煤炭資源整合組織管理系統復雜性評價及實證研究

宋華嶺，王傳鵬，李春蕾

(山東工商學院管理科學與工程學院，山東 煙臺 264005)

20世紀80年代末，Brussels學派正式提出“復雜性科學”的概念，掀起了復雜性在經濟、管理和組織結構等領域的研究高潮[1]。我國學者引用熱力學和信息論中熵概念來定量描述組織管理結構的復雜度或有序度，取得了一系列的研究成果。李偉鋼[2]引用矩陣工具，建立“要素—結構”關系矩陣，提出計算復雜系統結構有序度的遞階逐層算法；李習彬[3]在分析熵理論的歷史與現狀的基礎上，提出了熵—信息理論，并概括得出社會系統發展的控制原理；閻植林等[4]以熵理論為基礎，引入了信息流的實效和質量的概念，從信息的角度對管理系統的結構有序度進行了評價；本人應用物理學、數學、力學、信息論和管理學等理論方法，基于管理熵理論，構建了企業管理系統復雜性評價的評價方法[5]。

煤炭資源整合是近幾年研究的熱點之一，相關研究主要集中在我國進行煤炭資源整合的必要性，整合前、整合中以及整合后一些問題的思考和企業利益維護、財務風險防范等方面[6-10]。從系統角度來分析，煤炭資源整合是一個復雜系統，其組織結構的設置、子系統劃分與功能分配完全是有關決策部門的相關組織者主觀信息的產物，其組織狀態滲透著組織創造者關于系統組織結構方面的知識。煤炭資源整合組織管理系統是維系煤炭資源整合正常運行，使煤炭資源整合不斷深入進行的組織保證。系統結構設置是否合理有效對煤炭資源整合具有至關重要的作用。本文在分析煤炭資源整合組織管理系統的復雜性要素基礎上，定量研究了其組織管理系統的整體復雜性，為相關組織系統研究者和決策者提供理論支持。

1 復雜性因素分析及評價體系建立

從廣義上講，組織管理系統復雜性取決于：①系統本身的性質；②組織結構；③所研究的對象體的數目；④部門間的界面和相互關系；⑤管理運行的方法和邏輯結構，即管理機制；⑥管理工具和手段；⑦管理人員的水平；⑧管理系統的運行環境，如語言領地、文化背景、技術條件等諸多因素[11]。

根據煤炭資源整合組織管理系統的結構和運行機制，結構復雜性、信息傳遞復雜性和功能復雜性構成這個系統的復雜性評價域，而各評價域又有相應的復雜性因素。煤炭資源整合組織管理系統復雜性因素評價體系列于圖1。

圖1 煤炭資源整合組織管理系統復雜性因素評價體系

1.1 結構復雜性

1.1.1 管理跨度

一個組織的最高主管因受到時間和精力的限制，需委托一定數量的人分擔其管理工作。這個有限的直接領導的下屬數量被稱為管理跨度。任何組織都必須遵守層級原則，這是組織能夠運行的基礎。

1.1.2 關系水平

它是度量組織管理系統復雜性的重要指標。這里所說的關系包括：直接控制關系、直接從屬關系、間接控制關系、間接從屬關系、在較高級別上并列關系、在較低級別上并列關系、在同一級別上并列關系。關系數越多，系統越復雜。

1.2 信息流通復雜性

1.2.1 溝通網絡

溝通網絡復雜與否，是影響信息流通的一個重要因素。組織的溝通由層次和環節構成了不同形式的網絡，具有輪型、鏈型、Y型、圓型和星型等網絡形式。環節與層次過多，將引起信息的消耗與損失，復雜性也增大。

1.2.2 決策路徑

決策路徑復雜與否，也是評價信息流通復雜性的重要因素。對于組織管理系統來說，決策判斷點越多、決策的層次越多，邏輯結構就越復雜，信息通道越長，通暢程度與信息流量的損失率就會增大，管理的復雜性也就越大。

1.3 功能復雜性

1.3.1 部門功能耦合

任何系統都是由因果關系鏈連接在一起的元素的集合，元素間的這種關系叫做耦合。煤炭資源整合組織管理系統也是一個耦合運行系統，整合的全過程就是由嚴密的因果關系鏈連結起來的。

1.3.2 職能數

職能數是指一個部門的管理職能的數目，包括計劃、組織、管理、控制、激勵、領導、協調。它是衡量組織管理系統功能復雜性的一個重要因素。

2 度量尺度與模型的建立

2.1 熵作為度量尺度

熵起源于物理學，經過多年的發展，熵已經從一個單純描述微觀世界的熱力學概念，拓展為一個自然與社會統一的概念[12]。在信息論中，它是一個隨機事件不確定性的量度；對于一個廣義的系統來說，熵可作為系統微觀狀態的混亂性或無序性的度量。

信息論中信息熵的計算公式為：

(1)

式中：n為事件總數；pi為事件i發生的概率。

系統微觀態是指從某一方面觀察系統時某(些)元素所處的數量狀態；而實現概率則是該元素所處的微觀態數量與系統全部元素微觀態總和之比[4]。

2.2 改進的主成分投影法原理及步驟

主成分投影法是一種多指標決策與綜合評價的方法，基本原理是在對指標值進行無量鋼化和適當加權處理的基礎上，通過正交表換將原有的指標轉換成彼此正交的綜合指標，從而消除指標間的信息重疊問題。再利用主成分設計一個理想決策變量，以各被評價對象相應的決策向量在該理想決策向量方向上的投影，作為一維的綜合評價指標。

在選取理想決策向量時，一般的方法是選擇各評價對象在各指標下的最大值作為理想決策向量的分量。然而，信息熵值反映的是系統的無序性或復雜性，其值越小，系統的無序性越低，有序性越高，該系統的管理效率也就越高。因此，應選擇各評價對象在各指標下的最小值作為理想決策向量的分量。

由于信息熵值為正，負值沒有意義。故正交變換應使變換后各決策向量在理想向量的投影值為正，理想決策向量各分量也不能為負。所以，在選擇特征向量的符號時確保使經過正交變換后的決策矩陣中各列向量元素中最小值等于其絕對值的最小值，再取各列向量中元素的最小值來構建理想向量，然后再計算決策向量的投影值。改進后的步驟如下：

2.2.1 指標權重的計算

權重的確定方法大致分為三類：第一類是主觀賦權，即根據評價人對各參評指標重要程度的認識決定權數的大小。第二類是客觀賦權法，即指標權數的大小不取決于評價人的主觀認識，而是取決于各項指標中蘊含的信息量。信息量大則權重大，否則權重小。第三類是主、客觀結合賦權。在這種方法中，權數的大小是主、客觀相結合的結果。這里采用熵權法來確定各指標的權重。

設復雜性因素有n個，則權向量為

ω=(ω1,ω2…ωn)Τ

(2)

2.2.2 樣本矩陣的建立

定義第i層第j個復雜性因素的信息熵值為aij，第i層的熵向量為.ai=(ai1,ai2…ain)，

熵向量組成熵矩陣

(3)

加權后的樣本矩陣B=Aω*，其中ω*為以ω中元素為主對角上元素的對角矩陣。

2.2.3 指標正交變換

指標間的相互聯系會造成決策信息的相互重疊，相互干擾，從而很難反映決策向量的相對地位。為了過濾掉重疊信息，采用正交變換，令

C=BT=(cij)m×n

(4)

(5)

此時決策矩陣由C給出，C的每一個行向量對應著一個決策，C的每一個列向量則代表由n個無量綱化的指標通過線性變換形成的一個新的綜合指標[14]。

2.2.4 理想熵向量的構造及投影

構造理想熵向量d=(d1,d2,…dn)，其中

(6)

(7)

然后求各熵向量在理想熵向量d*熵的投影值：

ei=ci·d*

(8)

2.2.5 組織管理系統統一信息熵值

將各層信息熵投影值ei相加，得到組織管理系統統一信息熵值：

(9)

3 實證分析

3.1 山西省煤炭資源整合組織管理系統結構分析

為促進煤炭工業持續、穩定、健康發展，保障國民經濟發展的需要，2009年我國率先在山西省進行了煤炭資源整合。山西省作為我國煤炭資源整合的領軍旗艦，對我國礦產資源的整合管理和國家資源與能源安全與國民經濟發展的穩定做出了重要貢獻。山西省委和政府對資源整合進行了周密的部署，在整合組織結構的構造、運行機制、整合流程程序、人力資源和實施的內外部環境條件等進行了詳盡地設計和籌劃。由山西省委書記和省長親自掛帥領導，組建山西省煤礦企業兼并重組工作領導小組，由省煤炭工業廳牽頭，省發改委、省國資委、省國土資源廳、省煤監局，會同環境保護、評估單位、融資、法律等各部門，整合主體——省屬七大煤炭集團公司，中煤能源集團、各市、縣政府和相關的業務部門，組成了資源整合的組織系統，實施煤炭資源整合的偉業。組織結構復雜龐大，運行機制復雜；頂層為最高領導層，底層為參與煤炭資源整合的六十多個縣政府；結構共四個管理層次，依此建立起山西省煤炭資源整合組織管理系統結構圖，見圖2。

圖2 山西省煤炭資源整合組織管理系統結構圖

3.2 信息熵值計算

根據公式(1)～(8)，利用Matlab工具，計算得出山西省煤炭資源整合組織管理系統的熵向量、熵矩陣、復雜性因素權重、樣本矩陣、正交矩陣、理想向量、熵向量在理想向量熵上的投影值、統一信息熵，如下所示：

因素權重：

ω=(0.2290 0.03090 0.0150 0.1441 0.5429 0.0381)Τ

熵矩陣：

樣本矩陣：

正交矩陣：

理想向量：

d=(0 0 0.0192 0.0454 0.2967 0.9529)

投影值:

e=(0.0737 0.1441 0.1682 0.0700)

統一信息熵值：

4 結論

煤炭資源整合是一項復雜的系統工程，需要長期的物質、能量與信息的投入，特別是其組織管理的復雜性評價問題涉及因素多，十分困難。以信息熵概念為基礎對復雜性指標進行量化，運用主成分投影法對系統的復雜性進行綜合集成的方法是一種探討。對本問題研究有如下結論：

1)通過分析熵權法確定的權重向量，發現影響煤炭資源整合組織管理系統復雜性的主要因素是部門功能耦合，即決策信息執行路徑的因果關系鏈的長度。因此改善部門間的耦合關系是提高組織管理系統管理效率的途徑之一。

2)比較各層的信息熵投影值，第二層和第三層的信息熵值較其它兩層大，占總信息熵值的68.49%，說明對中層管理結構的調整是降低煤炭資源整合組織管理系統復雜性的、提高管理效率的主要方法之一。

3)通過應用山西省煤炭資源整合組織結構復雜性的論證研究，該方法是可行的，具有可操作性。

此方法不足之處在于：沒能考慮影響復雜性的其它因素，特別是系統的功能和目標的差異對系統的結構也會有不同的要求。由于資料有限，沒有對不同的實例進行綜合比較。

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[3] 李習彬.熵—信息理論與系統工程方法論有效性分析[J].系統工程理論與實踐,1997,14(3):15-22.

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