автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование структур производств пищевых продуктов

На правах рукописи

Жирков Андрей Владимирович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

СТРУКТУР ПРОИЗВОДСТВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 та 2011

Л/Тг^тгт>о ОГИ 1

4848271

4848271

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» на кафедре «Компьютерные технологии и системы».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Митин В.В.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Красинский А.Я.

доктор технических наук, профессор МышенковК.С.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт молочной промышленности (ВНИМИ)

Защита состоится «0» (AtCrt/f 2011 г. в -jJi_ час. мин. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.149.04 при Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, 33, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Московского государственного университета прикладной биотехнологии».

Автореферат разослан «йУ » мая 2011 г.

Актуальность исследовании

В последнее время, с выходом в нашем государстве национальных проектов, а именно «Национальный проект «Развитие АПК», идет большая работа по пересмотру старых подходов и поиску новых методов повышения эффективности деятельности предприятий во всех отраслях АПК. Одной из основных задач, стоящих перед Министерством сельского хозяйства, является экономия ресурсов, обеспечение высокой эффективности деятельности предприятий, снижение затрат при производстве, а также поддержке развития сельского хозяйства путем дотационных вливаний. Особенно остро эта проблема проявляется в молочном секторе АПК РФ.

В современных условиях в связи с необходимостью быстрой адаптации предприятий к динамике рыночной конъюнктуры и изменениям финансового состояния в стране весьма актуальным и перспективным является внедрение математических методов моделирования в практику управления и решение задач планирования эффективности деятельности предприятий, и их компьютеризация. Повышение эффективности деятельности предприятия не обязательно должно быть связано с улучшением технических (производственных) процессов, также значительный вклад в эффективность производства вносит правильная система денежных потоков на предприятии, справедливая заработная плата и система воспроизводства основных оборотных средств.

Традиционный путь решения подобных задач, основанный на проведении натурных экспериментов, приводит к значительным временным и материальным затратам. Одним из основных путей решения проблемы является применение компьютерных технологий, позволяющих заменять реальные объекты математическими моделями, адекватно отражающими наиболее важные закономерности исследуемых явлений.

Современное производство представляет собой сложную динамическую систему процессов, характеризующуюся многочисленными параметрами. Поэтому при моделировании и анализе функционирования таких систем, в настоящее время, применяются методы исследования операций, сетевого планирования, математического программирования и т.п.

Методами решения и анализа задач моделирования эффективности деятельности предприятий и близкими проблемами занимались многие отечественные специалисты: Ю. А. Ивашкин, В.Ф. Жданов, И.Н. Дорохов, H.H. Липатов, А.Б. Лисицын, A.B. Бородин, Е.С. Вентцель, И.С. Иваненко, В.В. Родионов, К.В. Ершов и многие другие. Среди зарубежных авторов можно назвать следующих: Р.В. Конвей, В.Л. Максвелл, Л.В. Миллер, Н. Ашфорд, Х.П.М. Стентон, Ф. Хейт и других.

Несмотря на усилия ряда исследователей, специалистов в области моделирования эффективности деятельности предприятий еще остается много нерешенных вопросов; математическое моделирование формирования эффективной системы денежных потоков на предприятии, определение достойной заработной платы и моделирование организации системы

воспроизводства основных оборотных средств. Решению этих проблем и посвящена данная диссертационная работа.

Цель диссертационной работы заключалась в разработке математической модели и программного обеспечения для исследования структур производств пищевых продуктов молочного сектора АПК РФ, формирования эффективной системы материальных потоков на предприятии и организации системы воспроизводства основных оборотных средств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• разработка модели и алгоритма взаимодействия подсистем молочной отрасли АПК РФ;

• анализ существующих методов математического моделирования, подходящих для исследования структур производств пищевых продуктов с точки зрения вида модели и её ограничений;

• разработка оптимальных вариантов организации деятельности предприятий молочной отрасли РФ;

• разработка программного комплекса для реализации модели системы воспроизводства основных оборотных средств;

• разработка методов и алгоритмов формирования дотационной системы стимулирования молочного сектора АПК РФ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы математического моделирования, системного анализа, математического программирования, объектно-ориентированного программирования и прикладные математические программы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод математического моделирования эффективности производства предприятий молочного сектора АПК РФ;

2. Структура математической модели взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ с использованием аппарата ТАУ для анализа и прогнозирования состояния системы и принятия оптимальных решений в условиях неопределенности и риска;

3. Алгоритмы и диалоговые процедуры модели системы воспроизводства основных оборотных средств предприятий молочного сектора АПК РФ;

4. Методы и алгоритмы формирования дотационной системы стимулирования молочного сектора АПК РФ.

Научная новизна.

1. Для предприятий молочной отрасли АПК РФ впервые разработан и представлен метод структурного моделирования эффективности взаимодействия;

2. Разработаны математические модели и алгоритмы по анализу и прогнозированию состояния предприятий в текущих условия молочного сектора производства в РФ;

3. Разработаны алгоритмы и их программная реализация для оценки эффективности взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ в рамках созданной математической модели;

4. Разработана программная реализация математической модели системы воспроизводства основных оборотных средств предприятий отрасли с возможностью прогнозирования.

Практическая ценность и реализация результатов.

1. Разработано программное обеспечение математической модели эффективности взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ, позволяющее осуществлять анализ и прогноз принятия оптимальных решений в условиях неопределенности и риска.

2. Разработан пользовательский интерфейс, обеспечивающий диалоговое моделирование в режиме численного эксперимента для систем с различными параметрами и стратегиями развития.

3. Разработана система расширенного воспроизводства предприятий в условиях неопределенности и риска, позволяющая моделировать оптимальное распределение потоков денежных средств по фондам предприятия.

4. Разработана методика обоснования принятия решений при государственном финансировании (дотации) для предприятий молочного сектора АПК РФ.

Результаты использованы в ООО «Нуклон» и в учебном процессе в дисциплинах САПР, системного анализа и др. Московского Государственного Университета Прикладной Биотехнологии.

Апробация научных результатов.

Основные результаты диссертационной работы на различных этапах её выполнения докладывались и обсуждались на:

1. Международном форуме Министерства Сельского Хозяйства РФ «Мясная промышленность. Куриный король/VIV Russia - 2007».

2. VII Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» 2008

3. Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007.

4. Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2008.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работы в статьях и материалах международных конференций, 2 из них в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы, содержащего 124 наименования, и 5 приложений. Основной текст занимает 118 страниц машинописного текста, содержит 25 рисунков и 6 таблиц. Приложение состоит из 37 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулирована цель и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен аналитический обзор научно-технических публикаций, посвященных вопросам эффективности функционирования предприятий, а в частности предприятий молочного сектора АПК РФ.

Проанализирована реальная ситуация в молочной отрасли АПК РФ, статистические данные Федеральной службы государственной статистики, которые свидетельствуют о том, что вклад фермерских хозяйств в производство молочных продуктов составляет 0,05-0,1% от общего объема.

Фермерские хозяйства в основном мелкотоварные, которые не имеют перспективы, поскольку характеризуются низкой производительностью и неконкурентоспособностью, что требует объединения усилий в решении обработки и сбыта продуктов, закупки семян и горючего, ремонта техники, эксплуатации оборудования разного назначения и пр.

Личные хозяйства (ЛХ) созданы для удовлетворения собственных потребностей семей, однако по статистике большинство ЛХ производят продукты и для продажи. Доля ЛХ в производстве молочных продуктов ежегодно увеличивается. Производственные показатели в ЛХ выше, чем в сельхозпредприятиях.

Особенностью ЛХ является то, что они являются как бы «надомными работниками» для сельхозпредприятий, которые не связаны с ними формальными договорными отношениями. Поэтому мелкотоварные личные подсобные хозяйства оказались экономически выгодными для их владельцев. Возможная поддержка ЛХ сельхозкооперативами заключается в приобретении удобрений, обеспечении определенного вида работ механизмами и горючим, содержании на выпасах личного скота вместе с общественным. Сельхозпредприятия могут также скупать продукты в ЛХ и организовывать их продажу.

Состав молочной отрасли АПК можно представить в виде четырех подсистем: сельхозкооперативы с различными формами собственности, личные хозяйства работников кооперативов, подсобные хозяйства промышленных предприятий и фермерские хозяйства. Основной вклад в производство молочной продукции осуществляют первые две подсистемы, между которыми существует определенное разделение труда. Следовательно, анализ текущего состояния перспектив развития этих взаимодействующих подсистем является актуальным и требует соответствующих исследований и разработок.

В процессе исследования были рассмотрены методы линейного программирования, методы нелинейного, целочисленного, динамического программирования, а также методы корреляционно-регрессионного анализа. В результате сделан вывод, что построение структурных моделей позволяет дать количественную характеристику связи, зависимости и взаимной обусловленности экономических показателей рассматриваемых систем. А также структурная модель служит средством анализа экономического развития системы одновременно являясь важным инструментом прогнозных и плановых расчетов.

В работе показано, что ведущим направлением математического программирования в экономике является исследование производственных функций. Производственные функции охватывают математическое моделирование зависимостей, существующих между такими показателями производственной деятельности, как объем выпускаемой продукции, капитальные затраты, фондоотдача, производительность труда и др. Они позволяют количественно оценить и численно представить степень влияния различных факторов на результат процесса производства. Одним из наиболее важных направлений использования производственных функций является анализ эффективности ресурсов производства.

С помощью производственных функций можно исследовать не только эффективность трудовых затрат, использования производственных фондов, природных и других ресурсов, но и их взаимодействие. Выявить границы взаимозаменяемости ресурсов и рациональные их пропорции, влияющие на конечный результат производства.

Существенную роль играют производственные функции как инструмент прогнозирования конечных результатов производственной деятельности. На основе анализа количественного роста и повышения эффективности ресурсов производства, типа и темпа научно-технического прогресса производственные функции дают возможность рассчитать прогнозируемые величины экономических показателей.

Математическое исследование производственных функций позволяет получить ряд показателей, связанных с содержанием и формой функции и дающих широкие возможности для анализа и выводов о характере изучаемой зависимости.

Из приведенного в работе анализа области применения математического моделирования можно сделать вывод, что рассматриваемая в диссертации модель относиться к структурному типу, который характеризует систему как объект со своим устройством и механизмом функционирования.

Задача математического программирования исследования взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ относиться к классу — нелинейного программирования, раздел динамическое программирование.

В общем виде для решения задачи оптимизации целевой функции необходимо использование методов оптимизации многопараметрических задач с ограничениями с применением градиентных методов первого порядка.

Постановка этой задачи математического программирования в терминах математического аппарата выглядит следующим образом:

найти экстремум производственной функции взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ [Дж.]

f{k,y,Y,W,L)-* тазфпт), (1)

при соблюдении ряда ограничений кеК, 0<у<1 где

L - Трудовые ресурсы. [Дж.] W - Производственное потребление, [Дж.] Y - Конечный продукт, [Дж.] к - Коэффициент размера дотаций, у - Коэффициент распределения труда.

Также был сделал вывод о возможности применения системного подхода дня анализа технико-экономических систем. Представление технического процесса в виде набора инерционных звеньев использовали Иванец В.Н. и Курочкин A.C., применяя звенья с чистым запаздыванием и передаточной фунхцией. Из их работы следует, что для характеристики структур и процессов, проходящих в технических(а также технико-экономических) системах возможно использование аналитических методов теории управления и информации. Также в работе Байдюк А.П., Ковалев М.И., Михнова М.И., Горбунов С.А. теоретически и экспериментально доказана возможность применения инструментов теории управления (в частности исследование передаточной функции) для моделирования экономических процессов, в которых внешним воздействием считается ступенчатый импульс инвестиций.

Исходя из общих законов существования материи можно полагать, что для исследования и описания модели дискретных систем наиболее приемлемым является математический аппарат, где переменная будет также естественной, т.е. обладать единством и противоположностью и быть дискретной. Такой переменной может быть комплексное число. Переход от описания модели движения (динамики) системы в действительных переменных (оригинал) к описанию в комплексных переменных (изображение) можно осуществить при начальных условиях через преобразование Лапласа.

Также можно сделать вывод, что модуль и аргумент передаточной функции нелинейной системы можно определить по передаточной функции, состоящей из линейных звеньев.

Для изображения процессов в нелинейных системах используется метод фазовых траекторий, сущность которого заключается в том, что система описываемая уравнением n-го порядка может быть представлена в виде системы из п уравнений первого порядка.

Учитывая характер систем и свойства инерционности присущее реальным звеньям и возможность аппроксимации их динамических характеристик, можно полагать, что для

качественного анализа процессов достаточно представить её в виде структуры состоящей из звеньев, описываемых базовым уравнением инерционного звена.

Для представления и анализа систем управления широко используют структурные схемы, где элементами является передаточные функции, узлы сравнения и суммирования соединенные между собой линиями связи, по которым передаются сигналы с соответствующими параметрами.

Показано, что на основе матричной модели могут быть синтезированы системы управления. Где компоненты модели представляется генерированием последовательно-параллельной структуры элементарных звеньев с передаточной функцией:

Общая, передаточная функция генерируемой системы соответствует формуле Мэзона:

тсч _ + Z^m*--]

Использование передаточных функций и инерционных звеньев находит место и при составлении моделей технических процессов, где взаимодействуют человек (оператор) и техническая система.

Анализ передаточных функций технических процессов показывает, что любая из приведенных моделей может быть представлена структурой состоящей из набора инерционных звеньев с передаточными функциями и схемой состоящей из соединённых между собой технологических объектов.

¿•exp(-r-S) к

К TS + ] v ' (75 + 1)" W

Наиболее приемлемым для решения поставленной задачи можно считать представление структуры системы в виде топологических моделей состоящих из динамических звеньев. В качестве элементов таких моделей в системах управления широко используются инерционные звенья, соединённые в модули и блоки посредством различного вида связей.

Успешное применение динамических звеньев для качественного анализа изменений, проходящих в технико-экономической системе, а также использование методов анализа информационных систем показывают принципиальную возможность применения системного подхода и законов ТАУ для реализации поставленной задачи.

Во второй главе представлена разработка модели взаимодействия двух основных подсистем (подсистема предприятий производителей и подсистема поставщиков сырья) производства молочных продуктов, использование которой позволяет выработать методы целенаправленного воздействия на подсистемы для достижения требуемого (желаемого) состояния системы. Использование методов ТАУ для моделирования экономических процессов позволили разработать динамическую модель взаимодействия элементов структур предприятий

производства молочных продуктов, а также модель взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ и модель расширенного воспроизводства предприятий по производству продуктов питания.

В структуре агропромышленного комплекса рассматривается подсистема производителей, являющаяся основным блоком молочной отрасли АПК.

Для синтеза модели взаимодействия предприятий АПК использовался математический аппарат ТАУ. Показано, что такой подход позволяет адекватно моделировать деятельность и развитие различных систем, в том числе и экономические.

В математической модели показано, что в процессе производства, с одной стороны, осуществляются капиталовложения и ввод производственных фондов в эксплуатацию, что увеличивает их количество. С другой стороны, происходит уменьшение производственных фондов в результате амортизации и выбытия. Принимая в качестве элемента динамической модели движения производственных фондов инерционное звено первого порядка, у которого внешнее воздействие I(t) - интенсивность потока капиталовложений, S(t) - интенсивность потока амортизации и Т - лаг эксплуатации производственных фондов, можно текущую стоимость производственных фондов определить операторным уравнением:

= + (5)

где Fo- начальная стоимость производственных фондов.

Изображение процесса амортизации запишется в виде:

= = (6)

то есть амортизация пропорциональна текущей стоимости производственных фондов и составляет постоянную ее долю. Доля амортизированных фондов п - норма амортизации. Подставив реакцию A(s) в (5) и решив выведенное уравнение относительно F(s), получили следующую зависимость накопленного количества производственных фондов от капиталовложений:

F(s) = _L[/(,) + f] (?)

s + п v

Из системы уравнений

F(s) = ^[l(s) + U(s)-A(s) + F(\ ,X(s)^F(s), U(s) = aX(s), A(s) = nF(s),

где n - норма амортизации,

F» - начальное значение стоимости ОПФ, [Дж.]

ц - фондоотдача в единицах измерения остаточной стоимости ОПФ, [Дж.]

а - норматив отчислений в фонд развития производства, п - норма амортизации,

F(s) - стоимость производственных фондов, [Дж.] A(s) - амортизация производственных фондов, [Дж.] U(s) - регламентированные отчисления от дохода, [Дж.] X(s) - производственная функция. [Дж.] получаем

v Хь

X(s) =

¡-((Ш-п) " ' ¿-(/ю-л)' О

где первое слагаемое - вынужденная, а второе - свободная составляющая; хо - начальное значение интенсивности производства и реализации продукции. Передаточная функция системы

равна =

При программной реализации этого элемента математической модели я использовал один из численных методов решения линейных систем - метод Гаусса с постолбцовым выбором главного элемента.

Показано, что структуру взаимосвязей и элементов системы взаимодействия предприятий имеет следующий вид (Рис. 1):

V,

ftc Ni

X! V.

Pi,

Рис. 1. Динамика взаимодействия производства сельхозкооперативов и личных хозяйств членов

этих кооперативов.

Где

I Внешние инвестиции. [Дж.]

а1 Инвестиции, направленные в «Производство 2», [Дж.]: 0«х<1

Р1 Инвестиции, направленные в «Производство 1», [Дж.]: 0<(5<1,

а+р=1.

X Валовой продукт. [Дж.]

\ Валовой продукт минус амортизационные отчисления. [Дж.]

С Конечный продукт. [Дж.]

П Природные ресурсы. [Дж.]

Ь Трудовые ресурсы. [Дж.]

А Амортизационные отчисления. [Дж.]

и Чистые инвестиции (простое воспроизводство). [Дж.]

аХ Доля валового продукта, идущая на капиталовложения. [Дж.]

(1-у)а2Х2 Доля валового продукта «Производство 2», идущая на инвестиции в «Производство 1». [Дж.] Дополняя модель еще одним условием. Предположим, что внешние инвестиции зависят от эффективности функционирования «Производства 2» и примем I - чХ2, п>0. Производственный процесс описывается уравнением

х{*У-

X,

з - (а// - и)

или, с учетом нашего предположения, уравнением

Л'М =

з-{а/.1-п)

X,

Тогда модель примет вид:

*2М =

Л 1х!

.Рг

Л

(10)

(11)

(12) (13)

Из уравнения (12) получим, что конечный продукт «Производства 2» выразится следующим образом:

Х2{!) = -

(14)

-"2)

Отсюда условие безразличного равновесия:

Для того, чтобы производство в «Производстве 2» не деградировало, необходимо, чтобы

выполнялось условия

аг

и, -а2и2

Р< 1

И; -а2и2

гцц ' ' ЦЧг '

Эти условие можно трактовать как условия полного расхищения производственных фондов

ЯТТплчоплплфпо

Валовой продукт «производства 1» равен 1

1

где Ь, = ад, - Щ, = а2//2 + ащ/2 - п2. Отсюда следует, что

1

1

(16)

¿,-¿2 Ь2 -6,

При отсутствии внешних инвестиций (1(1)=0) часть валовых капиталовложений «Производства 2» будет отвлекаться на инвестиции в производство «Производства 1». Предположим, что «Производство 2» получит капиталовложений иг2х2(г), а для «Производства 1» некоторым эквивалентом внешних инвестиций явится (1 - >/)"2х2(1)> где 0<у<1. В этом случае модель примет вид

Л? * _

/л' $-(юа//2-п2)"

.Л

Ф,М =

«-(ад-«])'

(17)

(18)

Условие равновесия запишется в виде: из2/(2 - щ = 0.

Расширенное воспроизводство в «Производстве 1» будет иметь место при и2 < иг2//2.

Таким образом, необходимо обеспечить определенное соотношение экономических коэффициентов р, V, п, а, при котором производство в «Производстве 2» не деградирует (и2=га2//2); а, что еще лучше, прогрессирует и увеличивает объемы выпуска продукции и валовых капиталовложений ("2 < и>2//2).

Также для конкретной ситуации взаимодействия двух подсистем молочной отрасли АПК РФ проанализирована модель, в которых личные хозяйства максимизируют свою прибыль за счет перераспределения доли труда, вложенного в предприятия и в личные хозяйства и эта доля зависит от коэффициента к, характеризующий поощрение личных хозяйств за труд, вложенный в сельхозпредприятие. Руководство предприятия, зная подход личных хозяйств к распределению труда оптимизирует прибыль сельхозпредприятия за счет выбора значения коэффициента поощрения. Этот критерий лежит в основе формирования системы заработной платы.

Из полученной модели и системы уравнений (19) следует, что разница максимальных конечных продуктов, полученная при увеличении дотаций, может быть направлена на реализацию расширенного воспроизводства и оптимизации структуры производства предприятия.

Г2 = Р2(}¥2-к-у-1,у-1)-(к-у-1 + 1У2)->тах

кеК

0<у<]

(98)

В результате оптимизации распределения трудовых ресурсов был найден оптимальный коэффициент размера дотаций и коэффициент распределения труда (к*,-у*). Решая систему (19),

получаем разницу максимальных конечных продуктов. Эта разница является выходным параметром математической модели взаимодействия предприятий молочного сектора АПК РФ и входным параметром системы расширенного воспроизводства оптимальной структуры функционирования предприятия.

При программной реализации этого элемента математической модели я использовал один из численных методов - метод Золотого сечения.

В общем виде, согласно "Концепции Сбалансированной экономики", экономические нормативы распределения чистого дохода, принимаемого за 100%, определяются следующей схемой (Рис. 2.):

В целом суммарные отчисления в фонды воспроизводства составляют 28,1% от чистого дохода (14,6 + 10,1 + 3,4 = 28,1). Если эти суммарные отчисления принять, в свою очередь, за 100%, то распределение средств по фондам соответствует пропорции золотого сечения: фонд собственных оборотных средств - 52%, фонд социально-экономического развития - 35,6%, резервный фонд - 12,4%. Вышеуказанный уровень отчислений в фонды воспроизводства является теоретически минимально возможным и, вместе с тем, практически достаточным для эффективной экономической деятельности предприятия.

2,9%

Отчисления в вышестоящие организации

14,6%

Фонд

собственных оборотных

60%

Фонд оплаты труда

работников

10,1%

Фонд

СОЦИЙЛЬНО-

экономическог о развития и

9%

Фонд оплаты труда административного управления

3,4%

Фонд

акционно-

коммерческий

Рис. 2. Экономические нормативы распределения чистого дохода (100%) предприятия.

2,9 % - отчисления в вышестоящую организацию и на собственную уставную деятельность;

14,6 % - отчисления в фонд собственных оборотных средств; 10,1 % - отчисления в фонд социально-экономического развития и обеспечения;

3,4 % - отчисления в резервный (акционно-коммерческий) фонд; 69,0 % - отчисления на оплату труда управлявшего персонала и работников предприятия.

При таком уровне этих отчислений и в соответствующих пропорциях обеспечивается наиболее высокий уровень личного потребления (оплата труда работников предприятия).

Разработанные алгоритмы позволяют технологически реализовать математическое моделирование и оптимизацию структуры производства молочных продуктов при нормативном распределении чистого дохода предприятия, осуществляемое в режиме простого, умеренного и расширенного воспроизводства.

В режиме расширенного воспроизводства (для частного случая с входным параметром разницы максимальных продуктов * 130 нормативных единиц) осуществляется взаимодействие всех трех форм собственности путем вовлечения в производство государственных, коллективных и личных средств. На 2-ой стадии режима производится распределение всех средств после завершения оборота. 3-я стадия отражает распределение полученного дохода между субъектами, вложившими в производство свои средства. 4-я стадия характеризует исходное состояние предприятия перед очередным оборотом.

Рис.3. Программа расчета расширенного воспроизводства (Стадии 1-4).

На 5-ой стадии производится перераспределение средств в долевом отношении по фондам воспроизводства.

В стадиях 6.1 и 6.2 осуществляется распределение средств, направляемых соответственно в госбюджет и перераспределение средств фонда социально-экономического развития и обеспечения после завершения оборота. Стадия 7-я характеризует новое исходное состояние предприятия перед очередным оборотом.

Стадия 8.1 отражает новый, уже полный оборот производства продукции. При этом кроме дохода государству возвращаются ранее вовлеченные им в производство средства. Стадия 8.2 -это стадия формирования приватизированных фондов (у предприятия остаются фондоносители только коллективной и личной форм собственности).

Режим расширенного воспроизводства приводит к ситуации (стадия 9) когда госсектор

Приведенный вариант режима расширенного воспроизводства не исключает построение других его вариантов.

В результате проведенных исследований выявлены общие закономерности развития и функционирования систем, на основании которых предложены варианты построения их оптимальной структуры. А также, предложена методика численного моделирования структуры расширенного воспроизводства предприятия и его оптимизации.

В третьей главе была разработана программная реализация модели эффективности взаимодействия предприятий молочного сектора АПК РФ в виде приложения Windows с использованием методов, классов и объектов языков программирования высшего уровня. Приложение имеет оконный и дружественный интерфейс. При выборе среды реализации был сделан обзор и анализ подходящих для этой цели программ. В приложении используются базы-данных, анализ свойств и методов которых был также проведен. При реализации поставленной задачи были разработаны методы и классы, позволяющие достигнуть цели моделирования. Также был реализован визуальный вывод данных для большей наглядности.

При программной реализации математической модели была предложена следующая структура программного комплекса (рис.6).

Данная структура позволяет разграничить сферу работы модулей, выделяя им определенную сферу для расчетов и манипулирования с данными базы-данных. Это может быть удобно при внедрении программы на предприятиях или при коммерческом использовании программной реализации данной модели взаимодействия.

Рис.6. Структура программного комплекса.

Был разработан модуль ввода данных, предназначенный для:

• ввода данных

• корректировки данных

• манипулирования с ячейками Базы-Данных

• навигации по Базе-Данных

Модуль ввода данных

Механизм оперирования данными основывается на стандартных компонентам и библиотеках, предназначенных для работы с Базами-Данных.

ronpacieto

Производственное потребление сельзохпредприятий Трудовой ресурс сечмохпредпривгмй Производственно* потребление личных хозяйств : - ' Трудовой ресурс яичных хозяйств ■ ■ '• Объем выработки основных видов молочной продукции

Валовый надой молок» сельхозпредприятий ' - ">' Валовый надрй молока личных хозяйств • Валовый надой молока фермерских хозяйств

Численности короа :

Рис.7. Модуль ввода данных. Несомненно, что структура модуля ввода данных зависит от структуры базы-данных, которая представляет собой таблицу вида(таблица №1):

Таблица №1.

Год расчета Производстве потребление сельхозпредп риятий Трудовой ресурс сельхозпред приятии Трудовой ресурс сельхозпред приятии Производственн ое потребление личных хозяйств Трудовой ресурс личных хозяйств Объем выработки видов молочной ПРОДУКЦИИ Валовый надой молока сельхозпредп риятий Валовый надой молока личных хозяйств Валовый надой фермерских хозяйств Численность коров

Также был разработан модуль расчёта, предназначенный для оценки взаимодействия предприятий с использованием производственной функции Кобба-Дугласа (рис.8).

Для расчёта модуль использует математическую модель взаимодействия двух систем. Также модуль использует стандартные компоненты и библиотеки среды программирования Borland Builder.

Рис.8. Модуль расчёта.

Также модуль расчета использует стандартную функцию поиска максимальных значений массива числовых данных. Эта функция используется для получения окончательных данных по работе модуля.

Результатами работы Модуля расчёта взаимодействия для производственной функции являются:

• Данные о максимальном распределении трудовых ресурсов

• Данные о максимальном объёме конечного продукта

• Данные об оптимальном размере дотаций

Был разработан модуль экспертных оценок (рис.9), предназначенный для

• прогнозирования эффективности взаимодействия объектов моделирования при варьировании размеров дотационной помощи

• моделирование эффективности взаимодействия при использовании расширенного методы воспроизводства

Рис.9. Модуль экспертных оценок. Подмодуль прогнозирования использует математическую модель взаимодействия двух систем. Также модуль использует стандартные компоненты и библиотеки среды программирования Borland Builder.

Результатами работы Модуля прогнозирования являются :

• Данные о максимальном распределении трудовых ресурсов прогнозируемого года

• Данные о максимальном объеме конечного продукта прогнозируемого года

• Данные об оптимальном размере дотаций

• Данные о разнице максимальных распределениях трудовых ресурсов расчетного и прогнозируемого годов

• Данные о разнице максимальных конечных продуктах расчетного и прогнозируемого годов

Также, модуль прогнозирования позволяет в режиме реального времени моделировать расчетные параметры путем варьирования размера дотаций и представлять их в удобном для просмотра виде (рис. 10).

Рис.10. Модуль прогнозирования. Подмодуль расширенного воспроизводства использует математическую модель взаимодействия двух систем. Также модуль использует стандартные компоненты и библиотеки среды программирования Borland Builder.

Результатами работы Модуля расширенного воспроизводства являются :

• Данные о максимальном распределении трудовых ресурсов прогнозируемого года

• Данные о максимальном объёме конечного продукта прогнозируемого года

• Данные об оптимальном размере дотаций

• Данные о разнице максимальных распределениях трудовых ресурсов расчетного и прогнозируемого годов

• Данные о разнице максимальных конечных продуктах расчетного и прогнозируемого годов

• Данные о разнице максимальных распределениях трудовых при расширенном воспроизводстве

• Данные о разнице максимальных конечных продуктах при расширенном воспроизводстве

Также, модуль расширенного воспроизводства позволяет в режиме реального времени моделировать расчетные параметры путем варьирования параметров расширенного воспроизводства и представлять их в удобном для просмотра виде.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Проведен обзор и анализ существующих математических методов моделирования эффективности деятельности предприятий, который показал актуальность разработки математических методов исследуемой области.

2. Проанализирована эффективность взаимодействия предприятий в молочной отрасли АПК РФ.

3. Разработаны алгоритмы, математическая модель и пользовательский интерфейс эффективности взаимодействия предприятий молочного сектора АПК РФ на основе производственных функций.

4. Разработаны структура, математическая модель, алгоритмы и пользовательский интерфейс расширенного воспроизводства предприятия, позволяющая оптимизировать производство молочной продукции.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, включенных в список

ВАК РФ.

1. Жирков A.B., Математическая модель простого режима воспроизводства предприятия //«Наука и образование: электронное научно-техническое издание», Эл № ФС 77 - 30569. Государственная регистрация №0420900025, ISSN 1994-0408, www.technomag.edu.ru, ноябрь, 2009.

2. Жирков A.B., Математическая модель взаимодействия предприятий по производству продуктов питания молочной отрасли АПК РФ //«Наука и образование: электронное научно-техническое издание», Эл № ФС 77 - 30569. Государственная регистрация №0420900025, ISSN 1994-0408, www.technomag.edu.ru, октябрь, 2009.

В других журналах и материалах научных конференций:

1. Жирков A.B., Митин. В.В., Жданов. В.Ф., Копылова Н., Моделирование и оценка качественных параметров систем вурфным анализом // Материалы VII Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007. М.,ВВЦ, 2007, с.107-108.

2. Жирков A.B., Митин. В.В., Жданов. В.Ф., Копылова Н., Математическое моделирование и оптимизация структуры производства продуктов питания /'/' материалы VII Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007. М.,ВВЦ, 2007, с.108-109.

3. Жирков A.B., Митии. В В., Жданов. В.Ф., Копылова Н., Математическое моделирование биотехнологий // Материалы VIII Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007. М..ВВЦ, 2007, с.130-131.

4. Жирков A.B., Митин. В.В., Жданов. В.Ф., Копылова Н., Исследование математического моделирования и структурного анализа социально-экономических, технических и биологических систем // Материалы 5-го Международного форума Министерства Сельского Хозяйства РФ «Мясная промышленность. Куриный король/VIV Russia -2007». М., МСХ РФ, 2007.

5. Жирков A.B., Митин. В.В., Жданов. В.Ф., Копылова Н., Математическое моделирование производств продуктов питания с использованием информационных методов // Материалы итоговой конференции Федерального агентства по науке и инновациям (Роснаука) и Института молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН «Живые системы» 2008.

Отпечатано в типографии ООО "Франтера" Подписано к печати 18.05.2011г. Формат 60x84/16. Бумага "Офсетная №1" 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. 1,50. Тираж 100. Заказ 437.

www.frantera.ru

введение.

Актуальность исследований.

Цель.

Основные положения, выносимые на защиту:.

Научная новизна.

Практическая ценность и реализация результатов.

Апробация научных результатов.

Публикации.

Структура и объем диссертации.

глава 1. математическое моделирование эффективности взаимодействия предприятий молочного сектора апк рф.

1.1. Математическое моделирование в экономических процессах.

1.2. Оценка ситуации и связей предприятий молочного сектора АПК РФ.

1.3. Системный подход и анализ математических методов при анализе технико-экономических систем.

1.4. Выводы.

глава 2. разработка математической модели взаимодействия предприятий молочной отрасли апк рф с целью повышения эффективности производства

2.1. Постановка задачи математической модели взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ.

2.2. Использование методов ТАУ для моделирования экономических процессов.

2.3. Динамическая модель взаимодействия элементов структуры производства молочных продуктов.

2.4. Модель взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ.

2.5. Математическое моделирование и оптимизация структуры качества производства молочных продуктов питания.

2.6. Общая схема взаимодействия модели расширенного воспроизводства и модели взаимодействия предприятий.

2.7. Рекомендации по принятию управленческих решений при использовании математической модели взаимодействия предприятий АПК РФ и математической модели расширенного воспроизводства.

2.8. Выводы.

глава 3. программная реализация модели взаимодействия предприятий молочной отрасли апк рф.

3.1. Преимущества Borland С++ Builder перед другими средствами разработки.

3.2. Среда разработки С++ Builder.

3.3. Работа с базами данных в Borland С++ Builder.

3.4. Программная реализация модели взаимодействия объектов молочной отрасли АПК РФ.

3.4.1. Модуль ввода данных.

3.4.2. Модуль расчёта.

3.4.3. Модуль экспертных оценок.

3.5. Выводы.

В последнее время, с выходом в нашем государстве национальных проектов, а именно «Национальный проект «Развитие АПК», идет большая работа по пересмотру старых подходов и поиску новых методов повышения эффективности деятельности предприятий во всех отраслях АПК. Основными задачами, стоящими перед Министерством сельского хозяйства, являются экономия ресурсов, обеспечение высокой эффективности деятельности предприятий, снижение затрат при производстве, а также поддержка развития сельского хозяйства путем дотационных вливаний. Особенно остро эта проблема проявляется в молочном секторе АПК РФ.

В современных условиях в связи с необходимостью быстрой адаптации предприятий к динамике рыночной конъюнктуры и изменениям финансового состояния в стране весьма актуальным и перспективным является внедрение математических методов моделирования в практику решения задач планирования эффективности деятельности предприятий, и их компьютеризация. Повышение эффективности деятельности предприятия не обязательно должно быть связано с улучшением технических (производственных) процессов, значительный вклад в эффективность производства вносят правильная система денежных потоков на предприятии, справедливая заработная плата и система воспроизводства основных оборотных средств.

Традиционный путь решения подобных задач, основанный на проведении натурных экспериментов, приводит к значительным временным и материальным затратам. Одним из основных путей решения проблемы является применение методов математического моделирования, позволяющих заменять реальные объекты математическими моделями, адекватно отражающими наиболее важные закономерности исследуемых явлений.

Современное производство представляет собой сложную динамическую систему, характеризующуюся многочисленными параметрами. Поэтому при моделировании и анализе функционирования таких систем, в настоящее время, применяются методы математического программирования.

Методами решения и анализа задач моделирования эффективности деятельности предприятий и близкими проблемами занимались многие отечественные специалисты: Ю. А. Ивашкин, В.Ф. Жданов, И.Н. Дорохов, H.H. Липатов, А.Б. Лисицын, A.B. Бородин, Е.С. Вентцель, И.С. Иваненко, В.В. Родионов, К.В. Ершов и многие другие. Среди зарубежных авторов можно назвать следующих: Р.В. Конвей, В.Л. Максвелл, Л.В. Миллер, Н. Ашфорд, Х.П.М. Стентон, Ф. Хейт и других.

Несмотря на усилия ряда исследователей, специалистов в области моделирования эффективности деятельности предприятий еще остается много нерешенных вопросов: математическое моделирование формирования эффективной системы денежных потоков на предприятии, определение достойной заработной платы и моделирование структуры системы воспроизводства основных оборотных средств. Решению этих проблем и посвящена данная диссертационная работа.

Цель диссертационной работы заключалась в разработке математической модели и программного обеспечения для исследования структур производств пищевых продуктов молочного сектора АПК РФ, формирования эффективной системы материальных потоков на предприятии и организации системы воспроизводства основных оборотных средств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. разработка модели и алгоритма взаимодействия подсистем молочной отрасли АПК РФ;

2. анализ существующих методов математического моделирования, подходящих для исследования структур производств пищевых продуктов с точки зрения вида модели и её ограничений;

3. разработка оптимальных вариантов организации деятельности предприятий молочной отрасли РФ;

4. разработка программного комплекса для реализации модели системы воспроизводства основных оборотных средств;

5. разработка методов и алгоритмов формирования дотационной системы стимулирования молочного сектора АПК РФ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы математического моделирования, системного анализа (метод мозгового штурма), математического программирования, объектно-ориентированного программирования и прикладные программно-аппаратные комплексы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод математического моделирования эффективности производства предприятий молочного сектора АПК РФ;

2. Структура математической модели взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ с использованием аппарата ТАУ для анализа и прогнозирования состояния системы и принятия оптимальных решений;

3. Алгоритмы и диалоговые процедуры модели системы воспроизводства основных оборотных средств предприятий молочного сектора АПК РФ;

4. Методы и алгоритмы формирования дотационной системы стимулирования молочного сектора АПК РФ.

Научная новизна.

1. Для предприятий молочной отрасли АПК РФ впервые разработан и представлен метод структурного моделирования эффективности взаимодействия с использованием аппарата ТАУ;

2. Разработаны математические модели и алгоритмы по анализу и прогнозированию состояния предприятий в текущих условия;

3. Разработаны алгоритмы и их программная реализация для оценки эффективности взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ в рамках созданной математической модели;

4. Разработана программная реализация математической модели системы воспроизводства основных оборотных средств предприятий отрасли с возможностью прогнозирования.

Практическая ценность и реализация результатов.

1. Разработана модель, которая позволяет оценить эффективность взаимодействия предприятий АПК РФ для принятия управленческих решений.

2. Разработано программное обеспечение для математического моделирования эффективности взаимодействия предприятий молочной отрасли АПК РФ, позволяющее осуществлять анализ и прогноз принятия оптимальных решений.

3. Разработан пользовательский интерфейс, обеспечивающий диалоговое моделирование в режиме численного эксперимента для систем с различными параметрами и вариантами стратегий развития.

4. Разработана модель системы расширенного воспроизводства предприятий, позволяющая моделировать оптимальное распределение потоков денежных средств по фондам предприятия.

5. Разработана и обоснована методика выработки рекомендации для поддержки принятия решений при государственном финансировании (дотации) для предприятий молочного сектора АПК РФ.

Результаты использованы в ООО «Нуклон» и в учебном процессе в дисциплинах САПР Московского Государственного Университета Прикладной Биотехнологии.

Апробация научных результатов.

Основные результаты диссертационной работы на различных этапах её выполнения докладывались и обсуждались на:

1. Международном форуме Министерства Сельского Хозяйства РФ «Мясная промышленность. Куриный король/VIV Russia - 2007».

2. VII Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» 2008

3. Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007.

4. Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2008.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работы в статьях и материалах международных конференций, 2 из них в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы, содержащего 124 наименования, и 5 приложений. Основной текст занимает 118 страниц машинописного текста, содержит 25 рисунков и 6 таблиц. Приложение состоит из 37 страниц.

3.5. Выводы

В результате проведенной работы по созданию программной реализации были получены следующие результаты:

1. Разработано программное обеспечение математической модели взаимодействия объектов молочной отрасли РФ на предмет повышения эффективности производства молочной продукции для анализа и прогнозирования состояния системы, принятия экспертных оптимальных решений в условиях неопределенности и риска.

2. Разработаны модули анализа и прогнозирования модели эффективного взаимодействия объектов моделирования.

3. Разработан пользовательский интерфейс, обеспечивающий диалоговый режим моделирования для проведения экспериментов с различными параметрами системы и стратегиями развития.

4. Разработана система расширенного воспроизводства предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Проведен обзор и анализ существующих математических методов моделирования эффективности деятельности предприятий, который показал актуальность разработки математических методов исследуемой области.

2. Проанализирована эффективность взаимодействия предприятий в молочной отрасли АПК РФ.

3. Разработаны алгоритмы, математическая модель и пользовательский интерфейс эффективности взаимодействия предприятий молочного сектора АПК РФ на основе производственных функций Кобба-Дугласа.

4. Разработаны структура, математическая модель, алгоритмы и пользовательский интерфейс расширенного воспроизводства предприятия, позволяющая оптимизировать производство молочной продукции.

5. Разработаны рекомендации по принятию управленческих решений при оценки взаимодействия основных систем молочной отрасли АПК РФ.

1. Агапова, Т.А. Макроэкономика: учебник для студентов вузов, обуч. по напр. подг. "Экономика" / Агапова Татьяна Анатольевна, С. Ф. Серегина; под общ. ред. A.B. Сидоровича; МГУ. 8-е изд., перераб. - М.: Дело и Сервис, 2007. - 496 с.

2. Адамов В.Е. Статистическая оценка экономической эффективности. В кн.: Статистическое изучение экономической эффективности общественного производства. М: Наука, 1977. 348 с.

3. Акофф Р. Планирование будущего корпораций. М: Прогресс, 1985. -202с.

4. Акулич, И.Л. Маркетинг: учебник для студентов экон. спец. вузов / Акулич Иван Людвигович. 5-е изд., испр. — Минск: Вышэйшая школа, 2007. -479 с.

5. Александровский А.П. Анализ работы промышленного предприятия. М., 1938. 145 с.

6. Алпатова Ю.Н. «Разработка технологического метода структурно-параметрического анализа систем управления», Автореферат д.т.н., МВТУ М., 1988,- 30 с.

7. Андреев В.К., Степанюк Л.Н., Остроухова В.И. Правовое регулирование предпринимательской деятельности: Учебное пособие. М.: Бухгалтерский учет, 1996. 432 с.

8. Аратанов И.И. Государство нищих богачей. М.: Знание, 2005, 378 с.

9. Артанов И.И. Государство нищих богачей./Концепция сбалансированной экономики. «Золотое сечение» хозяйственной деятельности предприятий. Программа в президенты России, «Московские учебники СиД и Пресс» М, 2002, - 235с.

10. Ахутин В.М., Нафтулаев А.И. «Математическое моделирование деятельности оператор-человек. Человек и общество.», Вып. 11, л. 1972, -254с.

11. Ашманов С. А., «Линейное программирование», М: Наука, 1981г., -340с.

12. Бабаков H.A. , Воронов A.A., Воронова A.A. 4.1. Теория линейных систем автоматического управле-ния / М.: Высш. шк., 1986.- 376 с.