Имитационное моделирование процессов формирования сбалансированного плана отрасли (на примере судостроения)

Актуальность проблемы. Новый этап экономического развития страны характеризуется изменением экономических условий воспроизводства. Стержнем экономической политики становится хозяйственное отношение к общественному добру, экономное использование ресурсов.

В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года» партией и правительством поставлена задача перевода народного хозяйства страны на путь интенсивного развития. Карл Маркс называл воспроизводство интенсивным, «. если применяются более эффективные средства производства», противопоставив этот путь экстенсивному развитию, Т) если расширяется только поле производства .

Необходимость перевода экономики на рельсы интенсивного развития вызвана несколькими причинами.

Во-первых, при преобладании экстенсивных факторов неизбежно снизятся темпы экономического и социального развития, что ведет к снижению роста экономической и оборонной мощи нашей страныво-вторых, при экономическом развитии, достигаемом преимущественно за счет вовлечения в производство все новых и новых ресурсов, неизбежно нарушение пропорциональности в экономическом развитии, углубление частичных диспропорций, тянущих динамику нашего развития вниз. В-третьих, возможности вовлечения в производство дополнительных производственных ресурсов в стране в перспективе резко сокращаются. В годы последних пятилеток значительно ухудшились горно-геологические условия добычи полезных ископаемых. Произошло удорожание топлива и сырья, рост капиталоемкости их добычи. Вследствие демографи.

I) К. Маркс, Ф.Энгельс. Соч. 2-е изд., т. 24, с. 193. ческих последствий Великой Отечественной войны существенно сократился прирост численности трудоспособного населения и т. д.

Изменение экономических и социальных условий развития страны на современном этапе определило кардинальную задачу ближайшего десятилетия — коренным образом изменить структуру факторов экономического развития страны и перейти к преимущественно интенсивному типу' расширенного социалистического воспроизводства. Необходимые звенья этих социально-экономических и научно-технических преобразований определены на ХХУ и творчески развиты на ХХУ1 съездах КПСС.

Партия и правительство четко определило, что главным рычагом в руках государства для преодоления инерционных сил развития народного хозяйства, для его перевода на путь интенсивного развития является система управления в самом широком смысле.

В совершенствовании хозяйственного механизма важнейшее место отведено улучшению планирования, повышению роли плана как главного инструмента реализации экономической политики партии. И это не случайно. В. И. Ленин видел в планировании сердцевину управления экономикой, центральное звено хозяйственного механизма.

В настоящее время обоснована целостная концепция качественной перестройки планового руководства народным хозяйством. Основополагающими элементами этой концепции является идея всесторонней разработки социально-экономических проблем социалистического общества, более глубокого и последовательного изучения общественных потребностей, а также научной оценки производственных ресурсов, с помощью которых потребности общества могут быть удовлетворены.

Глубокое познание сути экономических процессов и преломление их в планах, тщательный учет общественных и личных потребностей, перспектив научно-технического прогресса развития важнейших производств и отраслей экономики, подкрепление планов необходимыми резервами — таковы основные требования времени к технологии планирования, соблюдение которой обеспечит сбалансированность, пропорциональность, — в конечном счете реальность планов, их стабильность и действенность.

Предметом настоящего исследования является процесс формирования среднесрочных (пятилетних) плановых решений в условиях отраслевой системы. Объектом — судостроительная отрасль, одна из отраслей тяжелого и среднего машиностроения, характеризующаяся сложными производственными связями, трудоемкой и мелкосерийной номенклатурой.

Цель данной работы — создание инструментария и методологии его использования, позволяющих оценить в режиме человеко-машинного диалога различные варианты среднесрочных плановых решений отрасли (распределение капитальных вложений, производственной программы, формирование фондов развития предприятий, хозрасчетные отношения и т. д.) и выбрать тот из вариантов, который наиболее полно отвечает интересам, как отрасли так и народного хозяйства в целом.

Выполнение поставленной цели предполагает следующие этапы работы:

1. Анализ современного состояния и основных направлений совершенствования хозяйственного механизма.

2. Анализ объекта моделирования, в данном случае судостроительной отрасли, как сложного социально-экономического образования.

3. Разработка основ методологии организации процесса согласования плановых решений в условиях отраслевой системы.

4. Выбор и обоснование метода моделирования процесса согласования плановых решений отраслевой системы.

5. Построение системы взаимосвязанных моделей, отражающих процесс согласования плановых решений на отраслевом уровне.

6. Программная реализация системы на ЭВМ серии ЕС (реализация вычислительных алгоритмов), создание средств человеко-машинного д’Иалога.

Методологической базой исследований являются труды классиков марксизма-ленинизма, решения КПСС и Советского правительства по вопросам совершенствования как хозяйственного механизма в целом, так и одной из его главных частей — планирования народного хозяйства (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11) .

В процессе работы над темой были использованы труды советских и зарубежных ученых в области экономического планирования, экономической кибернетики, имитационного моделирования, теории согласования плановых решений, математических основ планирования и т. д. (15, 20,21,22,25,26,28,34,39,43,46,49,51,55,57,64,67) .

Настоящая разработка широко опиралась на современный уровень развития вычислительной техники и методов программирования (35,43) .

Научная новизна. Настоящая работа предлагает определенную концепцию построения человеко-машинной системы формирования сбалансированного пятилетнего плана в отраслях характеризующихся развитой кооперацией, длительным циклом и значительной трудоемкостью изготовления изделий (отрасли среднего и тяжелого машиностроения).

Предложен новый подход к анализу процессов планирования и управления экономикой отрасли, основанный на построении системы моделей, имитирующих как механизм планирования отрасли, так и механизм выполнения плана. Подобная система моделей отражает как функциональный разрез воспроизводственного процесса отрасли (обеспечение материальными и трудовыми ресурсами, капитальное строительство, перераспределение финансовых ресурсов и т. д.), так и организационный, иначе говоря, имитирует взаимодействие различных хозяйственных звеньев системы, преследующих не совсем совпадающие цели.

Исходя из основных направлений совершенствования планирования сформулированы методологические положения, определяющие технологию формирования сбалансированного плана, с выделением логики, и последовательности взаимодействия структурных элементов человека-машинной системы.

Построена и реализована на ЕС ЭВМ имитационная система, отображающая процесс согласования средн^очных плановых решений на отраслевом уровне, позволяющая в режиме диалога исследовать различные варианты функционирования хозяйственного механизма отрасли, оценить влияние внешних связей отрасли, согласовать интересы отрасли в целом и отдельных предприятий, ее составляющих.

Практическая ценность работы определяется ее целенаправленностью: созданная имитационная система является инструментом для формирования и выбора сбалансированного варианта отраслевого плана судостроительной отрасли. Не менее важный аспект практического использования настоящей системы-возможность исследования хозяйственного механизма. Система позволяет варьировать функции, цели различных звеньев управления отрасли. Подобный эксперимент с реальной отраслевой системой в большинстве случаев либо вообще не допустим, либо связан с большими затратами ресурсов.

Условием для использования системы в практических целях явилась. ее реализация на ЭВМ серии ЕЯ033, связанная с разработкой процедур и языка человеко-машинного диалога. Выполненная автором работа по созданию, отладке и экспериментальной проверке системы обеспечила возможность практического внедрения ее в процесс формирования пятилетних планов Министерства судостроительной промышленности СССР, а также в учебный процесс кафедры ВТ и АСУ Академии народного хозяйства при СМ СССР. Данное положение подтверждается актами о внедрении, выданными автору настоящими организациями.

Разработанные методика формирования сбалансированного плана и программное обеспечение системы могут быть использованы для совершенствования среднесрочного планирования в отраслях тождественных судостроительной.

Апробация работы. Результат отдельных этапов и всей работы в целом докладывались и обсуждались на:

— научно-теоретическом семинаре Ленинградского кораблестроительного института (1979 г.);

— научно-техническом совете Главного вычислительного центра Министерства судостроительной промышленности (I978-I981гг.);

— научном семинаре кафедры «Автоматизированные системы управления» МВТУ им. Н. Э. Баумана (1980 г.);

— научном семинаре кафедры «ВТ и АСУ» Академии народного хозяйства при Совете Министров СССР (1983 г.);

— международном рабочем совещании по проблемам имитационного моделирования организационно-экономических механизмов (1983 г.);

— научных семинарах лабораторий и отделов ЦЭМИ АН СССР (I978−1984гг.).

Первая очередь имитационной системы формирования сбалансированного плана отрасли, системы, создание которой является практическим выходом настоящей работы, в 1979 г. экспонировалась на ВДХН СССР и была удостоена бронзовой медали Выставки.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы было опубликовано в:

— '4-х печатных работах общим объемом 3 печатных листа;

— 2-х научно-технических отчетах Главного ВЦ Министерства судостроительной промышленности СССР;

— научно-техническом отчете ЦНИИ «Центр» ;

— научно-техническом отчете МГИ Минвуза СССР;

— научно-исследовательских отчетах ЦЭМИ АН СССР за 19 811 983 гг.

Выводы: I. Основной научный результат диссертационной работы заключается в разработке принципов построения человеко-машинных имитационных систем формирования сбалансированного пятилетнего плана на отраслевом уровне и создании на их основе практического образца такой системы для судостроительной отрасли.

2. Показано, что имитационная система принятия плановых решений на отраслевом уровне позволяет повысить качество этих решений в части их сбалансированности и обоснованности, а также обеспеченности материальными, трудовыми и финансовыми ресурсами.

3. Принципы, используемые при построении системы, дают возможность специалистам отрасли принимать активное участие в процессе формирования плановых решений, что обеспечивает необходимое сочетание современных экономико-математических методов принятия решений со сложившейся практикой планирования в отраслях.

4. Положенный в основу программной реализации системы на ЭВМ модульный принцип делает систему «открытой» и обеспечивает возможность «расширения» системы по мере ее освоения.

5. Настоящая имитационная система, отражающая существующую структуру управления в отрасли, позволяет сохранить за работниками аппарата управления те объекты и задачи управления, которые они знают. Тем самым не отбрасывается их ценный практический опыт. Данное положение, учитывающее и психологические аспекты, способствует «принятию» системы этими специалистами и, как следствие, ведет к более быстрому внедрению системы в практику.

6. Результаты опытной эксплуатации настоящей системы в судостроении позволяют сделать вывод, что принципы, использованные при построении данной имитационной системы, могут быть применены при создании подобных систем для' отраслей адекватных судостроительнойпоследняя, по своей структуре и особенностям^близка к отраслям среднего и особенно тяжелого машиностроения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Настоящая научно-исследовательская работа ставила своей целью создание инструментария, обеспечивающего проведение на ЭВМ специалистами планирующих и управляющих органов отрасли экспериментов по ж, анализу динамй^развития отраслевой системы и выбору эффективных стратегий ее функционирования на перспективу.

Первый этап работы включал в себя анализ современного состояния хозяйственного механизма, а также анализ тенденций его развития, определенных постановлениями партии и правительства. Проведенный анализ позволил выявить основные направления развития развития хозяйственного механизма на современном этапе, с целью отразить их при построении имитационной системы принятия среднесрочных плановых решений на отраслевом уровне.

Второй этап работы был посвящен анализу особенностей объекта управления, в данном случае судостроительной отрасли, и их влиянию на методологию перспективного планирования в отраслевой системе. Результаты исследований, а также опыт практической работы, позволили сделать вывод о малой эффективности применяемых до сих пор методов отраслевого планирования и необходимости использования новых организационных форм и методов при разработке пятилетних планов отраслевых систем.

Анализ дал возможность сформулировать требования к системам планирования в отраслях народного хозяйства подобных судостроению, являющемуся досточно ярким представителем отраслей тяжелого и среднего машиностроенияи указать пути практического создания подобных систем.

Третий этап работы содержал сравнительный анализ современных экономико-математических методов принятия плановых решений. Настоящий анализ позволил осуществить выбор метода принятия плановых решений, наиболее полно удовлетворяющего принципам и методам построения систем отраслевого планирования, выработанным на предыдущих этапах. Анализ показал, что наиболее приемлемым является метод имитационного моделирования, метод, позволяющий соединить воедино большие возможности современных ЭВМ с интуицией и знаниями специалистов отрасли.

Четвертый этап настоящей работы затрагивал вопросы построения имитационной системы принятия плановых решений на отраслевом уровне. Он являлся центральным в настоящей работе и содержал ряд под-этапов :

— разработка структурной схемы имитационной системы,.

— разработка имитационной модели верхнего уровня (так называемой модели планирования),.

— разработка имитационной модели судостроительного предприятия (так называемой модели реализации плана),.

— разработка алгоритмов механизма функционирования имитационной системы.

Структурная схема имитационной системы была создана, опираясь на положение современной теории систем о необходимости перехода к многоуровневой оптимизации. Использование настоящего положения позволило при моделировании динамики функционирования судостроительной отрасли учесть, с одной стороны, взаимодействие отрасли с внешней средой, а с другой — более полно отразить условия формирования допустимых технологических способов, что сделало возможным оценить направления развития каждого судостроительного предприятия отрасли, учитывая возможное частичное несовпадение интересов отдельного предприятия и отраслевой системы в целом.

Структурная схема имитационной системы отразила самые важные характеристики отрасли как организации:

— отрасль есть совокупность взаимосвязанных подсистем, наделенных правом принимать решения в пределах своей компетенции,.

— подсистемы образуют иерархию (совокупность соподчиненных уровней),.

— взаимодейтсвие подсистем и уровней определяется механизмом функционирования организационной системы.

Верхний уровень отрасли (уровень министерства) в системе отображен имитационной моделью планирования, имитирующей плановую деятельность ГППУ и ГУ Министерства судостроительной отрасли. Настоящая модель позволяет определить основные отраслевые пропорции, оценить влияние общих экономических факторов (определяемых главным образом внешней средой) на тенденции развития и в конечном счете определить вариант пятилетнего плана отрасли в обобщенных показателях.

Отрасль в данной модели представлена как совокупность взаимосвязанных подотраслей (судостроение, машиностроение, приборостроение, судоремонт), стремящихся к укреплению своего гомеостазиса (повышение устойчивости своего существования вопреки изменениям внешней среды) и объединенных общей целью.

Нижний уровень отрасли (уровень предприятия) в системе отображен имитационной моделью судостроительного предприятия, имитирующей процесс выполнения плана предприятием. Модель позволяет определить параметры вектора «затраты — выпуск» предприятия при заданном варианте производственной программы,.сформированном верхним уровнем системы.

Общность технологических процессов различных судостроительных предприятий сделала возможным создание унифицированной модели, настраиваемой на данное предприятие с помощью структурных параметров предприятия, содержащихся в информационном обеспечении системы. i.

— 166.

Механизм функционирования систем был реализован набором процедур, регламентирующих действия центра (верхний уровень) и элементов (нижний уровень) в процессе взаимодействия, а именно:

— законом планирования,.

— процедурой формирования данных, применяемой центром для получения информации о состоянии элементов,.

— набором ограничений механизма функционирования,.

— целевых функций верхнего и нижнего уровней.

Закон согласованного планирования, реализованный в системе, позволяет определить вариант сбалансированного плана, удовлетворяющий глобальным и локальным ограничениям, имеющимся в системе и максимизирующей предпочтения как системы в целом, так и отдельных элементов.

Ограничения механизма функционирования были выбраны из условия исключения ситуаций, в которых отдельный элемент может выбрать «невыгодное» центру по тем или иным соображениям состояние. Невозможность элементам выбрать данное состояние обеспечивается системой штрафов, накладываемых на предприятие при отклонении его состояния от планируемого, а также перераспределением основных видов ресурсов и. .производственной программы между элементами системы.

Процедура формирования данных в системе реализована имитационной моделью предприятия. Модель поставляет центру информацию о состояниях, выбранных элементами системы. Настоящая информация используется центром для организации контроля за выполнением элементами ограничений механизма функционирования и выработки управляющих паI раметров, способствующих их выполнению.

При построении системы предполагалось, что каждый элемент и система в целом имеют набор целевых функций и их поведение (правило выбора) направлено к оптимизации данных функций.

Правила выбора в данной системе могут быть и не формализованы, т. е. выбор варианта осуществляется ЛПР.

Пятый этап настоящей работы был связан с разработкой методических положений по реализации системы на ЭВМ. Как показала практика процесс использования имитационных систем имеет ряд особенностей, а именно:

— работа с системой осуществляется в диалоговом режиме,.

— пользователями являются люди,-не имеющие глубокого математического образования и знаний о программной организации подобных систем.

В свете вышесказанного на данном этале были сформулированы требования, предъявляемые пользователями к подобным системам, и определены основные положения по построению таких систем. На этом же этапе разработан сценарий проведения ЛПР экспериментов с имитационными моделям! системы и создано программное обеспечение имитационной системы.

Последний этап работы был связан с проведением серий имитационных экспериментов. При этом была осуществлена значительная работа по созданию информационной базы для моделирования. Эксперименты позволили более строго отработать процедуры человеко-машинного диалога, проверить чувствительность системы к изменению параметров управления.