпуску и потреблению установки,

  нагрузка установок, значения потоков, производительность,

  соотношения, пропорции потоков, отборы на выходе, рецепты на входе,

  стационарность потоков,

  композиции потоков с долями,

  затраты, выручка от реализации, денежный поток.

кратко

Ограничения на емкости — запасы, ресурсы, резервуары, склады, банковский счет, потребление, выпуск, заказы:

подробнее…

  суммарный план по запасу или ресурсу,

  промежуточные запасы и ресурсы с зависящими от времени границами,

  потребление, выпуск, покупки, продажи, отгрузки, затраты, выручка нарастающим или убывающим итогом с зависящими от времени границами,

  переходящие остатки в емкостях,

  промывки резервуаров,

  композиции емкостей с долями.

кратко

Ограничения на установки и операции – технологические, финансовые и др.:

подробнее…

  суммарная продолжительность выполнения отдельной операции, издержки или прибыль от ее использования,

  потери от переходов установки, количество включений/отключений операции,

  операции в каждом интервале времени (заданные, альтернативные, обязательные, синхронная работа/пауза, взаимозаменяемые в порядке приоритета),

  длительности непрерывной работы / паузы, задержки потоков отдельной операции,

  порядок выполнения операций, длительности непрерывной работы / паузы одной операции от начала/конца другой (предшествование, цепочки операций, принудительные / запрещенные переходы).

кратко

Ограничения на процессы:

подробнее…

  непрерывные, дискретные, периодические операции и процессы,

  задержки и опережение поступления сырья и выпуска продукции, подготовка, перемешивание, остывание и др.

кратко

Критерии, цели, показатели эффективности и результативности:

подробнее…

  прибыль по разности продаж и покупок,

  прибыль/затраты от выполнения операций,

  потери от переходов на установках, включений/отключений/переключений операций,

  отклонения потоков от целевых значений,

  отклонения балансов потоков по операциям установок и по емкостям от точных,

  отклонения уровней в емкостях от целевых,

  отклонения от плана производства, покупок, продаж,

  отклонения отборов и рецептов от целевых,

  отклонения продолжительности выполнения операций от целевых,

  взвешенный критерий — сумма предыдущих с коэффициентами значимости (с +/-).

кратко

Приоритеты и предпочтения:

подробнее…

  установок, операций, входных и выходных потоков, емкостей,

  критериев, ресурсов/заказов и др.

  коэффициенты значимости для каждого критерия,

  «важность», допуски, точность при учете ограничений.

кратко

7. Алеф-куб: типовые задачи моделирования и оптимизации жизненного цикла объектов

Проектирование, инвестиции в реконструкцию, приобретение, строительство:

подробнее…

  Моделирование материальных балансов предприятия.

  Оптимизация очередности этапов проекта по критериям минимума инвестиций, сроков выполнения проекта, срока окупаемости. Управление портфелем проектов.

  Оптимизация финансовых потоков.

  Автоматизация проектирования, оптимизация технологической схемы и состава оборудования. Оценка и сравнение по модели вариантов производственной структуры и комплектации оборудования по эксплуатационным характеристикам.

  Минимизация избыточных инвестиций в установки и емкости, которые никогда не будут полностью загружены, складов и производительности установок. Минимизация потерь от смены режимов оборудования из-за несбалансированности схемы.

  Моделирование не только по периметру объекта, но и «за воротами», охватывая перекачки по трубопроводам, работу причалов, логистику, цепочки поставок и др.

  Сценарное планирование, прогнозирование и оптимизация работы объекта по моделям «что-если», оптимистический, базовый, пессимистический прогноз.

  Автоматизация подготовки проектной документации.

  Мониторинг инвестиционного проекта, план-факт анализ. Превентивное устранение «узких мест». Перепланирование при отклонениях от графика или изменении плана.

  Разработка бизнес-процессов и регламентов планирования и управления объектом.

  Эксплуатация объекта, операционное планирование уровня ERP:

  Планирование цепочек финансовых операций и потоков с учетом налогов, акцизов, конвертации и др.

  Стратегическое планирование «что-если», прогноз показателей при разных сценариях.

  Тактическое планирование – реализация стратегий на коротких горизонтах.

  Объемное агрегированное текущее планирование за весь горизонт от заказов и спроса в целях оптимизации прибыли от производственной программы.

  Детализация объемного плана по объектам.

  Детализация объемного плана по горизонтам (многопериодное, объемно-календарное).

  Оптимальное планирование цепочек поставок и многозаводское планирование.

кратко

Эксплуатация объекта, планирование и управление уровня APS/MES:

подробнее…

  Календарное планирование расписания операций, потоков, запасов, ресурсов, транспорта на горизонте по интервалам времени с учетом динамики процессов.

  Управление загрузкой оборудования, запасами.

  Мониторинг операций, потоков, запасов. План-факт анализ. Превентивное устранение «узких мест». Перепланирование при отклонениях от графика или изменении плана.

  Управление качеством товарных, промежуточных продуктов, компонентов смешения.

  Оптимизация поставок, продаж, отгрузок. Взаимоотношения с клиентами.

  Оптимизация перевозок, планирование транспортных средств и маршрутизация, управление складом и логистикой.

  Оптимизация календарного планирования цепочек поставок и нескольких заводов.

  Оптимизация графика технического обслуживания, плановых ремонтов (ППР).

кратко

Диспетчерское управление уровня MES/DPU:

подробнее…

  Детальное управление перекачками, резервуарными парками, установками.

  Устранение «узких мест» при планировании и управлении.

  Сведение материальных балансов: по замерам остатков вычисление недостающих данных и коррекция измеренных с минимальным дисбалансом потоков.

  Выявление потерь и утечек во время обработки, перекачки и транспортировки.

  Мониторинг операций, потоков, запасов. План-факт анализ.

  Объемное и календарное перепланирование по факту при отклонении от плана/расписания или его изменении.

кратко

Автоматизация обучения, подготовки персонала, тренажеры:

подробнее…

  Приобретение и сохранение знаний. Видеозапись пошагового взаимодействия пользователя с программой, подготовка лекций и занятий. Изучение схемы, поведения объектов, задач и методов планирования, бизнес-процессов по видеозаписи.

  Приобретение практических навыков и опыта планирования.

кратко

8. Алеф-куб: первые публикации единой модели, алгоритма и результатов внедрения

По теме опубликовано более 50 печатных работ.

подробнее…

1. Шлепаков П.А. Алгоритмы декомпозиции и нормализации ХТС. – В кн.: Математическое моделирование сложных химико-технологических систем (СХТС-II). Тезисы докладов. – АН СССР, Научный совет по теоретическим основам химической технологии, Мин. хим. пром. СССР, Мин. нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. – Новомосковск, 1979, с. 39.

2. Шлепаков П.А. Задачи управления структурой сложной системы применительно к календарному планированию нефтепереработки // Автоматизация нефтеперерабатывающих производств: Сб. научных трудов / ЦНИИКА. М.: Энергоиздат, 1982. С.11-16.

3. Соболев О.С., Клейменова Г.С., Рушайло Б.Е., Шлепаков П.А. Математическое и программное обеспечение задач управления производствами нефтепереработки // Автоматизация нефтеперерабатывающих производств: Сб. научн. трудов / ЦНИИКА. М.: Энергоиздат, 1982. С.6-10.

4. Шлепаков П.А. Вопросы моделирования сложных систем с управляемой структурой (на примере нефтеперерабатывающего производства). – В кн.: Методология системных исследований. Труды I Всесоюзной школы молодых учёных. Гос. комитет по науке и технике, АН СССР. М.: ВНИИСИ, 1982. С. 27-33.

5. Шлепаков П.А. Модели и методы оперативного планирования гибких непрерывных производственных систем / ИНФОРМПРИБОР. М. 1987. 41 с.

кратко

9. Алеф-куб: благодарности.

Авторы благодарны за апробацию и стимулирующий вклад в формирование экономической составляющей концепции Платформы всем руководителям, сотрудникам, экспертам научной лаборатории «Цифровые технологии тарифного регулирования» РЭУ им. Г.В. Плеханова, ФАС РФ, ЖКХ, Международного научно-исследовательского центра развития конкуренции, Международного научно-исследовательского института проблем управления.

10. Алеф-куб: с чего начать?

На портале Алеф-куб подробно рассмотрены определения понятий, типовые этапы проекта и типовые договоры, коды задач, модули, их конфигурации и лицензирование, пользователи и роли, темы обучения и др.

Алеф-куб: спасибо!

Это было не легкое чтение)))