Введение к работе
Актуальность исследования.
Актуальность объектно-ориентированного математического моделирова-ія состояния моноотраслевых городов и вариантов их развития определяется обходимостью выявления методов эффективного распределения материаль-IX, финансовых, трудовых ресурсов, диверсификации производства, формиро-ния перспективных сфер деятельности, снижения негативных последствий снимаемых решений. Особую значимость это приобретает в связи с тем, что іиск и выработку рациональных наборов действий затрудняет ряд обстоя-льств, среди которых можно отметить:
а) невозможность надежного предсказания последствий принимаемых
іравленческих решений;
б) уникальность и невозможность опытной проверки предполагаемого хо-
i н результатов процессов решения проблем;
в) влияние внешних (относительно рассматриваемой системы) факторов;
г) наличие нескольких возможных путей решения и необходимость выбора
шого из них;
д) неполнота исходной информации.
Большое количество публикаций по проблемам и перспективам развития лгоотраслевых городов и функционирования угольного комплекса на стадии структуризации базируется на анализе экономических и социальных катетові исследуемых объектов, недостаточно формализованном с точки зрения опи-чпія процессов проводимых структурных преобразований, что делает невоз-эжным обобщение получаемых частных решений. В этих социально-:ономических моделях слабо выявлены математические связи структурных іемсптов исследуемой системы и алгоритмические процедуры предполагаемых эоцессов развития.
Для корректного моделирования и предсказания последствий принимаемых ішений необходим системный подход, особенностью которого является все-ороішее изучение содержания проблем, установление объективных принципов правил, позволяющих сопоставить возможные варианты их решения. Систем-)ій подход к исследованию и моделированию состояния моноотраслевых героїв основан на объединении исследуемых элементов рассматриваемой системы совокупность по определенным признакам, на установлении ее свойств и свя-:й, на выделении факторов наиболее важных для достижения поставлетгых це-:й и предсказания поведения объектов.
Как инструмент системного анализа объектно-ориентированное моделиро вание состояния позволяет определить структуру исследуемой системы моноот раслевых городов на стадии реструктуризации угольного комплекса Кузбасса, ; также установить наличие и влияние внешних условий, управляющих воздейст вий, необходимых ресурсов и их взаимосвязь для проектирования возможны; сценариев развития событий.
В этом смысле сценарий должен представлять собой логически непротиво речивую и правдоподобную модель будущего состояния системы моноотрасле вьгх городов с установлением примерного времени осуществления событий і обстоятельств, в результате которых данные события могут произойти. Разраба тываемая модель должна позволять установить, как, исходя из существующее (или какой-либо другой заданной) ситуации, шаг за шагом начнет развиватьи будущее состояние системы. В качестве факторов такой модели моноотраслево го города должны рассматриваться его бюджет, производственная сфера, струк тура занятости населения, которые формируются в основном за счет одной базовой отрасли. Она определяет сложившуюся инфраструктуру и промьішлеїшьіі потенциал городского хозяйства.
Анализ подобных математических моделей моноотраслевых городов целс-сообразен, поскольку они с достаточной точностью воспроизводят процесі функционирования более крупных систем (территория, область, регион), обладая схожими с ними социально-экономическими характеристиками. При этол специфическими, неопределяющими параметрами можно пренебречь без особого влияния на общую картину моделирования. Разрабатываемая модель типового моноотраслевого города должна быть адаптивна к внешним условиям, что позволит распространить разрабатываемые алгоритмы на другие объекты.
Таким образом, объектно-ориентированное математическое моделированш состояния моноотраслевых городов является актуальной научной задачей, поскольку его применение позволит определять приоритетные направления развития, осуществлять научную поддержку при принятии стратегических решений прогнозировать последствия проводимых мероприятий.
Тема диссертации непосредственно связана с выполнением «Программа реструктуризации угольной отрасли Кузбасса» (поручение Председателя Правительства Российской Федерации от 28 июля 1995 года № ВЧ-П11-23139), программы «Сибирь» (раздел «Уголь Кузбасса»), программой РАН по приоритетным направлениям научных исследований (ГН 12.3.6. «Развитие информационных технологий и создание автоматизированных средств поддержки решений»).
інтикризисной программы развития г. Лижеро-Судженска» (утвержденной на ежведомственной комиссии по угледобывающим регионам 25.12.97 г).
Дель работы - разработка объектно-ориентированной математической моли изменения состояния структурных элементов моноотраслевых городов и ее именение для выбора и обоснования оптимальных сценариев развили.
Идея работы заключается в том, что рациональные сценарии развития, екватные устойчивому состоянию систем моноотраслевых городов, выбира-гся из счетного множества, которое формируется и анализируется методами ъсктно-ориентированного моделирования на основе системного подхода.
Задачи исследований: -разработка математической модели состояния моноотраслевого города на стадии реструктуризации угольного комплекса Кузбасса с учетом внешних факторов и управляющих воздействий для исследования влияния структурных преобразований на социально-экономическую обстановку; -разработка объектно-ориентированной модели, адекватно отражающей социально-экономическую систему и пригодной для вычислительных экспериментов и анализа путей развития города; -создание алгоритма генерирования сценариев развития в зависимости от установленных критериев, влияния внешних факторов и изменения управляющих воздействий; -применение имитационного моделирования функционирования хозяйства моноотраслевого города (на примере г. Анжеро-Судженска) для оцеїгивания на этапе проектирования последствий диверсификации производства и структурных преобразований социально-экономической системы. Методы исследования.
Для декомпозиции задачи определения структуры исследуемой системы жоотраслевого города используются методы системного анализа, объектно-іиентированного моделирования, экспертных оценок.
При адаптации матричной модели вероятностей к моделированию состоя-ія моноотраслевых городов используются системный подход, методы теории жития решений, экспертных оценок, теории вероятностей и математической атистики.
Для создания объектно-ориентированной математической модели социаль-ьэкономической системы г. Анжеро-Судженска применяется системный и си-ационный подход, методы теории принятия решений, экспертных оценок, іьектно-ориентированного и экономико-математического моделирования, ли-
нейного программирования.
При тестовых исследованиях математической модели, генерировании и анализе сценариев развития событий используются системный и ситуационный подход, технико-экономический и информационно-статистический анализ, методы теории вероятностей и математической статистики, вычислительной математики, компьютерный эксперимент.
Научные положения, выдвигаемые на защиту:
1. Модели моноотраслевых городов относятся к классу сложных систем и
подчиняются принципам системного подхода:
декомпозируются для построения сценариев поведения отдельных объектов (производственных, экономических, социальных, комбинированных) и вариантов их развития в рамках системы;
декомпозируется для анализа состояния, устойчивости объектов и социально-экономической оценки мероприятий реструктуризации на базе выделения источников затрат и потенциальных эффектов;
процедура декомпозиции носит итеративный характер, число итераций определяется целевым критерием минимизации количества внешних связей структурных элементов модели и максимизации внутренних.
2. Использование объектно-ориентировашюго моделирования в среде
ithink (High Performance Systems, США), динамики производственных, экономи
ческих, социальных и комбинированных показателей позволяет обосновывать
базисные параметры развития моноотраслевых городов. К таким параметрам
относятся: производствешю-экономические показатели градообразующих
предприятий; доходы, расходы и дотации бюджета; численность занятых, вы
свобожденных и трудоустроенных по отраслям.
-
Использование при имитационном моделировании сценариев, процедур их реализации и критериев (требований) необходимо и достаточно для разработки методики выбора управленческих действий из счетного множества возможных альтернатив.
-
Полигон структурного моделирования является наиболее информативной формой представления результатов генерирования сценариев, позволяющей выявить наличие и характер внутренних связей структурных элементов в исследуемой системе.
-
Применение разработанной математической модели позволяет минимизировать потенциальные негативные последствия принимаемых решений на
'але проектирования путем сравнения по заданным критериям альтернативных іриантов действий.
Научная новизна работы заключается в следующем: -предложена новая концептуальная структурно-функциональная модель 13ВИТИЯ моноотраслевого города на основе объектно-ориентированного анали-і;
-впервые разработана объектно-ориентированная математическая модель оноотраслевого города, реализованная для прогноза развития г. Анжеро-удженска;
-предложен алгоритм генерирования сценариев развития в зависимости от зменения внешних факторов, структуры исследуемого объекта, наличия и ха-зктера связей элементов в системе;
-проведено исследование поведения системы моноотраслевого города ме-)дом имитационного моделирования на основе разработанной объектно-риснтированной модели. ичный вклад автора состоит:
-в декомпозиции, определении структуры, внешних факторов, управляю-uix воздействий и ресурсного обеспечения системы «Моноотраслевой город на гадии реструктуризации угольной отрасли» на основе объектно-риептированного моделирования;
-в адаптации матричной модели вероятностей развития событий примени-гльно к прогнозированию состояния исследуемой системы моноотраслевого эрода на стадии реструктуризации угольного комплекса Кузбасса;
-в разработке концепции и структуры объектно-ориентированной матема-ической модели, определении и обосновании варьируемых параметров хозяйст-а и экономики г. Анжеро-Судженска;
-в проведении компьютерного эксперимента с вариацией и имитацией в іироком диапазоне параметров моделирования системы хозяйства моноотрас-свого города;
-в разработке и анализе сценариев развития социально-экономической сис-емы города на основе струкгурньгх преобразований и диверсификации произ-одства.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и реко-[ендаций, содержащихся в диссертационной работе, обеспечиваются:
-корректным использованием методов системного анализа, теории ігриня-ия решений, экспертных оценок, теории вероятностей и математической стати-
стики, объектно-ориентированного и экономико-математического моделирования, линейного программирования;
-внутренней согласованностью модели с основами теории экономического прогнозирования и планирования, механизмом бюджетного федерализма, принципами налогообложения;
-достаточным объемом статистики по предприятиям угольного комплекса и моноотраслевых городов, анализом и научным обобщением литературы;
-широким диапазоном варьирования параметров при имитационном моделировании;
подтверждаются:
-сходимостью характеристик моделирования существующего состояния моноотраслевого города с данными статистической отчетности;
-положительными результатами использования научных положений, рекомендаций и разработок при корректировке «Программы реструктуризации угольной отрасли Кузбасса» и создании «Антикризисной программы развития г. Анжеро-Судженска».
Практическая ценность:
-разработанная математическая модель дает возможность вести научное сопровождение реструктуризации и оценивать качественные и количественные изменения в структуре городского хозяйства на необходимую перспективу, осуществлять оценку последствий структурных преобразований;
-использование предложенных сценариев и результатов их моделирования целесообразно при разработке антикризисных программ развития городов, территорий и отраслей;
-применение рассматриваемой объектно-ориентировашюй математической модели позволяет осуществить прогнозную оценку бюджетной эффективности мероприятий, направленных на улучшение состояния и повышение устойчивости социально-экономической системы городов;
-результаты вычислительных экспериментов применимы для планирования материальных, финансовых и людских потоков при моделировании экономики любого города;
-использование сформированных на основе имитацишшого моделирования сценариев обеспечивает выявление и минимизацию негативных последствий потенциальных преобразований на этапе проектирования;
-предложенный подход позволяет анализировать возможные сценарии развития социально-экономических систем (город, область, отрасль), в зависимости
изменения их структуры, влияния управляющих воздействий, желаемого ко-:чного состояния объекта, наличия необходимых ресурсов.
Реализация результатов:
Предложенный подход к проблеме с точки зрения системного анализа, а х>ке механизм реализации сценариев развития нашли свое отражение при кор-:ктировке «Программы реструктуризации угольной отрасли Кузбасса» (пору-:ние Председателя Правительства Российской Федерации от 28 июля 1995 года ! ВЧ-П11-23139), и в «Антикризисной программе развития г. Анжеро-удженска», (утвержденной на Межведомственной комиссии по угледобываю-им регионам 25.12.97 г.), в которую объектно-ориентированная математиче-сая модель социально-экономической системы вошла в качестве самостоятельно раздела.
Материалы диссертационного исследования использованы при чтении тецкурса «Исследование систем управления» студентам экономического фа-/льтета Кузбасского Государственного Технического Университета.
Апробация работы:
Результаты исследований и основные научные положения докладывались і международной научно-практической конференции «Природные и интеллек-/альные ресурсы Сибири» (ноябрь 1997 г., Кемерово), второй международной гловой встрече «Угольная промышленность стран СНГ на пороге XXI века, роблемы и возможности устойчивого развития» (январь 1998 г., Москва), на-4ных семинарах КузГТУ, научно-технических совещаниях корпорации «Куз-іссинвестуголь», Института конъюнктуры рьшка угля (ИНКРУ), Комитета по гольной промьпплєішости при Министерстве топлива и энергетики Российской 'едерации, Государственного учреждения по вопросам реорганизации и ликви-11щи нерентабельных шахт и разрезов (ГУРШ) при Министерстве тогшява и іергетики Российской Федерации.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 9 печатных работ, в том исле 1 научное пособие (в соавторстве). Общий объем 24,8 печ. листа.
Структура и обьем работы: абота состоит из введения, трех глав, заключения, изложена на 142 страницах, эдержит 17 таблиц, 23 рисунков, список литературы из 113 наименований, при-ожений.