автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Комплекс экономико-математических моделей оптимизации планирования деревообрабатывающего производства в подсистеме текущего планирования "ОАСУ-Рослесхоз"

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕЖНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ

ДЕРЕВСЮБРАБАТЫВАВДЕГО ПРОИЗВОДСТВА НА УРОВНЕ

ОБЛАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Структура модели.

1.3. Информационные потоки в модели.

1.4. Вычислительные аспекты применения модели и расчет оптимального плана выпуска продукции народного потребления для Владимирского областного управления.

Выводы главы I

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ СУЩЕСТВОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО

РЕШЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ

ПЛАНИРОВАНИЯ ДЕРЕВООЕРАБАШВАЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

НА УРОВНЕ ОБЛАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА.

2.1. Общие положения.

2.2. Необходимые условия существования оптимального решения.

2.3. Оценка отклонения целевой функции модели от исходного значения при изменении параметров цравых частей ограничений

2.4. Устойчивость модели.

Выводы главы 2.

3. СОГЛАСОВАНИЕ ПЛАНОВЫХ РЕШЕНИЙ ОБЛАСТНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРЕДПРИЯТИЙ.

3.1. Постановка задачи согласования.

3.2. Двухэтапная схема согласования плановых решений.

3.3. Первый^этап,получения согласованных решений

3.4. Второй этап получения согласованных решений.

Выводы главы

4. ПОСТАНОЖА ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА НА УРОВНЕ ПРЕДПРИЯТИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ

4.1. Постановка задачи.

4.2. Структура модели.

4.3. Проблема существования оптимального решения.

4.4. Оценка отклонения целевой функции модели от исходного значения при изменении параметров правых частей ограничений

4.5. Устойчивость модели.

4.6. Вычислительные аспекты применения модели и расчет оптимальных планов выпуска продукции народного потребления из резервов ресурсов для предприятий Владимирской области. Выводы главы 4. 945. КОМПЛЕКС ЭКОНОМШО^ТЕМТШЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЩЕГГО ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЭШ.

5.1. Разработка плана деревообрабатывающего производства на базе оптимизационных методов

5.2. Место комплекса моделей в системе "ОАСУ-Рослесхоз" и возможности его дальнейшего развития

5.3. Методика расчета показателей оптимального плана деревообрабатывающего производства

5.4. Общие требования к программному и информационному обеспечению комплекса моделей.

5.5. Информационная база данных.

5.6. Краткое описание пакета программ для практической реализации комплекса моделей на ЭВМ. ИЗ

5.7. Экономическая эффективность применения комплекса моделей для планирования деревообрабатывающего производства.

Выводы главы

ЗАКЛШЕНИЕ

За последние годы в развитии народного хозяйства произошли значительные количественные и качественные изменения. Первостепенное значение приобрели вопросы совершенствования управления и планирования, проблема разработки научно-обоснованных планов, обеспечивающих наиболее рациональное и эффективное использование материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

В решениях ХХУ1 съезда КПСС /I/ и в материалах июньского (1983 г.) Пленума ЦК КПСС /2/, определяющих главные направления развития экономики нашей страны, подчеркивается необходимость коренного улучшения планирования и управления на основе применения современных экономико-математических методов и средств вычислительной техники.

Лесное хозяйство занимает важное место в системе отраслей народного хозяйства к' имеет свои особенности. К их числу относится наличие черт как добнващей, так и перерабатывающей отраслей. Производственный процесс на предприятиях лесного хозяйства включает заготовку древесины и ее переработку в полуфабрикаты и конечную продукцию.

В условиях общего повышения спроса на древесную продукцию и роста дефицита лесосырьевых ресурсов появляются объективные условия для интенсивного развития лесного хозяйства, что ведет к перерастанию специализированных на лесоуправлении хозяйств в комплексные лесохозяйственные предприятия. Усиленно развивается промышленное производство по переработке древесины, усложняется структура предприятий и система управления, Это определяет необходимость совершенствования методологии планирования деревообрабатывающего производства на базе современных методов,

В настоящее время для отрасли лесного хозяйства разрабатываются как отдельные экономико-математические модели производственной деятельности предприятий /3-7/, так и автоматизированные системы управления /8-9/. Среди этих исследований наибольшее развитие получили модели оптимального перспективного планирования развития и размещения предприятий лесного хозяйства /3, 10-11/, модели оптимального планирования сортшент-ных заданий предприятиям и задачи учета и оценки лесосечного фонда /12-15/.

В планировании деревообрабатывающего производства экономико-математические методы используются еще недостаточно, хотя работы в этом направлении ведутся.

В БелНИИДХ разработана модель развития и размещения лесопромышленного производстга /3/, относящаяся к подсистеме перспективного планирования и уровню отрасли. Вопросы постановки задачи оптимизации планирования деревообрабатывающего производства на уровне области и моделирование частных случаев производства изложены в /14, 16/. Однако в указанных работах остается открытой проблема адекватности разработанных моделей существующей иерархической структуре управления отрасли, не изучены вопросы согласования плановых решений, относящихся к различным уровням планирования и управления, а также не исследовано влияние возможных отклонений параметров моделей от исходных значений на решения. Это вызывает необходимость разработви новых оптимизационных моделей, учитывавших данные обстоятельства.

По согласованию с планово-экономическим управлением Мин-лесхоза РСФСР и Главным информационно-вычислительным центром Минлесхоза РСФСР задача оптимизации планирования деревообрабатывающего производства включена в план работ по созданию автоматизированных систем управления "ОАСУ-Рослесхоз" и "ТАСУ-лес-хоз".

Таким образом, оптимизация планирования деревообрабатывающего производства является актуальной задачей в научном и практическом отношении.

Целью исследования является разработка математического и программногообеспечения задачи оптимизации планирования деревообрабатывающего производства в виде программно реализованного комплекса экономико-математических моделей, использование которого при плановых расчетах будет способствовать повышению эффективности промышленной деятельности предприятий лесного хозяйства на основе оптимизации планирования их производственных заданий, вскрытию имеющихся резервов ресурсов, выбора рациональной структуры производства, специализации предприятий и наилучшему использованию производственных мощностей, лесосырь-евых, трудовых ресурсов и других элементов производства.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке комплекса экономико-математических моделей оптимизации планирования деревообрабатыващего производства, отличающегося адекватностью иерархической структуре управления и планирования отрасли, ориентацией на реальную информацию и формировалием в итоге проведения расчетов плановых решений, согласованных с интересами предприятий, целями областного управления и указаниями народнохозяйственного плана.

Для решения проблемы согласования плановых решений, относящихся к различным уровням планирования, и объединения моделей в единый комплекс создана и обоснована двухэтапная схема согласования, сочетающая элементы композиционного и декомпозиционного подходов и соответствующая реальной системе планирования.

Опираясь на блочную структуру моделей комплекса, получены их основные математические свойства: установлены условия существования оптимальных решений, доказаны оценки отклонения целевых функций от исходных значений и устойчивость моделей при изменении параметров правых частей ограничений. Полученные результаты имеют экономически содержательную интерпретацию и практическое приложение.

В соответствии со сложившимися принципами планирования и на основе реальной информации разработана методика расчета показателей оптимального плана деревообрабатывающего производства и вычислительные алгоритмы программных единиц, отличающиеся использованием математических свойств комплекса моделей для оценки качества и коррекции исходной информации, проведением анализа получаемых в процессе расчетов решений и определением максимальных производственных возможностей предприятий.

Практическая ценность работы состоит в том, что использование созданного комплекса экономико-математических моделей при планировании обеопечивает повышение объемов производства по переработке древесины в размере 10% на основе прежней технической базы предприятий и без увеличения отпуска лесосырье-вых ресурсов. Причем решение поставленной задачи осуществляется в соответствии со сложившимися в отрасли принципами и практикой планирования и на основе реальной информации, содержащейся в отчетности предприятий.

Предложенный комплекс экономико-математических моделей оптимизации планирования деревообрабатнваздего производства является инструментом для разработки научно-обоснованных планов и повышения эффективности промышленной деятельности предприятий.

Его программное обеспечение, разработанное в виде пакета прикладных программ, предназначено для предоставления плановым органам информации в виде набора вариантов оптимальных планов для принятия окончательных решений.

Выводы главы 5

1. В качестве инструмента разработки плана деревообрабатывающего производства предложен комплекс оптимизационных моделей, отличающийся адекватностью иерархической структуре управления отрасли лесного хозяйства, ориентацией на реальную информацию и формированием в процессе проведения расчетов плановых решений, согласованных с интересами предприятий, целями областного управления и указаниями народнохозяйственного плана.

2. Исследована связь комплекса моделей с оптимизационными моделями других подсистем "ОАСУ-Рослесхоз" и указаны возможности их дальнейшего развития по пути создания единой комплексной экономико-математической модели.

3. В соответствии со сложившимися принципами планирования и на основе реальной информации разработаны методика расчета показателей оптимального годового плана деревообрабатывающего производства и вычислительные алгоритмы программных единиц, отличающиеся использованием математических свойств комплекса моделей для оценки качества и коррекции исходной информации, проведением анализа получаемых в процессе расчетов решений и определением максимальных производственных возможностей.

4. Разработаны принципы построения, состав и структура информационной базы и программное обеспечение комплекса моделей в виде пакета прикладных программ, предназначенное для предоставления плановым органам информации для принятия окончательных решений.

5. Достоверность предложенного комплекса моделей подтверждается анализом экономической эффективности его применения для планирования выпуска продукции народного потребления на базе данных Владимирского областного управления лесного хозяйства. Полученные результаты подтверждают реальную возможность абсолютного прироста объема производства продукции народного потребления в действующих ценах на 695 тыс.руб. на основе прежней технической базы и без увеличения отпуска лесо-сырьевых ресурсов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации излагаются вопросы, связанные с применением экономико-математических методов на основных стадиях планирования деревообрабатывающего производства в отрасли лесного хозяйства.

Основные полученные.;-результаты и выводы состоят в следующем.

1. В качестве инструмента решения задачи оптимизации планирования деревообрабатывающего производства предложен комплекс экономико-математических моделей, отличающийся адекватностью иерархической структуре управления и планирования отрасли, ориентацией на реальную информацию и формированием в итоге проведения расчетов плановых решений, согласованных с интересами предприятий, целями областного управления и указаниями, народнохозяйственного плана.

2. Входящие в состав комплекса модели предназначены для оптимизации планирования на уровне областного управления и уровне предприятия и разработаны таким образом, что могут быть использованы автономно для решения разнообразных вопросов, связанных с промышленной деятельностью предприятия.

3. Для решения проблемы согласования плановых решений, относящихся к различным уровням планирования, и объединения моделей в единый комплекс создана и обоснована двухэтапная схема согласования, сочетающая элементы композиционного и декомпозиционного подходов и соответствующая реальной системе планирования.

4. Опираясь на блочную структуру моделей комплекса, получены их основные математические свойства: установлены условия существования оптимальных решений, доказаны оценки отклонения целевых функций от исходных значений и устойчивость моделей при изменении параметров правых частей ограничений. Полученные результаты имеют экономически содержательную интерпретацию и практическое приложение.

5. В соответствии со сложившимися принципами планирования и на основе реальной информации разработаны методика расчета показателей оптимального годового плана деревообрабатывающего производства и вычислительные алгоритмы программных единиц, отличающиеся использованием математических свойств комплекса моделей для оценки качества и коррекции исходной информации, проведением анализа получаемых в процессе расчетов решений и определением максимальных производственных возможностей предприятий.

6. Разработано программное обеспечение комплекса моделей в виде пакета прикладных программ, предназначенное для предоставления плановым органам информации в виде набора вариантов оптимальных планов для принятия окончательных решений.

7. Достоверность предложенного комплекса экономико-математических моделей подтверждается теоретическим доказательством его основных свойств и результатами экспериментальных расчетов показателей оптимального плана выпуска продукции народного потребления, проведенных на ЭВМ для Владимирского областного управления лесного хозяйства.

Практическая ценность полученных в диссертации результатов подтверждается справкой Минлесхоза РСФСР о практическом использовании результатов решения задачи'оптимизации планирования деревообрабатывающего производства.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1981. - 223 с.

2. Материалы Пленума ЦК КПСС. М.: Политиздат, 1983.80 с.

3. Волков В.Д., Дудин Д.Н. Оптимизация планирования лесного хозяйства. М.: Лесная пром-ть, 1975. - 152 с.

4. Авербух В.Г., Вайнтруб И.И., Шастин A.A. Математическая модель оптимального размещения лесосечного фонда. В кн.: Научно-исследовательские работы за 1977-1980 гг.: Сб.статей./ Минлесхоз РСФСР. - М.: Лесная пром-ть, 1983, с. 7-10.

5. Рукооуев Г.Н., Волков В.Д. Отраслевая автоматизированная система управления в лесном хозяйстве. М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1977. - 48 с.

6. Авербух Б.Г., Вайнтруб И.И. Применение ЭШ для размещения лесосечного фонда главного пользования. В сб.научн.тр. МЛТИ: Электроника и счетно-решающая техника в лесной и деревообрабатывающей промышленности, вып. 145, 1982, с. 54-57.

7. Мошкалев А.Г., Полянский Е.В. и др. Расчет размера главного пользования лесом на уровне лесхоза. Лесное хозяйство, 1973, № 9, с. 39-42.

8. Коробов П.Н. Экономико-математические методы планирования в лесной промышленности. М.: Лесная пром-ть, 1969."" 184 с.

9. Зобенько Ю.А. Некоторые вопросы оптимизации сортимент-ного планирования в системе ОАСУ-Рослесхоз. В сб.научн.тр. ЖГИ: Электроника и счетно-решающая техника в лесной и деревообрабатывающей промышленности, вып. 145, с. 63-66.

10. Организация и планирование лесохозяйственного производства / Под ред. Н.И.Кожухова. М.: Лесная пром-ть, 1980. -264 с.

11. Ситхина Д.Е., Петров А.Б. Научная организация и нормирование труда на деревообрабатывающих предприятиях. М.: Лесная пром-ть, 1979. - 343 с.

12. Справочник экономиста деревообрабатывающей промышленности / Под ред. В.С.Петрова. М.: Лесная пром-ть, 1974. -488 с.

13. Глушков В.М. Макроэкономические модели и принципы построения ОГАС. М.: Статистика, 1975. - 160 с.

14. Руководящие указания по разработке и развитию отраслевых автоматизированных систем управления (ОАСУ). М.: Госкомитет по науке и технике, 1980. - 58 с.

15. Алексеев А.М., Козлов A.A., Крючков В.Н. Моделирование экономических программ. М.: Статистика, 1980. - 112 с.

16. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. М.: Наука, 1978. - 352 с.

17. Голыптейн Е.Г., Юдин Д.Б. Линейное программирование. -М.: Наука, 1969. 424 с.

18. Дюкалов А.Н., Илютович А.Б. Математическое описание финансовых потоков в задаче экономического планирования. -Автоматика и телемеханика, 1972, № 10, с. 130-137.

19. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981. - 488 с.

20. Моисеев H.H. Математика управление - экономика. -М.: Знание, 1970. - 62 с.

21. Моисеев H.H. Современное состояние теории исследования операций. М.: Наука, 1979. - 464 с.

22. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. М.: Мир, 1975. - 502 с.

23. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. М.: Наука, 1975. - 616 с.

24. Поспелов Г.С., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Советское радио, 1976. - 440 с.32. ^vwpüVCuA'Vv о л, Uv^u^otfoo wvvoeieM: mA/Wuoctoüa^ QjA,d CupjrdCaoJbüonA -U '(U'kQjfCowt

25. Сл^гл^сц. , ftuvbüH, Cu.ftUirtocX \"tobQoJb cu^cLccdv" W^yWm pM.to.

26. Багриновский К.А. Основы согласования плановых решений. М.: Наука, 1977. - 304 с.

27. Ашманов С.А. Линейное программирование. М.: Наука, 1981. - 304 с.

28. Поляк Б.Т., Третьяков Н.В. Об итерационном методелинейного программирования и его экономической интерпретации.- Экономика и математические методы, 1972, том У1П, вып. 5, с. 741-751.

29. Канторович Л.В. Математические методы организации и планирования производства. М.^- Л.: ЛГУ, 1939. - 67 с.

30. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978. - 486 с.

31. Ивановский А.Г. Задачи стимулирования и получения объективных оценок в активных системах. Автоматика и телемеханика, 1970, № 8, с. 112-118.

32. Мартынов Г.В. Двухступенчатая оптимизация многоотраслевого комплекса по схеме "отрасль-комплекс". Экономика и математические методы, 1982, том.ХУШ, вып. 4, с. 653-666.

33. Механизм экономического стимулирования при социализме / Под ред. Н.П.Федоренко, П.Г.Бунича. М.: Экономика, 1973.- 356 с.

34. Федоренко Н.П. Некоторые вопросы теории и практики планирования и управления. М.: Наука, 1979. - 438 с.

35. Воеводин В.В. Линейная алгебра. М.: Наука, 1980.- 400 с.

36. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра. М.: Наука, 1974. - 296 с.

37. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1968,- 432 с.

38. Маркус M., Мише X. Обзор по теории матриц и матричных неравенств. М.: Наука, 1972. - 232 с.

39. Александров А.Д. Выпуклые многогранники. М. ; Л. : Гостехиздат, 1950. - 428 с.

40. Черников С.Н. Системы линейных неравенств. Успехи матем.наук 8, J6 2 /54/, 1953, с. 7-73.

41. Черников С.Н. Линейные неравенства. М.: Наука, 1968. - 488 с.

42. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Основы математического анализа. Часть I. М.: Наука, 1971. - 606 с.

43. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1981. - 544 с.— - ~ -й.- JH

44. Черников С.Н. Об основных теоремах линейных неравенств. Сибирский матем.ж. № 5, 1964, с. 1181-1190.

45. Иванов В.К., Васин В.В. , Танана В.П. Теория линейных некорректных задач и ее приложения. М.: Наука, 1978. -206 с.

46. Федоров В.В. Численные методы максимина. М.: Наука, 1979. - 278 с.

47. Келли Дж. Общая топология. М.: Наука, 1981. - 544с.

48. Багриновский К.А. Основы согласования плановых решений. М.: Наука, 1977. - 304 с.

49. Багриновский К.А., Берлянд Е.Л. Математические вопросы построения системы моделей. Новосибирск; Наука, 1976. -288 с.

50. Л/ l-W-w^AA^V у v о " —В y— ~ ^ — s jumc* auteur. ЩоЖкЛЪЪ, <$08, c.9i/-m.

51. Багриновский К.А., Берлянд Е.Л. Планирование и управление экономическими целенаправленными системами. Новосибирск: Наука, 1975. - 160 с.

52. Багриновский K.À., Бусыгин В.П. Математика плановых решений. М.: Наука, 1980. - 224 с.

53. Данциг1 Дж., Вольф Ф. Алгоритмы разложения для задач линейного программирования. Математика, 1964, т.8, Jé I,с. I5I-I60.

54. Данциг Дж. Линейное программирование, его применение и обобщения. М.: Прогресс, 1966. - 600 с.

55. Гермейер Ю.В. Введение в теорию исследования операций.- М.: Наука, 1971. 384 с.

56. Итеративные методы в теории игр и программировании -Под ред. В.3.Беленького, В.А.Волконского. -М.: Наука, 1974.- 240 с.

57. Э.Беккенбах, Р.Беллман. Введение в неравенства. М.: Мир, 1965. - 168 с.

58. Никайдо X. Выпуклые структуры и математическая экономика. М.: Мир, 1972. - 518 с.

59. Канторович Л.В., Акилов Г.П. Функциональный анализ в нормированных пространствах. М.: Физматгиз, 1959. - 384 с.

60. Вулих Б.З. Введение в теорию полуупорядоченных пространств. М. : ГИФМЛ, 1961. - 408 с.

61. Масси У., Столлингс Дж. Алгебраическая топология. -М.: Мир, 1977. 342 с.70. (slovùk 'У. fùxed pwoùni^ ou^ol 'i^jicyto^cccJL olejm (Ж K&iA.ÎCvu<ufi a^oi E^V-Vr YY\out\^^oJuccJLozUk^ J 4964, <9Se.

62. Багриновский К.А. Модели и методы экономической кибернетики. М.: Экономика, 1973. - 208 с.

63. Емеличев В.А., Комлик В.И. Метод построения последовательности планов для решения задач дискретной оптимизации. М.: Наука, 1981. - 208 с.

64. Баранюк В.А., Бичугов Е.С., Черкащенко А.И., Ураз-гильдиев Ш.У. Основы создания больших АСУ. М.: Советское радио, 1979. - 360 с.

65. Глушков В.М. Основные принципы построения автоматизированных систем управления. Киев: УкрНИИНТИ, 1969. - 34 с.

66. Отраслевые автоматизированные системы управления / Под ред. Н.П.Федоренко. М.: Наука, 1973. - 255 с.

67. Джермейн К. Программирование на IBM/360. М.: Мир, 1973. - 870 с.

68. Криницкий H.A., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Программирование и алгоритмические языки. М.: Наука, 1979. - 512 с.

69. Отраслевые методические указания по определению экономической эффективности использования в лесном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. -М.: Госкомитет СССР по лесному хозяйству, 1978. 18 с.

70. Айзенштат B.C., Лепешинский H.A. Система линейного программирования для ЕС-ЭШ. Минск: БелНИИИТИ, 1975. - 40 с.