Theoretical justification of the model of search for optimal solutions in complex resource management systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The relevance of the article is determined by the complexity and dynamism of resource allocation systems (RR systems), which include numerous time-varying elements, both within the system and in the external environment, and require organization into hierarchical subsystems. The uncertainty of the informational component and influencing factors necessitates the use of effective analytical tools based on decision theory under uncertainty for the objective assessment and management of such systems.

Purpose.  To develop a set of mathematical models for finding optimal solutions in complex resource management systems under uncertainty, required for designing resource allocation structures.

Materials and methods. The study employs a combination of mathematical modeling, decision theory, and optimization techniques to address multicriteria problems in complex systems, particularly in resource allocation systems (RR systems) within transport complexes. The classical decision-making approach involves selecting the optimal solution from a set of alternatives formalized through mathematical models representing the problem situation. For deterministic optimization tasks, the model includes a set of feasible solutions XX and a vector criterion f(x)f(x) to evaluate alternatives. In multicriteria optimization under uncertainty, the lack of a unified mathematical framework requires the use of diverse methods such as combinatorics, graph theory, heuristics, linear and dynamic programming, and search algorithms. The research highlights the challenges of applying these methods in complex systems, where external and internal uncertainties complicate the formulation of constraints and the integration of qualitative and quantitative criteria. The transformation of multicriteria problems into single-criterion formulations with constraints is also explored, emphasizing limitations imposed by unpredictable external factors and the need for experimental validation in complex transport systems.

Results. The main challenge in building effective resource allocation systems (RR systems) lies in the large number of qualitative criteria, which are difficult to formalize and integrate into mathematical models. Qualitative criteria, such as scoring or expert judgments, require the use of ordinal scales, where only monotonic transformations are permissible, limiting quantitative comparison. To address multicriteria problems, methods based on binary relations and value functions are proposed, enabling the formalization of preferences and ranking of alternatives. These approaches, including linear aggregations and utility functions, enhance the objectivity of decisions in complex systems, such as transport complexes, where both quantitative and qualitative criteria are present. However, their application requires careful analysis and adaptation to the specifics of the tasks.

About the authors

Roman A. Khalturin

State University of Management (SUM)

Author for correspondence.
Email: ra_khalturin@guu.ru

Candidate of Economic Sciences

Russian Federation, 99, Ryazansky Prospekt, Moscow, Russian Federation

Roman O. Sudorgin

Moscow Automobile and Road State Technical University (MADI); Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU)

Email: ro_sudorgin@guu.ru

Candidate of Economic Sciences

64, Leningradsky Prospekt, Moscow, 125319, Russian Federation; 29B, Politekhnicheskaya Str., St. Petersburg, 195251, Russian Federation

Nikita S. Akinshin

State University of Management (SUM)

Email: Nikita14Akin@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-4229-7918

Postgraduate Student

Russian Federation, 99, Ryazansky Prospekt, Moscow, Russian Federation

References

  1. Peregudov, F. I., & Tarasenko, F. P. (1989). Introduction to System Analysis. Moscow: Vysshaya Shkola. 368 p. EDN: https://elibrary.ru/TFPWJJ
  2. Tahaha, H. A. (2005). Introduction to Operations Research. Moscow: ID "Villyams". 912 p.
  3. Volkova, V. N., & Emel'yanov, A. A. (2006). Systems Theory and System Analysis in Organizational Management. Handbook. Tutorial. Moscow: Finansy i Statistika. 848 p.
  4. Tarasenko, F. P. (2004). Applied System Analysis (Science and Art of Problem Solving). Textbook. Tomsk: Tomsk University Press. 186 p. EDN: https://elibrary.ru/TFPWDF
  5. Zakieva, E. Sh. (2022). Methodology for Supporting Decision Making in the Management of Societal Systems Based on Dynamic Simulation and Intelligent Technologies. Unpublished doctoral dissertation. Ufa. 310 p. EDN: https://elibrary.ru/AYPLKR
  6. Pospelov, A. B. (2011). Methods of Multi-Criteria Integer Optimization. USA: LAP Lambert Academic Publishing. 232 p.
  7. Moiseeva, T. V. (2022). Methodological Foundations of Decision Support for Managing Innovative Development of Sociotechnical Objects Based on Intersubjective Approach. Unpublished doctoral dissertation. Samara. 359 p. EDN: https://elibrary.ru/HSBHXL
  8. Saaty, T. L. (2008). Decision Making with Dependencies and Feedback: Analytic Network Process (Translated by A. V. Andreichikov, O. N. Andreichikova). Moscow: LKI Publishing House. 360 p.
  9. Ryndin, N. A. (2022). Component Optimization of an Emerging Digital Management Environment in Organizational Systems. Simulation, Optimization and Information Technology, 10(2), 1–9. https://doi.org/10.26102/2310-6018/2022.37.2.013 EDN: https://elibrary.ru/CLNOET
  10. Terent'ev, A. V., Evimenko, D. B., & Karelina, M. Yu. (2017). Methods of Zoning as Methods of Optimization of Transport Processes. Bulletin of Civil Engineers, (6), 291–294. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2017-14-6-291-294 EDN: https://elibrary.ru/YPNFZF
  11. Terentyev, A., Evtiukov, S., & Karelina, M. (2017). A method for multi-criteria evaluation of the complex safety characteristic of a road vehicle. Transportation Research Procedia, 36, 149–156. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2018.12.057 EDN: https://elibrary.ru/DGMMDN
  12. Moiseev, V. V., Terentiev, A. V., Stroev, V. V., & Karelina, M. Yu. (2018). Enhancement of economic efficiency of transport performance using multi-criteria estimation. Advances in Economics, Business and Management Research, 61, 167–171. EDN: https://elibrary.ru/WHRSRR
  13. Terentiev, A. V., Yevtukov, S. S., & Karelina, E. A. (2020). Development of zoning method for solving economic problems of optimal resource allocation to objects of various importance in context of incomplete information. Advances in Economics, Business and Management Research, 128, 765–772. https://doi.org/10.2991/aebmr.k.200312.108 EDN: https://elibrary.ru/LJQRIK
  14. Terentyev, A. V., Karelina, M. Yu., Cherepnina, T. Yu., Linnik, D. A., & Demin, V. A. (2020). Digital object-oriented control models in automobile-road complex systems. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 832(1), 012058. https://doi.org/10.1088/1757-899X/832/1/012058 EDN: https://elibrary.ru/LTGFWV

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Khalturin R.A., Sudorgin R.O., Akinshin N.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».