МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Одеський національний морський університет

ПУСТОВА НАТАЛІЯ ВІТАЛІЇВНА

УДК 519.874: 656.615

ОПТИМІЗАЦІЯ СТРАТЕГІЇ ОНОВЛЕННЯ

ПАРКУ ПОРТАЛЬНИХ КРАНІВ У МОРСЬКИХ ПОРТАХ УКРАЇНИ

Спеціальність 08.03.02 „Економіко-математичне моделювання”

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата економічних наук

Одеса – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі „Економічна теорія і кібернетика” Одеського національного морського університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат економічних наук, доцент

Холоденко Анатолій Михайлович,

Одеський національний морський університет,

доцент кафедри „Економічна теорія і кібернетика”.

Офіційні опоненти: доктор економічних наук, професор

Постан Михайло Якович,

Одеський національний морський університет,

завідувач кафедри „Менеджмент і маркетинг”;

кандидат економічних наук, доцент

Омельченко Володимир Якович,

Донецький національний університет

Міністерства освіти і науки України,

доцент кафедри

“Розміщення і розвиток продуктивних сил”.

Провідна установа: Хмельницький національний університет

Міністерства освіти і науки України,

кафедра

“Автоматизовані системи та моделювання в економіці”.

Захист дисертації відбудеться 28 грудня 2006 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.060.02 в Одеському національному морському університеті за адресою: 65029, м.Одеса, вул. Мечникова, 34.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ОНМУ за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Мечникова, 34.

Автореферат розісланий 28 листопада 2006 р.

В.о.вченого секретаря

спеціалізованої вченої ради Д 41.060.02,

доктор економічних наук, професор Г.С.Махуренко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Оптимізація стратегії оновлення, тобто вибору термінів і видів ремонту, модернізації, заміни парку портальних кранів є актуальною проблемою як у практичному плані – через значну (понад 95 %) зношеність перевантажувальної техніки у вітчизняних морських портах, що мають неабияке значення для розвитку економіки країни, так і в науковому – у зв'язку з її нетривіальністю і нерозв’язаністю, причому не тільки стосовно до портальних кранів, але й до обладнання взагалі.

Питання стратегічного управління розвитком підприємств розглядались у багатьох працях вітчизняних та іноземних вчених-економістів, серед яких слід відзначити І.Ансоффа, О.С.Виханського, Б.Карлофа, В.Д.Маркову, Г.Мінцберга, А.Стрікленда, А.Томпсона. Ефективній експлуатації основних фондів присвячені публікації Р.Акофа, В.П.Александрової, Г.Вагнера, Е.Жардіна, А.П.Ковальова, Р.Н.Колегаєва, А.Кофмана, В.Я.Омельченка, Д.М.Палтеровича, І.А.Ушакова. Розвиток матеріально-технічної бази підприємств морського транспорту досліджувався у роботах М.І.Котлубая, І.О.Лапкіної, Г.С.Махуренка, І.В.Морозової, М.Я.Постана, В.М.Пустового, В.І.Чекаловця.

Проте у відповідній економічній, техніко-економічній і економіко-математичній літературі дотепер немає єдиної точки зору навіть по основному питанню про критерій оптимальності – який саме показник слід розглядати в якості пріоритетного, за який період часу його формувати, до чого (до окремого екземпляра обладнання чи до ланцюжка послідовно замінюваних екземплярів) його застосовувати.

Важливими та нез’ясованими проблемами є також вибір горизонту планування, урахування морального зносу, розподіл доходу від роботи технологічного ланцюжка між його елементами, оптимізація у динаміці не лише структури парку обладнання (зокрема, портальних кранів морських портів), але і його розміщення (з розширенням поняття стратегії оновлення парку ще й на перерозподіл діючого обладнання).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась в рамках розробок за госпдоговірними темами Науково-дослідного інституту фундаментальних і прикладних досліджень Одеського національного морського університету “Створення Реєстру парку портальних кранів порту Рені з економічним обґрунтуванням доцільності їх списання, заміни, модернізації чи ремонту” (№ держреєстрації 0103 U 001989), „Економічне обґрунтування доцільності ремонту, модернізації, списання та заміни портальних кранів при створенні їх Реєстру” (№ держреєстрації 0103 U 007170), „Розробка положення про планово-попереджувальні ремонти портальних кранів з економічним обґрунтуванням ефективності застосування сучасних методів діагностування” (№ 51-03), „Економічне обґрунтування доцільності ремонту, модернізації, списання та заміни портальних кранів при моніторингу Реєстру галузі” (№ 02-04), „Розробка теоретичних засад стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України” (№ 21-04), пов’язана з Програмою соціально-економічного розвитку морських портів України до 2010 року, затвердженою Колегією Мінтрансу України 18.02.2002 р., й Концепцією розвитку транспортно-дорожнього комплексу України на середньостроковий період та до 2020 р.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційного дослідження полягає в розробці теоретичних засад та практичних рекомендацій щодо оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

Досягнення поставленої мети обумовило необхідність розв’язання таких задач:

- з’ясувати стан портальних кранів у морських портах України;

- визначити адекватний критерій оптимальності терміну експлуатації обладнання;

- встановити умову оптимальності терміну експлуатації обладнання за цим критерієм – інтенсивності прибутку;

- виявити чинники, що формують прийнятий критерій оптимальності;

- визначити вплив цих чинників на оптимальний за цим критерієм термін експлуатації обладнання;

- розробити алгоритм визначення частки портального крана у доходах від роботи технологічного ланцюжка перевантаження вантажів;

- розглянути ремонт та модернізацію портальних кранів як альтернативу їх списанню та заміні;

- побудувати економіко-математичну модель оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України;

- провести розрахунки за побудованими моделями з отриманням практичних рекомендацій.

Об’єкт дослідження – парк портальних кранів морських портів України.

Предмет дослідження – економіко-математичні моделі оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

Методи дослідження – економіко-математичне моделювання у широкому сенсі, що включає вибір об’єкта та постановку задач дослідження, змістовний аналіз обраного об’єкта, побудову адекватних економіко-математичних моделей, їх математичний аналіз та комп’ютерну реалізацію, економічну інтерпретацію отриманих результатів.

Наукова новизна результатів дисертаційного дослідження полягає у теоретичному обґрунтуванні оптимальної стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

При цьому вперше:

- встановлено адекватний критерій оптимальності терміну експлуатації обладнання – критерій інтенсивності прибутку – та знайдена умова оптимальності терміну експлуатації обладнання за цим критерієм;

- виявлені чинники, що формують запропонований критерій оптимальності, та визначено їх вплив на оптимальний за цим критерієм термін експлуатації обладнання;

- запропоновано алгоритм визначення частки портального крана у доходах від роботи технологічного ланцюжка перевантаження вантажів;

- встановлена залежність оптимальної стратегії оновлення парку портальних кранів від обраного горизонту планування;

- побудована економіко-математична модель оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

Отримав подальший розвиток розгляд ремонту та модернізації портальних кранів як альтернатив їх списанню та заміні.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлений критерій оптимальності терміну експлуатації обладнання – критерій інтенсивності прибутку – обґрунтовує принципово нову стратегію оновлення обладнання взагалі та портальних кранів зокрема, з отриманням значно більшого сумарного прибутку від запропонованого ланцюжка послідовно замінюваних кранів.

Розроблені теоретичні положення, економіко-математичні моделі та проведені за ними комп’ютерні розрахунки надали можливість зробити конкретні рекомендації про оптимальні терміни заміни портальних кранів, що використані при створенні Реєстрів портальних кранів морських портів, зокрема, Одеського, Миколаївського, Білгород-Дністровського, про що є відповідні акти впровадження.

Крім того, результати дослідження використовуються у навчальному процесі Одеського національного морського університету при викладанні дисциплін “Інформаційно-керуючі системи” та “Інвестиційний менеджмент”.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати, що представлені в дисертації та опубліковані в наукових працях, отримані автором самостійно. У фаховій статті [5], що написана у співавторстві, здобувачу належить встановлення залежностей оптимального за критерієм інтенсивності прибутку терміну експлуатації портальних кранів від характеристик діючих і нових моделей кранів з урахуванням горизонту планування.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дослідження були представлені у доповідях здобувача на 11-ти Міжнародних і Всеукраїнських наукових конференціях у всіх 7-ми найкрупніших містах та наукових центрах України: 5-й міжнародній науково-практичній конференції аспірантів та молодих вчених “Системний аналіз та інформаційні технології” (Київ, НТУУ “КПІ”, 2003), Міжнародній науково-практичній конференції “Україна наукова ’2003” (Дніпропетровськ, ДНУ, 2003), VIII-й Всеукраїнській науково-методичній конференції “Проблеми економічної кібернетики” (Донецьк-Алушта, ДонНУ, 2003), Всеукраїнській науково-практичній конференції ”Економіка підприємства” (Дніпропетровськ, ДНУ, 2003), IV-й міжнародній науково-практичній конференції “Дослідження і оптимізація економічних процесів “Оптимум-2003”” (Харків, НТУ “ХПІ”, 2003), ІІ-й Всеукраїнській науково-практичній конференції “Економіко-математичні методи прийняття управлінських рішень на сучасному етапі” (Дніпропетровськ, ДНУ, 2004), Першій міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми міжнародних транспортних коридорів та єдиної транспортної системи України” (Харків-Коктебель, УДАЗТ, 2004), ІІІ-й міжнародній науково-практичній конференції “Динаміка наукових досліджень ‘2004”, секція „Математичні методи в економіці” (Дніпропетровськ, ДНУ, 2004), Міжнародній науковій студентсько-аспірантській конференції “Інтеграція країн з перехідною економікою у світовий економічний простір: стан і перспективи” (Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2005), Міжнародній науково-практичній конференції “Розвиток економіки в трансформаційний період: глобальний та національний аспекти”, секція економічної кібернетики (Запоріжжя, ЗНУ, 2005), 58-й науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу, присвяченій 75-річному ювілею ОНМУ (Одеса, ОНМУ, 2005).

Публікації результатів дисертації. За результатами дисертаційного дослідження опубліковано 18 наукових праць, у тому числі 7 статей (загальним обсягом 66 сторінок) у фахових виданнях, які входять до відповідних переліків ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, трьох розділів, списку використаних джерел з 120 найменувань на 12 сторінках та 2 додатків на 26 сторінках. Повний обсяг дисертації налічує 185 сторінок, в тому числі 25 рисунків на 16 сторінках та 8 таблиць на 4 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета та задачі дослідження, дана характеристика наукової новизни та практичної цінності роботи.

У першому розділі „Сучасний стан і проблеми оновлення парку портальних кранів морських портів України” зроблено огляд наявного стану парку портальних кранів у морських портах України та наукової думки щодо стратегії оновлення обладнання.

Загалом парк портальних кранів у морських портах України налічує близько 600 одиниць, середній вік кранів перевищує 27 років – при нормативному терміні експлуатації, установленому відповідним Українським стандартом РД 001.03-95, 12 років. Вік окремих портальних кранів наближується до 50 років. Ступінь зносу парку портальних кранів – частка кранів, які вже відпрацювали свій нормативний ресурс – перевищує 95 %.

Така вікова структура парку портальних кранів визначає тенденції збільшення витрат на ремонт і обслуговування фізично і морально застарілих типів машин, частішання випадків аварійних відмовлень і руйнувань кранів, погіршення безпеки при експлуатації машин, що відпрацювали нормативні терміни, а також не сприяє підвищенню вантажообігу морських портів.

Обумовлена ж така ситуація, з одного боку, припиненням централізованих постачань портальних кранів (які здійснювалися раніше в системі Мінморфлоту СРСР) в останні 15 років і нестачею власних коштів на оновлення парку цієї дуже дорогої техніки, з іншого – недосконалістю механізмів прийняття рішень та відповідних теоретичних досліджень щодо оптимальних термінів заміни обладнання. Відсутніми є не тільки необхідні інвестиційні ресурси, але й розуміння господарськими керівниками економічної доцільності проведення своєчасних замін обладнання, коректні та переконливі наукові обґрунтування.

Так, у ряді економіко-математичних публікацій при визначенні оптимальних термінів експлуатації обладнання мінімізується інтенсивність (в одиницю часу) витрат, пов’язаних із його придбанням та експлуатацією, – при цьому ігнорується не менш важливий фактор принесених ним доходів. Оскільки, як легко показати, терміни експлуатації, що максимізують інтенсивність прибутку і що мінімізують інтенсивність витрат, збігаються тільки при лінійному доході, у загальному випадку нелінійного доходу критерій мінімуму інтенсивності витрат буде носити однобічний, неадекватний характер.

У техніко-економічних дослідженнях, як правило, максимізується той чи інший з показників надійності обладнання (імовірність безвідмовної роботи, коефіцієнти готовності, середній наробіток на відмовлення) при заданих сумарних витратах на його експлуатацію і ремонт – але з економічної точки зору такі технічні характеристики важливі не самі по собі, а лише як передумови одержання доходів, які і варто визначати і зіставляти з відповідними (не обмеженими заздалегідь) витратами.

Таке зіставлення закладене в показник прибутку як різниці доходів і витрат. Але його застосування до окремого екземпляра обладнання, широко розповсюджене в теорії та на практиці, призводить до економічно невиправданого розтягування оптимальних термінів експлуатації обладнання, уповільненню темпів упровадження нової прогресивної техніки. Принципове значення має при цьому той факт, що максимум прибутку від системи (ланцюжка) послідовно замінюваних кранів не складається із суми максимумів прибутку від кожного з кранів системи окремо.

Прийняття ж у якості критеріального показника прибутку на одиницю виконаної роботи дозволяє оптимізувати не так термін експлуатації обладнання, як обсяг виконуваної ним роботи, причому для техніки, що простоює, цей показник узагалі не змінюється за увесь час простою (виходить, вихід обладнання з ладу не впливає на доцільність його заміни). Інтенсивність же прибутку при цьому – із спливанням часу – природним чином знижується, спонукаючи до оновлення даного обладнання.

Таким чином, саме показник інтенсивності прибутку (прибутку в одиницю часу) від ланцюжка послідовно замінюваних екземплярів обладнання, з нашої точки зору, є найбільш адекватним для використання в якості критеріального: прибуток як такий забезпечує зіставлення доходів і витрат; розгляд не тільки даного екземпляра обладнання, а послідовного їхнього ланцюжка реалізує системний підхід, дозволяє відбити моральний знос (технічний прогрес) і коректніше врахувати фізичний; ділення же суми прибутку на час його одержання необхідне для подолання труднощів, пов’язаних з необмеженістю (нескінченністю) перспективи у часі.

Другий розділ „Оптимізація термінів експлуатації портальних кранів за критерієм інтенсивності прибутку” присвячений встановленню умов оптимальності термінів експлуатації портальних кранів за обраним критерієм інтенсивності прибутку, подальшому обґрунтуванню його ефективності та переваг у порівнянні з іншими критеріями, з’ясуванню чинників його формування та визначенню їх впливу на відповідні оптимальні терміни експлуатації портальних кранів.

Позначимо D(t) – дохід від крана за період його експлуатації [0, t];

V(t) – витрати на експлуатацію і ремонти крана за період [0, t];

F(t) – прибуток від крана за період [0, t].

Зауважимо, що доходи (та, відповідно, прибуток) саме від крана досить складно виділити (виокремити) у загальному тарифі на перевантаження вантажів, яке здійснює певний технологічний ланцюжок.

Наша пропозиція тут полягає у визначенні частки крана у загальному доході від роботи ланцюжка відповідно до частки річного зносу та експлуатаційних витрат крана у загальній сумі річного зносу та експлуатаційних витрат усіх елементів даного технологічного ланцюжка (причалів, складів, автонавантажувачів тощо).

За відсутності кращих вимірів внеску крана у роботу ланцюжка, можна припустити, що відносна цінність (в сенсі продуктивності) кожного елементу ланцюжка пропорційна річним витратам на його амортизацію та експлуатацію – оскільки ми погоджуємось нести саме такі витрати, вони приймаються необхідними, відповідними ролі та значенню даного елемента у технологічному ланцюжку.

Протиріччя же, що річний знос крана визначається в залежності від оптимального терміну його експлуатації, а оптимальний термін експлуатації – в залежності від частки крана в доході, пропорційної річному зносу, знімається знаходженням відповідної нерухомої точки.

Як показано на рис.1, у вихідний момент часу має місце стрибок витрат на величину ціни w придбання крана. Потім з часом витрати ростуть за рахунок витрат на експлуатацію і ремонти крана. З роками ріст витрат відбувається усе швидше, тому що старий кран вимагає більш частих і/чи дорогих ремонтів (тому функція витрат V(t) опукла вниз).

Доходи ж від крана D(t) у вихідний момент часу дорівнюють нулю, потім відчутно зростають, випереджаючи по темпах ріст витрат. У деякий момент часу (точка беззбитковості) доходи досягають суми витрат на придбання, експлуатацію і ремонти крана. Але поступово зростання доходів сповільнюється за рахунок зниження часу роботи крана через простої в ремонті.

Додатковим джерелом грошових надходжень є реалізація крана після завершення періоду його експлуатації. Ціна реалізації p(t) навіть у вихідний момент часу менше ціни придбання w, потім поступово ще знижується, доходячи до ціни металобрухту. Проте, фактор реалізації крана відхиляє криву грошових надходжень D(t) + p(t) від кривої доходів D(t), хоча згодом ці криві зближаються.

Урахування можливості реалізації крана скорочує оптимальний термін його експлуатації за рахунок зниження згодом комерційної вартості. Навіть у випадку відсутності ринку старих кранів урахування ліквідаційної вартості впливає на величину підсумкового прибутку і прийняття відповідних рішень.

Таким чином, різниця між кривими надходжень D(t) + p(t) і витрат w + V(t) у кожен момент часу утворює величину прибутку F(t) за період [0, t] при припиненні експлуатації крана в момент t.

Функція сумарного прибутку F(t) матиме наступний вигляд (крива 1 на рис.2). Відзначимо зростання функції сумарного прибутку F(t) (F(t) > 0) – у всякому разі, до певного моменту tF*, та її опуклість догори – уповільнення цього зростання з часом (F(t) < 0).

Щоб знайти термін експлуатації tІ*, оптимальний за критерієм максимуму інтенсивності прибутку

F(t)

I(t) = max , (1)

t t

Рис.1. Визначення оптимальних термінів заміни крана

за критерієм максимуму прибутку за період його експлуатації

з урахуванням та без урахування реалізації крана

прирівнюємо до нуля першу похідну

d I F(t) t – F(t)

= = 0 ,

d t t2

звідси F(t) t – F(t) = 0, t = F(t) / F(t) чи

F(t)

F(t) = . (2)

t

Рис.2. Порівняння моментів часу заміни крана, оптимальних за критеріями максимуму прибутку і максимуму інтенсивності прибутку

Друга похідна

d2 I F(t) t2 – 2 F(t) t + 2 F(t)

= . (3)

d t2 t3

Підставимо в (3) знайдену критичну точку (2), для якої F(t) = F(t) / t, одержимо

d2 I F(t)

= .

d t2 t

Оскільки t > 0, F(t) < 0, то d2 I / d t2 < 0, і в точці (2) досягається саме максимум показника інтенсивності прибутку F(t) / t .

Очевидно, що F(tI*) < F(tF*), тобто сумарний прибуток саме від даного крана за термін його експлуатації tІ*, оптимальний за критерієм максимуму інтенсивності прибутку, менше, ніж за термін експлуатації tF*, оптимальний за критерієм максимуму прибутку. Однак за рахунок своєчасної заміни (можливо, навіть і не однієї) крана на новий сумарний прибуток від усього ланцюжка послідовно замінюваних кранів за період tF* буде істотно – на величину – вище (з урахуванням витрат на придбання нових кранів!), ніж від експлуатованого до своєї межі одного-єдиного крана (рис.2). Терміни ж проведення таких замін tI* саме і визначаються за критерієм максимуму інтенсивності прибутку.

Чинники, що безпосередньо чи опосередковано впливають на оптимальний за критерієм інтенсивності прибутку термін експлуатації портального крана, показані – у своїх взаємозв’язках, що відображаються з’єднувальними лініями та знаками арифметичних операцій – на рис.3.

Так, підвищенню доходу, принесеного портальним краном, і, відповідно, більш швидкому зростанню кривої сумарного прибутку F(t) сприяє збільшення кожної з трьох складових доходу: коефіцієнта використання крана К, середньої продуктивності крана та середнього тарифу за перероблену тонну вантажу d.

При цьому скорочується оптимальний за критерієм максимуму інтенсивності прибутку термін експлуатації портального крана, сама ж інтенсивність прибутку збільшується.

Установлені види залежностей оптимальних термінів експлуатації портального крана від економічних і часових характеристик процесів його придбання і функціонування (наприклад, рис.4) знайшли своє підтвердження при проведенні відповідних різноманітних розрахунків по портальному крану “Сокіл” за допомогою пакета MS Excel (приклад отриманих результатів наведено в табл.1).

У третьому розділі „Оптимізація стратегії оновлення парку портальних кранів з урахуванням горизонту планування та морального зносу” побудована економіко-математична модель, що дозволяє оптимізувати структуру (придбання, реалізацію, списання) і функціонування (розподіл, ремонт, модернізацію) парку портальних кранів морських портів.

Приймемо наступні позначення:

T – горизонт планування (число розглянутих періодів часу), t = 1, …, T;

I(t) – множина місць роботи портальних кранів у морських портах у період часу t;

J(t) – множина виробників портальних кранів у період часу t;

L(t) – множина видів модернізації і ремонту портальних кранів у період часу t;

M(t) – множина видів утилізації портальних кранів у період часу t;

N(t) – множина інших організацій, що експлуатують портальні крани, у період часу t;

A(t) = I(t) J(t) L(t) M(t) N(t);

S(t) – множина портальних кранів у період часу t;

Ks(t) – множина варіантів портального крана s після можливих модернізацій і ремонтів у період часу t, s S(t);

K(t) = Ks(t) ;

s S(t)

Fki(t) – прибуток від використання портального крана k на місці роботи i у період часу t, i I(t);

– ставка дисконту;

Zkji(t) – витрати, пов'язані з переходом крана k зі стану j у стан i у період часу t.

Рис. 3. Чинники, що впливають на оптимальний за критерієм

інтенсивності прибутку термін експлуатації портального крана

Рис.4. Залежності оптимального терміну експлуатації портального крана від коефіцієнту його використання за різних значень середнього тарифу

Таблиця 1.

Коефіцієнт використання К | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0

Оптимальний термін експлуатації крана, роки | d=8 $/т | 24 | 22 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 16 | 15 | 14

d=5 $/т | 26 | 24 | 22 | 21 | 20 | 18 | 18 | 17 | 16 | 15

d=3 $/т | 29 | 27 | 25 | 23 | 22 | 20 | 19 | 18 | 18 | 17

Конкретний зміст цих витрат залежить від виду комбінації перехідних станів:

якщо j I, i I – це витрати на переміщення (і перемонтаж) портального крана з одного місця роботи на інше;

якщо j J, i I – це витрати на покупку і монтаж на місці роботи нового портального крана від виробника (такі витрати особливо високі);

якщо j I, i L – це витрати на виведення портального крана з експлуатації для проведення чи модернізації ремонту;

якщо j L, i I – це витрати на проведення чи модернізації ремонту портального крана;

якщо j N, i I – це витрати на придбання і монтаж на місці роботи перебуваючого в експлуатації (в іншій організації) портального крана;

якщо j I, i M – це доход (Zkji(t) < 0) від утилізації портального крана;

якщо j I, i N – це доход (Zkji(t) < 0) від реалізації портального крана іншої організації.

Інші (неможливі чи не маючі сенсу) комбінації станів блокуються значеннями Zkji(t) = + .

Якщо ж кран k у період часу t не змінював свого стану i, перехідні витрати відсутні: Zkii(t) = 0, k K(t), i A(t), t = 1, …, T.

Уведемо булеві змінні

1, якщо кран k знаходиться в стані i у період часу t,

Xki(t) = k K(t), i A(t), t = 1, …, T

0 – у протилежному випадку

Вихідний (у момент часу t = 0) розподіл кранів по місцях їхнього перебування (придбані раніше – на місцях чи роботи в ремонті, ще не придбані – у чи виробників в інших організаціях) Xki(0), k K(0),

i I(0) J(0) L(0) N(0), вважається заданим.

Тоді модель оптимізації буде мати вигляд:

T

(1 + )–t ( Fki(t) Xki(t) – Zkji(t) Xkj(t–1) Xki(t)) max (4)

t=1 k K(t) i I(t) j A(t) i A(t) {Xki(t)}

Xki(t) 1, i I(t), t = 1, …, T, (5)

k K(t)

Xki(t) = 1, k K(t), t = 1, …, T, (6)

i A(t)

Xki(t) 1, s S(t), t = 1, …, T, (7)

i I(t) J(t) M(t) N(t) k Ks(t)

Xki(t) {1; 0}, k K(t), i A(t), t = 1, …, T. (8)

Цільова функція (4) являє собою дисконтовану різницю між сумарним прибутком від роботи портальних кранів і сумарними витратами на їхні придбання, переміщення, ремонти, модернізації. Негативні ж витрати на реалізацію й утилізацію кранів будуть виступати при цьому як додаткові доходи (“мінус” на “мінус” дає “плюс”).

Зауважимо, що вираз Zkji(t) Xkj(t–1) Xki(t) стає відмінним від нуля тільки при зміні стану крана k – переході зі стану j у період часу t–1 у стан i в період часу t.

Саме через цей вираз здійснюється “зв'язок часів” у моделі, урахування попереднього стану системи і неможливості безкоштовного переходу до нового, “абсолютно оптимального” стану. Тому переходити кожен раз слід до деякого проміжного, умовно – з урахуванням перехідних витрат – оптимальному стану.

Можливу нестачу коштів на придбання портальних кранів можна компенсувати за допомогою відповідних кредитних чи лізингових схем, тоді з цільової функції (4) у кожному періоді часу буде додатково відніматися вираз

r max {0; ( Zkji(t) Xkj(t–1) Xki(t) – Fki(t) Xki(t) )} ,

k K(t) j A(t) i A(t) i I(t)

де r – ставка відсотка за кредит.

Прийнятий у моделі горизонт планування повинен бути, принаймні, зіставним з оптимальним терміном експлуатації окремого крана, інакше придбання нових кранів може не встигнути окупитися – тим самим у моделі буде свідомо виключений важливий пласт прийняття рішень.

Завдання величин Fki(t) – прибутку від використання портального крана k на місці роботи i у період часу t, i I(t) – здійснюється з урахуванням характеристик як самого крана k (його продуктивності, моделі, віку), так і показників, що залежать від місця роботи i (прогнозований вантажопотік, тарифна ставка по тим чи іншим вантажам), у відповідний період часу t.

Залежність оптимальних рішень щодо крана від горизонту планування наочно ілюструє рис.5: якщо заданий горизонт планування належить проміжку [t0 , t1], найбільш вигідним буде продовження експлуатації даного крана, якщо [t1 , t2] – його капітальний ремонт, якщо [t2 , t3] – модернізація, якщо [t3 , t4] – списання і покупка нового, якщо горизонт планування перевищує величину t4 , то в точці t4 настає новий момент прийняття рішення.

Зауважимо, що теоретично оптимальною є стратегія, яка максимізує критерій інтенсивності прибутку при необмеженому плановому періоді. Проте у реальній практиці господарювання органи, що виробляють стратегію (особи, які приймають рішення), навряд чи будуть виходити з нескінченного планового періоду.

Слід очікувати, що обраний ними кінцевий горизонт планування буде істотно зв’язаний з формою власності (точніше, відношенням до неї особи, що приймає рішення) даного підприємства: менеджер, який не є власником, скоріше буде піклуватися про найближчу перспективу (поки і щоб його не зняли з роботи), уникати прийняття відповідальних інвестиційних рішень; власник же може собі дозволити мислити стратегічно, на більш віддалену перспективу.

Встановлено, що для знаходження оптимальної кількості кранів n, які підлягають використанню за горизонт планування Т, необхідно розділити величину цього горизонту на термін експлуатації одного крана t, оптимальний за критерієм інтенсивності прибутку, тобто n = Т / t .

Якщо Т / t – ціле число, тобто горизонт планування Т кратний терміну експлуатації крана, оптимальному за критерієм інтенсивності прибутку, то такий горизонт планування обраний вдало і не знижує максимально досяжний темп одержання прибутку. Стратегія відновлення парку кранів, оптимальна при такому горизонті планування, буде збігатися з асимптотично оптимальною стратегією при необмеженому плановому періоді.

Якщо ж Т / t – дробове число, то наявність такого кінцевого горизонту планування зробить свій негативний вплив, знизить потенційно досяжний темп одержання прибутку, зажадає певного коректування асимптотично оптимальної траєкторії (якщо ж її не коректувати – то асимптотично оптимальна траєкторія, розрахована на нескінченний плановий період, на обмеженому часовому відрізку приведе до ще гірших результатів, ніж при відповідному вимушеному коректуванні).

Принциповий вид залежності оптимальної кількості й оптимальних термінів проведення замін кранів від горизонту планування показаний на рис.6.

Великі можливі горизонти планування, що становлять десятки років, наведені тут для повноти картини і не повинні бентежити – адже, згідно з принципом ковзневого планування, насправді все одно реалізується лише план на перший рік, а по його завершенні плановий період зсувається, план коректується відповідно до уточнених даних – і знову реалізується лише план на черговий перший рік. Проте більш ефективним цей план на перший рік стає саме при достатньо великому (або вдало обраному) горизонті планування.

Характерне поводження показника інтенсивності прибутку від ланцюжка послідовно замінних портальних кранів показане на рис.7.

Поява ж нових, більш прогресивних кранів (зокрема, мобільних) веде до морального зносу портальних кранів та скорочує оптимальні терміни їх експлуатації.

Рис.5. Порівняння варіантів прийняття рішень по діючому крану

в залежності від горизонту планування

Рис.6. Залежність оптимальних кількостей і термінів проведення замін портальних кранів від горизонту планування

Рис.7. Залежність інтенсивності прибутку ланцюжка портальних кранів від горизонту планування

ВИСНОВКИ

Таким чином, у дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України. За результатами проведених досліджень можна зробити такі основні висновки:

1. Зношеність парку портальних кранів морських портів України потребує його оновлення, яке гальмується не лише нестачею коштів, але й відсутністю коректних та переконливих наукових обґрунтувань і відповідним нерозумінням господарськими керівниками економічної доцільності проведення своєчасних замін обладнання, а також малим горизонтом планування, що його обирають управлінці, які не є власниками підприємства.

2. Найбільш адекватним для використання в якості критеріального є показник інтенсивності прибутку (прибутку в одиницю часу) від ланцюжка послідовно замінюваних екземплярів обладнання. Оптимізація за цим критерієм забезпечує істотно більший – у порівнянні з прийняттям рішень за іншими критеріями – сумарний прибуток за значний проміжок часу.

3. Аналітично знайдена умова оптимальності терміну експлуатації обладнання за прийнятим критерієм, дана її наочна інтерпретація, що обґрунтовує графічний метод розв’язку цієї задачі оптимізації.

4. Встановлені чинники, що формують обраний критерій оптимальності, та визначений їх вплив на терміни експлуатації кранів, оптимальні за цим критерієм.

5. Виділення частки доходу (прибутку) від крану в загальному доході (прибутку) технологічного ланцюжка можна здійснювати відповідно до частки річного зносу та експлуатаційних витрат крана у загальній сумі річного зносу та експлуатаційних витрат усіх елементів даного технологічного ланцюжка

6. Проведені розрахунки дозволили визначити оптимальні терміни експлуатації портальних кранів за різних умов їх функціонування, що сприятиме прийняттю обґрунтованих управлінських рішень щодо оновлення парку портальних кранів у морських портах України.

7. Побудована економіко-математична модель оптимізації стратегії оновлення портальних кранів морських портів дозволяє оптимізувати структуру (придбання, реалізацію, списання) і функціонування (розподіл, ремонт, модернізацію) парку портальних кранів морських портів.

8. Суттєвий вплив на оптимальну стратегію оновлення обладнання здійснює горизонт планування. Показано, що коли він обраний невдало (надто малим), заміни обладнання стають невигідними, перспективні інтереси стратегічного розвитку стають жертвами поточних міркувань тимчасового характеру.

9. Визначені умови, за яких продовження експлуатації чи проведення ремонту або модернізації портальних кранів стають вигіднішими, ніж їх заміна на нові.

10. Розроблений механізм врахування морального зносу портальних кранів (при появі нових прогресивних моделей) шляхом відповідної корекції оптимальних термінів заміни діючого обладнання у бік зменшення.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

У наукових фахових виданнях:

1. Пустовая Н.В. Состояние и пути обновления парка кранов в морских портах Украины // Розвиток методів управління та господарювання на транспорті: Зб.наук.праць. – Одеса: ОНМУ, 2003. – Вип.15. – С.73-81.

2. Пустовая Н.В. Оптимизация моментов времени проведения модернизации и замены портальных кранов // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб.наук.праць.– Одеса: ОНМУ, 2003. – Вип.5. – С.88-99.

3. Пустовая Н.В. Модель оптимизации стратегии обновления парка портальных кранов // Економіка: проблеми теорії та практики: Зб.наук.праць. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2003. – Вип.168. – С.28-32.

4. Пустовая Н.В. Влияние экономических и временных характеристик процессов монтажа и функционирования портального крана на оптимальный срок его эксплуатации // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб.наук.праць.– Одеса: ОНМУ, 2003. – Вип.6. – С.113-127.

5. Холоденко А.М., Пустовая Н.В. Системная оптимизация сроков эксплуатации портальных кранов // Вестник НТУ “ХПИ”. Серия: технический прогресс и эффективность производства: Сб.науч.трудов. – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2003. – Вып.22. – С.7-9.

6. Пустовая Н.В. Системная оптимизация стратегии развития парка портальных кранов морских портов // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб.наук.праць.– Одеса: ОНМУ, 2004. – Вип.7. – С.128-136.

7. Пустовая Н.В. Зависимость оптимальной стратегии обновления портальных кранов от горизонта планирования // Методи та засоби управління розвитком транспортних систем: Зб.наук.праць.– Одеса: ОНМУ, 2004. – Вип.8. – С.83-95.

В інших наукових виданнях:

8. Пустова Н.В. Оптимізація стратегії оновлення парку кранів у морських портах України // Тези доповідей 5-ої міжнародної науково-практичної конференції аспірантів та молодих вчених “Системний аналіз та інформаційні технології”. – К.: НТУУ “КПІ”, 2003. – С.97.

9. Пустовая Н.В. Сравнение экономической эффективности портальных и мобильных кранов // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Україна наукова’2003”. – Том 23. Економіка. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – С.31-33.

10. Холоденко А.М., Пустовая Н.В. Оптимизация сроков эксплуатации портальных кранов по критерию интенсивности прибыли // Тези доповідей VIII Всеукраїнської науково-методичної конференції “Проблеми економічної кібернетики”. – Донецьк: Юго-Восток, 2003. – С.36-38.

11. Холоденко А.М., Пустова Н.В. Оптимальне управління оновленням парку портальних кранів у морських портах України // Матеріали Всеукраїнської наук.-практ.конф. ”Економіка підприємства”. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – С.84.

12. Холоденко А.М., Пустовая Н.В. Оптимизация сроков эксплуатации портальных кранов с учетом морального износа // Труды IV-й международной научно-практической конференции “Исследование и оптимизация экономических процессов “Оптимум-2003””. – Харьков: Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, 2003. – Ч.1. – С.148-149.

13. Пустовая Н.В. Маркетинговые факторы оптимизации стратегии обновления парка портальных кранов морских портов // Матеріали ІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції “Економіко-математичні методи прийняття управлінських рішень на сучасному етапі”. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – С.64-65.

14. Холоденко А.М., Пустовая Н.В. Оптимизация сроков эксплуатации основных фондов единой транспортной системы // Матеріали Першої міжнародної науково-практичної конференції “Проблеми міжнародних транспортних коридорів та єдиної транспортної системи України”: Вісник економіки транспорту і промисловості. – Харків: УДАЗТ, 2004. – Вип.7. – С.35.

15. Пустовая Н.В. Факторный анализ оптимального срока эксплуатации портального крана // Матеріали ІІІ міжнародної науково-практичної конференції “Динаміка наукових досліджень ‘2004”. – Том 44. Математичні методи в економіці. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – С.48-51.

16. Пустова Н.В. Горизонт планування у моделях оптимізації стратегії оновлення парку обладнання // Матеріали міжнародної наукової студентсько-аспірантської конференції “Інтеграція країн з перехідною економікою у світовий економічний простір: стан і перспективи”. – Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2005. – С.302-303.

17. Холоденко А.М., Пустовая Н.В. Оптимизация стратегии обновления оборудования при различных горизонтах планирования // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Розвиток економіки в трансформаційний період: глобальний та національний аспекти”. Секція економічної кібернетики. (Запорізький національний університет). – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Том V. – С.9-12.

18. Холоденко А.М., Пустова Н.В. Оптимізація стратегії оновлення портальних кранів за різних горизонтів планування // Тези доповідей 58-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу, присвяченої 75-річному ювілею ОНМУ. – Одеса: ОНМУ, 2005. – С.45-46.

АНОТАЦІЯ

Пустова Н.В. Оптимізація стратегії оновлення парку портальних кранів у морських портах України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук за спеціальністю 08.03.02 – економіко-математичне моделювання. – Одеський національний морський університет, Одеса, 2006.

Дисертація присвячена обгрунтуванню та моделюванню оптимальної стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

Встановлено адекватний критерій оптимальності термінів заміни обладнання – критерій інтенсивності прибутку. Знайдена умова оптимальності терміну експлуатації обладнання за цим критерієм.

Виявлені чинники, що формують запропонований критерій оптимальності, та визначено їх вплив на оптимальні за цим критерієм терміни експлуатації портальних кранів.

Побудована економіко-математична модель оптимізації стратегії оновлення парку портальних кранів морських портів України.

Розглянуті ремонт та модернізація портальних кранів як альтернативи їх списанню та заміні.

Ключові слова: оптимізація, економіко-математична модель, стратегія оновлення, горизонт планування, парк портальних кранів, термін експлуатації.

АННОТАЦИЯ

Пустовая Н.В. Оптимизация стратегии обновления парка портальных кранов в морских портах Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук по специальности 08.03.02 – экономико-математическое моделирование. – Одесский национальный морской университет, Одесса, 2006.

Диссертация посвящена обоснованию и моделированию оптимальной стратегии обновления парка портальных кранов морских портов Украины.

Оптимизация стратегии обновления (выбора сроков и видов ремонта, модернизации, замены) портальных кранов является актуальной проблемой как в практическом плане – ввиду значительной изношенности перегрузочной техники в отечественных морских портах, так и в научном – в связи с ее нетривиальностью и нерешенностью (причем не только применительно к портальным кранам, но и к оборудованию вообще).

В соответствующей литературе до сих пор нет единой точки зрения даже по основополагающему вопросу о самом критерии оптимальности – какой именно показатель рассматривать в качестве приоритетного, за какой период времени его формировать, к чему (к отдельному экземпляру оборудования то ли к цепочке последовательно заменяемых экземпляров) его применять.

Установлено, что наиболее адекватным для использования в качестве