Системы прогнозирования и управления урожайностью зерновых культур тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Системы прогнозирования и управления урожайностью зерновых культур"

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВА ИННА ВИКТОРОВНА

СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ УРОЖАЙНОСТЬЮ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР (на материалах Ставропольского края)

Специальности 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством: экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами - АПК и сельское хозяйство 08.00.13 - Математические и инструментальные методы в экономике

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Ставрополь - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор,

Тимошенко Николай Константинович

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Кубанов Ахмат Муссаевич

доктор технических наук, профессор Минаков Владимир Федорович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ставропольский государственный

аграрный университет»

Защита состоится 22 декабря 2005 г. в 17-00 часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.245.07 при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет».

Автореферат разослан ноября 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор экономических наук, доценг

Н.Н.Куницына

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Зерновой сектор агропромышленного комплекса (АПК) является стержнем аграрной экономики России. Зерно является важнейшим продуктом, определяющим экономическое состояние многих отраслей сельского хозяйства, зерноперерабатывающей промышленности, потребительские возможности населения, а, следовательно, и социально - экономическую и политическую стабильность в обществе.

В ходе рыночной трансформации народного хозяйства страны, сопровождающейся глубоким финансово-экономическим кризисом, потребность в эффективном государственном регулировании резко возрастает. В отличие от других отраслей экономики сельское хозяйство, являющееся базовой отраслью агропромышленного комплекса, нуждается в помощи и поддержке государства, без которой невозможно обеспечение продовольственной безопасности страны. Особое положение зерна в структуре товарной продукции АПК обусловлено его важным значением как жизненеобходимого продукта питания, а также как основы кормовой базы для отраслей животноводства.

В условиях перехода от планового производства и централизованного распределения зерновых ресурсов к рыночной экономике, необходимо, прежде всего, совершенствовать формы государственной поддержки АПК, межрегиональные экономические связи по производству и реализации зерновой продукции. Эти проблемы особенно актуальны для Ставропольского края и требуют существенных изменений в разработке методических и практических рекомендаций по анализу, прогнозированию и управлению производством зерна в АПК с учетом агротехнических приемов и региональных особенностей. Именно поэтому поиск путей и методов организационно-экономического совершенствования механизмов и рычагов, обеспечивающих адекватное прогнозирование и регулирование зернового подкомплекса АПК в условиях ограниченности финансовых ресурсов, представляется актуальным.

Степень изученности проблемы. Вопросы трансформации аграрного сектора экономики, создания современных организационных структур, рациональ-

ных форм и методов хозяйствования в сельскохозяйственном производстве широко и последовательно изучаются в экономической литературе, в том числе А.Н. Борисенко, А.Г. Зельднером, В.В. Кузнецовым, В.В. Милосердовым, A.B. Петри-ковым, Г.А. Романенко, А.Ф. Серковым, И.Г. Ушачёвым, Ф.И. Шакировым и дру-[ ими Системный подход к исследованию особенностей регионального аграрного сектора через комплексное изучение экономики сельского хозяйства как единого целого использовался А.И. Алтуховым, Г.В. Беспахотным, И.Н Буздаловым, И Н. Буробкиным, A.M. Гатаулиным, В.А. Клюкачем, Э.Н. Крылатых, A.A. Никоно-вым, А.Е. Романовым, Г.И. Шмелевым, A.A. Шутьковым и др.

В последние годы активизировалось исследование проблемы формирования и развития агропромышленного комплекса, продовольственного рынка и зернового комплекса в том числе, в работах Н.Г. Деркачёвой, A.C. Дудова, В П. Савранского, B.C. Степановой, Б.А. Шогенова и других.

Вместе с тем, целостной концепции, определяющей закономерности и направления формирования и развития агропромышленного комплекса, в том числе его основы - зернового подкомплекса в полном объеме не разработано. Так, недостаточно изучены проблемы и особенности развития регионального зернового подкомплекса, целесообразными и своевременными являются исследования эволюции зернового подкомплекса АПК, направления его реформирования и развития в Ставропольском крае. Всё это и обусловило направленность диссертационного исследования.

Цель и задачи исследования. Целью проведенного исследования является выявление закономерностей формирования и развития зернового подкомплекса АПК Ставропольского края, разработка теоретических основ прогнозирования урожайности озимой пшеницы в регионе и построение оптимизационных моделей размещения распределённого рынка агротехнических услуг в крае.

Цель исследования предопределила необходимость постановки и решения следующих задач:

- определение предпосылок и организационного построения регионального зернового подкомплекса АПК с учетом современных условий;

- анализ сложившегося состояния, факторов динамики, тенденций трансформации и развития зернового подкомплекса АПК в регионе;

- разработка модели динамики производства зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае с учетом выделения циклических и сезонных компонент;

- проведение многофакторного анализа объективных условий, структуры и эффективности производства зерна в регионе;

- определение модели неравновесной динамики развития производства озимой пшеницы и обоснование системы прогнозирования ее производства на перспективу;

- исследование современной системы агромаркетинга и рынка агротехнических услуг в регионе и на этой основе разработка оптимизационной модели их размещения в Ставропольском крае.

Соответствие темы диссертации требованиям паспорта специальностей ВАК. Исследование выполнено в рамках специальностей: 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством, п. 15.34 - «Обоснование прогнозных сценариев развития агропромышленного комплекса, предприятий и отраслей сельского хозяйства»; 08.00.13 - Математические и инструментальные методы в экономике, п. 1.9 - «Разработка и развитие математических методов и моделей анализа и прогнозирования развития социально-экономических процессов общественной жизни» паспорта специальностей ВАК Министерства образования РФ (экономические науки).

Предмет и объект исследования. Предметом исследования явился комплекс экономических отношений, отражающих особенности регионального рынка производства зерна и динамику его развития в рыночных условиях.

Объектом исследования послужили системы прогнозирования производства зерна озимой пшеницы, а также оптимизационные модели развития зернового подкомплекса.

Теоретическая и эмпирическая база исследования. Диссертационное исследование основано на фундаментальных разработках отечественных и зарубежных учёных-экономистов по проблемам теории аграрной экономики, трансфор-

мации АПК, формирования современных организационных структур и совершенствования методов хозяйствования в АПК. В процессе обоснования положений, выводов и рекомендаций использовалось широкое разнообразие общепринятых научных методологических инструментов: в рамках системного подхода, применялись различные методы и приёмы экономического анализа, методы математической статистики, гармонический, корреляционный, множественный регрессионный анализ, методы исследования нелинейных динамических систем, методы теории оптимизации и массового обслуживания, экономико-математическое моделирование.

Информационно-документальной базой исследования являются законодательные и нормативные акты, данные Госкомстата Российской Федерации и Ставропольского края, материалы краевого комитета госстатистики о динамике средней урожайности озимой пшеницы на территории региона, аналитические данные отечественной и зарубежной справочной и научной литературы, ресурсы Интернета, а также собственные расчеты автора.

Научная новизна диссертационной работы заключается в комплексном подходе к изучению модели развития зернового подкомплекса аграрного сектора региона, разработке методических и практических рекомендаций по анализу и прогнозированию производства зерна с учетом агротехнических приёмов. Конкретная новизна исследований характеризуется следующими положениями:

- по специальности 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством: экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами - АПК и сельское хозяйство:

• исследована динамика производства зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае и на этой основе разработаны модели, иллюстрирующие смену режима эволюции ряда урожайности данной культуры;

• определены циклические и сезонные компоненты в динамике производства зерна в Ставропольском крае, обусловленные периодичностью солнечной активности и наличием лагов процессов, связанных с агротехническими приемами обработки почвы;

• посредством анализа зависимости урожайности озимой пшеницы от факторов агротехнической обработки построены однофакторные и многофакторные модели для прогнозирования урожайности на перспективу;

- по специальности 08.00.13 - Математические и инструментальные методы в экономике:

• разработана система регрессионных моделей, характеризующих взаимосвязь интенсивности и эффективности производства зерновых, позволяющая делать краткосрочные прогнозы урожайности и оптимизировать базовые параметры формирования эффективных организационно-производственных структур;

• предложена методика среднесрочного прогнозирования динамики развития производства зерна озимой пшеницы с учетом природно-экономических условий Ставропольского края;

• разработаны модели оптимизации производства зерна в регионе, необходимые для реализации экономических и организационных мероприятий улучшения деятельности зернового подкомплекса АПК.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы состоит в том, что предложенные методические подходы и выводы позволяют дополнить и уточнить существующие представления о процессах и направлениях развития зернового подкомплекса региона, прогнозировать резервы его экономического роста.

Практическое значение работы определяется тем, что методические рекомендации по прогнозированию производства пшеницы могут быть использованы в планировании деятельности в зерновом подкомплексе АПК Ставропольского края. Внедрение предложений, вытекающих из оптимизационных моделей управления производством зерна в АПК на региональном уровне, могут быть использованы для улучшения организации работ в аграрном комплексе региона. Выводы и методы диссертационного исследования ориентированы на их использование в качестве средств разработки региональных программ прогнозирования и развития аграрного производства, для совершенствования механизмов управления зерновым хозяйством края.

Результаты исследования внедрены в деятельности финансовой инвестиционной фирмы «Траст», использованы в учебном процессе СГУ при разработке программ и учебных курсов по эконометрике и прикладным проблемам построения нелинейных математических моделей в экономике. Результаты могут быть использованы в учебном процессе в рамках дисциплин «Экономика предприятия», «Региональная экономика», «Менеджмент», «Управление развитием экономических систем», «Теория катастроф и рисков» и др.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации получили апробацию на следующих Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях' Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование в научных исследованиях» (Ставрополь,

2003 г.); III, IY Региональных научных конференциях студентов и преподавателей «Математического моделирования и информационные технологии» (Ставрополь, 2003, 2004 гг.); 48 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону» (Ставрополь, 2003 г); VII и VIII Региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» (Ставрополь, 2003, 2004 гг.); XXXII, XXXIII и XXXIV научно-технической конференции преподавателей и студентов СевКавГТУ (Ставрополь, 2003, 2004, 2005 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Механизмы эффективного управления в рыночной экономике» (Кисловодск,

2004 г.); Международной научно-технической конференции «Инфотелекоммуни-кационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь, 2004 г.); III Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии научных исследований социально-экономических процессов» (Пенза,

2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 4 в соавторстве, общим объемом 5,6 п.л. (вт.ч авторских 3,13 пл.).

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников (содержащего 243 наименования) и приложений. Основная часть материала изложена на 196 страни-

цах машинописного текста. Работа содержит 20 таблиц, 42 рисунка, 4 приложения.

Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования и показана необходимость их разработки, рассмотрена научная новизна, показаны практическая значимость и степень апробации полученных результатов.

В первой главе «Методы исследования развития зернового подкомплекса регионального АПК» исследуются факторы повышения урожайности зерновых культур и эффективности зерновых рынков Ставропольского края, приведены эконометрические и информационные технологии в исследовании экономических систем, рассмотрены проблемы математического моделирования и прогнозирования в аграрном секторе экономики, приведён критический обзор моделей оптимизации и управления агропромышленным комплексом.

Во второй главе «Эконометрические исследования урожайности озимой пшеницы на территории Ставропольского края» проведено исследование динамики урожайности озимой пшеницы на территории Ставропольского края за период с 1962 г. по 2002 г. Построены модели урожайности озимой пшеницы, описывающие поведение временного ряда с 1962 по 1989 г. и с 1990 г. по 2003 г Выявлены двухлетний и одиннадцатилетний циклы в показателях урожайности пшеницы. Исследовано влияние агротехнических приемов на производительность зернового подкомплекса Ставропольского края.

В третьей главе «Прогнозирование урожайности зерновых культур в Ставропольском крае» построена система краткосрочного прогнозирования урожайности пшеницы в Ставропольском крае и дан одно- и многофакторный анализ зависимостей эффективности производства пшеницы от комплекса агротехнических работ Предложена методика получения неравновесных нелинейных моделей развития макроэкономических систем на основе логистических дифференциальных уравнений. Построена кусочно-нелинейная модель динамики развития зернового подкомплекса Ставропольского края и разработана методика построения прогноза для эволюционного и других режимов развития урожайности озимой пшеницы

В четвёртой главе «Построение оптимизационных моделей развития зернового подкомплекса АПК Ставропольского края» предложены оптимизационные модели размещения распределённого рынка агротехнических услуг и системы агро-маркетинга с учетом потребительского спроса и экономических интересов производителей. Дата экономико-математическая модель регионального производства и реализации зерна, направленная на решение проблемы оптимального взаимодействия между основными рыночными факторами - предложением, спросом, ценой, доходностью.

В заключении приведены основные теоретические выводы и практические результаты проведённого исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В теоретическом разделе диссертации на основе изучения отечественного и зарубежного опыта хозяйствования в зерновом подкомплексе АПК проанализированы проблемы и особенности развития региональной аграрной политики производства зерна в Ставропольском крае. В связи с этим показана целесообразность и современность исследований по: моделированию эволюции зернового подкомплекса АПК и направлений его развития, созданию современных систем прогнозирования урожайности в зерновом подкомплексе АПК, построению оптимизационных моделей зерновых рынков и рынка агротехнических услуг с учётом региональных особенностей края.

Изучение данных по урожайности показало, что временной ряд статистических данных, отражающий динамику средней урожайности озимой пшеницы по Ставропольскому краю за период с 1962 по 2004 гг., развивается во времени неоднородным образом с выраженными сменами режимов. Это предполагало построение ряда моделей урожайности зерновых за указанный период. На урожайность оказывают влияние почвенно-климатические и агротехнические факторы. Возможности управления диктуют необходимость построения математической модели комплексного влияния на урожайность пшеницы агротехнических факторов сельскохозяйственного производства.

Поведение временного ряда урожайности озимой пшеницы с 1962 по 2002 гг. частично представлено в таблице 1 и описывается обобщенной аддитивной моделью с выделением трендовой циклической и случайной составляющих.

Таблица 1 - Показатели урожайности озимой пшеницы на территории

Ставропольского края*

Год Урожай ность, ц/га Удобрения, ц на га посевной площади Энергетические мощности, л.с. на га посевной площади Протравливание, % посевной площади Хим. прополка, % посевной площади Вредители, % посев-ной площа-ди Болезни, % посевной площади

1981 15.6 0.56 60.5 27.65 61.4 19.51 1.79

1982 11.1 0.69 58.5 27 38 58.12 36.29 0 86

1983 14.85 081 60.9 31 75 64 41 67 69 6.57

1984 11.12 0.92 73.1 31.27 62.75 81.66 4.01

1985 15.25 1.24 46.4 29.53 74.05 82.81 11.57

1986 1741 1.3 71.6 26.44 66.69 63 81 47.64

1987 13.22 1.55 51.2 40.75 86.42 79.69 60.04

1988 20.84 1.23 79.7 31.38 75.24 61.48 57.48

1989 17 68 1 1 72 7 31 23 68 34 64 76 52 26

1990 35.2 1.06 104.1 29.35 76.63 60.22 40.63

1991 31.8 0.97 89.1 28 52 53.59 55 37 53.26

1992 29.7 0.91 93.1 28.43 49.16 50 31 43.29

1993 33.2 0.52 98.7 29.93 46.99 57.93 52 39

1994 28.3 0.31 84.6 25.72 41.91 54.57 32 53

1995 24.6 0.25 82.1 27.81 60.09 53.12 30 91

1996 21.7 0.26 78.9 23.09 80.85 88.15 38.09

1997 23.2 0.27 70.3 20 07 72 86 89.4 39.46

1998 22.8 0.25 80.5 20.66 58.98 64.69 19.31

1999 22.5 0.23 67.6 20.79 93.89 66 24 20.14

2000 23.3 0.5 79.9 22.34 70.74 83 99 23.79

2001 2002 27.6 0.55 78 7 21.72 68.81 83.04 28 82

29.2 0.65 84 I 21 72 71.1 95 02 32 01

* Данные Ставропольского краевого комитета госстатистики.

Показано, что в периоды с 1962 года по 1980 год динамический ряд урожайности пшеницы в зерновом подкомплексе АПК Ставропольского края является стационарным. Для выявления наличия циклических компонсн! ряда заданный период использованы методы частотного анализа. Обобщенная аддихинная мо-

дель динамики урожайности за период 1991-2002 годы при вычислении полиномиального вида тренда и циклической компоненты со средней ошибкой аппроксимации 3,88% имеет вид:

У2(0 = 36.423 - 3.465?+ 0.231^+ 0.9582'соз|^^-3.1416^ + (1)

0.9577x08^^^-^ + 1.228+ Е, где Е - случайная компонента.

Однако, так как не выполняются все свойства, необходимые для признания модели адекватной, при моделировании данного временного ряда следует использовать неравновесные методы обработки данных.

Результаты расчёта полиномиальной трендовой модели и циклической составляющей показаны на рисунке 1. Определены циклические и сезонные компонент ы в динамике производства зерна в Ставропольском крае, связанные с

1962 1964 1966

1970 1672 1974 1976 1976 1960 1962 1964 1966 Пом

Рисунок 1 - Обобщенная аддитивная модель урожайности с 1962 г по 1989 г.

одиннадцатилетней периодичностью солнечной активности и наличием двухлетних лагов процессов агротехнической обработки почвы. В работе исследовано влияние агротехнических приемов обработки почвы, приведённых в таблице 1, на урожайность озимой пшеницы в Ставропольском крае и рассмотрены однофак-торные модели зависимости урожайности У от показателей агротехнических

приёмов обработки в процессе производства пшеницы. Выявлено, что на урожайность зерновых на территории Ставропольского края большое влияние оказывают объём энергетических мощностей XI, приходящихся на один гектар посевных площадей, и уровень посевных площадей, обработанных для борьбы с болезнями зерновых Х6. Анализ матрицы коэффициентов парной корреляции показывает, что урожайность озимой пшеницы У имеет сильную линейную связь с энергетическими мощностями (гух/ - 0,90075) и умеренную связь с борьбой с болезнями (Ггхб= 0,67664). Получено следующее уравнение линейной регрессии:

У= 2995,245 * XI, (2)

где У-урожайность, ц/га, XI - энергетические мощности, л.с./га посевной площади. Как следует из (2), с увеличением уровня энергетических мощностей на 0,001 л.с./га посевной площади урожайность должна возрасти в среднем на 2,99 ц/га. Оценка значимости линейного коэффициента в уравнении (2) с помощью I -критерия Стьюдента при уровне значимости а = 0,05 показала, что 95%-ный доверительный интервал для коэффициента регрессии Ь определяется как 2995,245 ± 170,119.

95%-ный доверительный интервал Предсказанный рад

• • Исходный ряд

Рисунок 2 - График зависимости урожайности от уровня борьбы с болезнями Уравнение регрессии урожайности пшеницы на фактор Х6 - уровень борьбы с болезнями в процентах к посевной площади имеет вид:

У= -0,0111 -Х6г + 0,8109 -Х6+ И ,5063.

(3)

Зависимость урожайности от уровня борьбы с болезнями представлена на рисунке 2.

Для оценки качества подбора полиномиальной функции рассчитаны коэффициент корреляции Л = 0,8181 и коэффициент детерминации Я2 = 0,6693, т.е. уравнением регрессии (2) объясняется 66,93% колеблемости результативного признака - урожайности пшеницы от выбранного фактора. Средняя ошибка аппроксимации для уравнения (3) равна 19,4%, что говорит об удовлетворительном подборе модели.

Таким образом, урожайность озимой пшеницы линейно зависит от уровня энергетических мощностей (2) и нелинейно зависит от уровня обработки посевных площадей против болезней (3) и других агротехнических факторов. Полученные в диссертации уравнения регрессий могут быть использованы для прогноза и управления урожайностью пшеницы с помощью агротехнических приёмов.

Для построения уравнения множественной регрессии использованы данные: энергетические мощности - XI, удобрения - Х2, протравливание - ХЗ, химпро-полка - Х4, борьба с вредителями - Х5, борьба с болезнями - Х6, урожайность -У. Спецификация многофакторной модели урожайности пшеницы озимой по Ставропольскому краю, то есть отбор наиболее влиятельных факторов и включение их в модель дабт следующее уравнение множественной регрессии: У- 0,0003 ■XI + 0,1773 -ХЗ + 0,8701-Х5 + 0,6236-Ж (4)

Следовательно, урожайность пшеницы озимой положительно зависит от объема энергетических мощностей, уровня борьбы с болезнями, от площади протравливания и борьбы с вредителями. Это означает, что с ростом энергетических мощностей на единицу этого фактора при неизменных уровнях остальных факторов урожайность увеличивается незначительно, а увеличение на единицу фактора посевных площадей, обработанных против болезней, приводит к увеличению урожайности в среднем на четыре порядка большему, чем в случае изменения энергетических мощностей.

Рассчитаны коэффициент корреляции Л = 0,9479 и коэффициент детерминации Л2 = 0,8986 модели. Достаточно высокое значение коэффициента детерми-

нации Л2 означает, что модель объясняет более 89,86% разброса зависимой переменной относительно среднего значения. Средняя ошибка аппроксимации для полученного множественного уравнения регрессии равна 5,12%, что говорит о достаточно хорошем согласии модели со статистическими данными. Этот вывод позволяет использовать полученную многофакторную модель урожайности зерновых культур Ставропольского края для целей краткосрочного прогнозирования производства зерна и оптимизации этого процесса.

Важным фактором повышения продуктивности зернового производства является фактор структурный, характеризующийся соотношением культур в посевах, соблюдением севооборотных требований. Оценка влияния этих факторов на урожайность основных зерновых культур с помощью многофакторного корреляционно-регрессионного анализа позволяет сделать вывод, что значительное влияние оказывает такой фактор, как доля кормовых культур в севообороте посевов.

Исследование урожайности пшеницы за период с 1991 г. по 2004 г. показало, что динамический ряд урожайности не является стационарным и не может быть исследован обычными эконометрическими методами. Полагая, что основным механизмом эволюции систем в условиях рынка является процесс самоорганизации, и, учитывая нестационарность развивающейся экономической подсистемы производства зерна, проведём анализ закономерностей развития этого подкомплекса сельского хозяйства края с помощью построения нелинейного дифференциального уравнения для урожайности в виде логистической математической модели. Урожайность зерновых, измеряемая раз в год, приводит логистическое

дифференциальное уравнение в дискретных отображениях х„ к нелинейному алгебраическому уравнению в конечных разностях:

х„+1=ах„-Ьх„2, п=\,2,... (5)

Поскольку управляющие параметры уравнения (5) со временем претерпевают изменения, необходимо определять значение управляющего параметра на отдельных временных промежутках, используя метод наименьших квадратов. Описав логистической кривой временной ряд урожайности озимой пшеницы на различ-

ных участках, получим кусочно-нелинейную аппроксимацию данного временного ряда. На рисунке 3 представлен исходный ряд данных и ряд, полученный в результате аппроксимации с помощью описанной выше технологии. «1

- Полученный ряд • • • • Исходный ряд

Рисунок 3 - Результаты кусочно-нелинейной аппроксимации временного ряда урожайности озимой пшеницы

С 1999 года по 2002 год динамическая система производства озимой пшеницы оптимально описывается дискретным отображением вида:

х„+1 =1.27 х„ -0.013-х^,где г = 1.27<3. (6)

Тогда прогнозное значение урожайности в 2003 году составляет

ДГ„, = 0,27721 = %„+1, откуда у„г1 = 24,26 ц/га. Фактическая урожайность озимой ь

пшеницы по Ставропольскому краю в 2003 году составила 23,6 ц/га при прогнозе 24,26 ц/га. В 2004 г. фактическая урожайность пшеницы озимой по Ставропольскому краю составила 34,1 ц/га при прогнозе 33,27 ц/га, что означает, что относительная ошибка прогноза менее 2,5 %. Прогноз урожайности озимой пшеницы на 2005 г. составляет 32,8 ц/га, на 2006 г. прогноз 26,4 ц/га, прогноз урожайности на 2007 г составляет 25,7 ц/га. Спад прогнозируемой урожайности озимой пшеницы-коррелирует с предстоящим циклическим спадом солнечной активности.

При описании динамической системы производства озимой пшеницы параметром урожайности с помощью уравнения (5) было получено, что с 1981 г. по 1985 г. значение управляющих параметров таково, что имеет место режим бифуркаций решений нелинейного уравнения. С точки зрения производства озимой пшеницы, это означает, что в данный период значение урожайности вместо 14,49 ц/га будет составлять либо 11,91 ц/га либо 15,77 ц/га, причем эти значения будут чередоваться, что соответствует поведению нелинейных систем с катастрофой типа «складка». Фактическое изменение урожайности озимой пшеницы за этот период совпадает с данным выводом, т.е. использованная для прогнозирования кусочно-нелинейная аппроксимация урожайности озимой пшеницы, описываемая моделью (5), даёт хорошие результаты при прогнозировании поведения урожайности нелинейно развивающегося зернового подкомплекса Ставропольского края.

Еще одним резервом повышения урожайности пшеницы является оптими-* зация системы агротехнического обслуживания в зерновом секторе. Создание

развитого рынка агротехнических услуг, распределённого оптимально по регио-> нам края, способно ускорить процесс динамики зернового подкомплекса АПК, а

организация этих услуг может стать одной из прибыльных областей сельскохозяйственного производства. Решение названной проблемы нуждается в предварительной проработке в виде математических оптимизационных моделей. В диссертации рассмотрены модели оптимизации функционирования и управления зерновым подкомплексом н сферой агротехнических услуг Ставропольского края и его районов. Целью моделирования является: определение оптимальных объёмов производства и реализации зерна по различным каналам, анализ экономических и организационных характеристик распределённой системы агротехнического обслуживания, при которых сельхозпроизводители региона получили бы максимальную прибыль от производства зерна.

Задача оптимизации распределения агросервиса в регионе имеет следующую постановку. Нужно найти такое распределение - вектор Х'-(хи ), 7 = 1 п - объёма услуг ] - того типа, выполняемых в к - том пункте распределенного в регионе агросервиса, который при максимальной допустимой прибыли в системе обслуживания минимизирует расходы производителей зерна согласно

целевой функции

5 = X X " ^^ ^ тах, (7)

У к

где Яд - случайный поток заявок на обслуживание, доходы от оказания услуг з - того типа, выполняемых в к - том пункте - I¡к и соответствующие затраты-С,,. Должна решаться двойственная проблема, состоящая в получении максимально возможной прибыли предприятиями агросервиса при минимально возможных затратах производителей зерна. Такое решение возможно, оптимально и лежит в так называемой седловой точке поверхности возможных решений, определяемых методами теории оптимизации.

Рассмотрена задача оптимизации производства зерна и работы пунктов сбыта зерна или зерновых бирж. Для производителей модель предполагает размещение зерна к реализации по различным каналам, которые имеют нижние и верхние ограничения по блокам и соответствующие цены и себестоимости единицы веса зерна Критерием оптимизации работы является прибыль, определяемая как разност ь между всей выручкой производителей от реализации зерна и себестоимостью. Целевой функцией эффективности работы производителей является прибыль

у* тах , (8)

] *

где У^ - объем реализованного _|-го вида продукции в к-том блоке; - цена реализации единицы продукции >го вида продукции в к-том блоке; С- себестоимость единицы реализованной продукции ¿-г о веда в к-том блоке.

Нужно найти такое распределение - вектор У'- (у'у,,у'у2 >—у)к). где у =1, т, которое максимизирует прибыль производителя зерна при ограничениях ^У)к - Вк{та\) . ограничение объемов продажи по к-ым каналам сверху, где 1

Вк (шах) - максимальная пропускная способность к-го канала Конкретная реализация предложенных оптимизационных моделей в настоящее время невозможна, вви-

ду неразвитости систем агромаркетинга, которые могут предоставлять оперативную информацию о таких параметрах обслуживания как .

Рыночный механизм поддержки производителей зерна государством может быть реализован по предложенной схеме и заключается в государственных закупках зерна по фиксированным ценам, обеспечивающим производителям разумную прибыль, рассчитанную для условий данного региона.

Основные научные положения, результаты и выводы представляют собой развитие новых подходов к созданию системы прогнозирования динамики развития урожайности пшеницы в Ставропольском крае, разработке оптимизационных математических моделей производства и рынка зерновых культур и проектированию размещения рынков агротехнической услуг и зерновых рынков в регионах края.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для получения прогнозов урожайности зерновых культур целесообразно использование моделей временных рядов. Для отражения динамики средней урожайности озимой пшеницы на территории Ставропольского края построены модели эволюции ряда на двух временных интервалах- с 1962 по 1989 гг. и с 1990 по 2003 1Г. На основе применения алгоритма моделирования динамических рядов, описывающих поведение равновесных систем, включая следующие шаги: выделение неслучайной составляющей временного ряда; оценка параметров модели; оценка точности модели; исследование случайной компоненты ряда с целью проверки адекватности модели - изучен каждый из полученных временных рядов.

2. В результате анализа поведения временного ряда урожайности озимой пшеницы с 1962 по 1989 года установлено, что он описывается обобщенной аддитивной моделью, средняя ошибка аппроксимации для которой составляет 19,95%. Временной ряд с 1990 года по 2003 год моделируется аддитивной трендо-вой моделью, средняя ошибка аппроксимации которой равна 3,88%. Поскольку все свойства компонент ряда, необходимые для признания модели адекватной, не выполняются, в работе использованы неравновесные методы обработки данных.

3. В процессе исследования влияния агротехнических приемов на произ-

водство озимой пшеницы в регионе рассмотрены однофакторные модели зависимости урожайности зерновых культур от показателей агротехнических приёмов. Уравнение многофакторной регрессии для зависимости урожайности от переменных агротехнических услуг и оценки коэффициентов регрессии свидетельствует, что наиболее существенными факторами агротехники являются- энергетические мощности, протравливание, борьба с вредителями и болезнями. Адекватность модели урожайности позволяет использовать её для краткосрочного прогнозирования производства пшеницы и оптимизации этого процесса.

4. В диссертации рассмотрен алгоритм получения нелинейной математической модели зернового подкомплекса АПК региона. Предложена методика исследования неравновесной нелинейной модели развития на основе логистического дифференциального уравнения, соответствующего в теории катастроф катастрофе тина «складка». Построена кусочно-нелинейная модель динамики развития зернового подкомплекса Ставропольского края. Показано, что в периоды с 1962 г по 1980 г. и с 1986 г по 2002 г производство зерновых находилось в эволюционном режиме развития. С 1981 г по 1985 г модель даёт диапазон бифуркаций "удвоения периода", т.е. значения урожайности чередуются и составляют, согласно модели, 11,91 ц/га или 15,77 ц/га, что соответствует катастрофе «складка» и данным динамического ряда. Такое поведение урожайности пшеницы не может быть принципиально описано эконометрическими моделями и является доказательством корректности и адекватности нового подхода в моделировании зернового подкомплекса.

5. Использованная для прогнозирования кусочно-нелинейная аппроксимация временного ряда урожайности озимой пшеницы даёт удовлетворительные реаульгаты при описании и прогнозировании поведения зернового подкомплекса Сопоставление прогнозных и фактических показателей урожайности озимой пшеницы в регионе показывает, что относительная ошибка прогноза около 2,5 %

6 Предложена методика выбора конфигурации и размещения пунктов агротехнического обслуживания и расчёта их необходимых технологических и экономических показателей в зависимости от инфраструктуры районов, количествен-

пых и функциональных характеристик заявок, мощностей и возможностей оказания услуг. С учетом этого разработана экономико-математическая модель регионального производства и реализации зерна, направленная на решение проблемы оптимального взаимодействия между основными рыночными факторами - предложе-' нием, спросом, ценой, доходностью. Инструментом её решения является линейное и нелинейное программирование и элементы теории массового обслуживания.

7. В ходе исследования рассмотрена задача построения экономико-математической модели оптимизации производства зерна и работы пунктов его сбыта - зерновых бирж. Для производителей модель предполагает его оптимальное размещение по каналам реализации, а критерием оптимизации работы является прибыль производителей Исходя из этого предложен рыночный механизм поддержки отечественных товаропроизводителей зерна

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лебедева И.В. Урожайность зерновых культур на территории Ставропольского края // «Наука Ставрополью». Сборник научных трудов. Вып. 2 -Ставрополь: Ставропольский ин-т «Бизнестранс», 2003. - 0,15 п.л.

2. Лебедева И.В., Лебедев В.И., Смыкова Н.В. Модели сезонных колебаний производства зерновых культур Ставропольского края // Сборник трудов 3 региональной научной конференции «Математическое моделирование и информационные технологии». - Георгиевск: Филиал СевКавГТУ, 2003. - 0,15 п.л., (в т.ч. авторских 0,05 п.л.).

3. Лебедева И.В., Лебедев В.И Модель оптимизации производства в агропромышленном комплексе // Материалы 48 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». - Ставрополь: СГУ, 2003. - 0,1 п.л. (в т.ч. авторских 0,05 п.л.).

4. Лебедева И.В. Эконометрические исследования урожайности пшеницы озимой на территории Ставропольского края // Материалы VII Региональной научно-технической конференции «Вузовская наука-Северо-Кавказскому району». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - 0,1 п.л.

5. Лебедева И.В. Прогнозирование производства зерновых в Ставропольском крае // «Математическое моделирование и информационные технологии» Сб. трудов четвёртой региональной научной конференции. Георгиевск -Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. - 0,15 п.л.

6. Лебедева И.В Многофакторный анализ урожайности зерновых культур Ставропольского края // «Наука Ставрополью». Сборник научных трудов. Вып.З. - Ставрополь: Ставропольский ин-т «Бизнестранс», 2004. - ОД 5 п.л..

7. Лебедева И.В. Корреляционный анализ урожайности зерновых // Наука Ставрополью. Сборник научных трудов. Вып.З. - Ставрополь: Ставропольский ин-т «Бизнестранс», 2004. - 0,2 п.л.

8. Лебедева И.В. Дисперсионный анализ математической модели урожайности зерновых Ставропольского края II Материалы XXXIII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ Т.1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. -0,1 п.л.

9. Лебедева И.В. Оптимизация функционирования зернового сектора агропромышленного комплекса // Материалы VIII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Т.1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. - 0,05 п.л.

10. Лебедева И.В. Модель производства зерна в Ставропольском крае // Материалы VIII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» Т. 1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. -0.1 п.л.

11. Лебедева И.В. Управление и нелинейная математическая модель производства зерна в Ставропольском крае // «Механизмы эффективного управления в рыночной экономике». Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Кисловодск: КИЭП, 2004. - 0,25 п.л.

12. Лебедева И.В., Смыкова Н.В. Нелинейная математическая модель производства зерна в Ставропольском крае // Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании. Труды первой международной научно-

технической конференции. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. - 0,2 пл., (в т.ч. авторских 0,1 п.л.).

13. Лебедева И.В. Модель управления зерновым подкомплексом и сферой услуг // Материалы XXXIV научно-технической конференции по результатам, работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ». Т1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. - 0,1 п.л.

14. Лебедева И.В. Система поддержки принятия решений при производстве зерна // Сб. статей III Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии научных исследований социально-экономических процессов». - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2005. - 0,2 п.л.

15. Лебедева И.В. Система прогнозирования зерновых культур Ставропольского края. Объединённый научный журнал // «Экономика и менеджмент». -Москва, 2005, №12. - 0,25 п.л.

16. Лебедев В.И., Лебедева И.В., Смыкова Н.В. Моделирование динамических систем на основе временных рядов. Методические рекомендации. ГОУ ВПО СевКавГТУ. Ставрополь, 2005. - 3,0 п.л. (в т.ч. авторских 1,0 п.л.).

s

Формат 60x84 1/16 Усл. печ л. 1,4 Уч.-изд л 0,9 Бумага офсетная Печать офсетная Заказ 786 Тираж 100 экз ГОУВПО «Северо-кавказский государственный технический университет» 355029 г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

1

е

РНБ Русский фонд

2007^4 568

у»

/ г 1 \

? 3 и С Г \ /

\ *5 У

\ л

29 ЛЕК "105

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Лебедева, Инна Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Методы исследования развития зернового подкомплекса регионального АПК

1.1. Исследования и данные по урожайности зерновых культур и зерновым рынкам Ставропольского края.

1.2. Эконометрические и информационные технологии в исследовании экономических систем.

1.3. Исследования по моделированию и прогнозированию урожайности в аграрном секторе экономики.

1.4. Модели оптимизации и управления развитием агропромышленного комплекса.

1.5. Выводы по первой главе. ^g

ГЛАВА 2. Эконометрические исследования урожайности озимой пшеницы на территории Ставропольского края

2.1. Исследование динамики урожайности озимой пшеницы на территории Ставропольского края.

2.2. Выделение циклических и остаточных компонент в динамике производства зерна в Ставропольском крае.

2.3. Исследование зависимости урожайности зерновых культур от факторов агротехнической обработки.

2.3.1. Исследования влияния на урожайность пшеницы фактора -энергетическая мощность.

2.3.2. Исследования влияния на урожайность пшеницы фактора -уровень борьбы с болезнями.

2.4. Многофакторный анализ зависимости урожайности пшеницы в Ставропольском крае от агротехнической обработки.

2.5. Выводы по второй главе.

0 ГЛАВА 3. Прогнозирование урожайности зерновых культур в Ставропольском крае

3.1. Прогнозы урожайности зерновых в Ставропольском крае на основе стационарных моделей.

3.2. Прогнозирование с помощью неравновесной модели урожайности пшеницы на территории Ставропольского края.

3.3. Нелинейная математическая модель и прогнозирование производства зерна в Ставропольском крае. ф 3.4. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. Построение оптимизационных моделей развития зернового подкомплекса АПК Ставропольского края

4.1. Функционирование и динамика развития зернового подкомплекса агропромышленного комплекса Ставропольского края.

4.2. Оптимизация функционирования и управление зерновым сектором

Ш агропромышленного комплекса.

4.2.1. Оптимизация функционирования и управление зерновым подкомплексом и сферой агротехнических услуг.

4.2.2. Оптимизация функционирования и управление зерновым подкомплексом и сферой зерновых рынков.

4.3. Выводы по четвёртой главе.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Системы прогнозирования и управления урожайностью зерновых культур"

Актуальность темы исследования^ Зерновой подкомплекс агропромышленного комплекса (АПК) является стержнем аграрной экономики России. Зерно является важнейшим продуктом, определяющим экономическое состояние многих отраслей сельского хозяйства, зерноперерабатывающей промышленности, потребительские возможности населения, а, следовательно, и социально -экономическую и политическую стабильность в обществе.

В ходе рыночной трансформации народного хозяйства страны, сопровождающейся глубоким финансово-экономическим кризисом, потребность в эффективном государственном регулировании резко возрастает. В отличие от других отраслей экономики сельское хозяйство, являющееся базовой отраслью агропромышленного комплекса, нуждается в помощи и поддержке государства, без которой невозможно обеспечение продовольственной безопасности страны. Особое положение зерна в структуре товарной продукции АПК обусловлено его важным значением как жизненно необходимого продукта питания, а также как основы кормовой базы для отраслей животноводства.

В условиях перехода от планового производства и централизованного распределения зерновых ресурсов к рыночной экономике, необходимо, прежде всего, совершенствовать формы государственной поддержки АПК, межрегиональные экономические связи по производству и реализации зерновой продукции. Эти проблемы особенно актуальны для Ставропольского края и требуют существенных изменений в разработке методических и практических рекомендаций по анализу, прогнозированию и управлению производством зерна в АПК с учетом агротехнических приемов и региональных особенностей. Именно поэтому поиск путей и методов организационно-экономического совершенствования механизмов и рычагов, обеспечивающих адекватное прогнозирование и регулирование зернового подкомплекса АПК в условиях ограниченности финансовых ресурсов, представляется актуальным.

Степень изученности проблемы^ Вопросы трансформации аграрного сектора экономики, создания современных организационных структур, рациональных форм и методов хозяйствования в сельскохозяйственном производстве широко и последовательно изучаются в экономической литературе, в том числе А.Н. Борисенко, А.Г. Зельднером, В.В. Кузнецовым, В.В. Милосердовым, А.В. Петриковым, Г.А. Романенко, А.Ф. Серковым, И.Г. Ушачёвым, Ф.И. Шакиро-вым и другими. Системный подход к исследованию особенностей регионального аграрного сектора через комплексное изучение экономики сельского хозяйства как единого целого использовался А.И. Алтуховым, Г.В. Беспахотным, И.Н. Буздаловым, И.Н. Буробкиным, A.M. Гатаулиным, В.А. Клюкачем, Э.Н. Крылатых, А.А. Никоновым, А.Е. Романовым, Г.И. Шмелевым, А.А. Шутько-вым и др.

В последние годы активизировалось исследование проблемы формирования и развития агропромышленного комплекса, продовольственного рынка и зернового комплекса в том числе, в работах Н.Г. Деркачёвой, А.С. Дудова, В.П. Савранского, B.C. Степановой, Б.А. Шогенова и других.

Вместе с тем, целостной концепции, определяющей закономерности и направления формирования и развития агропромышленного комплекса, в том числе его основы - зернового подкомплекса в полном объеме не разработано. Так, недостаточно изучены проблемы и особенности развития регионального зернового подкомплекса, целесообразными и своевременными являются исследования эволюции зернового подкомплекса АПК, направления его реформирования и развития в Ставропольском крае. Всё это и обусловило направленность диссертационного исследования.

Цели и задачи исследования. Целью проведенного исследования является выявление закономерностей формирования и развития зернового подкомплекса АПК Ставропольского края, разработка теоретических основ прогнозирования урожайности озимой пшеницы в регионе и построение оптимизационных моделей размещения распределённого рынка агротехнических услуг в крае.

Цель исследования предопределила необходимость постановки и решения следующих задач:

- определение предпосылок и организационного построения регионального зернового подкомплекса АПК с учетом современных условий;

- анализ сложившегося состояния, факторов динамики, тенденций трансформации и развития зернового подкомплекса АПК в регионе;

- разработка модели динамики производства зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае с учетом выделения циклических и сезонных компонент;

- проведение многофакторного анализа объективных условий, структуры и эффективности производства зерна в регионе;

- определение модели неравновесной динамики развития производства озимой пшеницы и обоснование системы прогнозирования ее производства на перспективу;

- исследование современной системы агромаркетинга и рынка агротехнических услуг в регионе и на этой основе разработка оптимизационной модели их размещения в Ставропольском крае.

Соответствие темы диссертации требованиям паспорта специальностей ВАК. Исследование выполнено в рамках специальностей: 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством, п. 15.34 - «Обоснование прогнозных сценариев развития агропромышленного комплекса, предприятий и отраслей сельского хозяйства»; 08.00.13 - Математические и инструментальные методы в экономике, п. 1.9 - «Разработка и развитие математических методов и моделей анализа и прогнозирования развития социально-экономических процессов общественной жизни» паспорта специальностей ВАК Министерства образования РФ (экономические науки).

Предмет и объект исследования. Предметом исследования явился комплекс экономических отношений, отражающих особенности регионального рынка производства зерна и динамику его развития в рыночных условиях.

Объектом исследования послужили системы прогнозирования производства зерна озимой пшеницы, а также оптимизационные модели развития зернового подкомплекса.

Теоретическая и эмпирическая база исследования. Диссертационное исследование основано на фундаментальных разработках отечественных и зарубежных учёных-экономистов по проблемам теории аграрной экономики, трансформации АПК, формирования современных организационных структур и совершенствования методов хозяйствования в АПК. В процессе обоснования положений, выводов и рекомендаций использовалось широкое разнообразие общепринятых научных методологических инструментов: в рамках системного подхода, применялись различные методы и приёмы экономического анализа, методы математической статистики, гармонический, корреляционный, множественный регрессионный анализ, методы исследования нелинейных динамических систем, методы теории оптимизации и массового обслуживания, экономико-математическое моделирование.

Информационно-документальной базой исследования являются законодательные и нормативные акты, данные Госкомстата Российской Федерации и Ставропольского края, материалы краевого комитета госстатистики о динамике средней урожайности озимой пшеницы на территории региона, аналитические данные отечественной и зарубежной справочной и научной литературы, ресурсы Интернета, а также собственные расчёты автора.

Научная новизна диссертационной работы заключается в комплексном подходе к изучению модели развития зернового подкомплекса аграрного сектора региона, разработке методических и практических рекомендаций по анализу и прогнозированию производства зерна с учетом агротехнических приёмов. Конкретная новизна исследований характеризуется следующими положениями: - по специальности 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством: экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами — АПК и сельское хозяйство:

• исследована динамика производства зерна озимой пшеницы в Ставропольском крае и на этой основе разработаны модели, иллюстрирующие смену режима эволюции ряда урожайности данной культуры;

• определены циклические и сезонные компоненты в динамике производства зерна в Ставропольском крае, обусловленные периодичностью солнечной активности и наличием лагов процессов, связанных с агротехническими приёмами обработки почвы;

• посредством анализа зависимости урожайности озимой пшеницы от факторов агротехнической обработки построены однофакторные и многофакторные модели для прогнозирования урожайности на перспективу;

- по специальности 08.00.13 — Математические и инструментальные методы в экономике:

• разработана система регрессионных моделей, характеризующих взаимосвязь интенсивности и эффективности производства зерновых, позволяющая делать краткосрочные прогнозы урожайности и оптимизировать базовые параметры формирования эффективных организационно-производственных структур;

• предложена методика среднесрочного прогнозирования динамики развития производства зерна озимой пшеницы с учетом природно-экономических условий Ставропольского края;

• разработаны модели оптимизации производства зерна в регионе, необходимые для реализации экономических и организационных мероприятий улучшения деятельности зернового подкомплекса АПК.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы состоит в том, что предложенные методические подходы и выводы позволяют дополнить и уточнить существующие представления о процессах и направлениях развития зернового подкомплекса региона, прогнозировать резервы его экономического роста.

Практическое значение работы определяется тем, что методические рекомендации по прогнозированию производства пшеницы могут быть использованы в планировании деятельности в зерновом подкомплексе АПК Ставропольского края. Внедрение предложений, вытекающих из оптимизационных моделей управления производством зерна в АПК на региональном уровне, могут быть использованы для улучшения организации работ в аграрном комплексе региона. Выводы и методы диссертационного исследования ориентированы на их использование в качестве средств разработки региональных программ прогнозирования и развития аграрного производства, для совершенствования механизмов управления зерновым хозяйством края.

Результаты исследования внедрены в деятельности финансовой инвестиционной фирмы «Траст», использованы в учебном процессе СГУ при разработке программ и учебных курсов по эконометрике и прикладным проблемам построения нелинейных математических моделей в экономике. Результаты могут быть использованы в учебном процессе в рамках дисциплин «Экономика предприятия», «Региональная экономика», «Менеджмент», «Управление развитием экономических систем», «Теория катастроф и рисков» и др.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации получили апробацию на следующих Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование в научных исследованиях» (Ставрополь, 2003 г.); Ill, IY Региональных научных конференциях студентов и преподавателей «Математического моделирования и информационные технологии» (Ставрополь, 2003, 2004 гг.); 48 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону» (Ставрополь, 2003 г.); VII и VIII Региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2003, 2004 гг.); XXXII, XXXIII и XXXIV научно-технической конференции преподавателей и студентов Сев-КавГТУ (Ставрополь, 2003, 2004, 2005 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Механизмы эффективного управления в рыночной экономике» (Кисловодск, 2004 г.); Международной научно-технической конференции «Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь, 2004 г.); III Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии научных исследований социально-экономических процессов» (Пенза, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 4 в соавторстве, общим объёмом 5,6 п.л. (в т.ч. авторских 3,13 п.л.).

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников (содержащего 243 наименования) и приложений. Основная часть материала изложена на 196 страницах машинописного текста. Работа содержит 20 таблиц, 42 рисунка, 4 приложения.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Лебедева, Инна Викторовна

Выводы и предложения по диссертации можно свести к следующим утверждениям:

1. Временной ряд, отражающий динамику средней урожайности озимой пшеницы по Ставропольскому краю, развивается во времени неоднородным образом с выраженными сменами режимов.

2. Обзор имеющихся в доступной литературе моделей урожайности показал, что на урожайность оказывают влияние природно-климатические и агротехнические факторы. Рассмотренные модели учитывают совместное действие на урожайность данных факторов, в то время как в естественных условиях нельзя оказать влияние на природные факторы, а агротехническими приемами можно управлять. Этим диктуется необходимость построения математической модели комплексного влияния на урожайность факторов сельскохозяйственного производства.

3. Для обработки статистических данных существует ряд компьютерных специализированных статистических пакетов, позволяющие применять самые современные методы математической статистики. Однако все описанные программы предназначены для построения математических моделей равновесных систем. Специальных компьютерных программных комплексов для обработки данных в случае неравновесия на сегодняшний день не существует.

4. Возникло противоречие между существующим уровнем знаний об экономике в области АПК, способами управления экономическими процессами в распределённой системе производства зерна, разветвлённой и многофункциональной системой агротехнического обслуживания и требованиями переходного периода к рыночным условиям с повышением конкурентоспособности Ставропольского АПК и сферы его обслуживания. Наличие этих противоречий определяет актуальность анализа существующей в условиях Ставропольского края системы обслуживания в агроиндустрии производства зерна и синтеза систем управления предприятиями агросервиса и хозяйствами АПК на основе экономических критериев оптимизации и закономерностей работы сетей по массовому обслуживанию сетей.

5. Временной ряд, отражающий динамику средней урожайности пшеницы озимой на территории Ставропольского края за период с 1962 по 2002 год, развивается во времени неоднородным образом с выраженными сменами режимов. Наличие смен режима эволюции ряда затрудняет построение единой модели ряда, вследствие чего строятся различные модели эволюции ряда на двух временных интервалах: с 1962 по 1989 год и с 1990 по 2003 год. Каждый из полученных временных рядов исследован отдельно. Использован алгоритм моделирования динамических рядов, описывающих поведение равновесных систем. Алгоритм включает следующие шаги: выделение неслучайной (закономерной) составляющей временного ряда; оценка параметров модели; оценка точности модели; исследование случайной компоненты ряда с целью проверки адекватности модели.

6. Поведение временного ряда с 1962 по 1989 года описывается обобщенной аддитивной моделью, средняя ошибка аппроксимации для которой составляет 19,95%: П(0 = 12,94 - 0,231 - 0,09t2 + 0,lr3

2,7559-cosf27t^'16-3,1416

2,0582'cos

1,7653-cos

32 v

2,5889 2n-■cos t-3 32

-0,3715 +

32 2,2726

2л: • t ■ 2 v 32 чайная компонента, руется уравнением

-0,6434 + 1,6195-cos

1,7684-cos 2nt-9

2n-t-l 32 1,5488

32

-0,1586 E, где E - слу

C 1990 года no 2003 год временной ряд модели-Ylit) = 36,423 - 3,465? + 0,231^ +

0,9582-cos

2л: • Г • 4

-3,1416 + 0,9577-cos

16 J

27Г-Г-2 16 1,2281 E. Средняя ошибка аппроксимации данной модели ряда равна 3,88%. 7. -Так как не выполняются все свойства необходимые для признания модели адекватной, (исследуемые ряды остатков не подчиняются нормальному закону, математическое ожидание случайной последовательности отлично от нуля), для моделирования данного временного ряда следует использовать неравновесные методы обработки данных.

8. Исследовано влияние агротехнических приемов на производительность зернового комплекса Ставропольского края. Чтобы результаты исследования были пригодными для практического использования и получения краткосрочных прогнозов урожайности, рассмотрены однофакторные модели зависимости урожайности от некоторых экономических показателей агротехнических приёмов сельскохозяйственного производства на территории Ставропольского края. Выявлено, что на урожайность зерновых на территории Ставропольского края наибольшее положительное влияние оказывают объем энергетических мощностей, приходящихся на один гектар посевных площадей, и уровень посевных площадей, обработанных для борьбы с болезнями зерновых.

9. Получена многофакторная модель комплексного влияния уровня агротехнических факторов на урожайность зернового комплекса. Приведённое уравнение многофакторной регрессии для стандартизованных переменных и оценки коэффициентов регрессии позволили по их абсолютной величине судить о том, какой аргумент в большей степени влияет на функцию урожайности зерновых. Спецификация модели показала, что наиболее существенными факторами агротехники являются: энергетические мощности -XI, протравливание - ХЗ, борьба с вредителями - Х5, борьба с болезнями -Хб. Получено следующее уравнение множественной регрессии для стандартизованных переменных: Y = 0,0003-Х7 + 0,1773-<Ш + 0,8701 -Х5 + 0,6236X6. Рассчитаны коэффициент корреляции R = 0,9479 и коэффициент детерминации R2 = 0,8986. Достаточно высокое значение коэффициента Л детерминации R означает, что модель объясняет более 89,86% разброса зависимой переменной относительно среднего значения. Средняя ошибка аппроксимации для полученного множественного уравнения регрессии равна 5,12%. Урожайность пшеницы озимой положительно зависит от объема энергетических мощностей и уровня борьбы с болезнями. Это означает, что с ростом энергетических мощностей на одну единицу при неизменных уровнях остальных факторов урожайность увеличивается незначительно, а увеличение на одну единицу посевных площадей, обработанных против болезней, при неизменном состоянии остальных факторов приводит к увеличению урожайности в среднем на 0,6 единиц.

10.Для проверки адекватности многофакторной модели исследованы остатки динамического ряда урожайности. График остатков имеет вид нормального распределения, что говорит об их случайном характере. Получаем, что фактически наблюдаемое значение критерия Дарбина -Уотсона d принадлежит промежутку [d2; 4- d2], следовательно, гипотеза об отсутствии автокорреляции остатков принимается, а полученная многофакторная модель является адекватной. Этот вывод позволяет использовать полученную многофакторную модель урожайности зерновых культур Ставропольского края для целей краткосрочного прогнозирования производства зерна и оптимизации этого процесса.

11 .Исследование динамических рядов урожайности зерна показало, что в периоды с 1962 года по 1980 год сельскохозяйственная система производства пшеницы зернового подкомплекса АПК Ставропольского края находится в стационарном состоянии. С 1981 года по 2004 год динамический ряд урожайности озимой пшеницы не является стационарным динамическим рядом и не может быть исследован обычными эконометрическими методами.

12.Поскольку для моделирования динамического временного ряда урожайности пшеницы Ставропольского края в период с 1981 по 2004 годы следует использовать неравновесные методы обработки данных, рассмотрен алгоритм получения и исследования простейших нелинейных математических моделей развивающихся экономических систем, каким является в этот период зерновой подкомплекс АПК края. Предложена методика получения на основе динамических рядов неравновесных нелинейных моделей развития макроэкономических систем на основе логистических дифференциапьных уравнений, соответствующих в теории катастроф элементарной ката-Ф' строфе типа «складка».

13.Предложена методика построения динамических нелинейных математических моделей развивающихся экономических систем с помощью динамических рядов как дискретных отображений нелинейной динамики. В зависимости от значения управляющего параметра нелинейной динамической модели в виде дифференциального уравнения или конечноразностного уравнения в развитии динамической системы выделяют: эволюционный период, бифуркационный период и режим динамического хаоса. На кажф дом из режимов предложена методика построения прогноза.

14.Построена кусочно-нелинейная модель динамики развития зернового комплекса Ставропольского края. Показано, что в периоды с 1962 года по 1980 год и с 1986 года по 2002 год сельскохозяйственная система производства зерновых находилась в эволюционном режиме развития. С 1981 года по 1985 год значение управляющего параметра попадает в диапазон бифуркаций "удвоения периода", что характеризуется переходом системы в устойчивый 2-цикл. Значения урожайности чередуются и составляют согласно модели 11,91 ц/га или 15,77 ц/га. В период с 1981 года по 1985 год фактические значения урожайности вместо средних 14,49 ц/га составляли 11,91 ц/га или 15,77 ц/га, причем эти значения чередовались. Такое поведение урожайности пшеницы не может быть принципиально описано экономет-рическими моделями и является доказательством корректности и адекватности нового подхода в моделировании развивающихся макроэкономических систем, в том числе зернового подкомплекса АПК Ставропольского края.

15.Использованная для прогнозирования кусочно-нелинейная аппроксимация временного ряда урожайности пшеницы озимой даёт удовлетворительные результаты при описании и прогнозировании поведения развивающегося зернового подкомплекса производства пшеницы Ставрополья. Фактическая урожайность озимой пшеницы по Ставропольскому краю в 2003 году составила 23,6 ц/га при прогнозе с помощью модели (3.6) 24,26 ц/га. По 2004 г. фактическая урожайность озимой пшеницы по Ставропольскому краю составила 34,1 ц/га при прогнозе 33,27 ц/га, что означает, что относительная ошибка прогноза около 2,5 %. %. Прогноз урожайности озимой пшеницы на 2005 г. составляет 32,8 ц/га, на 2006 г. прогноз 26,4 ц/га, прогноз урожайности на 2007 г составляет 25,7 ц/га.

16.Проведён анализ статистических данных по Ставропольскому краю, который показывает, что проявилась специализация земледелия на производстве товарного зерна, особенно пшеницы сильных, ценных и твердых сортов. Негативные последствия «перестроечных явлений» в крае меньше, нежели во многих других регионах Южного Федерального округа, они проявляются в следующем: резко сократилось внесение органических удобрений и наблюдается закономерное падение плодородия почвы; высокий удельный вес зерновых культур и крайне низкая доля кормовых культур свидетельствуют о несбалансированности предшественников, отсутствии севооборотов и непрерывном ухудшении плодородия почв; наблюдается ухудшение климатической ситуации в южных районах страны, отсутствие всех видов мелиорации, ухудшение экологической обстановки в результате нарушений в системах обработки почвы, обострение фитосанитарной обстановки, возрастание засоренности полей, увеличение необрабатываемых, заброшенных земель, отсутствие стройной системы семеноводства, несбалансированность растениеводства и животноводства, падение общей культуры земледелия. Всё это требует принятия незамедлительных комплексных мер по выводу аграрного сектора экономики из кризиса.

17.Найдена многофакторная модель зависимости урожайности зерновых культур Ставропольского края от факторов агротехнической обработки земель. Эта модель позволяет использовать её для целей прогнозирования производства зерна и оптимизации этого процесса. Расчеты с помощью методов группировок и корреляционно-регрессионного анализа по Ставрополью и регионам ЮФО РФ позволили выявить, наряду с общеизвестными факторами развития сельского хозяйства, такие факторы как структуры посевов, плотности крупного рогатого скота в сельскохозяйственных предприятиях. Наряду с химизацией сельского хозяйства, т.е. внесением минеральных, удобрений важную роль играют севооборот и внесение органических удобрений, имеющих особое значение для восстановления и повышения плодородия почвы.

18.С увеличением удельного веса кормовых культур в посевной площади с 18% до 30% урожайность зерновых культур возрастает на 10 ц/га (72%), т.е. важным фактором повышения продуктивности зернового подкомплекса является структурный, характеризующийся соотношением культур в посевах, соблюдением севооборотных требований. С позиций включённых в уравнения регрессии факторов, предшественники определяют порядка 0,33 урожайности зерновых.

19.Неадекватная кредитно-денежная, налоговая, инвестиционная политика государства, полный упадок отечественного машиностроения, упадок сельского хозяйства ведут к отсутствию продовольственной безопасности государства. Поэтому государство должно вернуться в экономику аграрного сектора и, предпринимая меры на макроэкономическом уровне, используя методы рыночного регулирования, обеспечить решение вопросов вывода из кризиса главной жизнеобеспечивающей отрасли - сельского хозяйства. Необходима постоянная, разумная протекционистская государственная политика, направленная на поддержание и развитие эффективности отечественного зернового хозяйства, которая должна обеспечить его интеграцию и конкурентоспособность на мировом зерновом рынке.

20. Предложена процедура многоэтапного проектирования и размещения рынков услуг в сфере агротехнической обработки и зерновых рынков в регионах края, с учетом потребительского спроса и экономических интересов производителей. Сначала выбирается конфигурация и размещение пунктов агротехнического обслуживания, затем расчёт их необходимых технологических и экономических характеристик в зависимости от инфраструктуры регионов, количественных и функциональных характеристик заявок, мощностей и возможностей оказания услуг.

21.Предложена экономико-математическая модель регионального производства и реализации зерна направленная на решение проблемы оптимального взаимодействия между основными рыночными факторами - предложением, спросом, ценой, доходностью. Инструментом решения экономико-математических задач является линейное и нелинейное программирование и элементы теории массового обслуживания, в результате из множества решений стохастической постановки задачи выбирается оптимальное решение с точки зрения разработанных критериев оптимальности.

22.Предложена концепция управления процессом агротехнического обслуживания, предполагающая реализацию управляющих воздействий в следующих подсистемах: ресурсов (ГСМ, ядохимикатов, удобрений, определение мощности и профилей пунктов обслуживания, квалифицированных кадров); конечного продукта услуг (производство агротехнических услуг, оценка их качества); организации (координации процессов обслуживания, технология выполнения услуг, маркетинга); менеджмента (прогнозирования, планирования выполнения работ, контроля качества, своевременности, денежных потоков, эффективности). Предложены рыночные механизмы эффективного управленческого воздействия государства на распределения ресурсов агротехнического обслуживания, организацию информационных структур и менеджмента.

23.Рассмотрена задача оптимизации производства зерна и работы пунктов сбыта зерна - зерновых бирж. Для производителей модель предполагает оптимальное размещение зерна к реализации по различным каналам, критерием оптимизации работы является прибыль производителей. Предложен рыночный механизм поддержки отечественных производителей зерна с использованием государством региональных рынков зерна.

Заключение