книги из ГПНТБ / Алексеев, А. М. Сетевые модели в перспективном планировании развития производства

Г Л А В А III

ДВУХУРОВНЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ БАЗЫ РАЙОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ СПРОСА НА ЕЕ ПРОДУКЦИЮ

§1. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ

ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану раз­ вития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. намечено осу­ ществление крупных многоотраслевых строительных программ на Ангаре (Усть-Илимский комплекс), Енисее (Саянский комплекс), на Западно-Сибирской равнине (освоение нефтегазового комплек­ са) и др.

Тенденция комплексного вовлечения в хозяйственный оборот минеральных и сырьевых ресурсов в районах нового освоения имеет объективную основу. Во-первых, это позволяет обеспечить на относительно замкнутых территориях максимальный выход ко­ нечных продуктов из заготовляемого сырья за счет глубокой его переработки; во-вторых, создает благоприятные возможности для реализации достижений научно-технического прогресса во всех сферах общественного производства и экономии затрат живого и овеществленного труда; в-третьих, позволяет снизить затраты, связанные с созданием объектов комплекса за счет эксплуатации единой строительной базы.

Для правильного обоснования схемы комплексного размещения производительных сил необходимо увязать отраслевые и районные схемы производства. Несмотря на то, что отрасль народного хозяй­ ства представляет собой основное звено в общественном разделе­ нии труда, прямое совмещение оптимальных схем развития и раз­ мещения отдельных отраслей хозяйства не может привести к со­ зданию оптимальных районных комплексов. Проблема комплекс­ ного развития производительных сил должна рассматриваться как проблема взаимоувязки отраслевых моделей с моделями экономи­ ческих районов.

Одной из прогрессивных форм организации народного хозяй­ ства является территориально-производственный комплекс (ТПК), представляющий собой совокупность связанных между собой про­ изводств, обеспечивающих наиболее эффективное использование природных, трудовых, производственных, финансовых и других видов ресурсов, сосредоточенных на определенной территории. Ус­ ловия оптимального развития и специализации ТПК нельзя рас­ сматривать в отрыве от условий оптимального развития всего на­ родного хозяйства, необходимо сочетать системный народнохозяй­ ственный подход с учетом специфических районных условий.

Очаговый характер развития и размещения производительных сил страны, обусловленный сосредоточением сил и средств на раз­ витии важнейших ТПК, выдвигает на повестку дня такие пробле­ мы, как выявление оптимального направления формирования оп­ тимальной структуры комплекса, определение эффективной по­ следовательности капитальных вложений при соблюдении согла­ сованного ввода в действие производственных объектов, включая объекты жилищного и культурно-бытового назначения.

В оптимизации структуры комплекса методами экономико-ма­ тематического моделирования значительные результаты получены М. М. Албеговым, М. К. Бандманом, А. Г. Грапбергом, М. Г. Завельским, В. В. Коссовым и др. В одной из первых работ этого направления предложена комплексная районная модель, имеющая блочную структуру, в которой отдельными блоками выступают от­ раслевые задачи (Гранберг, 1965). Отраслевые блоки объединя­ ются производственными связями и районным блоком, характери­ зующим условия и факторы развития хозяйства района в целом (трудовые ресурсы, транспортная сеть, строительная база и т. д.).

Проблема согласования составных частей комплекса получила отражение в структуре модели (одновременный учет отраслевых и районных факторов). Межотраслевой баланс выступает как ме­ тод увязки планов в традиционном понимании. Иными словами, проблема согласования сводится к решению блочной задачи.

Несмотря на теоретическую ценность, данная работа до настоя­ щего времени практически не реализована из-за больших труд­ ностей получения исходной информации: для определения состава объектов в комплексе необходимо предварительно решить союз­ ные отраслевые задачи по производствам, представленным в этом районе.

Следует отметить, что территориально-производственный ком­ плекс, как правило, охватывает значительную территорию и мно­ жество предприятий различных отраслей хозяйства. Для него ха­ рактерна разветвленная сеть экономических связей как с отдель­ ными ТПК, так и со всем народным хозяйством. Существование этих внешних связей оказывает значительное влияние на специа­ лизацию ТПК, его производственную структуру, темпы развития. Следовательно, необходимо одновременное исследование процес­ са развития как отдельных, так и связанных между собой групп ТПК. Такой точки зрения придерживаются М. К. Бандман и А. И. Панченко (1967). Предлагаемая ими система моделей при­ звана определить оптимальные варианты развития и специализа­ ции территориально-производственных комплексов крупного эко­ номического района. Экономическая постановка этой задачи со­ держит ряд необоснованных моментов: авторы a priori принимают направления специализации хозяйства комплекса, обязательное использование местных ресурсов и фиксированные внешние связи по ввозу и вывозу продукции. На наш взгляд, это можно считать обоснованным лишь после решения соответствующей задачи верх­ него уровня.

82

В основу рассматриваемой системы положены модели оптими­ зации развития групд тесно связанных между собой производств и .модели оптимизации развития хозяйства каждого ТПК. Взаимоувязка производств ТПК с целью комплексного использования ре­ сурсов всего экономического района обеспечивается сопоставле­ нием экономии народнохозяйственных затрат от создания данного предприятия в ТПК по сравнению с размещением его в замыкаю­ щем для данного производства районе, т. е. сопоставляется эффект от выпуска продукции в данном ТПК с оценками оптимального плана готовой продукции из районной задачи.

При постановке н решении задачи оптимального территориаль­ ного планирования «Запад — Восток» взаимоувязка моделей от­ дельных территориальных единиц с моделями всего народного хо­ зяйства организована иначе (Гранберг, Чернышев, 1970). После условного разбиения народного хозяйства на две экономические зоны — западную и восточную — по каждой зоне определяется такой план развития и размещения производительных сил на по­ следний год установленного периода, который обеспечивает макси­ мальный уровень непроизводственного потребления при выделен­ ном лимите капитальных вложений и обязательном выполнении заданий по межзональному обмену продукцией. В экономико-мате­ матическом анализе полученного решения в качестве экономиче­ ских измерителей выступают оценки оптимального плана: исходя из них, можно изменять распределение капвложений и заданий по межзональным поставкам с целью увеличения фонда непроизвод­ ственного потребления в целом по стране при условии достижения в каждой зоне примерно равного уровня жизни. Таким образом, организуется итеративный процесс согласования решений по каж­ дой зоне. Оптимум считается достигнутым, если нельзя изменить задание по межзональным поставкам и перераспределить капи­ тальные вложения, не уменьшая фонда потребления по стране и не нарушая соотношение уровней потребления между зонами.

Сформулированные условия оптимальности, на наш взгляд, отражают существо рассматриваемого экономического процесса, однако дальнейшее развитие данной схемы оптимизации неизбеж­ но сталкивается с решением сложных математических проблем, связанных с многоканальным распределением капитальных вло­ жений по районам страны. Поэтому возникает необходимость бо­ лее широкого использования оценок; основанного иа общей тео­ рии линейного программирования.

Второе направление исследования — выбор оптимальных пу­ тей формирования ТПК — начало развиваться только в последние годы. В центре внимания здесь находятся прямая и обратная свя­ зи между очередностью строительства объектов и формированием затрат на их создание, определяемых стратегией развития строи­ тельной базы. При этом по целевому назначению затраты на строи­ тельство промышленного комплекса делятся на две группы:

1) затраты, связанные с деятельностью предприятий, продук­ ция которых идет на промышленное и гражданское строительство;

2) затраты, связанные с выполнением строительно-монтажны работ.

Если рассматривать только первую группу затрат, то зависи­ мость между процессом строительства объектов комплекса и за­ тратами на их создание оказывается следующей. G одной сторо­ ны, от того, каковы будут очередность и сроки строительства объектов, зависит спрос на продукцию строительной базы. Под влиянием этого спроса формируется определенная стратегия раз­ вития строительной базы с соответствующими технико-экономиче­ скими показателями (затратами). G другой стороны, от распреде­ ления этих затрат по годам зависит выбор оптимальной очередно­ сти и срока строительства объектов комплекса. В этой ситуации задача состоит в установлении сроков строительства производст­ венных и культурно-бытовых объектов, обеспечивающих мини­ мальные затраты на развитие строительной базы.

Основным (и очень жестким) допущением при этом является фиксированная заранее структура ТПК: конкретное описание объ­ ектов комплекса с указанием мощности, объемов капитальных вложений, строительно-монтажных работ, численности рабочих строителей и эксплуатационников. Тем не менее такая постановка типична для целого ряда создаваемых комплексов (Саянский, Усть-Илимский, Богучанский), где состав промышленных объек­ тов обоснован и директивно утвержден и проблема состоит в вы­ боре оптимальной строительной программы.

Так, благодаря согласованному развитию строительной базы в Норильском промышленном комплексе в суровых природно-кли­ матических условиях и при существенной отдаленности от разви­ тых центров страны удалось создать высокоэффективные произ­ водства по заготовке и первичной переработке сырья. Успешное развитие Норильского комбината стало возможным потому, что строительный трест (в состав которого входят предприятия по вы­ пуску несущих и ограждающих конструкций) не является само­ стоятельным хозяйственным подразделением, а входит в состав горнометаллургического комбината. Это позволяет вести строи­ тельные работы, ориентируясь на получение максимального эф­ фекта в рассматриваемом комплексе. В результате сейчас в Но­ рильском узле сосредоточенного строительства создана мощная строительная база по выпуску несущих и ограждающих конструк­ ций, позволяющая более чем на 50% обеспечивать годовую по­ требность в строительных материалах, осуществлять маневр в вы­ пусках требуемых конструкций при изменении производственной программы строительно-монтажных подразделений, а также бес­ перебойный выпуск строительных конструкций в межнавигацион­ ный период.

В тех случаях, когда строительные подразделения являются самостоятельными службами и руководствуются в своей деятель­ ности локальными интересами, имеют место большие народнохо­ зяйственные потери. Так, при формировании Братского комплек­ са темпы строительства гидроэлектростанции значительно опере-

S4

дили темпы строительства лесозаготовительных предприятий и транспортных коммуникаций, в результате чего затоплено бо­ лее 11 млн. м3 древесины (Гребенкин, 1968).

Приведенные примеры позволяют сделать вывод о том, что перестройка организационной структуры строительных служб в соответствии с целями создания комплекса может служить важ­ ным резервом повышения эффективности капитальных вложений. Реализация выдвинутого положения требует разработки такой стратегии развития строительной базы, при которой обеспечивает­ ся максимальная эффективность развития комплекса в целом. Подобную задачу рассмотрели В. А. Шуберт и Л. Г. Лавров (1969). Авторы исследуют очередность ввода в действие объектов Братского ТПК и предпринимают попытку временной координа­ ции сдачи в эксплуатацию создаваемых объектов.

На основе упрощенной линейной динамической модели с кри­ терием минимума общих приведенных затрат на создание ком­ плекса определяются годовые объемы строительно-монтажных ра­ бот по всем объектам за планируемый период и в соответствии с ними потребление трудовых ресурсов, необходимых для создапия объектов ТПК. Согласно этому распределению, на сетевом гра­ фике, отражающем процесс создания комплекса, определяется та­ кое расписание работ, которое дает максимальное приближение ожидаемого суммарного потребления ресурсов к найденному уров­ ню. В этом смысле полученное расписание считается близким к оп­ тимальному с позиций минимума дисконтированных общих за­ трат на создание комплекса.

Таким образом, рассматриваются две модели комплекса, одна из которых (линейно-программная) нереальна, но оптимизируема, другая (сетевая) реальна, но не допускает оптимизации. Задача состоит в приведении этих моделей в соответствие. Необходимо отметить недостатки такой координации моделей строительной ба­ зы и территориально-производственного комплекса.

Функционал модели ТПК воспроизводит затраты строительной (базы, а проводимый итерационный процесс призван обеспечить до­ пустимость искомого расписания выполнения работ сетевого гра­ фика, при этом сметные затраты остаются неизменными, несмотря на различные направления развития строительной базы. Следова­ тельно, как бы ни выбирались сроки и очередность создания объ­ ектов комплекса, затраты на их строительство не меняются.

Строительную базу в силу ее технологических особенностей вряд ли следует рассматривать как райопообразующую основу, так как она — не цель, а средство достижения цели. Отраслями специализации могут быть лишь отрасли с высокой экономической эффективностью, для развития которых в районе имеются наибо­ лее благоприятные условия, строительная же индустрия в круп­ ных масштабах развивается в районах нового освоения, т. е. там, где для ее развития условия далеко не благоприятные. Тем не менее было бы неверным преуменьшать роль строительной базы. В реальных условиях существуют прямая и обратная связи меж­

85

ду очередностью строительства объектов комплекса и формирова нием затрат на их создание, определяемых стратегией развития строительной базы.

Промышленное освоение новых районов предполагает разра­ ботку и реализацию таких строительных программ, которые с ми­ нимальными совокупными затратами обеспечивают согласованный ввод в действие всех создаваемых производственных объектов. По­ следнее возможно только при наличии единой программы разви­ тия предприятий строительной индустрии, обеспечивающей с ми­ нимальными затратами потребности создаваемых объектов ТПК в строительной продукции.

Таким образом, имеет место отмеченное ранее взаимодействие между процессом строительства объектов комплекса и затратами на их создание: во-первых, от того, каковы очередность и сроки строительства объектов комплекса, зависит спрос на продукцию предприятий строительной индустрии; под влиянием этого спроса предприятия строительной индустрии формируют стратегию свое­ го развития, которой отвечает соответствующий уровень произ­ водственных затрат; во-вторых, уровень производственных затрат но выпуску строительной продукции отражается на сроках и по­ рядке строительства объектов территориально-производственного комплекса.

На модельном уровне такого рода взаимодействие может быть отражено в согласовании стратегии развития предприятий строи­ тельной индустрии и динамики потребления продукции в течение планового периода. Согласование можно осуществить путем обмена информацией между моделью ТПК и моделью развития предприя­ тий строительной индустрии в двухуровневой оптимизационной системе. Принципы согласования изложены в главе I, а конкрет­ ный расчет будет дан ниже.

§ 2. ЛИНЕЙНАЯ МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ БАЗЫ РАЙОНА

Под строительной базой района понимают комплекс предприя­ тий и организаций строительной индустрии, созданных для обеспече­ ния стройматериалами промышленного и гражданского строитель­ ства (завод сборного железобетона; предприятия, выпускающие специальные виды бетона; домостроительный комбинат; пред­ приятия по производству стеновых, теплоизоляционных, кровель­ ных, нерудных материалов и т. п.),. Вследствие широкой взаимо­ заменяемости продукции различных видов между перечисленными предприятиями существуют внутренние взаимосвязи.

В первых работах по планированию развития промышленно­ сти стройматериалов с применением оптимизационных методов ос­ новной упор делался на использование упрощенной модели транс­ портного типа для определения потребностей отдельных областей региона в одном из видов стройматериалов. По мере становления и усложнения экономико-математических методов развивались и детализировались модели оптимизации размещения промьтшлен-

86

♦

ностн стройматериалов (Барбакадзе, 1965). В качестве крите­ рия в этих моделях принят минимум приведенных затрат, послед­ ние при этом разделены на две группы: затраты, непосредственно связанные с производством (сырье и основные материалы, топли­ во, электроэнергия, основная зарплата производственных рабочих, амортизация) и затраты, независящие от объема производства (общецеховые расходы по содержанию и эксплуатации оборудо­ вания, издержки производства во вспомогательных цехах обще­ производственного назначения, общезаводские расходы)..

Дальнейшее совершенствование в этом направлении связано с использованием метода коэффициентов экономичности, в реше­ нии задач размещения и специализации (Казакевич, 1972). В ча­ стности, указанным методом решена задача размещения и спе­ циализации производства железобетонных изделий на территории Урала, Сибири, Дальнего Востока и Казахстана. В результате были сформированы схемы размещения и направления развития и спе­ циализации предприятий промышленности сборного железобетона, установлены степень концентрации и оптимальные мощности предприятий, пропорции между объемами капитальных вложений на расширение и реконструкцию действующих и строительство новых предприятий, план поставок сборного железобетона потре­ бителям и оптимальные радиусы перевозок конструкций различ­ ных видов. Модель оптимизации подробно рассмотрена в литера­ туре (см., например, Комаров, 1969) и представляет собой трех­ этапную задачу отраслевого планирования. Каждое предприятие характеризуется одной или несколькими технологическими линия­

дового фонда рабочего времени. По второй группе (цехи и пред­ приятия крупнопанельного домостроения) окончательный план должен содержать только одну технологическую линию. По каж­ дому варианту мощности, размещения и специализации предприя­ тий приведены объемы производства, мощность, номенклатура, объемы расхода сырьевых материалов, себестоимость годового вы­ пуска продукции, капитальные вложения на реализацию варианта, приведенные затраты (рассчитанные по себестоимости и капиталь­ ным вложениям).

В результате решения находится такая комбинация вариаптов развития предприятий (технологических линий), при которой удовлетворяются ограничения па объемы производимой продукции й потребляемых ресурсов и достигается минимум функционала — суммы приведенных затрат на производство, транспортировку и потребление сырьевых материалов и конечной продукции.

Решение требует доведения до целочисленности; имеется це­ лый ряд существенных упрощений, в частности, не учитываются затраты на переналадку оборудования, неизбежно возникающие при комбинировании технологических линий. Однако в целом мо­ дель наиболее полно отображает процесс развития промышленно-

ы

ста сборного железобетона и является той основой, на которой построена двухуровневая система моделирования строительной базы района с использованием сетевой модели формирования спро­ са на ее продукцию.

В предлагаемой ниже модели номенклатура изделий строитель­ ной базы разделена на две группы: продукцию для гражданского и нромьтшлеиного строительства. Подобный подход отвечает не­ обходимости учета объемов строительно-монтажных работ и по­ требляемых трудовых ресурсов через затраты на обустройство.

Сопоставление транспортных и производственных затрат — непременное условие отраслевых задач. Для изолированного ТПК с локализованной строительной базой и концентрированным строи­ тельством внутренние перевозки составляют незначительную часть расходов и, главное, почта одинаковы по различным направлени­ ям. Что касается внешних поставок (строительного сырья, обору­ дования н т. п.), то изучение влияния этого фактора составляет содержание задач более высокого (отраслевого или межрайонного) уровня. Отсутствие транспортных затрат, таким образом, эквива­ лентно предположению о совпадении пункта производства и по­ требления продукции стройиндустрии.

Следующим важным допущением является возможность вкладирования продукции, предназначенной для промышленного строительства. Естественно, что не все виды строительных мате­ риалов допускают складирование (например, товарный бетон), од­ нако, хранение панелей, бетонных арок, перекрытий возможно, причем не требует специальных помещений и обслуживания. В свою очередь, товарный бетон может быть использован для производства избыточных ЖБК, подлежащих хранению, что экви­ валентно его складированию. Возможно также складирование про­ дукции, предназначенной для гражданского строительства, однако, резерв жилья предпочтительнее резерва строительных материалов, поэтому допускается избыточное жилищное строительство для ожидаемого увеличения численности занятых.

В качестве критерия оптимизации принят минимум инте­ гральных затрат, приведенных к начальному году строительства *.

Таким образом, предлагаемая модель строительной базы отра­ жает следующие требования:

1)для каждого года планового периода не допускается умень­ шение мощности строительной базы по сравнению с достигнутым уровнем;

2)строительная база создает одновременно строительные кон­ струкции промышленного и гражданского назначения;

3)предполагается возможность складирования строительных конструкций промышленного назначения;

1 Процедура согласования в двухуровневой системе оптимизации зависит от вида критерия. Поэтому в модели развития строительной базы допускается произвольный стоимостной критерий (минимум себестоимо­ сти, максимум прибыли и др.).

88

4)строительные конструкции мгновенно удовлетворяют предъ­ явленный спрос;

5)производство строительных конструкций осуществляется технологическими линиями, допускающими комбинирование при одновременном использовании двух вариантов специализации (од­ новременно выпускаются строительные конструкции промышлен­ ного и гражданского назначения);

6)приведенные затраты находятся в линейной зависимости от объемов выпускаемой продукции.

Врамках принятых предположений задача по развитию строи­ тельной базы состоит в следующем: в каждом году планового пе­ риода необходимо определить такую стратегию развития строи­ тельной базы по выпуску строительных конструкций промышлен­ ного и гражданского назначения, а также объемы складируемой продукции, чтобы полностью удовлетворить предъявленный спрос, обеспечив при этом минимум суммарных приведенных затрат. Введем следующие обозначения:

89

следующим соотношением:

t

7 i = c ! + 2 ( 5 — x ) - h l

T = i

Отметим, что упрощения, принятые в модели, были сделаны намеренно во избежание громоздкости и обилия обозначений.

Взаимозаменяемость отдельных видов продукции, комбиниро­ вание технологических линий, полнота учета номенклатуры и мно­ гоэтапное™ производства (обработка, доставка сырья, производ­ ство, транспортировка продукции и конечное потребление) не представляют принципиальных трудностей и не противоречат линейному характеру модели. Было важно другое: спрос на различ­ ные виды продукции стройиндустрии, даже тщательно рассчитан­ ный, не может служить единственной основой перспективного пла­ нирования, он должен формироваться в процессе оптимизации программы создания ТПК, исходя из единой цели — минимиза­ ции затрат на создание комплекса. В связи с этим возникает про­ блема выбора сроков создания объектов, при которых обеспечива­ ется минимум затрат на продукцию строительной базы. Исходя из некоторого спроса можно найти оптимальную стратегию развития строительной базьг, а затем, проанализировав соотношение произ­ водства и спроса на продукцию, изменить последний так, чтобы дополнительно уменьшить затраты на производство.

Итерационная координация структуры потребления строитель­ ных материалов и стратегии развития строительной базы в комп­ лексе основана на методе согласования сетевой модели формиро­ вания спроса и линейной динамической модели строительной базы.

Одним из возможных вариантов такого согласования является система программ оптимизации создания комплекса автоматизи­ рованным расчетом («ОСКАР», см. схему 3).

Составными частями системы «ОСКАР» являются программа, реализующая модель создания ТПК, и программа оптимизации

РО