Введение к работе
Актуальность темы. Решение задач экономического подъема страны тесно связано с выработкой эффективных механизмов управления стратегией развития регионов, координацией различных направлений экономической политики репюнальных властей, взаимодействия региональных производственного, социального и бюджетно-финансового секторов. В связи с переходом на рыночные методы хозяйствования в РФ перед каждым экономическим агентом в регионе возникает необходимость принимать научно обоснованные управленческие решения при выборе из множества возможных сценариев развития. Сделать оптимальный выбор достаточно трудно без создания автоматизированных систем поддержки принятия управленческих решений, математических моделей регионального социально-экономического развития и соответствующего аналитического и алгоритмического инструментария. В связи с вышесказанным актуальной остается задача создания моделей и методов повышения обоснованности принятия решений при управлении региональным экономическим развитием, представляющих собой компромисс между уровнем сложности математического аппарата и его содержательной адекватности описываемым экономическим процессам.
Данное диссертационное исследование базируется на анализе представительного списка литературных источников. Большой вклад в развитие теории и математических методов исследования крупных экономических систем внесли работы советских и российских исследователей: А.Г. Аганбегяна, Л.И. Анчишкина, М.К. Бандмана, К.А. Багриновского, А.П. Градова, А.Г. Гранберга, СМ. Гуриева, Л.В. Канторовича, Г.Б. Клейнера, Ф.Н. Клоцвога, В.А. Колемаева, В.В. Леонтьева, В.Н. Лившица, Д.С. Львова, В.Л. Макарова, В.Г. Медницкого, B.C. Немчинова, А.А. Петрова, И.Г. Поспелова, В.Ф. Соболева, В.И. Суслова, С.А. Суспицына, В.В.Титова, Н.П.Федоренко, А.А. Шананина, и других. Соответствующей проблематикой занимались зарубежные исследователи: У.Айзард, Л.Вальрас, А.Вебер, М.Интрилигатор, Л.Йохансон, В. Кристаллер, М.Кубонива, А.Леш, М.Пор-тер, Р.Солоу, Э.Сэйдж, Дж.Форрестер, К.Эрроу и другие.
Достижение высоких экономических результатов не является достаточным условием сбалансированного развития региона, так как низкий уровень социально значимых показателей (здоровье, образование, культура) обесценивает достигнутый рост, поэтому необходимо учитывать взаимодействие производственного и потребительского секторов, которое должно быть управляемым и регулироваться управляющими органами региона, призванными создать благоприятные условия для этого взаимодействия. Очевидно, что пренебрежение интересами хотя бы одного из указанных экономических агентов не позволяет создать эффективную систему
Л,
з Ґ
управления экономическими процессами в регионе. Поэтому для решения этой задачи принципиально необходимо использование многокритериального подхода.
Современные исследования в области математического моделирования крупных экономических систем характеризуются использованием двух подходов - имитационного и оптимизационного. Имитационные модели, как правило, являются детализированными и дают возможность подробно учесть законы функционирования производственных предприятий или отраслей региональной экономики. Оптимизационные модели, в отличие от имитационных, позволяют найти наилучший сценарий регионального развития, показатели эффективности которого в рамках выбранной модели превзойти невозможно. Оптимизационная постановка позволяет явно учесть интересы нескольких экономических агентов и находить наилучшую в смысле их целевых критериев региональную экономическую стратегию. Отметим, что большинство авторов используют комбинацию имитационного и оптимизационного подходов, поэтому их разделение является условным.
Решение задач моделирования развития крупных экономических систем потребовало создания соответствующего математического аппарата теории оптимального управления, основы которого, в том числе в многокритериальном аспекте, представлены в работах авторов: Р.Беллмана, В.Б. Болтянского, Р. К. Габбасова, Ф.М. Кирилловой, И.Л. Калихмана, В.Ф. Кротова, Б.А. Лагоши, Ю.К. Машунина, К. Негойцэ, Д. Неймана, В.Д. Ногина, Дж. Нэша, В.В. Подиновского, Б.Т. Поляка, Л.С. Понтрягина, А.И. Пропоя, Л.И. Розоноэра, Х.Таха, Л. Фана, Р. Штойера и других.
В отличие от моделей плановой экономики (А.И. Анчишкин, Л.В. Канторович, В.В. Леонтьев, B.C. Немчинов, Н.П.Федоренко и др.), в условиях рыночной экономики при моделировании региональных экономических процессов необходимо учитывать временную стоимость активов, что осуществляется с помощью дисконтирования денежных потоков. Метод дисконтирования позволяет учитывать одновременно многочисленные риски региональных проектов развития путем включения в ставку дисконтирования премии за риск.
При рассмотрении региональных инвестиционных проектов (ИП) для лиц, принимающих решение (ЛПР), возникает два этапа оценки проектов - этапы предварительной и детальной проработки ИП. Особенно важно оценить эффективность проекта на предварительном этапе, поскольку в этом случае масштабы убытков от неверных управленческих решений (выбор неэффективного или отказ от эффективного ИП) несравнимо выше потерь от недостаточно точных решений при детальном анализе предварительно отобранных проектов. В этой связи в современных рыночных условиях является актуальной задача предварительной оценки эффективности региональных ИП. При предварительном анализе региональных экономи-
ческих процессов оправдано использование математических моделей в виде многокритериальных многошаговых задач линейного программирования (ММЗЛП). При этом использование описания в дискретном времени объясняется в первую очередь необходимостью создания автоматизированных систем обработки экономической информации, а также необходимостью и возможностью соотнесения отчетных показателей финансово-хозяйственной деятельности предприятий региона с определенным моментом времени (началом, серединой или концом отчетного периода).
Решение задачи поиска оптимальной стратегии управления регионом невозможно без автоматизированной обработки большого количества экономической информации, необходимой для мониторинга и прогноза его развития с целью наилучшего использования имеющихся у него экономических ресурсов с учетом интересов участников регионального экономического процесса. В существующих пакетах экономического и финансового анализа (ИНЭК-Аналитик, Альт-Инвест, Галактика, Project Expert и др.) на сегодняшний день отсутствуют возможности оценки эффективности ИП во временной динамике по нескольким критериям. Последний факт является весомым аргументом в пользу разработки и внедрения в практику экономического и финансового анализа соответствующих оптимизационных пакетов автоматизированной обработки экономической информации.
Вопросам создания модельного, алгоритмического и программного обеспечения авюматизированных систем обработки экономической информации, направленных на решение задач развития крупных экономических систем, в том числе в региональном аспекте, посвящены работы ряда исследователей и их коллективов в Вычислительном центре РАН (А.А.Петров), в Институте народнохозяйственного прогнозирования РАН (М.Н.Узяков, Н.В.Суворов, А.Р.Белоусов), в Институте экономики и организации промышленного производства СО РАН (А.Г.Гранберг, С.А.Суспицын), в Российском НИИ Искусственного Интеллекта (В.Г.Напреенко, А.С.Нариньяни), в Самарском государственном экономическом университете (А.И.Ханунов, В.А.Цыбатов) и других.
В данной работе разработано модельное и алгоритмическое обеспечение, положенное в основу системы поддержки принятия решений (СППР) при предварительной многокритериальной оценке эффективности проектов регионального экономического развития. Для этого используется подход, основанный на общем экономическом и математическом ядре, включающем: 1) единый информационный массив данных о характеристиках производственных активов, производимой продукции и об их рыночном окружении; 2) единую структуру денежных потоков, ограничений деятельности и целевых критериев экономических агентов в регионе, использующих общие алгоритмы формирования финансовых показателей их функционирования; 3) совокупность динамических моделей в виде ММЗЛП и соответствующих им агрегированных статических моделей; 4)
систему приемов и методов исследования, базирующихся на применении к анализу построенных математических моделей z-преобразования, теории оптимизации, комплексного анализа, позволяющих получать широкий спектр практически значимых результатов. Используемые модели, а также методы анализа и решения соответствующих им задач позволяют достичь разумного компромисса в соотношении уровня сложности и содержательной адекватности описания региональных экономических процессов.
Целью данного исследования является повышение обоснованности принятия решений при многокритериальной оценке эффективности проектов регионального экономического развития на этапе их предварительного анализа.
Поставленная цель определила следующие основные задачи исследования:
проанализировать подходы к изучению законов функционирования региональной экономики, определить приоритетные направления в исследовании данного вопроса;
выделить основные особенности регионального экономического развития и принципы его математического моделирования в условиях рыночной экономики;
определить основных участников (экономических агентов) региональной экономики, их целевые критерии и условия функционирования в регионе;
выявить наиболее значимые ограничения социально-экономического развития региона;
выделить основные характеристики производственных активов и деятельности экономических агентов, оказывающие существенное влияние на показатели эффективности регионального экономического развития;
разработать динамические математические модели, сбалансированные по уровню своей детализации и точности описания региональных экономических процессов;
разработать методику теоретического анализа указанных моделей, позволяющую разделять рассматриваемые региональные ИП на эффективные и неэффективные на этапе их предварительной многокритериальной оценки;
разработать комплекс алгоритмов и программ численного анализа математических моделей для автоматизированной обработки и представления экономической информации о региональном экономическом развитии;
разработать систему поддержки принятия решений для предварительной оценки эффективности экономики региона с учетом интересов нескольких лиц;
провести апробацию предложенной системы поддержки принятия решений на примере статистических данных действующего региона.
Объектом исследования является региональная социально-экономическая система в контексте оптимального управления ее стратегическим развитием.
Предметом исследования являются математические модели, методы их анализа, аналитический и численный аппарат системы поддержки принятия решений при управлении стратегией регионального социально-экономического развития.
Теоретико-методологической основой диссертационной работы являются научные труды отечественных и зарубежных ученых. В качестве научного инструментария исследования использовались общенаучные методы математического моделирования; теория оптимизации, теория оптимального управления, операционное исчисление, теория функций комплексного переменного, теория принятия решений, статистический, финансовый анализ.
Методы исследования основываются на системном подходе, объединяющем математические модели функционирования региональных социально-экономических систем в форме многокритериальных задач оптимального управления, методы, алгоритмы и пакеты приютадных программ численного решения этих задач в единую систему поддержки принятия решений.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в постановке и решении задачи создания модельного и алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений при предварительной многокритериальной оценке эффективности проектов регионального экономического развития.
Получены следующие наиболее значимые результаты, определяющие научную новизну диссертации.
-
Разработан комплексный подход к оценке эффективности проектов регионального социально-экономического развития, отличающийся от известных применением к анализу математических моделей аппарата операционного исчисления в виде z-преобразования для получения широкого спектра практически значимых результатов. Подход базируется на едином экономическом и математическом ядре и сбалансирован по уровню детализации и содержательной адекватности описания региональных экономических процессов.
-
Разработан комплекс математических моделей регионального экономического развития в форме многокритериальных многошаговых задач линейного программирования и доказаны теоремы существования решения в указанных задачах.
-
Предложена основанная на z-преобразовании общая методика анализа, позволяющая для линейных многокритериальных задач экономической динамики:
3.1. доказывать существование решения;
-
получать аналитические оценки снизу и сверху на значения управляющих переменных, критериев и их свертки, оценки Парето-множеств в критериальном пространстве;
-
строить статические модели в виде многокритериальных многопараметрических задач линейного программирования, сохраняющие основные свойства их многошаговых аналогов;
-
находить достаточные условия неэффективности региональных инвестиционных проектов на этапе их предварительной многокритериальной оценки.
4. Предложена система поддержки принятия решений в сфере управления региональным экономическим развитием, позволяющая ЛПР на стадии предварительного анализа региональных инвестиционных проектов повысить обоснованность его выбора с учетом интересов нескольких участников.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что выполненное исследование решает актуальную научную задачу разработки единой методологии анализа и стратегического управления социально-экономическими проектами регионального уровня. Исследование базируется на комплексном подходе, связывающем ММЗЛП, методы решения и алгоритмы их численной реализации, использующем единые теоретические принципы анализа и позволяющем адекватно решать задачу предварительной многокритериальной оценки эффективности функционирования и развития региональных социально-экономических систем.
Практическая значимость работы. Излагаемые аспекты диссертационного исследования, комплекс математических моделей и алгоритмов их анализа ориентированы на широкое практическое применение в области финансового и инвестиционного анализа проектов регионального социально-экономического развития. Основанная на разработанных моделях и алгоритмах технология обработки информации реализована в виде СППР и может быть применена на этапе предварительного анализа указанных проектов с учетом интересов нескольких лиц.
Реализация результатов работы. Созданные программы решения многошаговых задач линейного программирования прошли экспертизу и зарегистрированы в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельства Роспатента №2004611491 от 17.06.2004 и №2008614387 от 11.09.2008) и отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП, № госрегистрации 50200600629 от 10.05.2006), что делает их доступными широкому кругу специалистов по моделированию и оптимизации сложных систем. Разработанная система поддержки принятия решений и составляющие ее программные модули апробированы при анализе ряда инвестиционных проектов в Кемеровском региональном инновационном научно-производственном центре «Инно-тех»; на предприятиях аэрокосмической отрасли (ФГУП «Красмашзавод», г. Красноярск) при решении задач анализа производственной деятельности
предприятия и принятии решений по инновационным мероприятиям; в ГУ «Региональный центр по ценообразованию в строительстве Кемеровской области» (г. Кемерово) при оценке эффективности инвестиционных проектов жилищного строительства и ипотечного кредитования, что подтверждается актами об использовании программ и справками об апробации.
Созданная система поддержки принятия решений использована при анализе инвестиционных проектов развития предприятий аэрокосмической отрасли и разработке промышленной политики Красноярского края и удостоена Государственной премии Красноярского края за высокие результаты в научных разработках, направленных на социально-экономическое развитие края, достигнутые в 2007 году (Указ Губернатора Красноярского края №161-УГ от 05.10.2007 года).
Основные защищаемые положения.
-
Предложенный комплексный подход к моделированию регионального экономического развития, опирающийся на единую экономическую (совокупность общих правил расчета денежных потоков, ограничений деятельности и целевых критериев экономических агентов региона), математическую (модели экономической динамики в виде многокритериальных многошаговых задач линейного программирования и методы их анализа) и информационную (технико-экономические характеристики производственных активов, окружающей рыночной среды) базу, представляет собой научно обоснованную методологию системного анализа проектов регионального экономического развития.
-
Предложенные математические модели в форме многокритериальных многошаговых линейных задач оптимального управления позволяют оценивать показатели эффективности региональных инвестиционных проектов на этапе их предварительного анализа и разрабатывать эффективные стратегии управления регионом с учетом интересов нескольких экономических агентов.
-
Предлагаемая методика анализа многокритериальных линейных моделей экономической динамики, основанная на z-преобразовании, позволяет:
-
проводить предварительную аналитическую оценку диапазонов значений переменных ММЗЛП;
-
обосновывать ограниченность множества переменных и, как следствие, доказывать существование решений в классе ММЗЛП на бесконечном и конечном интервале времени;
-
получать оценки Парето-множества в критериальном пространстве;
-
проводить асимптотическое исследование структуры множества точек Парето и оценок показателей эффективности региональных инвестиционных проектов;
-
осуществлять оценку региональных ИП на этапе их предварительного анализа, не решая численно задач указанного класса;
3.6) строить по исходным ММЗЛП агрегированные задачи линейного программирования (z-модели).
4. Полученные на основе z-методики задачи линейного программирования
(z-модели):
-
отражают основные качественные свойства исходных динамических моделей (условия существования решений, интервальные оценки переменных и критериев, асимптотические свойства множества Парето и т.п.), а также содержательные свойства описываемых ими региональных экономических процессов;
-
допускают получение своих аналитических решений и, как следствие, прогнозирование свойств и структуры Парето-решений динамических аналогов.
-
Теоретический и численный анализ предложенных моделей экономической динамики в форме ММЗЛП и их агрегированных аналогов, а также оценки допустимых и Парето-оптимальных значений переменных и критериев, позволяют на этапе предварительного анализа классифицировать проекты регионального экономического развития на потенциально эффективные и заведомо неэффективные с учетом целей нескольких ЛПР.
-
Разработанная система поддержки принятия решений позволяет на этапе предварительного анализа повысить обоснованность принятия решений при управлении региональным экономическим развитием с учетом интересов многих лиц.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры системного анализа Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Ре-шетнева, на кафедре процессов управления Института математики Сибирского Федерального университета, а также на следующих научных конференциях:
Всероссийские научно-практические конференции: "Информационные технологии и математическое моделирование" (Томск, Анжеро-Судженск, 2002, 2004, 2006), "Наука и образование" (Бедово, 2002, 2003), «Инновационные недра Кузбасса» (Кемерово, 2004, 2006-2008);
Международные научно-практические конференции "Электронные средства и системы управления" (Томск, 2004), "Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании" (Пенза, 2004);
Международные научные конференции "Моделирование: теория, методы и средства" (Новочеркасск, 2004), "Оптимизация и управление эффективностью и производительностью производственных и социальных систем» (Новочеркасск, 2005), "Глобальные возможности XXI века: ВУЗы-компании-выпускники" (Красноярск, 2005), "Решетневские чтения" (Красноярск, 2005,2007), "Системный анализ в проектировании и управлении" (С.-Петербург, 2006, 2007), "Информационные технологии в современном
мире" (Таганрог, 2006), "Евразийское пространство - Сибирь: перспективы развития, проблемы, решения" (Барнаул, 2007), "Системный анализ и информационные технологии» (Калуга, 2007), "Наука и образование" (Белове, 2004, 2008).
Диссертащи в целом обсуждалась на научных семинарах кафедры системного анализа и исследования операций Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Рсшетнева.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано более 60 научных работ общим объемом более 34 ц.л., среди них одна монография, 12 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных исследований, получены 2 свидетельства Роспатента на регистрацию программ ЭВМ и одно свидетельство ОФАП. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.
