Оптимальные методы в совершенствовании планирования и управления производством
Содержание
1 Содержание ЭММ и методика
их построения. Роль оптимальных
методов в совершенствовании
планирования и управления
2 Экономико-математические модели оптимальной загрузки производственных мощностей
3 Постановка и содержание
ЭММ отраслевого
Список использованных источников
1. Содержание ЭММ и методика
их построения. Роль оптимальных
методов в совершенствовании
планирования и управления
Содержанием любой экономико-математической
модели является выраженная в формально-математических
соотношениях экономическая сущность
условий задачи и поставленной цели.
В модели экономическая величина
представляется математическим соотношением,
но не всегда математическое соотношение
является экономическим. Описание экономических
условий математическими
По содержанию различают экономико-математические и экономико-статистические модели. Различие между ними состоит в характере функциональных зависимостей, связывающих их величины. Так, экономико-статистические модели связаны с показателями, сгруппированными различными способами. Статистические модели устанавливают зависимость между показателями и определяющими их факторами в виде линейной и нелинейной функции. Экономико-математические модели включают в себя систему ограничений, целевую функцию.
Система ограничений состоит из отдельных математических уравнений или неравенств, называемых балансовыми уравнениями или неравенствами.
Целевая функция связывает между собой различные величины модели. Как правило, в качестве цели выбирается экономический показатель (прибыль, рентабельность, себестоимость, валовая продукция и т. д.). Поэтому целевую функцию иногда называют экономической, критериальной. Целевая функция - функция многих переменных величин и может иметь свободный член.
Критерий оптимальности -
экономический показатель, выражающийся
при помощи целевой функции через
другие экономические показатели. Одному
и тому же критерию оптимальности
могут соответствовать
Из максимизируемых критериев можно выделить такие, как: число наборов конечных продуктов, валовая, конечная, чистая и условно чистая продукция, прибыль, рентабельность и др.
Решением экономико-
Если экономико-математическая модель задачи линейна, то оптимальный план достигается в крайней точке области изменения переменных величин системы ограничений. В случае нелинейной модели оптимальных планов и оптимальных значений целевой функции может быть несколько. Поэтому необходимо определять экстремальные планы и экстремальные значения целевой функции. План, для которого целевая функция модели имеет экстремальное значение, называют экстремальным планом, или экстремальным решением.
Целевая функция, зависящая
от переменных величин в заданной
области изменения последних, всегда
достигает наибольшего и
Таким образом, для принятия оптимального решения любой экономической задачи необходимо построить ее экономико-математическую модель, по структуре включающую в себе систему ограничений, целевую функцию, критерий оптимальности и решение.
Методика построения экономико-математической модели состоит том, чтобы экономическую сущность задачи представить математически, используя различные символы, переменные и постоянные величины, индексы и другие обозначения.
Все условия задачи необходимо записать в виде уравнений или неравенств, поэтому, в первую очередь необходимо определить систему переменных величин, которые могут для конкретной задачи обозначить искомый объем производства продукции на предприятии, количество перевозимого груза поставщиками конкретным потребителям и т. д. Как правило, для обозначения переменных величин используются буквы: x, y, z, а также их модификации. Например, модификация переменной x: и т. д. Аналогичные модификации могут быть и для других переменных, используемых в модели. Переменные x1, x2, … , хn могут обозначать объемы производства продукции соответственно первого, второго и так далее п-го вида. Для индексации, как правило, используются латинские буквы: i, j, s, l. Количество переменных может обозначаться буквами n, k, m. По каждой переменной для конкретной задачи дается словесное пояснение.
Целевую функцию - цель задачи - чаще всего обозначают буквами f, F, Z. Постоянные величины обычно обозначают буквами: a, b, c, d и т. д.
Ограничения модели должны отражать все условия, формирующие оптимальный план. Однако практически учесть все условия задачи для достижения цели невозможно, достаточно учесть основные условия. Естественно, полученная модель будет упрощенной по сравнению с реальной, которая отражала бы все условия поставленной задачи.
Итак, в упрощенном виде экономико-математическая модель представляет собой:
1) систему ограничений - равенства, неравенства вида больше или равно (≥), меньше или равно (≤);
2) условия неотрицательности переменных, исходя из экономической или физической сущности переменных
3) целевую функцию.
Математически общую модель задачи можно представить в виде:
Найти значения n переменных x1, x2, … , хn, которые удовлетворяют системе ограничений:
f(x1, x2, … , хn) {≤,=,≥} bi (); (1.1)
и максимизируют или минимизируют целевую функцию
Z = f(x1, x2, … , хn,)
Если на переменные налагается условие неотрицательности, тогда в модель задачи вводится условие:
(1.3)
Иногда на переменные налагается условие целочисленности, тогда его можно записать в виде:
, или 1, или 2, или 3 и т. д.
Если ограничения (1.1) и целевая функция (1.2) линейны относительно переменных, то модель называют линейной. В случае, если хотя бы одна из функций fi и Z нелинейна, то модель называют нелинейной.
Одной из важнейших предпосылок создания единой системы оптимального управления народным хозяйством является разработка теории оптимального функционирования экономики. Ее отличительная особенность состоит в последовательном применении принципа оптимальности, к решению всего сложного комплекса проблем анализа, планирования и управления народным хозяйством. На основе понимания экономики как сложной системы, реализующей объективный критерий оптимальности своего развития, теория оптимального функционирования экономики исследует в качественном и количественном аспектах проблемы соизмерения затрат и результатов производства, рационального распределения и использования ограниченных трудовых и материальных ресурсов общества, оптимальных темпов и пропорций развития народного хозяйства, наилучшего сочетания интересов производственных единиц и всего общества и др.
Существенное значение имеет
разработка экономико-математического
обеспечения системы
Для создания информационного
обеспечения системы
В условиях применения экономико-математических
методов и электронной
Наконец, система оптимального управления народным хозяйством нуждается в мощномтехническом обеспечении в виде государственной сети вычислительных центров, сопряженной с; автоматизированной сетью связи страны. Как и система экономической информации, сеть вычислительных центров должна строиться по междуведомственному принципу. Вычислительные центры (от низовых до головного) должны быть оснащены достаточно мощными вычислительными машинами, приспособленными к экономическим расчетам, и связаны между собой с помощью современных средств электрической связи. Единая государственная сеть вычислительных центров будет осуществлять хранение, обработку и передачу всей экономической информации в стране, и все расчеты по оптимальному планированию и управлению народным хозяйством.
Народнохозяйственную
2 Экономико-математические модели оптимальной загрузки производственных мощностей
Модели оптимальной загрузки
производственного оборудования относятся
к линейно программным моделям,
которые могут быть успешно использованы
для текущего планирования. На основе
этих моделей отыскивается оптимальный
вариант формирования или распределения
производственной программы по группам
оборудования, позволяющий улучшить
технико-экономические
Пусть j - индекс (номер) вида производимой продукции или осуществляемых деталеопераций. При продуктовой классификации это могут быть виды деталей, узлов, а также готовых изделий. В общем случае – j=1, ... ,n , где n - общее число производимых видов продукции.
Коэффициенты затрат времени обработки детали j-го вида на оборудовании i-ой группы (для удобства можно рассчитывать затраты на обработку 10, 100 шт. и т. д.) рассчитываются па базе технологической нормы времени обработки детали рассматриваемого вида на определенной группе станков с учетом планового коэффициента выполнения прогрессивных норм по следующей формуле:
,
где fij - технологическая норма времени обработки детали вида j на оборудовании i-ой группы (в станко-час);
- -
плановый коэффициент
выполнения норм на i-ой группе оборудования;
- коэффициент приведения норм к прогрессивному уровню.
Норму времени fij получают непосредственно из операционных и технологических карт процесса обработки деталей. При этом она рассматривается как сумма штучного времени обработки деталей на данной группе станков (определяемого типом станка, режимом его работы, наличием оснастки и приспособлений, а также количеством деталей, обрабатываемых на одном приспособлении одновременно).
В рассматриваемой линейной модели загрузки оборудования такие параметры, как размер партии деталей, очередность их обработки на различных станках, календарные графики загрузки оборудования и т. п., не оптимизируются. Они принимаются заданными для каждого из производственных способов.
Обозначим полезный фонд времени (в станко-час) по i-й группе оборудования через Аi
. Ограничения по полезному
фонду времени работы каждой
группы оборудования зададим
исходя из действительного (
Следует отметить, что по отдельным производственным участкам, где используется недорогое и недефицитное оборудование или выпускается крупногабаритная продукция (например, в формовочных отделениях литейных цехов), лимитирующими факторами могут быть производственные площади.
В принятых обозначениях имеем следующую систему ограничений модели оптимальной загрузки мощностей:
● потребность в фонде времени работы оборудования не должна превышать действительного фонда времени
(1)
здесь yi - величина резерва времени по i-й группе оборудования, этот «резерв» образуется, если имеет место недогрузка оборудования группы i;
● ограничения неотрицательности переменных
(2)
Во внутризаводском
(3)
При использовании этого критерия подбирается такая номенклатура выпуска продукции, которая обеспечивает максимальный коэффициент загрузки оборудования. Таким образом, цель, состоящая в максимизации выпуска продукции (повышения рентабельности), достигается косвенно, через максимизацию загрузки оборудования, что соответствует, в известной мере, внутрицеховому критерию наилучшего использования мощностей. Такой подход с практической точки зрения привлекает главным образом своей простотой.
Для приведения в определенное соответствие подбираемой номенклатуры выпуска продукции установленному плану может быть целесообразно формулировать в модели (1) - (3) двусторонние ограничения по производственной программе:
где E2 – множество видов продукции, по которым такие ограничения существенны.
Развитие модели (1) - (3) состоит
в рассмотрении ряда производственно-
При применении моделей загрузки взаимозаменяемых групп оборудования определяется оптимальный вариант использования фонда времени работы станков, которые могут выполнять одинаковые деталеоперации, но с различной производительностью. Например, определяется максимальная загрузка парка универсальных токарных станков, оснащенных различными инструментами и приспособлениями, полуавтоматических и автоматических станков и т. п. Типовой моделью, с помощью которой решаются такие задачи, является модель распределительной или -задачи линейного программирования.
Модель загрузки взаимозаменяемых групп оборудования отличается специфической структурой формулировки производственных способов: по каждому способу деталь определенного j-го вида производится лишь на одной i-й группе оборудования, затраты станочного времени при этом составляют (станко-час/шт.). При этом в систему ограничений включаются способы производства деталей каждого вида на каждой группе оборудования.
Интенсивность применения технологии (i, j) характеризует производство деталей j-го вида на i-м оборудовании хij (шт.), а эффективность ее использования выражается показателем прибыли pij (руб./шт.) или затрат cij (руб./шт.). Если же j-я деталь не может быть произведена на i-й группе оборудования, то технология (i, j) получает «запрет» - искусственно заниженный показатель прибыли или завышенный показатель себестоимости, что гарантирует неиспользование этого способа в оптимальном плане.
Система ограничений модели оптимизации загрузки взаимозаменяемых групп оборудования содержит:
● баланс между необходимым
и располагаемым фондами
(4)
● ограничения неотрицательности
(5)
● ограничения на выпуск продукции всех видов
(6)
Функция цели – максимум суммарной прибыли от производства всей продукции:
(7)
При заданной программе Вj план загрузки взаимозаменяемых групп оборудования, определяемый по критерию максимума прибыли, совпадает с решением задачи на минимум себестоимости. В этом случае система ограничений модели не изменяется, а целевая функция принимает вид:
,
где сij - себестоимость изготовления детали вида i на j-ой группе оборудования.
При решении задачи на минимум затрат станочного времени в ограничениях и критерии оптимальности будут использоваться одни и те же показатели (станко-час/шт.), т. е. целевая функция примет вид:
В модели оптимальной загрузки взаимозаменяемых групп оборудования может быть также использован ассортиментный критерий оптимальности.
Практически важным является случай, когда распределительная задача сводится к транспортной задаче линейного программирования. Транспортная задача есть частный случай - задачи при всех . Ее специфика заключается в том, что ресурсы и потребности выражаются в одних и тех же единицах, в то время как в распределительной задаче единицы измерения ресурсов (фонд времени работы оборудования в станко-час) и продукции (программа в шт.) различаются. Для сведения задачи максимизации загрузки оборудования к транспортной задаче необходимо выразить ресурсы и продукцию в стандартных станко-часах, что удастся сделать, если производительность каждой группы станков, включенных в рассмотрение, но всем деталям в одинаковое число раз отличается от производительности одного из станков, принятого за стандартный.
3. Постановка и содержание
ЭММ отраслевого
Модели
Объектами ООРР являются предприятия,
месторождения сырьевых ресурсов, трубопроводы
и т. д. Как действующие, так и
проектируемые по альтернативным вариантам
их развития. Они увязываются в
моделях с конкретными
Важным условием решения
задач ООРР является соблюдение определенной
последовательности перехода от одного
отраслевого блока к другому.
Блоки располагаются в таком
порядке, чтобы решение предшествующей
отраслевой задачи предоставляло максимум
информации для решения последующей
задачи. Очевидно, что полностью
обратные связи исключить нельзя,
но их можно свести к минимуму. По
мнению академика А. Г. Аганбегяна систему
отраслевых блоков можно представить
в следующей
- агрокомплекс;
- химический комплекс;
- машиностроительный комплекс;
- комплекс черной металлургии;
- комплекс цветной металлургии;
- топливно-энергетический комплекс;
- лесопромышленный комплекс;
- транспорт.
Задачи ООРР дадут экономический
эффект в том случае, если при
их построении будут использоваться
достоверные исходные данные. Прогноз
развития отрасли требует формирования
большого круга показателей и
оценки их численных значений. Состав
исходной информации определяется постановкой
задачи и выбранной экономико-
1) необходимый объем
2) альтернативные способы
функционирования действующих
3) возможные пункты размещения
предполагаемых новых
4) ожидаемая потребность в продукции в разрезе районов потребления;
5) затраты на транспортировку продукции от предприятий до районов потребления.
При использовании динамической модели исходные данные готовятся в разрезе временных интервалов, обусловленных постановкой задачи.
Задачи ООРР занимают промежуточное
положение между моделями оптимального
планирования микроэкономики (управление
работой предприятиями, фирмами, потребителями)
и макроэкономическими моделями
прогнозирования и
Выход в этой ситуации не
в отказе от разработки и решения
задач ООРР, гарантирующих социально-
Рассмотрим общую
Обозначим:
i - номер предприятия ;
j - номер вида продукции
k - номер варианта развития i-го предприятия
s - номер вида ресурсов
Bj - необходимый объем продукции j-го вида;
Ds - общий объем ограниченных ресурсов s-го вида;
- объем производства j-ой продукции на i-м предприятии при k-ом варианте его развития;
- величина расхода s x ресурсов на i-м предприятии при k-ом варианте его развития;
- искомые величины (булевы переменные),
означающие интенсивности
- значение оценок переменных в целевой функции модели (величина капиталовложений на i-м предприятии при k-ом варианте его развития, приведенные затраты и т. д.).
В принятых обозначениях задача сводится к следующему: найти значения переменных , при которых минимизируется величина целевой функции
(1)
и выполняются условия
(2)
- все предприятия отрасли должны произвести не меньше заданного объема по каждому виду продукции;
(3)
- все предприятия отрасли могут использовать дефицитные ресурсы в рамках имеющихся возможностей или лимитов;
(4)
- условие целочисленности переменных величин. Переменная величина равна единице, если данный вариант развития i-го предприятия используется в оптимальном плане, или равен нулю, если он не используется.
В задачах оптимального отраслевого регулирования существует большое множество вариантов плана (векторов ) удовлетворяющих условиям (1) – (4). Во время решения задачи на ЭВМ из этого множества выбирается такой вектор интенсивности , при котором минимизируется значение целевой функции (1). Эти значения будут оптимальным планом при принятых условиях. Подстановка этого вектора в систему (1) – (4) позволит определить конкретные показатели плана.
При решении конкретных задач в систему (1) – (4) могут вводиться дополнительные ограничения и переменные величины. Например, ограничения на мощность отдельных предприятий или группы предприятий; ограничения и переменные, отражаемые возможность взаимозамещаемости отдельных ресурсов или продукции и т. д.
Рассмотрим данную модель на условном примере:
Пусть требуется произвести
Развернутая запись задачи будет иметь вид:
Результат решения данной задачи:
Х* = (0;1;0;1)
f(Х*) = 17(8+9)
Прогнозируемый объем производства двух видов продукции необходимо разместить на двух предприятиях отрасли в соответствии с полученными значениями искомых переменных величин в оптимальном плане:
Список использованных источников
1. Экономико-математические методы и модели. Под ред. Кузнецова А.В. Минск, БГЭУ, 1999 г.
2. Математические методы в планировании отраслей и предприятий. Учебное пособие под ред. Попова И.Г. М., Экономика, 1981 г.
3. Терехов Л.Л. Экономико-
http://www.coolreferat.com/

- Оптимальный двигательный режим
- Оптимальный двигательный режим как средство сохранения здоровья
- Оптимальный двигательный режим как средство сохранения здоровья
- Оптимальный домашний компьютер
- Оптимальный и запретительный тариф
- Оптимальный продуктовый набор и его физиологическая характеристика
- Оптимальный размер запаса
- Оптимальная защита дорогой электроники
- Оптимальная структура капитала
- Оптимальная структура капитала
- Оптимальная структура мировой энергетики: состояние проблемы и прогнозные оценки
- Оптимальное распределение ресурсов
- Оптимальные валютные зоны
- Оптимальные запасы продукции торговой фирмы