Оптимизация производственно-отраслевой структуры колхоза «Урал» Кудымкарского района

Наука кибернетика рассматривает сельское хозяйство, как сложную динамическую систему, которой можно управлять на основе объективных экономических законов.

Управление сельским хозяйством в новым экономических условиях требует привлечение комплекса экономико-математических методов и современной электронно-вычислительной техники.

Экономико-математическими методами подразумевается большая группа научных дисциплин, предметом изучения которых является количественные характеристики экономических процессов, рассматриваемые в неразрывной связи с их качественными характеристиками. Также экономико-математические исследования объединяют в комплексе математических методов планирования и управления общественным производствам для достижения наилучших результатов. Экономико-математическими методами может решаться большой круг планово-экономических, учетно-статистических и управленческих задач.

Для применения методов оптимального планирования при решении конкретных планово-экономических задач необходимо иметь математическое описание таких задач – математическую модель. Ее называют экономико-математическая (ЭММ). Она представляет собой концентрированное выражение в математической форме наиболее существующих свойств, характеризующих изучаемое явление, то есть в основе модели лежит и является непрерывным условием ее разработки значения содержания явления, опыт, квалификация работника. Так для составления экономико-математической модели необходимо знать технологию, и организацию, и экономику сельскохозяйственного производства, многочисленные требования и условия, влияющие на развитие производства в целом и конкретного экономического процесса.

Целью курсовой работы является углубление теоретических знаний по математическому моделированию экономических процессов в сельском хозяйстве, получение практических навыков, постановка экономико-математических задач, решение задачи на ЭВМ, экономический анализ выполнения расчетов и выбор оптимального варианта задачи.

Задачей является умение правильно поставить оптимальный вариант задачи, математически его фиксировать, решать на ЭВМ, а также анализировать полученные результаты, при необходимости получать вариантное значение.

1. РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ОТРАСЛЕВОЙ СТРУКТУРЫ

КОЛХОЗА «УРАЛ» КУДЫМКАРСКОГО РАЙОНА

1.1 Постановка задачи:

Определение оптимизации производственно-отраслевой структуры колхоза «Урал» Кудымкарского района, которая позволила бы получать максимальную прибыль при следующих производственных условиях; ограниченность земельных и трудовых ресурсов. Животноводство обеспечивает кормами собственные производства в соответствии с зоотехническими нормами. Размеры товарных отраслей должны удовлетворять заключение договоров по продаже соответствующей продукции. Хозяйство должно обеспечить себя семенами собственного производства для зерновых культур, картофеля, озимой ржи на зеленый корм, однолетних и многолетних трав.

1.2 Исходные данные для модели:

В хозяйстве имеется 1050 га пашни, 116,6 га естественных сенокосов, 300 га естественных пастбищ.

В растениеводстве занято 72 человека. Каждый рабочий может отработать 250 рабочих дней в году при 8-часовом рабочем дне.

Для выполнения заключенных договоров на продажу продукции хозяйство должно произвести следующую продукцию:

Объем и цены реализации продукции.

Таблица 1

Выращивается также картофель для продажи на рынке, средняя цена реализации 180 руб. за 1 ц.

Исходные данные по культурам и кормовым угодьям приведены в таблице 2:

Исходные данные по растениеводству

Таблица 2

Для посева однолетних трав используется смесь гороха с овсом (1:1).

Урожайность многолетних трав на семена 4 ц/га, норма высева семян 0,14 ц на 1 га. Урожайность озимой ржи 17,6 ц/га, овса – 16 ц/га, гороха – 14 ц/га.

Себестоимость 1 ц соломы 19 рублей.

В 1 ц соломы содержится 0,2 ц кормовых единиц.

Животноводство должно обеспечиваться зеленым кормом равномерно по месяцам пастбищного периода.

Выход зеленой массы по месяцам пастбищного периода, в ц.к.ед.

Таблица 3

Исходные данные по животноводству (на 1 среднедневную голову)

Таблица 4

Высокобелковые корма (горох) могут составлять в концентрированных кормах не более 30% их питательности, солома в грубых – не более 30%, картофель в корнеплодах – не более 25% питательности.

Площадь озимых в пашне – не более 20%, зерновых – не более 65%.

Норма высева семян: озимая рожь – 2,1; горох и овес – 2,5.

Определить оптимальную производственно-отраслевую структуру хозяйства, критерий оптимальности – максимум прибыли, руб.

1.3 Система переменных.

х₁ – площадь озимых зерновых товарных;

х₂ – площадь яровых зерновых товарных;

х₃ – площадь яровых зерновых фуражных;

х₄ – площадь гороха на корм;

х₅ – площадь товарного картофеля;

х₆ – площадь корнеплодов;

х₇ – площадь силосных;

х₈ – площадь кукурузы на силос;

х₉ – площадь кукурузы на зеленый корм;

х₁₀ – площадь озимой ржи на зеленый корм;

х₁₁ – площадь однолетних трав на зеленый корм;

х₁₂ – площадь многолетних трав на зеленый корм;

х₁₃ – площадь многолетних трав на сенаж;

х₁₄ – площадь многолетних трав на сено;

х₁₅ – площадь многолетних трав на семена;

х₁₆ – площадь озимой ржи на семена для зеленого корма;

х₁₇ – площадь яровых и гороха для посева однолетних трав;

х₁₈ – площадь естественных сенокосов;

х₁₉ – площадь естественных пастбищ;

х₂₀ – поголовье коров;

х₂₁ – поголовье остальных групп крупного рогатого скота;

х₂₂ – поголовье лошадей;

х₂₃ – излишки зеленой массы, ц.к.ед.;

х₂₄ – привлеченные трудовые ресурсы, чел.-час.;

х₂₅ – солома на корм в центнерах.

1.4 Система ограничений и целевая функция.

I. Блок ограничений по использованию производственных ресурсов:

1) Пашня

х₁+х₂+х₃+х₄+х₅+х₆+х₇+х₈+х₉+х₁₀+х₁₁+х₁₂+х₁₃+х₁₄+х₁₅+х₁₇  1050 га

2) Естественные сенокосы

х₁₈  116,6 га

3) Естественные пастбища

х₁₉  300 га

4) Трудовые ресурсы

33х₁+28х₂+28х₃+27х₄+200х₅+190х₆+23,5х₇+26,5х₈+22,3х₉+12,3х₁₀+16,0х₁₁+

+11,6х₁₂+15х₁₃+17х₁₄+25х₁₅+33х₁₆+28х₁₇+14,5х₁₈+5х₁₉-х₂₄  72*250*8

преобразим и приведем к нулю:

33х₁+28х₂+28х₃+27х₄+200х₅+190х₆+23,5х₇+26,5х₈+22,3х₉+12,3х₁₀+16,0х₁₁+

+11,6х₁₂+15х₁₃+17х₁₄+25х₁₅+33х₁₆+28х₁₇+14,5х₁₈+5х₁₉-х₂₄  144000

II. Блок ограничений по кормовой базе:

II-А. По обеспечению животноводства питательными веществами:

5) Кормовые единицы

1,56х₁+1,82х₂+14,09х₃+14,64х₄+8,4х₅+42х₆+36,46х₇+20,93х₈+34,5х₉+24х₁₀+

+20,7х₁₁+27х₁₂+18,48х₁₃+8,64х₁₄+6,75х₁₈+14,4х₁₉  36,9х₂₀+30х₂₁+22,14х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

1,56х₁+1,82х₂+14,09х₃+14,64х₄+8,4х₅+42х₆+36,46х₇+20,93х₈+34,5х₉+24х₁₀+

+20,7х₁₁+27х₁₂+18,48х₁₃+8,64х₁₄+6,75х₁₈+14,4х₁₉-36,9х₂₀-30х₂₁-22,14х₂₂+

+0,2х₂₅  0

II-Б. По структуре рациона, центнеров кормовых единиц:

6) Концентратов min

14,09х₃+14,64х₄ 9,22х₂₀+5,98х₂₁+6,9х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

14,09х₃+14,64х₄-9,22х₂₀-5,98х₂₁-6,9х₂₂ 0

7) Концентратов max

14,09х₃+14,64х₄ 11,81х₂₀+7,31х₂₁+7,5х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

14,09х₃+14,64х₄-11,81х₂₀-7,31х₂₁-7,5х₂₂ 0

8) Грубые min

8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅ 4,8х₂₀+3,76х₂₁+9х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅-4,8х₂₀-3,76х₂₁-9х₂₂ 0

9) Грубые max

8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅ 7х₂₀+4,43х₂₁+9,6х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅-7х₂₀-4,43х₂₁-9,6х₂₂ 0

10) Сенаж min

18,48х₁₃ 2,21х₂₀+1,11х₂₁+2,1х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

18,48х₁₃-2,21х₂₀-1,11х₂₁-2,1х₂₂ 0

11) Сенаж max

18,48х₁₃ 3,21х₂₀+1,77х₂₁+3,6х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

18,48х₁₃-3,21х₂₀-1,77х₂₁-3,6х₂₂ 0

12) Силос min

36,46х₇+20,93х₈ 6,27х₂₀+4,21х₂₁+0,6х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

36,46х₇+20,93х₈-6,27х₂₀-4,21х₂₁-0,6х₂₂ 0

13) Силос max

36,46х₇+20,93х₈ 8,12х₂₀+4,65х₂₁+0,9х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

36,46х₇+20,93х₈-8,12х₂₀-4,65х₂₁-0,9х₂₂ 0

14) Корнеплоды min

8,4х₅+42,0х₆ 0,74х₂₀+0,3х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

8,4х₅+42,0х₆-0,74х₂₀-0,3х₂₂ 0

15) Корнеплоды max

8,4х₅+42,0х₆ 1,85х₂₀+0,6х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

8,4х₅+42,0х₆-1,85х₂₀-0,6х₂₂ 0

16) Зеленые min в мае

16,8х₁₀+1,14х₁₉ 0,85х₂₀+0,5х₂₁+0,74х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

16,8х₁₀+1,14х₁₉-0,85х₂₀-0,5х₂₁-0,74х  0

17) Зеленые min в июне

7,2х₁₀+4,14х₁₁+4,05х₁₂+2,28х₁₉ 2,26х₂₀+1,35х₂₁+2,03х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

7,2х₁₀+4,14х₁₁+4,05х₁₂+2,28х₁₉-2,26х₂₀-1,35х₂₁-2,03х₂₂ 0

18) Зеленые min в июле

8,28х₁₁+9,45х₁₂+3,42х₁₉ 2,41х₂₀+1,39х₂₁+2,1х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

8,28х₁₁+9,45х₁₂+3,42х₁₉-2,41х₂₀-1,39х₂₁-2,1х₂₂ 0

19) Зеленые min в августе

17,25х₉+6,21х₁₁+9,45х₁₂+2,85х₁₉ 2,41х₂₀+1,39х₂₁+2,1х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

17,25х₉+6,21х₁₁+9,45х₁₂+2,85х₁₉-2,41х₂₀-1,39х₂₁-2,1х₂₂ 0

20) Зеленые min в сентябре

17,25х₉+2,07х₁₁+4,05х₁₂+1,71х₁₉ 2,26х₂₀+1,35х₂₁+2,03х₂₂

преобразим и приведем к нулю:

17,25х₉+2,07х₁₁+4,05х₁₂+1,71х₁₉-2,26х₂₀-1,35х₂₁-2,03х₂₂ 0

21) Зеленые max

34,5х₉+24х₁₀+20,7х₁₁+14,4х₁₉ 11,44х₂₀+6,86х₂₁+9,6х₂₂+х₂₃

преобразим и приведем к нулю:

34,5х₉+24х₁₀+20,7х₁₁+14,4х₁₉-11,44х₂₀-6,86х₂₁-9,6х₂₂-х₂₃ 0

II-В. По отдельным видам кормов в рационе:

22) Горох в концентратах

14,64х₄ 0,3(14,09х₃+14,64х₄) :0,3

48,8х₄ 14,09х₃+14,64х₄

преобразим и приведем к нулю:

-14,09х₃+34,16х₄ 0

23) Солома грубых

0,2х₂₅ 0,3(8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅) :0,3

0,7х₂₅ 8,64х₁₄+6,75х₁₈+0,2х₂₅

преобразим и приведем к нулю:

-8,64х₁₄-6,75х₁₈+0,5х₂₅ 0

24) Картофель

8,4х₅ 0,25(8,4х₅+42х₆) :0,25

33,6х₅ 8,4х₅+42х₆

преобразим и приведем к нулю:

25,2х₅-42х₆ 0

III. Блок ограничений по дополнительным требованиям к отраслям:

III-А. По севооборотным требованиям:

25) Озимые в пашне не более 25%

х₁+х₁₀+х₁₆ 0,25(х₁+х₂+х₃+х₄+х₅+х₆+х₇+х₈+х₉+х₁₀+х₁₁+х₁₂+х₁₃+х₁₄+х₁₅)

х₁+х₁₀+х₁₆ 0,25х₁+0,25х₂+0,25х₃+0,25х₄+0,25х₅+0,25х₆+0,25х₇+0,25х₈+

+0,25х₉ +0,25х₁₀+0,25х₁₁+0,25х₁₂+0,25х₁₃+0,25х₁₄+0,25х₁₅

преобразим и приведем к нулю:

0,75х₁-0,25х₂-0,25х₃-0,25х₄-0,25х₅-0,25х₆-0,25х₇-0,25х₈-0,25х₉+0,75х₁₀-0,25х₁₁-

-0,25х₁₂-0,25х₁₃-0,25х₁₄-0,25х₁₅+х₁₆ 0

26) Зерновые в пашне не более 65%

х₁+х₂+х₃ 0,65(х₁+х₂+х₃+х₄+х₅+х₆+х₇+х₈+х₉+х₁₀+х₁₁+х₁₂+х₁₃+х₁₄+х₁₅)

х₁+х₂+х₃ 0,65х₁+0,65х₂+0,65х₃+0,65х₄+0,65х₅+0,65х₆+0,65х₇+0,65х₈+

+0,65х₉ +0,65х₁₀+0,65х₁₁+0,65х₁₂+0,65х₁₃+0,65х₁₄+0,65х₁₅

преобразим и приведем к нулю:

0,35х₁+0,35х₂+0,35х₃-0,65х₄-0,65х₅-0,65х₆-0,65х₇-0,65х₈-0,65х₉-0,65х₁₀-

-0,65х₁₁-0,65х₁₂-0,65х₁₃-0,65х₁₄-0,65х₁₅ 0

III-Б. По поголовью:

27) Коровы min

х₂₀ 0,35(х₂₀+х₂₁)

преобразим и приведем к нулю:

0,65х₂₀-0,35х₂₁ 0

28) Коровы max

х₂₀ 0,45(х₂₀+х₂₁)

преобразим и приведем к нулю:

0,55х₂₀-0,45х₂₁ 0

29) Лошади

х₂₂ = 11

III-В. По производству семян:

30) Для многолетних трав

х₁₅ = 0,5·0,14(х₁₂+х₁₃+х₁₄+х₁₅)

преобразим и приведем к нулю:

-0,07х₁₂-0,07х₁₃-0,07х₁₄+3,93х₁₅ = 0

31) Для озимой ржи на зеленый корм

17,6х₁₆ = (2,1+2,1)х₁₀

преобразим и приведем к нулю:

-4,2х₁₀+17,6х₁₆ = 0

32) Для однолетних трав

15х₁₇ = (2,5+0,3·2,5)х₁₁

преобразим и приведем к нулю:

-3,25х₁₁+15х₁₇ = 0

IV. Блок ограничений по выполнению заключительных договоров на продажу продукции, ц:

33) Озимые

13,6х₁ 210

34) Яровые

10,76х₂ 105

35) Молоко

26,8х₂₀ 3150

36) Мясо крупного рогатого скота

1,9х₂₁ 210

Z – Целевая функция:

Z = (180·13,6-600)х₁+(200·10,76-520)х₂-520х₃-340х₄+(180·75-900)х₅-950х₆-

-600х₇-580х₈-490х₉-560х₁₀-310х₁₁-213х₁₂-280х₁₃-290х₁₄-460х₁₅+(120·26,8-

-460)х₂₀+(800·1,9-250)х₂₁-300х₂₂-19х₂₅ → max

преобразим функцию:

Z = 1848х₁+1632х₂-520х₃-340х₄+12600х₅-950х₆-600х₇-580х₈-490х₉-560х₁₀-

-310х₁₁-213х₁₂-280х₁₃-290х₁₄-460х₁₅+2756х₂₀+1270х₂₁-300х₂₂-19х₂₅ → max

Для наглядности и удобства ввода модели в ЭВМ строится матрица задачи (модель в табличном виде):

2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕШЕНИЯ:

Оптимальная структура посевных площадей

Таблица 5

Озимые и зерновые соответствуют заданным условиям. Естественные сенокосы используются в количестве 116,6 га., естественные пастбища – 300 га. Невыгодными культурами считаются:

• Товарный картофель (х₅) при посадке на 1 га его прибыль уменьшится на 34,82 рубля;

• Корнеплоды (х₆) при посадке на 1 га его прибыль уменьшится на 96,78 рублей;

• Кукуруза на силос (х₈) при посеве на 1 га его прибыль уменьшится на 76,83 рублей;

• Озимая рожь на зеленый корм (х₁₀) при посеве на 1 га его прибыль уменьшится на 19,95 рублей;

• Многолетние травы на зеленый корм (х₁₂) при посеве на 1 га его прибыль уменьшится на 1,14 рубля;

• Яровые и горох для посева однолетних трав (х₁₇) при посеве на 1 га его прибыль уменьшится на 1,24 рубля;

Эти переменные показывают степень невыгодности этих переменных, так как ухудшается целевая функция при введении в план единицы этих переменных.

Оптимальная структура поголовья крупного рогатого скота

Таблица 6

Коровы в стаде набрались по максимальной границе (45%), а задано 35%-45%, при увеличении коров на 1 голову прибыль увеличится на 1490,94 рубля.

При реализации данного оптимального плана прибыль будет максимальной и составит 1692365,38 рублей.

Анализ ограничений.

I. Анализ ограничений по использованию производственных ресурсов:

y₁ – Пашня используется полностью, ее выгодно увеличивать. При ее увеличении на 1 га прибыль увеличится на 1402 рубля;

y₂ – Естественные сенокосы используются полностью, их выгодно увеличивать. При их увеличении на 1 га прибыль увеличится на 798 рублей;

y₃ – Естественные пастбища используются полностью, их выгодно увеличивать. При их увеличении на 1 га прибыль увеличится на 504 рубля;

y₄ – Трудовые ресурсы не до используются в количестве 109621 человек. При плане 144000 человек, они используются в количестве 34378 человек.

II. Анализ ограничений по кормовой базе:

II-А. По обеспечению животноводства питательными веществами:

y₅ – Кормовые единицы набрались по минимальной границе, их увеличение в рационе невыгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 34 рубля.

II-Б. По структуре рациона, центнеров кормовых единиц:

y_6-7 – Концентраты набрались по минимальной границе, их увеличение в рационе не выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 96 рублей;

y_8-9 – Грубые набрались по минимальной границе, их увеличение в рационе не выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 76 рублей;

y_10-11 – Сенаж набрался по минимальной границе, его увеличение в рационе не выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 19 рублей;

y_12-13 – Силос набрался по минимальной границе, его увеличение в рационе не выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 1 рубль;

y_14-15 – Корнеплоды набрались по максимальной границе, их увеличение выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 358 рублей;

y₁₆ – Зеленые в мае набрались по заданной потребности, их увеличение выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 7 рублей;

y₁₇ – Зеленые в июне набрались ниже заданной потребности, их увеличение не выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль уменьшится на 1 рубль;

y₁₈ – Зеленые в июле набрались по заданной потребности, на 578 ц.к.ед.;

y₁₉ – Зеленые в августе набрались по заданной потребности, на 581 ц.к.ед.;

y₂₀ – Зеленые в сентябре набрались по заданной потребности, их увеличение выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 4 рубля.

II-В. По отдельным видам кормов в рационе:

y₂₂ – Горох набрался выше заданной границе, его увеличение выгодно, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 25 рублей

y₂₃ – Солома грубых набралась по заданной границе, ее выгодно увеличивать, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 6 рублей;

y₂₄ – Картофель набрался по заданной границе, его выгодно увеличивать, при его увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 363 рубля.

III. Анализ ограничений по дополнительным требованиям к отраслям:

III-А. По севооборотным требованиям:

y₂₅ – Озимые в пашне набрались по заданной границе, их выгодно увеличивать, при увеличении на 1 ц.к.ед. прибыль увеличится на 206 рублей;

y₂₆ – Зерновые в пашне набрались по заданной границе, их увеличение выгодно, при его увеличении на 1 ц.к.ед прибыль увеличится на 984 рубля.

III-Б. По поголовью:

y_27-28 – Коров в стаде крупного рогатого скота набралось по максимальной границе, увеличение их поголовья выгодно хозяйству, при увеличении на 1 голову прибыль хозяйства увеличится на 1490 рублей;

y₂₉ – Содержание лошадей в хозяйстве невыгодно, убыток от содержания одной лошади составит 2259 рублей.

III-В. По производству семян:

y₃₀ – Увеличение производства семян на 1 ц. снизит прибыль на 298 рублей;

y₃₁ – 9Увеличение производства озимой ржи на зеленый корм на 1 ц. снизит прибыль на 91 рубль;

IV. Анализ ограничений по выполнению заключительных договоров на продажу продукции, ц:

y₃₃ – Продажа озимых зерновых хозяйстве выгодно в объеме 3570 ц., что выше заключенных договоров на 3360 ц.;

y₃₄ – Продажа яровых зерновых в хозяйстве выгодна в объеме 2506 ц., что выше заключенных договоров на 2401 ц.;

y₃₅ – Производство молока на продажу выгодно хозяйству в объеме 7365 ц., что выше заключенных договоров на 4215 ц.;

y₃₆ – Производства мяса крупного рогатого скота на продажу выгодно хозяйству в объеме 681 ц., что выше заключенных договоров на 471 ц.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

В хозяйстве выгодно использовать всю пашню и естественные сенокосы с выгодным их увеличением. При увеличении пашни на 1 га, прибыль хозяйства увеличится на 1402 рубля, сенокосов - 798 рублей. Трудовые ресурсы недоиспользуются в количестве 109621 человек. Выгодные корма – кормовые корнеплоды, горох в концентратах, солома в грубых, картофель. Невыгодные корма – концентраты, грубые, сенаж, силос. Излишки зеленой массы рекомендуется использовать в качестве страхового фонда кормов и для использования на сенаж и силос. Для получения оптимальных результатов необходимо расширить рынок сбыта, то есть увеличить количество договоров на поставку продукции.

При реализации данного оптимального плана прибыль будет максимальной и составит 1692365,38 рублей.