Моделирование экономических систем и прогнозирование их развития

                С.Л. Чернышев






МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
  И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
       ИХ РАЗВИТИЯ

Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника для студентов, изучающих экономические дисциплины в технических вузах машиностроительного и приборостроительного профиля







Москва Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана 2003

УДК 330.4 (075.8)
ББК 65в6
      4-49





Рецензенты', д-р экон, наук, профессор В.Д. Камаев;
                       д-р техн, наук, профессор В.И. Попов;
                       кафедра информационных технологий в экономике Московской международной высшей школы бизнеса МИРБИС

     Чернышев С. Л.
4-49 Моделирование экономических систем и прогнозирование их развития: Учебник. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 232 с.: ил.
         ISBN 5-7038-1960-1

         Изложены основы моделирования экономических систем, а также принципы проведения имитационного эксперимента и прогнозирования: особенности экономических систем; методики машинного эксперимента и обработки его результатов; особенности экономических переменных; регрессия и методы прогнозирования; модели предприятий, выпуска и потребления, межотраслевого баланса, рыночного звена; моделирование рынка ценных бумаг, демографии и макроэкономики.
         Содержание учебника соответствует курсу лекций, который автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
         Для студентов и аспирантов, изучающих вопросы экономического менеджмента. Книга может быть полезна инженерам-экономистам и предпринимателям.

УДК 330.4(075.8)
ББК 65в6











ISBN 5-7038-1960-1

© Чернышев С.Л., 2003
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003
                     © Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003

К175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана








Предисловие

    Идея написания учебника возникла как реакция на происходящие в нашей стране социально-экономические процессы переходного периода, которые резко поставили вопрос о необходимости в современных условиях овладения специальными знаниями и методами прогнозирования результатов изменений, происходящих в экономике. Высокая ответственность принимаемых руководителями решений по реформированию российской социально-экономической системы вызывает потребность в их строгом научном обосновании.
    При написании учебника автор учитывал, что в соответствии с учебными планами студенты до изучения данного курса прослушали курсы лекций по основам экономической теории, высшей математике, математической статистике, информатике, программированию.
    В настоящем учебнике дается обобщение результатов исследований автора и осмысление достижений как отечественных, так и зарубежных специалистов, строивших и продолжающих строить новую отрасль, находящуюся на стыке сразу нескольких дисциплин - экономики, математики, информатики и кибернетики — и имеющую не только теоретическое, но и практическое значение. Моделирование экономических систем дает современным менеджерам всех уровней - от небольшой фирмы до государственного учреждения - искомый инструмент для прогнозирования и правильного принятия управленческих решений.
    Автор благодарен рецензентам за ценные замечания, позволившие улучшить содержание учебника, и будет признателен читателям, которые пришлют свои замечания в издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

3

Введение


    Завершившийся XX век стал в истории человечества веком глобальных экспериментов - политических, экономических и военных. Революции, экономические кризисы и войны кардинально изменили облик Земли. Еще не выйдя до конца из индустриального общества, человечество переходит в информационное, в котором главенствующую роль играет не энергия, а информация во всех ее проявлениях.
    Экономическое развитие общества в XX веке включало в себя “великую депрессию” в Соединенных Штатах Америки, построение и разрушение индустриального планового хозяйства в СССР, японское “чудо”, реформу Эрхарда в Германии и многие другие экономические преобразования. Последние годы века охарактеризовались важными реформами в странах бывшего СССР, особенно в России. Их опыт побудил многих специалистов обратить внимание на возможность отыскания путей реформирования социально-экономической системы, опираясь на научно обоснованные решения, а не проводя эксперимент над обществом под тем или иным политическим лозунгом.
    Отыскание своеобразного “компаса”, позволяющего находить правильный путь в сложных экономических ситуациях, всегда волновал как предпринимателей, так и руководителей государств. Сегодня принятие многих решений основано не только на опыте и интуиции руководителя, но и на точном компьютерном расчете.
    Так, нобелевские лауреаты В.В. Леонтьев, Д. Хикс, П. Самуэльсон [1-3] основывали свои работы на математическом моделировании экономических систем. В СССР, а потом и в России моделированию сложных процессов и систем уделялось достаточное внимание. Академики Л.В. Канторович, Н.Н. Моисеев, А.А. Самарский и их ученики занимались проблемами моделирования не только сложных технических, но и социально-экономических систем [2-8]. Таким образом, развитие методов математического моделирования в экономике имеет солидную историческую базу, и очень важно, чтобы руководители разных уровней прониклись необходимостью и важностью их использования.

4

    Неудачи в проведении реформы в России в 90-х годах минувшего века во многом связаны с тем, что отсутствовала цельная программа действий с пошаговым расчетом промежуточных и окончательных результатов, вследствие чего многие макроэкономические решения не приводили к ожидаемым результатам. Многолетний спор между монетаристским и кейнсианским подходами к экономике не позволил ни одной из сторон получить взвешенные решения, по всей видимости, состоящие в разумном сочетании денежной политики и стимулирования развития отечественного производства. Это сочетание может быть найдено в результате имитационного эксперимента с макроэкономической моделью.
    В то же время, нельзя отрицать макроэкономические причины грандиозного промышленного спада в России в конце XX века и то, что большую роль в этом сыграло отсутствие у руководителей предприятий опыта функционирования в условиях рыночных отношений и инструмента принятия решений.
    Современное развитие информационных технологий привело к тому, что практически ни одна солидная корпорация в развитых странах не обходится без компьютерного обеспечения маркетинга и планирования своего развития. Еще на заре развития вычислительной техники ее возможности были задействованы многочисленными фирмами на Западе. Сначала были созданы компьютерные модели производства, сбыта и финансирования, а затем и крупные модели корпораций в целом. В нашей стране такой подход, к сожалению, и сейчас не нашел достаточного распространения (за исключением обычного программного обеспечения бухгалтерской, складской и некоторых других сторон деятельности), что объясняется скорее исторически, так как десятилетиями планирование работы предприятий происходило у нас централизованно. Создание автоматизированных систем управления предприятиями было в основном направлено на учет продукции и ресурсов, а самостоятельные действия по повышению рентабельности были просто невозможны из-за централизованного планирования цен. Эти укоренившиеся взгляды привели к тому, что поворот к рыночному мышлению у руководителей предприятий происходил медленно, а значит, применение современных компьютерных методов планирования развития предприятий в условиях рынка не имело никакого смысла.
    Тем не менее в целях изменения экономической ситуации нужно брать все лучшее, имеющееся в бизнесе в развитых странах, и в наших условиях поднимать применяющиеся там методы на более высокий уровень. А таких методов и моделей, которые могут быть предоставлены в распоряжение руководителей предприятий и предпринимателей, наработано уже достаточно, причем они постоянно совершенствуются.

5

Глава 1

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
   Основой экономической стратегии и тактики на макроэкономическом (государство или регион) или на микроэкономическом (предприятие) уровне является выработка правильного управленческого решения в данный момент развития и в существующих условиях.
   Любое управленческое решение руководителя - от менеджера предприятия до главы правительства - обычно опирается на убеждение в его необходимости и правильности (мы не будем даже затрагивать тех решений и поступков, которые не продиктованы здравым смыслом, как его понимает руководитель, а вызваны лишь карьерными или политическими амбициями). Однако это убеждение может быть сформировано на основании личного опыта и интуиции, которые не всегда являются надежным ориентиром в постоянно меняющемся мире. Основное требование, предъявляемое к принимаемому решению, - получение желаемого социально-экономического результата с наименьшими затратами. А значит, решение должно основываться не только на опыте и интуиции руководителя, но и опираться на объективные знания, полученные им в результате всестороннего изучения проблемы.
   Можно выделить три возможности для подготовки управленческого решения.
   1.    Проведение натурного эксперимента с действующей социально-экономической системой. Такой эксперимент предполагает проверку предстоящего решения руководителя непосредственно в реальном деле и вполне допустим в рамках фирмы, предприятия. Этот эксперимент вписывается в теорию маркетинга и представляет собой активное воздействие на рыночную среду с целью получения данных о ее ответной реакции. Применяя разные варианты рыночной или производственной политики в течение небольшого периода времени предпринимателю удается изучить упомянутую

6

реакцию и понять, какое управленческое решение будет правильным. Конечно, для предпринимателя такой эксперимент принесет временные потери, но эти потери впоследствии непременно окупятся.
    Если говорить об эксперименте в рамках отрасли, то ее руководитель также может провести его на одном или нескольких предприятиях с тем, чтобы после изучения результатов принять или не принять соответствующее управленческое решение.
    Что касается натурного эксперимента в рамках страны или региона, то он может иметь недопустимо высокую цену как в социальном, так и в экономическом смысле, а кроме того, он тесно связан и с политическими последствиями. Подобные эксперименты проводили во многих странах. Самые впечатляющие из них - это Великая французская революция, Великая Октябрьская социалистическая революция, так называемые “культурная революция” и “большой скачок” в Китайской Народной Республике, “экономическая реформа” в России в 90-х годах XX века. Несмотря на негативное восприятие подобных экспериментов в целом, отдельные из них возможны на уровне регионов. Например, введение на время оффшорной зоны в одном из регионов, существование определенного региона с отличающимися экономическими отношениями (регион Гонконг в КНР).
    2.    Принятие управленческого решения на основе прогнозирования развития социально-экономической системы. Такой подход предполагает накопление и использование данных о развитии социально-экономической системы за некоторый период в ближайшем прошлом. Эти данные представляют собой временные ряды значений экономических переменных (например, валового внутреннего продукта, дефицита бюджета, уровня безработицы и т.п. для макроэкономической системы или объема продаж, полных издержек, прибыли и т.п. для микроэкономической системы) в предыдущие моменты времени (годы, месяцы или дни). Имея такие временные ряды, специалисты, владеющие методами прогнозирования, могут определить тенденции их изменения и предсказать возможное развитие социально-экономической системы в будущем. Все это позволяет руководителю принять управленческое решение, исправляющее негативный ход развития, или поддержать наметившуюся положительную тенденцию.
    Обязательным условием для применения этого подхода, гарантирующим приемлемую степень достоверности прогноза, является сохранение неизменными условий, в которых развивается система. Если же на период сбора данных временного ряда значений экономических переменных пришлось, например, изменение налоговой политики правительства, а особенно, если подобное изменение пришлось на будущий период, на который делается прогноз, то он будет существенно расходиться с реальным положением вещей (т.е. будет недостоверным).

7

    Близкой к описанному подходу является его модификация, заключающаяся в том, что управленческое решение принимают не только на основе прогноза развития собственной экономической системы, но и с учетом сравнения развития других сопоставимых систем. Например, глядя на эффективное развитие конкурирующего предприятия, предприниматель, если он имеет такую возможность, может по меньшей мере скопировать его действия, изменив свою рыночную, производственную и финансовую политику.
    На уровне макроэкономики руководителями страны может быть перенят опыт налоговой и денежной политики государства, находящегося в сходных условиях и прогрессирующего в экономике. Однако для того, чтобы основанное на таком подходе управленческое решение привело к ожидаемому результату, необходимо, чтобы сравниваемые социально-экономические системы имели, во-первых, близкие инфраструктуры, во-вторых, схожие исходные (начальные) значения социальных и экономических переменных и, в третьих, одинаковые условия дальнейшего развития (налоги, кредиты и т.п.). Нарушение этих требований может привести к совершенно противоположному результату. Так, монетарные методы, примененные Дж. Саксом [9] и давшие определенные результаты в некоторых странах, оказались несостоятельными для реформы в России, проводившейся с 1992 г.
    3.    Принятие управленческого решения на основе математического моделирования и имитационного эксперимента. Этот подход к принятию управленческого решения основан на проведении математического моделирования социально-экономической системы. Он предполагает создание математической модели этой системы и проведение для нее имитационного эксперимента на ЭВМ. В ходе этого эксперимента изучают различные варианты возможных управленческих решений, из которых потом выбирают наилучшие. Такой подход позволяет разработать также целый ряд сценариев развития и принятия управленческих решений в разных условиях и при неодинаковых воздействиях на систему.
    Очевидно, что этот подход не затрагивает реальную социально-экономическую систему, как первый из описанных подходов, и не находится в зависимости от условий развития системы, как второй, и поэтому может дать более достоверные сведения о возможном развитии системы в будущем, после принятия решения руководителем. Однако прогноз на основе имитационного эксперимента будет лишь тогда достоверным, когда разработанная математическая модель достаточно близка (адекватна) реальной системе.
    Модели могут быть созданы как для отдельных предприятий, независимо от их сферы деятельности, так и для отдельных отраслей хозяйства и даже для экономики государства.

8

    В заключение подчеркнем, что подход на основе моделирования и проведения имитационного эксперимента имеет самую низкую себестоимость, так как затраты на него включают лишь затраты на разработку модели и проведение имитационного эксперимента, что несравнимо с затратами при проведении натурного эксперимента или с потерями из-за неправильного учета условий, в которых применяются методы прогнозирования.

1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СВОЙСТВА СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
    Системой называется множество элементов, связанных между собой и образующих единство. Под экономической системой понимается любая система, в которой действуют стоимостные или натуральные товарные переменные. В качестве экономической системы может выступать отдельная фирма; техническая или технологическая система, учитывающая стоимость технических средств или продукции; отрасль промышленности; экономика государства.
    Экономическая система, в которой действуют социальные факторы, называется социально-экономической. В частности, любая макроэкономическая система государства или региона не может не включать социальный сектор и поэтому является социально-экономической ¹.
    Соединение нескольких звеньев, отвечающее за определенную функцию, называется блоком, а соединение нескольких простых элементов системы - звеном системы.
    Стоимостной переменной называется любой изменяющийся во времени показатель экономической системы, выражающийся в стоимостном выражении, а натуральной (товарной) переменной - любой изменяющийся во времени показатель экономической системы, выраженный в натуральном выражении (штуках, килограммах и др.) и участвующий в формировании товарно-денежных отношений.
    Переменные, изучение которых необходимо для описания состояния экономической системы, являются выходными переменными. Для экономической системы W, приведенной на рис. 1.1, Y = (, У₂,..., Ут) - вектор выходных переменных у. (i = 1,2,..., т), где т - число выходных переменных.
    Выходные переменные называют также эндогенными переменными или состояниями системы.
    На рис. 1.1 X = (%], х₂,..., х„) - вектор входных переменных системы, где п - число входных переменных. К ним можно отнести, например, используемые ресурсы, вкладываемый в дело капитал и т.д. Входные пере
    ¹ В дальнейшем для сокращения вместо «социально-экономическая» будем использовать термин «экономическая система».

9

Рис. 1.1. Экономическая система и ее переменные

  менные называют также экзогенными переменными или входными факторами.
     Входные переменные состоят из независимых и управляющих переменных, или воздействий. Независимые переменные - это такие переменные, которые не могут быть изменены при моделировании эксперимента
                           тором, а в реальности - руководителем системы (например, ресурсы страны). Управляющие переменные, наоборот, могут быть изменены экспериментатором. Фактически это те переменные,

по которым руководитель системы должен принимать управленческое решение (например, в макроэкономике - ставки налогов или учетная ставка центрального банка, а в микроэкономике - количество работников на предприятии, инвестиции в производство и др.).
    Вектор Z = (zj, z₂, ■■■, z;) на рис. 1.1 обозначает так называемые возмущающие переменные или факторы (где I - их количество). Они, по сути,

также являются входными по отношению к системе, но не участвуют непосредственно в товарно-денежных отношениях или производстве, а вносят помехи нормальному течению дел. К ним можно отнести колебания климата, изменение моды и пристрастий потребителей, аварийные ситуации и другие факторы, носящие, в общем, случайный характер, но имеющие место в реальной жизни.
    Как следует из приведенной на рис. 1.1 схемы, выходные переменные являются результатом воздействия на систему W входных и возмущающих факторов. Таким образом, чтобы узнать, как развивается экономическая ситуация в системе, нужно знать, как система W трансформирует входные и возмущающие воздействия в выходные переменные.
    Другими словами, нужно связать выходные, входные и возмущающие

переменные.
    Описание связи выходных переменных со входными и возмущающими в виде некоторых уравнений называется математической моделью экономической системы. Как правило, и в микро-, и в макроэкономике описание системы достаточно сложно и названных уравнений может оказаться много, а значит, в модели будет много и переменных. В этом случае математическая модель имеет большую размерность, т.е. громоздка, что, в свою очередь, требует большого объема вычислительных ресурсов ЭВМ.
    Для того чтобы разрешить эту проблему, математическую модель разбивают на отдельные блоки и звенья, описывающиеся моделями с меньшей размерностью. Это разбиение осуществляют в соответствии с логикой функциональных связей, имеющихся в экономической системе, и называют декомпозицией.

10