Оптимизационные модели межотраслевого баланса (стр. 3 из 6)

Модель межотраслевого баланса как частный случай оптимизационных моделей

Оптимизационные модели по сравнению с балансовыми представляют собой более совершенный тип моделей социалистической экономики. Однако было бы неправильно противопоставлять их друг другу. Во-первых, основные условия балансовых моделей обязательно включаются в оптимизационные модели. Во-вторых, балансовые модели могут интерпретироваться и исследоваться как частный случай оптимизационных моделей.

Попытаемся сформулировать модель межотраслевого баланса на языке оптимизационных задач. Рассмотрим систему уравнений межотраслевого баланса производства и распределения продукции совместно с ограничением по трудовым ресурсам производственной сферы:

(21)

Основная задача плановых расчетов с помощью этой модели состоит в том, чтобы при заданном векторе Y⁰ = (

) и имеющихся трудовых ресурсах L найти вектор необходимых объемов производства X = (x_j). Покажем, что эту задачу можно представить в виде задачи линейного программирования:

(22)

Эта задача отличается от (21) только тем, что допускается получение конечной продукции сверх заданных минимальных объемов, а затраты трудовых ресурсов минимизируются. Очевидно, что реальным экономическим условиям отвечают только такие решения X* = (x*), при которых

.

Задаче (22) соответствует двойственная задача, с помощью которой находятся оптимальные оценки продукции

:

(23)

Оптимальный план X* задачи (22) характеризуется следующими свойствами:

· он единственный;

· если Y⁰ > 0 (или Y⁰≥ 0 и А – неразложимая матрица), то Х* > 0;

· балансы производства и распределения продукции выполняются строго как равенства, т. е. излишки конечной продукции не производятся;

· оптимальный план X* не зависит от коэффициентов целевой функции t_J ≥ 0.

На рис. 1 видно, что оптимальный план всегда является вершиной «клюва» при любых допустимых наклонах целевой функции. Обе задачи (и прямая, и двойственная) всегда имеют единственное решение, если матрица А продуктивна и Y⁰ ≥ 0. При этом решение прямой оптимизационной задачи сводится к решению системы уравнений и поэтому оно не зависит от значений коэффициентов минимизируемой функции. Решение двойственной задачи находится из системы уравнений и поэтому оно не зависит от коэффициентов минимизируемой функции. При этом оптимальные оценки продукции равны коэффициентам полных трудовых затрат.

Равенство функционалов прямой и двойственной задачи

имеет место при любых положительных значениях t_j и . Оно означает, что суммарная оценка всей конечной продукции равна сумме трудовых затрат в народном хозяйстве.

Оптимизационная модель межотраслевого баланса продукции и производственных мощностей.

При анализе возможностей использования модели межотраслевого баланса в планировании отмечалось, что при краткосрочном планировании наиболее существенными ограничениями роста производства являются наличные производственные мощности.

Решение модели должно удовлетворять условиям x_j ≤ N_j, где N_j – максимально возможный выход продукции j с производственных мощностей планируемого года. Так же, как и в § 1, включим в модель условия оптимизации конечной продукции (27), обозначая вектор ассортиментных коэффициентов прироста конечной продукции

, а вектор заданных объемов конечной продукции Q = (q_i).

В векторно-матричных обозначениях модель имеет вид:,

(24)

Решение модели существует, если значения компонент вектора Q заданы не слишком большими. Оптимальный план обращает первую группу условий строго в равенства (невыгодно производить сверхкомплектные излишки конечной продукции). Поэтому в дальнейшем анализе исходим из того, что (Е – А) X –

= Q, откуда

(25)

Поскольку

, то при условие Х ≥ 0 всегда выполняется. Вследствие этого задача сокращается:

Вектор

представляет собой коэффициенты полных потребностей в продукции для получения одного комплекта конечной продукции; есть вектор максимально возможных объемов продукции для получения переменной части конечной продукции. Очевидно, что

(26)

Определив

, находим X* = β + (E – A)^–1Q.

Таким образом,

определяется «узким» местом в системе производственных мощностей. Как правило, мощность только одного вида продукции будет использована полностью. Оптимальная оценка мощности по этому виду продукции (k) равна .

Выявление дефицитной мощности служит сигналом для ее максимального расширения в планируемом году за счет концентрации строительства на пусковых объектах, дополнительных поставок оборудования, изменения специализации соответствующих предприятий и режима их работы (сменности) и т. д.

Для определения программы первоочередных мероприятий по расширению производственных мощностей целесообразно упорядочить мощности по их дефицитности.

Для каждого вида мощности рассчитаем показатель

, характеризующий максимальное число комплектов конечной продукции, которое можно получить с мощности вида j при условии неограниченности других мощностей. Упорядочив ряд чисел , начиная с , получим последовательность мощностей, упорядоченную по степени их дефицитности. При новой нумерации разности покажут прирост числа комплектов конечной продукции после «расшивки» k-го «узкого» места в системе производственных мощностей.

По модели (24) можно проводить многовариантные расчеты, показывающие влияние изменения параметров а_ij,

, N_j на объемы производства и конечной продукции. В результате таких расчетов выявляется группа устойчиво дефицитных мощностей, на расширение которых ресурсы должны направляться в первую очередь. Важным направлением развития модели является непосредственный учет в ней элементов случайности и неопределенности. Разработана и экспериментально апробирована модель, в которой производственные мощности N_i рассматриваются как случайные независимые величины.

Модели с ограничениями по общим ресурсам.

Рассмотрим модель, в которой балансы производства и распределения продукции дополняются ограничениями по общим невоспроизводимым ресурсам:

(27)

Подставляя (25) в ограничения по общим ресурсам, получаем

или

(28)

где

= ( _s) = (E – А) ^–1

– вектор полных затрат ресурсов на один комплект прироста конечной продукции, – вектор ресурсов, которые могут использоваться для получения переменной части конечной продукции.