Математическое моделирование в задачах экономики и управления на транспорте тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: доктора экономических наук, Гатауллин, Тимур Малютович

ВВЕДЕНИЕ

0.1. Современное состояние транспорта в России

0.2. Краткая оценка диссертации

0.3. Обзор содержания диссертации

ГЛАВА 1. ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИ

РАНИЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ НА ТРАНСПОРТЕ

1.1. Содержание и методы экономико-математического моделирования на транспорте 15 1.2 Исторический опыт применения экономико. математического моделирования на транспорте 22 1.3. Проблемные вопросы использования математического моделирования на транспорте , 27 Выводы к Главе 1'

ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ

2.1. Классическая транспортная задача

2.2 Транспортная задача с возрастающими тарифами

2.3. Транспортная задача с убывающими тарифами

Выводы к главе

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ ФИНАНСОВЫМИ РЕСУРСАМИ НА

ТРАНСПОРТЕ

3.1. Денежные потоки на транспорте и их рациональное использование

3.2. Денежные потоки и их дисконтирование

3.3. Денежные оценки при принятии решений о покупке и продаже транспортных средств

Выводы к главе

ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИИ КЛАССИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И

ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ЗАДАЧАХ ЭКОНОМИКИ И

УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ

4.1 .Обобщенное уравнение Слуцкого

4.2. Модели Солоу с линейной функцией трудовых ресурсов для отрасли и предприятия

4.3. Модели сотрудничества и конкуренции предприятий на рынке транспортных услуг

Выводы к главе

ГЛАВА 5. ЭКСТРЕМИЗАЦИЯ С КУСОЧНО-ЛИНЕИНЫМИ

ОГРАНИЧЕНИЯМИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НА

ТРАНСПОРТЕ

5.1. Концевые функции и возможность их использования в задачах экономики и управления на транспорте

5.2.Экстремизация концевых функций и их использование на транспорте

5.3' Организация параллельных вычислений в компьютерных сетях '

5.4.Пример решения конкретной задачи.

Выводы к Главе

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

СТРАТЕГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ

1. Общие соображения об управлении временными проектами!

2. Быстрый рост предприятия

3. Три метода стратегической оценки состояния компании

4. Переложение трех методов стратегического управления на транспорт

5. Стратегическое управление транспортной системой региона и эффект синергии

6. Стратегическое управление транспортом страны 165 Выводы к Главе

Диссертация: введение по экономике, на тему "Математическое моделирование в задачах экономики и управления на транспорте"

0.1. Современное состояние транспорта в России 0.2. Краткая оценка диссертации 0.3.Обзор содержания диссертации.

0.1. Современное состояние транспорта в России.

Транспорт в Российской Федерации является одной из крупнейших и важнейших отраслей народного хозяйства. Он не только непосредственно влияет на функционирование всех других отраслей и социальной сферы, но и обеспечивает практически всю жизнедеятельность страны, ее обороноспособность, экономическую целостность и безопасность. В связи с этим крайне важно, чтобы он в полной мере отвечал своему назначению, эффективно удовлетворял потребности в его услугах и другие предъявляемые к нему требования.

В ходе экономических реформ транспортный комплекс страны претерпел существенные изменения. Негосударственный сектор на транспорте стал играть важную роль. Уже к концу 90-х годов в акционерные общества были преобразованы 93% предприятий речного транспорта, 75% морского, около 70% предприятий автомобильного транспорта общего пользования. Воздушный транспорт был приватизирован и акционирован в существенной части. Одновременно наблюдался резкий (в 3-4 раза) спад объема перевозок грузов и пассажиров [90]. В последние годы снижение объема перевозок и грузооборота прекратилось, и наметился их постепенный (на 3-4% в год) рост. Как отмечалось в решениях Коллегии Минтранса от 7 апреля 2002 г., в 2001 г. транспортный комплекс полностью обеспечил платежеспособный спрос населения и отраслей экономики в транспортных услугах. В 2001 г. возросла доля российских перевозчиков в общем объеме международных автомобильных перевозок. Переработка грузов в морских портах возросла на 28%.В полном объеме были обеспечены поставки грузов в районы Крайнего Севера и приравненные к ним местности. На 43% увеличился объем транзитных перевозок грузов и контейнеров.

В условиях роста реальных доходов населения произошло увеличение объемов пассажирских перевозок в дальних видах сообщений. В 2001 г. их объем на воздушном транспорте вырос на 6%,на водном транспорте - на 4%,на автомобильном транспорте в междугородном сообщении - на 9%

В рамках Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)» в морских портах построены перегрузочные комплексы общей мощностью 3,6 млн. тонн. На внутренних водных путях проведены работы на 48 судоходных гидротехнических сооружениях. Осуществлялась реконструкция взлетно-посадочных полос в 14 аэропортах федерального значения и 4 аэровокзальных комплексах. Построено и реконструировано 3,6 тыс. км автомобильных дорог общего пользования. Выполнен ремонт более 22 тыс. км автомобильных дорог. Хотя и медленно, осуществлялось пополнение парков подвижного состава морских и речных судов, самолетов, автомобилей, вагонов и локомотивов.

Объем инвестиций в развитие транспортного комплекса в 2002 году вырос на 19%, превысив 158 млрд. рублей, при этом темпы роста инвестиций в транспорт превысили средние по экономике.

Налоговые поступления в бюджеты всех уровней возросли на 22% и составили почти 60 млрд. рублей.

Вместе с тем в транспортном комплексе сохранился ряд нерешенных проблем.

Не отработана модель устойчивого воспроизводства основных фондов транспорта, сохраняется тенденция их физического и морального старения. При перевозках некоторых видов экспортных грузов возникают ограничения из-за дефицита специализированных мощностей в морских портах и недостаточной пропускной способности железнодорожных подходов к ним.

Недостаточно реализуется потенциал единой транспортной системы, не до конца отработаны технологии взаимодействия различных видов транспорта.

Темпы развития автодорожной сети не соответствуют возрастающим потребностям экономики и темпам автомобилизации. Требуют совершенствования механизмы финансирования региональных программ дорожного строительства.

Увеличение объемов перевозок речным транспортом в навигацию 2002 года сдерживалось низкой пропускной способностью ряда участков внутренних водных путей.

Морской флот под российским флагом практически не пополняется. Основная часть новых морских судов по-прежнему строится и регистрируется за рубежом.

Уровень и качество обслуживания населения городским и пригородным пассажирским транспортом не в полной мере отвечает требованиям к этому виду перевозок.

Успешное решение указанных выше и других актуальных практических задач сегодняшнего дня возможно с использованием экономико-математических методов с получением достаточно объективных количественных оценок. Это и определяет цель данной работы - разработка новых экономико-математических моделей и подходов к решению задач экономики и управления на транспорте, а также адаптация уже известных моделей к задачам традиционным и возникшим в последние годы на транспорте России в ходе экономических реформ.

0.2. Краткая оценка работы.

В качестве предмета исследования принята совокупность проблем экономики и управления на транспорте, имеющих теоретическое и практическое значение, рассматриваемых на макро- и микроуровне и решаемых с использованием экономико-математических моделей.

Актуальность темы работы обусловлена важнейшей ролью транспорта в народном хозяйстве - доля транспорта в валовом внутреннем продукте России составляет 10%. Комплекс путей сообщений - это кровеносная система народнохозяйственного организма.

Применить известные экономико-математические методы для исследования этой системы, усовершенствовать их, найти новые методы - все это может дать огромный экономический эффект.

Научная новизна. Приведена постановка транспортной задачи с непостоянными удельными затратами или тарифами. Выделено два важных типа таких задач:

1) тарифы растут с ростом объема перевозок и

2) тарифы с ростом объема перевозок убывают.

Между этими двумя разновидностями транспортной задачи выявились существенные различия. Задачу с возрастающими тарифами удалось решить с помощью модифицированного классического метода потенциалов. Не так обстоит дело с убывающими тарифами. Для этой задачи удалось показать, что у целевой функции могут быть локальные минимумы, не являющиеся глобальными и потому метод потенциалов не дает окончательного решения.

Разработана модель обращения денежных потоков, связанных с эксплуатацией транспортных средств. Введено понятие чистой приведенной прибыли от использования транспортного средства.

Рассмотрено обобщенное уравнение Слуцкого, которое при соответствующей трактовке можно распространить на транспорт. При этом оно в известной степени утрачивает свой первоначальный смысл, связанный с теорией потребительского спроса и получает новую трактовку.

Предложена модификация классической модели Солоу с линейно изменяющимися трудовыми ресурсами применительно к транспортной отрасли. Описаны основные положения модели Солоу для отрасли и предприятия.

Классическая модель сотрудничества и конкуренции двух фирм на рынке одного товара адаптирована для моделирования соответствующей транспортной ситуации. При вполне реальных предположениях построена модель с нетривиальными свойствами. Показано, что в этой модели стратегии Курно и Стакельберга совпадают.

Введены новые классы функций, полезные в задачах экстремизации. Одни из них названы максконцевыми: их область определения есть выпуклое множество и максимум функции на любом отрезке, лежащем в области определения, достигается на одном из концов этого отрезка. Аналогично определяются миниконцевые функции. Вместе оба класса функций объединяются под названием концевых. Решение некоторых оптимизационных задач, в том числе транспортных, требует развития новых методов оптимизации. В диссертации описан такой новый метод.

Рассмотрены экономико-математические аспекты стратегического управления на транспорте.

Практическая ценность заключается в расширении возможностей решения научных и практических задач с использованием новых и модифицированных экономико-математических моделей.

Апробация. Основные результаты работы докладывались на ряде международных конференций и семинаров в Государственном университете управления (ГУУ). Результаты исследования нашли отражение в отчетах по НИР, выполненных в ГУУ и используются в учебном процессе.

Публикации. По теме работы опубликовано 26 работ общим объемом 60,96 п. л., в том числе 2 монографии.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав основного исследования, заключения, двух приложений и списка литературы общим объемом 228 страниц, включая таблицы и рисунки. Вспомогательный материал вынесен в два приложения (40 стр.).

0.3. Обзор содержания работы.

Во введении обоснована актуальность темы работы, указаны цель, объект и предмет исследования. Раскрыта научная новизна работы, ее практическая ценность. Указаны формы апробации результатов исследования, основные публикации, а также структура и объем работы.

В главе 1 в сжатом изложении раскрыто содержание экономико-математического моделирования и краткая история его применения на транспорте. Сначала изложена классическая транспортная задача, причем с акцентом на объяснение механизма известного метода потенциалов. Затем приведены постановки транспортной задачи с непостоянными тарифами.

Выделено два важных типа таких задач: когда тарифы растут с ростом объема перевозок и когда тарифы убывают с ростом таких объемов. С математической точки зрения в первом случае целевая функция, равная суммарной стоимости перевозок является выпуклой функцией, во втором - вогнутой. Второй случай представляется более частым и важным с практической точки зрения. Между двумя этими типами транспортной задачи выявлены существенные различия. В классической транспортной задаче в силу линейности целевой функции ее локальный минимум является и глобальным. То же верно и для задачи с возрастающими тарифами из-за выпуклости целевой функции. Поэтому для решения этой задачи удалось модифицировать классический метод потенциалов. Не так обстоит дело с задачей с убывающими тарифами. Для этой задачи удалось выявить, что у целевой функции могут быть локальные минимумы, не являющиеся глобальными. Поэтому классический метод потенциалов оказывается не применимым. Приведен соответствующий контрпример. Высказаны обоснованные сомнения, в том, что вообще существует какой-либо алгоритм решения данной задачи за приемлемое время (метод перебора всех целочисленных допустимых планов, конечно, к таким алгоритмам не относится).

Глава 3 посвящена анализу денежных потоков, сопряженных с эксплуатацией транспортных средств. Таких потоков несколько:

1) поток доходов, получаемых от эксплуатации транспортного средства;

2) поток амортизационных отчислений;

3) поток капитальных ремонтов и связанный с ним поток соответствующих расходов;

4) поток случайных ремонтов и связанный с ним поток соответствующих расходов;

5) поток расходов, связанных с текущим обслуживанием транспортного средства;

6) поток технических осмотров ГИБДД и связанный с ним поток соответствующих расходов (для автомобильного транспорта, для других транспортных средств есть аналогичные государственные осмотры);

7) прочие виды потоков.

Эти потоки протекают в течение всего "жизненного цикла" транспортного средства. При покупке транспортного средства нужно уметь оценивать современные уровни этих денежных потоков, т.е. сегодняшнюю цену будущим доходам или расходам. Для нахождения современной величины будущую денежную сумму приходится дисконтировать (приводить, пересчитывать) к данному моменту времени. Такие расчеты широко применяются в финансовом анализе, но пока сравнительно редко применяются в транспортных задачах.

В главе 4 рассмотрены модификации известных экономико-математических моделей применительно к специфическим задачам экономики и управления на транспорте.

Речь идет, прежде всего, об обобщенном уравнении Слуцкого - основном в теории потребительского спроса. Показано, что уравнение Слуцкого при соответствующей трактовке можно распространить на другие области, в частности, на транспортную среду.

Достаточно детально в главе рассматривается классическая модель Солоу, и предлагаются ее модификации для использования в транспортной науке. Предположение об экспоненциальном росте объема трудовых ресурсов в классической модели Солоу может быть верным лишь на некотором ограниченном отрезке времени, на некотором начальном переходном этапе развития. Далее такой рост должен замедлиться и смениться, например, линейным, а то и вообще стать нулевым, т.е. число занятых в экономике станет постоянным, а может и начать уменьшаться. Эти вопросы также исследованы в 4 главе диссертации, причем получен ряд нетривиальных результатов.

Развитие достаточно большой и разветвленной транспортной отрасли, например, железных дорог страны, может быть описано моделью, в основе которой лежат предположения модели Солоу. Такую модель можно считать отраслевой моделью Солоу.

В главе 5 введены новые классы функций, весьма полезные в задачах экстремизации (и не только в прикладных областях). Имеются в виду максконцевые и миниконцевые функции.

Решение некоторых оптимизационных задач, в том числе транспортных, требует развития новых методов оптимизации. В работе описан один из таких методов, основанный на разумном переборе кортежей особых точек функций, входящих в ограничение оптимизационной задачи.

В главе 6 рассмотрены экономико-математические аспекты стратегического управления на транспорте. Приведены общие соображения об управлении временными проектами и о быстром росте транспортного предприятия при помощи осуществления рисковых проектов с гарантией нераззорения предприятия. Рассмотрены методы стратегической оценки состояния компании и переложение этих методов на транспорт. Выявлены особенности стратегического управления транспортной системой региона и оценки эффекта синергии.

1. ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ НА

ТРАНСПОРТЕ.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Гатауллин, Тимур Малютович

Выводы к Главе 6

В Главе 6 рассмотрены экономико-математические аспекты стратегического управления на транспорте. Здесь приведены общие соображения об управлении временными проектами и о быстром росте предприятия, рассмотрены три метода стратегической оценки состояния компании и дано переложение этих методов стратегического управления на транспорт. Далее в главе 6 рассмотрено стратегическое управление транспортной системой региона и эффект синергии, а также высказаны некоторые соображения о стратегическом управлении транспортом всей страны.

169

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экономико-математическое моделирование накопило огромное количество самых разнообразных методов построения и исследования моделей, в том числе в транспортной науке.

По нашему мнению, если самим специалистам-транспортникам с помощью, возможно, математиков удастся разобраться в сущности стоящей проблемы и совместными усилиями сформулировать экономико-математическое видение проблемы, то ее решение, вне всякого сомнения, может быть получено с помощью экономико-математического моделирования.

Широкое распространение компьютерной техники и ее все возрастающая мощь, распространение компьютерной грамотности, приемов программирования, подготовка специалистов в области информационных технологий, построение пакетов прикладных программ в самых разных областях науки, техники и прикладных исследований - все это способствует распространению убеждения во всемогуществе научных методов постановки, исследования и решения любых прикладных задач.

Но отсюда вытекает особая ответственность специалистов-предметников, их ошибки уже нельзя исправить на более поздних этапах научного исследования - ведь "математика - это жернова, которые перемелют все, что в них засыпят, и только!"

В диссертации приведены лишь некоторые новые и модифицированные известные экономико-математические методы и модели, которые могут быть и обязательно будут использоваться в транспортной науке. Вместе с уже широко известными и применяемыми в транспортной науке методами и моделями, эти нововведения образуют надежную основу научных исследований в транспортной науке.

Однако, почти не изучено использование теории игр. Из немногих работ на эту тему отметим работу под редакцией Лагоши Б.А [60], в которой методами теории игр решена задача выбора трассы новой автобусной линии в городе.

Между тем, теория коалиционных кооперативных игр может оказаться полезной в вопросах объединения транспортных средств в ансамбли и выяснения действительной стоимости работника, транспортного средства. Основная мысль здесь довольно проста: ценность работника, а также транспортного средства в немалой степени зависит от его универсальности, говоря языком указанных выше игр, способности входить в различные транспортные ансамбли; скажем, водитель, умеющий работать на автокране и бульдозере, наверное, более ценен для транспортной организации, чем просто водитель (именно, по причине того, что он может работать в составе различных бригад). В теории указанных выше игр вектор Шепли как раз учитывает способность игрока входить в различные коалиции и за счет своего вхождения увеличивать выигрыш коалиции. Подобное же обстоятельство может быть учтено при сдаче транспортных средств в аренду.

Другим перспективным направлением является исследование потоков и ситуаций с асимметричной информацией. Таков, например, рынок подержанных автомобилей. Ведь, понятно, что продавец знает о своем автомобиле много больше, чем случайный покупатель. Еще пример: аренда автомобиля. Тут тоже ясно, что владелец знает об автомобиле много больше, чем тот, кто берет его в аренду. В 2001 г. за исследования рынков с асимметричной информацией была присуждена нобелевская премия по экономике.

Перспективными представляются исследования в области финансов в транспортной науке. Пример такого исследования приведен в диссертации в Главе 3 "Денежные потоки, порожденные эксплуатацией транспортного средства". Это исследования, в которых эксплуатация транспортных средств воедино слита с обработкой возникающих денежных сумм методами финансовой математики.

Всевозможные потоки нефти, газа и электроэнергии могут быть исследованы с позиций теории графов и теории сетей. Исследованию подлежат кратчайшие и критические пути, максимальные потоки, минимальные сечения и т.п. При миллиардно-долларовых стоимостях таких проектов исследование подобных вопросов представляется вполне оправданным. Нужно, однако, отметить, что многие вопросы здесь разрешаются с политических позиций.

Многие вопросы транспортной науки необходимо исследовать с общих позиций России в мировой экономике. Огромная протяженность наших транспортных коммуникаций, отсутствие океанских и, фактически, морских транспортных путей сильно увеличивает себестоимость российской продукции при доставке ее потребителю и, особенно сильно подрывает ее позиции на мировом рынке. Ведь нефть очень легко добывать в Саудовской Аравии (себестоимость добычи примерно в 10 раз меньше нашего) и тут же закачивать ее в океанские танкеры, уголь очень легко добывать открытым способом в Австралии и тут же грузить на гигантские сухогрузы, лес лучше всего добывать в бассейне Амазонки и по ней же сплавлять и т.д. и т.п. (см. [103]). Эти вопросы имеют первостепенное значение для транспортной науки, ибо в некотором смысле они вполне могут обесценить любые локальные научные исследования и выводы, потому что соответствующие решения будут политическими.

Многие и, притом, важнейшие вопросы транспортной составляющей народного хозяйства, к большому сожалению, представляется весьма трудным исследовать экономико-математическими методами. Например, нужно ли приватизировать железные дороги. Как заклинания звучат высказывания на этот счет многих выдающихся российских деятелей прошлого века о том, что в любой ситуации железные дороги должны остаться государственными. Нынешняя концепция развития железных дорог России, к счастью, предполагает оставление их в государственной собственности.

Стоит, правда, подлить еще одну ложку дегтя в бочку дифирамб экономико-математического . моделирования на транспорте. К большому сожалению, общий уровень транспортной составляющей народного хозяйства России не столь высок, чтобы повсеместно можно было внедрять научные разработки. О каком внедрении научных разработок может идти речь, если в огромном количестве транспортных организаций не налажен элементарный учет и контроль? Остается надеяться на скорый подъем российской экономики.

Государственный университет управления и его Институт транспорта является сегодня в России одним из главных центров транспортной науки. При написании диссертации я неоднократно обсуждал ее содержание с ведущими учеными-транспортниками доктором экономических наук профессором Персиановым В.А и доктором экономических наук профессором Метелкиным П.В., которым приношу искреннюю благодарность. Особенно я благодарен Персианову В.А за саму идею диссертации и большую неизменную поддержку (в том числе творческого характера!) при написании диссертации, предоставление некоторых редких и ценных материалов и другое. Также благодарен диссертант и доктору экономических наук, профессору Громову Н.Н. за ряд весьма ценных советов на заключительной стадии работы с диссертацией. В начальный решающий момент - стоит ли вообще писать диссертацию, мощный ободряющий импульс последовал со стороны проректора по научной работе ГУУ доктора экономических наук профессора B.C. Румянцева - без этой поддержки данная диссертация не состоялась бы.

Я глубоко благодарен моим оппонентам, взявшим на себя труд по прочтению моей диссертации: д.э.н. профессору В.В. Капитоненко, д.э.н. профессору В.Н. Лившицу, д.э.н. профессору Ю.Н. Черемных.

Все это время диссертант пользовался неизменной неформальной поддержкой академика РАН B.JI. Макарова, директора ЦЭМИ, заведующего кафедрой экономики знаний в ГУУ. Академик РАН Петраков Н.Я. проявил интерес к моим работам по теме диссертации и способствовал их публикации, за что я особо ему признателен.

Заведующий кафедрой прикладной математики ГУУ доктор экономических наук профессор Колемаев В.А. с большим пониманием и тактом отнесся к моей параллельной работе еще и на кафедре Макарова B.J1. - я благодарен ему за это.- "v. ""

Я благодарен также моим коллегам по кафедре экономики знаний д.э.н. профессору А.Е. Варшавскому и д.э.н. профессору А.Н. Козыреву за постоянное внимание и интерес к работе.

Я выражаю искреннюю благодарность коллективам ИУТ, ИИСУ (особенно, коллективу кафедры прикладной математики) и ИМБ, творческая атмосфера которых помогала преодолевать возникающие в работе трудности.

Спасибо всем моим коллегам, специалистам, товарищам и друзьям, к которым я испытываю чувство глубокой благодарности за поддержку этой работы.

175