煤炭资源整合组织管理系统复杂性评价及实证研究

宋华岭，王传鹏，李春蕾

(山东工商学院管理科学与工程学院，山东 烟台 264005)

20世纪80年代末，Brussels学派正式提出“复杂性科学”的概念，掀起了复杂性在经济、管理和组织结构等领域的研究高潮[1]。我国学者引用热力学和信息论中熵概念来定量描述组织管理结构的复杂度或有序度，取得了一系列的研究成果。李伟钢[2]引用矩阵工具，建立“要素—结构”关系矩阵，提出计算复杂系统结构有序度的递阶逐层算法；李习彬[3]在分析熵理论的历史与现状的基础上，提出了熵—信息理论，并概括得出社会系统发展的控制原理；阎植林等[4]以熵理论为基础，引入了信息流的实效和质量的概念，从信息的角度对管理系统的结构有序度进行了评价；本人应用物理学、数学、力学、信息论和管理学等理论方法，基于管理熵理论，构建了企业管理系统复杂性评价的评价方法[5]。

煤炭资源整合是近几年研究的热点之一，相关研究主要集中在我国进行煤炭资源整合的必要性，整合前、整合中以及整合后一些问题的思考和企业利益维护、财务风险防范等方面[6-10]。从系统角度来分析，煤炭资源整合是一个复杂系统，其组织结构的设置、子系统划分与功能分配完全是有关决策部门的相关组织者主观信息的产物，其组织状态渗透着组织创造者关于系统组织结构方面的知识。煤炭资源整合组织管理系统是维系煤炭资源整合正常运行，使煤炭资源整合不断深入进行的组织保证。系统结构设置是否合理有效对煤炭资源整合具有至关重要的作用。本文在分析煤炭资源整合组织管理系统的复杂性要素基础上，定量研究了其组织管理系统的整体复杂性，为相关组织系统研究者和决策者提供理论支持。

1 复杂性因素分析及评价体系建立

从广义上讲，组织管理系统复杂性取决于：①系统本身的性质；②组织结构；③所研究的对象体的数目；④部门间的界面和相互关系；⑤管理运行的方法和逻辑结构，即管理机制；⑥管理工具和手段；⑦管理人员的水平；⑧管理系统的运行环境，如语言领地、文化背景、技术条件等诸多因素[11]。

根据煤炭资源整合组织管理系统的结构和运行机制，结构复杂性、信息传递复杂性和功能复杂性构成这个系统的复杂性评价域，而各评价域又有相应的复杂性因素。煤炭资源整合组织管理系统复杂性因素评价体系列于图1。

图1 煤炭资源整合组织管理系统复杂性因素评价体系

1.1 结构复杂性

1.1.1 管理跨度

一个组织的最高主管因受到时间和精力的限制，需委托一定数量的人分担其管理工作。这个有限的直接领导的下属数量被称为管理跨度。任何组织都必须遵守层级原则，这是组织能够运行的基础。

1.1.2 关系水平

它是度量组织管理系统复杂性的重要指标。这里所说的关系包括：直接控制关系、直接从属关系、间接控制关系、间接从属关系、在较高级别上并列关系、在较低级别上并列关系、在同一级别上并列关系。关系数越多，系统越复杂。

1.2 信息流通复杂性

1.2.1 沟通网络

沟通网络复杂与否，是影响信息流通的一个重要因素。组织的沟通由层次和环节构成了不同形式的网络，具有轮型、链型、Y型、圆型和星型等网络形式。环节与层次过多，将引起信息的消耗与损失，复杂性也增大。

1.2.2 决策路径

决策路径复杂与否，也是评价信息流通复杂性的重要因素。对于组织管理系统来说，决策判断点越多、决策的层次越多，逻辑结构就越复杂，信息通道越长，通畅程度与信息流量的损失率就会增大，管理的复杂性也就越大。

1.3 功能复杂性

1.3.1 部门功能耦合

任何系统都是由因果关系链连接在一起的元素的集合，元素间的这种关系叫做耦合。煤炭资源整合组织管理系统也是一个耦合运行系统，整合的全过程就是由严密的因果关系链连结起来的。

1.3.2 职能数

职能数是指一个部门的管理职能的数目，包括计划、组织、管理、控制、激励、领导、协调。它是衡量组织管理系统功能复杂性的一个重要因素。

2 度量尺度与模型的建立

2.1 熵作为度量尺度

熵起源于物理学，经过多年的发展，熵已经从一个单纯描述微观世界的热力学概念，拓展为一个自然与社会统一的概念[12]。在信息论中，它是一个随机事件不确定性的量度；对于一个广义的系统来说，熵可作为系统微观状态的混乱性或无序性的度量。

信息论中信息熵的计算公式为：

(1)

式中：n为事件总数；pi为事件i发生的概率。

系统微观态是指从某一方面观察系统时某(些)元素所处的数量状态；而实现概率则是该元素所处的微观态数量与系统全部元素微观态总和之比[4]。

2.2 改进的主成分投影法原理及步骤

主成分投影法是一种多指标决策与综合评价的方法，基本原理是在对指标值进行无量钢化和适当加权处理的基础上，通过正交表换将原有的指标转换成彼此正交的综合指标，从而消除指标间的信息重叠问题。再利用主成分设计一个理想决策变量，以各被评价对象相应的决策向量在该理想决策向量方向上的投影，作为一维的综合评价指标。

在选取理想决策向量时，一般的方法是选择各评价对象在各指标下的最大值作为理想决策向量的分量。然而，信息熵值反映的是系统的无序性或复杂性，其值越小，系统的无序性越低，有序性越高，该系统的管理效率也就越高。因此，应选择各评价对象在各指标下的最小值作为理想决策向量的分量。

由于信息熵值为正，负值没有意义。故正交变换应使变换后各决策向量在理想向量的投影值为正，理想决策向量各分量也不能为负。所以，在选择特征向量的符号时确保使经过正交变换后的决策矩阵中各列向量元素中最小值等于其绝对值的最小值，再取各列向量中元素的最小值来构建理想向量，然后再计算决策向量的投影值。改进后的步骤如下：

2.2.1 指标权重的计算

权重的确定方法大致分为三类：第一类是主观赋权，即根据评价人对各参评指标重要程度的认识决定权数的大小。第二类是客观赋权法，即指标权数的大小不取决于评价人的主观认识，而是取决于各项指标中蕴含的信息量。信息量大则权重大，否则权重小。第三类是主、客观结合赋权。在这种方法中，权数的大小是主、客观相结合的结果。这里采用熵权法来确定各指标的权重。

设复杂性因素有n个，则权向量为

ω=(ω1,ω2…ωn)Τ

(2)

2.2.2 样本矩阵的建立

定义第i层第j个复杂性因素的信息熵值为aij，第i层的熵向量为.ai=(ai1,ai2…ain)，

熵向量组成熵矩阵

(3)

加权后的样本矩阵B=Aω*，其中ω*为以ω中元素为主对角上元素的对角矩阵。

2.2.3 指标正交变换

指标间的相互联系会造成决策信息的相互重叠，相互干扰，从而很难反映决策向量的相对地位。为了过滤掉重叠信息，采用正交变换，令

C=BT=(cij)m×n

(4)

(5)

此时决策矩阵由C给出，C的每一个行向量对应着一个决策，C的每一个列向量则代表由n个无量纲化的指标通过线性变换形成的一个新的综合指标[14]。

2.2.4 理想熵向量的构造及投影

构造理想熵向量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 组织管理系统统一信息熵值

将各层信息熵投影值ei相加，得到组织管理系统统一信息熵值：

(9)

3 实证分析

3.1 山西省煤炭资源整合组织管理系统结构分析

为促进煤炭工业持续、稳定、健康发展，保障国民经济发展的需要，2009年我国率先在山西省进行了煤炭资源整合。山西省作为我国煤炭资源整合的领军旗舰，对我国矿产资源的整合管理和国家资源与能源安全与国民经济发展的稳定做出了重要贡献。山西省委和政府对资源整合进行了周密的部署，在整合组织结构的构造、运行机制、整合流程程序、人力资源和实施的内外部环境条件等进行了详尽地设计和筹划。由山西省委书记和省长亲自挂帅领导，组建山西省煤矿企业兼并重组工作领导小组，由省煤炭工业厅牵头，省发改委、省国资委、省国土资源厅、省煤监局，会同环境保护、评估单位、融资、法律等各部门，整合主体——省属七大煤炭集团公司，中煤能源集团、各市、县政府和相关的业务部门，组成了资源整合的组织系统，实施煤炭资源整合的伟业。组织结构复杂庞大，运行机制复杂；顶层为最高领导层，底层为参与煤炭资源整合的六十多个县政府；结构共四个管理层次，依此建立起山西省煤炭资源整合组织管理系统结构图，见图2。

图2 山西省煤炭资源整合组织管理系统结构图

3.2 信息熵值计算

根据公式(1)～(8)，利用Matlab工具，计算得出山西省煤炭资源整合组织管理系统的熵向量、熵矩阵、复杂性因素权重、样本矩阵、正交矩阵、理想向量、熵向量在理想向量熵上的投影值、统一信息熵，如下所示：

因素权重：

ω=(0.2290 0.03090 0.0150 0.1441 0.5429 0.0381)Τ

熵矩阵：

样本矩阵：

正交矩阵：

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)

统一信息熵值：

4 结论

煤炭资源整合是一项复杂的系统工程，需要长期的物质、能量与信息的投入，特别是其组织管理的复杂性评价问题涉及因素多，十分困难。以信息熵概念为基础对复杂性指标进行量化，运用主成分投影法对系统的复杂性进行综合集成的方法是一种探讨。对本问题研究有如下结论：

1)通过分析熵权法确定的权重向量，发现影响煤炭资源整合组织管理系统复杂性的主要因素是部门功能耦合，即决策信息执行路径的因果关系链的长度。因此改善部门间的耦合关系是提高组织管理系统管理效率的途径之一。

2)比较各层的信息熵投影值，第二层和第三层的信息熵值较其它两层大，占总信息熵值的68.49%，说明对中层管理结构的调整是降低煤炭资源整合组织管理系统复杂性的、提高管理效率的主要方法之一。

3)通过应用山西省煤炭资源整合组织结构复杂性的论证研究，该方法是可行的，具有可操作性。

此方法不足之处在于：没能考虑影响复杂性的其它因素，特别是系统的功能和目标的差异对系统的结构也会有不同的要求。由于资料有限，没有对不同的实例进行综合比较。

[1] 罗久里,陈奎宁，译.探索复杂性[M].成都:四川教育出版社,1992.

[2] 李伟钢.复杂系统结构有序度——负熵算法[J].系统工程理论与实践,1988,18(4):15-22.

[3] 李习彬.熵—信息理论与系统工程方法论有效性分析[J].系统工程理论与实践,1997,14(3):15-22.

[4] 阎植林,邱菀华，陈志强.管理系统有序度评价的熵模型[J].系统工程理论与实践,1997,17(6):45-48.

[5] 宋华岭,刘全顺,刘丽娟，等.管理熵理论——企业组织管理系统复杂性评价的新尺度[J].管理科学学报,2003,6(3):19-27.

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[7] 严红卫.煤炭资源整合中一些问题的思考[J].中国矿业,2007,16(12):29-30.

[8] 曹忠清,庞俊杰.对煤炭资源整合技术问题的思考[J].煤炭技术,2007,26(10):132-133.

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[11] 宋华岭.企业系统管理复杂性评价[M].北京:经济管理出版社,2004.

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[13] 李明远.多指标决策与评价的新方法——主成分投影法[J].数理统计与管理,2000,2(5):45-48.

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