Экономико-математическое моделирование производственно-финансовых программ современного сельскохозяйственного предприятия тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: доктора экономических наук, Белова, Татьяна Николаевна

Введение.

Глава 1. Теоретические и методологические основы применения экономико-математических моделей в управлении сельскохозяйственным производством.

1.1. Особенности воспроизводственного процесса в сельском хозяйстве и его моделирования.

1.2. Проблемы использования экономико-математических методов и моделей в системе принятия решений в сельском хозяйстве.

1.3. Вопросы адекватности реальным условиям современного сельскохозяйственного предприятия.

1.3.1. Сельскохозяйственное производство как сложная вероятностная система.

1.3.2. Нелинейность, целочисленность, динамизм и взаимосвязанность отраслей в сельскохозяйственных процессах.

Глава 2. Учет вероятностных характеристик случайных величин в моделях оптимизации сельскохозяйственного производства.

2.1. Исследование колеблемости и вариации показателей сельскохозяйственного производства - параметров модели.

2.1.1. Урожайность сельскохозяйственных культур.

2.1.2. Продуктивность сельскохозяйственных животных.

2.1.3. Цены на реализованную сельскохозяйственную продукцию.

2.2. Обзор задач стохастической оптимизации в сельском хозяйстве.

2.3. Обоснование выбора стохастической модели.

2.4. Математический аппарат решения одноэтапной задачи стохастического программирования с вероятностными ограничениями.

Глава 3. Стохастическая модель оптимизации производственной структуры и выравнивающих страховых резервов для сельскохозяйственного предприятия.

3.1. Структурные экономико-математические модели М-задачи и Р-задачи.

3.2. Постановка задачи и исходная информация.

3.3. Переход от детерминированной задачи к стохастической.

3.4. Числовая модель стохастической задачи.

3.5. Анализ результатов стохастической задачи.

3.5.1. Оптимальная структура производства и выравнивающие страховые резервы.

3.5.2. Анализ содержания и роли специальных переменных и уровней пороговых вероятностей.

3.5.3. Влияние дисперсий и пороговых вероятностей.

Глава 4. Актуальные экономико-математические модели оптимизации производственно - финансовых программ сельскохозяйственных предприятий

4.1. Оптимизация производственно-технологической программы в растениеводства.

4.2. Оптимизация производственно-финансовой программы тепличного комбината.

4.3. Оптимизация на основе комплекса взаимосвязанных моделей

Глава 5. Двойственные оценки в новых экономических условиях.

5.1. Роль и свойства двойственных оценок.

5.2. Механизмы использования двойственных оценок.

5.2.1. Экономико-математическая оценка земли сельскохозяйственного назначения.

5.2.2. Оценка форм собственности в сельском хозяйстве (на примере молочного скотоводства).

Диссертация: введение по экономике, на тему "Экономико-математическое моделирование производственно-финансовых программ современного сельскохозяйственного предприятия"

Сельское хозяйство - благодатная отрасль для эффективного применения принципа оптимальности, так как характеризуется свободой в выборе экономических решений, ограниченностью ресурсов во времени и пространстве, наличием целевых установок и показателей эффективности сельскохозяйственного производства. Свобода выбора решений вытекает из различного уровня потребностей и ресурсов. Одни и те же продукты могут производиться при использовании различных ресурсов или разном их сочетании, одни и те же ресурсы могут применяться для производства разнородной продукции. Принципы оптимальности реализуются при построении и решении разнообразных экономико-математических моделей оптимизации агропромышленного комплекса. Основные результаты в разработке этого научного направления принадлежат Р. Г. Кравченко, М. Е. Браславцу, И. Г. Попову, В. А. Кардашу, Э. Н. Крылатых, А. М. Гатаулину, В. В. Милосердову и другим.

К настоящему времени накоплен большой опыт внедрения оптимизационных задач в практику управления сельскохозяйственным производством. В основном это модели АПК страны, регионов, продуктовых подкомплексов страны и регионов, административных районов. Модели оптимизации производства для сельскохозяйственного предприятия в условиях, когда почти все параметры развития и структуры задавались "сверху", носили чисто иллюстративный характер, изучались в вузовских курсах и не имели практического значения. Опыт показал, что несмотря на признание положительного эффекта оптимизационных расчетов, массового внедрения их в практику управления не происходит, и к середине 80-х годов ученые отмечают спад интереса к решению этих задач.

Существует целый ряд причин как общих для всего народного хозяйства, так и специфичных, характерных только для сельского хозяйства. Среди них -техническое и программное обеспечение ЭВМ, сложность подготовки информации, высокие требования к кадрам, несовершенство самих моделей. Главная же причина - чужеродность методов оптимального планирования плановой социалистической экономике.

Не разобравшись в объективных причинах этих проблем, некоторые экономисты стали критиковать задачи оптимального управления АПК как устаревшие. Однако следует отметить, что взамен математических методов никем не выдвинуто не только более эффективных, но и равноценных подходов в решении управленческих задач.

В настоящее время положение коренным образом меняется. С переходом к рыночным отношениям изменились приоритеты в применении экономико-математических методов и моделей в управлении сельскохозяйственным производством. Эти изменения следует рассматривать в следующих аспектах:

- возрастание роли методов оптимального управления в условиях рыночной экономики;

- перемещение акцентов в планировании сельскохозяйственного производства на низшее звено - сельскохозяйственное предприятие;

- возрастание роли текущего и оперативного планирования в условиях быстроменяющейся внешней среды;

- новые возможности, связанные с реализацией моделей на ЭВМ.

Сейчас наиболее ответственным звеном хозяйственного механизма становится сельский товаропроизводитель. Не оформленный организационно, стихийно появился и становится устойчивым социальный заказ руководителей сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности на проведение оптимизационных расчетов. Необходимость приспособиться к быстро меняющейся экономической ситуации, занять выгодное место на рынке товаропроизводителей, просто выжить и сохранить ресурсный потенциал, требует особых подходов к проведению таких планово-экономических расчетов. Между тем невостребованные экономико-математические модели оптимизации сельскохозяйственного производства, не имея стимулов развития, устарели. Требуется большая работа по разработке новых экономико-математических моделей, адаптированных к условиям рыночных отношений и имеющих более совершенный математический аппарат. Модели, адекватные реальным условиям производства должны учитывать особенности воспроизводственного процесса в сельском хозяйстве: его стохастическую природу, взаимосвязанность и взаимозависимость отраслей, элементы нелинейности, динамики, целочисленности.

Цель работы. Разработать методологические основы оптимизации сельскохозяйственного производства для адаптации предприятий к изменениям рыночной конъюнктуры, экономических и природных условий хозяйствования. Обобщить существующие и разработать новые экономико-математические модели для обоснования тактических и стратегических решений в современном сельском хозяйстве.

В соответствии с названной целью в работе были поставлены следующие исследовательские задачи.

1. Разработать стохастическую модель оптимизация отраслевой структуры сельскохозяйственного предприятия и страховых выравнивающих резервов. Для этого необходимо: а) исследовать стохастическую природу факторов сельскохозяйственного производства, определяющих колеблемость и вариацию его параметров; б) произвести исследование характера и уровня случайных колебаний за-тр?т и их результатов в сельском хозяйстве. По показателям вариации урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животных, цен реализации зыявить закономерности изменения дисперсий и среднего уровня, зависимость от эндогенных и экзогенных факторов, интенсификации производства; в) обосновать выбор стохастической модели для оптимизации структуры сельскохозяйственного производства, построить стохастическую модель оптимизации отраслевой структуры сельскохозяйственного предприятия и выравнивающих страховых резервов; г) на примере реального хозяйства произвести экспериментальную проверку модели, подобрать систему аналитических показателей оптимального плана стохастической модели, определить закономерности влияния дисперсий и уровней пороговых вероятностей на параметры оптимального решения;

2. Разработать методические приемы и доступные способы учета в моделях динамики технологических и финансовых процессов, целочисленности, социальных условий производства, взаимосвязанности и взаимозависимости отраслей;

3. Исследовать роль и механизмы практического использования двойственных оценок оптимальных решений в новых экономических условиях.

Предметом исследования является проблема адекватности экономико-математических моделей оптимизации сельскохозяйственного производства реальным ситуациям формирующихся рыночных отношений.

Объектом исследования являются сельскохозяйственные предприятия Рязанской области, различные по формам хозяйствования, специализации, размерам, уровню интенсивности ведения хозяйства.

Методика исследования. Теоретической и методологической основой исследования является диалектический метод познания сущности явлений и процессов в сельскохозяйственном производстве, решения правительства Российской Федерации по рыночному реформированию народного хозяйства и сельскохозяйственного производства, по вопросам совершенствования методов планирования и управления производством; результаты исследований в области экономико-математического моделирования сельскохозяйственного производства, математического программирования и стохастической оптимизации, численных методов реализации задач стохастического, нелинейного и целочисленного программирования, информационных и компьютерных технологий; специальная литература по вопросам экономики, планирования и прогнозирования сельскохозяйственного производства.

В процессе исследования автором применялись методы линейного, стохастического, нелинейного программирования, математической статистики и расчетно-конструктивные.

Научная новизна заключается в разработке концепции экономико-математического моделирования для сельскохозяйственного предприятия, включающей принципы и методические подходы построения моделей оптимизации современного сельскохозяйственного производства, адаптированных к изменчивости погодных, экономических и социальных условий. Научная новизна характеризуется следующими положениями:

- исследованы, систематизированы факторы, обуславливающие необходимость адаптации известных моделей оптимизации воспроизводственного процесса в сельском хозяйстве к новым экономическим и социальным условиям, а также влиянию природно-биологических факторов;

- осуществлена постановка и построена стохастическая модель оптимизации отраслевой структуры сельскохозяйственного предприятия и выравнивающих страховых резервов на базе одноэтапной задачи стохастического программирования с вероятностными ограничениям. По результатам решения задачи были получены новые искомые экономические параметры - выравнивающие страховые резервы, зависящие от дисперсий случайных величин и уровня пороговых вероятностей;

- разработана методика анализа стохастических задач, включающая исследование влияния дисперсий и уровней пороговых вероятностей на результаты оптимального решения, вычисление относительных показателей, зависящих от вероятностных характеристик модели.

- разработаны способы учета элементов динамики и целочисленности. свойственные воспроизводственным процессам в сельском хозяйстве, в рамках многопериодных линейных моделей. Это позволило оптимизировать экономические факторы производства (финансовые потоки денежных средств предприятия для оплаты труда и от реализации продукции, натуральной оплаты, размеры, сроки кредитов), а также учитывать ресурсы парка сельскохозяйственной техники.

- построен комплекс взаимосвязанных между собой экономико-математических моделей, позволяющих оптимизировать все последовательные технологические участки производства сельскохозяйственной продукции.

- исследованы новая роль и содержание двойственных оценок оптимизационных задач, механизмы их использования для экономико-математической оценки земли, форм собственности в сельском хозяйстве.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что предлагаемые в ней подходы и методика решения задач для разных производственных ситуаций представляют пользователям эффективный инструментарий для расчетов оптимизационных моделей, адаптированных к изменениям природных, экономических и социальных условий хозяйствования. Ценность работы характеризуется следующими положениями.

• Результаты проведенного исследования расширяют возможности научного познания сельскохозяйственного производства как сложной вероятностной, динамической и нелинейной системы. Разработанная в диссертации стохастическая модель оптимизации отраслевой структуры сельскохозяйственного предприятия является более совершенной математической моделью в сравнении с детерминированной. Результаты решения показывают, что бизнес-план, разработанный на основе этой модели для сельскохозяйственного предприятия, характеризуется, несмотря на некоторые потери эффекта, как более реальный, требующий меньшего числа корректировок в различных погодных и экономических ситуациях. В этом плане учитываются все вероятностные характеристики, определяется система выравнивающих страховых резервов по ресурсам и продуктам, имеется возможность маневрирования резервами путем установления уровней пороговых вероятностей. Критерием отбора отраслей в этой модели является не только средняя эффективность отрасли, но и оценка степени ее стабильности. В то же время модель использует сравнительно несложный маи тематический аппарат, обозрима по своим размерам, реализуется с помощью доступных прикладных программ линейной оптимизации и имеет логически ясный переход от обычных детерминированных постановок к стохастическим.

• Разработанные методические приемы моделирования на основе использования линейных многопериодных моделей, учитывающих элементы динамики и целочисленности в сельскохозяйственных процессах, нашли применение в хозяйствах Рязанской области и доказали свою эффективность. Полученные в результате решения оптимизационных задач таблицы, графики, оценки, показатели охватывают практически всю производственно-технологическую цепочку хозяйственных работ, позволяют выявить "узкие" места в производстве, найти правильные стратегические и тактические решения.

• Программа курса "Экономико-математическое моделирование в сельскохозяйственных предприятиях", включающая описание моделей, адаптированных к условиям рыночной экономики, используется в Рязанской государственной сельскохозяйственной академии для обучения студентов, аспирантов. Результаты исследования применяются в консалтинговой службе, осуществляемой в рамках Учебно-координационного центра Рязанской ГСХА.

Апробация. Результаты исследования регулярно докладывались на научно практических конференциях Рязанской ГСХА, на семинаре по реорганизации сельскохозяйственных предприятий (Москва, 1996 г.), Международной научно-практической конференции «Личное и коллективное в современной деревне» (Москва, ВИАПИ, 1997 г.), Международной научно-практической конференции «Аграрные доктрины XX столетия: уроки на будущее» (Москва, ВИАПИ, 1998 г.), научном семинаре кафедры ММАЭ «Динамические модели в экономике» (Москва, МГУ, 1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы одна монография и 18 научных работ объемом 15,4 печ. л., 12 учебных и методических пособий объемом 37 печ. л.

Объем работы и ее структура. Задачи и характер проведенного исследования определили объем, структуру и логику изложения в диссертации. Она состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 236 страниц машинописного текста, 47 таблиц, 10 рисунков, а также три приложения. Список использованной литературы включает 137 наименований.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Белова, Татьяна Николаевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование с использованием экономико-математических методов и моделей оптимизации сельскохозяйственного производства позволило сформулировать следующие основные выводы и результаты.

1. В новые экономических условиях возрастает роль методов оптимизации как наиболее точного инструмента выбора наилучших решений в сложных рыночных ситуациях. Изменились приоритеты в применении экономико-математических моделей и методов в управлении сельскохозяйственным производством. Во-первых, произошло перемещение акцентов в планировании на низшее звено - сельскохозяйственное предприятие. Во-вторых, в условиях быстроменяющейся внешней среды снизилось значение долгосрочных и среднесрочных планов, и возросла роль текущего и оперативного управления Кроме того, появились совершенно новые возможности, связанные с применением ЭВМ, позволяющие решать задачи любой размерности и сложности.

2. Наиболее ответственным звеном хозяйственного механизма сейчас становится свободный сельский товаропроизводитель. Если раньше ему практически все параметры развития производства, включая площади сельскохозяйственных культур и поголовье животных, задавались "сверху", то в настоящее время становится устойчивым заказ руководителей сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности на проведение производственно-технологических и экономических оптимизационных расчетов. Необходимость приспособиться к быстроменяющейся экономической ситуации, занять выгодное место на рынке товаропроизводителей, выжить и сохранить ресурсный потенциал требует особых подходов к проведению таких расчетов. Между тем, существующие экономико-математические модели оптимизации сельскохозяйственного производства для предприятия ввиду своей невостребованности, отсутствия обратной связи, не имея стимулов развития, устарели. Необходима большая работа по разработке новых методических подходов к построению экономико-математических моделей оптимизации сельскохозяйственного производства, адаптированных к условиям рыночной экономики, учитывающих особенности современного воспроизводственного процесса в сельском хозяйстве, способных оказать помощь руководителям хозяйств в принятии оптимальных, эффективных решений.

3. Влияние природных сил, непредсказуемость затрат и их результатов составляют главную особенность сельскохозяйственного производства. Становление рыночных отношений породило еще и экономическую неопределенность, связанную с колебаниями цен, процентных ставок за кредит, спроса и т. д. Совокупное воздействие случайных факторов сельскохозяйственного производства (природно-биологических, организационно-экономических и социальных) проявляется в том, что его показатели, прежде всего урожайность сельскохозяйственных культур и цены реализации, не являются определенными, детерминированными, а колеблются как во времени, так и в пространстве. Невозможно каждый раз предсказать точную реализацию случайных величин, поэтому сельское хозяйство следует рассматривать как сложную стохастическую систему, а оптимизационные решения принимать на основе решения задач стохастического программирования.

4. К числу основных мероприятий, позволяющих противостоять отрицательному воздействию случайных факторов сельскохозяйственного производства, относятся правильный выбор структуры производства и определение объемов страховых резервов по ресурсам и продуктам. Стохастической постановке задачи оптимизации структуры сельскохозяйственного производства соответствует одноэтапная задача стохастического программирования с вероятностными ограничениями и решением - детерминированным вектором. Это связано с тем, что резкое изменение производственной структуры по годам в зависимости от исхода ожидаемых условий, невозможно. К тому же, в момент составления планов эти условия (исходы) неизвестны. Поэтому производственная структура хозяйства должна определяться как детерминированная, обеспечивающая максимум математического ожидания целевой функции при заданных колебаниях показателей сельскохозяйственного производства, а ограничения, в которых имеются параметры - случайные величины, должны выполняться с вероятностью, не меньшей заданного уровня.

5. Результатом статистического исследования колебаний показателей сельскохозяйственного производства - параметров модели (урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животных, цен на реализованную сельскохозяйственную продукцию) и обзора задач стохастической оптимизации в сельском хозяйстве является постановка задачи, построение и реализация вероятностной экономико-математической модели оптимизации производственной структуры и выравнивающих страховых резервов. Экспериментальная проверка числовой модели, проведенная на исходных данных типичного сельскохозяйственного предприятия (АОЗТ "Рассвет" Рязанского района Рязанской области) позволила выявить преимущества стохастической Р-задачи в сравнении с детерминированной постановкой (М-задачей). а) В стохастической Р-задаче учитываются дисперсии случайных велиг чин, объективно сложившиеся под воздействием случайных факторов сельскохозяйственного производства. Поэтому критерием отбора отраслей наряду с эффективностью (прибыльностью) выступает и ее дисперсия как численная характеристика степени его стабильности. б) По оптимальному решению Р-задачи определяется не только структура производства, наиболее приспособленная к изменению погодных и других случайных факторов, но и страховые резервы, то есть объемы увеличения расходования ресурсов и размеры уменьшения производства (выхода) продукции по видам с учетом вероятностных характеристик параметров. Имеется возможность маневрирования страховыми резервами путем задания уровней пороговых вероятностей. Комбинации оптимальных решений с различными уровнями пороговых вероятностей образуют набор вариантов, используемых руководителем для окончательного выбора. в) Экономико-математическая задача имеет обозримую и предсказуемую размерность, которая не требует применения методов декомпозиции. Решение модели осуществляется с использованием распространенных прикладных программ, реализующих симплексный метод линейного программирования на РС обычной конфигурации. г) Стохастическая постановка приводит к некоторой потере эффекта в сравнении с детерминированной, но этот эффект является реально достижимым. Не вызывает сомнения, что план, составленный для детерминированных условий, будет требовать корректировок, а применение методов стохастической оптимизации позволит получить первоначальный план, учитывающий появление возможных отклонений от заданных условий. Следовательно, экономико-математическая модель оптимизации сельскохозяйственного производства, составленная на базе одноэтапной задачи стохастического программирования с вероятностными ограничениями, является адекватной реальным производственным условиям и отражает более тонкие особенности производства, связанные с колебаниями случайных величин.

6. Экономико-математические модели, претендующие на адекватность, должны учитывать не только вероятностный характер сельскохозяйственного производства, но и другие его особенности: элементы динамизма и целочис-ленности, взаимосвязанность и взаимообусловленность сельскохозяйственных отраслей, экономические факторы, связанные с переходом к рынку. Предлагаются методические подходы и приемы моделирования для учета этих особенностей в экономико-математических моделях оптимизации сельскохозяйственного производства на уровне предприятия по типу многопериодных моделей. а) Для учета элементов динамики в сельскохозяйственном производстве предлагается разбиение производственно-технологических процессов на этапы, что позволяет ввести в состав моделей необходимые в современных условиях элементы. Во-первых, это финансовые потоки денежных средств от реализации продукции и на оплату труда, определение размеров и сроков кредитов. Вовторых, это удобный и эффективный способ учета ресурсов парка сельскохозяйственной техники и выявление "узких" мест при проведении сезонных сельскохозяйственных работ. б) Для учета элементов целочисленности, свойственных практически всем экономико-математическим задачам оптимизации сельскохозяйственного производства, предлагается простой метод решения в рамках многопериодной линейной модели. Он заключается в особой последовательности введения ограничений по наложению условий целочисленности на переменные и повторных решений. В качестве аргументов очередности рассматриваются двойственные оценки. в) Традиционная оптимизация на основе отдельных экономико-математических задач не отражает взаимосвязанности и взаимозависимости сельскохозяйственных отраслей и приводит к потере эффекта. Предлагается комплекс (цепочка) экономико-математических моделей, увязанных между собой моделей. Комплекс моделей построен по принципу вложения моделей, который формулируется следующим образом: результаты решения предыдущей ЭММО (значения переменных) являются исходной информацией для последующих моделей (жестко задаются). Осуществление этого принципа позволяет устранить недостатки постановок отдельных оптимизационных моделей и спланировать производство таким образом, чтобы по всей технологической цепочке сельскохозяйственного производства достигался максимальный эффект.

7. Двойственные оценки оптимального решения в новых экономических условиях приобретают особое значение как инструмент определения истинной стоимости производственных ресурсов, занятых в сельскохозяйственном производстве, оценки различных экономических ситуаций. Разработанный механизм использования двойственных оценок для определения стоимости земельных ресурсов (для продажи, аренды, залоговых операций), оценки форм собственности в сельском хозяйстве предлагается для использования в практической экономической работе сельскохозяйственных предприятий.

Внедрение результатов проведенного исследования позволит сделать экономико-математические модели важнейшим инструментом планово-аналитической работы сельскохозяйственного предприятия, его информационной службы. Сельский товаропроизводитель, владеющий этим инструментом информационных технологий, сможет занять выгодное место на рынке и достичь эффективности сельскохозяйственного производства.