Методичні вказівки до лабораторної роботи на тему Імітаційна модель прогнозування цін на нафту (Simulink)

Мета: набути практичні навички розробки імітаційних моделей економічних динамічних систем у Simulink; дослідити на комп'ютерній моделі гіпотези впливу попиту і пропозиції на динаміку цін ринкової рівноваги.

Хід роботи

ВИЗНАЧЕННЯ ПРОБЛЕМИ

Нестійкість цін на нафту занадто дорого обходиться країнам, світовій економіці, політичним системам, населенню. Всі вже звикли до циклів, криз, інфляції. Потік повідомлень, газетних, журнальних і книжкових публікацій з цієї теми в основному присвячений фактам, які вже відбулися, тлумаченням їх, очікуванням і прогнозам експертів. Серед потоку словесної та статистичної інформації помітно не вистачає застосування інструментальних засобів, дозволяючих зрозуміти причинно-наслідкові зв'язки, прогнозувати і планувати ціни на нафту.

Simulink дозволяє візуально побудувати схему фінансових, матеріальних та інформаційних потоків в проблемній системі.

ОПИС МОДЕЛІ

Ми роглянемо лише дуже спрощену модель. Тут не буде розвіданих і підтверджених запасів, інвестицій, структури, витрат та інше. Наше завдання - лише показати зручність інструменту.

Схема моделі наведена на рис. 1.

Рис. 1 - Схема моделі

Прямокутники і кола - це елементи нашої системи.

Це стандартні блоки з бібліотеки Simulink. У них вже вбудовані стандартні математичні програми. Як у Word або Ехcel, ми перетягуємо мишею блоки з бібліотеки в нашу модель. Подвійним клацанням миші ми відкриваємо кожен блок і можемо змінити його параметри або формули. Блоки з'єднуємо лініями. Це матеріальні, фінансові та інформаційні потоки. Блокам і лініям даємо змістовні імена.

Два крайніх правих блоки відображають поведінку експортера, постачальника, ОПЕК. Всі інші блоки моделюють споживача.

Блок SеllегРгсSрl (SellerPriceSupply) обчислює обсяг поставок в залежності від ціни споживача. На вхід блоку надходить ціна покупця Price (у формулі блоку це буква u). На виході отримуємо план поставки SplPlan.

Блок SplLag моделює транспортне запізнення. Оскільки контракти на постачання нафти зазвичай довгострокові, то цей блок можна підключати лише в разі гострих короткострокових дефіцитів. За цим блоком стоїть ключ. При необхідності ми можемо відключати блок. На виході ключа матеріальний потік поставок (експорту) Supply.

Лівий верхній блок NdTmStck (Need Time Stock) задає необхідності споживачам запас у днях. Ви можете задавати будь-яку кількість днів згідно зі статистикою, очікуванням або для виконання дослідних експериментів.

Блок NdDayСnsm (Need day consumption) задає щоденне світове споживання нафти. Ви можете задати реальну цифру 82,75 мбс (мільйонів барелів на добу). Але для початкового розуміння моделі краще задати круглу цифру, наприклад, 100. Це допоможе вам візуально за графіками проконтролювати правильність обчислень.

За цими блоками вгорі блок з хрестиком. Це блок множення. На його виході NeedStock - необхідний запас споживачів. У круглому блоці з необхідного запасу віднімається реальний поточний запас RealStock. Отримуємо поточний дефіцит Dfct. Він надходить на блок BuyeгPгice, що обчислює ціну споживачів Pгice залежно від дефіциту запасів. Тут ми також для кращого візуального контролю вводимо в формулу округлені параметри. В околі сталої або нестійкої рівноваги системи цілком допустиме застосування лінійної функції.

Блок CnsmStock (consumer stock) - моделює рух запасів у споживачів. На нижній вхід блоку надходять поставки, на верхній - попит споживачів. На виході інформація про запаси у споживача і витраті запасів DayCnsm (Dayly consumption) щоденне споживання. Блок є підсистемою. Всередині нього розташовані бібліотечні блоки Simulink.

МОДЕЛЮВАННЯ, ЕКСПЕРИМЕНТИ

Після введення в діалогові вікна блоків числових параметрів приступаємо до імітації.

У меню Simulation клацаємо на пункті Start. Через кілька секунд отримуємо на графобудівнику (блок Scope) графіки розвитку процесу в часі рис.2.

На горизонтальній осі відображається час в днях. На вертикальних осях віконечок відображаються значення відповідних показників. Наприклад, у п'ятому зверху віконечку ми бачимо зміну ціни від 30 дол/бар (справедливої по ОПЕК) до 32.

Ми виконали моделювання без урахування маси факторів і подій, які несподівано викликають підвищення або зниження споживання, запасів, попиту, цін і ін. У публікаціях експертів ці фактори відображаються з лякаючою повнотою. Реально ніхто не може передбачити настання багатьох подій, а отже, і ціни. Ми можемо для моделювання подій використовувати генератор випадкових чисел (блок Rаndоm). Підключимо його замість блоку постійного споживання в 100 мбс. Результати симуляції переглянемо на рис.3.

Ми бачимо, що при випадковій зміні споживання від 90 до 110 мбс ціна змінюється від 28 до 37 дол / бар. ОПЕК тільки встигай за змінами, що не вилазь з нарад.

Для читачів, які бажають відтворити модель на своїх комп'ютерах, наведемо схему з технічними деталями, рис. 4.

Рис. 2 - Показники динаміки попиту, запасів, дефіциту, ціни, поставок

Рис. 3 - Результати моделювання при зміні споживання від непідконтрольних випадкових подій

Рис. 4 - Схема з графобудівниками і точками зняття інформації

Справа на схемі розташований блок відображення графіків. Подвійним клацанням миші ми відкриваємо його і спостерігаємо графіки. До нього підведені лінії сигналів від ліній-показників схеми. Відводи інформації від ліній схеми показані стрілочками з п’ятикутниками (бібліотечні блоки GOTO).

Блок CnsmStock – моделює рух запасів у споживачів. Ця підсистема складається із бібліотечних блоків. Подвійним клацанням миші відкриємо її, рис. 5.

Рис. 5 - Блок руху запасів

ВИСНОВКИ

Візуальне комп'ютерне моделювання динаміки цін на нафту в програмній системі Matlab/Simulink ефективне для розуміння причинно-наслідкових зв'язків, прогнозування і планування цін на нафту. Для розробки і застосування вдосконалення ідеальних моделей необхідна тісна взаємодія і взаєморозуміння.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!