Курсовая работа: Економіко-математичне моделювання в управлінні підприємством аграрно-промислового комплексу
Моделі, використовувані у фізичному моделюванні, призначені для відтворення динаміки процесів, що відбуваються в науковому об'єкті, причому спільність процесів, що відбуваються в об'єкті дослідження і моделі, ґрунтується на схожості їх фізичної природи. Цей метод моделювання, особливо широко поширений в техніці, де фізичне моделювання використовується для проектування технічних систем різного типу. Мабуть, найбільш відомим прикладом використання фізичного моделювання є дослідження літальних апаратів на основі експериментів в аеродинамічній трубі. Третя підгрупа методів матеріального моделювання зв'язана з використанням матеріальних моделей, що мають іншу фізичну природу, але що описуються тими ж математичними співвідношеннями, що і об'єкт, що вивчається. Таке моделювання називається аналоговим і ґрунтується на аналогії в математичному описі моделі і об'єкту. Найбільш простій приклад аналогового моделювання - вивчення механічних коливань за допомогою електричної системи, що описується тими ж диференціальними рівняннями, але зручнішою для проведення експериментів.
У всіх випадках матеріального моделювання модель - це матеріальне віддзеркалення початкового об'єкту. Дослідження полягає в матеріальній дії на неї, тобто в експерименті з моделлю. Таким чином, матеріальне моделювання, але своїй природі є експериментальним методом.
Від матеріального моделювання принципово відрізняється ідеальне моделювання, що ґрунтується не на матеріальній аналогії між моделлю і об'єктом, що вивчається, а на ідеальному, мислимому зв'язку між ними. Методи ідеального моделювання можна (досить умовно) розбити на дві підгрупи: формалізоване і неформалізоване (інтуїтивне) моделювання.
У формалізованому моделюванні моделями служать системи знаків або образів, разом з якими задаються правила їх перетворення і інтерпретації. Якщо в якість моделей використовуються системи знаків, то таке моделювання називається знаковим. Знакові системи бувають різними - це можуть бути креслення, графіки, схеми, формули і т.д. Найважливішим видом знакового моделювання є математичне моделювання. При використанні математичного моделювання модель записується у вигляді сукупності формул, перетворення яких здійснюється на основі правил логіки і математики. Роль математичного моделювання як в розвитку науки, так і в практичній діяльності величезна, приклади його застосування добре відомі кожному з шкільних часів.
Іншою формою формалізованого моделювання є образне моделювання, в якому моделі будуються з таких наочних елементів, як пружні кулі, потоки рідини, траєкторії руху тіл. Аналіз образних моделей здійснюється в думках і може бути віднесений до формалізованого моделювання у тому випадку, коли правила взаємодії образів, використовуваних в моделі, чітко фіксовані. Наприклад, в ідеальному газі зіткнення двох молекул розглядається як пружне зіткнення куль; при цьому результат зіткнення мислиться усіма однаково. Моделі такого типу широко використовуються у фізиці при проведенні досліджень, які прийнято називати уявними експериментами.
Перейдемо до розгляду неформалізованого моделювання. До нього можна віднести такий аналіз проблем різноманітного типу, коли модель не формулюється, а замість неї використовується не деяке зафіксоване точне уявне віддзеркалення реальності, що служить основою для міркування і ухвалення рішень. Таким чином, всяке міркування, що не використовує формалізовані моделі, можна (якщо, звичайно, той, що міркує має хоч якесь уявлення про предмет міркування) вважати неформалізованим моделюванням, оскільки в цьому випадку у того, що говорить, пише або мислячого; індивідуума є деякий образ об'єкту дослідження, який можна інтерпретувати як неформалізовану модель реальності. Дослідження економічних процесів і явищ протягом довгого часу проводилося тільки на основі таких невизначених уявлень, та і в даний час аналіз неформалізованих моделей залишається найбільш поширеним методом економічного дослідження: всяка людина, що ухвалює економічне рішення без використання математичних моделей, вимушена керуватися тим або іншим описом ситуації, заснованим на досвіді (своєму або чужому) і на інтуїції. Основним недоліком такого підходу, є те, що рішення може виявитися малоефективним або навіть помилковим. У буденному житті така помилка може бути допустимою, але при ухваленні економічних рішень крупного масштабу втрати будуть дуже великі. Використання виключно неформалізованого моделювання стримує і розвиток економічної науки, оскільки одна і та ж модель різними дослідниками може розумітися по-різному і приводити не тільки до не співпадаючих, але ледве чи по до протилежних виводів.
Звичайно, неформалізоване моделювання має і важливі достоїнств, дякуй яким воно залишається (і залишиться в досяжному майбутньому) основним засобом ухвалення рішень у величезній більшості буденних ситуації. Аналіз ситуації на основі досвіду і інтуїції можна проходити швидко, зрозуміло для того, що ухвалює рішення і часто вельми ефективно. Зараз методи математичного моделювання в економіці ще не можуть конкурувати з неформалізованими методами по швидкості, легкості і дешевизні дослідження. Крім того, в багатьох моделях не враховуються важливі чинники, ясні для ОУР, але що погано формалізуються. Тому в даний час ведуться інтенсивні роботи по побудові людино-машинних систем, в яких досвід і інтуїція ОУР доповнюються точним розрахунком на основі математичних моделей. [1]
В процесі використання перед дослідником неминуче виникає наступна проблема: чому по властивостях моделей можна судити про властивості досліджуваних об'єктів? Загальна відповідь на це питання відсутня: цю проблему доводиться ретельно аналізувати у кожному конкретному випадку, особливо гостро вона стоїть при використанні методів ідеального моделювання.
Основною особливістю ідеального моделювання (і формалізованого, і інтуїтивного) є те, що для дослідження, взагалі кажучи, байдуже, яка матеріальна основа вибрана для запису моделі. Одна і та ж модель може бути записана олівцем на папері, крейдою на дошці, реалізована у вигляді програми на обчислювальній машині або лише в думках сформульована дослідником. Часто одні і ті ж операції з моделлю можна проводити і за допомогою олівця або крейди, і за допомогою ЕОМ, і в думках. Таким чином, деякий реальний процес, що є матеріальною основою операцій, що проводяться з моделлю, не має ніякого відношення ні до виводів, зроблених на основі моделі, ні до модельованого об'єкту. Тому ідеальні моделі стоять від об'єкту, що вивчається, значно далі, ніж моделі матеріального моделювання, дослідження яких полягає в матеріальній дії па природні процеси. Дослідження за допомогою ідеальних моделей носять теоретичний характер, оскільки в них дія па модель не пов'язано з дією на природу. Який-небудь об'єктивний матеріальний зв'язок між моделлю і досліджуваним явищем відсутній, тому за допомогою ідеального (зокрема математичного) моделювання можна легко отримати результати, що не мають ніякого відношення до досліджуваного явища, що робить питання про відповідність моделі об'єкту, що вивчається, центральним питанням ідеального моделювання. [4]
Які ж достоїнства методу моделювання примушують постійно удаватися до нього як в наукових дослідженнях, так і в практичній діяльності, не дивлячись на складну проблему оцінки відповідності між моделлю і об'єктом, що вивчається? На це питання можна дати дві відповіді, доповнюючи один одного. Перш за все, використання моделей має чисто практичну основу: моделі завжди будуються так, щоб вони були зручніші для дослідження, чим початкові об'єкти (тобто були простіше, мали зручніші параметри і т.д.). Більш того, деякі явища вдається вивчити тільки на їх моделях. Є, проте, і інша відповідь на питання про роль методів моделювання: у моделях відтворюються лише основні, найбільш важливі в даному дослідженні сторони об'єкту, що вивчається, тому моделювання дозволяє виявити істотні чинники, відповідальні за ті або інші властивості явищ, що вивчаються. У цьому сенсі розвиток методів моделювання визначає розвиток науки і має величезне практичне значення, оскільки достатньо ясне уявлення про властивості процесів в природі і суспільстві служить основою для отримання правильних відповідей на запити практики.
Особливо важливу роль має ідеальне моделювання. Розвиток будь-якої науки можна трактувати у вельми загальному, але цілком розумному сенсі як побудова ідеальних моделей. Уміння будувати ідеальні, особливо математичні моделі, достатньо властивості реальних процесів і систем, що точно описують і пояснюючі, служить ознакою зрілості науки.
Розглянемо питання про те, якою мірою методи моделювання можуть бути використані для аналізу економічних процесів. Почнемо з матеріального моделювання.
Геометричні форми різних економічних об'єктів - далеко не головна характеристика економічних систем, так що
методи просторового моделювання при аналізі економічних процесів широкого розповсюдження отримати не змогли. Цікавіше питання про такий метод матеріального моделювання, який був би близький по ідеї до фізичного моделювання, широко використовуваного в природних науках і техніці. Модель об'єкту, що вивчається, в цьому випадку повинна мати ту ж матеріальну природу, що і економічний об'єкт, що вивчається, тобто технологічні процеси повинні моделюватися технологічними процесами, а поведінка людей в економічному процесі, що вивчається - також діями людей. Для вивчення функціонування якого-небудь крупного підприємства можна було б використовувати невелике підприємство, проведення дослідження на якому обійшлося б дешевшим. Для аналізу діяльності великої групи підприємств можна було б узяти одне підприємство, а потім результати дослідження перенести на всю групу. Ця ідея виглядає дуже принадною. Спроби її реалізувати виявилися в наший країні в так званих "економічних експериментах", які почали проводитися з другої половини шістдесятих років. Метою цих досліджень був аналіз різних конкретних форм систем стимулювання виробництва, їх дії на підвищення ефективності діяльності підприємств. Найбільшу популярність здобули дослідження нових типів систем матеріального стимулювання (в Щекинськом об'єднанні " Азот" і в Главмосавтотрансе). Виникає питання про те, чи можна подібні дослідження вважати експериментами на основі матеріальних моделей або вони є дослідженнями якого-небудь іншого типу. Для відповіді на це питання доцільно порівняти "економічні експерименти" з експериментами в природних науках. Проводячи дослідження моделі літака в аеродинамічній трубі, дослідник знає, які параметри літака і потоку набігаючого газу впливають на результати експерименту, яким чином відмінність цих параметрів в модельному експерименті від параметрів літака і атмосфери пов'язана з відмінністю в його силах, що цікавлять, і температурах і т.д. В "економічних експериментах" справа йде інакше. Звичайно, значна частина виробничий-технологічних чинників, що впливають на виробництво (кількість основних фондів, чисельність трудящих і їх кваліфікація, вартість продукції, що випускається, і її номенклатура в укрупнених показниках), ясні, і під час переходу підприємства до підприємства вплив зміни цих величин можна врахувати. Але окрім таких спостережуваних величин є та інші, приховані від зовнішнього спостерігача. По-перше, це виробничий-технологічні чинники типу неповного використання устаткування, втрат робочого часу, можливості зміни якості сировини і номенклатури вироблюваної продукції. Величини цих чинників можуть бути (з величезними витратами зусиль дослідників-економістів) встановлені для одного підприємства, але проводити такий аналіз для всіх підприємств, на які переноситимуться результати "економічного експерименту", просто неможливо. Але найголовніше навіть не в цьому, а в тому, що є ще і інші, так би мовити, людські чинники виробництва: відносини між людьми в колективі, відносини керівництва підприємства з суміжними підприємствами, місцевими властями і вищестоящою організацією. Ці чинники, дуже виробництва, що сильно впливають на ефективність, вивчаються "соціологією" проте поки успіхи в цій області науки ще не достатні для того, щоб на їх основі зміряти людські чинники виробництва. Наявність соціально-економічних чинників, які не можуть бути зміряні і проконтрольовані в "економічному експерименті", не дозволяє рахувати таке дослідження модельним експериментом, його швидше можна зіставити з польовим випробуванням в техніці.
Третій тип матеріального моделювання - аналогове моделювання - викликав великі надії дослідників економічних систем в сорокових - п’ятдесятих роках. Ці надії ґрунтувалися на кібернетичних принципах, головне місце в яких займає ідея про аналогію процесів управління в системах різної природи. Робилися спроби побудувати такі електричні схеми, динаміка фізичних величин в яких нагадувала б поведінку економічних величин. Аналізуючи ці схеми, дослідники сподівалися виявити закономірності економічних процесів. Незабаром, проте, стало ясно, що ці надії не виправдалися. Звичайно, економічні явища мають деякі риси, які можна інтерпретувати на основі тих, що набули широкого поширення кібернетичних понять (скажімо, таких як зворотний зв'язок і т.д.), проте аналогія між економічними системами і електричними схемами виявляється поверхневою і даремною, оскільки в економічних процесах зворотні зв'язки реалізуються значно складнішими механізмами, ніж в електричних схемах. У зв'язку з цим аналогове моделювання в даний час в економіці практично не використовується, а кібернетичні ідеї реалізуються на основі математичних моделей
Отже, матеріальне моделювання може застосовуватися для аналізу економічних явищ в украй обмеженому об'ємі. На відміну від матеріального, ідеальне моделювання економічних процесів використовується широко і постійно. Теоретичні дослідження, направлені на вивчення економічних явищ, протягом довгого часу ґрунтувалися на неформалізованому моделюванні, яке залишалося головним і єдиним засобом аналізу. Поява формалізованих образних моделей, а потім і математичних моделей створило передумови для точного опису економічних явищ і їх строгого аналізу за допомогою методів математики і логіки.
Масове використання досягнень математики в гуманітарних науках, таких як економіка, соціологія, психологія, тільки починається. Лише у XX столітті з'явилися розділи математики, ведучі своє походження від проблем гуманітарних наук; найбільш відомий з них - теорія ігор. З кожним десятиліттям математика все глибше проникає в методи вивчення процесів, що відбуваються в людському суспільстві, і, треба думати, використання математичних моделей в гуманітарних науках знаходитиме все більш широке застосування.
Необхідно, проте, підкреслити, що на шляху проникнення математичних методів в гуманітарні науки, в економіку зокрема, зустрічаються об'єктивні труднощі, які і пояснюють той факт, що успіхи застосування математичного моделювання в економіці не такі великі, як хотілося б, особливо але порівнянню з природними павуками. Дослідження математичної моделі дає змогу діставати характеристики реального економічного об’єкта чи системи. Тип математичної моделі залежить як від природи системи, так і від задач дослідження. У загальному випадку математична модель системи містить опис множини можливих станів останньої та закон переходу з одного стану до іншого (закон функціонування).
Розглянемо основні типи економіко-математичних моделей, які класифікують за різними критеріями.
За цільовим призначенням економіко-математичні моделі поділяються на теоретико-аналітичні, застосовувані для дослідження загальних властивостей і закономірностей економічних процесів (наприклад, модель Кейнса), та прикладні, призначені для розв’язування конкретних економічних задач (моделі економічного аналізу, прогнозування, управління тощо).
Економіко-математичні моделі можуть бути призначені для дослідження як різних функціональних складових економіки (виробничо-технологічної, соціальної, територіальної структури), так і його окремих частин. Розглядають моделі всієї економіки в цілому та її підсистем - секторів, галузей, регіонів, комплексів моделей виробництва, споживання, формування та розподілу прибутків, трудових ресурсів, ціноутворення, фінансових зв’язків тощо.
Згідно із загальною класифікацією математичних моделей вони поділяються на функціональні та структурні, охоплюючи проміжні форми (структурно-функціональні). У дослідженнях на макрорівні найчастіше використовуються структурні моделі, оскільки для планування та управління велике значення мають взаємозв’язки підсистем. Типовими структурними моделями є моделі міжгалузевих зв’язків. Функціональні моделі широко застосовуються в економічному регулюванні, коли на поводження об’єкта ("вихід") впливають, змінюючи "вхід". Прикладом може бути модель поведінки споживачів за умов товарно-грошових відносин. Один і той самий об’єкт може описуватися водночас як структурною, так і функціональною моделлю.
За характером відображення причинно-наслідкових зв’язків розрізняють детерміновані моделі та моделі, що враховують випадковість і невизначеність - стохастичні.
Залежно від урахування часового чинника економіко-математичні моделі поділяються на статичні та динамічні. У статичних моделях усі залежності стосуються одного моменту або періоду часу. Динамічні моделі характеризують зміни економічних процесів у часі.
За тривалістю періоду часу, що розглядається, розрізняють моделі короткострокового (до року), середньострокового (до 5 років), довгострокового (10-15 і більше років) прогнозування та планування. Час в економіко-математичних моделях може змінюватися безперервно або дискретно. Тому розрізняють неперервні та дискретні моделі
Моделі економічних процесів надзвичайно різноманітні за формою математичних залежностей. У загальному випадку виокремлюють лінійні та нелінійні моделі. Особливо важливим є клас лінійних моделей, найзручніших для аналізу й розрахунків, завдяки чому вони набули великого поширення.
Відмінності між лінійними та нелінійними моделями істотні не лише з математичного, а й з теоретико-економічного погляду. Адже численні залежності в економіці як на макро-, так і на мікро-рівні мають принципово нелінійний характер: вплив податкової та грошово-кредитної політики на економічних суб’єктів, ефективність використання ресурсів з розширенням виробництва, зміна обладнання, моделі управління запасами тощо. Теорія "лінійної економіки" істотно відрізняється від теорії "нелінійної економіки". Від того, якими - опуклими чи не опуклими - вважаються множини виробничих можливостей підсистем (галузей, підприємств), істотно залежать висновки про можливості поєднання централізованого планування та господарської самостійності економічних підсистем.
За співвідношенням екзогенних і ендогенних змінних, які включаються до моделей, останні поділяють на відкриті і замкнені. Повністю відкритих моделей не існує; модель повинна мати хоча б одну ендогенну змінну. Повністю замкненими (такими, що не містять жодної екзогенної змінної) економіко-математичні моделі бувають надзвичайно рідко. Загалом економіко-математичні моделі різняться за ступенем відкритості.
Макроекономічні моделі поділяють на агреговані та деталізовані. Залежно від того, чи містять ці моделі просторові чинники та умови, чи ні, розрізняють моделі просторові та точкові.