Имитационное моделирование (ситуационное моделирование) — методика построения моделей, которые описывают процессы так, как они протекали бы в действительности. Эти модели можно «проиграть» во времени для испытаний. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По полученным таким образом данным можно получить достаточно устойчивую и точную статистику.
Имитационным моделированием пользуются в таких случаях, как:
- Большая стоимость реальных экспериментов на объекте или невозможность данного эксперимента
- Необходимо наглядное представление поведения системы или объекта во времени
Можно выделить две разновидности имитации:
- Метод Монте-Карло (метод статистических испытаний);
- Метод имитационного моделирования (статистическое моделирование).
Область применения метода Монте-Карло достаточно широка. В качестве примеров можно привести расчет систем массового обслуживания, расчет качества и надежности изделий, вычисление определенного интеграла и др.
Цель статьи – показать использование метода Монте-Карло в экономической сфере.
Рассмотрим при помощи метода Монте-Карло какую-то организацию «М», которая планирует внедрить определенный инвестиционный проект по изготовлению товара «А». При анализе были определены главные параметры и их границы определения в данном проекте.
Таблица 1 – Ключевые параметры проекта
Ключевые (измеряемые) параметры проекта | ||
Показатели | Минимум | Максимум |
Объем выпуска (продаж) | 200 | 350 |
Цена единицы | 50 | 75 |
Переменные затраты | 22 | 40 |
Таблица 2 – Постоянные параметры проекта
Постоянные параметры проекта | |
Показатели | Наиболее вероятное значение |
Постоянные затраты | 600 |
Амортизация | 90 |
Налог на прибыль | 25% |
Норма дисконта | 15% |
Срок проекта | 7 |
Начальные инвестиции | 3500 |
Далее после выявления этих параметров был проведен имитационный эксперимент при помощи MS Excel и встроенных в него функций.
С помощью формулы СЛУЧМЕЖДУ, которая позволяет получить случайное число из заданного интервала, была построена генеральная совокупность для таких параметров как переменные затраты, объем выпуска, цена, себестоимость, выручка, прибыль, денежный поток и приведенная стоимость.
Таблица 3 – Вычисления параметров
Имитация | Количество опытов:200 | ||||||
Переменые затраты | Объем выпуска | Цена | Себестоимость | Выручка | Прибыль | Денежный поток NCF | Приведенная стоимость NVP |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A20*B20 | =C20*B20 | =ЕСЛИ((E20-D20-$B$11)>0;(E20-D20-$B$11)*(1-$B$13);(E20-D20-$B$11)) | =F20+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G20;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A21*B21 | =C21*B21 | =ЕСЛИ((E21-D21-$B$11)>0;(E21-D21-$B$11)*(1-$B$13);(E21-D21-$B$11)) | =F21+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G21;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A22*B22 | =C22*B22 | =ЕСЛИ((E22-D22-$B$11)>0;(E22-D22-$B$11)*(1-$B$13);(E22-D22-$B$11)) | =F22+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G22;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A23*B23 | =C23*B23 | =ЕСЛИ((E23-D23-$B$11)>0;(E23-D23-$B$11)*(1-$B$13);(E23-D23-$B$11)) | =F23+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G23;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A24*B24 | =C24*B24 | =ЕСЛИ((E24-D24-$B$11)>0;(E24-D24-$B$11)*(1-$B$13);(E24-D24-$B$11)) | =F24+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G24;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A25*B25 | =C25*B25 | =ЕСЛИ((E25-D25-$B$11)>0;(E25-D25-$B$11)*(1-$B$13);(E25-D25-$B$11)) | =F25+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G25;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A26*B26 | =C26*B26 | =ЕСЛИ((E26-D26-$B$11)>0;(E26-D26-$B$11)*(1-$B$13);(E26-D26-$B$11)) | =F26+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G26;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A27*B27 | =C27*B27 | =ЕСЛИ((E27-D27-$B$11)>0;(E27-D27-$B$11)*(1-$B$13);(E27-D27-$B$11)) | =F27+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G27;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A28*B28 | =C28*B28 | =ЕСЛИ((E28-D28-$B$11)>0;(E28-D28-$B$11)*(1-$B$13);(E28-D28-$B$11)) | =F28+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G28;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A29*B29 | =C29*B29 | =ЕСЛИ((E29-D29-$B$11)>0;(E29-D29-$B$11)*(1-$B$13);(E29-D29-$B$11)) | =F29+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G29;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A30*B30 | =C30*B30 | =ЕСЛИ((E30-D30-$B$11)>0;(E30-D30-$B$11)*(1-$B$13);(E30-D30-$B$11)) | =F30+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G30;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A31*B31 | =C31*B31 | =ЕСЛИ((E31-D31-$B$11)>0;(E31-D31-$B$11)*(1-$B$13);(E31-D31-$B$11)) | =F31+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G31;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A32*B32 | =C32*B32 | =ЕСЛИ((E32-D32-$B$11)>0;(E32-D32-$B$11)*(1-$B$13);(E32-D32-$B$11)) | =F32+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G32;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A33*B33 | =C33*B33 | =ЕСЛИ((E33-D33-$B$11)>0;(E33-D33-$B$11)*(1-$B$13);(E33-D33-$B$11)) | =F33+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G33;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A34*B34 | =C34*B34 | =ЕСЛИ((E34-D34-$B$11)>0;(E34-D34-$B$11)*(1-$B$13);(E34-D34-$B$11)) | =F34+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G34;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A35*B35 | =C35*B35 | =ЕСЛИ((E35-D35-$B$11)>0;(E35-D35-$B$11)*(1-$B$13);(E35-D35-$B$11)) | =F35+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G35;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A36*B36 | =C36*B36 | =ЕСЛИ((E36-D36-$B$11)>0;(E36-D36-$B$11)*(1-$B$13);(E36-D36-$B$11)) | =F36+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G36;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A37*B37 | =C37*B37 | =ЕСЛИ((E37-D37-$B$11)>0;(E37-D37-$B$11)*(1-$B$13);(E37-D37-$B$11)) | =F37+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G37;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A38*B38 | =C38*B38 | =ЕСЛИ((E38-D38-$B$11)>0;(E38-D38-$B$11)*(1-$B$13);(E38-D38-$B$11)) | =F38+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G38;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A39*B39 | =C39*B39 | =ЕСЛИ((E39-D39-$B$11)>0;(E39-D39-$B$11)*(1-$B$13);(E39-D39-$B$11)) | =F39+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G39;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A40*B40 | =C40*B40 | =ЕСЛИ((E40-D40-$B$11)>0;(E40-D40-$B$11)*(1-$B$13);(E40-D40-$B$11)) | =F40+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G40;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A41*B41 | =C41*B41 | =ЕСЛИ((E41-D41-$B$11)>0;(E41-D41-$B$11)*(1-$B$13);(E41-D41-$B$11)) | =F41+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G41;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A42*B42 | =C42*B42 | =ЕСЛИ((E42-D42-$B$11)>0;(E42-D42-$B$11)*(1-$B$13);(E42-D42-$B$11)) | =F42+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G42;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A43*B43 | =C43*B43 | =ЕСЛИ((E43-D43-$B$11)>0;(E43-D43-$B$11)*(1-$B$13);(E43-D43-$B$11)) | =F43+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G43;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A44*B44 | =C44*B44 | =ЕСЛИ((E44-D44-$B$11)>0;(E44-D44-$B$11)*(1-$B$13);(E44-D44-$B$11)) | =F44+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G44;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A45*B45 | =C45*B45 | =ЕСЛИ((E45-D45-$B$11)>0;(E45-D45-$B$11)*(1-$B$13);(E45-D45-$B$11)) | =F45+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G45;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A46*B46 | =C46*B46 | =ЕСЛИ((E46-D46-$B$11)>0;(E46-D46-$B$11)*(1-$B$13);(E46-D46-$B$11)) | =F46+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G46;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A47*B47 | =C47*B47 | =ЕСЛИ((E47-D47-$B$11)>0;(E47-D47-$B$11)*(1-$B$13);(E47-D47-$B$11)) | =F47+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G47;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A48*B48 | =C48*B48 | =ЕСЛИ((E48-D48-$B$11)>0;(E48-D48-$B$11)*(1-$B$13);(E48-D48-$B$11)) | =F48+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G48;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A49*B49 | =C49*B49 | =ЕСЛИ((E49-D49-$B$11)>0;(E49-D49-$B$11)*(1-$B$13);(E49-D49-$B$11)) | =F49+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G49;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A50*B50 | =C50*B50 | =ЕСЛИ((E50-D50-$B$11)>0;(E50-D50-$B$11)*(1-$B$13);(E50-D50-$B$11)) | =F50+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G50;0;0)-$B$16 |
=СЛУЧМЕЖДУ($B$7;$C$7) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$5;$C$5) | =СЛУЧМЕЖДУ($B$6;$C$6) | =A51*B51 | =C51*B51 | =ЕСЛИ((E51-D51-$B$11)>0;(E51-D51-$B$11)*(1-$B$13);(E51-D51-$B$11)) | =F51+$B$12 | =ПС($B$14;$B$15;-G51;0;0)-$B$16 |
Таблица 4 – Результаты анализа
Результаты анализа | |||||
Показатели | Переменные | Количество | Цена | Поступления | NPV |
Минимум | 22 | 200 | 50 | 1611 | 3 202 |
Максимум | 40 | 350 | 75 | 11804 | 45611 |
Среднее значение | 31 | 275 | 62 | 6026 | 21570 |
Стандартное отклонение | 5,64 | 43,24 | 7,42 | 2203,04 | 9165,56 |
Коэффициент вариации | 18,2% | 15,7% | 12,0% | 36,6% | 42,5% |
Число случаев NPV<0 | 0 | ||||
Число случаев NPV>0 | 201 | ||||
Сумма убытков | 0 | ||||
Сумма доходов | 4335474,53 | ||||
Вероятность p(NPV≤X) | |||||
X(NPV) | Нормал. Х | p(NPV≤X) | |||
5500 | -1,75 | 0,04 |
При сравнении доходов и убытков на примере данного проекта, можно принять решение по дальнейшему анализу для получения подтверждения данных расчетов и определения результативности.
В заключении можно сказать, что метод Монте-Карло имеет свои преимущества в использовании, такие как простота математики, легкость в использовании и легкость изменения. Он помогает убедиться в реальности проекта и имеет большую полезность для больших сложных проектов.
Библиографический список
- Гусева Е.Н. Имитационное моделирование экономических процессов в среде «Arena»: учеб. пособие: [электронный ресурс]. М.: Флинта, 2011. – 132 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/114189
- Гусева Е.Н. Математические основы информатики/ Е.Н. Гусева, И.И. Боброва, И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, С.А. Повитухин, Л.А. Савельева. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016.- 234 с.
- Гусева Е.Н. Моделирование макроэкономических процессов: учеб. пособ.: [электронный ресурс]/ Е. Н. Гусева. – М.: Флинта, 2014.–214с.– Режим доступа: http://www.ozon.ru/context/detail/id/28975354/
- Гусева Е.Н., Варфоломеева Т.Н. Применение имитационных моделей для решения экономических задач оптимизации/Гусева Е.Н., Т.Н. Варфоломеева //Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 200.
- Гусева Е.Н. Имитационное моделирование социально-экономических процессов. – Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 25с.
- Гусева Е.Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е.Н. Гусева. – Магнитогорск: МаГУ, 2008. – 100с.
- Гусева Е.Н. Методические рекомендации по дисциплине «программирование» для обучающихся направления 080500.62 «бизнес информатика» всех форм обучения/ Е. Н. Гусева, Т.Н. Варфоломеева. – Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 26с.
- Гусева Е.Н. Имитационное моделирование социально-экономических процессов. – Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 25с.
- Гусева Е. Н. Математика и информатика: [электронный ресурс] учеб. пособие/ Е. Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева. – 3-е изд., стереотип. –М.: Флинта, 2015– 400 с. –Режим доступа: lf5.com/Knigi/Nauka-Obrazovanie/Matematika/Matematika-i-informatika-148-103807
- Гусева Е. Н. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие – 5-е изд., доп. и перераб.: [электронный ресурс]/ Е. Н. Гусева. –М.: Флинта, 2011.– 220 с. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/116083/read
- Курзаева Л.В. Дистанционный курс «Основы математической обработки информации»: электронный учебно-методический комплекс // Хроники объединенного фонда электронных ресурсов Наука и образование. – 2014. -Т. 1. – № 12 (67). – С. 117
- Курзаева Л.В. Введение в теорию систем и системный анализ: учеб. пособие/Л.В. Курзаева. -Магнитогорск: МаГУ, 2015. -211 с
- Курзаева Л.В. Международный опыт управления качеством образования на основе рамочных структур/Л.В. Курзаева, И.Г. Овчинникова // «Научная дискуссия: вопросы социологии, политологии, философии, истории»: материалы VI международной заочной научно -практической конференции. Часть II (17 октября 2012 г.). -М.: Изд. «Международный центр науки и образования», 2012. -С. 51-56.
- Овчинникова И.Г., Курзаева Л.В. Математическое обеспечение информационной системы рейтинговой оценки учреждений высшего профессионального образования//Гуманитарные и социально -экономические науки. -2012. -№ 4. -С. 98-103.
- Курзаева Л.В. Дистанционный курс «Инструментальные методы поддержки принятия решений»: электронный учебно-методический комплекс//Хроники объединенного фонда электронных ресурсов Наука и образование. 2016. -№ 1 (80). -С. 2.