Электронная библиотека » Владимир Живетин » » онлайн чтение - страница 3


  • Текст добавлен: 20 апреля 2017, 06:43


Автор книги: Владимир Живетин


Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование


Возрастные ограничения: +12

сообщить о неприемлемом содержимом

Текущая страница: 3 (всего у книги 22 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Шрифт:
- 100% +
1.3. Математическая модель оценки эффективности функционирования микроавиационной системы

Уточним понятие микроавиационной системы, которую мы в дальнейшем, при экономическом анализе, будем именовать микроэкономической системой.

Самолет как физический объект начинает функционировать с того момента, когда он становится элементом макроэкономической системы, т. е. представляет собой микроэкономическую авиационную систему. Далее мы будем ее называть технико-экономической системой в силу свойств ее подсистем или просто системой.

Наша задача – разработать теоретические основы функционально-экономического анализа системы, включающей: самолет и техническо-организационные структуры, обеспечивающие реализацию услуг пассажирам (касса, система посадки и т. д.) и организацию полета (в том числе экипаж, аэродромное техническое обслуживание и т. д.).

В своей совокупности это есть система, которой присущи техническое обеспечение и экономическое обеспечение, включающее организацию финансовых потоков от пассажиров и оплату работы всех систем, обслуживающих полет самолета.

1.3.1. Требования к математической модели

Рассмотрим условие стабильности и эффективности функционирования такой микроэкономической системы как самолет.

Самолету как микроэкономической системе свойственно создавать несколько моделей финансовых потоков (переменных во времени).

I. Затратная модель финансовых потоков включает следующие затратные модели:

– НИР и ОКР создания новой модели самолета или модификации старой модели;

– производства;

– эксплуатации.

II. Модель поступления финансовых потоков в процессе эксплуатации, необходимая для анализа окупаемости, компенсации затратных финансовых потоков.

При этом модель финансовых потоков микроавиационной системы, представляющей самолет как экономический объект (рис. 1.13), включает два потока:

δе – расходные потоки финансовых средств;

δп – приходные потоки финансовых средств.

Вложение финансовых средств δn(t), например, от инвестора происходит в момент времени t0, равное стоимости самолета Dg(t0). Будем полагать в общем случае, что готовый самолет у инвестора эксплуатирующая организация забирает в «кредит». Это означает, что организация обязуется средства инвестора в размере Dg(t0) стоимости самолета возвратить с процентами в течение времени [t0,T].

При этом эксплуатирующая организация не выкупает, а берет самолет в лизинг (кредит) под проценты, которые она выплачивает инвестору. Обозначим эти проценты Пg(t).


Рис. 1.13


Кроме того, эксплуатирующая организация планирует получать на свое развитие соответствующие проценты. Обозначим эти проценты П1.

Таким образом, социальная система [16] в лице пассажира оплачивает за полет сумму, которая включает:

– проценты по депозиту;

– проценты по кредиту;

– расходы по эксплуатации.

В итоге самолет как экономическая система, управляемая эксплуатационной организацией, создает финансовые потоки D как функции времени. Эти потоки зависят как от свойств самолета, так и эксплуатирующей организации. Поэтому в математической модели их необходимо рассматривать совместно во взаимном влиянии.

В дальнейшем будем различать самолет как физическую систему и самолет как микроэкономическую систему, включающую экипаж и другие организационно-управляющие системы.

Одним из условий выживаемости в процессе эксплуатации самолета является постоянная приспосабливаемость к непрерывным изменениям внешних условий функционирования. При построении математической модели будем иметь в виду следующее:

– микроэкономическая система (самолет) рассматривается как система, состоящая из взаимосвязанных частей [11];

– осуществляется учет влияния окружающей среды для достижения максимальной прибыли [12];

– управленческие решения принимаются на основе изучения и учета всей совокупности ситуационных факторов.

При этом важными являются ситуации, обусловленные конкретными эксплуатационными обстоятельствами, которые оказывают влияние на функционирование системы в данный момент времени. Важными для системы являются выделение и оценка роли наиболее значимых факторов прибыли и убытков, воздействуя на которые можно достичь поставленную цель.

В данной главе мы будем формировать математическую модель количественной оценки функционирования системы. С этой целью разработаем математическую модель движения финансовых потоков через микроэкономическую систему.

На основе вышеизложенного сформируем требования к математической модели финансовых потоков, порожденных микроэкономической системой. Модель должна:

– содержать средства анализа поведения финансовых потоков при введении различных управляющих воздействий;

– позволять прогнозировать прибыль в различные моменты времени;

– отражать влияние внешних и внутренних возмущающих факторов, обусловливающих потери микроэкономической системы.

1.3.2. Динамическая модель баланса финансовых потоков

При оценке потерь и прибыли будем рассматривать финансовые потоки, порожденные пассажиропотоком или грузопотоком в единицу времени данным самолетом в рамках системы.

Для вывода уравнения, описывающего финансовые потоки, формируемые в процессе эксплуатации самолета как финансовой системы, воспользуемся балансом потоков финансовых средств, поступающих на вход и затрачиваемых системой в некоторый момент времени t. Примем, что процесс поступления средств и расходы на реализацию полетов для перевозки пассажиров или (и) грузов происходят непрерывно во времени. Это приемлемо, так как мы предполагаем, что данный самолет в единицу времени перевозит достаточно большое количество пассажиров или грузов, а рассматриваемый интервал времени достаточно большой. Например, если единица времени – сутки, за которые самолет совершил несколько полетов, а общий интервал времени – десятки суток, то данное допущение приемлемо. Отметим, что данное допущение не принципиально. При необходимости в дальнейшем мы всегда можем перейти к дискретной модели, описывающей процесс от одного полета до другого.

В дальнейшем будем пользоваться средними значениями величин на малом, но конечном интервале времени. В рассматриваемых условиях это финансовые или энергетические потоки. Эти величины будем считать непрерывными и дифференцируемыми по времени без специальных оговорок.

Составим уравнение баланса финансовых потоков на входе и выходе объекта (рис. 1.13) в произвольный момент времени t. Термин «поток» в дальнейшем понимается как изменение изучаемой величины (процесса) в единицу времени, т. е. как производная рассматриваемой величины по времени.

При этом имеет место следующая модель баланса финансовых потоков [16, 19]:



где D = D(t) – объем финансовых средств микроэкономической системы, созданных ею на данный момент времени t в процессе своего функционирования; δn = δn(t) – поток поступающих финансовых средств; δe = δe(t) – поток расходов, т. е. средств, направленных на реализацию процесса «пассажиропотока» («грузопотока»); Dg – гарантированный запас средств в микроэкономической системе, ниже которого объем средств опускаться не должен, поскольку в этом случае микроэкономическая система не сможет функционировать; D– объем имеющихся средств, включая стоимость самолета (величина непостоянная для каждого самолета) и средств реализации полетов, в начальный момент времени t = t0, которые можно назвать депозитом (как в банке).

Завершение этапа функционирования (при t = T) самолета происходит либо по причине выработки ресурса, либо по причине катастрофы, либо на конкурентной основе. При этом имеем время работы самолета, т. е. время Т получения прибыли.

Система (1.3) описывает баланс финансовых динамических потоков, который представляет одну из форм проявления фундаментальных законов сохранения энергии в технико-экономической среде.

Поток расходов δe(t) представим в виде


δe(t) = δk(t) + δg(t) + δr(t),          (1.4)


где δk(t) – поток средств, направляемых на организацию максимальных пассажироперевозок на рынке услуг; δg(t) – поток средств, направленный на компенсацию средств, полученных по договору лизинга; δr(t) – поток средств на организационно-техническое обслуживание микроавиационной системы (самолет и система обслуживания), включая ремонт и восстановление техники после аварий и катастроф.

При этом, как правило, внедрение новой техники увеличивает расходы, т. е. δk(t), но уменьшает вероятность Р2 аварий и катастроф, т. е. материальных затрат.

Представим поток δr в виде


δr(t) = δs(t) + δca(t) + δT(t) + δo(t),          (1.5)


где δзп(t) – поток заработной платы; δoc(t) – поток расходов на развитие основных средств; δн(t) – поток налогов; δпр(t) – поток средств на прочие расходы.

Поток поступлений имеет место с рынка услуг. Эти поступления включают


δn(t) = δp(t – τ)[1 + П*(t – τ)],          (1.6)


где δp(t) – финансовые потоки, формируемые системой, согласно стоимости услуг в момент времени (t – τ), т. е. предшествующий моменту времени их оказания t; П*(·) – компенсационная компонента на оказываемые услуги, назначенная в процессе анализа и прогнозирования рынка услуг и состояния среды функционирования микроэкономической системы.

Величину П*(·) представим в виде



где τ – время в днях, в течение которого осуществляется подготовка и реализация услуг пассажироперевозок; П(t – τ) – проценты на вложение δp назначенные в момент времени (– τ). Проценты П*(·) назначает микроавиационная система – на вложение, т. е. то, что должен возвратить ей потребитель услуг, например, пассажир.

Поясним роль и место τ в соотношении (1.6), которое записано для момента времени t возврата вложенных средств. Считаем, что «кредит» выдан в момент времени t* = – τ (рис. 1.14). Мы предполагаем, что финансы могут выдаваться непрерывно во времени и на время τ = const (рис. 1.15).

Кроме того, возможны ситуации когда δp могут выдаваться на различное время τi в различные моменты времени ti. При этом модель δn должна быть дискретной, т. е. рассматриваться δn(ti), а соотношение (1.6) должно быть записано в виде


δn(ti) = δp(ti – τi)[1 + ξ(ti – τi)].


Рис. 1.14                                              Рис. 1.15


Так как услуги (в виде δp) формируются задолго до их реализации, например, в момент времени – τ, то δp, сформированные в момент времени – τ (τ > 0) и реализованные в момент времени t можно считать кредитом со стороны микроэкономической системы для пассажиров, который возвращают с процентами П(·), входящими в стоимость билетов пассажира.

При этом проценты П(·) являются функциями вероятностей Р2 риска аварий и катастроф, т. е. П(·) = П(Р2; t). В результате для создания математической модели расчета П(Р2; t) необходимо построить модель расчета Р2, а затем модель процентной компенсации возможных потерь микроэкономической системы, зависящих от уровня риска материальных потерь при авариях и катастрофах самолета.

Поток финансовых средств (расходов δg), направленных на компенсацию депозитных средств, полученных, например, по договору лизинга, можно записать в виде



где δg(t – τ1) – поток средств в момент времени – τ1, отданных микроэкономической системой; τ1 – время, за которое был проведен расчет с инвестором; Пg(– τ1) – процентная ставка по лизингу (депозиту), назначенная инвестором или оговоренная в договоре лизинга.

Этот процесс, как правило, не управляем во времени. Однако в общем случае проценты по договору лизинга могут быть оговорены и являться функцией времени t. Время τ1 – время, в течение которого запланирована выплата стоимости самолета.

Система уравнений (1.3)÷(1.8) описывает баланс финансовых потоков в микроэкономической системе, включающей самолет и объекты, организующие и обслуживающие его эксплуатацию, в процессе которой осуществляются пассажиро– или грузоперевозки.

Мы получили детерминированную динамическую модель микроавиационной системы, позволяющую прогнозировать ее поведение во времени, оценивать эффективность ее функционирования, т. е. выполнять режимы, в которых имеют место прибыль или убытки. Последние возникают под воздействием управляющих воздействий, к которым отнесем:

– проценты П(·);

– вероятности Р2 катастрофы, аварии;

– динамические свойства изучаемой микроавиационной системы;

– внедрение новых методов и средств, увеличивающих пассажиропоток и уменьшающих расходные средства организации полетов.

Динамические свойства системы проявляются, прежде всего, в потоке поступления, через величину τ. При этом чистое запаздывание τ – время, в течение которого реализуются вложенные средства и возвращаются в систему. Величина τ зависит от регулярности полетов и увеличивается, если самолет вынужден откладывать полеты, например, по погодным условиям. Кроме этого τ зависит от технических средств обслуживания в аэропорту, времени или скорости полета.

Применение полученной модели для анализа и прогнозирования эффективности функционирования микроавиационной системы начнем с приведения ее к простейшему линеаризованному виду.

1.3.3. Линейная технико-экономическая система второго порядка

Получить аналитическое решение данной нелинейной системы уравнений с запаздывающим аргументом невозможно. Это делает невозможным аналитический анализ функционирования микроавиационной системы, включая отыскание совокупности управляемых параметров, при которых она прибыльная или убыточная. Чтобы преодолеть данную трудность, введем упрощающие допущения (предположения). Начнем изучение системы на примере простейших моделей. Затем перейдем к более сложным.

Первое допущение: поток расходов δe пропорционален объему финансовых средств микроавиационной системы, т. е. D(t). В этом случае имеет место равенство D = τDδe(t). Это допущение принципиальное, так как переводит нелинейное уравнение (1.3) в разряд линейных. При этом, предполагая, что τD = const – коэффициент (размерность – время), характеризующий возможности реализации финансовых средств системой во времени, получим . Тогда первое уравнение в системе (1.3) запишется в виде



где δe0 = D0D – начальное значение δe(t) при t = t0.

При этом τD, имея размерность времени, характеризует инерционное запаздывание потока расходов δe(t) по отношению к потоку поступления δn(t). Введение инерционного запаздывания τD является параметризацией процесса, при котором сложная зависимость между расходами и имеющимися финансовыми средствами сводится к определению одного параметра τD. При этом мы вносим погрешность, которую не можем оценить без дополнительных исследований системы, например, методами параметрической идентификации.

Второе допущение связано с устранением чистого запаздывания в функциональном уравнении (1.6). Однако такой переход связан с введением дополнительного дифференциального уравнения, что создает условия для новых погрешностей модели. При этом происходит замена чистого запаздывания на приближенное инерционное запаздывание. С целью такой замены в (1.6) введем обозначение s = – τ, тогда получим


δn(s + τ) = δp(s)[1 + П*(s)].          (1.10)


Предположив, что функция δn(s + τ) дифференцируемая, разложим ее в ряд Тейлора по степеням τ. Следующее важное допущение: функция δn(s) линейная относительно s, т. е.


δ*ss = δ*sss = … = 0.


Данное предположение нуждается в уточнении.

С учетом принятого допущения, имеет место следующая аппроксимация:



Дадим геометрическую интерпретацию записанного соотношения (1.11). На рис. 1.16 приведены известные понятия производной от функции δn(s). В точке s = – τ имеет место δn(s) = 0 от кредита, выданного на время τ в момент времени – τ = s. Мы вычисляем δn(t), т. е. δn в момент возврата кредита. В силу сказанного, из (1.12) следует



Рис. 1.16


так как δn(s) = 0. Здесь используется основное допущение, принятое выше, о дифференцируемости функции δn(t). В рамках данной модели мы находимся в дискретном пространстве. Переход к непрерывному множеству – очередное допущение, которое необходимо анализировать с позиции погрешностей итогового результата, например, при параметрической идентификации.

Подставив (1.11) в (1.10), заменяя s на t в силу произвольности s, получим



В общем случае нелинейная зависимость δn(s+τ) заменена линейной δn(s), а чистое запаздывание τ, свойственное системе, заменено на инерционное τk, свойственное динамической системе. Однако инерционное и чистое запаздывания не равны. При этом имеет место приближенное равенство


τ = 3τk,


которое следует из условия вхождения решения уравнения (1.13) в 5 %-ю полосу, т. е. совпадения.

В (1.13) выразим δp через δe, что позволит свести исходную систему к системе из двух уравнений с двумя неизвестными, т. е. замкнутую систему.

Поток δr(t), согласно (1.5), состоит из ряда слагаемых, которые представим в следующей форме:


δзп = γ1δe; δн = γ2δe; δос = γ3δe; δпр = γ4δe,


где γ1, γ2, γ3, γ4 определяют доли, которые составляют от δe потоки δs, δТ, δса, δo соответственно.

Следовательно δr(t) = γδe, где γ = γ1 + γ2 + γ3 + γ4. При этом часть δe, равная δp = (1 – γ)δe, идет на компенсацию депозита, т. е. δg(t) и создание услуг, которые еще не оплачены, т. е. в некотором смысле на кредит, выдаваемый пассажирам под проценты П*.

При этом неравенство δp > 0 будет характеризовать функционально-экономическую устойчивость системы, поскольку величина δр характеризует объем средств, вкладываемых в организацию и проведение пассажироперевозок. Из соотношения δp = (1 – γ)δe > 0 следует неравенство δe > 0, что также характеризует функционально-экономическую устойчивость.

С учетом принятых допущений и полученных уравнений (1.9), (1.13) система примет вид



Эта система является замкнутой относительно δe(t) и δn(t). Одним из управлений служит параметр γ, определяющий долю затрат всех средств, кроме тех, что идут на организацию пассажироперевозок (грузоперевозок). Кроме того, П*(t) включен в управление системой, ее технико-экономическим потенциалом.

Система содержит два параметра τD и τk, характеризующие динамические свойства системы, и их следует идентифицировать. После этого система (1.14) будет описывать финансовые потоки изучаемой системы.

1.4. Анализ поведения системы

Сначала проанализируем статически равновесное состояние системы, когда δn и δe – постоянные величины. При этом = = 0. Тогда из (1.3) следует, что δe = δn, т. е. расход всегда равняется поступлениям, и это будет иметь место, если


(1 – γ)(1+П*) = 1,          (1.15)


или доля расходов γ удовлетворяет условию



Обобщенным параметром, определяющим допустимые расходы, выступает произведение τП. На рис. 1.17 представлен график зависимости (1.16).

Теперь, исключив величину δn из системы (1.14), получим одно дифференциальное уравнение второго порядка относительно δe(t):



Рис. 1.17


После определения величины δe из уравнения (1.17) неизвестная величина δn может быть определена из первого уравнения (1.14). Если решение (1.17) получено численно, то для вычисления δn необходимо использовать третье уравнение из (1.14), поскольку численное дифференцирование δe приводит к появлению существенных погрешностей.

Если коэффициенты уравнения (1.17) постоянны, то несложно получить его аналитическое решение. Для этого запишем характеристическое уравнение


τDτkλ2 + (τD + τk) λ + [1 – (1 – γ)(1 + П*)] = 0,           (1.18)


решения которого



Если равенство (1.15) не выполняется, то в зависимости от величины и знака дискриминанта Δ корни λ1,2 будут вещественными или комплексными. Введем следующие обозначения:


a = τD + τk; b = 4τDτk [1 – (1 – γ)(1 + П*)].


Тогда А = a2 b.

Величина a, как правило, положительна. Она будет отрицательна, если одна из величин – τD или τk – отрицательна, и при этом τD + τk < 0. Это означает, что рассматривается процесс не с запаздывающим, а с опережающим аргументом. Например, выданные в кредит деньги возвращаются не после, а до выдачи кредита. Эти и аналогичные им случаи здесь не рассматриваются. Примем, что a > 0 всегда.

Величина b может быть как положительной, так и отрицательной. В зависимости от соотношения величин a2 и b дискриминант Δ может иметь разный знак.

Рассмотрим следующие случаи.

При a2 > b дискриминант Δ > 0, и оба корня уравнения (1.18) вещественны. В этом случае общее решение уравнения (1.17) имеет вид


δe = exp(–at)[((c1 + c2)/2)exp(ct) + ((c1 c2)/2)exp(–ct)],          (1.20)


где c = = . Постоянные c1 и c2 зависят от начальных данных δe0 и и параметров системы следующим образом:



Случай b = 0 соответствует равновесному состоянию рассматриваемой системы, при этом выполняется условие (1.15), Δ = a2 и λ12 = –a ± a, то есть λ1 = 0, λ2 = –2a. Тогда общее решение (1.20) запишется в виде


δe = (c1 + c2) / 2+((c1c2) / 2)exp(–2at).


Равновесное состояние δe = (c1 + c2) / 2 реализуется при любом значении t, если имеет место равенство c1=c2. Если же c1c2, то в силу того, что a > 0, данное состояние реализуется для больших значений t, при этом


δe ≈ (c1+c2) / 2,          (1.21)


а при t, стремящемся к бесконечности, условие δe=(c1+c2) / 2 соблюдается независимо от значений c1 и c2. Таким образом, состояние δe=(c1+c2) / 2 обладает устойчивостью финансового потока по отношению к начальным возмущениям (рис. 1.18).


Рис. 1.18


При этом независимо от того, какое из неравенств – δe(0) > (c1+c2) / 2 или δe(0) < (c1+c2) / 2 – имело место, с увеличением t соотношение (1.21) становится более точным.

Поведение системы меняется при b ≠ 0. Если при этом условии a > 0 и c > 0, то для больших t, согласно (1.20), имеет место приближенная зависимость δe(t) ≈ ((c1+c2) / 2)exp[–(a )t]. Здесь возможны следующие две ситуации: (a) > 0 и (a ) < 0. Условие (a ) > 0 выполняется при b > 0, тогда δe уменьшается с увеличением t, что говорит о снижении кредитоспособности микроавиационной системы. В противном случае, когда b < 0, кредитоспособность микроавиационной системы с течением времени возрастает (рис. 1.19). Отсюда следует, что условие b=0 при Δ > 0 характеризует критическое состояние, разделяющее области увеличения и падения кредитоспособности микроавиационной системы.


Рис. 1.19


При Δ < 0 корни характеристического уравнения (1.18) являются комплексными, и общее решение уравнения (1.17) записывается в виде



Постоянные h и Θ определяются из начальных условий по формулам



Из (1.22) следует, что в начальный момент времени микроавиационная система является кредитоспособной при выполнении неравенства δe(0)=hsinΘ > 0. Однако выполнение этого условия не означает сохранение кредитоспособности микроэкономической системы при любом t > 0. Как следует из (1.22), процесс изменения δe является колебательным с уменьшением амплитуды во времени (рис. 1.20). Поэтому при t, стремящемся к бесконечности, δe(t) стремится к 0, что говорит о падении кредитоспособности микроавиационной системы. Кроме того, в силу колебательного характера процесса для некоторых моментов времени tn, n=1,2,…, выполняется условие δe(tn)=0.

Таким образом, микроавиационная система обладает кредитоспособностью при любом значении t, если b < 0, поскольку при этом параметры банка γ и П* таковы, что (1 – γ)(1+П*) > 1 и Δ ≥ 0. В противном случае кредитоспособность микроавиационной системы со временем падает.


Рис. 1.20


Пример. Пусть при t=0 дано следующее начальное состояние: δe0=104 руб., =0. Согласно модели, микроавиационная система характеризуется параметрами τD, τk, П*, γ. Примем, что поступившие в данный момент времени денежные средства на различные цели полностью израсходуются через 6 суток. Тогда τD=2 сут. Кредит выдается на 30 суток, тогда τk=10 сут.

Пусть П=40 %, тогда П*=1/30. Параметр γ рассмотрим как управление. Он определяет долю изымаемых из оборота денег. Выбирая разные значения γ, получим разное поведение финансовых потоков микроавиационной системы. Сначала найдем значение γ, соответствующее равновесному функционированию банка, при котором δee0=const. Согласно формуле (1.15), найдем γ=П*/(1+П*)=1/31. Таким образом, примерно 3,226 % денег используется в разных целях, а 96,774 % выдается в кредит. При этом микроавиационная система не расширяется, не разоряется, а находится в равновесном состоянии.

Далее рассмотрим два случая: γ=γ(1)=0,05 и γ=γ(2)=0,01. При этом a=0,3; b=b(1) 0,000917; b=(2) 0,001150. Соответствующие значения корней характеристического уравнения (1.18)


λ(1)1 –0,0015; λ(1)2=–0,5985, λ(2)1=–0,6019; λ(2)2=+0,0019.


В первом случае процесс описывается формулой


δe=104(1,0025e–0,0015t  – 0,0025e–0,5985t),


где время t измеряется в сутках. При этом величины δe, следовательно, δn – убывающие и стремятся к нулю при t → ∞. Это означает, что микроавиационная система через некоторое время разорится.

Во втором случае процесс описывается функцией


δe=104(0,9918e–0,6019t+0,0032e0,0019t)


Здесь первое слагаемое величины δe быстро убывает, а второе медленно, но возрастает. Оба слагаемых положительные. Поэтому, хотя вначале величина δe будет убывать, и состояние микроавиационной системы будет ухудшаться, через некоторое время она начнет расширять свою деятельность. Параметры δe и δn будут возрастать.


Страницы книги >> Предыдущая | 1 2 3 4 5 6 7 | Следующая
  • 0 Оценок: 0

Правообладателям!

Данное произведение размещено по согласованию с ООО "ЛитРес" (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.

Читателям!

Оплатили, но не знаете что делать дальше?


Популярные книги за неделю


Рекомендации