Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Организационно-экономические аспекты регулирования развития регионального лесопромышленного комплекса в условиях переходного периода 14
1. Понятие регионального ЛПК и его структура 14
2. Управление региональным ЛПК в условиях перехода к рыночной экономике 20
3. Экономические методы регулирования и управления региональным ЛПК 30
4. Экономическая оценка лесных ресурсов и система платежей за их использование 3G
5. Необходимость совершенствования методов управления ЛПК 47
Глава 2. Использование экономико-математических моделей в регулировании развития регионального лесопро мышленного комплекса 57
1. Возможности экономико-математического моделирования 57
2. Классификация моделей развития ЛИК 59
2.1 Распределительные задачи 59
2.2 Задачи управления запасами 60
2.3 Задачи маршрутизации (транспортные задачи) 60
2.4 Задачи выбора комплекта машин 62
2.5 Задачи размещения G3
3. Формулировка и математическая постановка задачи опти мизации развития регионального ЛПК 64
4. Исследование задачи и методов ее решения 73
4.1. Предварительные замечания 73
4.2. Анализ возможностей метода последовательного улучшения плана для решения прикладных задач линейного программирования 76
4.3. Выбор критериев оптимальности 81
4.4. Исследование структуры множества ограничений. Экономическое содержание подзадач 84
4.5. Алгоритм поиска решения 93
5. Возможности практического использования моделей . 99
Глава 3. Оптимизация использования лесных ресурсов Республики Карелия 103
1. Описание объекта моделирования 103
2. Субъекты процесса оптимизации использования лесных ресурсов. Информационное обеспечение 107
3. Анализ результатов одного практического расчета . 111
4. Использование резульгатов исследования для обоснования системы платежей за пользование лесными ресурсами . 118
5. Механизм внедрения резульгатов в пракгику рабогы ЛПК 119
6. Основные выводы и рекомендации на основании полученных результатов 122
Заключение 126
Библиография 139
Приложение
- Управление региональным ЛПК в условиях перехода к рыночной экономике
- Классификация моделей развития ЛИК
- Формулировка и математическая постановка задачи опти мизации развития регионального ЛПК
- Субъекты процесса оптимизации использования лесных ресурсов. Информационное обеспечение
Введение к работе
Актуальность темы. Концепция перехода Российской Федерации (РФ) к устойчивому развитию, утвержденная Указом Президента РФ Ло 440 от 1 апреля 1996 года, включает устойчивое управление лесным хозяйством, что означает использование лесов и лесных земель таким образом, чтобы сохранялись их биоразнообразпе. продуктивность, регенерацпонные способности и потенциал для выполнения в настоящем и будущем важнейших экологических, социальных и экономических функций. Переход к устойчивому развитию призван обеспечить сбалансированное решение проблем социально-экономического развития при сохранении благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала, удовлетворение потребностей настоящего и будущих поколении. Понятие устойчивости включает в себя три основных аспекта: экологический, социальный и экономический. Экологический аспект в управлении лесным хозяйством означает использование лесных ресурсов на принципах неистощптельности и возобновления в целях сохранения для будущих поколений. Под социальным аспектом подразумевается общее повышение уровня жизни населения через рост его доходов и улучшение качества окружающей среды. Экономический аспект устойчивого управления лесным хозяйством предопределен ограниченностью лесных ресурсов и их экономической доступностью. Уровень развития производительных сил позволяет сегодня потреблять все виды лесных ресурсов. Вопрос состоит лишь в том. какие ресурсы и в какой последовательности следует осваивать. Принципам
устойчивого развития отвечает такой вариант хозяйствования, при котором государство решает своп задачи только за счет рентного дохода от эксплуатации ресурсов, оставляя сами ресурсы последующим поколениям либо в неизменном объеме (простое воспроизводство), либо увеличивая их запасы (расширенное воспроизводство). Согласно принятому законодательству в Российской Федерации права собственности на лесные ресурсы принадлежат государству. При этом государство в целях извлечения дохода передает права пользования участками лесного фонда предпринимательским структурам. В основе распределения этих прав лежит критерий максимальной эффективности использования лесных ресурсов. Оценку эффективности управленческих решений в области управления лесным хозяйством целесообразно проводить, используя показатель лесной ренты. Для расчета величины лесной ренты необходим рассматриваемый в настоящей работе подход, который основан на построении и решении оптимизационных задач с учетом выбора направлений наиболее эффекгивного использования ресурсов через оценку конечной продукции лесопромышленного комплекса (ЛПК) региона, с учетом особенностей технологий лесозаготовки и транспортировки, а также с учетом затрат, связанных с различным местоположением и качеством лесных ресурсов.
Актуальность настоящего исследования связана с переходом от плановой системы ведения хозяйства к рыночной. Многие задачи и расчегы. применявшиеся в прежние годы, не отвечают современным потребностям предприятий и государства, не отражают всего спектра изменений в экономике региональных ЛПК. Возникли новые виды и способы взаимодействия предприятии, цели и задачи, изменилась структура ЛПК. методы управления отраслью, критерии эффективности функционирования экономических субъектов, меняются права собственности на средства производства. В период плановой экономики существовала лишь государственная собственность как на природные
ресурсы, так и на средства труда, предприятия ЛПК управлялись централизованно, по единому плану. Сегодня практически все работающие предприятия ЛПК находятся в акционерной, частной или сметанной собственности, они формально независимы от государства в принятии решений в процессе своей хозяйственной деятельности, самостоятельно определяют свои цели и задачи. Соответственно изменились способы и меры государственного регулирования развития ЛПК. Государство выступает как собственник лесных ресурсов и определяет условия их использования. Одним из основных рычагов государственного регулирования является система фискальных мер. В ЛПК это — лесные подати, арендная плата, таможенные пошлины. Для реализации таких мер органам государственного управления лесным хозяйством необходимо разработать научно-обоснованные методы получения экономических оценок лесных ресурсов с учетом новых рыночных условий.
Актуальность данного исследования для отдельных северных регионов обусловлена тем. что использование лесных ресурсов составляет в них основу экономики. В последние годы с переходом на принципы рационального, нецстощительного лесопользования появилась необходимость в разработке и обосновании комплексного подхода к поиску ресурсосберегающих технологий, к стимулированию лесоохранных. лесовосстановительных мероприятии. Неотъемлемой частью реализации такого подхода является расчет и обоснование экономических опенок лесных ресурсов и основанная на этом система дифференциальных рентных платежей за пользование ресурсами. Эта система призвана определить такую величину платы, которая учитывала бы реальную экономическую ценность ресурса в настоящий момент времени, сравнительную ценность лесных ресурсов в различных районах, а также должна отражать неизбежные затраты государства как собственника этих ресурсов на охрану, защиту и восстановление лесных ресурсов. Между тем существующая система плате?кеп. размеры ставок лесных
податей и арендной платы далеки от совершенства и требуют разработки обоснованных метрдик их расчета. Наиболее подходящим для этого инструментом являются методы экономико-математического моделирования. Решение возникающих оптимизационных задач и применение компьютерных средств позволяют проводить расчет требуемых параметров модели и оценок.
Цели и задачи исследования— разработка новых экономико-математических моделей (ЭММ), отвечающих современным экономическим условиям, и методов решения связанных с ними оптимизационных задач управления и регулирования развития регионального ЛПК. Исследование проблемы привело к многоуровневой задаче отраслевой оптимизации, решение которой позволяет получить экономические оценки лесных ресурсов региона и обосновывать размеры ставок платежей за пользование участками лесного фонда в различных лесо-сырьевых районах, проводить оценку транспортных путей, исследовать способы размещения предприятий заготовки и переработки, сравнивать варианты развития ЛПК. Целью диссертации является разработка программного обеспечения, систем баз данных, реализующих расчеты параметров работы регионального ЛПК на основе предложенных ЭММ. Объективно обусловленные (двойственные) оценки отдельных ограничений отражают величину лесной ренты для различных лесосырьевых районов региона, эффективности использования ресурсов на предприятиях, рентабельности различных технологий ЛПК и прочего.
Методы исследования. В работе представлены несколько подходов к моделированию рассматриваемой экономической системы, рассмотрены несколько типов задач, отражающих отдельные аспекты функционирования ЛПК региона. Для решения полученных задач применяются методы математического программирования. В результате совместного исследования и анализа этих задач сформулирована задача отраслевой оптимизации работы ЛПК, относящаяся к классу иерархи-
ческих систем двухуровневого типа, содержащая билинейные элементы в ограничениях. В результате анализа структуры ограничении был предложен метод решения, основанный на декомпозиции и решении вспомогательных задач существенно меньшей размерности. При этом для преодоления трудностей, вызванных наличием билинейных связей, были использованы свойства крайних точек выпуклого многогранника. Сформированы базы исходных данных о параметрах модели для Республики Карелия (РК). разработано программное обеспечение и проведены расчеты оптимальных значений неизвестных параметров работы ЛПК. в частности, получены оценки лесных рент по лесосырьевым районам данного региона.
Научную новизну работы составляют:
— учет особенностей функционирования региональных ЛПК в пе
реходный период:
— обоснование методов и средств управления, возможностей их
совершенствования:
- исследование проблемы разработки системы платежей за использование лесных ресурсов;
— обзор ЭММ, применимых в планировании и управлении дея
тельности отдельных предприятий ЛПК и комплекса в целом;
обоснование необходимости использования математических методов и средств с одновременным учетом разнообразных факторов:
— разработка комплекса программ, реализующих предложенные
алгоритмы решения и позволяющего проводить расчеты оптимальных
параметров модели:
использование представления данных на основе ГИС-технолої ий для повышения эффективности анализа получаемых результатов.
В работе сформулирована модель регионального ЛПК. разработаны методы решения возникающих оптимизационных задач.
Отличительными особенностями этих задач являются:
наличие билинейных компонент в ограничениях:
специальная (блочная) структура матрицы ограничении:
большая размерность множества допустимых решении, требующая разработки специальных алгоритмов:
— .многопродуктовый характер транспортной части задачи.
Практическая ценность работы (научная значимость).
Предложенные в настоящей работе экономико-математические модели развития ЛПК разработаны с учетом описанных выше изменений основных условий работы ЛПК в современный период. Полученные модели и алгоритмы позволяют исследовать возможности оптимизации и повышения эффективности работы как отдельных предприятий, районов, так и лесной отрасли в целом. Региональный ЛПК является большой системой и моделирование процессов управления им приводит к задачам большой размерности, со сложной структурой множества ограничений, наличием нелинейных компонент, неоднозначным выбором целевых функций. Представленные в настоящей работе модели обладают всеми перечисленными особенностями, тем не менее найдены алгоритмы их решения и разработано программное обеспечение, что позволило реализовать расчет оптимальных параметров развития ЛПК. Результаты расчетов можно использовать для оценки эффективности управленческих решений. Объективно обусловленные (двойственные) оценки ограничении по запасам леса на корню позволяют определять экономическую привлекательность и ценность лесных ресурсов в различных районах региона, рассчитывать величины дифференциальных лесных рент, а также полезны при установлении размеров арендной платы и стартовых цен на аукционах при передаче в пользование участков лесного фонда.
Реализация результатов работы. Предложенные модели и методы реализованы в разработанном автором программном комплексе выполнения оптимизационных расчетов. Проведено тестирование про-
грамм, подтверждающее их работоспособность. Подготовлены и обработаны базы исходных данных по ЛПК Республики Карелия, что позволило провести пробные расчеты управляемых параметров оптимизационных задач. Анализ моделей и результатов пробных расчетов по ЛПК Республики Карелия приводит к ряду выводов и рекомендации, связанных с управлением отраслью. Специалистами лесной отрасли подтверждена адекватность полученных результатов практике работы ЛПК и оценкам экспертов.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены и обсуждались на республиканской научно-практп-^ческой конференции "Устойчивое развитие региона: лесопромышленный", проходившей в АХК"Кареллеспром". научно-технической конференции "Новые информационные технологии в 1ІБП и энергетике", на научном семинаре Карельского НИИЛП. По мнению специалистов лесной промышленности, представленная модель и результаты проведенных пробных расчетов согласуются с практикой работы предприятии ЛПК и могут использоваться в процессе организации лесопользования и в управлении отраслью.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ (список прилагается).
По итогам диссертационной работы на защиту выносятся следующие результаты:
Экономический анализ состояния региональных ЛПК в период перехода к рыночной экономике.
Постановка многоэтапных экономико-математических моделей регулирования ЛПК. в которых совместно учитываются технологии заготовки, транспортировки и переработки древесины, возможности ввоза-вывоза круглых лесоматериалов и конечной лесопродукцпп. разброс рыночных цен на сырье и готовую продукцию. Построение нелинейной оптимизационной модели большой размерности.
Исследование возможных целевых функций.
Исследование полученных задач. Применение специальных приемов для устранения трудностей, связанных с нелинейностью. Разработка декомпозиционного алгоритма для решения задачи.
5. Анализ возможных приложений результатов исследования.
Разработка программного комплекса в среде СУБЛ Clipper, реализующего расчет оптимальных параметров задачи. Выполнен пользовательский интерфейс, который предоставляет возможности варьирования исходных данных, вывод обработанных результатов расчетов.
Использование геоинформационных систем (ГИС) для отображения результатов расчетов, что позволяет повысить наглядность и отразить совместно различные аспекты данных об объекте моделирования.
Результаты пробных расчетов обсуждались в отраслевых организациях ЛПК Республики Карелия (КарНИИЛП. АХК "Карелллес-про.м"). По мнению специалистов лесной промышленности, представленные модели и результаты расчетов адекватны практике работы ЛПК и могут быть использованы.
Программное обеспечение рекомендовано для использования в учебном процессе лесоинженерного факультета ПетрГУ.
Структура и объем работы. Основная часть диссертационной работы состоит из введения, трех глав и заключения. Представлен библиографический список использованной литературы и два приложения.
В первой главе формулируется понятие регионального ЛПК. и приводится описание его структуры, особенностей взаимодействия субъектов лесных отношений, анализ современного состояния отрасли и ее основных подсистем, перспективы развития. Проводится обзор основных проблем и возможные подходы к их решению. Проведен анализ управления региональным ЛПК в условиях перехода к рыночной эконо-
мине, дан обзор и характеристика экономических методов регулирования и управления региональным ЛПК. Рассмотрен вопрос об экономической оценке лесных ресурсов, определении ставок платежей за их использование и сформулированы основные направления совершенствования методов управления ЛПК с использованием экономико-математического моделирования.
Во второй главе исследуются возможности использования экономико-математических моделей в регулировании развития регионального ЛПК. Проведена классификация моделей оптимизации работы ЛПК. Сформулирована задачи отраслевой оптимизации функционирования регионального ЛПК. проведено исследование применимости методов математического программирования для решения полученной, а также вспомогательных задач. Разработан алгоритм поиска оптимального решения. Проведен анализ экономического содержания задачи и результатов решения.
В третьей главе исследуются возможности практического использования предложенных моделей управления и развития ЛПК. Описана структура программного комплекса, разработанного в среде СУБД Clipper и реализующего расчеты управляемых параметров модели. Представлено описание основных баз исходных данных — информационное обеспечение задачи. Приведен анализ результатов пробных расчетов, выполненных на основе данных по ЛПК Республики Карелия. Предложены направления внедрения результатов в практику управления отраслью. Сформулированы основные выводы и рекомендации на основе проведенного исследования.
В заключении приводятся основные результаты работы, а также перспективы дальнейшего развития и использования предложенных моделей.
Приложение 1 содержит описание алгоритма поиска крайних точек выпуклого многогранника.
*
В Прило/кении 2 представлены исходные данные и результаты одного практического расчета по ЛПК Республики Карелия, выполненного на основе разработанной ЭММ.
Управление региональным ЛПК в условиях перехода к рыночной экономике
Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, утвержденная Указом Президента РФ X 440 от 1 апреля 1996 года, предусматривает такое использование лесных ресурсов, чтобы на всех этапах развития было обеспечено сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение окружающей среды и ресурсного потенциала. При таком подходе взаимоотношения органов власти Российской Федерации и ее субъектов, органов управления лесным хозяйством и лесопользователей в лесном законодательстве должны быть построены на взаимных интересах сторон и исключительно на экономической основе. Государство должно стремиться к решению своих проблем в области лесопользования только за счет получения рентного дохода от эксплуатации лесных ресурсов. При этом эксплуатационный лесной фонд должен либо оставаться без изменения объема и качества, либо увеличиваться и улучшаться.
Среди основных мер и способов государственного регулирования ЛПК можно выделить следующие: введение налогов на доходы: введение обязательных платежей за пользование лесными ресурсами; установление таможенных пошлин на экспорт лесопродукипп. а также ввозных пошлин на определенные виды лесоматериалов: введение запретных мер на вывоз или ввоз определенных видов лесоматериалов: установление и изменение правил эксплуатации лесных ресурсов с учетом социальных, экономических, а также соблюдения экологических аспектов.
В зависимости от реальных условий и сочетания интересов органов местного самоуправления и предприятии региона возможны следующие управленческие решения [16. 17]: приобретение контрольных пакетов акций лесозаготовительных предприятий: применение процедур банкротства и создание новых предприятий, работающих на сырьевой базе ранее существовавших: организация новых предприятий, организация новых лесоза готовительных подразделений, в том числе и при перерабатывающих предприятиях: передача в долгосрочную аренду участков лесного фонда, а также лесосырьевых баз.
Если говорить об упоминавшейся проблеме оптимизации и упорядочения грузопотоков в регионе, то политика формирования потоков лесных грузов должна основываться на следующих принципах и факторах: сбор и анализ информации о наличии лесопродукции (лесных грузов) и ее распределения по районам региона: реализация мер по наращиванию объемов заготовки лесомате риалов и производства лесопродукцпп. повышению ее качества: снижение затрат на заготовку и переработку лесоматериалов: снижение транспортных затрат на поставку лесных грузов потребителям: изучение (а в дальнейшем и формирование) рынков сбыта лесопродукцпп: оценки соответствия уровня цен производителей и потребителей лесопродукцпп с учетов динамики отечественной и мировой ко-ньюнктуры. а также с учетом возможных мер государственного регулирования с целью оптимизации функционирования ЛПК.
Анализ показывает [16. 17]. что основными резервами для создания устойчивых потоков древесного сырья в регионах являются: полное освоение расчетной лесосеки: увеличение объемов заготовки в дальнейшем путем использования новых природосберегающих технологий заготовки, а также рубок промежуточного пользования: создание условий для устойчивой и ритмичной работы лесозаготовительных предприятий: создание условий для устойчивой и ритмичной работы целлюлозно-бумажных н деревообрабатывающих предприятий, позволяющей им стабильно принимать и перерабатывать круглые лесоматериалы, заготавливаемые в регионе, а также пополнять сырьевые потоки за счет ввозимой из смежных регионов древесины: совершенствование взаимосвязей и взаиморасчетов между за готовителями и потребителями древесного сырья.
В региональных ЛПК получил широкое распространение малый и средний лесной бизнес. Как. правило, его представляют мелкие бригады и фирмы лесозаготовителей, работающие в зоне действия существующих лесовозных дорог и дорог общего пользования и не несущие затрат, связанных с их строительством и содержанием. Целесообразно, чтобы система платы за лесные ресурсы стимулировала строительство и содержание лесовозных дорог. С лесопользователей, не имеющих на балансе лесовозных дорог, не строящих их. должна взиматься дополнительная плата, которая может составить весьма существенную величину (по Республике Карелия удельный вес лимитов лесосечного фонда, выделенный таким лесозаготовителям, колеблется по районам от 15 до 60с/с)- Дифференциацию этой дополнительной платы за пользование лесными ресурсами по районам и лесовозным дорогам практически трудно осуществить. Существуют рекомендации [27] установить единый размер этой платы на уровне средних расходов на содержание лесовозных дорог в регионе. Весь дополнительный доход по этой статье должен сосредотачиваться на специальном счёте территориального органа управления лесным хозяйством и расходоваться на строительство лесохозяйственных дорог.
Оценку эффективности большинства управленческих решений в области управления ЛПК целесообразно проводить, используя показатель лесной ренты. На рис.2 приводится модель образования лесной ренты [93].
Классификация моделей развития ЛИК
Предприятие ЛПК выпускает несколько видов продукции. Для лесозаготовительного производства это пиловочные бревна, балансы хвойных и лиственных пород различных сортов, дрова, щепа, для перерабатывающего — бумага различных сортов, плотностей и форматов, пиломатериалы. Для каждого вида продукции известна рентабельность производства и расход древесного сырья на единицу продукции. Прибыль и расход ресурсов линейно зависят от объемов выпуска продукции. Считая известными запасы доступных (или имеющихся на складе) предприятию ресурсов, необходимо определить виды и объемы производства, обеспечивающие максимальную прибыль. Перейдем к математической постановке задачи. Пусть имеется А/— множество видов ресурсов (видов сырья). / Є А/ — номер ресурса. На предприятии возможен выпуск .V множество видов продукции, j Є Аг — номер вида продукции. Введем следующие обозначения. Пусть bj — запас ресурса г Є М\ Cj рентабельность производства продукта j Є N: cijj — затраты ресурса / на производство единицы продукции j. Переменными являются xj — оптимальные объемы производства продукции j 6 N. Тогда задача распределения ресурсов имеет вид: Рассмотрим однопродуктовую задачу управления запасом. Предприятию ЛПК для нормальной работы в течение определенного периода времени (года) требуется некоторый допускающий хранение ресурс (например, ГСМ). Известна потребность Rt в ресурсе в течение каждого интервала времени t = 1 Т (месяц) в течение рассматриваемого периода (года). Можно приобретать ресурс (затраты на покупку c(t,xt) зависят от времени t и объема закупки xt) или использовать ранее созданный запас. Хранение ресурса в количестве у в течение интервала t также связано с определенными расходами, определяемыми функциями d(t.y). Требуется составить план закупки ресурса для обеспечения им производства с минимальными суммарными затратами на закупку и хранение в течение периода планирования. Управляемые факторы в этой задаче — объемы закупки xt и хра нения Ці ресурса по интервалам t = 1 Т.
Математическая модель приобретает вид: Полезные примеры и методы построения моделей и решения задач управления запасами представлены в [26. 50]. Задачи выбора маршрута или транспортные задачи составляют обширный класс задач математического программированпях. Эти задачи имеют множество самых прямых приложений в различных отраслях экономики, исключительно актуальны для ЛПК в целом и для отдельных предприятий отрасли в частности. В классическом варианте содержание и цель задачи есть определение наиболее эффективного (кратчайшего или наиболее дешевого) пути, связывающего вершины некоторого графа. Рассмотрим лесоперерабатывающее предприятие. Для обеспечения своих производственных потребностей предприятие закупает древесное сырье у нескольких лесозаготовителей, причем цена устанавливается на условиях франко-склад продавца, то есть расходы по транспортировке лежат на покупателе. В задачу предприятия входит определить, исходя из своих потребностей, с учетом транспортных затрат и запасов древесины в пунктах заготовки план (график) организации поставок сырья из имеющихся пунктов так. чтобы общие затраты были минимальны. Приведем общий вид транспортной задачи в сетевой постановке.
Транспортной сетью называется граф G = (V, )), В котором каждой вершине v Є У (пункту заготовки или пункту потребления древесины) сопоставлено число bv — потребность в сырье в этой вершине (если bv 0) или его запас (если bv 0); для каждой дуги d Є D (трас-портной магистрали) cj — стоимость транспортировки единицы груза по дуге d и hj — ее пропускная способность. Сеть называется сбалансированной, если и несбалансированной (открытой) в ином случае. Каждой дуте d Є D сопоставляется x,d — объем груза (древесного сырья), перевозимого по данной дуге. Набор x(D) = {xd d Є D) называется потоком транспортной сети. Обозначим D — множество дуг, входящих в вершину и, a D — множество дуг, исходящих из V. Поток является .допустимым, если В результате решения задачи будет получена оптимальная структура грузопотока в регионе с точки зрения минимизации транспортных расходов. Задача в такой постановке наиболее актуальна для крупных региональных холдингов, в состав которых входят лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия или для отдельных крупных предприятий с обширной сетью поставщиков древесного сырья. Для решения транспортной задачи в сетевой постановке можно использовать метод потенциалов. При организации транспортировки лесоматериалов предприятий ЛПК часто возникает следующая задача. Приведем один из частных примеров, отмечая возможность обобщения и модификации модели. Рассмотрим два типа лесовозных машин j = 1,2 (УРАЛ и МАЗ). Пусть машины обслуживают маршрут, состоящий из ДВУХ частей {/ 1,2), одна из которых пригодна для эксплуатации первым типом техники, вторая -- другим. Каждый тип техники j характеризуется эксплуатационными затратами с/, производительностью труда а-3. В определенном месте происходит перевалка груза с машин первого класса на второго. Требуется определить оптимальное количество Xj машин каждого класса, задействованных в работе. При этом парк машин каждого класса ограничен — Mj. Получаем математическую модель задачи
Формулировка и математическая постановка задачи опти мизации развития регионального ЛПК
Государственный орган управления лесным хозяйством также принимает участие в регулировании деятельности регионального ЛПК. Эффективность его работы можно характеризовать различными критериями в зависимости от поставленных целей, их важности и приоритетов. Важно отметить, что моделируемый объект является иерархической экономической системой. Выделяется два уровня управления нпжний (управляемый) уровень представлен лесозаготовительными и лесоперерабатывающими предприятиями, верхний (управляющий) уровень органом управления ЛПК. Одним из основных приоритетов последнего является увеличение выпуска готовой продукции ЛПК. При этом с точки зрения экономических интересов ЛПК данного региона различное предпочтение отдается использованию сырья местного и ввозимого из других регионов. Например, если расчетная лесосека недоиспользуется, а перерабатывающие предприятия испытывают нехватку в сырье, то очевидна необходимость ограничения ввоза сырья и стимулирование увеличения объемов заготовки леса и поставок предприятиям региона. С другой стороны, если запасы лесного фонда истощены, а мощности перерабатывающих предприятий недоиспользуются, то целесообразно стимулировать ввоз сырья извне. Таким образом, целесообразно использовать доступные меры государственного регулирования ЛПК для стимулирования сокращения, либо увеличения объема ввоза сырья. С учетом положения дел в лесной отрасли Карелии при моделировании ЛПК РК целесообразно стимулировать сокращение ввоза древесного сырья из других регионов за счет наращивания объемов заготовки внутри республики. Также очевидно предпочтение потребления местной готовой продукции вместо ввоза ее из других регионов. Повышение эффективности взаимодействия предприятий ЛПК требует оптимизации размещения последних, посредством решения задачи выбора оптимальных грузопотоков (транспортной задачи). Транспортные затраты являются важным рентообразующим фактором, их снижение является источником увеличения лесной ренты и. следовательно, дохода собственника ресурсов. Таким образом, общесистемный функционал критерий эффективности верхнего уровня — отражает оценку выпуска и реализации конечной потребительской продукции, использования ввозимого сырья, применение различных технологий лесозаготовки, оценку потребления ввозимой готовой продукции из других регионов, а также оценку размещения лесозаготовительных предприятии и направлении грузопотоков сырья.
Территория лесного фонда региона имеет административное деление на множество лесосырьевых районов (лесхозов). Обозначим множество лесхозов (районов заготовки древесного сырья) через А". Для каждого к Є А определена расчетная лесосека 5,д. по каждому виду / древесного сырья, то есть предельная норма лесозаготовки, а также задана предельная норма Qw заготовки по технологии и\
При организации заготовок и поставок сырья из каждого лесхоза на перерабатывающие предприятия региона решается вопрос выбора оптимального объема заготовок по каждому виду технологии, а также выбор оптимальной структуры поставок с учетом возможных способов транспортировки R. потребностей в конкретных видах сырья в пунктах переработки, закупочных цен. а также расстояний до возможных потребителей древесного сырья.
Для представления транспортной сети региона используется граф. вершинами которого являются пункты заготовки сырья, пункты потребления (переработки) сырья, а также перевалочные пункты. Дуги графа соответствуют маршрутам перевозки.
Перерабатывающие предприятия региона целлюлозно-бумажные и деревообрабатывающие комбинаты для производства выпускаемой продукции нуждаются в определенных видах древесного сырья, которым их обеспечивают лесозаготовительные предприятия. Пусть L множество индексов перерабатывающих предприятий региона. Множество / — индексы видов сырья, используемых для производства конечной продукции ДПК. Допускается поставка сырья в некотором объеме г,/, і Є І. 1 Є L из других регионов для удовлетворения потребности предприятий региона. Множество J содержит индексы видов производимой в регионе, а также ввозимой продукции. В качестве последней может выступать как конечный потребительский товар, так и необра ботанные лесоматериалы — сырье для деревообрабатывающей и других отраслей промышленности при поставке за пределы данного региона. Перерабатывающие предприятия региона в соответствии с имеющимися технологическими возможностями и ограничениями, а также ориентируясь на спрос и цены р . j Є J. І Є L на выпускаемую продукцию, осуществляют закупку древесного сырья, заготовленного в регионе либо ввозимого извне, а также определяют оптимальные объемы и виды производства конечной лесопродукцип Xj(. j є J. І Є L. При этом, исходя из нормативной рентабельности и иных возможных соображений, предприятие / устанавливает цены закупки сырья вида / в размере PIJ. Ожидаемый спрос на продукцию задастся параметром B j. причем при необеспечении спроса продукцией местных предприятий возможны замыкающие поставки готовой продукции Zj из других регионов.
Естественным критерием эффективности работы предприятий лесозаготовительной отрасли и деятельности перерабатывающих предприятии является максимизация дохода, а также минимизация затрат (издержек производства). Эффективность работы каждого предприятия отражается отдельным функционалом.
Перейдем к постановке математической модели задачи отраслевой оптимизации функционирования регионального ЛПК.
Субъекты процесса оптимизации использования лесных ресурсов. Информационное обеспечение
Оптимизация лесопользования требует серьезного информационного обеспечения, а также разработки комплекта программ по автоматизации расчётов. Прежде чем приступать к разработке соответствующих региональных программ, необходимо хорошо представлять себе современное состояние лесных запасов, характер его хозяйственной освоенности, биологический потенциал. Использование компьютерных средств позволит не только проводить расчеты различных парамсгрон работы ЛПК. но и делать прогноз их будущего состояния с учетом различных сценариев развития и возможной динамики.
Основными субъектами оптимизации регионального ЛПК в настоящей работе являются лесозаготовительные предприятия, разделенные по географическому положению лесосырьевых баз, и лесоперерабатывающие предприятия региона — потребители древесного сырья.
Для проведения расчетов с использованием ЭВМ на основе оптимизационной модели требуется большое количество различного рода статпетпчекпх и экспертных данных относительно значений параметров модели. Группируемые по определенным признакам и критериям данные собираются в отдельные файлы (массивы информации), называемые в терминах компьютерной программы базами данных. Для расчетов на основе представленной модели были сформированы следующие файлы данных: сведения о лесосырьевых районах (см.табл.2). включая наименование района, общий запас деловой древесины всех пород (сосна, ель. береза, осина), норма заготовки по главному пользованию (первая технология заготовки), затраты на заготовку единицы круглых лесоматериалов по главному пользованию, норма промежуточного пользования, затраты по промежуточному пользованию.
Ежегодные нормы заготовок определяются соответствующими лесохо-зяйственными ведомствами на период 5 лет. Затраты на заготовку определялись исходя из среднестатистических по отрасли, а также с учетом оценок экспертов: сведения о видах сырья, потребляемых лесоперерабатывающими предприятиями региона. Рассматривались 12 видов древесного сырья - пиловочные бревна, балансы, технологические дрова четырех пород. Кроме того, здесь содержатся сведения о стоимостных оценках сырья, ввозимого из других регионов; для описания природно-экономических характеристик участка лесного фонда А:-го района используются данные, характеризующие доли выхода древесины различных пород и качества при лесозаготовках. Эти данные также определяются ежегодно по каждому лесхозу; сведения о видах продукции, выпускаемой предприятиями региона. В качестве продукции рассматривались 8 наименований круглых лесоматериалов (пиловочные бревна и балансы четырех пород), технологические дрова, а также готовая продукция (пиломатериалы четырех пород, целлюлоза товарная, бумага, бумага газетная, фанера, мешки бумажные). Здесь также содержатся оценки продукции, ввози мои из других регионов: перечень и характеристики используемых технологий переработки сырья для производства конечной продукции (см.табл.3). Под технологией в данном случае понимается структура состава сырья, идущего на производства конкретного вида продукции, то есть виды и допустимые пропорции содержания сырья. В таблице указываются затраты сырья различных видов на производство единицы продукции. Кроме того, задано соответствие между технологиями t; и видами продукции j/,. сведения о лесоперерабатывающих предприятиях региона (рас сматривались 10 крупнейших предприятии целлюлозно-бумажной и де ревообрабатывающей промышленности) с указанием наименовании и объема потребности в сырье; база данных по используемым на рассматриваемых предприятиях технологиям производства с указанием предельной интенсивности применения каждой технологии, а также с указанием закупочных цен на сырье и отпускных цен на продукцию в соответствии с применяемой технологией: информация о транспортных затратах при поставках сырья из различных районов различным потребителям. Транспортная сеть тра диционно представляется в виде графа — набор вершин как пунктов за готовки и потребления сырья, набор дуг как существующих транспорт ных путей. Каждому пункту соответствует объем запаса (источник) либо объем потребления (потребитель), дугам сопоставлены пропускные способности. Для получения сведений об оптимальных маршрутах и оценках транспортных затрат решалась вспомогательная транспортная задача в сетевой постановке (метод потенциалов), в которой упты-валнсь различные виды транспортных средств (автомобильный и железнодорожный траснпорт). различных варианты маршрутов. В результате были получены данные о стоимости перевозок между пунктами сети. Составлена отдельная база данных, представляющая собой содержание матрицы инцидентности графа — строки соответствуют пунктам заготовки, столбцы — пунктам потребления, полученные оценки транспортных затрат являются элементами матрицы.
Сведения об исходных данных и результатах одного из расчетов содержатся в Приложении 2.
Программа имеет пользовательский интерфейс, то есть на экране ЭВМ в виде меню и таблиц представлена вся необходимая для работы информация. Данные для проведения расчетов вводятся пользователем в таблицы. Результаты расчетов также выводятся на экран (на печать) в виде таблиц. В последних содержится следующая информация: оценки запасов древесного сырья в различных районах: оценки рентабельности лесозаготовок по районам, характеризующие экономическую доступность лесосырьевых баз при существующих экономических и технических условиях; оптимальные в данных условиях объемы заготовок древесины, а также структура поставок на перерабатывающие предприятия:
