Разработка методов и программного обеспечения для построения сетевых и оптимизационных моделей в системах планирования

Вид материала

Автореферат

Содержание В третьей главе «Вычислительная процедура построения моделей инвестиционного планирования» Основные результаты и выводы Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих работах

Подобный материал:

• Разработка моделей, методов и программного обеспечения для поддержки коммуникационно-информационной, 184.2kb.
• Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Методы оптимизации», 123.01kb.
• Смирнов Иван Евгеньевич группа 225а Разработка веб-приложений на основе технологии, 1545.25kb.
• Разработка автоматизированной системы мониторинга аппаратного и программного обеспечения, 20.06kb.
• Топографический план построения ситуации и рельефа в масштабе 1: 500, с высотой сечения, 362.35kb.
• Рабочей программы дисциплины Микроконтроллеры и микропроцессоры в системах управления, 19.08kb.
• Учебное пособие. 2-е изд., испр, 107.26kb.
• Автореферат разослан 200, 232.65kb.
• Программа вступительного экзамена вмагистратуру по специальности «6M070300-информационные, 73.49kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины разработка и стандартизация программных средств, 362.73kb.

Рисунок 3 - Функциональная схема программного модуля построения сетевых моделей


Случайные ошибки эксперта могут привести к образованию циклов. Поэтому в программе перед переходом на очередную работу предусмотрены проверка сети на наличие циклов и их автоматическое разрушение. Эксперту выдается предупреждение об образование цикла и список входящих в него работ, образовавших его.

Когда все связи между работами установлены, выдается сообщение об окончании построения сети, и программа отображает соответствующий сетевой график. Сетевая модель представляется в виде графа «работы-дуги», при необходимости вводятся фиктивные работы. Сетевой график формируется автоматически.

Программа написана на языке «Visual C⁺⁺». Она отвечает современным требованиям пользовательского интерфейса, имеет подробную справку по всем этапам работы программы. Количество работ в проекте, поддерживаемое программой, зависит от размера оперативной памяти компьютера. На современном компьютере программа позволяет создавать проекты, включающие более 2000 работ.

Программа апробирована в промышленном производстве, при разработке научно-технических проектов. Проводилась временная оценка работы эксперта. Так, на построение небольшого проекта из 40 работ с использованием программы было затрачено порядка 30-40 минут, ручное построение этой сети потребовало более 4 часов. При этом сетевая модель, полученная программным путем, более полно удовлетворяет принципу максимальной независимости работ, чем построенная вручную. В приложении к диссертации приведена сетевая модель, построенная с использованием программного комплекса СМ для инвестиционного проекта по переработке вторсырья на промышленном предприятии РД.

В третьей главе «Вычислительная процедура построения моделей инвестиционного планирования» предлагается методика и разработан алгоритм построения модели для одной из актуальных задач инвестиционного планирования, имеющей целый ряд особенностей по сравнению с обычной постановкой задачи линейного программирования, – динамической модели планирования финансовых ресурсов с учетом показателя риска и ограничений на средний срок погашения инвестиционного фонда для каждого месяца.

Постановка задачи формулируется следующим образом. Для задачи выбора инновационно-инвестиционной стратегии или задачи, связанной с заменой оборудования создается целевой фонд, предназначенный для инвестиций. При этом ставятся три основные цели:

1. При данных возможностях инвестирования и утвержденного графика выплат должна быть разработана либо стратегия, минимизирующая наличную сумму денег, которая составляет первоначальную основу целевого фонда, либо стратегия, максимизирующая денежную наличность к концу периода.
   
2. При разработке оптимальной стратегии средний индекс риска инвестиционных фондов в течение каждого периода не должен превышать заданной величины.
   
3. В начале каждого периода (после того как сделаны новые инвестиции) средняя продолжительность погашения инвестированных средств не должна превышать заданной величины.
   

Необходимо определить оптимальные направления использования ресурсов, так, чтобы среди потенциально реализуемых проектов выбрать наиболее экономически выгодные из них.

Для решения данной задачи сформируем адекватную поставленным целям математическую модель. Пользуясь терминологией, принятой в теории алгоритмов, на основе индивидуальной задачи, сформулированной в диссертации, построим массовую задачу путем параметризации всех ее коэффициентов. Разработанный автомат построения модели, предполагает использование следующих обозначений:

• T – количество месяцев, в течение которых производится расчет с поставщиками оборудования;
  
• L – количество типов проектов, в которые могут быть вложены средства целевого фонда;
  
• _ – объем инвестиций в соответствующий проект;
  
• _ – длительность i-го проекта _;
  
• _ – процент за кредит при вложении средств в i-ый проект _;
  
• _ – индекс риска i-го проекта _;
  
• R – средний индекс риска инвестиционных фондов в течение каждого месяца;
  
• Q – средняя продолжительность погашения инвестиционных фондов;
  
• _ – данные о пополнении целевого фонда или изъятии наличных средств по месяцам _.
  

Задача может решаться при различных целевых функциях:

• при стратегии, минимизирующей наличную сумму денег, которые составят первоначальную основу целевого фонда, целевая функция _;
  
• при стратегии, максимизирующей денежную наличность к концу периода, целевая функция _.
  

Модель линейного программирования будет иметь _ ограничений в форме равенств и неравенств и _ переменных.

Алгоритм автоматизации построения системы ограничений модели можно представить в следующем виде:

1. 
   Ввод исходных данных.
   
2. Формирование нулевой рабочей матрицы _.
   
3. Заполнение матрицы _ исходными данными о возможных вложениях и возврате денежных средств на начало месяца.
   

1. Задаемся типом проекта _. Если рассмотрены все типы проектов, переходим к п. 4;
   
2. Если рассмотрен весь возможный период реализации данного типа проекта, т.е. _, где m – счетчик месяцев, переходим к п. 3.1;
   
3. Если в месяце _ деньги вкладываются в проект _, то _;
   
4. Если в месяце _ проект _ завершается и деньги, вложенные в него, возвращаются с процентами, то _.
   

4. Составление балансовых ограничений на структуру инвестиций для каждого месяца _.
   
5. Формирование рабочей матрицы _, элементы которой будут определять продолжительность каждого проекта:
   

1. 
   Задаемся типом проекта _. Если рассмотрены все типы проектов, переходим к п. 6;
   
2. Если рассмотрен весь возможный период реализации данного типа проекта, переходим к п. 5.1;
   
3. Если в данном месяце деньги вкладываются в проект _, т.е. _, то элементам матрицы f в цикле _ присваиваются значения _, равные продолжительности проекта _ до его окончания;
   
5. Формирование рабочей матрицы _, элементы которой определяют, какие проекты выполняются в рассматриваемый момент времени.
   

1. 
   Задаемся типом проекта _. Если рассмотрены все типы проектов, переходим к п. 7;
   
2. Если элемент матрицы _, т.е. проект _ выполняется, то _, в противном случае _.
   
6. Составление ограничений на средний срок погашения инвестиционного фонда:
   

6. Формирование рабочей матрицы _, элементы которой будут определять уровень риска проектов, выполняемых в рассматриваемый момент времени.
   

1. 
   Задаемся типом проекта _. Если рассмотрены все типы проектов, переходим к п. 9;
   
2. Элементы матрицы f формируются как _.
   

9. 
   Составление ограничений на средневзвешенные риски проектов:
   
   
10. Формирование условий неотрицательности переменных, т.е. _
    
11. Вывод на печать сформированной системы ограничений.
    

Разработанный алгоритм реализован на языке программирования С⁺⁺ и может быть использован в среде Windows любой модификации. Тестирование программы подтвердило правильную работу вычислительной процедуры. В приложении диссертации приведена модель динамического планирования и выбора инвестиционных стратегий, разработанная для промышленного предприятия РД.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
   

Основные научные и практические результаты, полученные в работе, состоят в следующем:

1. Сформулированы основные требования к экономико-математическим моделям. Это достижение необходимого уровня адекватности модели и снижение трудоемкости ее построения.
   
2. Показано, что одним из наиболее эффективных средств представления процессов реализации проектов различного назначения являются сетевые модели. Вместе с тем отмечена сложность их топологического проектирования в силу большой размерности задачи.
   
3. Разработан алгоритм, положенные в основу автоматизации построения сетевых моделей. Основной предпосылкой метода является сформулированный в работе принцип максимальной независимости работ. Его реализация позволяет строить оптимальный вариант топологии сети. Предложена функциональная схема системы автоматизированного проектирования сетевых моделей, предусматривающая контроль качества и адекватности модели, выявления циклов и сшивки отдельных фрагментов сети в единую модель. Представлено теоретическое обоснование алгоритма и тестовые примеры, подтверждающие его достоверность. Разработана программа, прошедшая апробацию на промышленных предприятиях РД.
   
4. Предложено создание комплексного пакета прикладных программ по управлению проектом. Он должен включать в себя, наряду с традиционными модулями расчета временных параметров, решения оптимизационных и распределительных задач, построения календарных планов и модуль автоматизации построения сети.
   
5. Разработан алгоритм построения модели динамического планирования финансовых ресурсов в различные проекты, обеспечивающий выбор проектов из ряда альтернативных в соответствии с критерием максимума прибыли. Представлено его теоретическое обоснование и рабочая программа, тестированная на задаче динамического планирования инвестиций. Методика построения модели была использована на промышленном предприятии РД при разработке бизнес-планов развития и выборе оптимальных инвестиционных стратегий.
   
6. Показано, что предложенные алгоритмы синтеза топологии сетей и динамического планирования финансов относятся к Р-классу сложности, т.е. являются полиномиальными алгоритмами. Это обеспечивает получение результата за время, значительно меньшее, чем для NP-полных задач сложности.
   

Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в следующих работах:

1. Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК:
   

1. Коридзе Э.З. Методика построения модели динамического планирования инвестиций// Региональные проблемы преобразования экономики. - 2010.- №1.- С. 193-199. (0,81 п.л.).
   
2. Коридзе Э.З. Вычислительная процедура построения моделей инвестиционного планирования// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки.– 2010. №16. – С. 81-87. (0,75 п.л.).
   

2. Статьи, опубликованные в других научных журналах и изданиях:
   

3. Коридзе Э.З. Риски в системе управления инвестиционными процессами и меры по их устранению и минимизации// Инвестиции и инновации как важнейший фактор экономического роста: материалы Всероссийской научно-практической конференции.- Махачкала: ДГТУ, 2008.– С. 55-59. (0,2 п.л.).
   
4. Коридзе Э.З., Ильягуев П.М. Метод динамического программирования и его использование в инвестиционном планировании// Сб. тезисов докладов XXIX итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Гуманитарные науки. – Махачкала: ДГТУ, 2008. – Ч. I. – С.184. (0,06/0,03 п.л.).
   
5. Коридзе Э.З. Сетевые методы планирования и управления и направления их совершенствования// Технологии и развитие инвестиционной и инновационно-внедренческой деятельности в России и Республике Дагестан: сборник научных трудов.- Махачкала: ДГТУ, 2009. – С. 121-123. (0,16 п.л.).
   
6. Коридзе Э.З. Основные предпосылки и принципы, положенные в основу алгоритмов построения сетевых моделей// Технологии и развитие инвестиционной и инновационно-внедренческой деятельности в России и республике Дагестан: сборник научных трудов. - Махачкала: ДГТУ, 2009. – С. 123-127. (0,2 п.л.).
   
7. Коридзе Э.З. Разработка функциональной схемы системы управления// Технологии и развитие инвестиционной и инновационно-внедренческой деятельности в России и Республике Дагестан: сборник научных трудов. -Махачкала: ДГТУ, 2009. –С.133-135. (0,12 п.л.).
   
8. Коридзе Э.З. Андросова В. Сетевые модели и система сетевого планирования и управления// Технологии и развитие инвестиционной и инновационно-внедренческой деятельности в России и Республике Дагестан: сборник научных трудов. – Махачкала: ДГТУ, 2009. – С.135-137. (0,1/0,05 п.л.).
   
9. Коридзе Э.З., Ильягуева М.А. Автоматизация проектирования топологии сетевых моделей// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2009. –№12.- С.22-27. (0,6/0,3 п.л.).
   
10. Коридзе Э.З. Оценка сложности алгоритмов построения моделей организационно-экономических систем// Современные модели социально-экономических и инновационных трансформаций предприятий, отраслей, комплексов: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции.- Пенза: ПДЗ, 2010. - С. 37-39. (0,09 п.л.).
    
11. Коридзе Э.З. Управление инвестиционными проектами с использованием сетевых методов// Современные модели социально-экономических и инновационных трансформаций предприятий, отраслей, комплексов: сборник статей всероссийской научно-практической конференции. – Пенза: ПДЗ, 2010. С. 39-40. (0,09 п.л.).
    
12. Коридзе Э.З. Оптимизационные и распределительные задачи сетевого планирования// Современные проблемы математики и смежные вопросы: материалы международной конференции «Мухтаровские чтения».-Махачкала: ДГТУ, 2010. – С. 78-80. (0,12 п.л.).
    
13. Коридзе Э.З. Особенности современных систем сетевого планирования и управления// Основные направления и перспективы развития информационных систем и информационных технологий в ведущих отраслях народного хозяйства России: сборник научных трудов. – Махачкала: ДГТУ, 2010. – С.170-171. (0,09 п.л.).
    
14. Коридзе Э.З. Некоторые положения проектирования топологии сетевых моделей// Аналитические и численные методы моделирования естественно-научных и социальных проблем: сборник статей V международной научно-технической конференции. – Пенза: ПДЗ, 2010. – С.70-73. (0,2 п.л.).