Разработка экономико-математических моделей экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Разработка экономико-математических моделей экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств"

На правах рукописи УДК 519.86

Лури Сергей Александрович

РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭКСТЕНСИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АКВАКУЛЬТУРНЫХ ХОЗЯЙСТВ

Специальность 08.00.13 «Математические и инструментальные методы экономики»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2009

003472192

Работа выполнена на кафедре Прикладной информатики в экономике Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Научный руководитель: Божко Владимир Петрович

доктор экономических наук, профессор

Официальные оппоненты: Алферова Зоя Васильевна

доктор экономических наук, профессор

Мамаева Наталья Владимировна

кандидат экономических наук, доцент

Ведущая организация: Всероссийский заочный финансово-

экономический институт

Защита диссертации состоится 1 июля 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.151.01 в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики по адресу: 119501, г. Москва, ул. Нежинская, д.7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан _ мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент И.Н. Мастяева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Водные биоресурсы (ВБР) России являются частью национального богатства страны и имеют исключительно важное народнохозяйственное значение, относящее их к числу других ресурсов, которые составляют национальную экономическую безопасность.

Современный рыбохозяйственный комплекс России, включающий рыболовство (морское и океаническое) и аквакультуру (рыбоводство), характеризуется значительным превосходством доли первой отрасли (96 %) над второй. Однако общемировая тенденция развития рыбохозяйственного комплекса состоит в смещении акцента в сторону рыбоводства. Эта особенность начинает проявляться также в отечественном рыбном хозяйстве и предусмотрена в утвержденной Правительством РФ «Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года» и Федеральной целевой программе (ФЦП) «Повышение эффективности использования и развитие ресурсного потенциала рыбохозяйственного комплекса в 2009-2013 годах».

Принятые в последнее время активные меры по созданию эффективных экономических предпосылок к развитию аквакультуры в стране (в том числе, предоставление льготных кредитов организациям, занимающимся промышленным рыбоводством, на срок до 8 лет) будут способствовать увеличению количества предприятий и числа работающих в этой отрасли рыбного хозяйства.

В условиях рыночной экономики аквакультурные хозяйства, представляющие собой предприятия малого бизнеса, играют чрезвычайно важную роль. Они способствуют росту региональной экономики, обеспечению населения собственной продукцией, пополнению региональных и местных бюджетов, повышению уровня занятости населения. Наиболее привлекательным для бизнеса в ближайшее время будет экстенсивный вид деятельности аквакультурных хозяйств, поскольку создание таких предприятий характеризуется низкой потребностью в стартовом капитале, что обуславливает перспективность развития отрасли,

Указанные обстоятельства вызывают необходимость научного исследования экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств, анализа ее процессов и разработки соответствующих экономико-математических моделей (ЭММ). Такой подход должен повысить экономическую эффективность деятельности предприятий

аквакультуры, что определило актуальность выполненной работы.

Степень научной проработанности темы.

Научной разработке теоретических и методологических проблем применения математического моделирования к экономическим и экологическим системам посвящены работы отечественных и зарубежных ученых (Арнольд В.И., Бивертон Р., Базыкин А.Д., Боголюбов H.H., Ляпунов A.A., Майерс Р., Малинецкий Г.Г., Меншуткин В.В., Митропольский Ю.А., Риккер У., Самарский A.A., Холт С.).

Важное значение имеют труды, относящиеся к управлению экономикой предприятий, эксплуатирующих природные ресурсы (Голуб A.A., Гофман К.Г., Данилов-Данильян В.И., Хачатуров Т.С.) и организации аквакультурных хозяйств (Власов В.А., Мартышев Ф.Г., Привезенцев Ю.А.).

Научные исследования, касающиеся деятельности предприятий рыбоводства, посвящены в основном организационным вопросам создания и функционирования аквакультурных хозяйств. В то же время такое актуальное направление, как обеспечение экономической эффективности аквакультурных предприятий с экстенсивной формой деятельности, пока остается открытым.

Настоящая работа является научным исследованием, посвященным моделированию процессов деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств. Актуальность и новизна этой задачи определили выбор темы диссертационного исследования.

Цель и задачи исследования.

Целью диссертации является разработка и применение экономико-математических моделей процессов экстенсивной деятельности аквакультурных предприятий для повышения экономической эффективности, достигаемой за счет выбора рациональной стратегии эксплуатации рыбного ресурса и снижения собственных затрат.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

■ анализ текущего состояния экономики отечественного рыбохозяйственного комплекса и развития аквакультуры как самостоятельной отрасли рыбохозяйственного комплекса;

■ исследование основных процессов деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств, для которых обоснована необходимость применения экономико-математических моделей;

■ разработка моделей эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной (частично экстенсивной) хозяйственной деятельности;

■ разработка критерия оценки экономической эффективности рациональной стратегии эксплуатации водных биоресурсов;

■ разработка модели оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси;

■ анализ и выбор методов реализации разработанных моделей;

■ создание программных средств, позволяющих осуществлять расчет на основе разработанных моделей и методов их реализации;

■ разработка и апробация методик, использующих предложенные экономико-математические модели процессов экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются аквакультурные предприятия, осуществляющие экстенсивную форму хозяйствования.

Предметом настоящего исследования определены процессы экстенсивной деятельности аквакультурных предприятий.

Теоретические и методологические основы исследования составили положения «Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года», ФЦП «Повышение эффективности использования и развитие ресурсного потенциала рыбохозяйственного комплекса в 2009-2013 годах», других нормативно-правовых актов, относящихся к деятельности рыбной отрасли.

В диссертационной работе использовались труды известных отечественных ученых по проблемам управления экономикой предприятий, природопользования, в области организации рыбоводства и математического моделирования экономических и экологических систем.

В качестве программно-инструментальных средств исследования использовались современные системы программирования Delphi и управления базами данных (БД) Access.

Научная новизна исследования.

Научную новизну составляют следующие положения и результаты исследования, полученные лично автором:

■ обоснование необходимости применения экономико-математических моделей к экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств;

■ экономико-математические модели эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной (частично экстенсивной) хозяйственной деятельности с целью определения рациональной стратегии потребления рыбного ресурса;

■ экономико-математическая модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси;

■ методики применения экономико-математических моделей, повышающих экономическую эффективность экстенсивных аквакультурных хозяйств.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, что ее основные положения представляют собой определенный вклад в научно-методические разработки, способствующие устойчивому развитию рыбоводства в стране за счет повышения эффективности деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств.

Практическая значимость состоит в возможности применения результатов работы экстенсивными аквакультурными предприятиями при разработке бизнес-планов и в своей производственной деятельности с целью повышения экономической эффективности, достигаемой на основе рациональной эксплуатации водных биоресурсов и снижения собственных затрат.

Положения, выводы и рекомендации исследования могут быть использованы также региональными природоохранными органами, осуществляющими контроль за восстановлением потребляемых водных биоресурсов.

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертационного исследования, полученные методические и практические результаты были доложены и получили одобрение на III российской научно, практической конференции «Совершенствование подготовки IT-специалистов по направлению "Прикладная информатика" на основе инновационных технологий и E-learning» (2007 г.) и XI научно-практической конференции «Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий» (2008 г.).

Выполненные расчеты с использование разработанного научно-методического материала и программных средств подтвердили практическую значимость полученных в ходе исследования результатов.

Публикации.

По теме исследования опубликовано 5 работ общим объемом ,1,68 п. л,, в т.ч. одна в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация изложена на 135 страницах и состоит из введения, трех глав (с выводами по каждой главе) и заключения. Основной

текст содержит 12 таблиц, 17 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе выполнен анализ текущего состояния рыбной отрасли, обоснована необходимость развития рыбохозяйственного комплекса, как одного из стратегических элементов продовольственной безопасности страны, обосновывается необходимость применения экономико-математических моделей для повышения эффективности аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности.

До перехода страны на рыночные отношения рыбной отрасли уделялось большое внимание: достаточное ее финансирование позволяло достигать уровня 10-12 % мирового рыболовства и обеспечивать потребление 27 кг рыбы на человека. Сейчас доля России в мировом рыболовстве не превышает 2 % , а потребление рыбы - 13 кг на человека (в Китае этот показатель - 25 кг, Норвегии - 47 кг, Японии - 65 кг).

В постсоветский период при переходе страны на рыночные экономические отношения рыбная отрасль стала малодотационной. Отсутствие необходимого уровня государственной поддержки предприятий рыбного комплекса, доступных кредитных ресурсов привело к значительному сокращению числа хозяйств отрасли.

Сложившаяся ситуация привела к разрушению крупных предприятий и образованию в рыбной отрасли преимущественно мелких хозяйств, не способных решать серьезные задачи рыболовства в мировом океане.

Управление рыбохозяйственным комплексом в современной России получило качественно новое наполнение только в 2003 г., когда Правительством России была принята «Концепция развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года», определяющая цели, задачи, направления и способы обеспечения интересов России в сфере эффективного использования водных биологических ресурсов. В 2004 г. вступил в силу базовый закон отрасли № 166-ФЗ от 20 декабря 2004 г. «О рыболовстве и сохранении водных биологических ресурсов», устанавливающий основные нормы квотирования водных биоресурсов, права и обязанности для пользователей этих биоресурсов и полномочия органов государственной власти.

В 2008 году завершилось в основном формирование нормативно-правовой базы, определяющей дальнейшую

деятельность рыбной отрасли. Только за 2007-2008 гг. приняты 28 постановлений Правительства РФ (в том числе 25 - в 2008 г.), одним из которых утверждена Федеральная целевая программа (ФЦП) «Повышение эффективности использования и развитие ресурсного потенциала рыбохозяйственного комплекса в 2009-2013 годах».

Принятая нормативная база предусматривает достижение конечных высоких показателей по производству рыбы и рыбной продукции на основе рыночных механизмов, при этом значительная роль в развитие отрасли возлагается на аквакультурные хозяйства.

Такая тенденция интенсивного развития аквакультуры при сохранении, а в некоторых странах снижении, темпов морского рыболовства наблюдается в настоящее время в мировом рыбном хозяйстве. Сложившаяся ситуация стала следствием следующих основных причин.

В первую очередь, это - резкое снижение запасов рыбных ресурсов мирового океана, вызванное помимо ухудшения его экологического состояния также значительными объемами вылова рыбы в последние годы. О необходимости перехода к рыбоводству из-за исчерпывания запасов водных биоресурсов было заявлено экспертами ведущих стран около сорока лет назад (в то время аквакультура давала не более 4 % мирового улова). С тех пор разведение гидробионтов в искусственно-контролируемых условиях является приоритетным в мировом рыбном хозяйстве.

На замедление темпов морского рыболовства оказывают серьезное влияние и экономические предпосылки - этот вид обеспечения населения рыбной продукцией является весьма затратным, требующим строительства и поддержания в функциональной пригодности дорогостоящих рыболовных траулеров.

Негативное экономическое воздействие на морское рыболовство оказывают также постоянно растущие цены на дизельное топливо. Важным фактором, влияющим на стоимость производства рыбной продукции, являются высокие транспортные расходы, связанные с доставкой водных биоресурсов от места вылова к потребителям.

Указанные обстоятельства делают морское рыболовство весьма дорогостоящим видом деятельности и вызывает необходимость смещения акцентов в рыбном хозяйстве на развитие аквакультуры. В 2006 г. на нее приходится уже 43 % мирового улова, а по прогнозам специалистов в 2010 г. этот показатель превысит 50 %

Например, стремительный рост аквакультуры в Китае (рисунок 1) позволил успешно выполнить национальную продовольственную программу.

Рисунок 1. Вклад стран в развитие мировой аквакультуры

Россия имеет хорошие объективные предпосылки для развития аквакультуры, обладая большим числом естественных водоемов (по этому показателю занимает первое место в мире) — в федеральной собственности находится 22,5 млн га озер, 4,3 млн га водохранилищ, около 1 млн га сельскохозяйственных водоемов комплексного назначения, 142,9 тыс. га прудов и 523 тыс. км рек. Однако только 5-6% этого фонда используются для воспроизводства и добычи водных биоресурсов.

Среди аквакультурных предприятий в качестве объекта настоящего исследования рассматриваются такие, которые осуществляют экстенсивный вид деятельности, характеризующийся низкими собственными затратами по сравнению с другими аквакультурными формами хозяйствования, что и предопределяет приоритетность их распространения в условиях современной экономики страны. Эти хозяйства эксплуатируют водные биоресурсы, не занимаясь их искусственным воспроизводством и не влияя на условия обитания гидробионтов. Будем относить к исследуемой группе также аквакультурные хозяйства, осуществляющие частично экстенсивную деятельность, допускающую искусственное кормление гидробионтов.

Выполненный анализ функционирования аквакультурных хозяйств позволяет сделать вывод, что наибольшее развитие в России в среднесрочной перспективе сохранится за аквакулмурными хозяйствами с экстенсивной (частично экстенсивной) формой деятельности. Это объясняется тем, что в современных условиях национальной экономики для занятия бизнесом более привлекательны виды деятельности, которые являются малоинвестиционными. В свою очередь, себестоимость рыбной продукции таких хозяйств значительно ниже других секторов аквакультуры, что делает ее доступной населению, обеспечивая высокий спрос.

Для таких хозяйств важной задачей является оценка массы водных биоресурсов с целью определения рационального объема ежегодного вылова рыбы, обеспечивающего сохранение водных биоресурсов для последующей их эксплуатации. Кроме этого для аквакультурных хозяйств, осуществляющих искусственное кормление гидробионтов, большое значение имеет решение задачи минимизации стоимости закупки компонентов при самостоятельном изготовление кормосмеси, что значительно дешевле приобретения готовых кормов.

В заключении первой главы сформулированы постановки следующих задач:

■ оценка запасов водных биоресурсов при экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств;

■ оценка запасов водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности аквакультурных хозяйств;

■ определение критерия экономической эффективности стратегии эксплуатации ВБР;

■ оптимизация затрат на закупку компонентов кормосмеси.

В первых двух задачах требуется определить общую массу популяции в любой последующий момент времени эксплуатации рыбного ресурса, при этом должно быть учтено периодическое изменение скорости роста гидробионтов в течение года.

Выбор рациональной стратегии эксплуатации ВБР, основанной на результатах оценки массы популяции, осуществляется в рамках третьей задачи.

Решение четвертой задачи состоит в определении из нескольких возможных рецептов приготовления кормосмеси одного, для которого общая стоимость закупки компонентов с учетом их оптовых цен будет минимальна.

Вторая глава диссертации посвящена разработке экономико-

математических моделей хозяйственной деятельности экстенсивных аквакультурных предприятий.

Поскольку экстенсивная форма хозяйственной деятельности осуществляется в условиях естественного воспроизводства рыбного ресурса и употребления гидробионтами естественного корма, то она является наименее затратной и, следовательно, более привлекательной для малого бизнеса.

В этом случае аквакультурное хозяйство является фактически только потребителем рыбного ресурса и его главная задача состоит в рациональной эксплуатации гидробионтов. Для этого необходимо иметь достоверную оценку массы ВБР с целью принятия решения о возможных размерах потребления рыбного ресурса. Очевидно, что чрезмерная эксплуатация запаса способна существенно понизить регенерационные способности исследуемой популяции, что приведет к уменьшению эффективности аквакультурной деятельности. Таким образом, экономическая эффективность аквакультурных хозяйств с экстенсивной деятельностью полностью зависит от стратегии потребления гидробионтов, формируемой на основе оценки массы ВБР.

При разработке моделей эксплуатации ВБР за основу была взята модель Ферхюльста изменения численности биологической популяции.

Модификация указанной модели состояла, во-первых, в переходе от численности популяции к ее массе (поскольку вылов рыбы осуществляется по весу), а, во-вторых, в учете внешних факторов, влияющих на массу ВБР. Выполненный анализ показал, что удельная скорость роста массы гидробионтов не является постоянной величиной и зависит от различных факторов, главным из которых является температура воды. Наибольшая удельная скорость роста массы рыб достигается при оптимальной температуре, особенной для каждого отдельного вида рыбы. Температура, не являющаяся оптимальной, уменьшает удельную скорость роста, и может даже снижать массу гидробионтов.

Поскольку влияние температурного фактора в течение года носит периодический характер, он был учтен именно в таком виде при разработке моделей эксплуатации водных биоресурсов с экстенсивной и частично экстенсивной формой хозяйственной деятельности.

Разработанная модель эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности имеет вид задачи Коши: М\ =a-M-Ä-M-ß-M2 +[Acos(co-t)+B]-M (1)

M(0) = M0

где:

M(l) — общая масса водного биоресурса (ц);

М0-запас ВБР в начале исследования (ц);

а - удельная скорость роста массы популяции в отсутствии лимитирования (год"1) — величина, показывающая на сколько процентов увеличивается общая масса ВБР за год;

ß - коэффициент лимитирования среды (ц 'год"') - величина, обратная наибольшей массе ВБР, ограниченной средой обитания;

Я- коэффициент вылова рыбы (год"1) - величина, равная проценту вылова ВБР в год от их общей массы;

Acas(w ■ t)+ В - периодическая функция, задающая относительное изменение общей массы ВБР от температуры среды в течение года (год"1), где А - амплитуда функции, В - смещение функции по оси ординат (обе величины безразмерные);

— - циклическая частота (год"1) изменения влияния Г

температуры среды за период времени Т (один год).

Функция f(t,M) = a- М - Л-М-ß ■ М2 + [А cos(<y ■ t) + В] - М определена и непрерывна (что является условием существования решения) в области, состоящей из точек (t,M), для которых t > О, М > 0. Кроме этого, она удовлетворяет условию Липшица, что обеспечивает единственность решения.

В модели слагаемое а-М означает увеличение общей массы ВБР, вызванное естественным воспроизводством рыбы. В свою очередь снижение общей массы ВБР происходит за счет вылова рыбы (слагаемое -Я-М) и потерь, связанных с конкуренцией за ресурсы среды (слагаемое -ß-M2). Выражение [/icos(iy-/)+В\ М показывает влияние на изменение общей массы ВБР внешнего (температурного) фактора. Представленная модель не имеет аналитического решения, что привело к необходимости применения численных методов.

Исследование эксплуатации водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности не требует учитывать ограничения в росте массы ВБР в виду отсутствия конкурентной борьбы особей за ресурсы среды (в т.ч. потребление корма). В этой связи модель эксплуатации ВБР в случае частично экстенсивной хозяйственной деятельности аквакультурных предприятий имеет вид задачи Коши:

М\ = [а - Л + Acos(û) • 0 + в)- M (2) Л/(0) = М0

В (2) используются переменные, аналогичные предыдущей модели. Функция /(/, M) = [а - X + A cos(<y • /) + В] ■ M определена и непрерывна (что является условием существования решения) в области, состоящей из точек (t,M), для которых />0,А/>0, а выполнение для нее условия Липшица обеспечивает единственность решения. Применение метода разделяющихся переменных для обыкновенного линейного уравнения первого порядка (2) дает следующее решение:

M(t) = М0-е (3)

С целью оптимизации затрат на закупку компонентов, используемых при приготовлении кормосмеси для гидробионтов, разработана модель, имеющая вид:

определитьn = =

вит. п= ¡,N,m= 1,Кп, T,,l = ÏL,

.V А'ч

для которых функция £ с ,х min (4)

(1-1 »1=1

и выполняются следующие условия:

" х-а-В>О

(5)

\-x,m+dm-Впт> О

/7=1 W=|

il if+d-i ßj- Z+d-i). Z 0<e„;<& <1

'1/W--I лЫ

t.. "'t . / = U -V«,ve/?,/-„,<.„, v ;

(1-7;)-г+£ вт>\

1Х+Е д.т<1+(1-т;)-г

* , / = и

(1-7)). > 1

2Х, * о+{\-т,уг \(\-Т1)-2^>т * О

Ч ПК 1

I Т, = \

, 1 = 1,1 ,ие Н,

(12)

(10)

(П)

Г,1

•(14)

(13)

Т,

В модели используются следующие исходные данные и искомые переменные (те из них, для которых не указана единица измерения, являются безразмерными величинами). Исходные данные:

масса приготавливаемой кормовой смеси (т); Ь - количество рецептов, из которых будет выбрана один для приготовления кормовой смеси;

Ы- общее количество компонентов, встречающихся во всех рассматривающихся рецептах;

^ — множество компонентов, обязательно присутствующих в /

-ом рецепте, / = 1, Ь;

Н,- множество компонентов, не используемых в 1-ом рецепте,

/ = П;

Р, - множество пар (л,у) взаимосвязанных компонентов в /ом рецепте, присутствующие в определенном пропорциональном соотношении, („>у)6 Р„1 = ъ1;

- множество пар (п, V) замещаемых друг друга компонентов

смеси, (л,у)е {2„1 = 1Ь> среди которых только один должен

присутствовать в смеси;

[ат1;Лт,] - левая и правая границы т -го оптового интервала

закупки «-го компонента (т), « = , т = 1 ,Кп

спт - стоимость ед. массы п -го компонента (руб/т), п = ЦУ,

при покупке его в количестве, принадлежащем интервалу [апт\с1

[е„1>ёп1] ~ интеРвал> в котором должна находиться доля п-го компонента в общем составе кормовой смеси для 1-ом рецепте,

о<ея/<£й,<1,л=

['т/'5™/] ~ интервал, задающий для пары компонентов (п,у) из 1-го рецепта, соотношение, показывающее во сколько раз V - го компонента по массе больше, чем п -го компонента, (п,у)е Р,,1 = ; Кп— количество оптовых интервалов продажи п- го

компонента.

Искомые переменными модели:

Т1 - булева переменная: Т1 = 1, если смесь будет приготовлена по / -му рецепту (иначе: Т, = 0 ),

х - масса п -го компонента (т), закупаемого в интервале

Впт - булева переменная: Впт - 1, если хпт > 0 (иначе:

В„,„ -0), п = = Щ,-

Целевая функция (4) обозначает общую стоимость затрат на приобретение компонентов кормосмеси с учетом объемов закупки.

Система неравенств (5) показывает, что компоненты кормосмеси закупаются с учетом оптовых предложений.

Равенство (6) отражает необходимость закупки-компонентов в размерах, соответствующих общей массе кормовой смеси.

Система неравенств (7) показывает, что все обязательные компоненты кормосмеси должны входить в состав выбранного рецепта в установленных для них интервалах.

Условие, определяющее пропорциональное соотношение между двумя входящими в кормовую смесь компонентами, устанавливается системой неравенств (8).

Возможность включения в состав кормосмеси одного из двух замещаемых компонентов задается ограничением (9).

Система ограничений (10) гарантирует включение в рецепт обязательных для нее компонентов, в свою очередь условие (11) исключает непредусмотренные рецептом компоненты.

Равенство (12) указывает на то, что среди всех рассматриваемых к применению рецептов будет выбран только один, а условия (13) и (14) записаны для используемых в модели булевых переменных.

Разработанная модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси представляет собой частично-целочисленную задачу линейного программирования, в которой не все переменные принимают целочисленное значение. Особенность модели состоит в том, что переменные, на которые наложены требования целочисленности, являются булевыми.

Третья глава диссертации посвящена описанию методов реализации построенных моделей, разработке методик использования моделей, а также анализу результатов применения моделей.

Модель эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности была реализована численным способом с применением метода Рунге-Кутта.

Аквакультурные хозяйства заинтересованы в равномерном потреблении ресурса (что возможно только при периодическом изменении общей массы ВБР), поскольку ежегодно используя один уровень вылова рыбы, можно не беспокоиться об исчезновении популяции в водоеме - ее масса колеблется в определенных (найденных по решению) пределах. Может оказаться, что такой уровень вылова не устраивает хозяйство из-за низкого его значения, в этом случае целесообразно найти другие начальные условия для исходной модели.

С точки зрения аквакультурного хозяйства переход к новым начальным условиям является изменением общей массы гидробионтов, находящихся в водоеме. Он может осуществляться как с помощью «зарыбления» (искусственного увеличения ВБР), так и путем дополнительного вылова (уменьшение ВБР). Разовое,

(нерегулярное) добавление гидробионтов не является причиной для причисления хозяйства к ведущим интенсивную деятельность, так как в остальное время (до и после изменения запаса ВБР), форма эксплуатации ресурса - экстенсивная. Информация о начальных условиях, соответствующих периодическому изменению общей массы ВБР, также может быть полезна при первичном «зарыблении» водоема на этапе организации коммерческой деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств. Изменение общей массы ВБР является периодическим, если ее значение повторяется через равные промежутки времени. Задача нахождения начальных условий, отличных от исходных, была реализована в рамках настоящего исследования.

На рисунке 2 представлена методика эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности. Все ее этапы, начиная со второго, выполняются с применением прикладного программного средства.

Начальные условия и коэффициенты уравнения (а , /? , А, В) специфичны для конкретного вида популяции, а также зависят от географической зоны, в которой расположен водоем, экологического состояния среды обитания и обеспеченности естественным кормом. Они формируются (блок 1) на основе практического опыта специалистов предприятия, в результате анализа экологического состояния водных объектов, метеорологических прогнозов, информации консалтинговых центров, могут быть получены из биологических научных изданий.

На этапе ввода исходных данных (блок 2) программное средство проверяет введенные пользователем данные на наличие синтаксических и семантических ошибок.

По окончанию ввода исходных данных пользователь должен инициировать работу инструментального средства для выполнения расчетов в соответствии с алгоритмом реализации модели. Сначала с использованием метода Рунге-Кутта находится решение по заданным начальным условиям (блок 3).

Если пользователь не требует поиска периодического решения, то полученное решение является оценкой массы рыбного ресурса для заданного промежутка времени (блок 6). В другом случае полученное решение проверяется на периодичность, и, если оно является таковым, то выполняется анализ его устойчивости (блок 7)

и формирование результатов пользователю (блок 8).

Критерием периодичности является совпадение величины запаса ВБР в начальный момент, с величиной запаса, определенной через заданный период времени. Разность между этими значениями здесь и далее определяется как невязка.

Если решение не оказалось периодическим, то осуществляется его поиск по новым начальным условиям, найденным методом градиентного спуска (блок 4). В случае получения решения с невязкой большей, чем в предыдущем, шаг градиентного спуска уменьшается (блок 5) и повторяется выполнение блока 4. Возможен вариант, при котором периодическое решение не может быть найдено, о чем пользователь информируется соответствующим сообщением (блок 10). Получение устойчивого периодического решения (блок 7) означает возможность эксплуатации ВБР на постоянном уровне без риска исчезновения рыбного ресурса.

На основе сформированных результатов пользователь принимает управленческое решение (блок 9): для органов природопользования им является установление объемов возможного вылова гидробионтов, для аквакультурных хозяйств - определение уровня рационального вылова рыбных ресурсов с целью осуществления эффективной экономической деятельности.

Оценка общей массы ВБР при частично экстенсивной хозяйственной деятельности аквакультурных предприятий выполняется по аналитическому выражению (3).

Рисунок 2. Методика прогнозирования эксплуатации ВБР при экстенсивной хозяйственной деятельности

Выбор рациональной стратегии потребления рыбного ресурса должен осуществляться на основе оценки экономической эффективности каждого рассматриваемого варианта вылова рыбы, для которой предложен следующий критерий:

S=1 X [Л-Л/(^).С(0)-С(0)]' tm>tj (15)

' j

где:

Т- период эксплуатации ВБР аквакультурным хозяйством (год);

M(tj ) - общая масса ВБР в момент времени f , полученная по

разработанной модели (ц);

Л- коэффициент вылова рыбы (год'1), установленный для данного варианта;

C(tj)~ величина рыночной стоимости единицы массы ВБР

(руб/ц) в момент времени t. (в ценах текущего года);

C(tj)~ стоимость закупки компонентов кормовой смеси (руб) в момент времени г (в ценах текущего года).

Рациональной стратегии эксплуатации рыбного ресурса соответствует уровень вылова Л', который определяется из нескольких рассматриваемых (К) вариантов потребления ВБР по следующему условию:

Л' = Лк : шах Si,, к = 1,К. к

На рисунке 3 представлена оценка изменения общей массы ВБР для двух вариантов их эксплуатации (исходные данные содержатся в таблице 1): верхний график соответствует решению по варианту № 1, нижний - по вариа1ггу № 2.

Таблица 1

№ вар. а Р А В Л М(0),ц

1 0,16 0,001 -0,12 0,08 0,15 160

2 0,16 0,001 -0,12 0,08 0,35 160

10 20 30

Рисунок 3. Варианты прогноза общей массы ВБР при различных уровнях вылова гидробионтов

Расчет был выполнен на долгосрочный прогнозный период (Т = 35 ). Применение критерия оценки эффективности показывает, что рациональным является вылов гидробионтов по варианту № 1. Это означает необходимость выбора стратегии 15 % потребления ВБР.

Модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси была реализована методом ветвей и границ. Методикой, применяющей указанную модель, могут воспользоваться как аквакультурные хозяйства, так и консалтинговые центры, осуществляющие мониторинг цен на готовые кормосмеси и их компоненты. Информация об оптовых стоимостях компонентов кормосмеси могут быть получены из средств массовой информации (интернет, газеты, журналы), рекламы, при проведении переговоров с поставщиками. Все последующие этапы методики выполняются , автоматизированным способом с применением разработанного , программного средства.

Ввод полученных исходных данных для расчета модели осуществляется в интерактивном режиме. По завершению ввода данных прикладное программное средство ; автоматически определяет количество переменных, а также формирует целевую функцию и ограничения модели, т.е. осуществляет формирование и

настройку модели. Решение модели выполняется после формирования пользователем соответствующего запроса. Сначала производится расчет по введенным исходным данным начального оптимального решения. В случае отсутствия решения (при ошибочно заданных исходных данных, приводящих к противоречию ограничений модели), требуется изменить исходные данные и повторить расчет.

Если при получении решения все булевы переменные получили значения 0 или 1, то оно является оптимальным, иначе выполняется модификация модели в соответствии с алгоритмом метода ветвей и границ с последующим ее расчетом.

Результатом моделирования является определение одного из нескольких рассмотренных рецептов приготовления кормосмеси, которому соответствует минимальная общая стоимость закупки компонентов, а также вес каждого компонента.

Решение модели выполнялось с использованием программного средства, разработанного в инструментальной среде Delphi 7.0 (хранение данных поддерживается средствами MS Access).

В таблице 2 представлены результаты моделирования для двух вариантов расчетов (выполненных при изготовлении соответственно 15 т и 60 т кормосмеси), оптимизировалась закупка компонентов по одному из трех альтернативных рецептов приготовления кормосмеси.

Таблица 2

Оптимизация затрат на закупку компонентов кормовой смеси

Общий вес кормосмеси, т Результаты расчета Стоимость готового корма, руб. Снижение затрат, %

№ рецепта миним. стоимость компонентов, руб.

15 1 56 203,5 75 000,0 33,44

60 1 216 918,0 289 800,0 33,6

В обоих случаях предпочтение следует отдавать изготовлению кормосмеси по первому рецепту. Расчеты показывают, что применение модели может позволить сократить на треть расходы на питание гидробионтов за счет оптимизации закупок компонентов для приготовления кормосмеси.

В заключении изложены основные результаты выполненного научного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Осуществлен анализ текущего состояния отечественного рыбохозяйственного комплекса, определены объективные условия и перспективность развития аквакультуры, как самостоятельной отрасли рыбохозяйственного комплекса.

2. Выявлены предпосылки, определяющие приоритетность экстенсивной формы деятельности аквакультурных хозяйств, установлены её основные процессы, для которых обоснована необходимость применения экономико-математических моделей. Выполнен анализ существующих моделей развития популяций и методов их реализации, на основе которых сформулированы задачи исследования.

3. Разработаны модели эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной (частично экстенсивной) хозяйственной деятельности, позволяющие определить запас ВБР в долгосрочной перспективе на основе установленного уровня вылова гидробионтов с целью выбора рациональной стратегии потребления рыбного ресурса.

4. Предложен критерий оценки экономической эффективности возможных вариантов потребления гидробионтов, на основе которого формируется рациональная стратегия эксплуатации ВБР.

5. Разработана модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси, применение которой может существенно сократить расходы на питание ВБР.

6. Предложены методы реализации разработанных моделей, создано программное обеспечение, позволяющее осуществлять расчет на основе экономико-математических моделей и методов их реализации.

7. Выполнены расчеты для определения рациональной стратегии потребления ВБР и оптимизации затрат на кормление гидробионтов, подтверждающие повышение экономической эффективности экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств в результате применения разработанных моделей.

Список публикаций по теме диссертации

Научные статьи в журнале, включенном в списке ВАК:

1. Лури С А. Планирование использования рыбных биоресурсов в аквакультурных сообществах. // Вестник российского государственного торгово-экономического университета,- М.: РГТЭУ, №1(28) 2009. с. 69-74.

Тезисы докладов на конференциях и семинарах, опубликованных в других изданиях:

2. Лури С.Л. Новый подход к моделированию рационального использования возобновляемого природного ресурса. // Математические и инструментальные средства экономических систем в условиях информатизации общества. Сб. науч. трудов - М.: МЭСИ, 2006. с. 120-125.

3. Лури С.А. Инструментальное средство анализа нелинейных динамических систем второго порядка. // Совершенствование подготовки 1Т-специалистов по направлению "Прикладная информатика" па основе инновационных технологий и Е-1еагшг^. Сб. науч. трудов. III российская научно-методическая конференция-М.: МЭСИ, 2007. с. 159-164.

4. Лури С.А. Моделирование изменения величины рыбного ресурса в искусственно контролируемых условиях. // Реинжинеринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Система управления знаниями. Сб. науч. труд. XI научно-практическая конференция.- М.: МЭСИ, 2008. с. 140-143.

5. Лури С.А. Оптимизация затрат аквакультурных хозяйств на приготовление кормовых смесей. // Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Система управления знаниями. Сб. науч. труд. XII научно-практическая конференция-М.: МЭСИ, 2009. с. 176-179.

Подписано к печати 25.05.09

Формат издания 60x84/16 Бум. офсетная №1 Печать офсетная Печл. 1,5 Уч.-изд.л. 1,4 Тираж 100 экз.

Заказ №8021

Типография издательства МЭСИ. 119501, Москва, Нежинская ул., 7

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Лури, Сергей Александрович

Введение.

Глава 1. Анализ эксплуатации водных биоресурсов.

1.1. Водные биоресурсы — как важная составляющая природных ресурсов

1.2. Характеристика и перспективы развития мировой и отечественной аквакультуры.

1.3. Постановка задач моделирования хозяйственной деятельности экстенсивных аквакультурных предприятий.

Выводы по главе.

Глава 2. Экономико-математические модели хозяйственной деятельности экстенсивных аквакультурных предприятий.

2.1 Модель эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности.

2.2 Модель эксплуатации водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности.

2.3 Модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси.

Выводы по главе.

Глава 3. Реализация и применение экономико-математических моделей хозяйственной деятельности экстенсивных аквакультурных предприятии. "

3.1 Модель эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности.

3.2 Модель эксплуатации водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности.

3.3 Модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси.

Выводы по главе

Диссертация: введение по экономике, на тему "Разработка экономико-математических моделей экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств"

Водные биоресурсы России (ВБР) являются частью национального богатства и имеют исключительно важное хозяйственное значение для страны. Национальное богатство России на рубеже 20-21 веков по мнению экспертов [74] в денежном выражении составляло 60 трлн. долларов (или около 400 тыс. долларов на одного жителя страны), в том числе 24 трлн. долларов приходится на природный капитал (что в два раза выше среднего аналогичного показателя всех стран мира) (по другим расчетам национальное богатство России в 2,5-5 раз выше [73, 12]), из которых доля ВБР (рыбных ресурсов) оценивается почти в 1 трлн. долларов. [11]

Во многих странах к рыболовству относятся как к стратегическому направлению деятельности государства, обеспечивающему продовольственную безопасность страны и способствующему заселению прибрежных районов и их социально-экономическому развитию.

Рыбная отрасль, являющаяся основным потребителем водных биоресурсов, к сожалению, на постсоветском пространстве не получила той необходимой государственной поддержки, которая ей была оказана ранее.

В развитии рыбохозяйственного комплекса за последние более чем 15 лет четко просматриваются две противоположные тенденции. Период с 1991 по 2005 годы характеризуется снижением объемов производства, ухудшением состояния отрасли, доведения ее фактически до стагнационного положения. [42] В последующие годы наблюдается некоторое улучшение экономического состояния рыбохозяйственного комплекса, незначительная динамика в производстве продукции.

В рыбном хозяйстве основной вклад в продовольственное снабжение России достигается за счет рыболовства, главным образом, морского и океанического, дающего более 90 % рыбы и рыбной продукции, остальная часть приходится на рыбоводство, т.е. разведение рыбы с целью дальнейшего вылова. [43]

Отсутствие внимания к развитию рыбной отрасли, требуемых инвестиций, как государственных, так и частных, привели к тому, что в переходный экономический период России с 1991 по 2005 гг. вылов уменьшился с 7,0 до 3,3 млн. т. (в СССР в отдельные годы он составлял 11 млн. т.). Следствием этого стало снижение вдвое потребления рыбных продуктов населением, причем более 30% потребляемой в стране рыбы завозится из-за границы. Импорт рыбной продукции увеличился по сравнению с 1991 годом в 1,65 раза. [62] Однако отечественная рыбная продукция на внутреннем рынке замещается дорогостоящей импортной, что делает ее менее доступной для широких слоев населения из-за продолжающегося роста цен и низкого уровня платежеспособного спроса.

Современный промысловый флот составляют в основном суда, построенные на советских кораблестроительных заводах, износ которых составляет более 70 %, а также приобретаемые по низкой стоимости суда зарубежного производства с аналогичной степенью износа. [52] Отмечается низкое техническое состояние вспомогательных судов, в том числе аварийно-спасательных. Существенно замедлились темпы обновления основных производственных фондов рыбохозяйственного комплекса. Уровень технологической и технической оснащенности организаций рыбного хозяйства значительно понизился. В целом по рыбохозяйственному комплексу капитальные вложения в 2006 году составили только 12 процентов по сравнению с 1990 годом. Все это, безусловно, влияет на производительность труда в рыбной отрасли, которая за последние десять лет сократилась в полтора раза.

Одновременно с нехваткой рыбной продукции на российском рынке наметилась тенденция нелегального вылова рыбы отечественными компаниями в своих территориальных водах и контрабандной ее поставки в зарубежные страны. Такому положению, несомненно, способствовала слабая действующая до недавнего времени нормативно-правовая база, регламентирующая государственный контроль и учет за выловом водных биоресурсов. Сложилась ситуация, при которой браконьерски выловленная рыба не просто перегружалась на иностранные суда, а доставлялась в зарубежные порты (Китая, Японии), перерабатывающие исключительно российскую рыбу. Постоянно растущие масштабы незаконного промысла водных биологических ресурсов и нелегальный их вывоз за рубеж оказывают не только негативные последствия на экономику отрасли, но и существенно влияют на сокращение запасов рыбных ресурсов, в том числе ценных его видах.

Таким образом, к 2005 г. рыбохозяйственный комплекс России в своем развитии почти полностью исчерпал существовавшие до 90-х годов экономические резервы и возможности материально-технической базы, созданной более двадцати лет назад.

Принимая во внимание, что рыбная отрасль во многом определяет продовольственную безопасность России, руководство государства, начиная с 2006 г., осуществляет практические меры по совершенствованию системы государственного управления рыбным комплексом, формированию целостной нормативно-правовой базы для эффективной деятельности отрасли, определению ее инновационных направлений развития. Одним из перспективных, а, возможно, в будущем и приоритетных направлений рыбной отрасли определено рыбоводство.

Необходимо отметить, что в мировой практике сегодня аквакультура, т.е. культивирование гидробионтов (рыбы) в управляемых или контролируемых человеком условиях, является наиболее динамично развивающейся отраслью производства продуктов питания. Свое развитие аквакультура получила в 70-х годах прошлого столетия, когда экономисты многих стран пришли к выводу, что высокие темпы эксплуатации океанических запасов рыбных ресурсов могут привести к их постепенному полному исчезновению. В качестве альтернативы обеспечения населения рыбной продукцией было предложено разведение морских и пресноводных культур, получившее приоритетное направление в рыбной отрасли многих стран.

Наблюдается быстрое замещение потребления выловленной рыбы и морепродуктов продукцией аквакультуры: если в 1970 г. на долю аквакультуры приходилось лишь 3,9% мирового улова, то в 2006 г. этот показатель составил 43%, или 55,5 млн тонн общей стоимостью 69 млрд долл. [9] По темпам развития мировая аквакультура опережает вылов рыбы и составляет 10,6 % в год, в России этот показатель в последние пять лет держится на уровне 5 %. Сегодня на долю аквакультуры приходится 40 % общего мирового улова, а в Китае она составляет около 70 %. [38]

Аквакультура играет определяющую роль в обеспечении продовольственной безопасности страны, увеличении налоговых поступлений, повышении занятости населения, и в ближайшее время сможет оказывать активное влияние на улучшение состояния экономики. Эксперты считают, что к 2010 году рыболовство и рыбоводство будут вносить одинаковый вклад в мировой рыбохозяйственный комплекс, а в последующем роль рыбоводства будет преобладать.

В виду сложных экономических причин в современной России эта отрасль рыбного хозяйства фактически пришла в упадок и начинает свое возрождение заново. Так, в 2007 г. российское рыбоводство поставило на рынок 105,2 тыс. тонн рыбы и морепродуктов, что не превысило 4 % от общего улова водных биоресурсов. По этому показателю Россия занимает одно из последних мест среди добывающих стран. Меньшие показатели имеют только рыбодобывающие страны Африки. Для развития аквакультуры в России сейчас используется не более 5 % рыбохозяйственного фонда водоемов. [9]

Сегодня очевидно, что в условиях постоянного сокращения уловов океанической рыбы, в условиях, когда для восстановления отечественного рыболовства требуются огромные инвестиции, в условиях жесткой конкуренции между российскими и зарубежными рыболовными компаниями за добычу и реализацию рыбной продукции, аквакультура может служить надежным гарантом продовольственной безопасности России.

Причин, из-за которых аквакультура пока еще не получила в России достойного внимания, конечно, несколько, но главная из них состоит, пожалуй, в отсутствии правового статуса этого вида рыбной деятельности. Отсутствие закона «Об аквакультуре» сдерживает принятие важных экономических решений, стимулирующих рост этого сектора экономики. Например, большинство стран, достигших высокой отдачи от аквакультуры развивали этот вид отрасли исключительно на принципах стимулирования путем предоставления льготных кредитов, частичной дотации на приобретение посадочного материала, кормов, оборудования и т.д.

Серьезными факторами, сдерживающими развитие такого перспективного направления производства рыбопродукции, являются также не решенные комплексно вопросы о предоставлении водных объектов в пользование аквакультурных хозяйств, выделении земельных участков (землеотвод) под прудовое рыбоводство.

Кроме этого необходимо учитывать, что создание и функционирование аквакультурных хозяйств является инвестиционноемким бизнесом, который к тому же нельзя отнести к разряду сверхприбыльного -рентабельность не превышает 10 %, а инвестиции, вложенные без риска, окупаются не ранее чем через 7 лет. [9] Принимая эти факты во внимание, можно предположить, что полносистемные аквакультурные хозяйства со сверхинтенсивным производством даже в среднесрочной перспективе не будут функционировать на средства частного капитала и потребуют государственных финансовых инвестиций.

По этой причине в ближайшей перспективе в первую очередь получат распространение аквакультурные хозяйства с экстенсивным видом деятельности (в дальнейшем под аквакультурными хозяйствами будем понимать такой тип хозяйств). Они не являются инвестиционноемкими по сравнению с другими типами рыбоводческих хозяйств, а потому станут наиболее привлекательными для занятия бизнесом. К тому же для функционирования таких хозяйств не требуются специалисты с высоким уровнем знаний по технологическим процессам рыбоводства.

Наиболее приемлемой формой организации аквакультурных хозяйств являются малые предприятия, для деятельности которых характерна низкая потребность в стартовом капитале, мобильность, высокая степень ликвидности, способность к быстрому развитию. Государство должно всемерно поддерживать такие хозяйства, поскольку они, как правило, не имеют возможности конкурировать с крупными предприятиями в доступе к ресурсам на финансовых рынках, инвестициям, новым технологиям, процессам и оборудованию.

В условиях рыночной экономики предприятия малого бизнеса, в том числе, такие как аквакультурные хозяйства, играют чрезвычайно важную роль. Они способствуют росту региональной экономики, обеспечению населения собственной продукцией, пополнению региональных и местных бюджетов, снижению социальной напряженности, повышению уровня занятости населения. Кроме этого малые предприятия, оперативно реагируя на изменения конъюнктуры рынка, придают экономике необходимую гибкость. [35]

Мелкие аквакультурные хозяйства будут чрезвычайно чувствительны к изменениям покупательного спроса и за счет этого обеспечивать необходимое равновесие на потребительском рынке. Такие предприятия смогут повлиять на формирование конкурентной среды, что для высокомонополизированной экономики России имеет первостепенное значение.

Таким образом, аквакультурные хозяйства должны получить всестороннюю поддержку, определяющую их развитие, в том числе в виде научно-методического обеспечения экономической деятельности.

Настоящая работа посвящена исследованию вопросов эффективного функционирования аквакультурных хозяйств с экстенсивным видом деятельности. Одним из путей достижения высокоэффективной микроэкономики является разработка и применение экономико-математических моделей процессов управления[10, 16], в том числе связанных с деятельностью аквакультурных предприятий.

В связи с этим возникает необходимость научного исследования существующего порядка разведения и эксплуатации рыбных ресурсов в условиях экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств и разработки экономико-математических моделей, повышающих результаты их функционирования.

Применение экономико-математических моделей к процессам экстенсивной формы аквакультурной деятельности является чрезвычайно актуальным и важным научным направлением, которое совершенствует систему управления природопользованием [21,34,51,67,24], повышает эффективность предприятий, эксплуатирующих рыбные ресурсы.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка и применение экономико-математических моделей процессов экстенсивной деятельности аквакультурных предприятий для повышения экономической эффективности, достигаемой за счет выбора рациональной стратегии эксплуатации рыбного ресурса и снижения собственных затрат.

Для достижения поставленной цели в работе обоснованы и решены следующие научные и практические задачи: анализ текущего состояния экономики отечественного рыбохозяйственного комплекса и развития аквакультуры как самостоятельной отрасли рыбохозяйственного комплекса; исследование основных процессов деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств, для которых обоснована необходимость применения экономико-математических моделей; разработка моделей эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной (частично экстенсивной) хозяйственной деятельности; разработка критерия оценки экономической эффективности рациональной стратегии эксплуатации водных биоресурсов; разработка модели оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси; анализ и выбор методов реализации разработанных моделей; создание программных средств, позволяющих осуществлять расчет на основе разработанных моделей и методов их реализации; разработка и апробация методик, использующих предложенные экономико-математические модели процессов экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств.

Объект исследования. Объектом исследования являются аквакультурные предприятия, осуществляющие экстенсивную форму хозяйствования.

Предмет исследования. Предметом настоящего исследования определены процессы экстенсивной деятельности аквакультурных предприятий.

Теоретические и методологические основы исследования.

Диссертационная работа базируется на положениях «Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года», ФЦП «Повышение эффективности использования и развитие ресурсного потенциала рыбохозяйственного комплекса в 2009-2013 годах», других нормативно-правовых актов, относящихся к деятельности рыбной отрасли.

В диссертационной работе использовались труды известных отечественных и зарубежных ученых, посвященные математическому моделированию экономических и экологических систем (Арнольд В.И., Бивертон Р., Базыкин А.Д., Боголюбов H.H., Ляпунов A.A., Майерс Р., Малинецкий Г.Г., Меншуткин В.В., Митропольский Ю.А., Риккер У., Самарский A.A., Холт С.), исследования по управлению экономикой предприятий, эксплуатирующих природные ресурсы (Голуб A.A., Гофман

К.Г., Данилов-Данильян В.И., Хачатуров Т.С.) и организации аквакультурных хозяйств (Власов В.А., Мартышев Ф.Г., Привезенцев Ю.А.). Для получения научных результатов применялись методы системного анализа, дифференциального исчисления, исследования операций, принципы современных информационных технологий разработки программных систем.

Информационную базу исследования составили материала Росстата, аналитические материалы и экспертные оценки специалистов в области рыбохозяйственного комплекса.

Научная новизна исследования. Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней к решению вопросов достижения эффективной экономики аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности впервые предложены и разработаны экономико-математические модели.

Научную новизну составляют следующие положения и результаты исследования:

• обоснование применения экономико-математических моделей для достижения эффективной экономики аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности;

• экономико-математические модели экстенсивной деятельности аквакультурных хозяйств;

• методические материалы по применению экономико-математических моделей, обеспечивающих повышение эффективности экономики аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности.

Практическая значимость и апробация исследования. Выполненное в диссертационной работе исследование направлено на решение актуальной и важной для аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности задачи повышения экономической эффективности.

Основные положения, выводы и рекомендации исследования, а также разработанные экономико-математические модели, получившие реализацию в прикладном программном средстве, позволяют аквакультурным хозяйствам прогнозировать объемы запасов рыбных ресурсов, рационально управлять выловом водных биоресурсов, заботясь об их дальнейшем сохранении, минимизировать финансовые затраты на кормовую базу гидробионтов.

Результаты, полученные в диссертационной работе, могут представлять практический интерес для аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности, а также региональным природоохранным организациям, осуществляющим контроль за сохранением потребляемых водных биоресурсов.

Основные положения диссертации были апробированы в виде докладов на научно-практических конференциях, в научных статьях.

Представленные в диссертационной работе результаты применения экономико-математических моделей подтверждают важность практического использования полученных научных исследований.

Публикации. Содержание диссертации отражено в 5 публикациях общим объемом 1,68 печатных листа.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав (с выводами по каждой главе), заключения и библиографического списка.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Лури, Сергей Александрович

Выводы по главе

В ходе выполнения научного исследования были математически реализованы следующие модели экономической деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств:

• модель эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности;

• модель эксплуатации водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности;

• модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси.

В модели прогнозирования водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности по начальным условиям и другим исходным данным, в том числе, планируемым объемам потребления, определяется масса гидробионтов в любой последующий период времени.

Реализация модели выполнена таким образом, что позволяет при получении непериодических решений выполнять их поиск по новым начальным условиям, отыскиваемым рядом с исходными. Нахождение таких начальных условий дает возможность аквакультурным хозяйствам применять неизменную стратегию ежегодного вылова гидробионтов, при котором рыбный ресурс является возобновляемым на основе естественного воспроизводства. Это означает, что аквакультурное хозяйство, не инвестируя средства, может потреблять в одинаковом объеме рыбный ресурс без ущерба для его постепенного исчезновения. Для решения дифференциального уравнения, описывающего изменение массы рыбного ресурса во времени и позволяющего выполнять такой прогноз, применены численные методы.

Модель была апробирована для пяти вариантов деятельности аквакультурных хозяйств с экстенсивной формой деятельности, эксплуатирующих водные ресурсы с различной степенью. Результаты моделирования показали, что один из рассматриваемых вариантов для аквакультурного хозяйства оказался рациональным, выбор такой стратегии позволяет ежегодно эксплуатировать рыбные ресурсы на одном уровне (относительном) потребления.

Разработанная методика применения модели эксплуатации водных биоресурсов при экстенсивной хозяйственной деятельности описывает основные этапы ее реализации и действия пользователя по обеспечению исходными данными, инициированию расчетов и принятию решения на основе полученных результатов.

Предложенные модель и методика ее реализации являются научно-методическим обеспечением экономической деятельности экстенсивных аквакультурных хозяйств, необходимым для составления бизнес-планов и выработки оптимальной стратегии потребления рыбных ресурсов. Кроме этого они могут быть использованы природоохранными организациями, осуществляющими контроль за эксплуатацией природных ресурсов.

В качестве инструментального обеспечения реализации модели и методики применялось разработанное автором специальное программное средство (в среде Delphi), имеющее дружественный интерфейс и графические средства отображения результатов решения.

Разработанная модель эксплуатации водных биоресурсов при частично экстенсивной хозяйственной деятельности описывается линейным уравнением первого порядка с переменными коэффициентами. Для него предложены численные методы решения, а также путем снижения порядка уравнения получено аналитическое решение, определяющее зависимость массы рыбного ресурса в среде обитания от времени. Задавая различные значения объема вылова, аквакультурные хозяйства имеют возможность определить максимальное потребление гидробионтов, гарантирующее сохранность рыбных ресурсов в будущем.

Этапы реализации модели представлены в разработанной методике, содержащей также порядок действий пользователя для получения результатов.

Применение модели и методики ее реализации позволяет научно обосновать принимаемые аквакультурными хозяйствами решения по оптимизации процесса эксплуатации рыбных ресурсов, обеспечивающие их сохранность для последующего потребления. Они также могут быть рекомендованы природоохранным организациям для выполнения мониторинга эксплуатации рыбных ресурсов с целью предотвращения исчезновения ВБР в контролируемых средах обитания.

Вычислительная часть модели реализована в специально разработанном программном средстве, а аналитическая зависимость легко описывается в среде MS Excel, что делает применение модели доступным для широкого круга пользователей.

Модель была апробирована на четырех вариантах потребления ВБР аквакультурными хозяйствами с экстенсивной формой деятельности, применяющими искусственный корм в дополнении к естественному. Результаты моделирования показали высокую чувствительность модели к значению уровня вылова гидробионтов - даже незначительные изменения этого показателя могут существенно влиять на вид графика зависимости общей массы ВБР от времени. Для каждого варианта был рассчитан прогноз массы гидробионтов, позволяющий сформировать оптимальную стратегию эксплуатации водных биоресурсов.

С целью повышения экономической эффективности экстенсивных аквакультурных хозяйств предложен критерий оценки вариантов вылова ВБР. Он использует результаты прогноза, получаемые по разработанным моделям для различных уровней вылова гидробионтов, и позволяет выбрать рациональную стратегию потребления ВБР.

Модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси представляет собой оптимизационную модель линейного программирования, особенностью которой является наличие кроме нецелочисленных также и булевых переменных. Для ее реализации предложен метод ветвей и границ в сочетании с двухэтапным методом ЛП. Учитывая указанную особенность, было разработано и применено эвристическое правило выбора переменных к построению дерева решений, оптимизирующее их число вариантов ветвления.

Основные этапы реализации модели оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси определены в разработанной методике, которая также определяет порядок действий пользователя по подготовке и вводу исходных данных, инициированию расчетов и принятия решения на основе полученных результатов.

Предложенные модель и методика ее реализации являются научно-методическим обеспечением для принятия решения аквакультурными хозяйствами, осуществляющими искусственное кормление рыб, которое гарантирует минимизацию финансовых расходов на приобретение компонентов для приготовления комбикорма.

Модель апробирована для приготовления искусственного корма в трех различных объемах. В качестве прототипов готовых кормов использовались продукционные корма для карпа ПК-BP, СБС-РЖ, МБЯ. Выполненные по методике расчеты показали, что ее использование позволяет сократить в среднем на треть материальные расходы на приобретение компонентов кормов по сравнению с закупкой готовых кормов.

Вычислительная часть методики реализуется разработанным автором специальным программным средством (в среде Delphi), настраиваемым на произвольное количество рецептов и различный их состав.

Методика применения модели оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси может быть рекомендована к использованию любому аквакультурному хозяйству, занимающемуся самостоятельным приготовлением искусственного корма.

Заключение

Рыбохозяйственный комплекс России, как любой другой страны, обладающей большими водными ресурсами, является важной составляющей национальной экономики. Тесно интегрированный в экономике страны с другими хозяйственными отраслями, он имеет важное экономическое и социальное значение. Но в первую очередь значимость рыбной отрасли определяется производимой ей продукцией, являющейся необходимым элементом питания человека. Это обстоятельство обязывает рассматривать отрасль в качестве стратегического направления деятельности государства, являющегося одним из элементов продовольственной безопасности страны.

Сегодня отечественный рыбохозяйственный комплекс находится в стадии глубокого реформирования, для его функционирования сформирована прочная нормативно-правовая база, определены стратегические цели и конкретные направления совершенствования отрасли. Приоритетность развития рыбохозяйственного комплекса закреплена в самостоятельной Федеральной целевой программе, ставящей своей целью достижение высокого устойчивого развития отрасли для удовлетворения растущего спроса населения России на рыбную продукцию. В соответствии с этой программой рыбохозяйственный комплекс получит крупные государственные финансовые инвестиции, что позволит отрасли уже в среднесрочной перспективе занять передовые позиции в экономике страны, а Россию вывести в число лидеров стран по производству рыбной продукции.

Приоритетным направлением развития рыбной отрасли для всех рыбодобывающих держав становится аквакультура, Россия не является в этом смысле исключением. Сегодня очевидно, что в условиях постоянного сокращения уловов океанической рыбы, в условиях, когда поддержание рыболовства на высоком уровне требует огромных инвестиций, в условиях жесткой международной конкуренции между рыболовными компаниями за добычу и реализацию рыбной продукции, только аквакультура может решить стоящие перед рыбной отраслью задачи.

Существующие виды аквакультурных хозяйств чрезвычайно разнообразны, и различаются в первую очередь интенсификацией производства. Хозяйства с экстенсивной формой деятельности эксплуатируют ВБР в естественных условиях развития гидробионтов. Полносистемные аквакультурные хозяйства с интенсивным производством создают круглогодично оптимальные условия для обитания гидробионтов, а также выполняют весь комплекс мероприятий, начиная искусственным разведением рыбы и заканчивая ее добычей.

Государственное управление в области совершенствования аквакультуры предполагает, что она будет развиваться в основном за счет частных инвестиций. В то же время, как показывает зарубежная и отечественная практика, создание и функционирование аквакультурных хозяйств является инвестиционноемким бизнесом, причем, чем выше степень производства, тем больше требуется вложения финансовых средств. Особенность этого вида бизнеса состоит в том, что он не является сверхприбыльным - рентабельность не превышает 10 %, к тому же безрисковые инвестиции окупаются не ранее чем через 7 лет. Учитывая эти обстоятельства, а также особенности отечественной финансовой системы по кредитованию предприятий, вполне обоснованным является предположение о том, что в ближайшей и среднесрочной перспективе наибольшее распространение получат аквакультурные хозяйства с экстенсивной формой деятельности. Они являются менее инвестиционноемкими по сравнению с другими типами рыбоводческих хозяйств, а потому станут наиболее привлекательными для занятия бизнесом, к тому же для функционирования таких хозяйств не требуются специалисты с высокими профессиональными знаниями по технологическим процессам рыбоводства.

Мировой опыт показывает и это подтверждает отечественная рыбная отрасль, что наиболее приемлемой формой организации аквакультурных хозяйств являются малые предприятия, для деятельности которых характерна низкая потребность в стартовом капитале. Малые предприятия являются основой экономики любой страны, поскольку они наиболее чувствительны к изменениям покупательного спроса и за счет этого могут обеспечивать необходимое равновесие на потребительском рынке. Кроме этого они способствуют росту региональной экономики, обеспечению населения собственной продукцией, пополнению региональных и местных бюджетов, снижению социальной напряженности, повышению уровня занятости населения.

Все это обязывает государственные, общественные и частные организации оказывать аквакультурным хозяйствам всестороннюю поддержку, определяющую их развитие, в том числе в виде научно-методического обеспечения их экономической деятельности.

В настоящей диссертационной работе эффективность экономической деятельности аквакультурных хозяйств с экстенсивным производством обеспечивается разработкой и применением экономико-математических моделей.

Рассмотрены два типа таких хозяйств. Деятельность хозяйств первого типа состоит фактически только в рациональном потреблении водных гидробионтов, развивающихся в естественных условиях. Для таких хозяйств характерны минимальные инвестиции в производство, как впрочем, и самый низкий уровень добычи рыбного ресурса. Аквакультурные хозяйства второго типа осуществляют искусственное кормление гидробионтов, что только в этом отличает их деятельность от хозяйств первого типа. Безусловно, это способствует увеличению добычи рыбного ресурса, однако оно достигается значительными расходами на изготовление (приобретение) искусственного корма.

Для хозяйств первого типа была разработана модель, позволяющая рассчитывать текущую массу гидробионта в среде обитания, она учитывает факторы естественного размножения, естественной гибели и гибели из-за конкурентной борьбы за корм, степени роста особей в зависимости от периодически меняющейся в течение года температуры среды.

Модель представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение с переменными коэффициентами, которое математически было реализовано с использованием численных методов.

Прогноз текущей массы гидробионта, который становится доступным в результате применения модели, имеет важную практическую необходимость для специалистов аквакультурных хозяйств.

Во-первых, он может быть использован при выполнении бизнес-планирования для оценки результатов экономической деятельности предприятия в перспективе. Без знания информации о количественном составе рыбного ресурса в эксплуатируемом водоеме, невозможно спланировать работу даже на краткосрочное время.

Чрезвычайно актуальна и вторая сторона применения модели — результаты моделирования оказывают информационную поддержку для принятия решения о рациональном использовании рыбных ресурсов с точки зрения природопользования. Добыча рыбных ресурсов в необоснованных количествах, т.е. стихийная их эксплуатация, пусть даже приводящая в текущий момент к большой коммерческой выгоде, недопустима. Она может привести в дальнейшем к резкому сокращению популяции, а, возможно, и к ее полному исчезновению. Очевидно, что процесс управления эксплуатацией рыбными ресурсами, как и любой другой, относящийся к природопользованию, может быть организован только на научной основе.

Разработанная с использованием предложенной экономико-математической модели методика позволяет практически решить задачу перспективной оценки массы рыбного ресурса в интересах аквакультурных хозяйств для текущей и перспективной бизнес-деятельности. Она также представляет интерес для местных органов управления, наделенных функциями контроля за природопользованием с целью определения уровня допустимого улова, гарантирующего в последующем сохранение рыбной популяции.

Для хозяйств второго типа была разработана модель, позволяющая рассчитывать текущую массу ВБР в среде обитания, она учитывает естественное воспроизводство и гибель гидробионтов, влияние на их рост периодически меняющейся в течение года температуры среды.

Модель представляет собой линейное однородное дифференциальное уравнение первого порядка с переменными коэффициентами, для которого было получено аналитическое решение.

Разработанный научно-методический материал, позволяющий прогнозировать массу рыбного ресурса, представляет практический интерес как аквакультурным хозяйствам для повышения их экономической деятельности, так и природоохранным органам, осуществляющим контроль за сохранением водных биоресурсов в природных водоемах. Для повышения экономической эффективности экстенсивных аквакультурных хозяйств предложен критерий оценки вариантов вылова ВБР, позволяющий выбрать рациональную стратегию потребления гидробионтов и в последующем придерживаться ее.

Для аквакультурных хозяйств, осуществляющих искусственное кормление гидробионтов, одной из самых значительных статей расходов приходится на приобретение корма. Отличающиеся дороговизной готовые корма (особенного импортного производства), к тому же не всегда отвечающие соответствующему качеству, приводят аквакультурные хозяйства к необходимости самостоятельного изготовления кормовой смеси по типовым научно-обоснованным рецептам. Для таких аквакультурных хозяйств в рамках выполненного исследования была разработана модель оптимизации затрат на закупку компонентов кормосмеси. Она обеспечивает выбор компонентов кормосмеси и их количественный состав, соответствующий одному из нескольких типовых рецептов, гарантируя минимальную стоимость закупки компонентов для изготовления искусственного корма. В модели учтены состав рецептов, по которым возможно приготовление корма, стоимости закупки компонентов в зависимости от объемов их приобретения.

Выполненные расчеты показали, что применение научно-методического материала позволит в среднем на треть сэкономить финансовые средства на изготовление искусственных кормов по сравнению с закупкой готовых кормов.

Задачи, поставленные для научного исследования, выполнены в полном объеме, а полученные результаты подтвердили эффективность применения экономико-математических моделей к процессам экстенсивной формы аквакультурной деятельности.