MAŁGORZATA ŁATUSZYSKA Uniwersytet Szczeciski
Streszczenie
W artykule przedstawiono organizacj systemu symulacyjnego, którego celem jest dostarczanie kompleksowych informacji do oceny projektów inwestycyjnych w zakresie infrastruktury transportu. System pozwala na konstruowanie modelu symulacyjnego, generujcego potrzebne dane, które mog by wykorzystane w stosowanej przez decydenta metodzie oceny lub zestawione w formie tabeli porównawczej by bezporednio podstaw do podjcia decyzji.
1. Wprowadzenie
Postpujcy proces integracji europejskiej zmienił w sposób zasadniczy podejcie do zagadnie zwizanych z ocen przedsiwzi w zakresie rozwoju infrastruktury transportu. Denie do harmonizacji transportu na skal ogólnoeuropejsk nadało nowy, strategiczny wymiar tym problemom. Stało si wanym zachowanie zgodnoci polityki, programów i planów transportowych na trzech rónych szczeblach: paneuropejskim, narodowym i regionalnym. Nastpił ponadto odwrót od klasycznego podejcia do planowania infrastruktury transportu, opartego tylko na kryterium efektywnoci ekonomicznej, w stron podej uwzgldniajcych dodatkowo kryteria zrównowaonoci i spójnoci1.
Warunkiem dokonania wiarygodnej oceny, bez wzgldu na zastosowan metod oceny2, jest posiadanie informacji na temat przewidywanych skutków realizacji kadego z obiecujcych wariantów inwestycyjnych, które pojawiaj si zarówno w systemie transportowym, jak i mocno powizanych z nim systemach społeczno-ekonomicznym oraz ekologicznym3. Informacje takie generowane s najczciej za pomoc modeli. Przegld literatury transportowej dowodzi, e w praktyce stosuje si róne modele w zalenoci od charakteru badanych konsekwencji. Do przewidywania skutków bezporednich, zwizanych głównie z ekonomik systemu transportowego, uywa si modeli transportowych; do mierzenia wpływu inwestycji w infrastruktur korytarza transportowego na system ekologiczny i bezpieczestwo ruchu - modeli rodowiskowych (ang. environmental models); natomiast do przewidywania porednich skutków społeczno-ekonomicznych – rónych modeli w zalenoci od rozwaanego efektu.
Modele te s modelami wycinkowymi, statycznymi, opartymi na podejciu analitycznym do rozwizywaniu problemów i jako takie nie pozwalaj na kompleksow i dynamiczn predykcj skutków realizacji projektów infrastrukturalnych. Według autora, warunkiem uzyskania 1 Powoduje to konieczno ujcia w analizie projektów infrastrukturalnych takich zagadnie jak wpływ transportu na
rodowisko naturalne człowieka oraz rozwój społeczno-gospodarczy regionów objtych planowanymi inwestycjami [28].
2 Wikszo metod oceny stosowanych w sektorze transportowym opiera si na standardach typu analiza kosztów-korzyci
[5, 7, 9, 10, 22, 27, 15], analiza wielokryterialna [18, 20], analiza kosztów-efektywnoci [18, 21], analiza wpływu na rodowisko, strategiczna analiza wpływu na rodowisko [1, 4, 16, 26].
odpowiedniego stopnia kompleksowoci i wiarygodnoci analizy jest jednoczesne uycie wszystkich typów modeli z jednoczesnym uwzgldnieniem wzajemnych powiza. Model, który powstanie w wyniku zastosowania takiego zabiegu jest w niniejszym opracowaniu nazwany modelem holistycznym. Ze wzgldu na wag czynnika czasu w badaniach efektów decyzji infrastrukturalnych, model holistyczny powinien pozwala na znajdowanie czasowych cieek, prowadzcych do osignicia podanego obrazu przyszłoci, na drodze heurystycznych iteracji. Wymagane jest zatem zastosowanie odpowiedniej metody rozwizywania modelu – jest ni symulacja komputerowa.
2. System symulacyjny jako system wspomagania decyzji
Podstawowym warunkiem zastosowania symulacji komputerowej jako techniki badawczej jest efektywne oprogramowanie modelu. Pocztkowo do tego celu słuyły jzyki ogólnego zastosowania, nastpnie zaczto opracowywa specjalistyczne jzyki symulacyjne. Kolejny etap w ewolucji narzdzi do symulacji komputerowej to powstanie tzw. pakietów symulacyjnych. Nastpna kategoria narzdzi symulacyjnych to system symulacyjny4. W literaturze przedmiotu nie ma zbyt wielu opracowa na temat systemów symulacyjnych. Najczciej okrela si system symulacyjny jako taki pakiet komputerowy, który umoliwia wielokrotne wprowadzanie danych i modeli oraz wykonywanie oblicze symulacyjnych za pomoc właciwych algorytmów, i zapamitywanie tych oblicze na trwałych nonikach danych [24, s. 20]. Jest to jednak zbyt wska definicja, która utosamia system symulacyjny z pakietem symulacyjnym. Nie jest równie właciwym uznawanie za system symulacyjny pakietu do modelowania graficznego5.
Za system symulacyjny mona uzna takie narzdzie, które umoliwia pełn integracj rónych metod, modeli i danych w procesie modelowania. W nowoczesnych systemach symulacyjnych uytkownik powinien mie do dyspozycji indywidualne, przystosowane do własnych potrzeb bazy metod, danych i modeli dostpne w trybie interaktywnym, pozwalajcym na wielokrotne uywanie tych samych elementów do tworzenia i rozwizywania nowych modeli symulacyjnych. Komunikacj pomidzy składnikami systemu symulacyjnego, a uytkownikiem winien zapewnia jzyk komunikacyjny - współczenie najczciej w postaci interfejsu graficznego [3, s. 200]. Przyjmuje si, e system symulacyjny w procesie symulacji komputerowej powinien spełnia nastpujce zadania [3, 17]:
• tworzenie formalnej struktury modelu za pomoc przyjaznego operatorowi systemu jzyka modelowania problemów decyzyjnych umoliwiajcego korzystanie z rónych metod w trakcie konstruowania modelu;
• zapewnienie rónorodnych połcze pojedynczych modeli, organizacja wywoływania modeli, manipulowanie modelami symulacyjnymi i ich komponentami (modułami); • wprowadzanie, przechowywanie i manipulowanie danymi niezbdnymi przy tworzeniu
modelu oraz dokonywaniu eksperymentów symulacyjnych, łcznie z importem danych z innych transakcyjnych systemów informatycznych oraz mechanizmem do automatycznego poszukiwania optymalnych parametrów modeli symulacyjnych;
• sterowanie procesem dokonywania eksperymentów symulacyjnych zapewniajce interaktywne definiowanie eksperymentów, łcznie z szukaniem za pomoc komputera rozwiza optymalnych;
4
Wiecej na temat ewolucji narzdzi symulacyjnych w [14, s. 125-134].
• generowanie raportów zawierajcych wyniki symulacji wraz ze wstpn ich interpretacj. System symulacyjny stanowi pewien rodzaj komputerowego systemu wspomagania decyzji, którego podstawowym zadaniem jest tworzenie, rozwizywanie i dokonywanie eksperymentów na modelu symulacyjnym (modelach) konstruowanym w celu wygenerowania informacji dotyczcych przyszłoci, na podstawie których podejmowane s głównie strategiczne decyzje.
3. Organizacja systemu KORTRANS
W celu dostarczania kompleksowych informacji na temat predykcji skutków realizacji inwestycji infrastrukturalnych w formie umoliwiajcej porównanie rónych wariantów projektów proponuje si zbudowanie systemu symulacyjnego, zwanego dalej systemem KORTRANS. Narzdziem generujcym potrzebne decydentowi dane jest konstruowany specjalnie dla okrelonej sytuacji decyzyjnej (konkretnego projektu infrastrukturalnego) model symulacyjny.
Nie przewiduje si, przynajmniej na tym etapie, dokonywania za pomoc systemu KORTRANS syntezy wyników symulacji, przykładowo w formie agregacji, polegajcej na przypisaniu kademu przewidywanemu efektowi wagi odpowiadajcej jego wzgldnemu znaczeniu i ujciu w jeden współmierny wskanik, taki jak warto (w analizie kosztów-korzyci) lub uyteczno (np. w analizie wielokryterialnej). Taka agregacja skutków słuy co prawda od lat decydentom do porównywania rónych wariantów, ale ma wiele wad [23, s. 42-47]. Po pierwsze, w procesie agregacji traci si wiele informacji (np. informacj, ze wysoki koszt jednego wariantu wynika z uwarunkowa rodowiskowych, podczas gdy wysoki koszt innego wariantu wynika z trudnoci finansowych).
Po drugie, kada skalarna miara wartoci w duym stopniu zaley od wag przypisywanych rónym skutkom i załoe, na których opierano si sprowadzajc je do wspólnej jednostki miary. Czsto te niezwykle wane czynniki s niejawne lub w decydujcej mierze oparte na domysłach. Mog one narzuci osobom podejmujcym decyzj system wartoci majcy niewiele wspólnego z ich własnym. Przykładowo, analiza kosztów i korzyci milczco zakłada, e jaka korzy o wartoci jednej złotówki jest równa innego rodzaju korzyci o tej samej wartoci. Jednak w wielu decyzjach publicznych korzyci pienine równowane, lecz rónice si sw natur, bd rónie oceniane przez przedstawicieli rónych grup nacisku, co wystpuje bardzo wyranie przy analizie midzynarodowych przedsiwzi infrastrukturalnych. Ponadto, sprowadzajc niewspółmierne skutki do miary pieninej, analiza kosztów-korzyci czsto musi opiera si na spekulacjach, aby odpowiedzie na pytania, takie jak np.: jaka jest warto wypadku miertelnego na drodze, czy warto tysica takich wypadków jest dokładnie tysic razy wiksza?
Po trzecie, metody agregacji s pomylane jako pomoc dla jednej osoby, lub blisko zwizanej grupy osób, w wyborze takiego wariantu, który najlepiej oddaje jej sposób wartociowania (system wag). W przypadku takim jak ocena midzynarodowych planów infrastrukturalnych, gdzie mamy do czynienia z du liczb osób odpowiedzialnych za decyzje, i to na rónych płaszczyznach organizacyjnych, powstaj powane trudnoci teoretyczne i praktyczne: czyj system wartoci przyj (zagadnienie interpersonalnej konfrontacji wartoci) oraz jakie wzgldne wagi przypisuje grupa do preferencji poszczególnych jej członków (zagadnienie sprawiedliwego udziału)?
W kocu, aby metody agregacji były poprawne z teoretycznego punktu widzenia, znaczenie kadego skutku powinno by niezalene od rozmiaru wszystkich pozostałych konsekwencji. W
rzeczywistoci ten warunek nie jest spełniony w przypadku efektów rozwoju infrastruktury transportu, gdy ich układ jest powizany wzajemnymi relacjami, nierzadko zwrotnymi.
Biorc powysze pod uwag, zakłada si, e KORTRANS bdzie udostpniał wyniki eksperymentów metod pełnego zestawienia (niezagregowan) efektów kadego wariantu w jednostkach naturalnych, za pomoc rónych porównawczych form prezentacji danych (tabel, wykresów, map). Ponadto przewiduje si moliwo dostarczania decydentowi informacji na temat wpływu ronych czynników na zmiany danego wariantu planu oraz nakładów zwizanych z poszczególnymi wariantami rozwoju.
zapytania
Interfejs uytkownika wariant decyzyjny parametry sterowania eksperymentem symulacyjnym konstruowanie modelu w oparciu o wybór metod Wyniki eksperymentów symulacyjnych System pomocy Biblioteka form prezentacji pomocy Obsługa wejcia Obsługa wyjcia UYTKOWNIK wariant decyzyjny
parametry sterowania eksperymentem symulacyjnym
konstruowanie modelu w oparciu o moduły predykcja skutków decyzji prezentacja wyników weryfikacji i szacowania Wyniki zapyta Archiwizowane wyniki symulacji
Baza metod Biblioteka statystyki i ekonometrii Biblioteka funkcji stan-dardowych System zarzdzania bankiem PODSYSTEM BANKU METOD
Baza modeli Biblioteka modułów Biblioteka gotowych modeli System zarzdzania bankiem PODSYSTEM BANKU DANYCH
Baza danych System zarzdzania bankiem PODSYSTEM BANKU DANYCH Zewntrz-ne ródła danych dane z systemów
informacji przestrzennej dane z Internetu
Zewntrz-ne ródła danych dane wejciowe do symulacji zapis wyników symulacji dane do szacowania parametrów i weryfikacji oszacowane parametry i współczynniki
Rys.1. Organizacja symulacyjnego systemu KORTRANS
KORTRANS, w zamyle autora koncepcji, ma by generatorem modeli symulacyjnych dajcych predykcj skutków wariantów scenariuszy projektu infrastrukturalnego, a budowanych przez uytkownika (decydenta, operatora, analityka) w oparciu o ide modelowania modularnego6. Architektur systemu przedstawiono na rysunku. Obejmuje ona bank danych, bank modeli i bank metod. Przewiduje si, e bank danych bdzie zawiera dane empiryczne midzy innymi w postaci szeregów czasowych, dotyczce badanego układu (sie transportowa, system społeczno-ekonomiczny analizowanego obszaru, normy i wskaniki ekologiczne). Dane te mog by wykorzystywane do okrelania warunków pocztkowych symulacji, parametrów i zwizków funkcjonalnych pomidzy zmiennymi modeli. Ponadto planuje si moliwo pobierania danych z systemów informacji przestrzennej typu GIS i prezentacji wyników w formie map.
Bank modeli jest przeznaczony do przechowywania gotowych modeli symulacyjnych słucych testowaniu rónych strategii rozwoju midzynarodowych korytarzy transportowych oraz modułów, na bazie których tworzone s modele. Bank metod obejmuje dostpne procedury i funkcje matematyczno-statystyczne, które s niezbdne do obróbki danych empirycznych, w przypadku szacowania struktury i parametrów modelu, jak równie walidacji modeli symulacyjnych. Komunikacj pomidzy wymienionymi elementami systemu symulacyjnego, a uytkownikiem zapewnia graficzny interfejs uytkownika, pozwalajcy na manipulowanie gotowymi modułami, definiowanie i dokonywanie eksperymentów symulacyjnych oraz wizualizacj otrzymywanych wyników.
Tak zbudowany system symulacyjny bdzie w pełni zintegrowanym, elastycznym, przyjaznym dla uytkownika systemem pozwalajcym na:
• tworzenie i uruchamianie modeli symulacyjnych, których celem jest predykcja efektów rónych wariantów decyzji, zwizanych z realizacj konkretnych projektów infrastrukturalnych, przy rónych załoeniach dotyczcych teraniejszoci i przyszłoci; • łczenie modelu z wymaganymi danymi na poziomie regionalnym (krajowym) lub
midzynarodowym (z wewntrznej bazy danych lub dostpnych zdalnie poprzez system symulacyjny);
• wybór odpowiedniej metody estymacji danych wejciowych do modelu, weryfikacji modelu oraz kalkulacji jego elementów z banku metod;
• natychmiastowy podgld wyników w postaci graficznej: w formie wykresów, tabel, map a take interaktywnych animacji.
4. Kierunki rozwoju systemu KORTRANS
System symulacyjny KORTRANS jest przeznaczony dla decydentów kształtujcych strategie transportowe. Decyzje podejmowane na tym szczeblu nie s decyzjami indywidualnymi. Wymagaj wielu konsultacji z ekspertami, z organami odpowiedzialnymi za formułowanie polityki transportowej na rónych poziomach organizacyjnych (lokalnym, regionalnym, krajowym), a take z rónymi grupami nacisku. Mona zatem stwierdzi, e s to decyzje grupowe7. Dane, potrzebne do tworzenia i eksperymentowania na modelach symulacyjnych generujcych predykcj skutków rónych wariantów projektów infrastrukturalnych, pochodz z wielu ródeł. Moduły umieszczane w bibliotece modułów oraz metody w banku metod mog by opracowywane przez naukowców z rónych instytucji naukowo-badawczych.
Wszystko to składa si na obraz specyficznej sytuacji decyzyjnej, który w sposób jednoznaczny okrela jeden z kierunków rozwoju systemu KORTRANS. System ten winien zapewnia moliwo wymiany informacji pomidzy wszystkimi rozproszonymi terytorialnie uczestnikami procesu decyzyjnego, a take moliwo korzystania przez nich z jego zasobów. KORTRANS powinien zatem by wirtualnym, rozproszonym systemem symulacyjnym zorganizowanym jako otwarty system, z elementami rezydujcymi na rónych serwerach w zintegrowanej sieci. Proponowana w poprzednim punkcie architektura umoliwia tak organizacj systemu w ramach wielowarstwowej struktury „klient - serwer” zanurzonej w rodowisku Internet/Intranet.
7 Przez pojcie decyzji grupowych rozumie si tu za W.T. Bieleckim “wiadome postpowanie grupy decyzyjnej, według
przyjtych procedur, majce na celu podjcie jak najlepszej decyzji, wykorzystujcej efekt synergiczny działania zespołowego” [2, s. 46-47.
Innym kierunkiem rozwoju systemu KORTRANS moe by wbudowanie do systemu symulacyjnego mechanizmów obsługi wszystkich technik symulacji komputerowej8 oraz zastosowania na rónych etapach pracy z modelem symulacyjnym technik sztucznej inteligencji [13].
5. Podsumowanie
Realizacja konkretnych planów inwestycyjnych dotyczcych infrastruktury transportu daje namacalne efekty. S one długotrwałe i wielokierunkowe, co dodatkowo komplikuje proces decyzyjny, którego elementem jest przewidywanie efektów realizacji owych planów. Predykcja skutków to bardzo złoone zadanie, które wymaga duej iloci danych i procedur. System symulacyjny KORTRANS moe by narzdziem pozwalajcym na ustrukturalizowanie i usystematyzowanie tego etapu. Ponadto, dziki planowanej elastycznej organizacji systemu mona go dostosowa do wspomagania decyzji dotyczcych innych, aczkolwiek podobnych problemów transportowych.
Bibliografia
1. A Study to Develop and Implement an Overall Strategy for EIA/SEA Research in the EU, European
Commission, Brussels 1997.
2. Bielecki W.T.: Informatyzacja zarzdzania. PWE, Warszawa 2000.
3. Biniek Z., System symulacyjny jako system wspomagania decyzji. [w:] Problemy informatyki
stosowanej. Roczniki informatyki stosowanej Wydziału Informatyki PS nr 3, Wydawnictwo WIPS,
Szczecin 2002.
4. Case Studies on Strategic Environmental Assessment. Final Report: Volumes 1 & 2, European
Commission, Brussels 1997.
5. Ciesielski M.: Ekonomika infrastruktury transportowej. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej, Pozna 1992.
6. Cubert, R. M., Fishwick, P. A.: Moose: An object-oriented multimodeling and simulation
application framework. Departament of Computer & Information Science and Engineering,
University of Florida 1997.
7. Guidance on the Methodology for Multi-Modal Studies. DETR, London 2000.
8. Kamiska T., Rusak M., Kryteria społeczno-ekonomiczne decyzji infrastrukturalnych w transporcie. Przegld Komunikacyjny nr 3/2000.
9. Kamiska T.: Makroekonomiczna ocena efektywnoci inwestycji infrastrukturalnych na
przykładzie transportu. Wydawnictwo Uniwersytetu Gdaskiego, Gdask 1999.
10. Kirkpatrick C., Weiss J.: Cost Benefit Analysis and Project Appraisal in Developing Countries. Edward Elgar, Cheltenham 1996.
11. Królikowska B., Łatuszyska M.: Rola danych w symulacyjnym systemie wspomagania decyzji.
Ekonomika i Organizacja Przedsibiorstwa nr 5(640), Instytut Organizacji i Zarzdzania w
Przemyle, Warszawa 2003, s. 29-34.
12. Łatuszyska M., Modularne modelowanie efektów rozwoju midzynarodowych korytarzy transportowych, Ekonomika i Organizacja Przedsibiorstwa 1(648), Instytut Organizacji i Zarzdzania w Przemyle, Warszawa 2004, s. 41-48
8
Przykładami systemów symulacyjnych umoliwiajcych jednoczesne korzystanie z techniki symulacji cigłej i dyskretnej jest MOOSE [6] oraz FUNSYS [3].
13. Łatuszyska M.: Inteligentny system wspomagania decyzji. Ekonomika i Organizacja
Przedsibiorstwa nr 2(625), Instytut Organizacji i Zarzdzania w Przemyle, Warszawa 2002, s.
29-36.
14. Łatuszyska M.: Nowe nurty w rozwoju narzdzi do symulacji komputerowej, [w:] Systemy
informatyczne. Zastosowania i wdroenia, tom III, cz 2. Grabara J.K., Nowak J.S. (red.), WNT,
Warszawa-Szczyrk 2003, s. 125-134.
15. Mackie PJ, Nellthorp J, Kiel J, Schade W, Nokkala M.: IASON Project Assessment Baseline.
Deliverable 1. TNO Inro, Delft Netherlands 2001.
16. Manual on Strategic Environmental Assessment of Transport Infrastructure Plans. European Commission DGVII, Brussels 1999.
17. Modellierungssoftware, Proceedings der GMD - Tagung - Status und Anforderungen auf dem
Gebiet der Modell-Software, IPES Bericht No 76.102, Bonn 1976.
18. Multi-Criteria Analysis: A Manual. Department for Transport, Local Government and the Regions, Web Document February 2001.
19. Nellthorp J., Mackie P., Bristow A.: Measurement and Valuation of the Impacts of Transport
Initiatives. Deliverable D9: EUNET Socio-Economic and Spatial Impacts of Transport, Institute
for Transport Studies, University of Leeds, Leeds 1998.
20. Nijkamp P., Rietveld P. Voogd H.: Multicriteria Evaluation in Physical Planning. Elsevier, Amsterdam 1990.
21. Politano A.: Cost-Effectiveness Considerations in Corridor Planning & Project Programming, Federal Highway Administration, Washington 1983.
22. PROFIT: Overview of Methodologies and Practice. Project Funded by the European Commission under the Transport Rtd Programme of the 4 Th Framework Programme, Netherlands Economic Institute, Rotterdam 2000.
23. Quade E.S.: Analiza systemowa: moliwoci i ograniczenia. [w:] Analiza systemowa – podstawy i
metodologia. Findeisen W. (red.), PWN, Warszawa 1985.
24. Sauerbier T.: Theorie un Praxis von Simulationssystemen, Vieweg Studium Technik, Wiesbaden 1999.
25. Simulation als betriebliche Entscheidungshilfe. Witte T. (red.), Physica-Verlag, Heidelberg 1999. 26. Tomlinson P., Fry Ch.: SEA and its Relationship to Transportation Projects. Paper presented at
TRANS-TALK “Project And Policy Evaluation Methodologies In Transport”. Brussels 2000. 27. TRANS-TALK - Project and Policy Evaluation Methodologies in Transport. Final report. Project
Funded by the European Commission under the Transport RTD Programme of the 5th Framework Programme. The Interdisciplinary Centre For Comparative Research In The Social Sciences, Vienna 2001.
28. Turro M.: Going Trans-European, Planning and Financing Transport Network for Europe, Pergamon, Amsterdam 1999.
MAŁGORZATA ŁATUSZYSKA
e-mail: malgorzata.latuszynska@uoo.univ.szczecin.pl Uniwersytet Szczeciski
Wydział Nauk Ekonomicznych i Zarzdzania ul. Mickiewicza 64
