Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Двухуровневые модеж оптимального планирования сельскохозяйственного производства и их обеспечение 9
1.1. Характеристики моделей размещения и специализации сельскохозяйственного производства и способы их формирования 9
1.2. Общая схема двухуровневых моделей в форме задач линейного программирования специальной структуры 20
1.3. Основные принципы организации исходных данных 27
1.4. Генерация входных данных для пакетов линей ного программирования 35
1.5. Декомпозиционная схема решения двухуровневых моделей планирования сельскохозяйственного
производства 38
ГЛАВА II. Модель перспективного планирования размещения и (жщшшзавди сельскохозяйственного производства района 45
2.1. Строки целевых функций, ограничения верхнего уровня и переменные внешних связей 45
2.2. Ограничения общего вида хозяйств 51
2.3. Входные переменные хозяйства 58
2.4. Отрасли сельскохозяйственного производства 59
ГЛАВА III. Задача перспжтивного планирования размещения и сжіщализации сельскохозяйственного производства совхозов кунградского района каракалпакской АССР 69
3.1. Анализ развития сельскохозяйственного производства совхозов Кунградского района 69
3.2. Источники и способы расчета технико-экономической информации 81
3.3. Экономический анализ оптимального решения модели 85
Выводы и приложения 101
Список использованной литературы
- Общая схема двухуровневых моделей в форме задач линейного программирования специальной структуры
- Генерация входных данных для пакетов линей ного программирования
- Ограничения общего вида хозяйств
- Источники и способы расчета технико-экономической информации
Общая схема двухуровневых моделей в форме задач линейного программирования специальной структуры
Ограничения верхнего уровня R3 описывают связи хозяйств района между собой и районом. , Каждый блок ВВі соответствует L-му хозяйству района ( 1 = {р/). Строки ограничений блоков BBl описывают технологические условия производства в хозяйстве.
Каждый из блоков ВВ , в свою очередь, имеет структуру, изображенную на рис.2, где блок &J соответствует j-u отрасли сельскохозяйственного производства в пределах предприятия (подробное описание этих блоков приведено ниже).
Строки блоков соответствуют ограничениям общего вида хозяйства (связывающим ограничениям блока ВВ).
Строки матрицы ограничений, соответствующие некоторой отра ели сельскохозяйственного производства (блока) 8 , будем обозначать через АІ . Строки R1 описывают технологические условия производства отраслей.
Переменные (параметры, столбцы) каждого хозяйства разбиваются на две группы: внешние и внутренние.
Внешние переменные описывают связи хозяйства с районом и с другими хозяйствами района. Эти переменные отражают объемы поставляемых хозяйству из района ресурсов, а также участие хозяйства в выполнении общерайонного плана закупок сельскохозяйственной продукции и в формировании межхозяйственных обменных фондов.
Внутренние переменные описывают условия функционирования сельскохозяйственного производства в пределах предприятия.
Внешние переменные хозяйства в соответствии с направлением движения ресурсов и продукции подразделяются на входные и выходные.
Входные переменные обозначенные на рис.2 через 3Cz » также делятся на две группы: переменные VJ и VW. Переменные V будут обозначать объем некоторого ресурса, поставляемого районом в хозяйство.
Переменные Vlv соответствуют объему некоторого сельскохозяйственного продукта, поставляемого в данное хозяйство из других хозяйств района.
Отрасли сельскохозяйственного производства описываются множеством переменных S, , которые в свою очередь разбиваются на три группы: Z = С W, WV, У J (i.i) Переменные относятся к выходным переменным хозяйства:
W обозначают объемы сельскохозяйственных продуктов, которые производятся в данной отрасли и поставляются хозяйством району для выполнения общерайонного государственного плана; WV обозначают объемы сельскохозяйственных продуктов, которые производятся в данной отрасли и поставляются хозяйством для их использования в других хозяйствах района. Столбцы Vv и WV имеют ненулевые элементы лишь для строк КЗи Ri. Переменные У относятся к внутренним переменным хозяйства: столбцы этих переменных содержат ненулевые элементы лишь в строках RZ.R1. Ограничения верхнего уровня /?3 состоят из трех групп строк: R3U), гиг) /гз(з). Строки R3(i) соответствуют требованиям выполнения районом плановых заданий по объему производства различных видов сельскохозяйственной продукции. Строки R3(Z) описывают ограничения по объему используемых в хозяйствах ресурсов, поставляемых районом.
Строки R313) соответствуют балансовым соотношениям, описывающих межхозяйственный обмен сельскохозяйственной продукцией (возможно с учетом закупки этой продукции извне - переменные ЭС$).
Строки R3(l) содержат ненулевые коэффициенты лишь для выходных переменных хозяйств W , строки - для входных переменных хозяйств V . R3(3) - для входных переменных и выходных переменных хозяйств . Кроме того в строки R3(2) и R3(3) могут входить переменные внешних связей ЭС
Генерация входных данных для пакетов линей ного программирования
Содержательный смысл этих чисел может, например, состоять в следующем: Сі - закупочная цена і -го сорта продукции ( Z i 5 ); Cs - закупочная цена продукции для данной зоны, "усредненная" по сортам. В БПЗ размерность у ТЭК как и в БОИ определяет количество чисел, которые характеризуют ТЭК. Однако, содержательный смысл этих чисел зависит от значения ПҐ : если у=4 , то это означает, что значение ТЭК задачи полностью определяется значением заданной в БПЗ (соответствующие значения ТЭК БОИ, если они имеются, игнорируются); если ffyd. , то в качестве значения ТЭК берется число, равное Hide Се р Є--І где сі і » Се значения ТЭК, определенные в ШЗ и БОИ соответственно.
Пусть, для рассмотренного выше ТЭК - закупочной цены, в ЕПЗ для некоторого хозяйства указано =5 Тогда значения щ ЕПЗ этого ТЭК являются долями выхода продукции по сортам. Для решения задачи по "усредненной продукции, достаточно в ЕПЗ указать = 6 , oii-d -d$ -d - d$- = О оів- .
Если в ЕПЗ значение у ТЭК закупочной цены равно I, то в БПЗ указывается само значение этой цены.
При разработке информационного обеспечения, кратко описанного выше, преследовалась следующая основная цель: предоставить по возможности наиболее компактное представление данных для достаточно широкого класса задач планирования сельскохозяйственного производства независимо от их конкретной экономико-математической модели, но с учетом наиболее общих специфических особенностей этих задач.
Описанное выше информационное обеспечение рассматриваемого класса двухуровневых моделей при конкретизации данных модели (блоки БОИ, ЕПЗ), в принципе полностью определяет соответствующую этой модели задачу линейного программирования. Благодаря учету специфических особенностей структуры рассматриваемого класса задач данные БОИ и ЕПЗ представлены в компактной, форме. Можно сказать, что БОИ и ЕПЗ хотя и определяют все необходимые данные, но определяют их косвенно: для получения всех параметров (соответствующей заданным БОИ и ШЗ) задачи линейного программирования необходимо произвести достаточно сложные преобразования данных БОИ и ШЗ fllj. Поэтому для численной реализации модели форма представления ее данных блоками БОИ и ЕПЗ непосредственно не пригодна.
Б настоящее время широкое распространение получила унифицированная форма описания параметров задачи линейного программирования, принятая в качестве стандартной формы представления входных данных различных пакетов прикладных программ (МП, ЛП АСУ, A/J/\/US)» Это связано как с использованием оптимизирующих модулей этих пакетов для непосредственного решения задачи, так и с наличием в них достаточно мощных средств контроля и генерации данных.
Однако, эта унифицированная форма представления данных расчитана на задачи линейного программирования общего вида, без учета специальной структуры матрицы решаемой задачи, например, ее блочности. В связи с этим подготовка входных данных для блочных задач больших размерностей оказывается чрезвычайно трудоемкой. Поэтому при решении задач такого рода обычно разрабатываются программы генерации входных данных для ПШІ линейного программирования на основе информационной базы рассматриваемого класса задач.
Для описанного выше класса задач планирования сельскохозяйственного производства района также разработан комплекс программ Еенерации входных данных в унифицированной форме. Причем этот комплекс не использует средств генерации матриц, имеющихся в пакетах прикладных программ. Попытка использова
ния этих средств для отдельных фрагментов задачи (генерация столбцов) приводила к неприемлемо большим затратам времени. Последнее по всей видимости, связано с необходимостью достаточно сложной, нестандартной обработкой данных БОИ и ЕПЗ. Большая трудоемкость программ генерации средствами пакетов прикладных программ, вероятно, типична для задач сложной структуры [90J.
Информационной базой разработанных программ генерации служат описанные выше информационные блоки (БОИ, БПЗ).
Структура исходных данных БОИ и БПЗ соответствует описанным в 1.3 пп.І.З.І., 1.3.2. принципам организации этих данных (разумеется представление данных БОИ, ШЗ полностью конкретизировано).
Данные БОИ, ЕПЗ реализуются файлами с библиотечной организацией данных на магнитных дисках или лентах.
Выходные данные программ генерации представляются на файле с последовательной организацией данных, пригодном для использования в пакетах прикладных программ линейного программирования.
Отличительной особенностью разработанного комплекса программ генерации является то, что в качестве входных данных он использует только данные БОИ и ЕПЗ, независимо от конкретной математической модели задачи. Так с помощью данных БОИ и ЕПЗ можно описать любую математическую модель задачи из рассматриваемого класса, то при изменении математической модели задачи, это приводит к необходимости корректировки только соответствующих данных БОИ и ЕПЗ.
Ограничения общего вида хозяйств
Ограничения верхнего уровня (?3 , как и в общей схеме 1.2, содержат три группы строк: R3(l) f R3(Z)t R3(3). Строки R3(i) соответствуют требованиям выполнения районом плановых заданий по объему заготовок различных видов сельскохозяйственной продукции. R3(l) имеют тип У/ . Правые части этих строк - значения соответствующих плановых показателей. Как указывалось при описании общей схемы, строки R3(i) включают лишь выходные параметры отраслей хозяйств W . Символически каждую из строк можно представить в следующей форме: N где К - индекс хозяйств; N - число хозяйств района; Vv - символическое изображение суммы (с коэффициентом +1) всех выходных переменных отраслей К-го хозяйства, входящих в данную строку R3(l) і Q - значение планового показателя, соответствующего строке R3(i). Каждая строка #3(4) соответствует плану по объему выпуска некоторой конкретной продукции отдельной отрасли сельского хозяйства (зерно пшеницы, зерно риса, мясо крупного рогатого скота, мясо кур и т.д.) или по общему объему нескольких видов однородной продукции по группе отраслей (зерно всех зерновых культур, мясо всего и т.д.). Все ненулевые коэффициенты в строках R3(i) равны +1.
Общий список ограничений R3(l) модели содержит 82 строки. Полный список строк /33(1) с указанием их кодов и типов, определяется в БОЙ и приведен в приложении I, таблица 2.
Строки R3(2) описывают ограничения по объему поставляемых районом в хозяйства различных ресурсов. Рассматриваемые в модели ресурсы района состоят из двух групп: минеральные удобрения и покупные корма.
Каждой строке /?3(&) соответствует группы входных переменных хозяйств v : V - объем соответствующего ресурса, направляемый в К -ое хозяйство (если ресурс в данном хозяйстве К не используется, то переменная V отсутствует). Каждую из строк R3(Z) можно представить в следущей форме: где Ы - максимальный объем ресурса, который район может направить в хозяйства. Все ненулевые коэффициенты в строках R3(Z) равны +1.
Общий список ограничений R3[Z) модели содержит 13 строк. Полный список строк R3(2), с указанием их кодов ж типов, определяется в БОИ и приведен в приложении I, таблица 3.
Строки R3(3) описывают балансовые соотношения по межхозяйственному обмену сельскохозяйственной продукцией с учетом возможной ее закупки извне.
Каждой строке R3(3) соответствует некоторой сельскохозяйственный продукт (зерно, сено, молодняк крупного рогатого скота, молоко и т.д.). Каждой строке 3(3) соответствуют две группы переменных: выходные переменные хозяйств WVK и входные переменные хозяйств VV/k. WV (VWy- объем продукта, соответствующего данной строке R3(3) , который поставляется (потребляется) данным хозяйством К»
Кроме того, в строках #3(3) предусмотрена возможность пополнения межхозяйственного обменного фонда извне, т.е. район может приобретать некоторые продукты (например, молодняк крупного рогатого скота) в других районах. Объемы этих видов продуктов в модели обозначены переменными XQ. » относящихся к группе переменных внешней связи з» Кажду строку R3(3) можно представить в следующей форме: где Q - объем соответствующего продукта, запасенный в предыдущем плановом периоде ( Q О ) или запасаемый районом объем продукта на следующий плановый период ( Q 7 О). Значение й может равняться нулю. Все ненулевые коэффициенты в строках R3(3) равны +1 (для переменных , XR ) или -I (для переменных VW ). Строки имеют ТИП 7/ .
Общий список балансовых соотношений /?3(3) содержит 36 строк. Полный список строк R3(3) , с указанием их кодов и типов, определяется в БОИ и приведен в приложении I, таблица 4. Замечание: в формулах представления строк R3(3) (2.1), (2.2), (2.3), суммирования по множествам входных ( V , VIA/ ) и выходных (W ,WV ) переменных ведется лишь для тех хозяйств, которые действительно содержат соответствующие входные и выходные переменные.
Источники и способы расчета технико-экономической информации
В планировании размещения и специализации сельскохозяйственного производства с помощью экономико-математических методов важную роль играет всесторонне обоснованная исходная информация. В качестве источника такой информации при генерации экономико-математических моделей в настоящей разработке служит блок общей справочно-нормативной информации (БОИ). При его формировании использовалась новейшая справочная литература, разработки научно-исследовательских институтов, отчетные данные совхозов Министерства сельского хозяйства Узбекской ССР и Каракалпакской АССР.
Численное значение ТЭК зависит от принятых единиц измерения переменных рассматриваемой модели. В данном случае для всех переменных, обозначающих различные виды сельскохозяйственной продукции независимо от ее целевого назначения единицей измерения является I т продукции соответствующего вида. Исключение составляют продукция крупного рогатого скота на племя, где такой единицей служит одна голова молодняка, и некоторые другие виды продукции животноводства: яйца - в тыс.штук, каракульские шкурки - штук, а также продукция пчеловодства и шелководства, в которых единицей измерения является I ц.
В растениеводстве единицей измерения переменных, обозначающих сельскохозяйственные культуры, является I га; для переменных, обозначающих отрасли животноводства - I структурная голова (за исключением птицеводческих отраслей, где такой,единицей является I тыс.структурных голов птицы); для закрытого грунта в качестве единицы измерения переменных принят I тыс.кг.
Содержащуюся в БОИ информацию условно можно разделить на две группы, к первой из которых отнесена постоянная и условно-постоянная информация, ко второй - информация, измеряющая с переходом к новому объекту. Постоянная информация остается неизменной при любой смене объекта планирования рассматриваемого класса задач. Условно-постоянная может быть пригодна для большой совокупности сельскохозяйственных объектов, например, в пределах природно-экономической зоны.
К числу постоянной информации относится стоимость единицы валовой продукции сельского хозяйства в сопоставимых ценах 1973 г., питательная ценность кормов, численное значение кото-,? рых берется из соответствующей справочной литературы [69, с.141-146]. В эту же группу входит технико-экономические коэффициенты, численное значение которых равно единице.
Из условно-постоянной информации особое внимание при формировании БОИ уделено стоимостным показателям, которые чаще всего выступают в качестве критериев оптимизации. К одному из таких показателей относится стоимость единицы сельскохозяйственной продукции, поступающей в реализацию. В БОИ предусмотрена возможность определения средней цены реализации продукции в зависимости от ее качества. Для чего в ЕПЗ пользователь должен указать удельный вес (в %) продукции соответствующего качества (сортности) в ее общем объеме. Максимальное количество сортов сельскохозяйственной продукции для каждого ее вида, которое может быть указано пользователем, не должно превышать пяти. Кроме того, в случае, если пользователь не имеет возможность определить качественный состав продукции, для нее может быть введена средняя цена реализации. В БОИ использовались закупочные цены на сельскохозяйственную продукцию, введенные в действие с I января 1983 г.
Уровень урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных по хозяйствам Кунградского района на перспективу определяются в процессе решения задачи, за счет наличия в рассматриваемой модели переменных, обозначающих возможный прирост продуктивности отраслей сельского хозяйства. При этом нижний уровень урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных в хозяйствах района определялись как средние за пятилетку, а максимальный прирост этих показателей находился по их максимальному значению за исследуемый период в соответствующих хозяйствах района. При этом для животноводческих отраслей уровень продуктивности определялся не по валовому выходу продукции, а с учетом коэффициента ее товарности. Т.е. фактически в распределении участвовала лишь товарная продутшия отраслей.
ТЭК по затратам ресурсов (техники, труда, денежно-материальных средств и т.п.) для переменных, обозначающих отрасли сельского хозяйства, определялись по данным годовых отчетов и первичной учетной информации хозяйств района.
