Критерии эффективности

Критерий — это качественный признак, на основе которого производится оценка; показатель — это конкретные количественные свойства или признаки, характеризующие эффективность управления.

Критерий эффективности – это отношение результата к ресурсам, на которых он был получен. Быть более эффективным – это значит получать больший результат на тех же ресурсах, или получать такой же результат на меньших ресурсах.

Критерии могут быть, в зависимости от конкретной задачи, экономического или технологического характера (минимальная стоимость, максимальная производительность). Независимо от того, какой критерий принят в качестве характеристического, он должен принимать максимальное (или минимальное) значение для наилучшего варианта.

Критериев может быть много, тогда задача становится многокритериальной. Существуют методы решения многокритериальных задач, но можно привести многокритериальную задачу к однокритериальной. Для этого один из критериев выбирается в качестве первичного, а остальные становятся вторичными. Первичный критерий используется как характеристический, а вторичные формируют ограничения задачи.

Главным критерием социально-экономической эффективности является степень удовлетворения конечных потребностей общества. Социально-экономической эффективностью обладает та система, которая в наибольшей степени обеспечивает удовлетворение многообразных потребностей людей: материальных, социальных, гарантирует высокий уровень и качество жизни. Основой такой эффективности служит оптимальное распределение имеющихся у системы ресурсов между подсистемами (элементами).

Экономическая эффективность (эффективность производства) — это соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса.

Для измерения эффективности производства используются показатели производительности труда, фондоотдачи, рентабельности, окупаемости и др. С их помощью сопоставляются различные варианты развития производства, решения его структурных проблем.

Измерение эффективности социальной сферы требует использования особых качественных показателей.

Оптимальность по Парето — такое состояние системы, при котором значение каждого частного критерия, описывающего состояние системы, не может быть улучшено без ухудшения положения других элементов.

Таким образом, по словам самого Парето: «Всякое изменение, которое никому не приносит убытков, а некоторым людям приносит пользу (по их собственной оценке), является улучшением». Значит, признаётся право на все изменения, которые не приносят никому дополнительного вреда.

Множество состояний системы, оптимальных по Парето, называют «множеством Парето», «множеством альтернатив, оптимальных в смысле Парето», либо «множеством парето-оптимальных альтернатив».

Ситуация, когда достигнута эффективность по Парето — это ситуация, когда все выгоды от обмена исчерпаны.

Эффективность по Парето является одним из центральных понятий для современной экономической науки. На основе этого понятия строятся Первая и Вторая теорема благосостояния фундаментальные теоремы благосостояния. Одним из приложений Парето-оптимальности является т. н. Парето-распределение ресурсов (трудовых ресурсов и капитала) при международной экономической интеграции, то есть экономическом объединении двух и более государств. Интересно, что Парето-распределение до и после международной экономической интеграции было адекватно математически описано (Далимов Р. Т., 2008). Анализ показал, что добавленная стоимость секторов и доходы трудовых ресурсов движутся противонаправленно в соответствии с хорошо известным уравнением теплопроводности аналогично газу или жидкости в пространстве, что дает возможность применить методику анализа, используемую в физике, в отношении экономических задач по миграции экономических параметров.

Оптимум по Парето гласит, что благосостояние общества достигает максимума, а распределение ресурсов становится оптимальным, если любое изменение этого распределения ухудшает благосостояние хотя бы одного субъекта экономической системы.

Парето-оптимальное состояние рынка — ситуация, когда нельзя улучшить положение любого участника экономического процесса, одновременно не снижая благосостояния как минимум одного из остальных.

Согласно критерию Парето (критерию роста общественного благосостояния), движение в сторону оптимума возможно лишь при таком распределении ресурсов, которое увеличивает благосостояние по крайней мере одного человека, не нанося ущерба никому другому.

В состав основных результативных экономических целей обычно включают:

— объем и структуру выручки (оборота);

— прибыль;

— рентабельность;

— величину и структуру издержек;

— размер добавленной (вновь созданной) стоимости.

По мнению некоторых экономистов, цена только опосредованно свидетельствует о состоянии удовлетворения потребностей населения и поэтому не может претендовать на роль точного индикатора для оценки спроса, а к потребностям населения не имеет практически никакого отношения. А ведь именно удовлетворение потребностей должно являться основной целью функционирования любой более или менее социально ориентированной экономической системы.

Действительно, во-первых, диспропорция между спросом и предложением находит свое отражение в изменениях цены не моментально, а с определенным запаздыванием, или временным лагом. Во-вторых, реакция на изменение цены у каждого предпринимателя является индивидуальной и происходит изолированно, без анализа информации об общих объемах производства, а это делает процесс производства весьма хаотичным и подверженным кризисам.

Конечно, с помощью образования монополистических союзов этот ущерб от хаотичности производства может быть уменьшен производителями, однако очевидно, что именно минимизация ущерба, а вовсе не стремление максимально удовлетворить потребности населения является целью образования союзов.

Поскольку в условиях современного рыночного ведения хозяйства не была найдена возможность непосредственной связи производства с потребностями населения, основная цель производства — удовлетворение потребностей — стала второстепенной. А главной целью наиболее последовательные сторонники свободной рыночной экономики вынуждены были объявить получение прибыли, т. е. приобретение денег.

Главной целью (миссией) создания и функционирования предприятия является получение максимально возможной прибыли за счет реализации потребителям производимой продукции (выполненных работ, оказанных услуг), на основе которой удовлетворяются социальные и экономические запросы трудового коллектива и владельцев средств производства.

На основе общей миссии предприятия формируются и устанавливаются общефирменные цели, которые определяются интересами владельца, размерами капитала, ситуацией внутри предприятия, внешней средой и должны отвечать следующим требованиям: быть конкретными и измеримыми, ориентированными во времени, досягаемыми и взаимно поддерживаемыми.

Одним из основных вопросов, который возникает при изучении любого объекта, является вопрос выбора критерия эффективности по величине которого можно судить о эффективности функционирования системы, сравнивать альтернативные варианты и принимать решение - осуществлять выбор наилучшего и устанавливать порядок предпочтения вариантов. Критерий должен соответствовать условиям:

- быть представительным (отражать основную цель);

- быть критическим параметром, варьирующимся (явно меняться при изменении параметров, зависящих от принятого решения);

- предпочтительно, чтобы критерий был единственным;

- учет неполноты информации (учет стохастичности, учета неопределенности, учета противодействия);

- простота.

При наличии нескольких показателей достижения целей задача решается путем расчета главного критерия при наложении на другие ограничения (функция и система неравенств). При сложности выбора главного критерия задача переходит в класс многокритериальных задач оценки эффективности. В настоящее время не существует математически строгого решения многокритериальных задач оценки эффективности (оптимизации). Однако в практической деятельности подобные задачи решаются следующими путями:

- ранжирование критериев;

- преобразование всех целевых функций, кроме одной, в ограничения;

- построение единого (интегрального) критерия эффективности с помощью коэффициентов важности критериев.

В практике макрологистических оптимизации отраслевых ЛС качестве критерия оптимальности чаще принимается или максимум суммарной прибыли при наличии ограничений на расходы дефицитных ресурсов и ограничений другого характера, или минимум суммарных затрат при тех же ограничениях. При наличии альтернативы между этими критериями выбор целевой функции должен основываться на сравнении надежности оценок, та или иная постановка задачи целесообразна при выполнении одного или нескольких условий

Система – некая изолированная часть внешнего мира. Границы системы задают пределы, отделяющие её от внешнего мира. При этом предполагается, что взаимосвязи с внешним миром зафиксированы. Первоначальный выбор границ системы может оказаться слишком жёстким. Для получения адекватного решения нужно включить в систему дополнительные подсистемы, однако это ведёт к увеличению размерности задачи.

Следует стремиться к представлению системы в виде изолированных подсистем, которые можно рассматривать независимо.

Проведение границ системы представляет собой сложный и творческий процесс. Границы системы не требуется понимать исключительно как географические. При исследовании транспортных систем, они чаще носят характер экономических или технологических.
Проведение границ системы, по сути, представляет собой выделение двух классов объектов.

1. Элементы системы, то есть элементы которыми можно управлять в процессе исследования.

2. Элементы внешней среды, задающие условия функционирования системы и не меняют своего положения при исследовании.

Целью исследования является поиск наиболее эффективного варианта управления объектом. Для этого необходимо рассмотреть несколько вариантов состояния системы и выбрать тот из них, что обеспечивает максимум эффективности.

В качестве примера можно рассмотреть автобусный маршрут. Пусть пределы системы проведены так, что в качестве ее элементов выступает только подвижной состав (РС). В качестве элементов внешней среды будут служить трасса маршрута, средство составления расписания движения, потребности пассажиров в передвижениях, элементы организации движения на маршрутах и так далее. Тогда количество возможных вариантов состояния системы будет определяться набором возможных значений количества автобусов. Минимальное количество автобусов равен единице, максимальное определяется возможностями АТП. Пусть это число А1 равна десятые. Тогда количество возможных вариантов состояния системы С = А1 = 10. Здесь мы предположили, что возможно использование только одной марки РС. Если существует возможность пользоваться дополнительной маркой автобуса, причем существует А2 = 5 единицам, и общее количество возможных вариантов состояния системы С = А1 + А2 = 10 +5 = 15. Естественно, что чем выше число С, тем выше вероятность получения более эффективного результата.

Для элементов внешней среды будет рассмотрен только один вариант состояния. В самом простом случае этот вариант определяется постоянством характеристик внешней среды. Но возможны варианты, когда эти характеристики задаются не как постоянные величины. Такие варианты будут рассмотрены позже.

Тогда получается, что чем больше элементов включается в систему, тем больше вариантов ее состояния может быть рассмотрено и тем выше вероятность получения более эффективного решения. Возникает вопрос, почему тогда необходимо ограничивать объект, который исследуется. Ответ заключается в бесконечном количестве связей между различными элементами. Если не провести границу, количество возможных вариантов состояния системы будет также бесконечно и решение не будет найдено никогда.

Вариант выделения элементов определяется целями исследования. Если поставлена другая задача, т.е. сформирован другой критерий эффективности, то э возможным и другой набор элементов системы. Например, для минимизации времени передвижения пассажиров может использоваться метод оптимизации длины перегонов между остановочных пунктах маршрутов, в этом случае элементами системы будут выступать остановочные пункты маршрута, а количество возможных состояний системы будет определяться набором вариантов расположения остановок.

Устанавливая границы логистической системы, необходимо помнить, что территориально такая система может быть в какой-то степени безгранична, поскольку она может занимать территорию не только базы, завода, города, региона, но может даже выходить за пределы государства. Тем не менее любая система, как мы уже отмечали, имеет свои границы. Применительно к логистической системе для выделения границ в качестве цели анализа был взят цикл обращения средств производства.

Цикл обращения средств производства. Вначале закупаются (Ф1) средства производства. Они в виде материального потока (МП1) поступают в логистическую систему, складируются, обрабатываются, вновь хранятся и затем уходят из логистической системы в потребление (МП2) в обмен на поступающие в систему финансовые ресурсы (Ф2). Выделение границ логистической системы на базе цикла обращения средств производства получило название принципа «уплата денег — получение денег».

Критерий эффективности

Затраты на исследование

- удельные затраты на определение параметров и взаимодействий одного элимента системы

Суммарный результат - общая эффективность исследования

При включении нового элемента затраты на исследование

- удельные затраты на моделирование взаимодействий одного элемента системы

В общем случае общие положения системного подхода и системного анализа транспортных систем позволили также, кроме порядка исследования, сформировать список элементов, включаемых в систему при исследовании.

Мы будем рассматривать два варианта таких списков, в связи со спецификой задач в сфере организации дорожного движения.

Использование этих списков часто помогает упростить процесс формирования системы, описывающей транспортный объект в исследовании. Каждый из этих элементов характеризуется относительно ограниченным списком характеристик, что позволяет на самых начальных стадиях решения задачи выполнять формирование исходных данных для нее. Эти списки не требуются при решении стандартных задач, для которых разработаны соответствующие математические методы. Например, при расчете кратчайших расстояний или решении транспортной задачи. Но обычно такие задачи являются лишь частью всего алгоритма решения и они не могут закрыть собой весь спектр вопросов, возникающих при рассмотрении транспортных объектов.

При решении достаточно сложных задач, их постановка и моделирование системы может занимать длительное время и зависит от характеристик элементов системы или внешней среды. В этом случае знание списка элементов и их характеристик позволяет существенно сократить продолжительность исследования и повысить его эффективность, за счет совмещения двух этапов исследования и предоставления дополнительной информации для постановки задачи.

Каждый из этих элементов может характеризоваться качественным и количественным признакам. Первые служат для того, чтобы отнести элемент к какому-либо классу объектов. Вторые характеризуют состояние объекта.

Сначала запишем стандартный список элементов транспортной системы. Он может использоваться при решении задач, связанных с доставкой груза или пассажиров, в заданных условиях организации движения на транспортной сети.

Здесь список элементов состоит из двух частей. К основным элементам относятся те, что присутствуют при решении практически всех задач в этой сфере. Дополнительные элементы могут не присутствовать в исследованиях и используются для более узкого класса объектов или нестандартных вариантов исследования.

Основные:

- Объект перевозок (груз или пассажира).

К наиболее распространенным качественных характеристик этого элемента транспортной системы относятся виды груза и категории пассажиров. Количественно объект перевозок может характеризоваться объемом за какой-либо период, распределением объема по периодам времени. Грузы дополнительно могут быть охарактеризованы объемом партии и стоимости единицы груза.

- Транспортные средства (подвижной состав).

Качественной характеристикой подвижного состава обычно является его тип, определяющий тот вид объекта перевозок, для которого он предопределено. Количественными характеристиками транспортных средств является стоимостные показатели, например цена и себестоимость одного километра пробега, и техническая характеристика. В качестве характеристики возможно использование количество доступного подвижного состава, если задача решается в рамках предприятия.

- Транспортная сеть (коммуникации различных видов транспорта с соответствующими средствами управления движением).

Характеристики транспортной сети будут рассмотрены в следующих разделах дисциплины. Здесь можно привести примеры таких характеристик, как возможность проезда различными видами транспорта или средняя техническая скорость движения на сети. Также могут быть использованы стоимостные параметры создания или реконструкции транспортной сети.

Дополнительные:

- средства погрузки-разгрузки (кран, погрузчик, подъемные площадки).

Характеристики этих элементов транспортной системы аналогичны по содержанию характеристикам подвижного состава.

- складские площади, играющих роль между изменениями и межоперационных компенсаторов.

В первую очередь здесь следует отметить то, что к этим элементам относятся только те складские площади, которые играют определенную роль в транспортировке груза. Кроме них существуют и складские площади производственного назначения, которые могут не иметь прямого отношения к транспортировке груза и они обычно не рассматриваются в качестве элементов транспортной системы.

Характеристиками складских площадей является возможность хранения и переработки того или иного вида груза, например открытые площадки или крытые склады, их емкость и способность к переработке. Кроме них используются стоимостные характеристики, такие как стоимость строительства, эксплуатации складских площадей, стоимость переработки единицы груза.

Для задач в области организации дорожного движения может использоваться следующий список элементов транспортной системы.

- Транспортный поток (тех видов транспорта, оказывающие влияние на параметры транспортной сети или элементов организации движения).
Основными характеристиками транспортного потока могут служить его состав, интенсивность, плотность и скорость.

- Транспортная сеть (коммуникации различных видов транспорта).

Для решения задач в области организации дорожного движения обычно используются характеристики дорожных условий, например количество полос движения, вид покрытия, ширина обочины, радиусы поворотов и т.п.. Могут также использоваться стоимостные характеристики, такие как стоимость строительства и эксплуатации одного километра дороги.

- Технические средства управления движением.

Здесь список характеристик определяется видом средств управления дорожным движением. В общем плане следует выделить стоимостные и технические характеристики. Например, стоимость часа эксплуатации светофора и продолжительности различных фаз светофорного цикла.
Списки элементов системы помогают определить конкретный состав объекта исследования. Они как бы представляют собой трафарет, накладывает который на объект исследования можно получить конкретный список элементов, который с наибольшей степенью вероятности будут участвовать в исследовании. После этого можно начать сбор характеристик этих элементов, параллельно с постановкой задачи и моделированием системы.

Добиться строгой последовательности выполнения этапов исследования с помощью таких списков не всегда удается, так как результаты выполнения отдельных этапов или всего исследования в целом могут требовать расширения списка объектов, рассматриваемых в исследовании, или дополнения и уточнения характеристик элементов. В частности при моделировании системы, для повышения точности модели может возникнуть необходимость учета дополнительного фактора. Например, для уточнения характеристик транспортного потока при совершенствовании системы организации дорожного движения может требовать знания источников зарождения и поглощения транспортных корреспонденций, то есть включения в исследование дополнительных элементов, отсутствующих в списке.

Эти списки элементов не является указанием к проведению границ транспортной системы при исследованиях, какие-либо из них могут быть элементами внешней среды. В частности, при решении вопросов организации автомобильных перевозок, транспортная сеть во многих случаях выступает в качестве элемента внешней среды. То есть она не является инструментом повышения эффективности объекта, а лишь формирует условия его работы. Эта постановка вполне корректна, ибо улично-дорожная сеть является объектом общего пользования и автомобили, рассматриваемых в исследовании, составляют относительно небольшую часть транспортного потока и, соответственно, не могут делать весомого влияния на параметры сети. Это означает, что предположение о независимости параметров транспортной сети от параметров состояния объекта исследования является достаточно корректным для данного случая. Очень часто объект перевозок также выступает в качестве элемента внешней среды.

Однако, принципиальных отличий в сборе характеристик элементов системы или элементов внешней среды не существует. Поэтому сбора информации об их характеристиках ничего не препятствует. В тоже время характеристики объектов могут дать дополнительную информацию к проведению исследования. Частности на основе характеристик объекта перевозок можно сделать вывод о целесообразности его включения в список элементов системы, если значение объема перевозок склонны сильным колебаниям из-за величины тарифа.

Таким образом, список элементов транспортной системы оказывает хорошую помощь при проведении системных исследований в области транспорта. Если же решаются относительно простые задачи, он может помочь полностью устранить повторное выполнение отдельных этапов исследования.

В прикладных системных исследованиях обязательно должно присутствовать представление объекта исследования как системы. Оно включает в себя два этапа.

1. Выделение объекта из среды, то есть проведение границ системы.

2. Определение элементов системы и взаимодействия между ними.

Тема 4. Элементы транспортной системы

1. Элементы системы в организации перевозок

2. Элементы системы в организации движения

3. Система управления транспортными системами

Транспортная система — транспортная инфраструктура, транспортные предприятия, транспортные средства и управление в совокупности. Единая транспортная система обеспечивает согласованное развитие и функционирование всех видов транспорта с целью максимального удовлетворения транспортных потребностей при минимальных затратах.

Инфраструктура включает используемые транспортные сети или пути сообщения (дороги, железнодорожные пути, воздушные коридоры, каналы, трубопроводы, мосты, тоннели, водные пути и т. д.), а также транспортные узлы или терминалы, где производится перегрузка груза или пересадка пассажиров с одного вида транспорта на другой (например, аэропорты, железнодорожные станции, автобусные остановки и порты).

Транспортными средствами обычно выступают автомобили, велосипеды, автобусы, поезда, самолёты.

Под управлением понимается контроль над системой, например сигналы светофора, стрелки на железнодорожных путях, управление полётами и т. д., а также правила (среди прочего, правила финансирования системы: платные дороги, налог на топливо и т. д.). Управление транспортной системой – совокупность мероприятий направленных на эффективное функционирование данной системы посредством координации, организации, упорядочения элементов данной системы, как между собой, так и с внешней средой. В широком смысле, разработка сетей — задача гражданской инженерии и городского планирования, разработка транспортных средств — механической инженерии и специализированных разделов прикладной науки, а управление обычно специализированно в рамках той или иной сети, либо относится к исследованию управления или системной инженерии.

Количественными показателями транспортной системы являются:

• протяжённость путей сообщения,

• численность занятых,

• грузо- и пассажирооборот.

ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ:

Основные:

- объект перевозок (груз или пассажиры);

- транспортное средство (подвижной состав);

- транспортная сеть (коммуникации различных видов транспорта с соответствующими средствами управления движением).

Дополнительные:

- средства погрузки-разгрузки (кран, погрузчик, подъемные площадки);

- складские площади, выполняющие роль межсменных и межоперационных компенсаторов.

Элементы транспортной системы (перевозочной)

• Объект перевозки

• Транспортные средства

• Транспортная инфраструктура

• Инфраструктура субъектов перевозки

• Система управления

Объект перевозки характеризуются количественными и качественными характеристиками.

Классификация грузов.

1. По отраслеву признаку:

- строительные (35%)

- промышленые (33%)

- сельскохозяйственные (23%)

- торговые (5%)

- другие (4%)

Различные виды транспорта для перевозки грузов; различные условия перевозки; закономерность перевозок; технология перевозок.

2. Физические свойства:

- навалочные (разгрузка (погрузка) навалом);

- тарно-штучные;

- пакетированые и контейнерные;

- наливные;

- газообразные;

- негабаритные.

3. По упаковке:

- тарные;

- безтарные.

4. В зависимости от массы:

- обычные (масса меньше 250 кг);

- тяжеловесные (более 250 кг, обязательно применяют механическую погрузку);

- негабаритные (применяют спецпогрузку-перевозку);

- мелкоштучные (предметы не допускают погрузку (разгрузку) навалом).

Классификация транспортных сетей.

1. По виду транспорта:

- трамвай;

- троллейбус;

- автобусный;

- автомобильный транспорт;

- железнодорожный;

- воздушный и др.

2. По предназначению:

- грузовые;

- пассажирские;

- смешаные (основная).

3. По территориальному признаку:

- местная (в радиусе 50км);

- междугородняя.

4. По административному признаку:

- городские;

- международные;

- межреспубликанские;

- внутрирайонные;

- республиканские.

5. По конфигурации:

- радиальная транспортная сеть (коэффициент непрямолинейности 4);

- радиально-кольцевая (Харьков), коэффициент непрямолинейности 1.1;

- прямоугольная (Ленинград), коэффициент непрямолинейности 1.27;

- квадратная, коэффициент непрямолинейности 1.46;

- прямоугольно-диагональная, коэффициент непрямолинейности 1.1;

- треугольная, коэффициент непрямолинейности 1.1.

Коэффициент непрямолинейности рассчитывается по формуле

к непр = L^ТС ij / L^В ij,

где n - количество точек на транспортной сети города по которому определяется коэффициент непрямолинейности;

L^ТС ij - расстояние между i-ой и j-ой точкой по транспортной сети города;

L^В ij - расстояние между i-ой и j-ой точкой по воздуху.

Элементы системы в организации движения

• Транспортный поток

• Транспортная сеть

• Участники дорожного движения

• Технические средства ОДД

• Система управления дорожным движением

Дорожное движение - динамическая система, совокупность взаимодействия транспортных средств, пешеходов, в которой действия участников регламентированы ПДД.

Организация дорожного движения (ОДД) - комплекс научных, инженерных и организационных мероприятий, которые обеспечивают необходимый уровень эффективности и безопасности транспортного и пешеходного движения.

Дорожное движение характеризуется рядом основных показателей транспортного потока, описывающих его количество и качество:

- Интенсивность движения;

- Состав транспортного потока;

- Скорость движения;

- Плотность потока;

- Временной интервал следования;

- Дистанция между транспортными средствами;

- Задержки движения.