МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет Информатики и информационных технологий

Кафедра Информационных технологий и моделирования экономических процессов

 

 

Лабораторный практикум

по дисциплине

«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»

 

Образовательная программа

09.04.03 Прикладная информатика

Профиль подготовки: Прикладная информатика в аналитической экономике

 

 

 

 Уровень высшего образования

магистратура

Форма обучения

Очная

 

 

 

 

 

 

Составитель: к.э.н., ст. преподаватель

 кафедры ИТиМЭП Касимова Т.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Махачкала, 2017

Содержание

 

 

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №2

Лабораторная работа №3

Лабораторная работа №4

Лабораторная работа №5

Лабораторная работа №6

Лабораторная работа №7

Лабораторная работа №8

Список использованной литературы

Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы математического и компьютерного моделирования  для решения классических задач линейного программирования

 

Лабораторная работа №1

Разработка компьютерной модели на основе математической модели оптимизации производственного плана Махачкалинского завода, составленной на практических занятиях настоящей дисциплины [3, 7].

Математическая запись этой задачи имеет вид: найти оптимальный план ,позволяющий предприятию максимизировать прибыль

при соблюдении ограничений:

1) по использованию основного сырья (спирта этилового и   коньячного):

            

2) по определению потребности в основных видах сырья (сахаре,    воде) и вспомогательных материалах (соде, лимонной кислоте, колере, ржаных сухарях, спирте кориандра, меде, настое перца  красного,  настое перца душистого):

3) по определению величин итоговых экономических показателей    (материальных затрат,  себестоимости, стоимости продукции соответственно):

4) условий по определению общего объема производства водки и коньяка

;

5) ограничений на объем производства отдельных видов продукции. Объем производства  не превышает 10%,  - 20%,  - 15% общего объема производства водки, а   и  - 25% от общего объема производства коньячной продукции:

6) ограничений на величины показателей эффективности производства        

    (на рентабельность);

7)  не отрицательности переменных:

 

Задачу решить с использованием процедуры  «Поиск решения» MS Excel.

Рассчитать одиннадцать вариантов решений.

В качестве контрольного варианта принять вариант, включающий ограничения 1, 2, 3, 4. Первый вариант предусматривает добавление к ограничениям контрольного варианта ограничений (5), второй вариант – ограничений (5) и (6).

В качестве критерия оптимальности в контрольном, 1-м, 2-м вариантах принять показатель минимум материальных затрат.

Варианты 3, 4, 5 отличаются от контрольного, первого и второго критерием оптимальности, в качестве которого принимает показатель минимум производственных затрат (себестоимости всей продукции).

В вариантах 6, 7, 8 в качестве критерия выступает максимум стоимости всей продукции. В вариантах 9, 10, 11 – максимум прибыли.

Объем производства продукции и потребность в основных и вспомогательных видах материалов по оптимальным планам для всех вариантов привести в виде таблицы.

Величины итоговых показателей и показателей эффективности всех вариантов, рассчитанных на ПЭВМ привести в виде таблицы 1.

Таблица 1

Величины итоговых показателей и показателей эффективности по оптимальным  планам, рассчитанным на ПЭВМ для ОАО «Махачкалинский винзавод».

Показатели

варианты

Конт.

1

2

3

4

5

Мат. затраты, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Себестоимость, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Стоимость, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Прибыль, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Себестоимость 1 дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Средняя цена 1 дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Прибыль на 1дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Материалоемкость продукции,руб.

 

 

 

 

 

 

Рентабельность, %

 

 

 

 

 

 

Затраты на 1 руб. продукции, руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

Показатели

варианты

6

7

8

9

10

11

Мат. затраты, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Себестоимость, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Стоимость, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Прибыль, млн. руб.

 

 

 

 

 

 

Себестоимость 1 дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Средняя цена 1 дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Прибыль на 1дал, руб.

 

 

 

 

 

 

Материалоемкость продукции, руб.

 

 

 

 

 

 

Рентабельность, %

 

 

 

 

 

 

Затраты на 1 руб. продукции, руб.

 

 

 

 

 

 

Продолжение

 

Лабораторная работа №2

Решить задачу лабораторной работы 1с помощью метода уступок.

Методы многопараметрической оптимизации в процессах планирования, управления и принятия решений

Любой вид производства или сферу деятельности можно охарактеризовать двумя основными параметрами: объемом выпуска продукции Об, определяемым различными показателями (валовой, реализованной, чистой нормативной продукцией и др. или просто в рублях) и ее качеством К. При анализе производственно-хозяйственных ситуаций часто принимают, что объем выпуска продукции измеряется стоимостными показателями (руб.), а качество выпускаемой продукции — трудоемкостью (чел.-ч). На практике обычно стремятся к увеличению как выпуска продукции, так и к повышению ее качества, т. е. переходят к решению многопараметрических задач.

Для решения подобных задач обычно применяется метод последовательных уступок, суть которого заключается в том, что один из оптимизируемых параметров принимается в качестве целевой функции, а для других задаются некоторые предельные значения граничных условий. Задачи решаются обычно с привлечением ЭВМ в нескольких вариантах, отличающихся друг от друга предельно задаваемыми значениями. Результаты решения подобных задач при разных вариантах исходных условий, значениях объемов и уровня качества продукции позволяют сформулировать следующие выводы:

1. В задачах многопараметрической оптимизации возможны две постановки: а) максимизация объемов при обеспечении качества не ниже заданного значения; б) максимизация качества при обеспечении объемов не меньше заданного значения.

Применяя метод последовательных уступок, можно удовлетворять желания ЛПР, устанавливая строгие зависимости объема выпуска продукции от ее качества, и наоборот, и на их основе выбирать взаимосвязанные оптимальные значения параметров Об и К.

2. В ряде ситуаций при использовании методов многопараметрической оптимизации исходят из относительной важности, или значимости, каждого оптимизируемого параметра, при этом наиболее часто пользуются назначением коэффициентов веса, определяемых обычно с помощью методов экспертных оценок с непосредственным назначением коэффициентов веса, оценкой важности параметров в баллах, парных соотношений, поиском компромиссного решения при многопараметрической оптимизации (между оптимизируемыми параметрами и формированием специальной целевой функции) с отысканием компромиссной целевой функции и применением многоцелевого программирования.

В реальных ситуациях принятие оптимального решения часто связывается с выбором наилучшего варианта из множества допустимых или имеющихся в наличии. Трудность такого выбора обусловливается не числом вариантов, а тем, что ЛПР часто не может сформулировать, в каком смысле вариант должен быть лучшим (по быстродействию, стоимости, надежности, качеству и т. п.). Обычно цель принятия оптимального решения состоит в определении совокупности значений параметров, обеспечивающих принятой целевой функции оптимальное в определенном смысле значение из всех возможных: при максимизации целевая функция приобретает максимально возможное значение (max F). Если же стоит задача выбора вариантов, то после принятия некоторого критерия  выбирается тот вариант, для которого значение  является максимальным лишь из всех сравниваемых вариантов, т. е.  где   номер варианта. При этом нет оснований утверждать, что лучший из выбранных вариантов является действительно оптимальным, т. е. лучшим из всех возможных. Более того, обычно получается, что .

Алгоритм метода уступок:

1.     Расположить критерии по их значимости (наиболее важный считается первым).

2.     Решить задачу по первому критерию, , т.е. отыскать экстремальное значение  целевой функции  .

3.     Сделать уступку по первому критерию, иными словами, уменьшить величину  до значения

4.     В задачу ввести дополнительное ограничение .

5.     Решить задачу по второму критерию

6.     Обратиться к пункту 3, сделать уступку для второго критерия

7.     Ввести в задачу дополнительное ограничение .

8.     Новую задачу, уже с двумя дополнительными ограничениями, решить по третьему критерию и т.д.

9.     Процесс итерации заканчивается, когда решение будет получено по всем критериям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СВЯЗЕЙ И ЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКИХ ГРУППИРОВОК

 

Лабораторная работа №3

Задание. Разработать компьютерные модели для оценки связей и зависимостей между экономическими показателями административных районов РД методом статистических группировок. Исходные данные см. в приложении 1.

1. Постановка задачи и ее информационное обеспечение

Анализ методом группировок предполагает выполнение следующих шагов:

- выбирается показатель, принимаемый за групповой признак;

 - объекты совокупности располагаются в порядке возрастания или убывания показателя, принятого за признак группировки;

- определяется количество групп и длина интервала; - определяется перечень показателей, подлежащих анализу, а также показателей, между которыми выявляется наличие связей или зависимостей;

 - разрабатывается математическая модель для расчетных показателей;

- разрабатывается компьютерная модель для выполнения всех расчетов для одной из групп объектов;

 - с помощью созданной компьютерной модели выполняются расчеты для всех групп объектов;

- результаты, полученные с помощью компьютерной модели, сводятся в аналитические таблицы.

 

2. Алгоритмы расчетов и формирование документов при экономическом анализе методом статистических группировок

 

На примере показателей административных районов РД за 2010-2016 гг. осуществить метод группировок. В качестве признака группировки принять объемы реализованной продукции сельскохозяйственными организациями административных районов (см таблицу 1). Для этого:

- создать исходную таблицу с данными административных районов;

- упорядочить их в порядке возрастания или убывания величины показателя, принятого за групповой признак;

- определить количество групп и длину интервала в соответствии с формулами Стерджеса;

-создать таблицу 1 отдельно для каждого года (каждому студенту отдельно по видам реализованной продукции сельскохозяйственными организациями: зерно, виноград, шерсть и т.д.). Исходные данные представлены в Приложениях 1-4.

Таблица 1

Группировка  административных районов РД

(признак группировки –  объемы реализованной продукции сельскохозяйственными организациями в ц.)

 

 

Диапазон группового признака

Кол-во районов

1 группа

 

 

2 группа

 

 

3 группа

 

 

4 группа

 

 

5 группа

 

 

6 группа

 

 

1-6 групп

 

 

 

- определить суммарные и средние арифметические значения показателя для каждой группы районов и в каждом году отдельно. Для этого в таблицу 1 после перечня районов группы добавляются по две строки «сумма» и «среднее значение». В ячейки этих строк вводятся встроенные математические функции «сумм» и «срзнач» из MS Excel. Это равнозначно вводу формул:

1) сумм =,     2) ср. знач =,

где Пij -  величина j-того показателя i-того района;

       Пj –величина j-того показателя всей группы районов.

 

- сравнить результаты применения метода группировок в каждом году и принять итоговое разбиение.

Лабораторная работа №4

Провести анализ связей и зависимостей между экономическими показателями административных районов РД за 2010-2016 гг.  на основе средних значений по годам, полученных в задании 1 и показателей РД за аналогичный период (См. Россия в цифрах, 2010–2016: Крат. Стат. Сб. / Рос- стат. – М., 2010–2016. Показатели: 10.1. ВРП, 3.6. Среднегодовая численность по видам эк. деятельности, 14.1. Продукция сельского хозяйства, 14.4. фин. показатели с/х, в животноводстве – 14.36 настриг шерсти, 14.38. расход кормов на одну голову, 23.7. инвестиции в осн. капитал по видам эк. деятельности). Для этого сформировать и заполнить таблицу 2.

Таблица 2

Экономические показатели сельского хозяйства РД за 2010-2016 гг.

годы

Средние значения объемов реализованной продукции по группам, ц

Показатель по РД в целом,

1,

2,

3,

2010

 

 

 

 

2011

 

 

 

 

 

 

 

 

2016

 

 

 

 

 

Построить регрессионные модели различных видов. Оценить их качество с помощью основных статистических характеристик.

 

Лабораторная работа №5

Определить прогнозные значения экономических показателей сельского хозяйства РД с помощью моделей временных рядов и рядов динамики.

Компьютерная модель для прогнозирования с помощью уравнений временных рядов предусматривает выполнение расчетов по пяти видам уравнений (линейного, показательного, гиперболического, степенного и параболического), а также использование следующих функций MS Excel:

 а) математических - корень, степень, log10, сумм, ср.знач.;

 б) статистических - корелл, отрезок, наклон, стошух, предсказ, тенденция, рост, линейн, лгрфприбл и др.

Некоторые расчеты на арифметические действия в компьютерной модели выполняются по формулам, введенным в ячейки excel-таблиц.

Рассмотрим особенности каждого из видов уравнений временных рядов как инструментов прогнозирования.

Прогноз с помощью уравнения временного ряда линейного вида

  можно проводить, используя встроенную статистическую функцию «ПРЕДСКАЗ» ИЛИ «ТЕНДЕНЦИЯ». Для работы с любой из встроенных функций в MS Excel надо знать ее синтаксис, под которым понимается имя функции и ее аргументы.

Синтаксис для «ПРЕДСКАЗ» и «ТЕНДЕНЦИЯ» имеет вид:

ПРЕДСКАЗ (x ; известные значенияy; известные значения x);

ТЕНДЕНЦИЯ (известные значенияy; известные значения x; новые значения x, конст). Функция «ТЕНДЕНЦИЯ» позволяет выполнять расчеты по двум уравнениям линейного вида. Это обеспечивается с помощью аргумента «КОНСТ»: если «КОНСТ»=0, то прогнозные расчеты выполняются с помощью уравнения , если «КОНСТ»=1, то – с помощью уравнения  У функции «ПРЕДСКАЗ» отсутствует аргумент «КОНСТ». Расчеты при использовании этой функции выполняются с помощью уравнения

Ряд социально-экономических показателей, являющихся результативными, зависят от ряда других показателей, которых можно назвать затратными, ресурсными или факторными. В этом случае более обоснованные прогнозные значения для результативных или зависимых показателей можно рассчитать на основе рядов динамики.

Прогноз результативных показателей уравнений временных рядов имеет серьезный недостаток, они не учитывают влияние на них независимых показателей-факторов.

Применение рядов динамики, в отличие от временных рядов, позволяет учесть эти зависимости:

- во-первых, по однофакторным уравнениям можно выполнить прогнозные расчеты для любого из зависимых показателей от любого из независимых показателей (показателей-факторов);

- во-вторых, прогнозные расчеты можно проводить как по одно-, так и по многофакторным уравнениям рядов динамики;

- в-третьих, прогнозные расчеты по уравнениям рядов динамики можно выполнить, заменяя показатель-фактор уравнением его временного ряда. Например, пусть . Подставляя в 1-е уравнение вместо  его значение из 2-го уравнения, получим   ) или окончательно  [1, 2, 4, 6, 8].

Результаты (математическую модель и прогнозные значения, полученные с помощью компьютерной модели) представить в виде таблиц 3 и 4.

Таблица 3

 

Группы адм. районов по уровню производства

Модели временных рядов

Модели рядов динамики

Мат. запись

Мат. запись

зерно

1-ая

 

 

 

 

2-ая

 

 

 

 

3-я

 

 

 

 

молоко

1-ая

 

 

 

 

2-ая

 

 

 

 

3-я

 

 

 

 

 

Таблица 4

 

Группы адм. районов по уровню производства

По моделям временных рядов

По моделям рядов динамики

2017

2018

2017

2018

зерно

1-ая

 

 

 

 

2-ая

 

 

 

 

3-я

 

 

 

 

 

молоко

1-ая

 

 

 

 

2-ая

 

 

 

 

3-я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №6

Выявление связей, зависимостей между основными социально-экономическими показателями регионов РФ. Расчет показателей эффективности и технического уровня методом статистических группировок.

Обработка информации, необходимой для анализа методом группировок, следует начинать с определения суммарных и средних арифметических значений показателей для каждой группы регионов. Для этого в исходную таблицу после перечня регионов группы добавляются по две строки «сумма» и «среднее значение». В ячейки этих строк вводятся встроенные математические функции «сумм» и «срзнач» из MS Excel. Это равнозначно вводу формул:

1) сумм =,     2) ср. знач =,

где Пij -  величина j-того показателя i-того региона;

       Пj –величина j-того показателя всей группы регионов.

На основе данных строк «Сумма» и «Ср.значение» формируются таблицы 1 и 2. Таблица 1 является исходной для последующего анализа, а таблица 2 – первой аналитической таблицей для визуальной оценки наличия или отсутствия связей или зависимостей. Зависимость ВРП от численности занятых в экономике и от объема инвестиций визуально трудно оценить. Для этого требуется проведение более детального анализа.

         Таблица 4

Суммарные величины четырех основных экономических показателей регионов России, сгруппированных по величине ВРП по данным за 2016 г.

Диапазон по

групповому признаку, млрд.руб.

Кол-во регионов

ВРП, млрд.руб.

ОФ, млрд.руб.

Числ., тыс.чел.

Инвес., млрд.руб.

127,0-155,5

9

1301,9

3855,0

4962,4

451,8

..

..

Итого

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Суммарные величины четырех основных экономических показателей регионов России, сгруппированных по величине ВРП по данным за 2016 г.

Диапазон по

ВРП млрд.руб.

Кол-во регионов

ВРП, млрд.руб.

ОФ, млрд.руб.

Числ., тыс.чел.

Инвес., млрд.руб.

127,0-155,5

9

144,7

428,3

551,4

50,2

        

Итого

 

 

 

 

 

в расчете на 1 регион

 

 

         Выявление связей, зависимостей методом статистических группировок требуют выполнения множества однотипных операций и расчетов с использованием моделей на прямые расчеты. В частности, принято выполнять следующие расчеты: а) удельных весов каждой группы объектов в каждом объемном показателе; в) показатели эффективности и технического уровня; г) величины показателей каждой группы к показателям для всей совокупности и др.

Удельные веса каждой группы регионов в каждом объемном показателе можно рассчитать по формулам:

3)  Upj = Пpj/ Пj;               4)   Upj = Пpj*100/ Пj,

где Upj – удельный вес  p-й группы регионов в  j-м показателе;

       Пpj  - величина  j-го показателя для  p-й группы регионов;

       Пj – суммарная величина j–го показателя.

Формула (3) предназначена для расчета удельных весов в долях единицы, а формула (4) -  для расчета удельных весов в процентах.

Для расчета удельных весов групп регионов создается пустая таблица 3. В ячейки первой строки этой таблицы вводятся вводится формула (3) или (4). Используя абсолютные ссылки и адресацию ячеек таблицы 2, формулы первой строки копируются в остальные ячейки таблицы 3.

Таблица 3

Удельные веса групп регионов в основных экономических показателях в процентах к итогу

Диапазон по

групповому признаку, млрд.руб.

Кол-во реги-онов

Кол-во реги-онов

ВРП

ОФ

Числ.

Инвес.

127,0-155,5

9

32,1

22,4

25,6

26,9

26,6

Итого

 

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

 

По удельным весам можно проводить сравнительную оценку использования ресурсов регионами разных групп. Если удельный вес группы по ВРП больше, чем по ресурсам, то эта группа использует ресурсы более эффективно и, наоборот. Так, удельный вес первой группы регионов в ВРП заметно меньше, чем в каждом из ресурсов, а удельный вес четвертой и пятой групп в ВРП больше, чем в каждом из ресурсов. Отсюда следует, что у первой группы регионов эффективность использования ресурсов является самой низкой , у пятой группы – самой высокой, а четвертая группа несколько уступает пятой группе. У остальных трех групп регионов одни ресурсы используются эффективно, а другие - неэффективно.

Более определенно об использовании ресурсов можно судить по показателям эффективности. При этом их целесообразно сравнивать с показателями технического уровня.

На основании 4-х исходных  показателей  из таблицы 4 или таблицы 5 можно рассчитать следующие показатели эффективности и технического уровня:

а) эффективности производства

- фондоотдачу (FO), руб.;

- производительность труда (ПТ), тыс.руб.;

- инвестиционноотдачу (ИО), руб.;

б) технического уровня

- фондовооруженность труда (ФВ), тыс.руб.;

- инвестиционновооруженность труда (ИВ), тыс.руб.;

- отношение инвестиций к ВРП или норма накопления (НН), %;

- потенциал обновления основных фондов  или отношение инвестиций к стоимости основных фондов (ИП), %.

Перечисленные показатели рассчитываются по следующим формулам:

          51) ФОi = Пi1i2;       6) ПТi = Пi1i3;      7) ИОi = Пi1i4;      

    8) ФВi = Пi2i3;                   9) ИBi = Пi4i3.      10) НН = Пi4*100/ Пi1;  

11) ИП = Пi4*100/ Пi2.

 

Для расчета показателей эффективности и технического уровня в разрезе групп регионов создается пустая таблица 4. В ячейки первой строки этой таблицы вводятся формулы (5-11), используя адресацию и данные таблицы 1 или 2. Эти формулы затем копируются в ячейки всех остальных строк.

Таблица4

Показатели эффективности и технического уровня в разрезе

групп регионов

Диапазон по

групповому признаку, млрд.руб.

Фо, руб.

Пт, тыс.руб.

Ио, руб.

Фв, тыс.руб.

Ив, тыс.руб.

Нн, %

Ип, %

127,0-155,5

0,338

262,4

2,88

776,8

91,1

34,7

11,7

Итого

 

 

 

 

 

 

 

 

Данные таблицы 4 являются очень важными аналитическими данными для оценки эффективности использования каждого из ресурсов в отдельности. Однако по ним трудно судить об эффективности использования всех трех ресурсов и о виде зависимости ВРП от ресурсов, поскольку  показатели эффективности  различных групп регионов разнонаправлены. Это видно из таблицы 4. Аналогично обстоит дело  и с показателями технического уровня.

Но их можно свести к сопоставимым измерителям. Для этого достаточно  величины показателей каждой группы (Эpj, ТУpj) соотнести к показателям для всей совокупности (Эj, ТУj) путем деления каждого показателя для каждой группы из таблицы 6 на величины показателей строки «Итого», т.е. по формуле:

             ПЭpjpjj ;              ПТУpj=ТУpj/ТУj;

            ПЭpjpj*100/Эj ;              ПТУpj=ТУpj*100/ТУj,

где ПЭpj, ПТУpjj-й показатель эффективности и технического уровня для p-й группы регионов.

Перечисленные расчеты являются многократно повторяющимися. Из этого следует, что для выполнения указанных расчетов целесообразно разработать компьютерную модель.

Все расчеты выполняются по компьютерной модели, разработанной для одной группы.

Компьютерная модель, реализующая метод группировок, создается следующим образом:

- формируется исходная статистическая совокупность из любого количества объектов (регионов), содержащихся в базе данных со всеми их показателями, используемыми для анализа;

- в таблицу 1 вводятся две строки «сумма» и «ср.знач» и с помощью встроенных средств MS Excel рассчитываются их значения по всем показателям;

- рассчитывается удельный вес каждого объекта (региона) статистической совокупности в суммарной величине каждого показателя и для их значений формируется отчетная таблица;

- рассчитываются относительные показатели для каждого объекта и для всей совокупности, которые могут быть определены на основе данных исходной таблицы 1 (эффективности, технического уровня и т.д.) и для их значений создается отчетная таблица;

- рассчитываются отношения (коэффициенты) показателей таблицы 3 для каждого объекта к показателям в среднем для статистической совокупности и для их значений создается отчетная таблица.

Конечной целью разработки и применения математических и компьютерных моделей в экономических исследованиях является формирование аналитических материалов (таблиц, диаграмм, графиков и др.) и формулировка выводов, предложений и рекомендаций [1].

 

 

Рис.1. Схема, иллюстрирующая состав, структуру и методику работы

 компьютерной модели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теория игр

Лабораторная работа № 7

Задание 1. Известна матрица условных вероятностей      Pij продажи старых товаров С1, С2, С3 при наличии новых товаров Н1, Н2, Н3 (табл. 1).

Таблица 1

Платежная матрица

Старые товары

Новые товары

Н1

Н2

Н3

С1

 

С2

 

С3

 

0,6

9

0,2

8

0,1

5

0,3

6

0,7

3

0,4

5

0,1

4

0,1

7

0,5

8

 

Требуется определить наиболее выигрышную политику продаж по каждому из следующих критериев: по известным вероятностным состояниям; Вальда; Гурвица; Сэвиджа.

 

Шаг 1. Необходимо составить таблицу 2.

Таблица 2

Расчетная таблица для промежуточных вычислений

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

max

max

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблице 1 элементы платежной матрицы  и матрицы вероятностей  известны, элементы матрицы рисков  необходимо найти по соответствующей формуле.

Значение  (показатель пессимизма-оптимизма) принять равным , если он не задан по условию задачи.

 

Шаг 2. Выделить максимальный элемент в соответствующей строке каждого из столбцов 5, 7, 8 и 10 таблицы 2.

 

Шаг 3. Результаты решения задачи привести в виде таблицы 3.

 

 

 

Таблица 3

Возможные варианты продаж, полученные по различным критериям

 

Критерий

По известным

вероятностным

состояниям

Вальда

Гурвица

Сэвиджа

Оптимальный план продаж

Выбрать изделие, соот-щее выделенному

эл-ту столбца 7

Выбрать изделие, соот-щее выделенному эл-ту столбца 5

Выбрать изделие, соот-щее выделенному эл-ту столбца 8

Выбрать изделие, соот-щее выделенному эл-ту столбца 12

 

Сделать выводы.

 

Лабораторная работа № 8

Принятие решений в условиях полной определенности

 

Методические указания

Математические модели исследуемых явлений или процессов могут быть заданы в виде таблиц, элементами которых являются значения частных критериев эффективности функционирования системы, вычисленные для каждой из сравниваемых стратегий при строго заданных внешних условиях. Для рассматриваемых принятие решений может производиться:

- по одному критерию;

- по нескольким критериям.

Очевидно, выбор оптимальной стратегии по одному критерию не вызывает затруднений.

Выбор оптимального решения по комплексу нескольких критериев является задачей многокритериальной.

Один из подходов к решению многокритериальных задач управления связан с процедурой образования обобщенной функции, монотонно зависящей от критериев. Данная процедура называется процедурой (методом) свертывания критериев, например, метод аддитивной оптимизации.

Аддитивный критерий оптимальности определяется по формуле:

.

Величины  являются весовыми коэффициентами, которые определяют в количественной форме степень предпочтения -го критерия по сравнению с другими критериями. При этом более важному критерию приписывается больший вес, а общая важность всех критериев равна единице, т.е.

.

Метод аддитивной оптимизации может быть использован для свертывания частных критериев оптимальности, если:

- частные (локальные) критерии количественно соизмеримы по важности, т.е. каждому из них можно поставить в соответствие некоторое число , которое численно характеризует его важность по отношению к другим критериям;

- частные критерии являются однородными (имеют одинаковую размерность).

Но чаще всего локальные критерии не однородны, т.е. имеют различные единицы измерения. В этом случае требуется нормализация критериев. Под нормализацией критериев понимается такая последовательность процедур, с помощью которой все критерии приводятся к единому, безразмерному масштабу измерения. К настоящему времени разработано большое количество схем нормализации. Рассмотрим некоторую из них.

Определим максимум и минимум локального критерия, т.е.

 ;

 .

Выделим группу критериев  , которые максимизируются при решении задачи, и группу критериев  , которые минимизируются при решении задачи.

Тогда в соответствии с принципом максимальной эффективности нормализованные критерии определяются из следующих соотношений:

 ;

или

 ;

 

 .

Оптимальным будет тот вариант (стратегия), который обеспечивает максимальное значение функции цели:

 ,               (1)

В соответствии с принципом минимальной потери нормализованные критерии определяются из соотношений

 

;

                                                 

или

;

 .

При этом оптимальным будет тот вариант (стратегия), который обеспечивает минимальное значение функции цели (1).

 

Задание 2. Одной из фирм требуется выбрать оптимальную стратегию по обеспечению нового производства оборудованием. С помощью экспериментальных наблюдений были определены значения частных критериев функционирования соответствующего оборудования (), выпускаемого тремя заводами-изготовителями. Рассмотрим данные для выбора оптимальной стратегии в условиях полной определенности (таблица 4).

Таблица 4

Варианты

оборудования

Частные критерии эффективности оборудования

производи-тельность,

д.е.

стоимость,

д.е.

энерго-

емкость,

у.е.

надежность,

д.е.

Оборуд-е завода 1,

5

7

5

6

Оборуд-е завода 2,

3

4

7

3

Оборуд-е завода 3,

4

6

2

4

0,4

0,2

0,1

0,3

 

 На основе экспертных оценок определены веса частных критериев  (последняя строка таблицы 4).

Используя данные таблицы 4, необходимо определить оптимальную стратегию выбора оборудования из трех возможных с учетом четырех локальных критериев.

При решении задачи максимизируется первый (производительность) и четвертый (надежность) критерии, а минимизируются второй (стоимость оборудования) и третий (энергоемкость) критерии.

Для решения составим расчетную таблицу 5.

 

Шаг 1. Определим max каждого локального критерия:

 

 

 Шаг 2. Исходя из принципа максимизации эффективности, нормализуем критерии. Т.к. в данной задаче максимизируются критерии 1 и 4, то соответствующие соотношения необходимо рассчитать в столбцах 6 и 7 таблицы 5. Минимизируются критерии 2 и 3, для их нормализации используются столбцы 8 и 9 таблицы 5.

 

 

Таблица 5

Расчетная таблица для промежуточных вычислений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблице 5  и  известны.

 

Шаг 3. В последнем столбце таблицы 5 определяют обобщенную функцию цели по каждому варианту по формуле (1). Оптимальным является тот вариант, которому соответствует . (Записать в соответствующей ячейке таблицы 6.

Настоящая задача решена в соответствии с принципом максимизации эффективности, причем по четырем критериям оптимальности.

Задание 3. Заполнить остальные ячейки таблицы 6. Для этого решить эту же задачу для трех (производительность, стоимость, энергоемкость) и двух (стоимость и надежность) критериев. А также в соответствии с принципом минимальной потери.

Таблица 6

Оптимальные стратегии выбора оборудования различных задач

 

Принцип максимизации эффективности

Принцип минимальной потери

4

критер.

3

критер.

2

критер.

4 критер.

3 критер.

2 критер.

Оптимальная

стратегия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Адамадзиев К.Р., Адамадзиева А.К. Компьютерное моделирование в экономике:    учебное пособие. -Махачкала: Издательско-полиграфический центр ДГУ, 2014

2. Адамадзиев К.Р., Адамадзиева А.К., Ахмедов А.С. Ключевые показатели экономики регионов и связи (зависимости) между ними: методы, модели, методика // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 1. – С. 134-139.

3. Адамадзиев К.Р., Касимова Т.М. Имитационная модель производства сельскохозяйственной продукции. Материалы одиннадцатой региональной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, экономике и образовании / Под ред. проф. К.Р. Адамадзиева. – Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2010. – С. 80-85.

4. Адамадзиев К.Р., Касимова Т.М. Методы прогнозирования развития сельского хозяйства // Фундаментальные исследования. – 2014. - №5 (часть 1). – С. 122-126.

5. Адамадзиев К.Р., Касимова Т.М. Прогнозирование урожайности зерновых культур с помощью адаптивных методов. Материалы четырнадцатой региональной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, экономике и образовании». – Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2014. – С. 55-61.

6. Елисеева И.И.  Эконометрика. Учебник для магистров. – М.: Проспект, 2012.- 288 с. 

7. Касимова Т.М. Анализ показателей деятельности предприятий аграрного сектора с помощью экономико-математических моделей. // Вестник Российской экономической академии им. Г. В. Плеханова. – 2011. №3. – С. 114-118.

8. Касимова Т.М. Методика формирования сценариев развития регионального АПК на основе моделей временных рядов // Экономика и управление: материалы II Международной науч.-практ. конф. «Математическая экономика и экономическая информатика. Научные чтения памяти В.А. Кардаша» выпуск 22 / Новочерк. инж.-мелиор. ин-т Донской ГАУ. – Новочеркасск: Лик, 2015. – С. 126-130.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

Приложение 1

Объемы реализации зерновых культур в административных районах РД за 2011-2016 гг.

Муниципальный район

2011

2012

2013

2014

2015

2016

Курахский

203

445

685

5843

2586,1

3951

Хунзахский

294

3573

355

16091

16719

18939

Табасаранский

312

11

385

4545

1345

1616

Кизилюртовский

699

16312

2561

37696

18775

21121

Дахадаевский

945

891

658 

10093

15785

21491

Рутульский

1063

72

256 

779

3475

5163

Гергебильский

1256

1578

2658

3157

4675

3612

Бабаюртовский

1308

4710

7523

14800

13396

17373

Гунибский

1543

6020

2133

25004

21658

21546

Кайтагский

2165

1606

5548

4439

2751

6623

Казбековский

2358

11662

2566

36342

37253

33077

Тарумовский

2418

9503

1913

22535

14782

8096

Ахтынский

2980

2781

3598

3463

2039

2855

Левашинский

3662

7607

2754

9408

4454

17676

Новолакский

6680

4476

1900

26918

35255

20677

Дербентский

8363

3721

27685

27907

22901,4

21266

Сергокалинский

9516

12314

49015

59593

86097

89892

Карабудахкентский

12003

1621

13821

37703

53127

58048

Кизлярский

13786

69064

36132

265009

247679

241676

Хасавюртовский

25022

61950

48528

122695

129923

146027

Каякентский

27257

6862

59401

40676

72402

50110

Кулинский

1256 

1711

1456 

1477

1252

1818

Чародинский

1256 

1330

1569 

2210

3777

2876

Акушинский

1300 

1253

700

2092

6002

4433

Гумбетовский

2458 

2347

3665 

5715

7990

11384

Ногайский

4589 

5789

1596 

2035

17401

5137

Ахвахский

6278 

6336

6785 

7634

10783

7100

Лакский

6785 

8960

2596 

4868

13599

16231

 

Приложение 2

Объемы реализации мяса скота и птицы в административных районах РД за 2011-2016 гг.

Муниципальный район/город

2011

2012

2013

2014

2015

2016

город Кизилюрт

25

20

574

1301

375

359

Докузпаринский

45

85

56

1

15

33

Сергокалинский

52

7250

318

10546

11254,4

12254

Хивский

87

150

17

133

431

176

Цунтинский

123

258

567

1241

872

179

Агульский

134

142,9

91,8

470,7

553,8

649

Бабаюртовский

149

5839,1

72

2266

2257

1822

Сулейман-Стальский

178

202

169

117

178

205

Магарамкентский

180

115

302

38

100

47

Кайтагский

196,9

161

69

229

159

41

Курахский

231

1291

180

2169

3323

3656

Хасавюртовский

268

65889

118

110167

60771

51952

Казбековский

316

8565

275

5553

5332

6503

Буйнакский

344

6327

585

32857

15438

9556

Унцукульский

351

14416

448

12280

15683

15994

Кизилюртовский

396

3429,6

4125

4558

8159

3021

Новолакский

477

10968,1

3585

4095

4038

2970

Рутульский

487

1105,8

97

3153

2387

2964

Левашинский

516

25262

925

27685

29068

32631

Дербентский

569,2

592,1

804,6

3295,23

829

322

Тарумовский

687

13966

250

5446

4915

4115

Акушинский

721

7362

520

8926

8804

8688

город Южно-Сухокумск

985

891,5

743

739

95

88

Ботлихский

998

1349,1

2804

4220

4107

4665

Каякентский

1117

929

451,3

430

860

825

Цумадинский

1234

1099,5

1675

1591

476

315

Ногайский

1525

2099,4

1148

1155

1348

2124

Кулинский

1703

2095

686

2229

1866

1889,7

Карабудахкентский

1826

41273

449

51387

46019

34688

Дахадаевский

1893

2112

80,3

1588,8

1614

1887

город Махачкала

1929

2488,7

2201

1840

2843

1092

Ахвахский

2121

2343,6

1480

1230

1282

1283

Шамильский

2619

4993

2656

6920

7006

6068

Гергебильский

3589

3354

5845

8376

6395

3789

Гумбетовский

3698

3858,9

5874

6396

5735

6566

Хунзахский

3800

14868,8

2161

14355

17117,5

21103

Чародинский

5674

6359,8

3212

2279

3240

3164

Гунибский

5824

9706

4897

9236

9894

11393

Ахтынский

5995

6165

9524

12043

9950

8619

Кизлярский

6715

19294,6

4471

17977

20525

15829

Тляратинский

9874

8539,6

15004

20749

16032

14622

город Хасавюрт

11234

13310

21094

27217

19643

16943

Лакский

12518

2069

1354

1286

507

665

 

Приложение 3

Объемы реализации шерсти в административных районах РД за 2011-2016 гг.

Муниципальный

район/город

2011

2012

2013

2014

2015

2016

Акушинский

148

1468,04

121

1606

1748

1661

Ахвахский

425

625

725

1047

987

1318

Ахтынский

1128

1403

1386

1949

2039

2000

Бабаюртовский

600

624,64

656

680

523

831

Буйнакский

181

188

189

671

789

1052

Гумбетовский

900

933,4

1158

1358

1633

2049

Гунибский

958

1443,38

956

1901

1940

1488

Дахадаевский

85

170,6

2

110

148

98

Казбековский

5

752,8

5

798

719

804

Кайтагский

0,7

8

10

9

8

9

Карабудахкентский

66

173,8

12

128

126

64

Каякентский

101

61

45,4

87,5

111,5

118

Кизилюртовский

186

197,7

176

168

244

179

Кизлярский

20

1065,32

5

1061

1125

746

Кулинский

343

619,75

223

512

577

578,7

Курахский

73

87

92

97

108

105

Лакский

356

400,9

349

242

400

392

Левашинский

78

3685,95

79

4176

4504

5173

Новолакский

108

681,74

977

848

719

692

Ногайский

51

26

186

287

257

278

Сергокалинский

18

1435

17

1560

1554

1731

Сулейман-Стальский

2

3

15

31

31

21

Тарумовский

17

464

368

264

508

1101

Тляратинский

1586

1967,16

2862

3636

3458

3135

Унцукульский

11

610,62

34

1086

1102

1592

Хасавюртовский

150

302

286

261

343

195

Хивский

17

119,2

121

130

108

148

Хунзахский

445

2345,25

181

4044

4854

6642

Цумадинский

19

22

35

50

21

182

Цунтинский

25

50

147

165

122

196

Чародинский

1258

1640,47

1786

1904

2014

2252

Шамильский

49

797,28

8

1044

1039

1444

город Махачкала

25

30,8

28

25

256

140

город Южно-Сухокумск

128

135,51

86

47

54

54

 

Приложение 4

Объемы реализации молока в административных районах РД за 2011-2016 гг.

Муниципальный

район/город

2011

2012

2013

2014

2015

2016

Кайтагский

1395

166

43

80

60

56

город Кизилюрт

1235

180

1755

1736

1780

990

Агульский

231

263,8

84

960

1246

1448

Курахский

976

875

40

3681

4909

4956

Кумторкалинский

1234

1300

1607

2550

3020

6520

Рутульский

452

1771

211

4924

6753

5004

Дербентский

3724

2482

2353

10085

1867

1371

Цунтинский

6543

2507

5543

2638

2186

747

Буйнакский

1340

2737

6543

9164

13876

14831

Ногайский

1679

3481

2245

1215

4419

4904

Хивский

67

3656

3457

937

966

779

Каякентский

5437

3889,2

2937,5

7432

4185

3759

Акушинский

222

6802

5433

9607

10941

8891

Сулейман-Стальский

7864

7202

3055

520

1075

714

Цумадинский

6765

7476

6555

9515

7249

9323

Дахадаевский

2839

7916

4178

6276

4454

5363

Карабудахкентский

4585

10550

187

10247

13176

9642

Сергокалинский

14563

11136

15433

11097

8840

1744

Лакский

12765

11583

4675

6331

7078

8770

Чародинский

14234

14645,5

15677

12842

13251

9392

Казбековский

2935

14763

3564

11432

10492

11873

Ботлихский

16790

15420

23042

26276

21833

23318

город Махачкала

2833

16276,5

16576

18256

26015

14103

Кулинский

2980

17510

2369

10586

17256

19640,6

Бабаюртовский

19044

18591,4

17834

16511

15747

14971

Гумбетовский

25678

20819

28975

31300

34006

40407

Кизилюртовский

6131

21252

20343

18045

17155

22306

Хасавюртовский

2531

21495

1323

9033

12505

4958

Гунибский

13995

21824

12184

25906

27225

35102

Шамильский

3046

23520

1179

24102

30252

23303

Ахвахский

30554

28045,5

18865

17056

17102

12883

Новолакский

1696

31681,8

14433

15579

20089

7566

Гергебильский

29454

39199

34322

37990

34203

30620

Левашинский

4638

41218

3790

38619

52016

43285

Тарумовский

7141

42497

2694

27968

30174

20499

Ахтынский

42344

42943

34322

43411

32582

40505

Тляратинский

54567

45150,9

65432

73541

78932

68207

Унцукульский

605

81949,5

1431

93190

97231

64213

Хунзахский

18351

91364,6

12470

89886

96086

103056

Кизлярский

42913

106757

63681

115806

112934

128302