Агроресурсы

Формирование устойчивых агроэкосистем: теория и практика. – К.: Аграрная наука, 2005. – С. 350-451, а также:

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АГРАРНЫХ ПРОИЗВОДСТЕННЫХ СИСТЕМ

Постановка проблемы. Сельскохозяйственное предприятие, которое не заботится о перспективах своего развития, неизбежно оказывается в так называемом состоянии равновесия на низком уровне, которое характеризуется тем, что большая часть ресурсов предприятия в той или иной форме расходуется на внутреннее потребление, чем и достигается некоторое состояние равновесия, которое достаточно устойчиво в статическом смысле. Такое состояние практически оказывается безрисковым.
В то же время подобное предприятие не может сохранить свой рейтинг среди других аналогичных предприятий в динамике, поскольку среди них всегда найдутся такие, которые значительное внимание уделяют своему перспективному развитию, благодаря чему улучшаются характеристики, и они выходят на более высокий уровень экономического равновесия, В этом соревновательном процессе в настоящее время существенную, во многих случаях определяющую, роль играет повышение эффективности производства путем использования наукоемких и ресурсосберегающих технологий. Применения новых видов конкурентных преимуществ, таких, как автоматизированные системы управления, ядром которых являются системы поддержки принятия решения, гибкие автоматизированные производства, системы информационных технологий.
Следует считать непреложным факт, что всякая попытка выхода из состояния равновесия на низком уровне связана с необходимостью усиления динамической составляющей в хозяйственной деятельности предприятия, что в свою очередь приводит к требованию работы в условиях неопределенности. Это связано с тем, что стремление к развитию означает, что существенная доля производимого продукта и полученного от его реализации дохода должны быть отвлечены на расходы, возможные результаты которых могут оцениваться только с некоторой вероятностью, имеют долговременный характер, а их эффективность может быть оценена только в будущем. К такого рода расходам относятся в первую очередь затраты на поддержание и модернизацию существующих основных производственных фондов (активов), научно-исследовательские и опытные работы в области создания новых агротехнологий и видов продукции, а также на приобретение патентов и лицензий на производство продукции внешнего происхождения.
Создание и развитие базы для новых технологий связано с значительным отвлечением средств на инвестиции в дальнейшее развитие потенциала производства, что неизбежно связано с усилением неопределенности в реализации принимаемых решений, а следовательно, и с увеличением риска в достижении намеченных результатов.
В решении подобных проблем следует исходить из того, что всякая динамично развивающаяся производственная система является системой с обратной связью. Это означает, что в такой системе, помимо исполнительного ядра (собственно процесса производства) и управляющей подсистемы и прямой цепи управления (администрации), существует механизм обратной связи. Основное назначение такой управляющей подсистемы состоит в том, чтобы на основе измерения получаемых результатов и их сравнения с планируемыми вырабатывать определенные рекомендации и предложения для управления производством и хозяйством в целом.
Анализ проблемы управления сельскохозяйственным предприятием показывает, что его необходимо рассматривать во всем многообразии связей различных отраслей производства (растениеводства, животноводства, рыбоводства, пчеловодства и др.), физико-географических условий, имеющейся в регионе предприятия сельскохозяйственной инфраструктуры, рыночной коньюктуры сельхозпродуктов, действующего законодательства и многого другого. Рассматривая с этой точки зрения сельскохозяйственное предприятие, можно сделать вывод о том, что оно обладает всеми свойствами сложной системы, функционирование которой происходит в условиях неопределенности (природные условия) и конфликта, что связано с рыночной коньюктурой.
Методика проведения исследований. Известно, что основным инструментом системного анализа является моделирование. В терминах основных концепций системного анализа модель представляет собой некоторое множество связей, объединяющих цели, стратегии и состояния природы. Такая концепция модели включает показатель времени как существенный фактор, свойственный большинству решаемых проблем. В общем случае точка на оси времени, в которой принимающий решение избирает стратегию, предшествует той точке, в которой он реализует исход. Это утверждение означает, что в момент оценки альтернатив результаты являются прогнозами будущих исходов как результата взаимодействия различных сочетаний стратегий и состояний природы. Фундаментальная ценность модели состоит в ее способности изменять реальный процесс. Для большинства проблем, стоящих перед сельскохозяйственным предприятием, процедура проведения эксперимента в масштабах всего хозяйства либо неприемлема, либо неосуществима. Подобный эксперимент имеет для него слишком опасные последствия. Поэтому при анализе проблемы мы нуждаемся в таком имитаторе исследуемого предприятия. Который можно было бы использовать для испытаний взамен реальной системы. Таким имитатором служит модель, которая должна отражать наиболее существенные закономерности преобразования природных, материальных, финансовых, информационных, энергетических и трудовых ресурсов в сельскохозяйственную продукцию.
В настоящей модели за основу принято математическое описание функционирования основных отраслей хозяйства предприятия, после чего оно рассматривается как субъект предпринимательской деятельности, для чего все ресурсы и продукция выражаются в стоимости (денежной) форме. В итоге получается система взаимосвязанных типовых модулей для определения показателей, для принятия решений по планированию объемов производства, назначению цен на продукцию, управлению переменными и постоянными затратами, по объему необходимых кредитных средств, по оценке возможной прибыли и накоплению собственных финансовых средств.
Каждый из рассматриваемых производственных или экономических показателей может определяться отдельно. Но на практике возникают ситуации, когда руководителям предприятия необходима информация одновременно по нескольким или по всем показателям сразу. Для этих целей целесообразно иметь такую комплексную модель.
Решение задачи. Анализ уже разработанных моделей сельскохозяйственного предприятия показывает, что доминирующим показателем является вектор объемов производства Х(n), от которого зависят практически все остальные показатели. При этом показатель Х(n) в различных моделях представлен или как выходной параметр модели или как задаваемый (планируемый) выходной параметр. Поэтому основным блоком комплексной модели является блок (модуль) сельскохозяйственного производства, выходом которого является вектор объемов производства Х(n). В качестве такой модели выступает некоторая совокупность подмоделей производства продукции животноводства и растениеводства.
Для определения объемов производства предприятия в следующем году необходимо определить его возможности получения растениеводства и животноводства. Эти возможности зависят от результатов хозяйствования в текущем году, климатических условий, принятых направлений развития хозяйства, его ресурсной обеспеченности.
Рассмотрим более подробно производственный модуль (рис.1). При его использовании работа начинается с ввода паспорта хозяйства, в котором содержатся следующие данные:

(а) природная зона;
(б) рельеф местности (желательно цифровая карта);
(в) общая характеристика;
(г) производственные, финансовые и ресурсные характеристики отдельных отраслей хозяйства.
В качестве входных данных производственного модуля выступают, также результаты хозяйствования в n-м (рассматриваемом) году:
(а) продуктивность культур и валовое производство растениеводческой продукции;
(б) запасы грубых, сочных и концентрированных кормов;
(в) состояние животноводческой отрасли и ее результативность;
(г) общее финансовое состояние хозяйства и финансовое состояние его отдельных отраслей;
(д) состояние дел на рынках сельскохозяйственной продукции.
Задача управления сельскохозяйственным производством в своей сущности является оптимизационной задачей, решение которой значительно осложняется теми обстоятельствами, что она обладает высокой размерностью, (2) она многокритериальная, поскольку вместе с интегрированной оценкой хозяйства каждая из отраслей должна оцениваться своими, присущими только ей, показателями и (3) решениями задачи происходит в условиях жестких ресурсных ограничений.
Функционально информационно-программный комплекс (ИПК) включает в себя три подсистемы (рис.1):
- подсистему создания модели исследуемой системы (объекта, процесса);
- подсистему анализа модели;
- подсистему выработки (синтеза) вариантов решений.
Назначением подсистемы создания модели является настройка ИПК на исследуемую область введением в него многоаспектного описания сложной системы. Результатом ее работы является создание имитационной модели исследуемой системы (ее подсистем, узлов, агрегатов).
Подсистема анализа модели предназначена для вскрытия законов и закономерностей функционирования исследуемой системы на ее модели, в результате чего исследователь должен получить банк актуальных закономерностей, описывающих систему.
Подсистема выработки вариантов решений обеспечивает разработку в интенсивном режиме рекомендаций для принятия решений, направленных на повышение эффективности функционирования системы. Основным результатом ее работы являются количественные оценки вариантов структур анализируемых систем, а также рекомендации в виде допустимых диапазонов значений параметров исследуемой системы, обеспечивающих ее функционирование с требуемой эффективностью.
Рассмотрим более подробно последовательность вычислительных процедур при формировании модели сельскохозяйственного предприятия

1.Зададим случайные векторы поголовья животных и их продуктивности в
следующем (n +1) году

Vж = randi(П min, П max ), (1)

где П min, П max – минимальные и максимальные значения поголовья животных (птицы) в хозяйстве и их продуктивности, которые выбираются с таким расчетом, чтобы (1)не занизить возможностей хозяйства и в то же время (2) рассмотреть варианты возможного роста объемов продукции животноводства.
Для заданного вектора продуктивности рассчитываются рационы кормления животных, а с учетом вектора поголовья – годовые потребности животных в концентрированны, грубых и сочных кормах.
В зависимости от направленности хозяйства в этой процедуре могут отсутствовать те направления животноводства, которых нет в рассматриваемом хозяйстве. Например, если в хозяйстве имеется только крупный молочный рогатый скот и свиноводство. Нет смысла вводить в модель элементы расчета потребностей в кормах для овец и птицы.
2. По данным о производстве и заготовке в текущем году концентрированных, грубых и сочных кормов, проверяется выполнение условий достаточно изаготовленной кормовой базы для обеспечения поголовья указанными кормами и получения заданной продуктивности.
3. В случае, если для заданных случайных векторов поголовья и продуктивности выполняются условия п. 2, они заносятся в множество допустимых. Если же условия не выполняются, вариант исключается из рассмотрения и следует переход к п.1 для выбора следующего варианта.
4. Для допустимого варианта рассчитывается, необходимость поголовья в зеленых кормах.
5. Рассчитываются площади, которые необходимо выделить на следующий год под зеленые корма с учетом наличия в хозяйстве природных лугов и пастбищ.
6. Определяется необходимость выделения и организации в хозяйстве зеленого конвейера.
7. Для допустимых векторов поголовья и продуктивности рассчитывается выход навоза.
8. Для заданных затрат трудовых и материальных ресурсов и цен на продукцию животноводства прогнозируется экономическая эффективность отрасли в следующем году.
На этом заканчивается первый этап решения производственного модуля предприятия (рис. 2).
На втором этапе производственного модуля осуществляется в цикле, главная особенность которого состоит в том, что планирование растениеводства на следующий год практически полностью определяет возможности по развитию животноводства на два года вперед.
Каждый цикл решения состоит из следующих блоков:
1. Задание параметров животноводства на n+2-й год, где n-й год текущий.
11. Расчет для этих параметров необходимой кормовой базы, посевных площадей под все необходимые кормовые культуры и оценка экономической эффективности животноводства.
111. Выделение полей под прифермский и кормовые севообороты при условии обеспечения:
(1) минимума суммарного расстояния от фермы до полей прифермского севооборота
min ∑Qij
(2) необходимых площадей прифермского и кормового севооборотов
min∑(Sij ≥ Skzza)
(3) достаточности различных кормовых культур в кормовом севообороте для обеспечения рационального рациона животных
min∑(Skj ≥ Skzza)
где Кj –доля j–й культуры в рационе питания животных;
(4) рационального чередования кормовых культур в кормовом севообороте.
1V. Определение для оставшихся площадей рациональной структуры посевных площадей на n + 1-й год с учетом все технологических, природоохранных ограничений, оценка экономической эффективности растениеводства. При этом каждый случайный вектор распределения посевных площадей подвергается проверкам на:
(1) выделение угодий с учетом их экологически безопасного использования (по уровню эродированности почв и геоморфологических характеристик);
(2) рациональное чередования сельхозкультур в севооборотах (проверяется на матрице совместимости с предшественниками);
(3) обеспечение допустимой насыщенности севооборотов отдельными культурами;
(4) почвозащитную эффективность возделывания культур (потери почв от водной и ветровой эрозии);
(5) распределения посевных площадей полевых культур по видам использования продукции;
(6) гарантированное производство продукции профилирующих отраслей;

(7) использование производственных внутренних ресурсов хозяйства.
Назначая определенные контрольные цифры развития хозяйства в течение 5-6 лет, можно методом динамического программирования, используя такую циклическую процедуру, определить близкую к рациональной программу управления развитием сельскохозяйственного предприятия.
Поскольку вычисления в каждом цикле повторяются многократно, в базе данных у лица, принимающего решение, накапливается некоторое множество допустимых вариантов решения задач, каждое из которых удовлетворяет всем накладываемым ресурсным, финансовым, экологическим, почвозащитным, другим ограничениям и содержит:
1. предполагаемую возможную оптимальную численность поголовья животных;
2. возможную продуктивность;
3. распределение культур по полям севооборотов;
4. количество органических и минеральных удобрений, их распределение по полям;
5. соответствующие приведенным вариантам множества показателей экономической и энергетической эффективности;
6. распределение ресурсов на развитие отдельных отраслей хозяйства.
Основные результаты и выводы. На этом множестве вариантов определяются парето-оптимальные параметры функционирования предприятия, обеспечивающие наилучшие результаты, отклонение от которых в сторону улучшения какого-либо одного критерия эффективности обязательно приведет к ухудшению каких-либо других. Эти варианты и представляются на рассмотрение при принятии управленческих решений.
В случае если множество допустимых решений приведет к убыточности хозяйства, необходимо рассмотреть варианты реструктуризации хозяйства, в частности:
- рассмотреть возможности совершенствования структуры посевных площадей с учетом конъюнктуры рынка, приобретения и использования в хозяйстве более продуктивных пород животных, возможность частичной замены химико-техногенных ресурсов на ресурсы биологического происхождения;
- рассмотреть возможности перепрофилирования хозяйства (изменения его направленности), для чего проводятся маркетинговые исследования с целью найти нахождения более перспективных сегментов рынка.