автореферат диссертации по транспорту, 05.22.01, диссертация на тему:Методологические основы формирования многоуровневых транспортных систем



На правах рукописи

ПОНОСОВ Юрий Климснтьевич

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

(05.22.01 - Транспортные и транспортко-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2009 О 0 ■ ■ ¡1 р 2СС9

003466399

Работа выполнена в Институте проблем транспорта Российской Академии наук.

Научный консультант - д-р техн. наук, проф. Панов С.А.

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. Беляев В.М. д-р техн. наук, проф. Позамантир Э.И. д-р техн. наук, проф. Резер С.М.

Ведущая организация - Государственный университет управления.

Защита состоится 1! июня 2009г. в 10.00

на заседании диссертационного совета ДМ 212.126.06 при .МАЛИ (ГТУ) по адресу: 125319, Москва, Ленинградский пр., 64, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке. Автореферат разослан "3" О1/ 2009г.

/

Ученый секретарь диссертационного сове'

Ефименко Д.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Диссертация посвящена изучению процессов управления развитием производственных транспортных систем и разработке математических методов принятия решений о развитии этих систем.

Необходимость специального исследования транспортных систем обусловлена тем, что они являются особым классом производственных систем, характерным отличием которых является совпадение процессов производства и потребления продукции.

В настоящее время отсутствуют эффективные научно обоснованные методы управления развитием транснортных систем, что отрицательно сказывается на качестве принимаемых решений и приводит к значительным социальным и экономическим издержкам. Использование применяемых ранее методов практически невозможно, т.к. они базировались на том, что транспорт находился в единой общегосударственной собственности, а его управление осуществлялось на основе директивного сквозного планирования всех аспектов производственной деятельности. Плановые задания подкреплялись централизованно распределяемыми материально-техническими ресурсами и директивно устанавливаемыми ценами и тарифами.

Происходящие у нас в стране процессы коренного реформирования системы управления производством, переход от планово централизованной системы к управлению на основе рыночных регуляторов кардинальным образом изменили условия развития и функционирования транспортных систем. Разгосударствление, приватизация и акционирование привели к тому, что многие производственные объекты транспорта получили хозяйственную самостоятельность и право свободно распоряжаться имеющимися производственными фондами и другими ресурсами. Эти объекты и стали выступать в качестве хозяйствующих субъектов на рынке транспортных услуг,

В результате проведенных реформ практически все факторы, которые ранее выступали в качестве заданий для транспортных систем как объектов управления, стали управляемыми. Так, например, либерализация цен и тарифов обеспечила возможность отдельным хозяйствующим субъектам самостоятельно устанавливать тарифы на предоставляемые транспортные услуга. Регулирование спроса и предложения на транспортные услуги стало осуществляться на основе рыночных механизмов. Упразднение централизованного распределения материально-технических ресурсов привело к тому, что возможности предприятий по

закупке этих ресурсов ограничиваются их платежеспособностью и осуществляются за счет собственных и привлеченных средств.

Вследствие этого, с одной стороны, значительно расширились права и возможности производственных объектов транспорта в управлении производством, а, с другой, - повысилась их ответственность за качество принимаемых решений. При этом принципиально изменились постановки задач управления, другими стали критерии и управляемые переменные, из-за перехода к рыночным регуляторам значительно возросло влияние стохастических факторов в динамике развития транспортных систем.

Все это предопределяет актуальность научной проблемы разработки методов математического моделирования процессов управления развитием производственных транспортных систем и их применения в процессах принятия решений по развитию этих систем, которая имеет важное народнохозяйственное значение.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является создание методических основ моделирования управления развитием транспортных систем и разработка математических методов принятия решений о развитии этих систем в современных условиях. Достижение этой цели было обеспечено за счет:

• создания методологических основ моделирования управления развитием производственных транспортных систем, включая системный анализ развития этих систем и постановку проблемы развития транспортных систем как задачи управления;

• построения математической модели принятия решений о развитии транспортной системы на макроуровне и ее апробации для перспективного анализа сценариев развития транспортной системы страны;

• разработки математических методов и алгоритмов согласованного принятия решений о развитии региональных транспортных систем;

• разработки математических методов принятия решений о развитии транспортного предприятия и их экспериментальной апробации на реальных объектах.

Научная новизна работы состоит в том, что проведенный структурный анализ транспортной системы на макроуровне и анализ воспроизводственных процессов выделенных транспортных подсистем позволили впервые провести их изучение как системы взаимодействующих между собой подсистем различной производственной специфики.

В работе впервые проблема развития транспортных систем сформулирована с теоретико-системных позиций как задача управления. На ее основе построена система моделей управления развитием

транспортных систем последовательно на макроуровне, региональном уровне и микроуровне.

Научную новизну имеет и проведенное раздельное модельное описание продукции и ресурсов, что позволило впервые на макроуровне учесть ограничения на объемы транспортных услуг, обусловленные наличием материально-технических ресурсов.

В диссертации впервые разработана математическая модель согласованного принятия решений о развитии региональных транспортных подсистем, представленная как модифицированная задача стохастического оптимального управления, особенностью которой является необходимость одновременного выбора оптимальной стратегии принятия решений и параметров структуры системы. Разработаны методы решения этого класса задач, базирующиеся на методе обратной индукции.

Научной новизной обладает и построенная модель спроса па транспортные услуги, которая в отличие от ранее применяемых моделей учитывает случайный характер этого спроса и конъюнктуру рынка.

Впервые разработана математическая модель принятия решений о развитии отдельных транспортных предприятий и их объединений на основе создания холдинговой компании.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований разработаны методические основы моделирования управления развитием производственных транспортных систем и конкретные математические методы принятия решений, которые могут быть использованы в деятельности федеральных, республиканских и местных органов самоуправления, транспортных ведомств и предприятий, а также ¡тучно-исследовательских организациях, осуществляющих разработки в области обоснования перспектив развития транспортных систем различных уровней.

Применение разработанных математических методов позволяет выработать научно обоснованные рекомендации по управлению развитием транспортных систем и повысить качество принимаемых решений. На микроуровне разработанные методы могут быть использованы при подготовке инвестиционных предложений и технико-экономических обоснованиях создания новых и реконструкции действующих транспортных объектов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена экспериментальной проверкой на реальном фактическом материале о процессах развития транспортных систем. Обоснованность теоретических положений, представленных в форме математических моделей, обеспечивается возможностями их воспроизведения.

Реализация работы. Выполненные исследования являются частью работ, которые в течение ряда лет проводились и проводятся с участием

автора в Институте проблем транспорта Российской Академии наук и его Московском филиале в рамках Комплексной программы фундаментальных исследований проблем машиностроения, механики и процессов управления (раздел "Теория, алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение процессов управления") по моделированию управления транспортных систем. В частности, результаты проведенных исследований использовались при выполнении следующих тем: "Методы моделирования и принятия решений в организационных, технических и социально-экономических системах транспортного комплекса", "Разработка теоретических основ, математических и компьютерных моделей сбалансированного развития различных видов транспорта в транспортной системе РФ с учетом потребностей народного хозяйства в перевозках", "Методы решения задач управления развитием транспортного комплекса России в условиях неопределенности", "Разработка алгоритмов и прикладных программ анализа и управления развитием городской пассажирской системы на примере г.Москвы".

Результаты работы послужили методической основой при разработке комплекса задач «Моделирование развития транспортного комплекса в многоотраслевой структуре экономики страны», входящего в информационно-аналитическую систему Центра ситуационного управления МПС РФ, а теперь ОАО "РЖД", что подтверждено соответствующими документами о внедрении.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на 18 научно-технических конференциях и семинарах, проводимых в ИПТ РАН, МГУ, ИСА РАН, МИИТ, МАДИ и других организациях, а также на Научном совете РАН по проблемам транспорта.

Публикации. По теме диссертации опубликована 71 печатная работа общим объемом более 90 печ.л., в том числе 5 монографий, 4 брошюры, 2 учебных пособия, более 40 статей в различных научных журналах и сборниках.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Она содержит 255 страниц машинописного текста, включает в себя 24 рисунка и 22 таблицы. Библиография насчитывает 255 наименований отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы и формулируется цель работы.

В первой главе проводится системный анализ развития транспортных систем. Показано, что эти системы являются особым классом производственных систем. Их характерные отличия обусловлены в основном двумя обстоятельствами. Во-первых, местом транспорта в системе общественного разделения труда, в результате чего транспорт соединен прямыми и обратными связями со всеми отраслями хозяйственного комплекса страны. Во-вторых, совпадением процессов производства и потребления транспортной продукции, в результате чего на транспорте отсутствуют возможности по хранению и накоплению его продукции, а нереализованная в некоторый момент времени транспортная продукция в последующем не может быть предоставлена на рынок.

В качестве уровней описания производственных транспортных систем выделено три основных уровня: макроуровень - уровень хозяйственного комплекса страны, региональный уровень и микроуровень - уровень транспортного предприятия.

Проведенный структурный анализ позволил на макроуровне представить транспортную систему как систему взаимодействующих между собой 16 подсистем с разной производственной спецификой (грузовой железнодорожный транспорт, грузовой автомобильный транспорт, автомобильные дороги, пассажирский автомобильный транспорт и др.). Каждая из выделенных подсистем является однородной системой в том смысле, что она предназначена для производства вполне определенного вида транспортных услуг.

Выявлены причинно-следственные связи каждой из подсистем, установлены их основные входы и выходы, показано, что размеры предложений транспортных услуг каждой подсистемой ограничены ее производственными возможностями, зависящими от величины имеющихся основных производственных фондов, наличных трудовых и материальных ресурсов. При этом под производственными возможностями транспортной подсистемы понимаются максимально возможные объемы транспортных услуг, которые она может предоставить на рынок в единицу времени.

Динамический анализ транспортной системы базировался на произведенном математическом описании воспроизводственных процессов ее подсистем. При этом динамика основных производственных фондов описывалась разностными уравнениями, вид которых зависел от типа подсистемы (грузовой транспорт, пассажирский транспорт, нута

сообщения). Такое представление позволило следующим образом охарактеризовать динамику транспортной системы.

Основным источником роста производственных возможностей подсистем и в целом транспортной системы служат инвестиции, которые вносятся в некоторые дискретные моменты времени, определяемые принятой политикой инвестирования.

Ввод в действие новых основных производственных фондов происходит через определенные промежутки времени от момента внесения инвестиций, которые зависят от специфики конкретной подсистемы.

Разные темпы инвестирования отдельных транспортных подсистем и различия в динамике приростов основных производственных фондов приводят к изменению пропорций в производственных возможностях подсистем, а, следовательно, обуславливают и соответствующие изменения в производственной структуре транспортной системы.

Все это позволяет отнести транспортную систему к классу управляемых развивающихся систем, причем одним из средств управления является ее производственная структура. При этом развитие данной системы представляется как изменение во времени ее состояния, которое сопровождается качественными сдвигами в производственной структуре системы.

Управление развитием транспортной системы призвано обеспечить ее целенаправленное поведение при изменяющихся внешних условиях. Это достигается ее соответствующей организацией, под которой понимается производственная структура системы и способы функционирования ее подсистем.

Во второй главе проблема развития транспортных систем с теоретико-системных позиций формулируется как задача управления. При этом показано, что в качестве управляющих воздействий на транспортную систему, формирующих стратегию управления развитием, выступают варианты ее структурной перестройки, инвестиционная политика, определяющая размеры инвестиций и сроки их внесения, программа предоставления на рынок транспортных услуг, которая задает объемы этих услуг, тарифы на них и размеры приобретаемых материально-технических ресурсов, необходимых для функционирования системы.

При параметризации множества состояний транспортной системы использовались следующие параметры.

Производственные возможности Я(г) = (Я,({), П2(Х>,—, Я^/)), где к - число транспортных подсистем, г - время, /е[1,7]. Показано, что Я (О является функцией, зависящей от трех факторов: размеров имеющихся основных производственных фондов Шх)). наличных трудовых ресурсов

(1*(0) и материально-технических ресурсов Построены модели

динамики каждого из этих факторов в зависимости от типа транспортной подсистемы (грузовая, пассажирская, пути сообщения). На этой основе произведено математическое описание динамики производственных возможностей транспортной системы.

Финансовые ресурсы Ф(1) = (Ф](/), Ф2(/)...., Ф,;(/)), которыми обладает транспортная система. Модели динамики финансовых ресурсов транспортных подсистем Ф^) представлены в форме разностных уравнений. При этом увеличение финансовых ресурсов происходит за счет доходов от производственной деятельности и бюджетных дотаций, а их расход связан с финансированием текущей производственной деятельности и инвестиционных процессов.

Построение моделей динамики состояний транспортной системы и описание областей допустимых значений каждого из управляющих воздействий позволили дать формальную постановку задачи управления развитием транспортной системы. Показано, что в качестве критерия выбора стратегий управления. развитием целесообразно использовать прогноз оцениваемых дисконтированной прибылью последствий принятия тех или иных решений на промежутке времени [1, 7].

Произведенная формальная постановка позволяет получать решения двух основных задач системного исследования развития транспортной системы.

Первая - это задача перспективного анализа, результатом которой является оценка возможностей транспортной системы по удовлетворению спроса на транспортные услуги при изменении того или иного фактора (например, влияние инвестиций, тарифов).

Вторая - это задача синтеза оптимальной динамики ее поведения на конкретном промежутке времени при определенном спросе на транспортные услуги.

В третьей главе проводится подробный анализ состояния проблемы математического моделирования развития транспортных систем. Наибольшее внимание разработке данной проблематики уделялось у нас в стране. Это было связано в основном с тем, что в нашей стране управление производством осуществлялось на основе системы планов, составляемых и реализуемых как по периодам долгосрочной перспективы, так и в отраслевом и территориальном разрезах. При этом ставилась задача их оптимизации, что и обуславливало практическую необходимость исследований по моделированию управления развитием производственных объектов различных уровней. В этой связи различные аспекты проблемы математического моделирования управления развитием транспортных систем длительное время исследовались в ИКТП при

Госплане СССР, ЦЭМИ РАН, ИСА РАН, многих транспортных НИИ и вузах. В результате чего были разработаны достаточно эффективные модели управления развитием различных транспортных систем. Однако все они были ориентированы на те условия, которые характерны для централизованной системы управления производством. В частности, требовалось строго выполнить заданный план перевозок, директивно определявший объемы и номенклатуру грузов. В качестве внешних неуправляемых факторов выступали централизованно распределяемые поставки подвижного состава и капитальные вложения на развитие производственной базы. Фиксированными, директивно устанавливаемыми являлись цены на все виды материально-технических ресурсов и тарифы на предоставляемые транспортные услуги. Критерием сравнения вариантов развития транспортных систем в условиях действия плановых заданий и фиксированных цен являлись приведенные затраты.

В четвертой главе приводится разработанная макромодель управления развитием транспортной системы, которая описывает динамику взаимодействия транспортных подсистем с другими отраслями хозяйственного комплекса страны. В транспортной системе на макроуровне выделены подсистемы грузового транспорта (А\) подсистемы путей сообщения (К2), подсистемы пассажирского транспорта {К3) и подсистемы личного транспорта (Х4Л Данная макромодель построена на основе формализации совокупности выявленных в гл.1 причинно-следственных связей каждой из подсистем. Структура этой макромодели приведена на рис. 1 и включает в себя 68 видов уравнений. Приведем лишь некоторые из них.

Блок 1 включает в себя уравнения как для отраслей материального производства, так и для транспортных подсистем.

Для отраслей материального производства они имеют вид

+С,:„ (0+Э, (0- и, (0+С; (!)+С- (!)+С"р (/),/=!,2,... ,Т, где г,_/ - индексы отраслей материального производства, 1,]еЗ, М1,2,...,п\ *.{/) - валовый выпуск продукции г-й отрасли на периоде I в

фиксированных ценах базового периода (руб.); а,;(0 - коэффициенты прямых затрат, показывающие количество продукции 1-й отрасли, используемое для производства единицы продукции_/-й отрасли; а.,. (/)- коэффициенты прямых затрат подсистем грузового транспорта; С- (() - часть продукции отрасли г, идущая на покрытие амортизационных отчислений на реновацию основных фондов г-й отрасли на периоде /;

¡Блок 2,2. "Дина.| микг.' основных] .производствен- I НЫХ фондов ОТ-ч раслей матери. адызого производства"

отраслей мате-, ряадьксго производства"

БйоК 2.2.4'Дя«а~

МККЗ ОСЦС2ЦЬ1Х црОИЗЕОДСТВен-

ных ф0Щ1ОВ ТраН-СЛСрТИЫХ подсистем Ки К;, КГ

1Блох 5.2. "Прсаз-' всдство . транспортных . услуг транслортными гтодскстемаму К;, |К3, К,"

;Блок. 2.3. "ДшПт ыика ' основных производственных . фондоз тран-сяорггаых подсистем Кг

Блок 5.3."Провз-водство .транспортных услуг транспортными п оденете мамл К2"

■ ."1 ■■■

1 1 Елок 4.2. "Труд.о- 5лок 4.3.

| В1ле ' . ресурсы "Трудовые ре-

' транспорта ых сурсы траые-

• подсистем Кь К», портно1х под-

1 к/ систем Кг

Рис; I, Стругстура математической какромрдели развития транспортной системы

- часть продукции отрасли г, используемая на накопление на периоде Г;

х" (г)- часть продукции г-й отрасли, направляемая в ?-м периоде на обеспечение материальными ресурсами пассажирского транспорта;

(0 - часть продукции г-й отрасли, идущая на покрытие затрат пассажирского транспорта на амортизацию его основных фондов;

Э,{/), Д{0 - соответственно, объемы экспорта и импорта продукции г-й отрасли в /-м периоде;

С'/1 (/) - часть продукции г'-й отрасли, идущая на личное потребление населения;

С,Г (г) - часть продукции г'-й отрасли, идущая на личное потребление в подсистеме "личный транспорт";

С]]' {()- прочие расходы продукции г-й отрасли (наука, управление и т.д.).

Для транспортных подсистем грузового транспорта кеК] эти уравнения имеют вид

**(0= 1^(0^/(0+ / = 1,2,...,7,

jsJ

где - объемы транспортных услуг, предоставляемых к-й подсистемой грузового транспорта на периоде (т)\

а*/г) - транспортоемкость продукцииу'-й отрасли;

а У (?) - транспортоемкость импортных поставок к-й подсистемой

грузового транспорта.

Для транспортных подсистем путей сообщения кеК?

хк(<)= I - + I — + I хМ)-<ргк

где хц(() - объемы транспортных услуг, предоставляемые к -й подсистемой путей сообщения на периоде I;

/¿(0 - среднее расстояние перевозки '/-й транспортной подсистемой;

д/?) - средняя грузоподъемность (пассажировместимость) одного транспортного средства '/-й транспортной подсистемы;

- коэффициент полезной работы %-й транспортной подсистемы;

1Ух(г)- коэффициент приведения транспортных средств к единице транспортного потока. В том случае, если %-я транспортная подсистема не использует к-й вид путей сообщения, = 0.

Для транспортных подсистем пассажирского транспорта кеК3 xk(0=m(t)-N;(t), /=1,2,...,Т-

где N/t) - численность населения £-й возрастной группы на периоде /;

77/(/) - средняя подвижность населения С-и возрастной группы на^-й подсистеме пассажирского транспорта. Для транспортных подсистем личного транспорта кеК4 xk(t) = lk(t)-mk(t)-N{t), /=1,2,..., Г, где //:(/) - средний пробег единицы личного транспорта;

Л'(0 - общая численность населения;

mk(t) - обеспеченность населения личным транспортом. В блоке 2 моделируется динамика основных производственных фондов (ОПФ) отраслей материального производства и транспортных подсистем. Так,-например, разностные уравнения для подсистем грузового транспорта кеК/ имеют вид

Rk (/ +1) = [1 - (/)] • Rk (/) + PI (/) + P[ (t - rk) + I Pik (/) +

/е/

+ lPidt-rik), Rk(0) = RQk, keK,, t = l,2,...,T,

ie.J

где Rj.(t) - величина ОПФ k-й подсистемы грузового транспорта, которая измеряется в стоимостном выражении в фиксированных ценах, т. е. в ценах базового периода;

Vv\(t) - коэффициент выбытия ОПФ;

Pkr(t),Pi(i-Tt) - приросты ОПФ транспортной подсистемы на периоде / за счет амортизационных отчислений на их реновацию, начисленных, соответственно, в периоды t и t-ц; тк - временной лаг между моментом внесения инвестиций

и вводом в действие ОПФ; Pik(f), Pik(t- h) - приросты ОПФ k-Pi транспортной

подсистемы на периоде t за счет ресурсов, поступивших из отрасли г, соответственно, на периоде t и t-zik. В блоке 3 моделируется динамика численности населения с учетом его распределения по возрастам. Для этих целей используются разностные уравнения, базирующиеся на известных коэффициентах рождаемости и смертности населения. Потребление представлено логарифмической функцией полезности. При этом учитывалось ограничение доходов потребителей.

В блоке 4 моделируется динамика трудовых ресурсов отраслей материального производства и транспортных подсистем. Величина

трудовых ресурсов, активирующих ОПФ, рассматривается как функция от размеров ОПФ. При этом для каждого t, г = 1,2,..., Т вводится условие общего баланса трудовых ресурсов.

В блоке 5 моделируются уровни производства отраслей и транспортных подсистем. Их производственные возможности рассчитываются на основе построенных моделей динамики изменения трех основных факторов: основных производственных фондов, трудовых ресурсов и материально-технических ресурсов. В качестве фактора, ограничивающего выпуск продукции и услуг, рассматривается и наличие финансовых ресурсов, для моделирования динамики которых использованы разностные уравнения. От размеров имеющихся финансовых ресурсов зависят и величины приростов ОПФ транспортных подсистем, в частности, Р[ (Г), Р1к (/). Другим фактором,

ограничивающим эти величины, являются фактические возможности других отраслей по материально-техническому обеспечению инвестиций. Учет этих ограничений реализован путем формализации соответствующих связей между отдельными блоками макромодели.

В данной макромодели переменные С- {1\С(1Р(I)

рассматриваются в качестве экзогенных факторов. Описываются способы их задания, что позволяет определить общий спрос на продукцию и транспортные услуги.

Для проведения сценарного анализа на основе разработанной макромодели была создана компьютерная диалоговая система. В этой системе хозяйственный комплекс страны представлен как 20-отраслевая структура, в которой выделены следующие отрасли: черная металлургия, угольная промышленность, нефтедобывающая промышленность и т.д. Грузовой транспорт подразделен на 5 подсистем, пути сообщения - на 4 подсистемы, пассажирский транспорт - на 6, а личный - на 1. Составной частью диалоговой системы является постоянно пополняемая информационная база, содержащая фактические данные о состоянии экономики и транспорта страны, начиная с 1992 года. Возможные сценарии формируются путем задания определенных изменений конкретных значений одного или нескольких параметров модели, что позволяет проверить влияние различных гипотез и оценить их последствия. Полученные результаты по каждому из сценариев сравниваются с базовым. Базовый сценарий строится на прогнозах и оценках Минэкономразвития России.

На основе разработанной макромодели в течение ряда лет анализировались самые разные сценарии развития транспортной системы России. Так, например, в 2004 г. на основе официальных прогнозов Минэкономразвития России о направлениях и перспективах социально-экономического развития страны был произведен сценарный анализ развития транспортной системы РФ до 2015 г. Параметры стратегического

развития транспортной системы рассчитывались в следующих вариантах, отвечающих различным тенденциям развития экономики: гарантированном, благоприятном и сценарном, предусматривающем удвоение ВВП в 2010 году.

В диссертации подробно описаны исходные условия, основные предположения и допущения при формировании каждого из вариантов, приведены результаты моделирования. Так, проведенные расчеты показ&чи, что для реализации Сценарного варианта социально-экономического развития страны необходима вполне определенная динамика основных стратегических показателей развития транспортной системы. В качестве примера на рис. 2-3 приведены графики роста объемов перевозок и пассажирооборота на каждом виде транспорта.

Расчеты показали, что з 2010 г. объемы грузовых перевозок должны существенно возрасти: на железнодорожном транспорте - на 50,6% относительно уровня 2003 г., на автомобильном - на 60%, на речном - на 93,7%, на морском - на 61,7%, на трубопроводном - на 20,3%.

Реализация сценарного варианта приводит к определенным изменениям в структуре транспортной системы. Так, например, в структуре грузооборота доля автомобильного транспорта будет постоянно возрастать и к 2015 году увеличится на 31,5%, а в структуре пассажирооборота на 56,2% по сравнению с 2003 годом.

На основе разработанных вариантов проводилось сценарное моделирование, целью которого была оценка влияния изменений, с одной стороны, конкретных макроэкономических индикаторов на отдельные показатели транспортной системы, а, с другой, - отдельных показателей транспорта на экономику страны. В качестве примера приведем один из рассматриваемых сценариев, который был назван «Укрепление рубля». В данном сценарии предполагалось, что в Сценарном варианте развития происходит дальнейшее повышение обменного курса рубля по отношению к доллару (до 24,6 руб. за 1 долл. в 2010 году и т. д.), что отражает тенденции, сложившиеся в последние годы.

Проведенное моделирование позволило определить, что основные последствия реализации данного сценария состоят в следующем:

» снижаются общие рублевые доходы от экспорта, в 2010 году на 21,8%, а в 2015 году - на 35,2%;

• уменьшаются суммарные денежные доходы населения, что приводит к снижению платежеспособного спроса на продукцию практически всех отраслей материального производства;

• снижение платежеспособного спроса приводит к уменьшению выпусков продукции всех отраслей материального производства;

Рис.2. Объемы перевозок грузов

Д, !>'

250000

200000

150000

к

100000

50000

Ш-й:^ г.::.,;...:.;

Железнодорожный Речной Морской ■Автомобильный Авиационный Городской

Т-ГТ^г. 2000 2001 2002 2003

2004 2005 2006 2007 2008 200В 2010 201.1 2012 2013 2014 2015

Рис.3. Пассажирооборот отдельных видов транспорта

• уменьшение курса доллара приводит к снижению расходов на импорт, т.е. уменьшению цен на импортируемые товары и в целом снижению цен на продукцию отраслей. Снижение цен на импортируемые товары обеспечивает рост объемов импорта в большинстве отраслей материального производства. Только по машиностроению и металлообработке объемы импорта остаются ниже Сценарного варианта, что связано с достижением критического (50%) уровня от объемов производства;

• уменьшение доходов отраслей вследствие снижения спроса и цен на их продукцию способствует снижению объемов выпусков продукции;

• снижение объемов производства приводит к существенному уменьшению спроса на перевозки грузов всех видов транспорта. Так, например, общие объемы отправлений грузов железнодорожным транспортом сократятся на 7,8% в 2010 году и на 20% в 2015 году по сравнению со Сценарным вариантом.

В пятой главе проводится моделирование управления развитием транспортных систем на региональном уровне, методология которого базируется на следующих исходных положениях.

Каждая их представленных на макроуровне транспортных подсистем (грузовой железнодорожный транспорт, грузовой автомобильный транспорт и т. д.) является сложным производственным объектом и состоит из достаточно большого количества относительно обособленных подсистем. Для их выделения использован территориальный признак. Этот признак особенно важен для транспорта, т. к. ряд его подсистем (автомобильные дороги, речные пути и т. п.) являются иммобильными, территориально привязанными к конкретному региону. Более того, сами процессы производства и потребления транспортных услуг, т. е. процессы перемещения, осуществляются по конкретной территории.

Структуризация по территориальному признаку каждой транспортной подсистемы на макроуровне приводит к выделению соответствующих территориально рассредоточенных и относительно обособленных региональных транспортных подсистем со своими не обязательно совпадающими интересами.

Региональная транспортная подсистема (РТП) является однородной системой, производящей один вид транспортных услуг, т. к. каждая из них получена декомпозицией соответствующей однородной транспортной подсистемы на макроуровне.

Региональные транспортные подсистемы являются открытыми системами, они взаимодействуют с внешними системами и, в первую очередь, на рынке транспортных услуг. Причем размеры предложений транспортных услуг каждой подсистемой ограничены ее производственными возможностями и имеющимися ресурсами.

Развитие каждой РТП происходит в условиях случайного спроса и действия рыночных механизмов, обуславливающих определенную свободу выбора решений о направлениях, путях этого развития и режимах функционирования.

Целостность совокупности РТП, входящих в однородную транспортную подсистему на макроуровне, обеспечивается как вертикальными, так и горизонтальными связями. Вертикальные связи отражают те решения, которые получены на макроуровне. Они являются общими для РТП, составляющих к-ю транспортную подсистему на макроуровне, хотя и имеют индикативный характер. Это решения двух видов. Первый - это решения об объемах предоставляемых на рынок транспортных услуг в зависимости от варианта в структурной перестройки транспортной системы. Второй - решения о размерах средств (7) из федерального бюджета, выделяемых на развитие к-й транспортной подсистемы. Горизонтальные связи характеризуют взаимодействие между отдельными РТП в процессе их развития и функционирования.

Региональные транспортные подсистемы являются равноправными системами. Причем каждая из них обладает своим индивидуальным множеством допустимых решений о развитии и функционировании и относительной свободой их выбора. В то же время, поскольку каждая подсистема является составной частью системы более высокого порядка, критерий качества того или иного решения зависит не только от характеристик самой подсистемы, но и от общесистемных решений, определяющих общую стратегию управления развитием всей системы. В этой связи задача управления развитием транспортной системы, состоящей из РТП, сводится к поиску согласованного варианта развития последних на основе некоторого компромиссного варианта решений.

Возможные способы достижения целей развития и эффективность функционирования РТП очевидным образом зависят от выбора стратегии управления этим развитием, которая определяет направленность структурных изменений и режимы функционирования подсистемы. Этот выбор осуществляется на основе количественной оценки всего множества допустимых стратегий с использованием некоторой системы предпочтений. При этом эффективность стратегии оценивается по ожидаемым результатам функционирования.

В процессе развития происходят изменения производственных возможностей каждой РТП. Основным источником их увеличения выступают инвестиции. Принятие решений об их размерах и сроках внесения производится в некоторые дискретные моменты времени, определяемые инвестиционной политикой.

Функционирование РТП связано с осуществлением определенных производственных процессов и требует затрат разного рода материальных ресурсов, величина которых задана лишь в начальный момент. Для

остальных моментов времени величины ресурсов формируются последовательно по некоторым правилам в зависимости от предшествующих решений и определяются выбранной программой их приобретения.

Случайный характер спроса на транспортные услуги порождает стохастический характер всего процесса развития РТП. В этих условиях возникает необходимость управления этим процессом с целью обеспечения его устойчивости и достижения наибольшей эффективности. При этом под устойчивым понимается такой процесс развития, при котором гарантируется его продолжение на каждом шаге при любых возможных ситуациях.

Управляющие воздействия на РТП могут быть подразделены на четыре типа. Первый из них связан с выбором режима функционирования данной подсистемы, т. е. программы предоставления на рынок транспортных услуг - их объемов и тарифов. Второй связан с выбором программы приобретения необходимых для функционирования материальных ресурсов. Третий - с выбором инвестиционной политики подсистемы, а четвертый - с выбором варианта структурной перестройки всей системы.

Задача управления развитием транспортной системы на региональном уровне ставится следующим образом. Рассмотрим отдельную транспортную подсистему на макроуровне (грузовой автомобильный транспорт или любую другую), состоящую из п (¡=1,2,...,и) РТП. Каждая их этих РТП в момент t (ie[l,7]) обладает определенными материальными и финансовыми ресурсами и располагает конкретными производственными возможностями, зависящими от величины имеющихся основных производственных фондов и наличных трудовых ресурсов. В условиях современного транспортного рынка подсистема свободна в выборе решений об использовании своих производственных возможностей, т. е. об объемах, предоставляемых на рынок транспортных услуг и тарифов на них, с учетом складывающейся на этом рынке конъюнктуры. Случайный характер спроса приводит к тому, что предъявленный на рынок объем транспортных услуг будет реализован с некоторой вероятностью. Ожидается, что это обеспечит определенный объем доходов и с учетом произведенных расходов соответствующую прибыль. Величина этой прибыли и определяет "полезность" выбранных решений об объемах и тарифах на предоставленные транспортные услуги, характеризующих режим функционирования РТП.

Однако в ходе осуществления производственного процесса за промежуток времени t происходит расходование определенного количества материальных ресурсов и для возобновления процесса на следующем интервале ?+1 необходимо предусмотреть их пополнение за счет приобретения на рынке соответствующей продукции. Более того, часть имевшихся основных производственных фондов по причинам поломок,

износа и старения выбывает из строя. Это приводит к их сокращению, в результате чего на интервале г+1 РТП располагает меньшими размерами ОПФ, а следовательно, сокращаются и ее производственные возможности. Воспроизводство ОПФ требует определенных инвестиций. Причем каждая подсистема свободна в выборе политики инвестирования за счет своих собственных средств. Однако ее возможности по использованию инвестиций из общесистемного фонда, общая сумма которых для данного класса подсистем ограничена величиной зависят от

соответствующих решений других РТП, входящих в к-ю транспортную подсистему на макроуровне. Это и порождает необходимость согласования политик инвестирования отдельных региональных транспортных подсистем. Кроме того, поскольку каждая РТП является подсистемой соответствующей транспортной подсистемы на макроуровне, она должна учитывать и общесистемные интересы, которые связаны с выбором варианта структурной перестройки в и общесистемными решениями об объемах предоставляемых на рынок транспортных услуг (х£(/)). Это обуславливает взаимозависимость стратегий управления развитием отдельных РТП, входящих в одну и ту же транспортную подсистему на макроуровне, и требует согласованного решения задач управления их развитием. Особенностью этих задач является преобладающее влияние случайных факторов спроса на транспортные услуги, порождающее неопределенность условий принятия решений и их исходов, что обуславливает стохастическую динамику развития РТП. При форматизации данной задачи это требует перехода к задачам стохастического оптимального управления.

Формализация этой задачи для транспортных систем производится последовательно. На первом шаге - для отдельной региональной транспортной подсистемы, а на втором - для некоторой их совокупности, составляющей однородную транспортную систему на макроуровне.

Для формализации задачи управления развитием РТП использована модель стохастического управления Р.Беллмана с дискретным временем, описываемая набором объектов где Е - конечное множество

состояний рассматриваемой РТП, У - конечное множество допустимых управляющих решений, <2 - переходная функция, представляемая семейством переходных вероятностей которые определяют

динамик)' и прогноз последствий на множестве состояний, и> - функция полезностей н'(}хЕ), представляющая предпочтения на Г в зависимости от состояний Е. Данная модель модифицирована с учетом особенностей задач управления развитием РТП. В этой модели структура системы считается неизменной. Для учета структурных изменений и выбора в определенном смысле наилучшей стратегии управления развитием должно быть дополнительно задано некоторое конечное множество вариантов структурной перестройки в и множество инвестиций (7, от которых

зависит эффективность функционирования подсистемы. При этом предполагается, что при каждом варианте ве 0 имеется возможность направленного изменения структуры во времени. Это предопределяет существование зависимости множеств состояний E(t), управляющих решений Y(t), переходной функции Q(t) и функции полезностей w(t) от времени t = 1,2,...,Г. Однако последовательность ß^&s>(t)}, где М= {Efe,fJ(t), Q:e,s)(t), w<e,H>(t)}, (6,g) e&xG, не может быть задана экзогенно. Объекты {\f'&,(t)} должны формироваться последовательно по некоторым внутренне присущим им закономерностям. В этой связи полагается, что существует некоторое правило d, называемое законом динамики множества состояний, посредством которого множество состояний Eft) преобразуется в множество состояний Eft+1), т.е. справедливо представление E(t~ 1 )~d E(t), t=\,...,T. Кроме того, существует правило Л, называемое законом динамики множества управлений, посредством которого множество допустимых в момент t управляющих решений Yft) преобразуется в Y(t-^\), т.е. Y(i+\) = ÄfYft)). При этом предполагается, что правила d и Л не зависят от времени t, а определяются лишь вариантами структурной перестройки Ое & и инвестиционной политики geG. В этих условиях достаточно задать множество состояний £(1) = Е и управлений Y(\)=Y в начальный момент t= 1 и в результате можно построить соответствующие последовательности множеств {&&g(t}} и {Y<6s)(t)}, (0,g) e9xG.

Переходная функция Q(e'g>(t) зависит от времени ! через ее зависимости от множеств Eft), E(t+l) и Y(r), т.е. Qf«s>(t)=Qf**>(E(t+l)lE(t)xY(0).

Аналогично и для функции полезностей (t)=\v(e®(Y(l)xE(t)).

Множество финансовых ресурсов обозначим Ф. Оно задано лишь в начальный момент, а для других моментов формируется последовательно по правилу 5 в зависимости от предшествующих решений. В зависимости от финансовых ресурсов формируются и множества Y(t) и G(t). Правило формирования множества инвестиций в зависимости от Ф обозначим у.

Используя эти построения, развивающаяся Р'ГП описывается набором объектов

В=--{9, G, Г, ßf&ä(t), t = 1,2,...,Т, d, А, веО, geG), Ф, 8, у}.

Возможности управления ее развитием естественным образом определяются множеством вариантов структурной перестройки 0, множеством инвестиций G(t) и множеством управляющих решений о режимах функционирования и программе приобретения необходимых для функционирования ресурсов Y(t), а при фиксированном варианте в ев -множествами G(t) и Y(t).

Для моделирования управления развитием вводится некоторая стратегия управления развитием, предполагающая последовательное формирование объектов j\rf6,g)(t), и соответствующая оценка ее качества.

При этом в качестве такой оценки используется прогноз возможных последствий на промежутке времени [1, 7].

Произведенное представление позволяет следующим образом формализовать задачу управления развитием отдельной РТП.

Пусть множества состояний E(t) и управлений Y(t) конечны при каждом /=1,2,...,7. При этом существуют ограничения Y(t)(e)eY(t) на допустимость этих управлений в зависимости от состояний е sEflJ.

Монотонное однозначное отображение u(e):E(t)—>Y(t) такое, что tj(e)(e) eYítjfe), является правилом принятия управляющих решений. Упорядоченный набор этих правил а[\,Т\={и(\), а(2),...,а(Т)} образует стратегию принятия решений о программе производства и реализации транспортных услуг на промежутке времени [1, 7], т.е. о режимах функционирования подсистемы (объемах представляемых на рынок транспортных услуг и тарифах на них) и о программе приобретения необходимых для функционирования материальных ресурсов.

Естественно, что качество и эффективность этой программы зависят от выбора политики инвестирования g[l, T]={g(l), g(2),..., g(T)}, g(t)eGft), определяющей динамику основных производственных фондов, а, следовательно, и производственных возможностей подсистемы. Это требует рассмотрения упорядоченного набора пар я[1, 7] = (g[\, 7], а [1, Т\) = {(gfl), Ы1)), (g(2), at2)),..., (g(T), о(Г))}-

В то же время направление развития РТП зависит от того, какой из вариантов структурной перестройки Ое0 выбран на перспективу [1, 7]. Именно от него, как от параметра, зависят E(t), Y(t), Q(t) и w(t).

Следовательно, управление процессом развития сводится к выбору варианта веЭ и пары а[1, 7] = (g[l, 7], 7]). Оценка варианта вев производится по ожидаемым результатам функционирования при наилучших в определенном смысле инвестиционной политике и программе

о

производства и реализации транспортных услуг. Положим, что

о

является наилучшей, тогда пара (д,а{в)) и будет являться стратегией управления развитием РТП.

Задача и состоит в выборе наилучшей в определенном смысле стратегии управления. Этот выбор осуществляется на основе некоторой оценки качества стратегии управления развитием РТП. Построение такой оценки может быть произведено с учетом уже отмеченных особенностей процесса управления развитием, когда множества допустимых управляющих решений Y(í) априори не заданы и формируются последовательно по правилу L Из этого следует, что возможности выбора этих решений в "настоящем" формируются "прошлыми" решениями и не зависят от "будущих". Следовательно, естественно выбирать такие решения, которые являются в определенном смысле наилучшими для

"настоящего" в совокупности с любым "прошлым". С этой целью необходимо использовать оценку, представляющую "ретроспективный взгляд" на качество предшествующей стратегии (в, (g[ 1, 7], о[1, 7])) с точки зрения "настоящего", которым является момент Т. Данную оценку, при фиксированных в и g[l, J] можно определить математическим ожиданием суммарной полезности вида

<p{T,e,gU,T]MhT])(e) =

= IpT-t w(**) (e(T-t),y(T-t)),

t=l

где eeE(t) - состояние в момент Т, рассматриваемое в качестве начального условия, 0<Р<3 - коэффициент дисконтирования, обеспечивающий сопоставление разновременных значений функции полезностей. Математическое ожидание берется по произведению вероятностных мер, порождаемых переходной функцией Q<e&'(E ¡ExY) при t=T..., 2, I, т.е. на траекториях, отсчитываемых в обратном порядке от момента t=T к моменту г=!. Данная оценка вычисляется в априорном режиме, если априори заданы переходная функция для начального момента t= 1 и правила структуризации множеств состояний и управлений.

Эта оценка и может быть использована при выборе наилучшей

программы производства и реализации транспортных услуг. При этом в

о

качестве наилучшей естественно рассматривать ту программу а[\,Т], которая максимизирует критерий <р(Т, й g[l, 7], сг[1, Т\)(е) при каждом ееЕ(Т), т.е. такую, что выполняются неравенства

<р(Т, 9, -[I,Т],¿1,Т])(е)>(р{Т,в, g[\,T}. а[ 1,Т])(е), (1)

V а[\,Т],е еЕ(Т).

о

Однако при выборе наилучшей программы сг\\,Т\ необходимо учитывать те ограничения, которые налагаются на управления. Они связаны прежде всего с тем, что множество управлений Y(t) задано в качестве допустимого лишь для начального момента /= 1. Для моментов t= 2,3,..., Т оно последовательно формируется по некоторому заданному правилу Л в зависимости от предшествующих решений, которые описываются парой (g(t-l), y(t-\)), и имеющихся финансовых ресурсов, т.е.

Y(t)(e) - Á(Y(t-l), G(t-\), Ф(1))(е), (2)

eeE(t), t = 2, 3,..., Т.

В свою очередь инвестиционные возможности G(t) формируются в зависимости от финансовых ресурсов по правилу у, т.е.

G(t) = у(Ф(0), t = 2, 3,..., Т, (3)

а множество ресурсов Ф(1) по правилу 6 в зависимости от ресурсов, имевшихся на предыдущем шаге М, и тех решений (g(t-\), y(t-\)), которые были приня ты, т.е.

Ф(1) = 8(0(t-\), gft-\), yft-VJ. t - 2, 3,..., T. (4)

В результате выбор наилучшей программы производства и реализации транспортных услуг сводится к решению задачи (1)-(4).

о

Полученная для каждого eeE(t) программа c[\,T\(8,g\\, 7]) является оптимальной по критерию (1) при заданных в и 7].

Критерий качества инвестиционной политики g[l, 7] может быть построен на основе того, что эффективность политики оценивается по ожидаемым результатам функционирования при наилучших программах производства и реализации транспортных услуг. С этой целью предположим, что при фиксированном варианте структурной перестройки

ве& для каждой политики g[l, 7] решены задачи (1)-(4) и построены

о

оптимальные программы <т[1, Т] для каждого ееЕ(Т). Для сравнения политик между собой каждая из них должна иметь соответствующую обобщенную оценку, в качестве которой целесообразно использовать некоторую взвешенную оценку, уже не зависящую от ееЕ(Т). Она может быть построена следующим образом.

Пусть построена некоторая стратегия управления развитием (в, g[ 1,

о

7], о[ 1, 'Г\) и вычислены оценки <р(Г, 9, #[1, 7], сг[1 ,Т])(е) для каждого ееЕ(Т). Данная стратегия определяет набор переходных матриц

Q<ß-8) И1 )),Qie'8)(a(2)),.:,Q{0s)(kT)).

Пусть задана априорная вероятностная мера ц(\) на Е(\), определяющая вероятности начальных состояний в момент í=l. Тогда

может быть вычислено терминальное распределение /и(Т) на Е(Т) из

о о

соотношения ^(Т) = Ф® (сг(1)) • ... • Qv's> (сг(Т)). Оно определяет

вероятности состояний в момент Т и тем самым задает вероятностный

прогноз состояний на конец периода [1, 7]. Поскольку компоненты ср(Т, о

О, g[l, 7], а[\,Т])(е) соответствуют состояниям ееЕ(Т) в момент Т, то их можно усреднить по распределению fi(T). Это дает функционал

У(7,в,g[!, 7], °с[ 1,7]) = IÁT) ■ (Р(Т,6,g(l, Т),кI Л)(е),

есЕ[Т)

который уже не зависит от ееЕ(Т) и тем самым однозначно определяет

оценку эффективности инвестиционной политики на периоде [1,7]. Таким

о

образом, в качестве наилучшей естественно считать ту политику g[l, 7] (в),

о

которая максимизирует критерий 4^(7', 0,g[\, Т\,а[\, 7] ), т.е. такую, для которой выполняется неравенство

Ч>(Тлк1Т]МЬТ]>ПТАх[1,Т]М1Т]), 1,7]. (5)

В этих условиях выбор варианта веЭ целесообразно производить исходя из того, что наилучшей является та стратегия, при которой

о о

достигается максимум по всем Оев критерия Х¥{Т,e,g[\,T],a\\,T\). В

о

этой связи оптимальным считается такой вариант 9, для которого выполняется неравенство

V g[l, 7]. (6)

Таким образом, формальная постановка задачи управления развитием

0 0 о

отдельной РТП сводится к выбору стратегии (0,g[l, Л,сг[1, Т}) на основе решения следующей системы:

<р(Т, в, g[ 1, Г], 41,71) (е) > (р{Т, в, g[l, Г], <т[1,71 )(е), V а[1,Т],ееЕ(Т);

Y(t)(e) = Я(У(М), G(M), Ф(п)(г), eeE(l), t = 2, 3,..., Т;

G(t) — }{Ф(()). t = 2, 3,..., Г;

ф{1) = Я Ф(М), g(M),XM)), / = 2, 3,..., Т;

Ч>(Т, 0, g[l, J1 (0), ст[1,71 (в, 1[1, Т] (9))) >

> Ч>(Т, в,g[l, Г] (в), 41,71 (9, g[l, 71 (в))), Vg[1'o7|;

ПТ, к 1[1,71 (в), 4171 (9, gil, 71 (0))) >

> 9,¿1, Т] (9), сг[\, 71 (в, ¿1, Т] (9Ш Уве®.

Стратегию управления

оо о оо оо оо о

являющуюся решением этой системы, и будем считать оптимальной.

Приводится модель этой задачи и при неизвестном истинном состоянии РТП. При этом в качестве своеобразного индикатора состояния используется показатель, характеризующий долю реализованных на периоде t транспортных услуг в общем их объеме, предоставленном на рынок.

На основе построенной модели дается разработанная математическая модель управления развитием совокупности РТП, составляющих на макроуровне отдельную транспортную подсистему. Взаимозависимость РТП приводит к тому, что переходные функции Q¡ и функции гюлезностей w¡ зависят не только от своих индивидуальных аргументов, но и от выбора решений другими РТП, а также необходимости соблюдать некоторые общесистемные решения.

В работе дается подробная спецификация факторов, влияющих на выбор стратегии управления развитием транспортных систем на региональном уровне. Приводится разработанная модель спроса на транспортные услуги, которая учитывает случайный характер этого спроса и конъюнктуру рынка.

Для решения задач управления развитием транспортных систем на региональном уровне разработаны методы, базирующиеся на методе обратной индукции. Их особенностью является то, что множества допустимых управлений формируются в процессе решения. Дается подробное описание предложенных методов и их компьютерная реализация.

Шестая глава посвящена вопросам моделирования процессов управления развитием транспортных систем на микроуровне. Приводятся построенные математические модели управления развитием отдельных транспортных предприятий, а также их объединения путем создания холдинговых компаний. Дается подробная методика и алгоритмы расчетов на примере автотранспортного предприятия (АТП).

При решении задачи для отдельного АТП необходимо построить стратегию управления его развитием, в общем случае включающую и целесообразность организации АТП в конкретном пункте. При этом предполагается, что земельный участок для строительства АТП приобретается на условиях долгосрочной аренды, а необходимый начальный капитал для финансирования строительно-монтажных работ и приобретения транспортных средств и другого оборудования формируется на коммерческой основе за счет банковского кредита. В условиях случайного спроса на транспортные услуги и известной в начальный момент конъюнктуры рынка требуется определить оптимальные значения следующих величин:

• размер арендуемого земельного участка для строительства АТП;

• политику инвестирования, включающую в себя объем начального капитала и размеры производственных инвестиций, которые определяют динамику производственной мощности АТП;

• стратегию принятия решений об объемах предоставляемых на рынок транспортных услуг и тарифах на них.

Математическая модель этой задачи сформулирована как задача стохастического оптимального управления.

В качестве примера приведены результаты апробирования данной модели при разработке в 1999 г. инвестиционного проекта, связанного со строительством нового грузового АТП. Расчеты показали, что на земельном участке размером 1 га, приобретаемом на условиях аренды, целесообразна организация АТП мощностью 50 автомобилей. Минимальный размер необходимого начального капитала, формируемого на основе банковского

кредита под 60 % годовых, составлял 30 млн. руб. в ценах 1999г., принятого за базу. Срок возврата полученного кредита был равен 5 годам.

Проведенные для данного объекта расчеты показали, что на результаты решения существенное влияние оказывают два параметра.

Первый - это уровень инфляции. Если при уровне годовой инфляции менее 10 % в заданных условиях организация АТГ1 была еще экономически целесообразна, то при большем уровне она становится неэффективной (рис. 4). После возвращения кредита уже в следующем году возникает ситуация, когда ни одно из решений о выпуске автомобилей на линию не является допустимым, т.к. производственные расходы превышают финансовые возможности АТП.

Второй - это банковский процент по кредитам (рис. 5). Его небольшое увеличение с 60 до 65 или 70 % приводит к резкому сокращению финансовых ресурсов (Ф(г)) АТП.

В седьмой главе рассматриваются методические вопросы совершенствования управления перевозками грузов на уровне производственных процессов. Показано, что процессы управления перевозками грузов необходимо изучать в рамках логистических систем (ЛС). На основе построенной модели состояния процесса перевозок сформулировал внешний критерий функционирования системы управления перевозками грузов, который в условиях случайного характера спроса на перевозки требует минимизации полного ожидаемого ущерба, связанного с качеством доставки, и включающего отрицательные последствия недопоставки необходимой продукции и расходы на содержание сверхнормативных запасов у поставщиков и потребителей.

На основе выделения системы управления перевозками грузов из логистической системы (рис. 6) сформулирован внутренний критерий ее деятельности, который является критерием выживания, т. е. способности данной системы сохранять свои функции и качества при определенных изменениях внешней среды. Обосновано, что в качестве такого критерия целесообразно использовать минимум транспортных издержек при ограничениях, налагаемых внешней средой на используемые ресурсы транспорта, и обязательности удовлетворения платежеспособного спроса на перевозки.

Для уточнения задач управления перевозками грузов вводится иерархия уровней описания системы управления перевозками. Исходя из существа протекающих производственных процессов доставки грузов, в хачестве уровней описания рекомендуется использовать последовательно укрупняющиеся уровни: транспортировка, перевозочный процесс, транспортный процесс, процесс поставки (рис. 7). Даются примеры моделей задач управления перевозками грузов.

Рис, 4. Динамика финансовых ресурсов АТП (млн. руб.):

1 - при отсутствии инфляции;

2 - при инфляции 10% в год

Рис. 5. Динамика финансовых ресурсов АТП (млн. руб.):

1 - при банковской ставке на кредит 60%;

2 - при банковской ставке на кредит 65%;

3 - при банковской ставке на кредит 70%

насть Шраиспо-\

ЧПТНЫХI

црсоь

СУП

Управляющая система

г--1 -^»-ч ж |

_Л \

Г-П I I *

Объект управления

Потребность в перевозках

Случайные 'Возмущения

(Транспо-\ ртные услуга

Сбыт"

Сфера

Ш&ства и потребления

Рис. 6. Схема управления перевозками: контур слежения; 2 и 2'— контуры стабилизации; 3 — контур самоорганизации; I — подблок управления;

II — подблок адаптации

Рис. 7. Технологическая схема основных производственных процессов в в логистической системе:

—> груз----> транспортное средство транспортное средство с грузом

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных исследований решена научная проблема разработки методов моделирования процессов управления развитием производственных транспортных систем в современных условиях рыночных отношений и их применения в процессах принятия решений по развитию этих систем на макроуровне, на региональном уровне и микроуровне, имеющая важное народнохозяйственное значение.

Основные научные результаты, полученные в диссертации, сводятся к следующему.

1. В работе впервые проблема развития транспортных систем рассмотрена с теоретико-системных позиций как задача управления взаимодействующих между собой подсистем различной производственной специфики. В результате такого представления впервые удалось формализовать задачу управления раззитием транспортных систем. При этом в качестве управляющих воздействий на транспортную систему выступают варианты ее структурной перестройки, инвестиционная политика (объемы и сроки инвестиций), программа предоставления услуг на транспортный рынок (их объемы, тарифы и необходимые материально-технические ресурсы).

2. На основе выполненного структурного анализа транспортной системы и анализа воспроизводственных процессов выделенных транспортных подсистем построена система моделей управления развитием транспортных систем последовательно на макроуровне, на региональном уровне и микроуровне - уровне транспортных предприятий.

3. Разработана макромодель управления развитием транспортной системы, которая, в отличие от ранее используемых моделей развития транспорта как неделимого элемента хозяйственного комплекса страны, описывает динамику взаимодействия транспортных подсистем с другими производственными подсистемами.

Научную новизну имеет и проведенное раздельное модельное описание продукции и ресурсов, что позволило впервые на макроуровне учесть ограничения на объемы транспортных услуг, обусловленные наличием материально-технических ресурсов.

4. Компьютерная реализация построенной макромодели позволила создать эффективный инструмент поддержки принятия решений по управлению развитием транспортной системы РФ, отдельных ее составляющих. Он неоднократно использовался при проведении перспективного анализа различных сценариев развития транспортной системы, базирующихся на вариантных прогнозах Минэкономразвития России о направлениях и перспективах социально-экономического

развития страны. Это позволило, например, установить, что для решения задачи удвоения ВВП в 2010 г. потребуется существенно увеличить объемы грузовых перевозок: железнодорожным транспортном - на 50,6 % относительно уровня 2003г., автомобильным - на 60%, внутренним водным - на 93,7%, морским - на 61,7%, трубопроводным - на 20,3%.

5. В диссертации впервые разработана математическая модель согласованного управления развитием региональных транспортных подсистем, представленная как модифицированная задача стохастического оптимального управления. Особенностью этой модели является необходимость одновременного выбора оптимальной стратегии принятия решений и параметров структуры системы. Предложены методы решения этого класса задач принятия решений, базирующиеся на методе обратной индукции.

Научной новизной обладает также и построенная модель спроса на транспортные услуги, которая в отличие от ранее применяемых моделей учитывает на региональном уровне случайный характер этого спроса и конъюнктуру рынка.

6. Впервые разработана модель управления развитием отдельных транспортных предприятий и их ассоциаций в условиях рыночных отношений.

Дается методика и алгоритмы расчетов на примере автотранспортного предприятия. Приводятся результаты вычислительных экспериментов при решении задачи обоснования целесообразности организации конкретного транспортного предприятия.

7. Представление процессов управления перевозками грузов как составной части логистических систем позволило впервые дать математическое описание внешнего критерия, использование которого позволяет оценить эффективность этих процессов.

В результате проведенной структуризации производственных процессов доставки грузов" сформулирован внутренний критерий функционирования системы управления перевозками грузов.

Научные результаты, полученные в диссертации, обладают достаточной общностью и могут быть применены при решении задач управления развитием различных производственных транспортных систем.

Основные положения и результаты диссертации изложены в 71 публикации, в том числе

Статьи в изданиях из Перечня ВАК РФ 1. Поносов, Ю.К. Динамическая модель развития транспортной системы РФ/ ВИНИТИ/ Ю.К.Поносов, М.М.Хрусталев// Транспорт: наука, техника, управление. - 1994. - №3. - С. 39-47.

2. Поносов, Ю.К. Математическое моделирование экономических показателей эволюции транспортного комплекса России и проблема устойчивости развития/ ВИНИТИ/ В.М.Матросов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 1995. -№1. - С. 8-15.

3. Поносов, Ю.К. Моделирование развития городского пассажирского транспорта на примере Москвы/ ВИНИТИ/ В.Г.Шапсшников, В.В.Доенин, Ю.К.Поносов// Транспорт: наука, техника, управление. -1995.-№1 - С. 42-50.

4. Поносов, Ю.К. Построение динамических моделей развития грузового транспорта России/ ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 1998. - №1. - С. 2-12.

5. Поносов, Ю.К. Построение динамических моделей развития пассажирского транспорта России/ ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт:наука, техника, управление. - 1998. - №7. - С. 25-35.

6. Поносов, Ю.К. Динамический анализ развития материально-технической базы траспорта РФ/ ВИНИТИ/' В.Д.Фурасов, Ю.К Поносов., Л.Я.Прунцева// Транспорт: наука, техника, управление. -

1999.-.№11.-С. 14-19.

7. Поносов, Ю.К. Анализ динамики развития транспортных систем США и стран Западной Европы/ ВИНИТИ/ В.Д.Фурасов, Ю.К Поносов., Л.Я.Прунцева// Транспорт, наука, техника, управление. -

2000. - №5. - С. 5-9.

8. Поносов, Ю.К. Динамические модели с расширяющимся пространством состояний и анализ процессов развития транспорта/ ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 2004. - №3. - С.2-7.

9. Поносов, Ю.К. Индексы и оценки взаимосвязанности показателей развития грузовых перевозок пс видам транспорта Российской Федерации / ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 2004. -№5. -С. 13-17.

Ю.Поносов, Ю.К. Индексы и оценки взаимосвязанности показателей развития пассажирских перевозок по видам транспорта Российской Федерации/ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 2006. -№3. - С. 12-19.

1 ¡.Поносов, Ю.К. Магистральный трубопроводный транспорт: динамический анализ основных показателей транспортировки грузов/

ВИНИТИ/ В.Д. Фурасов [и др.]// Транспорт: наука, техника, управление. - 2006. - №6. - С. 21-28.

12.Поносов, Ю.К. Методика совершенствования процессов управления перевозками грузов в рамках логистических систем/ Ю.К.Поносов// Интегрированная логистика. Научный информационный журнал. -2007. -№1.~ С. 2-9.

Монографии, брошюры и учебные пособия

13.Поносов, Ю.К. Управление грузовыми автомобильными перевозками (Основы анализа)/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов// - М.: Транспорт, 1979. - 127 с.

14.Поносов, Ю.К. Оптимальное размещение парка подвижного состава автотранспортного объединения// Автомобильный транспорт. Сер. 5. Грузовые перевозки автомоб. трансп. Экспресс-инф.// Минавтотранс РСФСР/ ЦБНТИ/ С.А.Панов, Ю.К.Поносов - М., 1980. - Вып. 7. - 44 с.

15.Поносов, Ю.К. Проблемы и перспективы развития грузового автомобильного транспорта крупных городов// Проблемы больших городов: обзорная информация/ А.М.Якобашвили [и др.]// - М.: МГЦНТИ, 1984. - Вып. 4. - 24 с.

16.Поносов, Ю.К. Автомобильный транспорт: горизонты развития (региональный аспект)/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов// - М.: Знание, 1986. - 64 с.

17. Поносов, Ю.К. Развитие парка в автотранспортных объединениях/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов// -М.: Транспорт, 1986. - 200 с.

18.Поносов, Ю.К. Оценка систем транспортировки крупногабаритных тяжеловесных грузов: учеб. пособие/ МАДИ/ Н.А.Троицкая, Ю.К.Поносов// - М., 1988. - 79 с.

19.Поносов, Ю.К. Производственные структуры на автомобильном транспорте/ Ю.К.Поносов// - М.: Транспорт, 1988. - 79 с.

20.Поносов, Ю.К. Методические указания по решению задачи оптимизации структуры парка с применением ЭВМ: учеб. пособие / МАДИ/ С.А.Панов, Ю.К.Поносов// - М„ 1990. - 32 с.

21.Поносов, Ю.К. Региональное планирование развития грузового автомобильного транспорта // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер.

Научно-технический прогресс на автомобильном транспорте/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов//- 1990. - №15. - 144 с.

22.Поносов, Ю.К. Моделирование развития транспортной системы России/ Ю.К.Поносов, С.А.Савушкин// - ВИНИТИ РАН, 2002. -- 112 с.

23 .Поносов, Ю.К. Долгосрочная стратегия развития транспорта дорожного хозяйства Кировской области с позиций устойчивого развития региона/ В.Н.Бугроменко [и др.]// - М.: Май принт, 2006. -205 с.

Статьи и научные доклады

24.Поносов, Ю.К. Модель рациональной структуры парка подвижного состава автотранспортного объединения/ Ю.К.Поносов /V Вопросы оптимизации и автоматизации управления транспортом: сб. науч. тр. ЦЭМИ АН СССР. - М.. 1973. - Вып. 2. - С. 83-89.

25 Поносов, Ю.К. Методические вопросы совершенствовании управления процессами развития автотранспортных организаций/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов// Проблемы развития автомобильного транспорта: сб. науч. тр. / НИИАТ. - М., 1977. - С. ! 31- i 48.

26.Поносов. Ю.К. Модели задач размещения подвижного состава автотранспортного предприятия/ С.А.Панов, Ю.К.Поносов// Моделирование городских' систем: тр. семинара/ ,'ВНИИСН АН СССР, 1979.-С. 134-141.

27.Поносов, Ю.К. О совершенствовании производственной структуры грузового автотранспорта/ Ю.К.Поносов// Проблемы функционирования и развития инфраструктуры народного хозяйства : тр. семинара /ВНИЙСИ АН СССР. - М..„ ¡982. - С. 118-123.

28. Поносок. Ю.К. Реализация задач оптимальной дислокации подвижного состава автотранспорта в крупных городах/ С.А.Панок. Ю.К.Поносов// Экономика и математические методы. - 1982. • г. XVIII. - Вып. 3. -■ С. 465-472.

29.Поносов, Ю.К., Система моделей оптимизации производственной структуры грузового автомобильного транспорта общего пользования/ Е.С.Левитин, Ю.К.Поносов// Проблемы функционирования и развития инфраструктуры народного хозяйства: тр. семинара / ВНИИСИ АН СССР. М., 1982 - С. 123-136.

30.Поносов, Ю.К. Методологические проблемы обоснования перспектив долгосрочного развития автомобильного транспорта в регионе/ С.А.Панов, А.М.Поляк, Ю.К.Поносов// Достижения и перспективы / Международный центр научн.-техн. информации. Комитет по системному анализу на Президиуме АН СССР. - М., 1985. - Вып. 52. Региональное развитие и управление. - №5. - С. 78-84.

31.Поносов, Ю.К. Программно-целевые методы в планировании развития грузового автомобильного транспорта/ Ю.К.Поносов// Совершенствование системы планирования и управления на грузовом автомобильном транспорте г. Москвы: сб. науч. тр. / НПО Главмосавтотранса. - 1986. - С. 27-40.

32.Поносов, Ю.К. Некоторые вопросы обоснования перспектив развития грузового автомобильного транспорта региона/ Ю.К.Поносов// Проблемы функционирования и развития инфраструктуры народного хозяйства: тр. семинара / ВНИИСИ АН СССР. - М.. 1986. - С. 91-95.

33.Поносов, Ю.К. Проблемы разработки долгосрочных программ развития Главмосавтотранса/ С.А.Панов, Ю.К.Поносов// Ускорение научно-технического прогресса на грузовом автомобильном транспорте г. Москвы: сб. науч. тр. / НПО Главмосавтотранса. - М., 1987.-С. 15-28.

34.Поносов, Ю.К. Методы анализа и совершенствования производственной структуры грузового автомобильного транспорта региона/ Ю.К.Поносов// Разработка и реализация научно-технических программ совершенствования работы грузового автомобильного транспорта: сб. науч. тр. / НПО Главмосавтотранса. - М., 1988. - С. 23-44.

35.Поносов, Ю.К. Сценарный анализ развития транспортной системы России до 2015 года/ Ю.К.Поносов, С.А. Савушкин/'/ Транспорт России: проблемы и перспективы: труды Всероссийской научно-практической конференции. -М.: МИИТ, 2007. - С. 8-10.

36.Поносов, Ю.К. Методика проведения динамического анализа процессов развития транспорта/ В.Д. Фурасов [и др.]/'/ Транспорт России: проблемы и перспективы: труды Всероссийской научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2007. - С. 16-17.

Подписано в печать 12 марта 2009 Формат 60x84x16 Усл.печ.л. 2,0 Тираж 100 экз. Заказ № 15

"Техполиграфцентр" Россия, 125319 , г. Москва, ул. Усиевича, д. 8 Тел./факс: 8 (499) 152-17-71 Тел. : 8-916-191-08-51