Системный анализ. Сообщение 2. Циклическая экономика

Я продолжаю серию статей о средствах и методах технологического перевооружения экономики Украины. Попробую  увязать  обычный системный анализ и  циклический характер процессов в экономике. Сначала немного о свойствах и некоторых общих подходах к оптимизации систем. 

Иерархическую лестницу уровней подсистем в реальной экономике  можно продолжать на разумное количество ступеней вверх и вниз. Если вниз количество иерархических ступеней систем значительно увеличить не удастся, то вверх анализ жизненного цикла можно расширить и проводить даже на глобальных межгосударственных системах, если в этом появится необходимость. Одной из наиболее важных проблем системологии является определение форм и методов передачи информации между  верхними и нижними иерархическими уровнями, а также от одних подсистем к другим, характера координации низших уровней системы со стороны элементов более высоких уровней и количественных характеристик прямого и обратного влияния и степени их воздействия друг на друга. 

При оптимизации конкретных  систем на различных ступенях иерархии приходится учитывать то, что не только объект исследования, но и сам процесс исследования выступают как сложная система, задача которой, в частности, состоит в соединении в единое целое различных моделей исследуемого объекта. 

Мы живём в мире колебаний. Не собираюсь в короткой блоговской статье писать о них, тем более, что о колебаниях во многих системах  я писал в этом  блоге (об использовании колебаний в химико-технологических системах, о том, как колебания используют в медицине, о   механических колебаниях  элементов оборудования, об ультразвуковых колебаниях, а также  об “антикавитации”, возникающей при конденсации пузырьков перегретых паров и др.).  В  этой статье речь пойдет о  совершенно особых колебаниях в экономических системах и, главное, делается попытка хотя бы наметить пути управления этими колебаниями с целью оптимизации экономических систем, что чрезвычайно важно в эпоху  реформирования  страны.

Итак, в любой системе каждый иерархический уровень характеризуется собственными колебаниями определенной  частоты и амплитуды, определяемой характеристическими размерами лимитирующего уровня. Вспомним хотя бы о низкочастотных циклах Кондратьева, которые имеют большую амплитуду, так как совершаются на самых высоких иерархических уровнях системы с большими характеристическими размерами, и низкую частоту. А также, для сравнения,  вспомним о том, что температура любого тела определяется высокочастотными колебаниями его молекул, имеющих чрезвычайно малые определяющие размеры. 

Излюбленный многими специалистами  метод оптимизации колебательных систем заключается в том, что оптимизируемую систему и внешние воздействия на нее  “гармонизируют”, приводят в соответствие друг с другом путем  наложения  на систему с целью ее оптимизации  внешних колебаний,  параметры которых на каждом  иерархическом уровне различны по масштабу и определяются его амплитудно-частотными характеристиками. В самом деле, на самых верхних иерархических уровнях работают глобальные параметры – индексы устойчивости развития, о которых я уже писал ранее, на нижерасположенных уровнях – экономические параметры, ниже – технико-экономические параметры, затем – чисто технические и, наконец, на самых низких иерархических уровнях – кинетические (к примеру, константа скорости химической реакции или коэффициент массопередачи).  

Проведем хотя бы предварительный системный анализ для  производств реальной экономики. Наиболее наглядно и  просто, в особенности для меня – химика,  это можно сделать  на примере  реального химического производства (конечно,  со значительными упрощениями).

Для решения вопросов локальной оптимизации отдельных процессов необходимо глубокое проникновение в физико-химическую сущность функционирования каждого элемента системы на каждом иерархическом уровне. Наряду с этим, обеспечение оптимального взаимодействия элементов  химико-технологической системы (ХТС) и соответствие условий проведения процессов на различных уровнях иерархии оптимальным условиям функционирования всей ХТС является  одной из основных общесистемных задач. ХТС в химической технологии  обычно рассматривают как совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определённая последовательность технологических операций. При таком подходе из рассмотрения, однако, исключается широкий круг задач оптимизации ХТС для многих  случаев, к примеру, когда в аппаратах одновременно осуществляются параллельные химические реакции, или совмещённые реакционно-массообменные процессы. Между тем, использование некоторых методов интенсификации, в частности совмещение химических процессов с противоположными тепловыми эффектами и организация совмещённых реакционно-массообменных процессов, во многих случаях позволяет упростить ХТС и по-новому сформулировать задачу ее оптимизации ввиду необходимости учета взаимного влияния синергически совмещённых процессов. В связи с этим в дальнейшем под ХТС будем понимать совокупность взаимосвязанных технологическими потоками аппаратов, где последовательно или параллельно (одновременно) происходят технологические операции обработки реагентов. 

Ранее уже было отмечено, что декомпозицию необходимо проводить как по горизонтали и рассматривать при этом ХТС как совокупность подсистем элементарных технологических процессов (ЭТП) (ректификация, теплообмен, экстракция и т.п.), так и по  вертикали, рассматривая процессы на различных уровнях иерархии: I – молекулярном (М), II – контактного устройства (КУ), III – контактной ступени (КС) и, наконец, IV – аппарата (А). Тогда вся ХТС в целом представляет собой V уровень. 

Рассмотрим вопрос соответствия объекта «ХТС» понятию «система» Для отнесения ХТС к техническим системам она должна обладать следующими основными свойствами: должна быть одновременно целостной и декомпозируемой на составляющие элементы, иметь устойчивые связи между элементами или (и) их свойствами, превосходящие по силе связи с элементами, не входящими в систему (связи характеризуются физическим наполнением, направленностью, мощностью, оцениваемой коэффициентом чувствительности и ролью в системе). 

Структуру ХТС характеризует устойчивая упорядоченность в пространстве и во времени элементов и связей системы, В пространстве различают плоские и объёмные, рассредоточенные и сосредоточенные структуры. Во времени – экстенсивные структуры, когда происходит рост числа элементов системы во времени, и интенсивные, когда количество элементов не изменяется, а растёт число и мощность связей между ними.

Согласно общепринятому в системотехнике определению «элемент системы» – это часть системы, выполняющая определённое функциональное назначение и не подлежащая дальнейшему расчленению без потери способности выполнять это функциональное назначение. Поэтому элемент рассматривают как условно неделимую часть. 

Я  понимаю неспециалистов и, прежде всего,  политиков и депутатов, которые искренне недоумевают, не понимая, зачем им это все нужно.  Успокойтесь,  теперь можно двигаться дальше  и  рассмотреть вопросы, относящиеся непосредственно к их сфере деятельности.  Правда, еще  придется вспомнить об анализе жизненного цикла систем, о котором шла речь в первом  сообщении. Отмечалось, что для  описания жизненного цикла  любой системы (технической, экономической, социальной, биологической и др.) все чаще используют  так называемые логистические зависимости и кривые. Их особенность заключается  в том, что значение рассматриваемого параметра сначала растет медленно, потом быстро, а затем сохраняет свое значение более или медленное длительное  время,  снова    замедляет   свой   рост,  стремясь к какому-то пределу. Тогда же была приведена (рис.1) кривая жизненного цикла (левая кривая, ее участки отмечены цифрами), форма которой оказалась справедливой практически для любой системы – технической, биологической, экономической, социальной и др.  

  

Рис.1. Анализ жизненного цикла системы 

Рассматривали левую кривую. (большинство специалистов по системному   анализу    называют ее логистической кривой) с 4 участками развития системы. Отметили, что  где-то в середине жизненного цикла  в ее недрах зарождается новая система, жизненный цикл которой отражает следующая кривая, и т.д. 

Теперь можно рассмотреть жизненный цикл колебаний   экономических систем. Принято, что экономические циклы — колебания экономической активности (экономической конъюнктуры), состоящие в повторяющемся экономическом спаде (рецессии, депрессии) и экономическом подъёме (оживлении экономики). Циклы носят периодический, но, обычно, нерегулярный характер. Часто циклы интерпретируются как колебания вокруг долгосрочного тренда развития экономики. Детерминистическая точка зрения на причины экономических циклов исходит из предсказуемых, вполне определенных факторов, формирующихся на стадии подъёма (факторы спада) и спада (факторы подъёма).  Стохастическая точка зрения исходит из того, что циклы порождаются факторами случайной природы и представляют собой реакцию экономической системы на внутренние и внешние импульсы.

Наиболее часто выделяют четыре основных вида экономических циклов:

- краткосрочные циклы Китчина (характерный период — 2—3 года);

- среднесрочные циклы Жюгляра (характерный период — 6—13 лет);

- циклы (ритмы) Кузнеца (характерный период — 15—20 лет);

- длинные волны Кондратьева (характерный период — 48 — 55 лет). 

Последние Циклы Кондратьева (К-циклы или К-волны) — периодические циклы сменяющихся подъёмов и спадов современной мировой экономики, описанные еще в 1920-е годы Николаем Кондратьевым. В долгосрочной динамике некоторых экономических индикаторов наблюдается определенная циклическая регулярность, в ходе которой на смену фазам роста соответствующих показателей приходят фазы их относительного спада с характерным периодом этих долгосрочных колебаний порядка 50 лет и в дальнейшем Кондратьев развил, охарактеризовал и обосновал обнаруженную закономерность. Его исследования и выводы основывались на эмпирическом анализе большого числа экономических показателей различных стран на довольно длительных промежутках времени, охватывавших 100—150 лет, среди изученных показателей — индексы цен, государственные долговые бумаги, номинальная заработная плата, показатели внешнеторгового оборота, добыча угля, золота, производство свинца, чугуна. Эта концепция активно исследовалась и развивалась на протяжении всего времени существования, однако широкого консенсуса в сообществе учёных-экономистов насчёт её практической применимости не достигнуто: многие исследователи (особенно в России) широко используют кондратьевские циклы в своих исследованиях, однако значительная часть экономистов их не рассматривает или прямо отвергает существование таких циклов. 

Характерный период кондратьевских волн — 50 лет с возможным отклонением в 10 лет (от 40 до 60 лет), циклы состоят из чередующихся фаз относительно высоких и относительно низких темпов экономического роста. Кондратьев отметил четыре эмпирические закономерности в развитии больших циклов (рис.2). Выделено 4 основные фазы экономического (делового) цикла, они приведены на рисунке 2 ниже: подъем, пик, спад и дно. 

 

Рис.2. Типовые фазы  экономических циклов по Кондратьеву.

Период экономического цикла – промежуток времени между двумя одинаковыми состояниями деловой активности (пиками или доньями). Стоит отметить, что, несмотря на циклический характер колебаний уровня ВВП, его долгосрочный тренд имеет тенденцию к росту. То есть пик экономики все также сменяется депрессией, но с каждым разом эти точки смещаются на графике все выше и выше. Основные фазы экономического цикла:

1. Подъем (оживление; recovery) – рост производства и занятости населения. Инфляция невысока, при этом спрос повышается, так как потребители стремятся совершить покупки, отложенные во время предыдущего кризиса. Внедряются и быстро окупаются инновационные проекты.

2. Пик – высшая точка экономического роста, характеризуется максимумом деловой активности. Уровень безработицы очень мал или практически отсутствует. Производственные мощности работают максимально эффективно. Обычно усиливается инфляция, поскольку рынок насыщается товарами и растет конкуренция. Срок окупаемости увеличивается, бизнес берет все больше долгосрочных кредитов, возможность погашения которых снижается.

3. Спад (рецессия, кризис; recession) – снижение деловой активности, объемов производства и уровня инвестиций, ведущее к росту безработицы. Наблюдается перепроизводство товаров, цены резко падают. Вследствие этого снижается объем производства, что ведет к росту безработицы. Это вызывает снижение доходов населения и соответственно сокращение платежеспособного спроса. Особенно продолжительный и глубокий спад носит название депрессии (depression).

4. Дно (trough) – низшая точка деловой активности, характеризуется минимальным уровнем производства и максимальной безработицей. В этот период расходится избыток товаров (часть по низким ценам, часть просто портится). Падение цен прекращается, объемы производства немного увеличиваются, но торговля пока протекает вяло. Поэтому капитал, не найдя применения в сфере торговли и производства, стекается в банки. Это увеличивает предложение денег и ведет к снижению процента по кредитам. Считается, что фаза «дна» обычно не бывает продолжительной. Однако, как показывает история, это правило работает не всегда. Уже упоминавшаяся ранее «Великая депрессия» длилась целых 10 лет (1929-1939 гг.). 

ВИДЫ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ.  Современной экономической науке известно более 1 380 различных видов деловых циклов. Наиболее часто можно встретить классификацию по длительности и периодичности циклов. В соответствии с ней выделяют следующие виды экономических циклов: 1. Краткосрочные циклы Китчина - продолжительность 2-4 года. Эти циклы открыл еще в 1920-е английский экономист Джозеф Китчин. Такие краткосрочные колебания экономики Китчин объяснял изменением мировых запасов золота. Конечно, сегодня такое объяснение уже не может считаться удовлетворительным. Современные экономисты объясняют существование циклов Китчина временными лагами – задержками в получении фирмами коммерческой информации необходимой для принятия решений.

2. Среднесрочные циклы Жюгляра – продолжительность 7-10 лет. Впервые этот вид экономических циклов был описан французским экономистом Клеманов Жюгляром, в честь которого они и были названы.  В случае циклов Жюгляра речь идет уже и о колебаниях объемов инвестиций в основной капитал.

3. Ритмы Кузнеца – продолжительность 15-20 лет. Названы по имени американского экономиста и лауреата Нобелевской премии Саймона Кузнеца, который открыл их в 1930 году. Кузнец объяснял такие циклы демографическими процессами (в частности притоком иммигрантов) и изменения в сфере строительства. Поэтому он называл их «демографическими» или «строительными» циклами. Сегодня ритмы Кузнеца некоторые экономисты рассматривают как «технологические» циклы, обусловленные обновлением технологий.

4. Длинные волны Кондратьева – продолжительность 40-60 лет. Открыты русским экономистом Николаем Кондратьевым, в 1920-е годы. Циклы Кондратьева (К-циклы, К-волны) объясняются важными открытиями в рамках научно-технического прогресса (паровой двигатель, железные дороги, электричество, двигатель внутреннего сгорания, компьютеры) и вызванными ими изменениями в структуре общественного производства.

5. Циклы Форрестера – продолжительность 200 лет. Объясняются сменой применяющихся материалов и источников энергии.

6. Циклы Тоффлера – продолжительность 1 000-2 000 лет. Обусловлены развитием цивилизаций. 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЦИКЛА. Экономические циклы очень разнообразны, обладают различной длительностью и природой, но у большинства из них можно выделить общие черты. Основные свойства экономических циклов: Они присущи всем странам с рыночным типом экономики; Несмотря на негативные последствия кризисов, они неизбежны и необходимы, так как стимулируют развитие экономики, заставляя ее восходить на все более высокие ступени развития; В любом цикле можно выделить 4 типовые фазы: подъем, пик, спад, дно; На колебания деловой активности, образующие цикл, влияет не одна, а множество причин: - сезонные изменения потребительского спроса и пр.; - демографические колебания (например, «демографические ямы»); - различия в сроке службы элементов основного капитала (оборудования, транспорта, зданий); - неравномерность научно-технического прогресса и т.д. В современном мире природа экономических циклов меняется, под воздействием процессов глобализации экономики – в частности, кризис в одной стране неминуемо отразится на других государствах мира. МОДЕЛЬ ДЕЛОВОГО ЦИКЛА ХИКСА-ФРИША Интересна неокейнсианская модель делового цикла Хикса – Фриша, обладающая строгой логичностью. Неокейнсианская модель делового цикла Хикса-Фриша. Согласно модели делового цикла Хикса-Фриша, циклические колебания вызываются автономными инвестициями, т.е. инвестициями в новые продукты, новые технологии и т.д.  Немного о свойствах циклов  :

1. Перед началом повышательной волны каждого большого цикла, а иногда в самом начале её наблюдаются значительные изменения в условиях хозяйственной жизни общества. Изменения выражаются в технических изобретениях и открытиях, в изменении условий денежного обращения, в усилении роли новых стран в мировой хозяйственной жизни. Указанные изменения в той или иной степени происходят постоянно, но, по утверждению Кондратьева, они протекают неравномерно и наиболее интенсивно выражены перед началом повышательных волн больших циклов и в их начале.

2. Периоды повышательных волн больших циклов, как правило, значительно богаче крупными социальными потрясениями и переворотами в жизни общества (революции, войны), чем периоды понижательных волн.

3. Понижательные волны этих больших циклов сопровождаются длительной депрессией сельского хозяйства.

4. Большие циклы экономической конъюнктуры выявляются в том же едином процессе динамики экономического развития, в котором выявляются и средние циклы с их фазами подъёма, кризиса и депрессии. 

Многие исследователи связывают смену волн с технологическими укладами. Прорывные технологии открывают возможности для расширения производства и формируют новые секторы экономики, образующие новый технологический уклад. Кроме того, кондратьевские волны являются одной из важнейших форм реализации индустриальных принципов производства. 

Сводная система кондратьевских волн и соответствующих им технологических укладов выглядит следующим образом:

1-й цикл — текстильные фабрики, промышленное использование каменного угля;

2-й цикл — угледобыча и чёрная металлургия, железнодорожное строительство, паровой двигатель;

3-й цикл — тяжёлое машиностроение, электроэнергетика, неорганическая химия, производство стали и электрических двигателей;

4-й цикл — производство автомобилей и других машин, химическая промышленность, нефтепереработка и двигатели внутреннего сгорания, массовое производство;

5-й цикл —развитие электроники, робототехники, вычислительной, лазерной и телекоммуникационной техники;

6-й цикл — возможно, NBIC-конвергенция (конвергенция нано-, био-, информационных и  когнитивных  технологий). 

Даниэль Шмихула (Daniel Šmihula) считает, что к началу 21 века циклы данного типа сократились по времени с 60 до 30 или даже 20 лет из-за постоянного ускорения развития технологий. 

Причины экономических циклов: экономические шоки (импульсные воздействия на экономику): технологические прорывы, открытие новых энергоносителей, войны; незапланированное увеличение запасов сырья и товаров, инвестиций в основной капитал; изменение цен на сырье; сезонный характер сельского хозяйства; борьба профсоюзов за повышение заработной платы и гарантии занятости. 

Нашел, по-моему в Википедии, попытку графически отразить  причины  “кондратьевских  волн” (Рис.3). 

Рис.3. Попытка анализа  причин “кондратьевских волн”. 

Предвестники зарождающегося цикла Кондратьева – знаковые научные открытия и изобретения, обычно появляющиеся в конце уходящего цикла. Результаты анализа  этого  хорошо показаны на Рис. 4, где анализируются  4 и 5 циклы Кондратьева.

Рис.4. Циклы экономического развития Кондратьева

 А  изменения    периода колебаний  в  кондратьевских циклах показаны на Рис.4.

    

Рис.5 Изменение  периода колебаний  кондратьевских циклов во времени.

Вот мы и подошли  к главному из-за чего я подготовил  этот пост.  При ознакомлении с обширным материалом по  циклическим характером  развития экономики в мире меня удивило  практически полное отсутствие конструктивизма в работах ученых.  Да и по  анализу циклов тоже не все ясно:

1. Неясно, почему   принят синусоидальный  характер колебаний. К примеру,  смотрите на  рис. 2.   Может. В прошлом веке просто не знали, что  циклические колебания  в любых, в том числе и экономических системах, характеризуются не синусоидальным законом, а подчиняются  логистическим закономерностям  (см.рис.1). Кстати,  для  описания  логистических кривых встречал в литературе готовые математические зависимости, ничуть не сложнее, чем для  синусоидальных.

2. Неясно, почему  уж так строго   каждая новая волна, новый цикл, по крайней мере у Кондратьева, начинаются строго после окончания предыдущего, при этом начало нового цикла  совпадает с точкой окончания предыдущего цикла. Не бывет в природе такого  “высшего порядка”.  Всегда матушка – природа  предусматривает какой – никакой переходной период  между циклами.

3. И уж совсем неясно, почему  найденные  интересные закономерности   авторы даже не попытались использовать не только для предсказания предстоящих катаклизмов, но и  для  УПРАВЛЕНИЯ  КОЛЕБАНИЯМИ В ЭКОНОМИКЕ. 

Ниже на Рис.6 представлена попытка графически представить    этот анализ экономических  циклов   в традиционных и более современных представлениях.  

Рис.6.  Предлагаемая более современная трактовка  колебаний в экономике в сравнении с  синусоидальными колебаниями  циклов Кондратьева.  а – традиционные представления о синусоидальных характеристикам циклических колебаний в экономике. б – современные представления о логистических  колебаниях  в экономике  с  переходными зонами между циклами. в -  современные представления о логистических  колебаниях  в экономике  с  переходными зонами между циклами с учетом  роста экономических показателей. 

Если согласиться с этими утверждениями, то осталось совсем немного, чтобы  экономисты  вернулись к  анализу  экономических циклов  и предложили  конкретные средства и методы для управления ими.  В самом деле, можно сделать гораздо круче  кривые на участках “оживления - подъема”  и  “спада - депрессии” за счет  развития науки и имплементации соответствующих инновационных проектов.  Можно  растянуть горизонтальные участки за  счет   расширения   сферы приложения проектов путем дополнительного инвестирования. Можно    смещать переходные участки между циклами  влево и начинать   “новую жизнь”  экономики  за счет  хотя бы злополучного реформирования.  Можно…  Поверьте, очень много можно сделать специалистам, подчеркиваю, специалистам, если научиться управлять  колебаниями в экономике.