Моделирование стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств"

На правах рукописи

Раменская Алина Владимировна

Моделирование стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств

08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

2 У МАП21М

005549235

Оренбург-2014

005549235

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель - Ковалевский Владимир Петрович,

доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры математических методов и моделей в экономике ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Официальные оппоненты: Ладошкин Альберт Иванович,

доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры экономики промышленности ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» Виноградова Екатерина Юрьевна, кандидат экономических наук, доцент, доцент кафедры статистики, эконометрики и информатики ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет»

Ведущая организация - ФГОБУ ВПО «Финансовый университет при

Правительстве Российской Федерации», г. Москва.

Защита состоится 24 июня 2014 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.181.08, созданного на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, д. 13, ауд. 170215.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» (ОГУ) www.osu.ru/doc/3479.

Автореферат диссертации размещен на сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации vak.ed.gov.ru и на официальном сайте ОГУ www.osu.ru/doc/3479.

Автореферат разослан 1 б мая 2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Е.М. Крипак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В условиях современной рыночной экономики для поддержания высокой конкурентоспособности производства необходимо систематическое обновление оборудования. Покупка, ремонт, модернизация и замена оборудования связаны с затратами, которые необходимо заранее планировать. Минимизация суммарных затрат за весь жизненный цикл эксплуатации оборудования требует выработки стратегии управления процессом замены устаревшего физически или морально оборудования. При этом необходимость модернизации морально устаревшего оборудования возникает раньше предполагаемых сроков его физического износа в связи с появлением новых стандартов качества и экологических норм. Таким образом, актуальной является задача выработки стратегии модернизации оборудования.

Степень разработанности темы исследования. Впервые подход к построению стратегии замены оборудования как к многошаговому процессу принятия решения был разработан Р. Беллманом. Предложенная им идея динамического программирования была развита в работах отечественных ученых М.Х. Соловьевой, В.П. Корнеенко, М.В. Сидельникова. Но в работах перечисленных авторов не учтена неоднородность оборудования по технико-экономическим показателям. Другой подход к решению задачи замены оборудования на основе теории оптимального управления, развитой в работах Р. Беллмана, Л.С. Понтрягина, О.В. Логиновского, Б.А. Лагоши, А.Я. Лернера, В.Ф. Кротова и других, несмотря на хорошо разработанное теоретическое обоснование зачастую приводит к неоперативной выработке рекомендаций по принятию решений. В работах Р. Ховарда, А.И. Павлова, Ю.Р. Шарова, Ю.А. Ширнина процесс замены оборудования рассматривается как марковский процесс с двумя состояниями. При этом модернизация и замена оборудования, вызванные моральным износом, не рассмотрены.

Таким образом, в работах зарубежных и отечественных авторов не в полной мере исследованы вопросы моделирования стратегии модернизации

оборудования. Нас интересует стратегия модернизации оборудования автотранспортных средств предприятия для перевода автопарка на альтернативное топливо, в качестве которого предлагается использовать компримированный природный газ (КПГ). Это вызвано с одной стороны ростом цен на бензин и дизельное топливо, а с другой - высокой загазованностью больших городов, во многом связанной с эксплуатацией автотранспорта на этих видах топлива. Актуальность тематики подтверждается и тем, что согласно распоряжениям Правительства РФ поставлена цель по ускоренному переводу на газовое топливо общественного транспорта, техники жилищно-коммунальных хозяйств и других автотранспортных предприятий.

Научно-практическая значимость и недостаточная разработанность задачи построения стратегии замены и модернизации оборудования обусловили выбор темы и структуру исследования.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка на основе математических методов и моделей методики построения стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств предприятия для перехода на альтернативный вид топлива.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

1) выделить однородные по технико-экономическим показателям группы автотранспортных средств для построения стратегии модернизации оборудования;

2) осуществить моделирование и прогнозирование цен автомобильного топлива на основе одномерных временных рядов, в том числе и нечетких;

3) провести моделирование стратегии модернизации оборудования на основе критериев стоимости и времени;

4) разработать модель формирования стратегии модернизации оборудования с учетом случайного характера параметров проекта.

Объектом исследования являются автотранспортные предприятия.

Предметом исследования являются методы и модели, характеризующие процесс модернизации оборудования автотранспортных средств предприятия для перевода на альтернативное топливо.

Теоретической и методологической основой исследования явились труды отечественных и зарубежных авторов по теории оптимального управления, методам исследования операций, имитационному моделированию, методам прогнозирования. Обработка данных проводилась с использованием табличного процессора MS Excel 2007, пакетов прикладных программ Statistica 8.0 и Mathcad 14. Численное моделирование реализовано с помощью среды разработки программ Delphi 7.0.

Информационной базой исследования явились данные Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации о средних ценах на автомобильное топливо в Оренбургской области, данные об автотранспортных средствах ООО «Оренбурггазпромтранс», справочные данные о нормативах потребления топлива автотранспортными средствами, публикации ученых и практиков, доклады отечественных и зарубежных ученых на конференциях и симпозиумах, связанных с темой исследования, материалы периодической печати и сети Интернет.

Область исследования. Исследование проведено в рамках п.п. 1.4 «Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений» специальности 08.00.13 — Математические и инструментальные методы экономики Паспорта специальности ВАК (экономические науки).

Вклад автора в проведенное исследование. В представленной диссертации автор внес определенный вклад в постановку задач исследования и разработку научно-практических рекомендаций. Фамилии соавторов, принимавших участие в отдельных направлениях исследования, указаны в списке основных публикаций по теме диссертации. Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

Научная новизна исследования заключается в разработке на основе математических методов и моделей методики построения стратегий модернизации оборудования, минимизирующих стоимость затрат на содержание и переоборудование автотранспортных средств, переводимых на альтернативное топливо.

Наиболее существенные научные результаты:

- предложена процедура формирования предварительного графика модернизации оборудования, учитывающая неоднородность автотранспортных средств по технико-экономическим показателям;

- разработаны модели прогнозирования цен на топливо, учитывающие нестационарный, циклический и нечеткий характер данных, позволяющие строить обобщенный прогноз для формирования стратегии модернизации оборудования и оценки экономического эффекта от её внедрения;

- предложена модель многокритериальной оптимизации по критериям стоимости и времени, позволяющая формировать стратегию модернизации оборудования автотранспортных средств с помощью разработанного интерактивного алгоритма;

разработана модель формирования стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств с учетом стохастического характера цен на топливо, позволяющая минимизировать ожидаемую стоимость модернизации.

Практическая значимость выполненного исследования определяется возможностью использования разработанной методики построения стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств предприятия для перевода на альтернативное топливо и оценки эффективности этой стратегии.

Результаты исследования могут представлять интерес для автотранспортных предприятий и других заинтересованных лиц. Теоретические и практические выводы, полученные в ходе исследования, используются в курсах учебных дисциплин «Исследование операций», «Имитационное моделирование экономических систем», «Стохастическая оптимизация»,

«Методы социально-экономического прогнозирования». Результаты исследования приняты к внедрению в ООО «Оренбурггазпромтранс», ЗАО «Автоколонна № 1825».

По результатам исследования автор награжден дипломом лауреата премии Губернатора Оренбургской области для талантливой молодежи в 2013 г.

Апробация результатов исследования. Основные теоретические и практические положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

- V Международной научно-практической конференции «Экономическое прогнозирование: модели и методы» (г. Воронеж, ВГУ, 2009 г.);

- I Международной научной конференции «Формирование основных направлений развития современной статистики и эконометрики» (г. Оренбург, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», 2013 г.);

- XXX Международной научно-практической конференции «Экономика и современный менеджмент: теория и практика» (г. Новосибирск, НП «СибАК», 2013 г.);

- Областной научно-практической конференции «Молодые ученые Оренбуржья - науке XXI века» (г. Оренбург, Министерство образования Оренбургской области, 2013 г.).

Автором по теме диссертации опубликовано 9 работ общим объемом 3,43 п.л. (2,38 авторских), в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников (121 наименование) и приложений. Работа изложена на 110 страницах текста, содержит 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе «Теоретические основы управления процессом замены и модернизации оборудования» раскрыто понятие и особенности управления процессом замены оборудования. Выделены основные характеристики

процессов износа, модернизации и замены оборудования и проанализированы подходы к построению стратегии замены оборудования. Показано, что в работах зарубежных и отечественных авторов недостаточно внимания уделяется построению стратегии модернизации оборудования с учетом неоднородности оборудования по технико-экономическим характеристикам и случайного характера параметров проекта по модернизации, а также вопросам выработки стратегии модернизации оборудования, обусловленной моральным износом, изменениями экологических стандартов и норм.

Во второй главе «Обоснование необходимости процесса модернизации оборудования автотранспортных средств для перехода на альтернативное топливо» проведено разбиение автотранспортных средств на однородные по технико-экономическим показателям группы для формирования предварительного графика модернизации. Разработаны модели для прогнозирования цен на основные виды автомобильного топлива, учитывающие нестационарный и циклический характер данных. Моделирование на основе нечетких временных рядов позволило построить прогноз цен в терминах лингвистической переменной «изменение цен на топливо». Построен обобщенный прогноз цен на автомобильное топливо.

В третьей главе «Методика построения стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств для перехода на альтернативный вид топлива» разработана модель многокритериальной оптимизации по критериям стоимости и времени, позволяющая формировать стратегию модернизации с помощью разработанного интерактивного алгоритма на основе метода Монте-Карло. Предложена модель стохастического программирования, позволяющая минимизировать ожидаемые затраты на модернизацию оборудования с учетом случайного характера цен на топливо, и на её основе разработан алгоритм формирования стратегии модернизации. Для ООО «Оренбурггазпромтранс» проведена оценка экономической эффективности от использования стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств для перевода на КПГ.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Процедура формирования предварительного графика модернизации, учитывающая неоднородность объектов по технико-экономическим показателям

Совокупность автотранспортных средств, подлежащих модернизации для перевода на газовое топливо, характеризуется значениями следующих технико-экономических показателей: XI — вид техники (качественный признак, принимающий значения: «легковой автомобиль», «пассажирский автобус», «спецтехника»); х2 — срок эксплуатации (лет); х3 — коэффициент использования (КИП, отношение времени фактической работы оборудования к плановому фонду времени), (%); х*- ежемесячный пробег (км.); х5 - стоимость комплекта газобаллонного оборудования и установки (руб.). Информационную базу составляют данные 23 автотранспортных средств ООО «Оренбурггазпромтранс», отобранных для модернизации. Для выработки предварительного графика модернизации целесообразно, учитывая неоднородный характер технико-экономических показателей, провести разбиение автотранспортных средств на однородные группы. После оцифровки переменной XI, в качестве метрики выбирается расстояние Чебышева и проводится разбиение объектов на однородные группы методами кластерного анализа (метод Уорда) и (или) с помощью нейронных сетей (самоорганизующиеся карты Кохонена). В результате классификации сформировано три класса, приведенные в таблице 1 и в виде графика средних (рисунок 1).

В первый класс отнесены объекты, характеризующиеся относительно высокими значениями показателей х3 и Х4, а также относительно низкими значениями х5 и х2. Этот класс предлагается модернизировать в первой части планового периода. Во второй класс отнесены объекты с относительно высоким значением показателя х5 и средними значениями показателей Х4 и х3. Этот класс предлагается модернизировать в середине планового периода. Третий класс

составили автотранспортные средства с низкими значениями показателей Х4 и х3 и средним х5. Эти автотранспортные средства предлагается модернизировать в конце планового периода.

Таблица 1 - Результаты классификации автотранспортных средств

Класс Вид техники Показатели

автобус легковой специальный средний срок эксплуатации, лет средний КИП, % средний ежемесячный пробег, км. средняя стоимость ГБО, тыс. руб.

1 7 1 1 3,05 75,56 5754 103,335

2 8 0 0 4,5 67,75 4234 171,322

3 4 1 1 4 61,33 3703 135,689

Рисунок 1 — График средних значений в классах

Таким образом, получен предварительный график модернизации оборудования автотранспортных средств.

2. Модели прогнозирования цен на топливо, учитывающие нестационарный, циклический и нечеткий характер данных

Для формирования стратегии и расчета окупаемости проекта по модернизации автотранспортных средств предлагается предварительно

провести прогнозирование рядов динамики цен на основные виды автомобильного топлива. В качестве информационной базы использовались данные Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Оренбургской области о средних потребительских ценах в регионе на автомобильное топливо в период 2006-2013 гг., график рядов динамики приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Динамика цен на основные виды топлива в Оренбургской области за 2006-2013 гг.

Непараметрические критерии «восходящих и нисходящих» серий, ранговой корреляции и медианный тест позволили сделать вывод о наличии во временных рядах возрастающей тенденции. Обобщенный тест Дики-Фуллера, тест Филипса-Перрона, критерий Квятковского-Филипса-Шмитда-Шина показали, что ряды динамики цен на автомобильное топливо относятся к типу рядов 08 (интегрированных порядка 1).

Исследование динамики показателей, характеризующихся нерегулярными колебаниями с переменной амплитудой и неустойчивым периодом, проводилось с использованием метода фазового анализа, что позволило сохранить локальную индивидуальность нерегулярных циклических колебаний и последовательно перейти к анализу все более длинных и мощных волн, абстрагируясь от колебаний меньшего масштаба. В таблице 2 представлены сводные результаты фазового анализа.

Таблица 2 - Результаты фазового анализа для цен на основные виды моторного топлива

Название исследуемого ряда Показатель

Количество итераций Количество фаз Потери мощности, % Средняя длительность фазы, мес. Длина цикла, лет

Цена на дизельное топливо, руб./л. 24 9 22,90 10,60 1,77

Цена на бензин АИ-76, руб./л. 26 11 19,30 8,55 1,43

Цена на бензин АИ-92, руб./л. 24 10 21,10 9,50 1,58

Цена на КПГ, руб./м3 48 11 41,1 8,55 1,18

Согласно результатам фазового анализа наиболее длительный цикл, близкий к двухгодичному, характерен для ряда цен на дизтопливо, годовой цикл наблюдается для ряда цен на КПГ.

Используя полученные выше результаты, строим модели в классе САРПСС для рядов цен на бензин марки АИ-76 и КПГ и модели АРПСС для рядов цен на дизтопливо и бензин марки АИ-92. Оценки моделей приведены в таблице 3.

Ретроспективный прогноз позволил оценить точность моделей, при этом средняя абсолютная процентная ошибки прогноза МАРЕ<7%, результаты приведены на рисунке 3.

Таблица 3 - Оценки моделей рядов динамик цен на автомобильное топливо

Название исследуемого ряда Оценка модели

Цена на дизельное топливо, руб./л. Дуф = (1 - 0,3397 • Р_ - 0,4872 ■ )з<4)

Цена на бензин АИ-76, руб./л. Ду(1) = 0,1519 + (1 - 0,2648 - )(1 + 0,3341 • )з(1)

Цена на бензин АИ-92, руб./л. (1- 0,2619р_)Ду (0 = 5(1:)

Цена на КПГ, руб./м3 (1-0,3996^)^) = 5(0

40,00

ю

>>

о.

20,00 15,00 10,00

8

3

4

О.

и

5,00

-О- О О О

<Ь <ь Л о О О

^ ^

# # & # # ^

прогнозные значения АИ76 прогнозные значения ДТ "цена на бензин АИ 76 " цена на КПГ

период

прогнозные значения АИ 92 прогнозные значения КПГ "цена на бензин АИ 92 ■цена на ДТ

Рисунок 3 — Ретроспективный прогноз цен на топливо

Существующие цены на топливо для производственных предприятий отличаются от среднерыночных, фиксируемых Федеральной службой государственной статистики, и не в полной мере отражают реальную ситуацию на оптовом рынке. В связи с этим моделирование цен на топливо проводится также на основе нечетких временных рядов, что позволяет получить прогнозные значения лингвистической переменной «изменение цены на топливо». Предложена модификация алгоритма Чена, учитывающая специфику приростов цен на топливо. Для этого использованы интервалы

различной длины, отобранные по гистограмме, так как положительная область приращений значительно длиннее отрицательной. Для лингвистической переменной «изменение цены на топливо» описаны функции принадлежности к каждому из нечетких множеств, после чего осуществлена фаззификация приращений, построены логические отношения, на основании которых проводилось прогнозирование значений лингвистической переменной и последующая дефаззификация результатов. На основе полученных прогнозных значений цен на топливо по двум методам был построен обобщенный прогноз, результаты которого приведены на рисунке 4.

40 35

в. 30

я X 25

а>

Я 20

К

я X 15

и

а. 10

и

5

■О Ч^ V

& ^

Цены на ДТ

-Цены на бензин АИ-76

"Цены на бензин АИ-92

-Цены на К1ХГ

период

Рисунок 4 — Результаты обобщенного прогноза цен на моторное топливо

3. Модель многокритериальной оптимизации по критериям стоимости и времени и разработанный на её основе интерактивный алгоритм построения стратегии модернизации

Будем считать, что модернизация оборудования для каждого автотранспортного средства осуществляется в течение одного календарного месяца. Управляемые параметры процесса модернизации представляются вектором размерности N номеров месяца модернизации оборудования автотранспортных средств, где N — количество автотранспорта,

предназначенного для модернизации. За основу критериев эффективности

управления процессом модернизации берется объем денежных средств,

затрачиваемых на содержание в плановом периоде подлежащих модернизации

автотранспортных средств, и общее время, затраченное на модернизацию. При

этом будем исходить из условия равномерности денежных затрат в каждом

календарном месяце.

Под стратегией модернизации оборудования понимается совокупность

номеров месяцев для каждого автотранспортного средства, при которой

достигается минимальный расход денежных средств за минимально возможное

время при равномерном распределении расходов по всему периоду. Для её

нахождения предложим многокритериальную модель (1-3).

Т = maxit- )■—> min. (1)

i=l,N

j.fuel \ / j.tcch V / j.CUandM

(t)]->min, (2)

j=i j=i

где N — количество единиц автотранспорта, подлежащего модернизации;

t = (t,,t2,...,tN) — вектор номеров месяцев модернизации оборудования автотранспортных средств;

Zj м (t) - суммарные затраты в j-м месяце на топливо, j = 1,Т;

Z- tech (t) - суммарные затраты в j-м месяце на модернизацию автотранспорта, j=l,T;

ZjCUandM (t) - затраты на текущий ремонт и обслуживание автотранспортных средств, j = 1,Т;

Т - общий период перевода;

В - суммарные затраты денежных средств за период Т. Ограничения модели имеют вид:

Zj(0^Bj. j = ÜT , (3)

где Bj - максимальные затраты в j-м месяце, которые определяются с условием:

Bj=kJB,lm. j = i7r, (4)

где Biim _ максимальное значение всего объема затрат на содержание автопарка в плановом периоде;

kj - доля затрат у-го месяца в общем объеме выделяемых средств, полагаем для выполнения требования равномерности:

kj=^J = i?f. (5)

Рассмотрим расчет величины затрат каждого вида. 1. Затраты на топливо:

N ilj-NR^i-pop ,ti<j ¿j,fuelW= , , (6)

1=1 (ji ■ NRDF>i • PDF + li • NRcng j ■ pCNG, t; > j

где I; — среднемесячный пробег i-го автотранспортного средства, i = 1, N;

NRpFi, NRpFi — нормы расхода дизтоплива до и после

переоборудования для i-ro автотранспортного средства, i = 1, N;

NRCNGi — норма расхода КПГ для i-ro автотранспортного средства,

' = ljN;

Pop — цена на дизтопливо; Pcng - цена на КПГ.

2. Затраты на переоборудование:

... N ГС;, t;=j

. а)

где С; — стоимость комплекта газобаллонного оборудования и затрат на установку и монтаж для i-ro автотранспортного средства, i = 1.N.

3. Затраты на текущий ремонт и обслуживание автотранспорта:

Zj'CUandM(t)"S[z™+0J005.Cl,t,>j ' (8)

где zcusndM _ затраты на текущий ремонт и обслуживание

автотранспортного средства, 1 = 1, N.

Особенностями поставленной задачи являются требование целочисленности переменных и переменный предел во втором критерии. В связи с этим предложен интерактивный алгоритм нахождения компромиссного решения (реализованный в программном средстве «ОрЬРегеуоё»), схема которого представлена на рисунке 5.

Рисунок 5

- Схема алгоритма решения задачи многокритериальной оптимизации

В качестве цен на КПГ и дизтопливо (бензин) используем обобщенный прогноз, полученный на основе моделирования одномерных временных рядов. Использование прогнозных значений цен позволяет выбирать более гибкую к внешним условиям стратегию.

На основе разработанного алгоритма построена стратегия модернизации, приведенная в таблице 4. Датой начала перевода принят январь 2014 г.

Таблица 4 - Стратегия модернизации оборудования автотранспортных средств на 2014 г.

Номер месяца Наименование автотранспорта к модернизации

1 автобусы: ПАЗ 32053-07-6 ед., Mercedes TOURINO - 1 ед.; специальный: УАЗ 396255 — 1 ед.

2 легковой автомобиль: Toyota Land Cruiser — 1 ед.

4 автобус: НефАЗ 5299-01 - 1 ед.

5 автобусы: НефАЗ 5299-01 - 4 ед., Икарус 250 - 2 ед., ПАЗ 32053-07- 1 ед.

6 автобусы: НефАЗ 5299-01 - 1 ед.

9 автобусы: НефАЗ 5299-01 - 1 ед. спец. пассажирский: УАЗ 220694-04 - 1 ед.

10 легковой автомобиль: Волга Сайбер - 1 ед.

Период перевода составит 10 месяцев, при этом общие затраты на содержание автопарка в плановом периоде и модернизацию оборудования по оценкам составят 18 401,20 тыс. руб.

4. Модель формирования стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств, учитывающая стохастический харастер цен на топливо

При рассмотрении процесса модернизации оборудования в плановом периоде затраты на топливо определяются уровнем цен на дизтопливо (бензин) и КПГ, которые в каждом месяце являются случайными величинами, при этом предположением является их постоянство в течение месяца. В связи с этим минимизируем математическое ожидание стоимости перевода:

м[в]=м

ZZjkPDF.PcNG)

LH

= ÍMZ¡ (t, PDF, pCNG)]+ Zjt=ch (t)+ZjCUandH(f) -» min, (9)

j=i

где pDF - вектор цен на дизельное топливо в плановом периоде (цены в течение каждого месяца считаем неизменными);

Pcng - вектор цен на КПГ в плановом периоде.

Сформируем ограничения модели. Предполагается, что величина вероятности соблюдения ограничений на затраты каждого месяца не должна быть ниже заданной:

PjfcjfcpDF.PCNcbBj ¿0j>CCj, j = l7f , (10)

где ocj — заданная вероятность соблюдения ограничений на затраты у-го

месяца, которая задается экспертным путем ЛПР; Bj -затратыу-го месяца.

Месяцы, на которые приходится переоборудование автотранспорта, должны принадлежать следующей допустимой области:

1<^<Т, i=ÜN . (11)

Модель (9-11) для нахождения оптимальной стратегии модернизации оборудования автотранспортных средства является моделью задачи дискретного стохастического программирования (СП).

Затраты каждого месяца определяются как некоторая часть суммарных затрат в соответствии с условием:

Bj^-B^, j = ÜT. (12)

Затраты на топливо определяются следующим образом:

„ _ ч n fl; 'N^dfj "pdfü) 'Ч < j

j,fuel\ 'Pdf' Pcng)= 1 2 ,-w - ( 3)

-nrdf4-PopO+li-NRCNGr рсыо0),Ц > j,

где pDF j — стоимость дизельного топлива в j-ом месяце, j = 1, Т;

Pcngj ~ стоимость КПГ в 7-ом месяце, j = 1,Т. Остальные виды затрат рассчитываются по формулам (6-8). Стратегия строится в виде детерминированного вектора номеров месяцев модернизации, целесообразно для её нахождения применить метод

Монте-Карло. Нами предложен следующий алгоритм решения задачи стохастического программирования, представленный на рисунке 6.

Рисунок 6 — Схема алгоритма решения задачи СП

В процессе решения выражения для ограничений (10) аппроксимируются выражениями:

рД^Р^рс^-В;<о}>^, ]=Г7г , (14)

где Р относительная частота:

РЗ^Х^Рор.РО,« )-В;<о}=^р, j=í7г, (15)

где Ш — количество генераций вектора цен на топливо;

- количество случаев выполненияу-го ограничения.

В качестве оценки математического ожидания используется среднее арифметическое по всем реализациям значений цен на топливо:

1 Hi

MB(t') =—Евь(1в,Йр,р^.0), (16)

HI h=I

где t8 - номера месяцев начала перевода в текущей реализации стратегии перевода;

Pop - вектор цен на дизтопливо;

Pcng - вектор значений цен на КПГ.

На плановый период предполагается постоянство цен на КПГ, так как в регионе они пересматриваются один раз в год основным поставщиком. Для демонстрации дальнейших рассуждений принят равномерный закон распределения приращений цен на дизельное топливо в интервале от -1,10 до 2,50 руб./л. Результаты построения оптимальной стратегии модернизации для cXj = 0,95, j = 1,12 приведены в таблице 5.

Таблица 5 — Стратегия модернизации оборудования автотранспортных средств на 2014 г.

Номер месяца Наименование автотранспорта к модернизации

1 автобусы: ПАЗ 32053-07 - 1 ед„ Mercedes TOURINO - 1 ед.

2 легковой автомобиль: Toyota Land Cruiser - 1 ед.

3 легковой автомобиль: Волга Сайбер — 1 ед.; специальный пассажирский: УАЗ 220694-04 - 1 ед.; специальный: УАЗ 396255 - 1 ед.; автобусы: ПАЗ 32053-07 - 1 ед.

5 автобусы: ПАЗ 32053-07 - 2 ед.

6 автобусы: Икарус 250— 1 ед.

7 автобусы: Неф A3 5299-01 - 2 ед.; автобусы: ПАЗ 32053-07 - 4 ед.

10 автобусы: НефАЗ 5299-01 - 2 ед.

11 автобусы: НефАЗ 5299-01 - 4 ед., Икарус 250 - 1 ед.

Оценка среднего значения затрат предприятия на содержание и модернизацию автотранспортных средств составила 22567 тыс. руб., период перевода составил 11 месяцев.

Оценку эффективности предлагается осуществлять на основе расчета чистой приведенной стоимости (МРУ), индекса рентабельности (Р1),

внутренней нормы доходности (IRR) для проекта по модернизации оборудования автотранспортных средств. Приведем пример расчета эффективности от применения стратегии модернизации оборудования автотранспортных средств для перевода на КПГ. Результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Оценка показателей эффективности инвестиционного проекта

Наименование показателя Стратегия по методу многокритериальной оптимизации Стратегия по методу стохастической оптимизации

NPV, (тыс. руб.) 11 315,388 10 686,361

PI 4,51 4,32

IRR >1 >1

Согласно результатам таблицы 6, модернизация автотранспортных средств для перевода на альтернативное топливо экономически целесообразна.

Таким образом, нами разработана методика управления процессом модернизации оборудования, представленная на рисунке 7.

(I) Разбпекне объектов на однородные группы_

Методы кластерного андлта

Сямооргянитуклциеся карты Кохоненя

j (II) Прогнозирование цен на топлпво

Одномергале временные ряды

Нечеткие временные ряды

Классы объектов п предварите график

модершгмю м. выбранные ЛПР

Обобщенный про то ч цен

(Ш) Построение стратепш модернизации оборудования QuiP)

Формирование стратегии модермгеидт по KpirrepfUDj стоимости мвреыет

Формироватс етрагелпшодерипящи с учетом стохастического характера цен на топливо

Страхепш иодернхгесдах о<> орудов ания

(IV) Оценка эффективности проекта н принятие решения ЛПР

Рисунок 7 — Методика построения стратегии модернизации оборудования

Выходные данные этапа I представляют собой классы автотранспортных средств, выбор итоговых результатов осуществляется ЛПР на основе распределения объектов в классах. Выбор методов построения стратегии на этапе III осуществляется также ЛПР, при этом могут строиться и альтернативные стратегии. В случае низких показателей эффективности проекта на этапе ГУ может осуществляться переход для пересмотра стратегии модернизации или состава отобранных автотранспортных средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель диссертационной работы заключалась в разработке методики построения оптимальной стратегии модернизации автотранспортных средств для перехода на альтернативный вид топлива.

Проведенное исследование, посвященное моделированию стратегии модернизации оборудования, позволило сделать следующие выводы:

1) актуальными являются вопросы построения оптимальной стратегии модернизации оборудования с учетом его морального износа, обеспечивающей учет неоднородности модернизируемого оборудования по технико-экономическим показателям и оперативную выработку рекомендаций по принятию решений;

2) для выделения однородных по технико-экономическим показателям групп оборудования рекомендуется проводить классификацию с использованием методов кластерного анализа и (или) нейронных сетей, что позволит разбить автотранспортные средства на группы и указать предварительные сроки модернизации;

3) для оценки экономического эффекта от внедрения газового топлива рекомендуется проводить прогнозирование цен автомобильного топлива на основе моделей одномерных, в том числе нечетких временных рядов. Проведение фазового анализа рядов динамики позволяет выявить циклические непериодические колебания, присутствующие во временных рядах цен на топливо;

4) моделирование стратегии модернизации оборудования

автотранспортных средств для перевода на альтернативное топливо рекомендуется осуществлять на основе задачи многокритериальной оптимизации, учитывающей критерии времени и стоимости;

5) решение многокритериальной задачи рекомендуется строить с помощью интерактивного алгоритма разработанного на базе методов имитационного моделирования;

6) формирование стратегии модернизации оборудования, минимизирующей средние ожидаемые затраты, рекомендуется проводить на основе решения задачи стохастического программирования;

7) для решения задачи стохастического программирования рекомендуется применять метод имитационного моделирования.

Предлагаемые в работе математические модели и методы рекомендуются к использованию для моделирования стратегии модернизации оборудования автотранспортных предприятий и для оценки экономического эффекта от применения стратегии модернизации автотранспорта для перевода на альтернативное топливо. Результаты проделанной работы могут представлять интерес для автотранспортных предприятий и всех заинтересованных лиц.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

1. Раменская, A.B. Моделирование оптимальной стратегии перевода автотранспортного предприятия на альтернативный вид топлива / В Л. Ковалевский, A.B. Раменская // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2011. - № 10, октябрь. - С. 255-258. (0,49 п.л.)

2. Раменская, A.B. Формирование оптимальной стратегии методами стохастического программирования / В.П. Ковалевский, А.Г. Реннер, А.В.Раменская // Прикладная информатика. -2012.-№6(42).-С.67-71.(0,5пл.)

3. Раменская, A.B. Моделирование и прогнозирование цен на основные виды топлива на основе нечетких временных рядов / В.П. Ковалевский, А.В.Раменская II Экономика и предпринимательство. - 2013. - № 10 (39). - С. 572-575. (0,2 п.л.)

4. Раменская, A.B. Оценка экономической эффективности модернизации оборудования автотранспортных средств / A.B. Раменская // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. — № 4 (165), апрель. — С. 22-26. (0,35 п.л.)

Общие публикации:

5. Исследование нерегулярных циклических колебаний временных рядов с применением автоматизированной системы «FAZA» / E.H. Седова, П.Д. Широбоков, A.B. Раменская, O.A. Корнева // Экономическое прогнозирование: модели и методы : материалы V Международной научно-практической конференции. - Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, -2009.—Ч.2.-С 335-338. (0,23 пл.)

6. Раменская, A.B. Моделирование и прогнозирование цен на основные виды топлива в контексте вступления России в ВТО / A.B. Раменская // Перспектива. Сборник статей молодых ученых; Оренбургский гос. ун-т. — Оренбург: ОГУ, - 2010. -№ 13 - С. 295-299. (0,25 п.л.)

7. Раменская, A.B. Использование самоорганизующихся карт Кохонена в анализе данных / A.B. Раменская // Формирование основных направлений развития современной статистики и эконометрики : материалы 1-ой Международной научной конференции. - Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. - Том III. - С. 9-17. (0,5 п.л.)

8. Раменская, A.B. Моделирование кредиторской задолженности заемщиков коммерческого банка / A.B. Раменская, A.B. Вязмитинов // Экономика и современный менеджмент: теория и практика. - 2013. - № 30. -С. 12-20. (0,56 п.л.)

9. Раменская, A.B. Моделирование оптимальной стратегии перевода автотранспортного предприятия на альтернативное топливо / A.B. Раменская // Молодые ученые Оренбуржья - науке XXI века : материалы ежегодной областной научно-практической конференции. — Оренбург: ООО «Агентство «ПРЕССА», 2013. - С. 176-178. (0,35 п.л.)

Подписано в печать 22.04.2014 г. Формат 60x84 '/16, бумага офсетная, гарнитура «Тайме». Усл. печ. листов 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 94.

Участок оперативной полиграфии ОГУ 460018, г. Оренбург, пр-т Победы 13, Оренбургский государственный университет