Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

УДК 681.3: 519.6

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

МОДЕЛІ І МЕТОДИ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ АГРОПРОМИСЛОВОГО КОМПЛЕКСУ РЕГІОНУ

05.13.06 - Інформаційні технології

Черняк Наталія Іванівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Вінницькому державному аграрному університеті на кафедрі економічної кібернетики

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Міхайленко Віктор Мефодійович, Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, професор кафедри прикладної математики

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Леві Леонід Ісакович, Луганський національний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, завідувач кафедри фізико-математичних дисциплін

кандидат технічних наук Пелевін Станіслав Леонідович, провідний фахівець відділу по роботі з замовниками; молодший науковий співробітник ТОВ "Арт-майстер".

Захист відбудеться " 24 " грудня 2009 року о 12 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.01 у Київському національному університеті будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України за адресою: 03680, м. Київ-37, Повітрофлотський пр., 31, ауд. 466.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ-37, Повітрофлотський пр., 31.

Автореферат розісланий " 23 " листопада 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор технічних наук, професор С. В. Цюцюра

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Агропромисловий комплекс (АПК) є однією із ключових галузей народного господарства, він значно впливає на розвиток країни в економічному, екологічному і соціальному аспектах. Реформування економіки України істотно змінило умови діяльності всіх складових виробничо-господарських структур, в тому числі і АПК регіону. В таких умовах господарювання існуюча система управління агропромисловим комплексом регіону не відповідає новим виробничим відносинам, в основу яких покладено приватну власність на землю і майно.

Важливим елементом перебудови системи управління є вдосконалення інформаційного забезпечення органів управління АПК регіону, впровадження в їх повсякденну роботу сучасних інформаційних технологій та методів і моделей автоматизованого управління, орієнтованого на забезпечення ефективної діяльності агропромислового виробництва регіону у ринкових умовах. Однією з можливих умов виведення агропромислового комплексу з кризової ситуації, є створення автоматизованої системи управління розвитком агропромислового виробництва регіону.

Існуючий рівень інформаційного забезпечення процесів управління розвитком АПК не задовольняє потреби адміністративно-управлінського та виробничого персоналу за обсягами, якістю, надійністю, оперативністю, ступенем урахування невизначеності ринкового середовища й ризику при впровадженні інформаційних технологій. Це пов'язано, насамперед, з відсутністю проблемно-орієнтованої методології та недосконалістю математичних моделей, методів та інформаційних технологій, що використовуються для вирішення завдань автоматизованого управління розвитком АПК. Виникає системна наукова задача розробки нових та вдосконалення існуючих математичних моделей, методів та інформаційних технологій автоматизованого управління АПК регіону з акцентом на стратегічний розвиток його виробничого потенціалу (ВП).

Загальною методологічною і теоретичною основою для вирішення такого системного завдання може слугувати досвід створення автоматизованих систем управління та теоретичні розробки забезпечення їх функціонування, які отримані вітчизняними й зарубіжними науковцями Бакаєвим О. О., Бушуєвим С. Д., Волковим О. А., Волковичем В. Л., Глушковим В. М., Згуровським М. В., Левикіним В. М., Литвиненком О. Є., Міхайленко В. М., Пономаренком Л. П., Павловим О. О., Палагіним О. В., Петровим Е. Г., Руденком О. Г., Скурихіним В.І., Теслею Ю. М., Томашевським В. М, Ходаковим В. Є. та ін.

Науково-теоретична та практична значимість вказаного наукового завдання та його специфічність зумовили структуру, зміст побудови дисертаційного дослідження та його цільову спрямованість.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на матеріалах агропромислового комплексу Вінницького регіону відповідно до Закону України "Про Національну програму інформатизації" від 04.02.1998р. № 74/98-ВР, Закону України від 9.01.2007 року "Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007-2015 роки", програми "Державна цільова програма розвитку українського села на період до 2015 року" (затверджена постановою Кабінету Міністрів України від 19 вересня 2007 р. № 1158), та в межах наукової теми "Інтелектуальна система підтримки прийняття рішень в управлінні агропромисловим комплексом на рівні регіону" (ДР № 0107U000191).

Мета і задачі дослідження полягають у проведенні аналізу особливостей і методів управління розвитком агропромислового комплексу на рівні регіону; дослідженні принципів побудови автоматизованих систем управління АПК регіону; розробці моделей та методів автоматизованого управління розвитком виробничого потенціалу АПК регіону.

Відповідно до поставленої мети визначено такі основні завдання дослідження:

- аналіз проблеми управління розвитком агропромислового комплексу регіону і постановка задачі дослідження та аналіз стану інформаційного забезпечення систем автоматизованого управління АПК;

- формування проблемно-орієнтованої концепції автоматизованого управління стратегічним розвитком виробничого потенціалу агропромислового комплексу регіону;

- системний аналіз загальної задачі управління розвитком агропромислового комплексу регіону;

- визначення функцій і задач автоматизованої системи управління агропромисловим комплексом регіону;

- побудова структури автоматизованої системи управління розвитком агропромислового виробництва регіону на різних рівнях управління;

- визначення суті та структури виробничого потенціалу;

- розробка інформаційної технології моделювання керованих процесів управління розвитком агропромислового виробництва на технологічному та економічному рівнях;

- розробка математичних моделей формування ВП АПК регіону та інформаційних технологій їх реалізації;

- удосконалення й адаптація класичних моделей календарного планування виробництва та формування виробничих запасів матеріальних ресурсів щодо моделювання процесів ресурсного забезпечення агропромислового виробництва регіону;

- розробка моделей прийняття оптимальних рішень в управлінні ВП АПК комплексу регіону за умов невизначеності зовнішнього середовища;

- розробка інформаційної структури автоматизованого управління ВП АПК регіону та визначення особливостей її функціонування за умов стратегічного управління розвитком виробничого потенціалу.

Об'єктом дослідження є процеси автоматизованого управління розвитком агропромислового комплексу на рівні регіону.

Предметом дослідження є моделі, методи та інформаційна технологія автоматизованого управління розвитком виробничого потенціалу агропромислового комплексу регіону.

Методи дослідження. Методологічну і теоретичну основу дисертаційного дослідження складають: положення системного підходу і системного аналізу до вивчення проблем автоматизованого управління розвитком АПК регіону; практичний досвід розробки інформаційного і математичного забезпечення та методів управління складними організаційно-технологічними системами; теорія і практика розробки та впровадження сучасних інформаційних технологій. При розробці математичних моделей формування та управління виробничим потенціалом використані методи математичного моделювання, а саме: кластерний аналіз, кореляційний аналіз, регресійний аналіз; сітьові методи календарного планування, теорії управління запасами, стохастичного програмування, теорії ризику.

Інформаційну базу склали статистичні дані Державного комітету статистики України.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в обґрунтуванні й розробці підходів, моделей, методів й інформаційної технології автоматизованого управління АПК регіону за умов його стратегічного розвитку. Зокрема отримано такі наукові результати:

вперше:

- розроблено проблемно-орієнтовану концепцію формування та управління виробничим потенціалом АПК регіону за умов його стратегічного розвитку;

- запропоновано кластерну математичну модель аналізу та формування груп (кластерів) районів регіону за рівнем розвитку їх ВП як базову модель для прогнозування показників ефективності ВП на основі сплайн-функцій та трендових моделей;

- запропоновано інформаційну технологію управління ВП АПК регіону та побудовано модель системи управління його розвитком засобами уніфікованої мови моделювання UML (Unified Modeling Language).

Удосконалено:

- класичну модель управління запасами матеріальних ресурсів - отримано модель визначення оптимальної області маневрування матеріальними ресурсами та запропоновано її чисельне розв'язання;

- класичну модель сіткового планування та управління технологічною підготовкою виробництва в напрямку її оптимізації за критерієм "час - вартість".

Дістала подальшого розвитку:

- теорія побудови багатокритеріальних моделей прийняття оптимальних рішень при управлінні економіко-організаційними процесами розвитку виробничого потенціалу АПК регіону за умов невизначеності зовнішнього середовища.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані моделі та методи автоматизованого управління агропромисловим комплексом регіону дозволили розробити структуру інформаційної системи управління розвитком агропромислового комплексу регіону, а також впровадити інформаційне, математичне та програмне забезпечення автоматизованих робочих місць працівників відділу соціально-економічного розвитку, економічного аналізу та прогнозування розвитку АПК Головного управління розвитком агропромислового комплексу Вінницької облдержадміністрації.

Науково-практичні розробки дисертації, які стосуються задач системного аналізу, створення методів підтримки прийняття рішень, а також моделювання процесів управління в АПК регіону як складної організаційно-технологічної системи управління використовуються в навчальному процесі для магістрів спеціальності 7.050102 - "Економічна кібернетика" при викладанні навчального курсу "Моделювання системних характеристик в економіці" та "Управління проектами інформатизації".

Особистий внесок здобувача. Всі наукові результати і висновки, задекларовані в дисертації, автором виконані самостійно. Внесок автора в спільні публікації вказаний у списку опублікованих праць за темою дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались і отримали позитивну оцінку на науково-технічних та науково-практичних конференціях: VІІІ Міжнародній науково-практичній конференції "Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти", Україна, Київ, 12 - 13 грудня 2002 р.; V Міжнародній науково-технічній конференції "Авіа-2003". Україна, НАУ, квітень 2003 р.; VII Міжнародній конференції "Контроль і управління в складних системах КУСС-2003", Україна, ВДТУ, 8 - 11 жовтня 2003 р.; VІ Міжнародній науково-технічній конференції "Авіа-2004", Україна, НАУ, квітень 2004 р.; XIII Міжнародній конференції з автоматичного управління (Автоматика-2006), м. Вінниця, 25 -28 вересня 2006 р.; V Міжнародній конференції "Інтернет - Освіта - Наука - 2006" м. Вінниця, ВНТУ, 10 - 14 жовтня 2006 р.; V Всеукраїнській конференції молодих науковців "Інформаційні технології в освіті, науці і техніці" (ІТОНТ - 2006),Україна, Черкаси, 3 - 5 травня 2006 р.; VII Міжнародній науково-практичній конференції "Современные информационные и электронные технологии", м. Одеса, ОНПУ, 22 - 23 травня 2006 р.; Міжнародній науково-технічній конференції "Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні" ІКТМ-2008, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут". 13-16 листопада 2008 р.; ХIV Міжнародній науково-практичній конференції "Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти", Європейський університет, м. Київ, 27 - 28 листопада 2008 р.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 16 наукових робіт, у тому числі 6 статей у фахових наукових виданнях і 10 тез доповідей на науково-практичних конференціях.

Обсяг і структура дисертації. Робота викладена на 145 сторінках, складається зі змісту, вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Текст ілюстрований 24 таблицями та 30 рисунками. Список використаних джерел містить 186 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації; визначено мету, завдання, об'єкт, предмет і методи дослідження. Розкрито наукову новизну та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі - "Аналіз проблем автоматизованого управління розвитком агропромислового комплексу регіону" розглянуто особливості управління розвитком агропромислового комплексу регіону.

На основі аналізу сучасних науково-практичних розробок досліджено дві системні задачі:

- формалізації організаційно-технологічного середовища АПК регіону з акцентом на організацію виробничого потенціалу за умов його стратегічного розвитку (аналіз структури і завдань АПК, аналіз показників і критеріїв функціонування АПК, формування і формалізація оцінок управління виробничим потенціалом АПК ) - визначення технологічних умов формування інформаційного середовища автоматизованої системи управління розвитком виробничого потенціалу АПК регіону;

- аналіз стану застосування сучасних інформаційних технологій в управлінні розвитком АПК регіону та формування методологічної концепції розробки інформаційного і математичного забезпечення задач автоматизованого управління та інформаційної технології його практичної реалізації.

При дослідженні першої задачі доведена ієрархічність процесів економіко-організаційного управління та визначені умови координації рівнів ієрархії.

Пропозиції при дослідженні другої задачі визначили методологію та зміст нових досліджень, а саме: системний аналіз процесів управління в автоматизованій системі управління виробничим потенціалом АПК регіону як в складній ієрархічній системні управління; розробки інформаційної технології автоматизованого управління за умов декомпозиції процесів управління; розробки математичного і програмного забезпечення процесів формування і управління розвитком виробничого потенціалу АПК регіону з акцентом на побудову стохастичних оптимізаційних задач календарного планування, управління матеріальними та організаційними ресурсами.

У другому розділі "Системний аналіз процесів управління розвитком аграрного виробництва регіону" для врахування і відображення специфічних вимог до системи управління розвитком агропромислового виробництва регіону розроблена проблемно-орієнтована концепція, згідно з якою об'єктом автоматизації вважається організаційно-технологічна система агропромислового комплексу.

Відповідно до цієї методології виділено етапи проведення системного аналізу проблеми управління розвитком агропромислового виробництва: першим етапом є структуризація інтегрованого процесу управління на основі його декомпозиції по вертикалі і горизонталі; на другому етапі визначається структура системи управління складним процесом управління розвитком агропромислового виробництва регіону; третій етап - дослідження цілей та функцій системи управління.

Інтегрований процес розвитку агропромислового виробництва в загальному трактуванні розглядається як дворівнева ієрархічна система управління. агропромисловий інформаційний автоматизований управління

Проведена структуризація його на основі декомпозиції по вертикалі і горизонталі. Декомпозиція інтегрованого процесу по вертикалі приводить до його стратифікованого подання у вигляді ієрархії керованих процесів: фізичних (агротехнічних, агробіологічних), технологічних, економічних та соціально-політичних тощо.

Декомпозиція інтегрованого керованого процесу по горизонталі приводить до його зображення у вигляді проблемно- або предметно-орієнтованих процесів, які відображають певні види організаційно-технологічної діяльності Головного управління агропромислового розвитку регіону (ГУ АПР регіону).

Для загального формалізованого опису дворівневої ієрархічної структури ГУ АПР регіону на теоретико-множинному рівні (мовою загальної теорії систем) дано опис кожної компоненти інтегрованого процесу управління P (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Інформаційна дворівнева ієрархічна структура системи розвитку АПК регіону

Система управління розвитком АПК регіону складається з n+2 основних підсистем: вищої підсистеми управління (орган управління - ГУ АПР регіону), n підлеглих управляючих підсистем (районні управління) і інтегрованого процесу Р. Окремі підсистеми , відображають компоненти системи, а їх взаємне розміщення - ієрархічну структуру. Процес Р в теоретико-множинній інтерпретації подається як декартовий добуток:

, (1)

де H - множина вхідних ресурсів, Z - множина стохастичних збуджень зовнішнього середовища, U, Q - множини управляючих сигналів, E - множина станів виробничого потенціалу, L - множина показників ефективності (ПЕ) певного стану ВП.

Кожна і-та локальна управляюча підсистема , має повноваження вибрати відповідну компоненту , сигналів управління (дій управління), здійснюючи тим самим відповідний вплив на процес Р. Подамо підсистему управління , як підсистему вхід - вихід. До , надходять сигнали двох видів: координувальний сигнал , , який надходить від підсистеми управлінняA₀, й інформаційний сигнал зворотного зв'язку, який надходить від процесу Р.

Виходом А_і є локальні управління , , , які вибираються із множин U, Q. Тобто,здійснюється таке інформаційне відображення:

(2)

Інформаційні сигнали зворотного зв'язку , , , які надходять на вхід локальної підсистеми , , несуть інформацію про поведінку процесу Р, яка пов'язана функціональною залежністю F, як залежністю, що визначає ресурсну модель розвитку АПК регіону з вхідними ресурсами , зовнішнім збудженням , , і сигналами управління , . Тобто, здійснюється таке функціональне відображення:

. (3)

Аналогічно, до вищої підсистеми управління здійснюється таке функціональне відображення:

. (4)

Відображення (3), (4) визначають єдину шкалу оцінок інформаційного забезпечення процесу Р, як процесу прогнозування, моніторингу його показників та оптимізації їх формування і використання за єдиною критеріальною шкалою - шкалою їх вартісних оцінок.

В роботі з позицій системної моделі (1) побудована семантична модель, яка у матричній формі визначає цілі, функції та загальну структуру комплексу функціональних задач розвитку АПК регіону.

Елементи функціонально-цільової матриці відображають весь комплекс функціонально-цільових задач системи управління розвитком АПК регіону як основу побудови інформаційної технології системної задачі управління розвитком ВП АПК регіону.

У третьому розділі "Інформаційна технологія автоматизованого управління розвитком агропромислового виробництва регіону" запропонована інформаційна технологія побудови загальної функціональної моделі системи управління розвитком АПК засобами мови об'єктно-орієнтованого моделювання - UML (Unified Modelling Language).

В межах об'єктно-орієнтованого моделювання побудовані інформаційні метамоделі на фізичному, технологічному, економічному рівнях управління та загальна логіко-технологічна модель системи управління розвитком АПК регіону.

В роботі побудовано на основі графічного зображення моделей системи діаграму варіантів використання (прецедентів - use case diagram). Діаграма варіантів використання описує функціональність інформаційної системи. Кожна функціональність зображується у вигляді прецедентів використання (use case). Розуміємо під прецедентом типову взаємодію користувача із системою, і тому він може давати різні рівні деталізації і забезпечувати досягнення конкретної мети, важливої для користувача.

При побудові діаграми варіантів використання виділено основні функціональні модулі (рис 2).

Рис. 2. Основні модулі інформаційної системи управління АПК регіону

Відповідно до побудованої діаграми визначаються три групи виконавців, що працюють із системою: аграрні підприємства, районні управління АПК та головне управління АПК регіону. На першому етапі аграрні підприємства передають звітні дані до районних управлінь АПК. Потім попередньо оброблені та проаналізовані дані передаються в інформаційну систему управління розвитком агропромислового комплексу регіону. Передача даних здійснюється періодично. В інформаційній системі ГУ розвитком АПК регіону здійснюється аналіз даних, прогнозування та управління розвитком АПК регіону. Прецедент "Управління розвитком АПК" містить прецедент "Управління ВП АПК", який являє собою складну підсистему для реалізації стратегічного управління виробничим потенціалом АПК регіону і, в свою чергу містить наступні прецеденти: "Прогнозування ВП", "Формування матеріальних запасів", "Планування використання ВП", "Моніторинг використання ВП", "Корегування використання ВП".

У четвертому розділі "Методи і моделі інформаційних технологій управління розвитком виробничого потенціалу агропромислового комплексу регіону" розв'язана системна задача побудови моделей, технології автоматизованого управління розвитком ВП АПК регіону, а саме розв'язок представляється у вигляді чотирьох інформаційно взаємопов'язаних функціональних задач:

(5)

де I - задача моніторингу стану ВП на певний час функціонування АПК регіону; P - задача формування ВП як задача прогнозування показників ефективності (ПЕ) АПК за умов його стратегічного розвитку; R - формування оптимальних ресурсних фондів для здійснення певних стратегій розвитку ВП АПК регіону; F - задача прийняття оптимальних управлінських рішень із застосуванням системи підтримки прийняття рішень (СППР) за умов ефективного використання та корегування ВП.

В розв'язанні задачі I запропонована кластерна математична модель ідентифікації стану ВП, як модель, що поєднує на функціональному рівні ВП районів АПК (кластери) за ознаками подібності, різнорідності та критерієм K мінімізації метричної відстані між кластерами, тобто

, (6)

де x_j - метричні виміри (виміри показників економічної ефективності як оцінок ефективності ВП j-го кластера).

В практичній реалізації кластерної моделі застосовано табличний процесор Microsoft Excel 2007 і авторський програмний пакет - документ Excel-Plus, виконаний мовою програмування Visual Basic for Application макрос.

В процесі розв'язання задачі P побудована регресійна модель прогнозування показників ефективності ВП для певних кластерів АПК регіону на основі теорії побудови трендових моделей і методів сплайн-прогнозування (рис. 3 і рис. 4) кубічними сплайн-функціями. Розв'язана практична задача сплайн-прогнозування за текстом макросу мовою Visual Basic for Application для табличного процесора Microsoft Excel 2007.

В розв'язанні задачі R запропоновані авторські модифікації класичних моделей календарного планування і управління запасами матеріальних ресурсів за умов стратегічного розвитку ВП АПК регіону.

Запропонована модель календарного планування за критерієм "час - витрати" є двохетапною як при її побудові, так і при реалізації: побудові критичних (за мінімум часу виконання етапів календарного плану) шляхів на графі G_N сіткової мережі виробничої системи; при визначенні того критичного шляху, на якому вартісні витрати при реалізації певної стратегії будуть мінімальними.

При розв'язанні оптимізаційної задачі за критерієм "час - витрати" розглядається випадок, коли на i-му критичному шляху як підграфові G_i, графу G_N існує оптимальна стаціонарна стратегія , що являє собою середні витрати за певний інтервал часу, де d_ij - витрати при переміщенні по дузі критичного шляху, - коефіцієнт дисконтування. Тоді еквівалентні середні витрати для кожної вершини орієнтованого критичного шляху доцільно пов'язати з мінімальними значеннями витрат наступним співвідношенням:

(7)

де в_i - "квота" у вартісному значенні і-ої вершини, тобто у відсотковому значенні

І тоді

,

а функціональне рівняння записується у вигляді

(8)

або у еквівалентному вигляді для всіх вершин і критичного шляху:

(9)

Рис. 3. Порядок розрахунку сплайн-прогнозування з допомогою розробленого макросу

Для розв'язання функціонального рівняння (9) застосовано метод ітерацій за стратегіями.

Рис. 4. Результати сплайн-прогнозування

В роботі практичну задачу оптимізації календарного плану виконано в середовищі Microsoft Project 2007, програмно адаптованому до оптимізації за критерієм "час - витрати" засобами Visual Basic for Application.

Запропонована модифікація класичної моделі формування запасів матеріальних ресурсів шляхом побудови і реалізації її як двохетапної моделі:

1. Моделі визначення оптимального X_опт запасу матеріальних ресурсів на здійснення певної стратегії розвитку виробничого потенціалу за критерієм мінімізації математичного сподівання функції витрат (функції ризику із заданим експертами ризиком потрапляння оптимального розв'язку X_опт в заданий інтервал витрат), тобто моделі безумовної оптимізації за критерієм

, (10)

де с₁, с₂ - питомі витрати на одноградієнтний у вартісних оцінках запас X, мають випадковий попит щ з нормальним розподілом і пов'язані з перевищення попиту над запасом та запасу над попитом відповідно.

2. Моделі обчислення оптимальної області маневрування оптимальним X_опт в умовах певної реакції виробничої системи на зміну зовнішніх і внутрішніх умов реалізації певної стратегії її розвитку. В роботі така модель визначається як модель стохастичного програмування за умов, що експертно визначено скінченну множину K видів матеріальних ресурсів, а вартісні оцінки їх використання є випадковими величинами , і такими, що

. (11)

Отже, необхідно знайти мінімум функції очікуваних витрат F(x) стосовно мінімуму витрат на кожний матеріальний ресурс як розв'язок наступної задачі:

, (12)

при обмеженні:

(13)

і обмеженні (11),

де m - кількість видів матеріальних ресурсів, n - кількість видів продукції, що виготовляється, - ймовірнісний вектор області маневрування або вектор обсягу матеріальних ресурсів для визначення обов'язкової стратегічної програми випуску продукції;

де - норма витрат i-го матеріального ресурсу на одиницю j-ої продукції, - прогнозована програма випуску j-ої продукції; - об'єм взаємозаміни i-го матеріального ресурсу j-м; - коефіцієнт взаємодії i-го ресурсу попиту з j-м; - випадковий параметр (i-а координата випадкового вектора використання матеріальних ресурсів); - ціна i-го ресурсу; , - відповідно, мінімальний та максимальний обсяги можливого використання j-го матеріального ресурсу.

В роботі розв'язання задачі (11), (12), (13) пропонується двома можливими шляхами: методом стохастичних квазіградієнтів; або, коли випадкові сумарні потреби в матеріальних ресурсах задані у відповідних інтервалах [x_min, x_max] і відомий (визначений експертно) ризик на здійснення певної стратегії, приведенням задачі (11), (12), (13) до її детермінованого еквівалента та розв'язання класичним симплекс-методом. Практична реалізація такої задачі здійснена в середовищі Excel із застосуванням авторського програмного пакету ",Manevr Optimum".

Для розв'язання задачі F запропонована структура інформаційної системи управління виробничим потенціалом АПК регіону (рис. 5) та здійснено математичне моделювання процесів прийняття управлінських рішень при управлінні стратегічним розвитком ВП АПК регіону.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Структура інформаційної системи управління виробничим потенціалом АПК регіону

За модель прийняття оптимальних рішень в умовах невизначеності розглядається модель, що заснована на теоретико-ігровій концепції, за якою процес прийняття рішень визначається трійкою функціональних множин:

, (14)

де - множина рішень (альтернатив) об'єкта керування, - множина станів невизначеного економічного середовища, - функціонал оцінювання (матриця оцінювання), визначений на і і такий, що . При розв'язанні цієї задачі в роботі розглянуто класифікатор інформаційних ситуацій відносно поведінки зовнішнього середовища та ризику при здійсненні відповідної стратегії розвитку виробничого потенціалу. Ризик знаходиться як різниця між розв'язком при наявності точних даних про стан середовища та результатом, який може бути досягнутим, коли дані про стан середовища невизначені (як правило, кількісні оцінки невизначеного стану задаються експертами).

Для підсилення реальності прийняття оптимальних управлінських рішень в роботі запропонована логічна структура та технологія ризик-менеджменту при здійсненні оперативного управління станом виробничої системи.

ВИСНОВКИ

За результатами виконання наукового дослідження можна зробити такі висновки.

1. В результаті систематизації й узагальнення існуючих наукових розробок за темою дисертаційного дослідження встановлено, що проведення реформ в аграрному секторі України передбачає створення сучасних інформаційних систем, які базуються на передових комп'ютерних технологіях і використовують єдиний адресний простір, принцип відкритості, що забезпечує простоту спілкування користувачів із системою й інтеграцію її у всесвітнє інформаційне середовище. Впровадження сучасних інформаційних технологій в агропромисловому комплексі України - одна з найважливіших задач реформування аграрного сектору економіки.

2. Для врахування і відображення специфічних вимог до системи управління розвитком агропромислового виробництва розроблена проблемно-орієнтована концепція, згідно з якою об'єктом автоматизації вважається організаційно-технологічна система агропромислового комплексу. Концепція створена на основі системної методології, що дозволяє сформувати структуру процесу, який вирішує проблему і визначає набір цілей та функцій для організації розвитку агропромислового виробництва.

3. Відповідно до цієї методології проведено структуризацію інтегрованого процесу на основі його декомпозиції по вертикалі і горизонталі; визначено структуру системи, яка повинна здійснювати організацію і управління складним процесом управління розвитком агропромислового виробництва; сформовано множину цілей та функції системи управління.

4. При виборі підходу до моделювання системи управління розвитком агропромислового виробництва регіону використано об'єктно-орієнтований підхід, який забезпечує гнучкість в користуванні та модернізації системи. Побудована логіко-технологічна модель системи управління АПК регіону, яка відображає всі функціональні зв'язки між компонентами системи і користувачами, та розроблена інформаційна технологія загальної задачі управління розвитком АПК регіону як технології об'єктно-орієнтованого моделювання засобами UML (Unified Modelling Language).

5. Досліджено ВП АПК регіону як організаційно-технологічний механізм вимірювання резервів підвищення ефективності виробництва при наявності господарських формувань різних форм власності та організаційних структур, обгрунтованого регулювання економічних відносин в АПК, цілеспрямованого формування потенціалу і об'єктивного оцінювання діяльності агропромислового комплексу регіону в цілому та окремих складових елементів.

6. Аналіз особливостей функціонування АПК регіону показав необхідність проведення групування районів регіону за рівнем розвитку ВП. Для цього запропоновано кластерну математичну модель ідентифікації стану виробничого потенціалу АПК регіону. Використання кластерного аналізу в процесі управління ВП зумовлене тим, що ступінь реалізації цього потенціалу не однорідний в розрізі районів регіону з їх територіальними, економічними, соціальними і природно-ресурсними розходженнями. В практичні реалізації кластерної моделі використано програмний пакет Excel, документ Excel Plus, до складу якого був включений написаний автором мовою програмування Visual Basic for Application макрос.

7. Побудовано регресійні моделі залежності прибутку від пояснювальнихх факторів для шести кластерів агропромислового комплексу регіону. Для прогнозування показників ефективності виробничого потенціалу використано методи кусково-лінійного моделювання, зокрема кубічні сплайн-функції. Сплайн-функції, що є узагальненням як методу штучних змінних, так і регресії з перемиканнями, найбільш придатні для моделювання динамічних організаційно-технологічних процесів.

8. Запропоновано модифікацію класичної моделі календарного планування виробничих процесів в напрямку оптимізації за критерієм "час - витрати", що дозволяє розв'язувати практичні задачі календарного планування великого розміру.

9. Удосконалено в напрямку стратегічного управління класичну модель формування матеріальних ресурсів - отримано модель визначення оптимальної області маневрування матеріальними ресурсами як модель стохастичного програмування, розв'язання якої здійснено в два етапи: формування оптимальних ймовірнісних запасів матеріальних ресурсів і обчислення оптимальної області маневрування матеріальними ресурсами, що забезпечує реалізацію оптимальних стратегій використання ВП.

10. Запропоновано структуру інформаційної системи управління ВП АПК регіону за умов його стратегічного розвитку.

11. Розроблено багатокритеріальну математичну модель прийняття оптимальних рішень при управлінні організаційно-технологічним процесом розвитку ВП АПК регіону за умов невизначеності зовнішнього середовища та ризику при здійсненні стратегії його розвитку.

12. Розроблено програмне забезпечення для розв'язання практичних задач кластерного аналізу, для побудови трендових моделей на основі кубічних сплайнів та удосконалено стандартне програмне забезпечення для розв'язання практичних задач календарного планування та управління запасами матеріальних ресурсів за умов стратегічного розвитку ВП АПК регіону.

13. Результати дисертаційного дослідження впроваджені в практику розробки проекту автоматизованої системи управління АПК Вінницького регіону та у навчальний процес.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Черняк Н. І. Системний аналіз проблеми управління розвитком сільськогосподарського товаровиробництва регіону / О. А. Волков, Н. І. Черняк // Зб. наук. пр. ВДАУ. -- 2004. -- Випуск 16. -- С. 263--270.

Автором проведено системний аналіз проблеми управління розвитком агропромислового комплексу регіону, визначено функції і задачі інформаційної системи управління агропромисловим комплексом регіону.

2. Черняк Н. І. Особливості побудови інформаційної системи управління розвитком сільськогосподарського товаровиробництва регіону / Н. І. Черняк // Зб. наук. пр. ВДАУ. -- 2004. -- Випуск 17. -- С. 240 - 248.

3. Черняк Н. І. Інформаційна система управління розвитком сільськогосподарського товаровиробництва регіону / Н. І. Черняк // Зб. наук. пр. ВДАУ.-- 2004. -- Випуск 18. -- С. 168--171.

4. Черняк Н. І. Інформаційно-аналітичне та методологічне забезпечення управління розвитком виробничого потенціалу агропромислового комплексу регіону / Н. І. Черняк // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. -- 2008. -- № 1. -- С. 203--207.

5. Черняк Н. І. Моделювання структури інформаційної системи управління агропромислового комплексу регіону / Н. І. Черняк // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. -- 2008. -- № 2 (16). -- С. 83--88.

6. Черняк Н. І. Моделі прийняття рішень в управлінні виробничим потенціалом агропромислового комплексу регіону / В. М. Міхайленко,
Н. І. Черняк // Вісник Хмельницького національного університету. -- 2009. -- № 1. -- С. 257--261.

Автором розроблено структуру інформаційної системи управління виробничим потенціалом АПК регіону.

7. Черняк Н. І. Оптимізація розподілу обмежених ресурсів у системах з різними видами виробничих функцій / Н. І. Черняк // Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- та приладобудуванні : ІV наук.-техн. конф. ТДТУ, 17--19 трав. 2000 р. : тези доп. -- Тернопіль, 2000. -- С 108.

8. Менеджмент підприємств з переробки сільськогосподарської продукції : навч. посібн. / [Л. П. Середа, Г. С. Лоянич, Н.І. Черняк та ін.]. -- Вінниця: ТОВ "Консоль", 2002. - 292 с.

9. Черняк Н. І. Математичні моделі сучасних виробничих систем / Н. І. Черняк // "Авіа-2003" : V міжнар. наук.-техн. конф., 23-25 квіт. 2003 р. : матеріали -- К., 2003. -- С. 14.49- 14.52.

10. Черняк Н. І. Методологія створення інформаційної системи управління розвитком сільськогосподарського товаровиробництва регіону / О. А. Волков, Н. І. Черняк // Контроль і управління в складних системах (КУСС-2003) : VII міжн. наук.-техн. конф., 8 - 11 жовт. 2003 р. : тези доп. -- Вінниця : УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2003. --С. 213.

11. Черняк Н. І. Інтелектуальна система підтримки прийняття рішень в управлінні розвитком агропромислового комплексу регіону / Н. І. Черняк // Міжнародна конференція з автоматичного управління (Автоматика-2006) : XIII міжнар. наук.-техн. конф., 25--28 верес. 2006 р. : тези доп. -- Вінниця, 2006. --С. 283.

12. Черняк Н. І. Системний аналіз проблеми управління розвитком сільськогосподарського товаровиробництва регіону / О. А. Волков, Т. В. Січко, Н. І. Черняк // "Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти" : VІІІ міжнар. наук.-практ. конф., 12--13 груд. 2002 р. : тези доп. -- К., 2002. -- С. 55--56.

13. Черняк Н. І. Моделі системи підтримки прийняття рішень в управлінні агропромисловим комплексом регіону на основі теорії нечітких множин / Н. І. Черняк // Інтернет - Освіта - Наука - 2006 : V Міжнар. конф., 10--14 жовт. 2006 р. : матеріали -- Вінниця , 2006 р. -- С. 549.

14. Черняк Н. И. Использование нечеткой логики в системах поддержки принятия решений для регионального агропромышленного комплекса / Н. И. Черняк // Современные информационные и электронные технологи (СИЭТ) : VII междунар. науч.-практ. конф., 22 - 23 мая 2006 г. : материалы -- Одесса, 2006 -- С. 81.

15. Черняк Н. І. Кластерний аналіз виробничого потенціалу агропромислового комплексу регіону / Н. І. Черняк // Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні (ІКТМ-2008): Міжнарод. техн. конф., 13-16 лист. 2008 р. : матеріали -- Х., 2008. -- С. 11--14.

16. Черняк Н. І. Декомпозиція системи автоматизованого управління розвитком агропромислового комплексу / Н. І. Черняк // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі. Проблеми науки, практики і освіти : ХIV міжнарод. наук.-практич. конф., 27-28 лист. 2008 р. : матеріали. К., -- 2009. -- С. 275--279.

АНОТАЦІЯ

Черняк Н. І. Моделі і методи автоматизованого управління розвитком агропромислового комплексу регіону. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Інформаційні технології. - Київський національний університет будівництва і архітектури. - Київ, 2009.

Дисертаційна робота присвячена розробці моделей і методів автоматизованого управління розвитком агропромислового комплексу регіону. На основі аналізу структури і завдань АПК регіону визначено множину цілей і функцій інформаційної системи управління та побудовано структуру на різних рівнях управління.

Розроблено проблемно-орієнтовану концепцію формування та управління виробничим потенціалом АПК регіону за умов його стратегічного розвитку та запропоновано інформаційну технологію управління його розвитком засобами уніфікованої мови моделювання UML (Unified Modeling Language).

Розроблено: математичну модель кластерного аналізу виробничого потенціалу АПК регіону; багатофакторні регресійні моделі для визначення ефективності використання виробничого потенціалу АПК регіону; сплайн-моделі для прогнозування показників виробничого потенціалу; модифіковано моделі календарного планування виробництва та управління матеріальними ресурсами за умов стратегічного управління розвитком виробничого потенціалу АПК регіону.

Створено програмний інструментарій - розроблено макроси мовою програмування Visual Basic for Application в середовищі табличного процесора Excel для реалізації кластерного аналізу, сплайн-прогнозування, календарного планування виробництва та управління матеріальними запасами.

Запропоновано аналітичну підтримку системи підтримки і прийняття управлінських рішень. Розроблено структуру інформаційної системи управління виробничим потенціалом АПК регіону.

Ключові слова: виробничий потенціал, автоматизоване управління, інформаційне забезпечення, системний аналіз, кластерний аналіз, календарне планування, управління запасами, математичні моделі, критерії прийняття рішень, програмне забезпечення.

АННОТАЦИЯ

Черняк Н. И. Модели и методы автоматизированного управления развитием агропромышленного комплекса региона. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Информационные технологии. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры. - Киев, 2009.

Диссертационная работа посвящена разработке моделей и методов автоматизированного управления развитием агропромышленного комплекса региона. На основе анализа структуры и задач АПК регион определено множество целей и функций информационной системы управления, построена структура на разных уровнях управления.

Разработана проблемно-ориентированная концепция формирования и управление производственным потенциалом АПК региона при условиии его стратегического развития. В соответствии с концепцией проведено декомпозицию процесса управления развитием агропромышленного комплекса региона по горизонтали и вертикали. Декомпозиция интегрированного процесса по вертикали приводит к его стратифицированному представлению в виде иерархии управляемых процессов: физических, технологических, экономических и социально-политических. Декомпозиция интегрированного управляемого процесса по горизонтали (в горизонтальной плоскости) приводит к его изображению в виде проблемно- или предметно-ориентированных процессов, которые отображают определенные виды деятельности ГУ по обеспечению развития агропромышленного производства. Цели, функции и задания, определенные на содержательном уровне, выражают семантическую модель задачи управления развитием АПК региона. Все этапы и уровни разработки задачи определяются общей структурной моделью.

Предложено кластерную математическую модель анализа и формирования экономики организационного состояния групп (кластеров) районов региона по уровню развития их производственного потенциала, как базоваю модель для прогнозирования показателей эффективности производственного потенциала на основе сплайн-функций и трендовых моделей; предложено структуру информационной системы управления производственным потенциалом АПК региона и построено модель управления его развитием средствами унифицированного языка моделирования UML (Unified Modeling Language).

В направлении стратегического управления развитием производственного потенциала усовершенствована классическая модель формирования запасов материальных ресурсов - получено модель определения оптимальной области маневрирования материальными ресурсами и предложено ее численное решение; классическую модель календарного планирования в направлении ее оптимизации по критерию "время - стоимость", модель принятия решений риск-менеджмента.

На основе разработанных моделей и методов автоматизированного управления агропромышленным комплексом региона разработано структуру информационной системы управления развитием агропромышленного комплекса региона, а также внедрено информационное, математическое и программное обеспечения автоматизированных рабочих мест работников отдела социально-экономического развития, экономического анализа и прогнозирование развития АПК Главного управления развитием агропромышленного комплекса Винницкой облгосадминистрации.

Ключевые слова: производственный потенциал, автоматизированное управление, информационное обеспечение, системный анализ, кластерный анализ, календарное планирование, управление запасами, математические модели, критерии принятия решений, программное обеспечение.

ABSTRACT

N. I. Chernyak. Models and methods for automated management of regional agriculture economy development. - Manuscript.

Dissertation for scientific degree of candidate of technical science in speciality 05.13.06 - Information technology. - Kyiv National University of Construction and Architecture. - Kyiv, 2009.

Dissertation on developing models and methods for regional agriculture economy development automated management. Based on structure and objectives of agricultural sector of region analysis, tasks and functions for management information system are defined and the structure at various levels of control is built.

The problem-oriented concept created for formation and management of agricultural production potential of a region under conditions of its strategic development process. Mathematical model of multifactor cluster analysis proposed for grouping region's areas by agriculture production potential.

The method of prognosis for performance indicators of agriculture production potential is developed based on cluster analysis, spline-functions and trend models. Information system structure proposed for management of agriculture production potential developed of a region and its UML (Unified Modeling Language) model built.

Implemented informational, mathematical and software provision of automated workplaces for department of social-economic development, economic analysis and agriculture development prognosis in Vinnitsa State General Bureau of Agriculture Development.

Keywords: system analysis, mathematical provision, software, cluster analysis, net analysis, cubic spline, decision-making criteria, information system.

Размещено на Allbest.ru

...