9.4 Экономико-математическое моделирование оптимального размещения машиностроительных предприятий

Решение оптимизационных задач по размещению машиностроительных предприятий предполагает ряд взаимосвязанных этапов (см. рис. 9.1).

После решения вопроса о составе входящих в оптимизируемую систему объектов и установления длительности планируемого периода следует тщательно проанализировать факторы и условия, которые уже в этих установленных рамках могут формировать варианты развития и размещения производства:

1) общехозяйственные – потребление продукции отрасли (подотрасли) в национальном хозяйстве в целом и в каждом из экономических районов – капитальных вложений, материалов, трудовых ресурсов, транспортные условия, социально-политические факторы;

2) отраслевые – влияние технического прогресса и совершенствования организации производства, в том числе разработки новых видов изделий, внедрения прогрессивной технологии и высокопроизводительного оборудования, механизации и автоматизации производства, роста концентрации и специализации предприятий, а также взаимосвязи между подотраслями;

Рисунок 9.1. «Последовательность решения оптимизационных задач размещения производства»

3) факторы на уровне предприятий, учитывающие рациональные пределы их расширения, возможные направления их специализации и кооперирования.

Основой оптимизационных задач по размещению машиностроительных предприятий является:

– обеспечение по вариантам минимума совокупных приведённых затрат, необходимых для производства, транспортировки и использования продукции отрасли при условии удовлетворения потребности в ней по вариантам; система оценок;

– система оценок, характеризующих эффективность предприятий, производств, продуктов и ресурсов (капитальные вложения, трудовые ресурсы, чёрные и цветные металлы и др.).

В общих чертах постановка на минимум затрат заключается в том, чтобы при фиксированной на том или ином уровне потребности национального хозяйства в продукции отрасли (с учётом взаимозаменяемости разных видов продукции у потребителей) и существующем множестве допустимых вариантов отраслевого плана – найти такой план, который обеспечивает полное удовлетворение планируемой потребности. Но при этом приведённые затраты на развитие действующих и строительство новых заводов, на производство и перевозку продукции, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий – должны быть минимальными.

Рассмотрим признаки, характеризующие тип задачи оптимального развития специализации и размещения производства.

В зависимости от способа задания возможных вариантов развития и специализации предприятий отрасли различают дискретную (вариантную) и непрерывную (безвариантную) постановку задачи. Плановой и проектной практике в большей степени соответствует дискретная постановка задач перспективного планирования, при которой на основе предварительного технико-экономического анализа заранее формируется некоторое конечное число возможных вариантов развития и специализации каждого из предприятий, причём считается, что любой из вариантов либо целиком входит в план, либо исключается полностью из плана. Технико-экономические показатели определяются только для этих вариантов. Такая постановка позволяет учитывать условие неделимости объектов, введение которого в задачу может быть вызвано различными причинами, например, неделимостью производственных агрегатов (автоматические линии и другие виды оборудования в ряде производств). Кроме того, дискретная постановка даёт возможность в известной мере учесть нелинейный характер затрат в зависимости от изменения объёма производства.

В зависимости от способа учёта фактора времени задачи ставятся в статической и динамической постановках. В общем случае задачи оптимального планирования развития специализации и размещения производства должны ставиться как динамические. Динамическая постановка обеспечивает выполнение принципа непрерывности планирования (взаимосвязь перспективного планирования с текущим), преемственность вариантов развития предприятий во времени, расширяет возможности варьирования за счёт изменения сроков начала строительства и реконструкции предприятий. При динамической постановке допустимость вариантов развития системы, т.е.удовлетворение ими ограничений по потребности и по размерам потребляемых дефицитных ресурсов, проверяется в рамках единой задачи либо для всех, либо для ряда контрольных лет периода планирования.

Степень влияния транспортного фактора определяет производственный или производственно-транспортный тип задачи. К последним относятся задачи, в которых при выборе оптимального варианта развития, специализации и размещения отрасли необходимо учитывать затраты не только на производство, но и на перевозку сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. В каждом конкретном случае степень влияния транспортного фактора (как по поставкам готовой продукции, так и по поставкам основных видов сырья, материалов, полуфабрикатов) определяется специальным исследованием.

При закреплении заводов рассматриваемой отрасли (подотрасли) за районами потребления и заводов – поставщиков материалов – за заводами рассматриваемой отрасли (подотрасли) необходимо учитывать транспортные затраты, даже если они незначительно влияют на выбор оптимального варианта плана.

Выбор экономико-математической модели. Выбор модели для оптимизации перспективного развития, специализации и размещения отрасли зависит от специфики рассматриваемого производства, выбранного критерия оптимальности факторов и связей, учитываемых в задаче. В качестве примера ниже приводится типовая экономическая постановка задачи размещения и специализации производства машиностроительной отрасли (подотрасли) и её модель.

Рассматриваются условия развития и размещения предприятий, специализированных на выпуске определённых типов или видов продукции (предприятия по выпуску готовых машин и оборудования), а также заводов подетальной специализации, выпускающих комплектующие изделия для основного производства. По каждому заводу, действующему к началу планового периода и возможному новому, рассчитывается несколько вариантов, отличающихся по общему уровню производства и специализации. Варианты специализации характеризуются показателями выпуска продукции за год по видам или типам изделий и затратами (текущими и капитальными), соответствующими каждому варианту.

На основе предварительного анализа выделяется несколько районов (городов), где возможно размещение новых заводов как основного, так и комплектующего производства. При значительном влиянии транспортных расходов по доставке готовой продукции потребителям общая потребность представляется дифференцированно для отдельных территориальных единиц (области или группы областей).

Известны также расход комплектующих изделий на единицу основной продукции и затраты на их доставку.

Предприятия как основного, так и комплектующего производства потребляют некоторые материалы, условия доставки и производства которых существенно влияют на уровень затрат конечной продукции (например, металл, обмоточные материалы, пластические массы). Поэтому условиями задачи предусматривается возможность выбора поставщиков этих материалов для предприятий рассматриваемой отрасли или подотрасли машиностроения.

Разработка исходной технико-экономической информации для расчётов и решения задач с помощью компьютерного программного обеспечения. Практическая реализация экономико–математических моделей требует разработки технико-экономической информации, от полноты и качества которой в решающей степени зависит надёжность получаемых выводов. Состав необходимой для оптимизационных расчётов с помощью компьютерного программного обеспечения технико-экономической информации определяется постановкой задачи, её характером и выбранной для её формального описания экономико-математической моделью. В общем случае для проведения этих расчётов требуются следующие исходные данные:

– укрупнённая номенклатура готовых и комплектующих изделий, а также перечень технологических процессов, в разрезе которых определяется оптимальная предметная, поузловая, подетальная или технологическая специализация производства;

– типовые представители выбранных групп изделий, в ориентации на которые производится расчёт всех необходимых технико-экономических показателей;

– состав производственных объектов оптимизируемой системы, то есть перечень включаемых в неё действующих, строящихся, а также предполагаемых к строительству производственных объектов – объединений, предприятий, производств;

– общехозяйственная потребность в рассматриваемой продукции или планируемый оптимизируемой системе объём её выпуска (и то и другое – в разрезе принятой номенклатуры изделий, районов их потребления для постановки производственно-транспортной задачи отдельных лет или отрезков периода планирования);

– сквозные для всех лет периода планирования варианты развития и специализации производственных объектов, различающихся мощностью, глубиной специализации, организацией и технологией производства, степенью его механизации и автоматизации, размерами реконструкции или нового строительства, сроками их начала и окончания, экономическими показателями (трудоёмкость, себестоимость, необходимые капитальные вложения), динамикой этих показателей;

– пункты или районы возможного размещения нового строительства;

– удельные затраты на перевозку готовой и промежуточной продукции, а также основных видов сырья и материалов от каждого предприятия-изготовителя до каждого пункта или района их возможного потребления (с учётом динамики этих затрат по годам или отрезкам периода планирования).

Значительному облегчению, ускорению и повышению качества разработки исходной технико-экономической информации способствует предварительная разработка по каждой группе конструктивно и технологически однородных изделий (по каждому специализированному производству) размерных рядов мощностей с определением основных технико-экономических показателей.

Экономико-математический анализ результатов расчётов и выдача рекомендаций. Главная цель экономико-математического анализа – определить экономическую эффективность различных вариантов развития как всей оптимизируемой системы, так и отдельных её объектов, а также влияние на эту эффективность условий, учитываемых при постановке задачи.

Полученные в результате решения и анализа оптимальный вариант размещения производства используется для принятия первоочередных решений, осуществляемых в ближайшем будущем, в частности при уточнении схемы развития рассматриваемой отрасли (подотрасли) и подготовки заданий на проектирование реконструкции действующих и строительство новых предприятий.