Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Имитационные модели в преподавании экономических дисциплин 6
1.1 Моделирование как метод исследования экономических процессов 6
1.1.1 Модели - база экономического образования 6
1.1.2 Имитационное моделирование как инструмент исследования сложных систем 10
1.1.3 Основные особенности имитационного моделирования 12
1.1.4 Концепция системной динамики и представление в ее терминах реальных процессов 15
1.1.5 Реализации концептуальных положений системной динамики в имитационно - анализирующем комплексе «ИМИТАК» 18
1.2 Особенности имитационных моделей, используемых в преподавании экономических дисциплин 20
1.2.1 Особенности имитационных моделей, используемых в обучении 20
1.2.2 Методология использования имитационных моделей в процессе преподавания экономических дисциплин 22
1.2.3 Структура деловых игр и их использование в обучении 24
1.3 Имитационно- оптимизационный комплекс как инструмент для преподавания экономики 31
1.3.1 Имитационно- оптимизационный комплекс как экономический прибор 31
1.3.2 Экономическая структура имитационно - оптимизационного комплекса 34
1.3.3 Методология использования имитационно-оптимизационного комплекса в преподавание экономических дисциплин 39
Глава 2. Структурная формализация имитационно- оптимизационного комплекса . 42
2.1 Структура имитационно-оптимизационного комплекса 42
2.2 Имитационная модель фирмы 46
2.3 Модель рынка 53
2.4 Тестер как аппарат для оценки решения 57
Глава 3 . Апробация имитационно-оптимизационного комплекса на основе верификационных стратегий . 67
3.1 Система «ИМИТАК» - аппарат для построения имитационной модели комплекса 67
3.2 Пользовательский подход к представлению имитационной модели комплекса 73
3.3 Анализ экономических стратегий на модели комплекса 85
Заключение 121
Литература 123
Приложение 130
- Особенности имитационных моделей, используемых в преподавании экономических дисциплин
- Имитационно- оптимизационный комплекс как инструмент для преподавания экономики
- Пользовательский подход к представлению имитационной модели комплекса
- Анализ экономических стратегий на модели комплекса
Введение к работе
В последние годы в России сильно возрос спрос на специалистов с экономическим образованием. Изменение политической направленности страны потребовало пересмотра традиционного подхода к преподаванию экономики. Возрастающие требования к образовательной системе предопределили необходимость развития и трансформации существующих и возникновения новых форм и технологий профессионального образования. Повсеместная компьютеризация позволяет расширить методы преподавания экономических дисциплин за счет новейших информационных технологий. Можно выделить два основных направления использования компьютерных технологий в образовании.
Во-первых, это учасіие компьютерных технологий непосредственно в учебном процессе.
Во-вторых, это применение их для управления учебным процессом, включающее в себя управление собственно учебным процессом и административное управление учебными заведениями.
Использование информационных технологий позволяет поставить преподавание экономики на экспериментальную основу.[1] Хотя экономика является предметом, изучающим такие же реальные процессы, как физика и химия, не было возможности положить опыт в основу обучения в виду масштабности объектов исследования экономики. Экономическая теория способна объяснить процессы координации в обществе и выявить те предпосылки, которые позволяют им успешно развиваться. Одна из главных целей преподавания экономических дисциплин заключается в изложении понятийного аппарата, который поможет разобраться , каким образом и почему достигается согласованность между миллионами людей, а также, почему такой согласованности иногда достичь не удается. Теория придает экономической науке почти всю ее объяснительную и предсказательную силу. Не достаточно ознакомить учащихся с разрозненными элементами техники анализа. Важно, чтобы они овладели некоторым набором экономических концепций, которые помогут им мыслить более ясно и последовательно в широком диапазоне общественных проблем. Экономические принципы анализа позволяют улавливать смысл в окружающей нас разноголосице. Они поясняют, систематизируют и корректируют то, что мы ежедневно узнаем из газет, слышим от политиков, с чем сталкиваемся в трудовой деятельности. Сфера применяемости инструментов экономического мышления практически неограниченна.[58] В преподавании экономических дисциплин большое внимание должно быть уделено изучению инструментов анализа.
Преподавание основ экономической теории наряду со знанием формальной техники анализа так же требует воображения, проницательности, знания текущих событий и ощущения перспективы. [28] Овладение любой концепцией необходимо совмещать с показом ее практических возможностей. Базой для изучения экономических концепций могут являться модели экономических систем.
Особенности имитационных моделей, используемых в преподавании экономических дисциплин
Не смотря на общность концептуального подхода и аппарата реализации имитационным моделям присущи свойства, которые зависят от конкретных особенностей проблем, решаемых с их помощью. Имеет смысл провести классификацию по областям приложения, целям и предметам имитационного исследования. Можно выделить два больших класса моделей: тренинговые и поисковые. Их основное отличие состоит в предмете изучения. Тренинговые (прикладные) модели создаются с целью изучения некого реального объекта (или системы объектов). Модель отражает состояния объекта и его развитие в течение некоторого промежутка времени. Задача моделирования в этом случае состоит в адекватном отражении (в заданных границах) поведения реального объекта, что, в частности, открывает широкие возможности для применения эконометрики. Поисковые (теоретические) модели направлены на изучение процессов, связывающих между собой объекты моделирования. В связи с этим представляется возможным абстрагироваться от реальных объектов, заменив их типовыми. Индивидуальные особенности объектов сохраняются лишь в рамках их типовых характеристик, В этом случае состояния объектов моделирования рассматриваются как результаты действия законов и закономерностей, их связывающих. [47]
Большинство моделей, используемых в учебном процессе (учебных моделей), принадлежит к поисковым моделям. В силу специфики своего применения учебные модели должны отвечать ряду требований. Необходимо отметить, что чаще всего модель строится одними людьми, а работают с ней (проводят исследования, используют в учебном процессе и т.д.) уже другие люди. В прикладной модели это не имеет решающего значения, так как после этапа валидации объект, отображенный в имитационной модели, по характеру поведения и ключевым параметрам может быть отождествлен с реальным. Поэтому проводящий имитационные исследования человек может опираться на информацию о реальном объекте и не задумываться о внутренних структурных связях модели. В учебных моделях преподаватель, не являясь разработчиком модели, должен иметь возможность проиллюстрировать внутренние связи между объектами моделирования. При этом он должен опираться не на алгоритм, заложенный в модели, а на экономические законы , управляющие реальными моделируемыми процессами. Поэтому разработчики обязаны не только хорошо представлять себе структуру моделируемых объектов, но и уметь интерпретировать исследуемые экономические законы с позиции причинно-следственных связей между элементами модели. Результаты моделирования всегда должны быть объяснимы с позиции совокупности экономических законов, что делает невозможным применение эконометрики, широко используемой в прикладном моделировании. Учебная модель должна отвечать следующим требованиям. [15]
Во-первых, конструктивность, т.е. наличие в ней только контролируемых связей. В модели могут быть задействованы случайные процессы, но их включение должно быть серьезно экономически обосновано и учтено. Во-вторых, структурная ограниченность, т.е. строго определенная постановкой задачи детализация объектов моделирования. В-третьих, гибкость, т.е. возможность вычленения отдельных процессов (контуров обратных связей) для детального изучения.
В-четвертых, интерпретируемость, т. е. возможность объяснения всех результатов моделирования на основе экономической теории. Надо отметить, что это свойство не вытекает автоматически из структуры модели: мы отображаем наши представления о взаимодействии объектов, и если наши гипотезы не верны, то результат не будет экономически объясним. На основе этого свойства в основном решаются проблемы валидации учебных моделей.
В-пятых, наглядность, т.е. возможность наиболее полно проиллюстрировать изучаемые законы и закономерности.
Возможности широкого применения имитационного моделирования в преподавании обуславливают необходимость разработки методологии построения моделей, используемых в обучении («учебных» моделей). Можно предложить следующие варианты использования имитационных моделей в учебном процессе.
Во-первых, имитационная модель может выступать в роли наглядного пособия. Соответствующие модели иллюстрируют действие экономических законов и понятий. Например, имеется возможность наблюдать цикличность, сходимость или расходимость паутинообразной модели рынка в зависимости от эластичности кривых спроса и предложения.
Во-вторых, имитационная модель может обеспечить учебный процесс полным набором статистических данных по изучаемой экономической теме. Можно получить статистику по специально созданным сценарным экономическим ситуациям. Это очень важно в связи с тем, что реальные, необходимые для учебного процесса данные далеко не всегда корректны, достаточны и доступны. Бывает очень трудно, а иногда и невозможно подобрать реальную статистику, хорошо иллюстрирующую рассматриваемый процесс, ситуацию или закон. Имитационная модель может также предоставить для анализа данные, статистика по которым вообще не собирается.
В- третьих, на основе комплекса имитационных моделей может быть создан своеобразный семинарский практикум, позволяющий в динамике проследить результаты возмущений изучаемых экономических систем. Одним из видов возмущений являются принимаемые решения. В этом случае работа с таким практикумом сродни опытам в естественных науках. Это не только ближе знакомит с экономическими законами и понятиями, но и обучают анализу принятых решений в условиях рассматриваемой экономической ситуации.
Надо отметить, что модели практикума не обязаны повторять реально существующие объекты. Гипотетические объекты, являющиеся типовыми для рассматриваемой структуры, могут быть рассмотрены в моделях практикума с различных ракурсов и с разной степенью агрегированности. В данных моделях сознательно ограничен и разложен во времени спектр параметров, по которым принимаются решения. Модели практикума включают возможности контроля над экономическими ситуациями, в которых действуют учащиеся, со стороны преподавателя.
В-четвертых, лабораторный практикум, основанный на построении имитационных моделей, является просто идеальным полигоном для изучения и анализа реальных экономических объектов и систем. Построение следственных связей, позволяет детально разобраться в сущности экономических процессов и явлений.
В-пятых, имитационная модель составляет основу любой компьютерной деловой игры. Деловые игры вообще занимают особое место в преподавании экономических дисциплин.
Имитационно- оптимизационный комплекс как инструмент для преподавания экономики
Основоположник концепции системной динамики Дж. Форрестер в своей работе «Основы кибернетики предприятия» (33) указывал на то, что имитационные модели могут иметь широкое применение в процессе подготовки управленческих кадров, однако это направление не получило широкого развития в то время ввиду невысокого уровня компьютерных технологий. В дальнейшем развитие имитационного моделирования в основном пошло по пути создания моделей реальных систем и их прикладного использования. Единственное достаточно хорошо развитое направление системной динамики, направленное на использование данных моделей в учебном процессе, связано с деловой игрой. В связи с этим, на основе изученной литературы (3-5,10,16,19-21,24-26,28,38-40.46 48,50,52,53,59,61), в параграфе 1.2.3 проведена оценка роли имитационной модели в компьютерной деловой игре, и выделены достоинства и недостатки деловой игры как метода преподавания экономических дисциплин. Исходя из принципов построения деловой игры разрабатывается модель, обладающая гораздо большей гибкостью при включении в учебный процесс. Следует отметить, что данная диссертационная работа проводится в рамках научных исследований, проводимых на кафедре экономической кибернетики ГУУ, связанных с изучением системной динамики. Учеными кафедры разрабатываются имитационные практикумы, включаемые в учебный процесс (12-14,29), однако данные модели носят локальный характер, направлены на узкое использование в учебном процессе и, в связи с этим, не обладают достаточной широтой и глубиной приближения модели к функционированию реальной системы. В данной работе осуществляется попытка создания учебного комплекса, включающего имитационную модель, сходную по структуре с моделями, используемыми в деловых играх, и оригинальную оптимизационную надстройку, позволяющую оценивать принятые решения. Поэтому в дальнейшем разработка будет именоваться имитационно- оптимизационным комплексом. Данный комплекс должен отвечать следующим целям и условиям.
Он должен строиться на основе строго формализованных объектов и процессов. Предлагаемая формализация должна обеспечивать удовлетворительную аппроксимацию реальных экономических процессов, достаточно широкие возможности настройки, структурную целостность отдельных логически завершенных частей и приемлемую простоту восприятия. Комплекс нацелен на разностороннее использование в традиционном учебном процессе. В этом состоит его основное отличие от традиционных деловых игр. Комплекс оснащен оптимизационным блоком, позволяющим провести автоматизированную оценку принятых решений. По существу имитационно-оптимизационный комплекс можно рассматривать как специальный экономический прибор, позволяющий наглядно иллюстрировать экономические законы и понятия. Для построения комплекса сформулирован ряд основных принципов. [13] Прежде всего, принцип сбалансированности конструкции. Она должна быть по возможности простой по сравнению с реальной деятельностью, чтобы обеспечить обозримость проводимого эксперимента, и достаточно сложной, чтобы создать необходимый уровень соответствия эксперимента реальной действительности. В ней необходимо отразить наиболее существенные функции управления реальной хозяйственно деятельностью, определяющие содержание и характер объекта управления, деятельность которого имитируется. Количество подразделений в нем должно быть минимизировано. Это упростит информационные связи по управлению подразделениями, что послужит предпосылкой успешного проведения эксперимента.
От модели комплекса также требуется автономность ее логически законченных фрагментов, содержащих независимые контуры обратных связей. Этот принцип требует определенной гибкости структуры для того, чтобы отдельные ее части могли рассматриваться относительно самостоятельно. Фрагменты должны иметь завершенность и самостоятельные информационные входы и выходы. Автономность отдельных частей позволяет настраивать комплекс для конкретной темы исследования.
Должна существовать возможность дальнейшего совершенствования и развития имитационной модели комплекса. Этот принцип означает ее открытость, то есть возможность дальнейшего дополнения ее новыми элементами либо, наоборот, введение данной модели как элемента другой, более сложной.
Успешное проведение учебного процесса достигается в том случае, когда в подготовленных материалах содержится хорошо продуманная и тщательно разработанная методика сбора, систематизации и обработки информации. Разрабатываемый комплекс должен быть оснащен полным набором информационно- аналитических атрибутов (расчетных таблиц, графиков, диаграмм). Это позволяет ускорить выполнение расчетов и получение информации для выработки управленческих решений.
Максимальное насыщение игры техническими и программными средствами сбора, передачи и обработки информации служит надежным средством ускорения проведения учебного процесса.
Пользовательский подход к представлению имитационной модели комплекса
Процесс функционирования фирмы можно рассматривать в ДВУХ основных плоскостях: с позиции внутренней структуры фирмы и с позиции деятельности фирмы во внешней среде. Во внутренней структуре интересуют прежде всего связи между элементами самой фирмы, при этом выявляются необходимые параметры, которые отвечают за ее оптимальное автономное функционирование. Во внешней структуре фирмы рассматриваются взаимодействия фирмы с такими структурами, как рынок, банк, государство. В нашем случае в основу внешней модели положена реализация конкурентной борьбы на рынке сбыта.
Теоретические разработки, представленные во второй главе, реализованы в виде имитационной модели, которая может быть использована в практических целях преподавания экономики. Если модель внутренней структуры фирмы основана на материале, детально рассмотренном в экономической теории, и состоит в поэтапном повторении видимого экономического процесса, то модель рынка описывает не сам процесс торговли, а обобщенное представление о нем. В связи с этим необходимо провести проверку адекватности имитационной модели реальным экономическим процессам именно на стадии деятельности фирмы во внешней среде (валидацию). В связи с невозможностью апробации модели на реальных ситуациях предложена специальная методика, основанная на оценке поведения модели в свете разработанных верификационных стратегий. Данные стратегии соответствуют описанным в литературе вариантам маркетинговой политики фирм. [57] При этом в теории описаны качественные результаты проведения в жизнь того или иного варианта развития фирмы. Если при применение данных стратегий к одной из моделируемых фирм качественные результаты моделирования соответствуют положениям экономической теории, то можно говорить об удовлетворительной аппроксимации описанных экономических процессах моделью и о возможности ее использования в учебном процессе. Рассмотрим предложенную имитационную модель с позиции лиц, принимающих решения.
На рынке сбыта товара одной отрасли существует 4 фирмы-производителя товара ( для удобства верификации модели количество участников было взято равным 4 и фирмам конкурентам были присвоены названия «СЕВЕР», «ЮГ», «ЗАПАД» и «ВОСТОК»). Участник, исполняющий роль управляющего одной из фирм, каждый шаг имитации принимает решения о дальнейшем функционировании фирмы путем присваивания значений следующим управляющим параметрам: Цена единицы продукции в следующем периоде, Объем производства продукции в следующем периоде, Объем затрат на рекламу и маркетинг товара фирмы в следующем периоде, Объем инвестиций в производственные фонды фирмы в следующем периоде, Объем вложений в научно-исследовательские разработки и усовершенствование товара фирмы в следующем периоде.
Имитация начинается с состояния модели, при котором все фирмы имеют равные объемы основных фондов, вложений в рекламу, вложений в НИР, равные цены на продукцию и спрос на рынке равен общему предложению. Если фирма в текущем шаге имитации полностью не продает произведенный товар, он складируется и за его хранение фирма платит.
Если фирма не полностью использует наличные средства, они автоматически кладутся на депозит и по ним фирме идут проценты, которые каждый период приплюсовываются к прибыли. Если фирма перерасходует имеющиеся у нее средства, то она автоматически берет кредит под заданный процент, который отчисляется в каждый временной шаг до момента возврата кредита. Основа выживания фирмы на рынке сбыта и победы фирмы в конкурентной борьбе - продажа товара с целью получения прибыли, объем которой определяется спросом на продукцию фирмы.
Предполагается, что при покупке товара покупатели (а следовательно и продавцы) ориентируются на несколько основных характеристик, присущих торговле. В базовый вариант модели были включены следующие. цена единицы товара, рекламные и маркетинговые мероприятия по продвижению товара на рынке, научно-исследовательская работа по улучшению характеристик товара(качества товара). Техника продажи может быть описана следующим образом. В начале каждого периода имитации определяется обобщенная величина спроса на рынке сбыта товара отрасли, представляющая собой количество единиц товара, затребованное рынком сбыта на данный период. В модели делается допущение о том, что каждая денежная единица вложенная в рекламу и НИР имеет одинаковую отдачу у любой из фирм-конкурентов, то есть модель рассматривает конкурентов как структуры с отлаженным механизмом работы и квалифицированным персоналом. В связи с этим распределение долей рынка, связанных с рекламой и НИР, может базироваться на объемах средств, вложенных в эти направления.
Далее встает задача раздела обобщенного объема спроса между фирмами-конкурентами. В процессе раздела товары производителей отрасли превращаются для потребителя из обезличенного продукта с гипотетическими потребительскими свойствами в принадлежащие конкретным производителям товары. В основу построения модели положено утверждение о том, что принятие решения о выборе товара покупатель оценивает его по выбранным характеристическим направлениям.
Анализ экономических стратегий на модели комплекса
Для проверки модели на адекватность законам рыночной экономики предлагается апробировать на ней стандартные стратегии развития фирмы, описанные в классических работах по экономической теории.[8] В основе любой стратегии развития фирмы лежит план изменения управляющих параметров во времени. Для чистоты эксперимента верификация модели происходит следующим образом: берется одна фирма, управляющие параметры которой меняются с течением времени. Остальные три фирмы не изменяются с течением времени, то есть являются замкнутыми сами на себя.
Каждую из стратегий предлагается апробировать в режимах разных экономических ситуаций, то есть с разными комбинациями варьируемых параметров. Для создания базового набора таких комбинаций предлагается следующий подход.
Есть сводная таблица изменения значения весов детерминант от «плохой» экономики к «хорошей»: Рассмотрим некоторые динамические стратегии развития, на которых предлагается апробировать предложенную модель. 1. Стратегия максимальной цены при высоком уровне качества В качестве первой динамической стратегии развития рассмотрим стратегию максимальной цены при высоком уровне качества. В таблице на уровне качественных оценок (высокая, средняя, большая) характеризуем указанную стратегию следующими показателями.
Имеем исходное состояние, в котором фирмы занимают равные доли рынка сбыта, имеют одинаковые производственные мощности и одинаковые значения управляющих параметров. Параметры состояния равновесия: Пределом максимизации цены будем считать цену, которая выше на 25 % самой высокой цены конкурентов. Поскольку в режиме верификации модели фирмы-конкуренты объявляются замкнутыми сами на себя, а игра производится за фирму СЕВЕР, то цены конкурентов СЕВЕРА изначально остаются равными 28, а цена СЕВЕРА - 35.
Для вычисления объема затрат на НИР у фирмы СЕВЕР, которая по разыгрываемому сценарию должна выпускать очень качественную продукцию, предлагается следующая схема. Имеем базовый объем вложений в НИР в начальном состоянии модели, равный 525. Увеличиваем цену с 28 до 35, то есть на 7 единиц. Умножаем 7 на объем производства в планируемом периоде и прибавляем к 525. Подобный шаг оправдан тем, что в условиях современной экономики ни один производитель не будет завышать цену на свою продукцию ради получения прибыли. Цена всегда минимизируется по себестоимости продукции, чтобы продать товара как можно больше и занять больший сегмент рынка. Соответственно, если СЕВЕР увеличивает цену на свою продукцию на 7 единиц, то он компенсирует это потребителю дополнительными вложениями в качество товара (НИР). Указанные числовые значения вводим в имитационную модель и проводим эксперимент. Далее подробно рассмотрим результаты имитации развития СЕВЕРА по вышеописанной стратегии. Здесь и далее приводятся ссылки на сводные таблицы и графики статистики имитации, находящиеся в Приложении 2. Однако для удобства восприятия ряд таблиц вынесен в текст. Рассмотрим Таблицу 1.1.1 (График 1.1.1). Это краевая ситуация неразвитой экономической системы, в которой качество продукта стоит на последнем месте в критериях выбора товара покупателем. Для продвижения на рынке со стратегией высокой цены при высоком уровне качества СЕВЕРУ придется работать в режиме строгой экономии. Фирма стремится к сокращению складских запасов для минимизации расходов на содержание склада. Объем производства на планируемый период определяется как разница между спросом на продукцию СЕВЕРА в предыдущем периоде и объемом запасов на складе. В течении имитации СЕВЕР набирает обороты, выходит на положительную прибыль и завоевывает спрос на рынке, поскольку аккумулированные вложения в НИР к определенному моменту достигают такой массы, которая является существенным аргументом в пользу приобретения покупателем продукции фирмы СЕВЕР за вполне умеренную для такого качества цену. Аналогично идет развитие и в ситуации, описанной Таблицей 1.2.1 (График 1.2.1).
В Таблице 1.3.1 (График 1.3.1), где рынок сбыта находится в более благоприятной для качественного товара экономической ситуации, СЕВЕР сталкивается с необходимостью расширить производственные мощности, поскольку к шестому шагу спрос на продукцию СЕВЕРА перевалил за предельную мощность выработки основных фондов СЕВЕРА. Капиталовложения делаются по следующей схеме. В ОПФ СЕВЕРА каждый период (начиная с шестого) вливается по 2000 единиц, что на 600 единиц выше объемов капиталовложений в состоянии равновесия. Следовательно, нужно либо уменьшать объем вложений в НИР, либо увеличивать цену. СЕВЕР пошел навстречу покупателю и уменьшил объем вложений в НИР: 600 денежных единиц на НИР из расчета по вышеописанной схеме калькуляции себестоимости товара СЕВЕРА перешли на счет капиталовложений. В ситуациях, описанных в таблицах с 1.3.1 по 1.6.1 (График 1.6.1) СЕВЕРУ приходится наращивать объемы производства на более ранних этапах имитации.
