автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Инструментальные средства математического моделирования многосвязных экономических систем

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МНОГОСВЯЗНЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

§ 1. Архитектура.

§ 2. Программная реализация. Структура классов.

§ 3. База данных. Сущности и связи.

§ 4. Модуль идентификации.

§ 5. Командный интерпретатор.

§ 6. Модуль визуализации и поиска равновесных множеств.

§ 7. Модуль расчета макропоказателей.

§ 8. Модуль просмотра результатов.

§ 9. Технология расчетов с помощью инструментального комплекса.

ГЛАВА II. МНОГООТРАСЛЕВАЯ МНОГОУРОВНЕВАЯ

ДВУХУКЛАДНАЯ МОДЕЛЬ: ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ,

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ, СЦЕНАРИЙ РАСЧЕТОВ.

§ 1. Схема мо дел и.

§ 2. Официальная статистика.

§ 3. Наполнение системы исходными данными.

§ 4. Идентификация бинарных взаимодействий.

4.2. Функции возможного предложения.

§ 5. Идентификация двухсторонних взаимодействий.

§ 6. Взаимодействие укладов экономики.

§ 7 Согласование бюджетной заявки со структурами межотраслевого баланса. Ввод параметров проекта в модель.

§ 8 Определение структуры экономики с помощью БД

§ 9. Сценарии расчетов.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ МНОГОУРОВНЕВОЙ 6-ТИ ОТРАСЛЕВОЙ МОДЕЛИ С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСА МОДЕЛИРОВАНИЯ

МНОГОСВЯЗНЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

§ 1. Численные исследования эластичности равновесных множеств бинарных взаимодействий.

§ 2. Прогноз ВВП России.

§ 3. Отраслевая динамика выпусков.

§ 4. Объем административного проекта и динамика выпусков.

Объем проекта 5% ВВП.

Объем проекта 15% ВВП.

§ 5. Структура административного проекта и динамика выпусков.

Моделирование экономических процессов - задача, интересующая многих исследователей. Часто смена экономических формаций или кризисная ситуация побуждала ученых к разработке новых теорий, и это объяснимо, ведь новые условия жизни заставляют применять новые идеи и способы моделирования [25]. Великая депрессия 1929-33-х годов в США побудила Дж. Кейнса к разработке своей Общей теории занятости процента и денег, согласно которой дополнительные государственные расходы на внутренние проекты стимулируют экономический рост [8] .

В нашей стране, долгое время развивавшейся при плановой экономике, экономической науке отводилась значительная роль. Специфика планирования заставляла заниматься детальной проработкой балансовых межотраслевых моделей типа затраты-выпуск. Работа над этими моделями была начата В.В. Леонтьевым в России еще в 20-х годах прошедшего столетия. Анализ экономики США [9], проведенный Леонтьевым, подтвердил правильность его модели. Работа Леонтьева получила всемирное признание и в 1973 году была удостоена Нобелевской премии в области экономики.

Огромный вклад в экономическую теорию был внесен Нобелевским лауреатом Л.В. Канторовичем, впервые введшим в математическую экономику аппарат линейного программирования [39].

Появление ЭВМ в середине 60-х годов дало возможность эффективно решать общие прикладные экономические задач, ранее считавшиеся неподъемными [61]. Были построены динамические многоотраслевые модели [35]. Возникло целое направление, численное моделирование экономических процессов [47].

Экономические реформы 90-х годов, подтолкнули ученых на разработку целого ряда моделей рыночной экономики [27] и экономики переходного периода, на их основании предложены методы антикризисного управления с помощью фискальных, ценовых, налоговых инструментов [53], [55], [62].

Реформирование российской экономики повлекло смену экономических укладов. Уклад, характеризующийся высокой степенью государственного контроля, крупными производственными заказами, фиксированными государственными ценами назовем административным. За последние десять лет доля административного уклада в экономике заметно снизилась и уступила место рыночному укладу. Однако, административный уклад не исчез, поскольку именно он и только он может отвечать за выполнение государственных программ, прежде всего оборонных, которые, как правило, являются чисто дотационными. Это делает актуальной для России проблему моделирования многоукладной экономики.

В ситуации, характеризующейся недозагрузкой производственных мощностей и безработицей крупный государственный проект, при условии контроля его исполнения, способен реанимировать простаивающие производства и вернуть людей на предприятия. Это заставляет строить математические модели, позволяющие дать оценку такого влияния.

Эффективное взаимодействие укладов внутри экономики открывает пути ее дальнейшего развития. Ориентация административного заказа на внутренние ресурсы и высокие технологии дает основания вместе с затратами на его выполнение рассматривать принесенный вместе с проектом стимулирующий эффект. Административный проект, таким образом, берет на себя роль управления [33]. Самые высокие в мире темпы роста китайской экономики многие исследователи связывают с тем, что в Китае выстроена и функционирует двухукладная экономическая система с государственным регулированием на верхнем уровне и рыночными механизмами в процессах купли-продажи [66].

Современное моделирование экономики невозможно без эффективного компьютерного инструментария [31]. За последнее десятилетие в этой области сделано много наработок, в том числе области финансово-экономического анализа [70], систем поддержки принятия решений [43]. Можно выделить гибкую систему экономического моделирования ЭКОМОД [56], разработанную в ВЦ РАН, способную рассчитывать модели макро и микроуровня.

Моделирование двухукладных систем ставит задачу обеспечения интерактивного режима прогнозирования, когда результаты влияния проекта видны в оперативном режиме. Это необходимо, чтобы в случае негативного влияние проекта, вовремя его скорректировать, и не допустить снижения темпов роста или разрушения продуктивности экономики.

Задача интерактивной визуализации динамического процесса также возникает, например, при решении задач оптимального управления [65], и за рубежом разработаны инструменты для ее графического представления [6].

Решение такого рода задач стало возможным лишь в последнее десятилетие, благодаря распространению персональных компьютеров и большому росту их производительности.

Построение интерактивных систем, технологии, используемые при разработке подобного программного обеспечения, являются сами по себе актуальными научно-техническими проблемами, которым в мире уделяется большое внимание [29], [41]. Использование методологий унифицированного моделирования [4], структурного анализа [10], моделирования процессов работы пользователя с программным обеспечением [11] позволяет повысить качество разрабатываемых программных продуктов. Однако при этом важно соблюсти баланс между универсальностью, совместимостью и нацеленностью на решение конкретной задачи [63], [64], в нашем случае, задачи моделирования многосвязных многоукладных экономических систем.

Данная работа продолжает цикл научных разработок ведущихся на Кафедре экономики и управления МФТИ по договору с Министерством обороны РФ, направленных на разработку моделей развития экономики страны во взаимодействии рыночного и административного секторов.

Особенность моделей заключается в представлении рыночных взаимодействий между экономическими агентами. Взаимодействия моделируются не на языке функций спроса и предложения, как это делается традиционно, а с помощью телесных множеств спроса и предложения [23], формируемых функциями рентабельности, полезности и т.п., в многомерных пространствах цен и объемов сделок на рынках [44].

Была построена Комплексная одноуровневая двухукладная модель [24] и с ее помощью выявлено, что дополнительный административный проект при определенных обстоятельствах может оказывать стимулирующее влияние не только на ассоциированный с проектом сектор экономики, но и на ее рыночную часть. Было установлено, что стимулирующий эффект сильно зависит от структуры проекта.

Следующая цель состояла в выяснении, как распределяется воздействие проекта по отраслям экономики. Для этого была построена Многоуровневая многоотраслевая двухукладная модель.

Целью данной диссертационной работы является разработка гибкого инструментария, позволяющего моделировать многоотраслевые двухукладные экономические системы, строить траектории их развития, отслеживать влияние проекта на экономику в целом и экономического агента в отдельности и, при необходимости, вносить оперативные коррективы в процесс вычислений, изменяя величину или структуру проекта. Работоспособность предложенного инструментария проверялась в рамках вариантных расчетов влияния административных проектов на экономику.

Работа посвящена построению средств моделирования многоотраслевых экономических систем. Однако, сохранение ее смысловой и логической целостности невозможно без описания принципов локально-оптимального поведения экономических агентов, моделирования рыночных взаимодействий и функционирования системы. Эта информация вынесена в Приложение I. Используемые модели экономических агентов разработаны под руководством С.И. Бирюкова на кафедре Экономики и управления МФТИ. Читателям, не знакомым с этими моделями, можно начать с этого приложения.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Разработана технология вариантных расчетов в системе многоукладной многоотраслевой экономики.

2. Разработаны программные функциональные модули, моделирующие экономических агентов и их взаимодействия на всем множестве рынков.

3. Разработан комплекс программ для моделирования многосвязных экономических систем, позволяющий производить вариантные расчеты в моделях многоукладной многоотраслевой экономики.

4. Разработана и реализована средствами комплекса шестиотраслевая двухукладная модель национальной экономики и проведена ее идентификация (более 120 отраслевых множеств спроса-предложения). Проведенные расчеты показали адекватность разработанных алгоритмов идентификации.

5. Проведены ретроспективные расчеты экономической динамики (подтвержденные статистикой) и расчеты на срок до 2008 года с учетом вариантов объема и структуры государственных административных проектов.

6. Выявлено существование оптимального объема бюджета административного проекта с точки зрения стимулирующего эффекта на экономику в условиях российской действительности.

7. Экспериментально обнаружено, что объемы межотраслевых поставок слабо зависят от договорных условий. Цены, наоборот, определяются условиями договора и могут привести к разрушению продуктивности экономики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение реальной статистической информации и конкретики государственных расходов России показало возможность проведения вариантных расчетов экономической динамики в условиях многоукладное™ на национальном и отраслевом уровнях.

Конкретные ответы на возникающие вопросы могли быть получены только в результате численных экспериментов проводимых с помощью инструментального комплекса моделирования многосвязных экономических систем.

В диссертационной работе получены следующие

1. Biryukov S.I., Volkov Yu.N., Saushkin O.O. Macroeconomic model for predicting financial and economic indices. Phystech Journal. 1996, Vol. 2, № 5. p. 58-70.

2. Bucknall J. The tomes of Delphi: algorithms and data structures. Wordware Publishing, 2001, 525 p.

3. Cobb G.W., Douglas P.H. A theory of production. Amer. Econ. Rev. 1928,March Suppl., p.139-165.

4. Fowler M., Scott K. UML distilled. A brief guide to modern modeling language. Addison-Wesley Pub Co, 1999, 185 p.

5. Gertler M. Financial Structure and Aggregate Economic Activity / Journal of Money, Credit and Banking. Aug. 1998.

6. Grune L., Metscher M., Ohlberger M. On Numerical Algorithm and Interactive Visualization For Optimal Control Problems / Computing and Visualization in Science #4, 1999, Vol. 1, p 221-229, Springer Berlin.

7. Human Development Report 2002. United Nations Development Programme. Oxford University Press, N.Y., 2002.

8. Keynes J.M. The General Theory of Employment, Interest and Money. Harcourt, Brace, New York, 1936.

9. Leontiev W. W. Quantitative Input and Output Relations in the Economic System of the United States //Review of Economic Statistics, 1963, № 18, p. 105-125.

10. Marka D., McGowan C. SADT: Structured Analysis and Design Techniques. McGrow Hill Text, 1988, 392 p.

11. Marka D., McGowan C. IDEF0: Sadt business process&enterprise modelling, Eclectic Solutions Corp., 1993, 392 p.

12. Microsoft Access 2000 Complete reference. Microsoft Press, 2000, 604 p.

13. Solow R. A Contribution to the Theory of Economic Growth. Quarterly Journal of Economics, February 1956.

14. Shewchuk J.R. Delaunay refinement algorithms for triangular mesh generation Computational Geometry Vol. 22, Issues 1-3, May 2002, Pages 21-74.

15. Ашманов С.А. Введение в математическую экономику. М.: Наука, 1984, 293 с.

16. Белиоеская Л.Г., Богомолов И.А., Ковалев А.Д. Обработка карт изолиний двумерных функций // Вычислительные методы и программирование. Электронный журнал. №2, 2000. с. 15-23 (http://www.srcc.msu.su/num-meth/zhurnal/tom 2000/art2 3.html).

17. Бирюков С.И. Оптимизация. Элементы теории. Численные методы: Учебное пособие. М.: МФТИ, 1995 - 232 с.

18. Бирюков С.И., Волков Ю.Н., Гусев В.Б., Осадчий Н.А., Савчук Н.Ф., Стесев Д.Н. Система экономического анализа административных проектов. Препринт МФТИ. М.:МФТИ, 2000.

19. Бирюков С.И., Кравченко С.А. Равновесие и оптимумы в системе взаимодействующих производств: Препринт МФТИ N1. М.:МФТИ, 1996.

20. Бирюков С.И., Осадчий Н.А., Савчук Н.Ф. Комплексная двухукладная модель национальной экономики. // Национальная экономика. Сб. ст. -М.Международный университет, 2000 с. 61-71.

21. БлаугМ. Экономическая мысль в ретроспективе. М.: Дело Лтд., 1994

22. Бурков В.Н., Заложнев А.Ю., Леонтьев С.В. и др. Механизмы финансирования программ регионального развития. Рос. акад. наук. Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова. М.:Ин-т проблем упр., 2002 - 55 с

23. Бурков В.Н., Горгидзе И.И., Новиков Д.А., Юсупов Б.С. Модели и механизмы распределения затрат и доходов в рыночной экономике. М.:ИПУ РАН, 1997.

24. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. М.гФакториал, 2002 - 824 с.

25. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. СПб.: Питер, 2001.

26. Гасанов Э.Э., Кудрявцев В.Б. Теория хранения и поиска информации. -М.: Физматлит, 2002 282 с.

27. Гусев В.Б. Инструментальная поддержка сложных динамических моделей. Проблемно-ориентированные программы. Модели. Интерфейс. Обучение./ Сб. трудов. М.: Институт проблем управления, 1990.

28. Гусев В.Б., Бирюков С.И. Задачи и методы анализа индикаторов структурной динамики экономических систем. Препринт. М.: Институт проблем управления, 1998.

29. Дюкалов А.Н., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Теория управления и экономические системы. I. Проблемы описания. М.:Автоматика и телемеханика, 1974, № 12 -с 111-119.

30. Иваншов Ю.П., Лотов А.В. Математические модели в экономике. М.: Наука, 1979.

31. Иваншов Ю.П., Петров А.А. Динамическая модель расширения и перестройки производства (я-- модель). В сб. «Кибернетику на службу коммунизму», том 6. - М.: Энергия, 1971 - с. 23-50.

32. Иванов Ю.Н. Токарев В.В Уздемир А.П. Методологические основы экономического планирования (проблемы описания): Учебное пособие МФТИ. М.: МФТИ, 1988.

33. Иващенко А. А., Колобов Д. В., Кулибаба М. С. Интерактивные алгоритмы с визуализацией для решения многокритериальных нелинейных задач экономического взаимодействия./ Тезисы XLIV научной конференции МФТИ, Часть VII. М.:МФТИ, 2001 - с 70.

34. ЪЪ.Калачев В. Н., Немчинов Б. В., Кривоножко В. Е. Задачи планирования в гибких производственных системах. // Автоматика и телемеханика. 1995. №6, с. 155-164.

35. Канторович JI.B. Экономический расчет наилучшего использования ресурсов. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

36. Кривоножко В. Е., Пропой А. И., Сеньков Р. В., Родченков И. В., Анохин П.М. Анализ эффективности функционирования сложных систем М.: Открытые Системы, 2001.

37. Кравченко С.А. Натуральный обмен и условия рыночного равновесия: Препринт МФТИ N1. М.:МФТИ, 1996.

38. Колобов Д.В., Осадчий Н.А. Исследование влияния государственных проектов на экономику страны / Тезисы XLV научной конференции МФТИ, Часть VII. М.:МФТИ, 2002 - с 112.

39. Ав.Лаврушин О.И. Внутренняя норма рентабельности в банковской сфере ипогрешности ее измерения / Банковские услуги, №3, М.: 2002. 47. Лебедев В.В., Лебедев К.В. Математическое и компьютерное моделирование экономики. М.: НВТ-Дизайн, 2002.- 256 с.

40. Лившиц В.Н. Оптимизация при перспективном планировании и проектировании. М.: Экономика, 1984.

41. Моисеев Н.Н., Иваншов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации М.: Наука, 1978 -352 с.

42. Петров А.А., Поспелов И.Г. и др. Оценки последствий экономической реформы и крупных технических проектов для экономики СССР. М.: Вычислительный центр АН СССР, 1990.

43. Поспелов ИТ., Гуриев С.М. Модель общего равновесия экономики переходного периода. // Математическое моделирование, 1994, т. 6, №2, с. 3-21.

44. Райордан Р. Основы реляционных баз данных. М.: Русская редакция, 2001.

45. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. М.: 2001.

46. Сакс Дж.Д., Ларрен Ф.Б. Макроэкономика. Глобальный подход: Пер. с англ. М.: Дело, 1999 - 848 с.

47. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи, методы, примеры. М.: Физматлит, 2002 - 320 с.

48. Саушкин О.О. Моделирование ценовых и финансовых воздействий на экономическую динамику: Препринт МФТИ №2. М.:МФТИ, 1998 - 32 с.

49. Советов ЕЯ., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.:Высшая школа, 2000 - 344 с.

50. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения: Пер. с англ. -М.: Вильяме, 2002 624 с.

51. Тер-Крикоров A.M. Оптимальное управление и математическая экономика. М.: Физматлит, 1977.

52. Титаренко М. Постепенное создание многоукладной экономики фактор успеха реформ в Китае // Проблемы теории и практики управления. № 6, М.: 2000.

53. Фишер С., Дорнбуш Р., Шмалензи Р. Экономика: Пер. с англ. М.: Дело, 1997 - 864 с.

54. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование: Пер. с англ. -М.:Мир, 1975 536 с.

55. Чистяков В. Информационная система и реляционная СУБД. // Оптим, Технологии клиент-сервер №1, М.:2002.

56. Чуканова О. В. Технология повышения финансового результата предприятий и корпораций. М.:"Издательство ПРИОР", 2002.

57. Щербаков В. Управленческие решения и экономический рост. // Проблемы теории и практики управления. № 5, М.: 2002.

58. Библиотека численного анализа НИВЦ МГУ (http://www.srcc.msu.su/num anal).

59. Национальные счета России в 1989-1995. Издат., центр Госкомстат России, М., 1997.

60. Социально-экономическое положение России. № 1-12. Издат., центр Госкомстат России, М.: 1997.

61. Социально-экономическое положение России. № 1-12. Издат., центр Госкомстат России, М.: 1998.

62. Социально-экономическое положение России. № 1-12. Издат., центр Госкомстат России, М.: 1999.

63. Социально-экономическое положение России. № 1-12. Издат., центр Госкомстат России, М.: 2000.

64. Статистический портал ГУ-ВШЭ. Центр анализа данных. Статистическая база данных по российской экономике. (bttp.V/stat.hse.ru/).