Математическое моделирование рынка туроператоров на основе системы "хищник-жертва"
Автор: Бритаева Ольга Муратовна, Звонарева Ирина Владимировна
Журнал: Технико-технологические проблемы сервиса @ttps
Рубрика: Организационно-экономические аспекты сервиса
Статья в выпуске: 4 (22), 2012 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрена модель взаимодействия видов Лотки-Вольтерра применительно к рынку туроператоров. Выявлено, что простейшая модель типа «хищник-жертва» может применяться для моделирования рынка туроператоров и динамики конкурентной борьбы.
Динамическая система, туроператор, модель, "хищник-жертва", фазовый портрет
Короткий адрес: https://sciup.org/148186043
IDR: 148186043 | УДК: 519.863
Mathematical modeling of the tour operators market on the basis of the system of the "predator-victim"
In the article the model of interaction of types of Lotki-Volterra with reference to the market of tour operators is considered. It is revealed that the simplest model of the «predator –victim» type can be applied to modeling of the market of tour operators and dynamics of competitive fight.
Текст научной статьи Математическое моделирование рынка туроператоров на основе системы "хищник-жертва"
В настоящее время российской туристский рынок находится в завершающей фазе структуризации. Происходит разделение его участников на оптовых и розничных игроков : туроператоров и турагентов. В данной работе рассматривается рынок туроператоров, то есть компаний, имеющих деловые отношения на основе контрактов: с туробъектами (музеями, галереями, театрами), с ведущими авиакомпаниями и другими организациями, предоставляющими транспортные и прочие услуги.
На конкурентном поле намечаются следующие тенденции:
-
• рынок испытывает процесс консолидации. На каждом направлении выделяется 3-5 компаний, контролирующих большую часть рынка.
-
• происходит диверсификация туристического рынка . Происходит переход от узкой специализации по направлениям к широкому спектру предлагаемых услуг.
-
• сокращается количество независимых туристических агентств и увеличивается доля турагентских сетей
-
• крупные туроператоры применяют франчайзинговые схемы работы.
-
• на рынке растёт конкуренция, которая способствует созданию монополий, так как
the model of the "predator-victim", phase portrait.
каждый конкурент на туристском рынке мечтает стать монополистом.
В России создана и действует Ассоциация туроператоров, включающая 47 туроператорских компаний, которые, по экспертным оценкам, в 2010 году обслужили более 7 млн туристов во всех сегментах туристического рынка. Совокупный оборот операторов-членов АТОР в 2010 году составил около 9 млрд долларов. По данным Ростуризма из них12 туроператоров с финансовым обеспечением более 100 млн руб.
Единый федеральный реестр представил данные по финансовому обеспечению туроператоров за 2011 год – таблица 2.
Рынок туроператоров – это рынок монополистической конкуренции с небольшой группой явных лидеров. Как любая сложная социально-экономическая система, этот рынок развивается в результате действий многочисленных игроков, имеющих собственные цели, а также случайных факторов. Происходит типичный процесс конфликта интересов, математической моделью которого является дифференциальная игра N лиц. Такой динамичной системе свойственны сложные типы поведения: ограниченность роста, мультистабильность, периодические и квазистохастические измене-
|
Название туроператора |
Финансовое обеспече-ние,млн рублей |
Примечание |
|
Пегас туристик |
164,9 |
Основан 1994 год |
|
Тез тур |
100,0 |
Основан 1994 год |
|
Верса |
351,5 |
Основан 1994 год |
|
Корал тревел |
100,0 |
Основан 1995 год. Состоит в международном холдинге OTI |
|
НТК Интурист |
100,0 |
Глобальный комплект НТК Интурист соединил в себе четыре крупнейшие компании, войдя на российский туристический рынок в 2007 году компания наделена собственными колоссальными ресурсами – авиа-брокерской компанией, отелями и гостиницами как в России, так и за рубежом. |
|
Асент тревел |
161,0 |
Основан 1994 год. В 2007 году Асент Тревел входит в состав крупнейшего европейского холдинга HotelPlan Group |
|
Сольвекс |
298,0 |
Основана 1993 год. |
|
Нева |
442,1 |
Основана 1990 год. Один из учредителей Ассоциации Туроператоров России, официальный турагент Администрации Санкт- Петербурга и член Международной Ассоциации Воздушного Транспорта. |
|
TUI |
105,4 |
Основан 1994 год |
Основными проблемами в дифференциальных играх N лиц являются выработка принципа оптимальности (определение того, что является оптимальным поведением), доказательство его существования и поиск аналитических методов или численных алгоритмов нахождения оптимального решения.
При анализе рынка туроператоров и составления математической модели можно применить классическую модель взаимодействия видов, которая впервые была предложена А.Лоткой и В.Вольтерра в тридцатые годы XX хищник – жертва, когда один вид является пищей для другого [2]. В данном случае в роли хищника можно рассматривать крупные компании, а в роли жертвы – средние и малые туристские фирмы.
Таблица 2. Финансовое обеспечение туроператоров за 2011 год
|
Данные Единого федерального реестра туроператоров |
Количество туроперато-ров,ед |
|
100 и более млн рублей |
37 |
|
60 млн рублей |
35 |
|
30 млн рублей |
2241 |
|
10 млн рублей |
122 |
|
550-1500 тысяч рублей |
11 |
|
500 тысяч рублей |
1960 |
рублей
Рисунок 1. Гистограмма, построенная на статистике финансового обеспечения туроператоров
В основу предложенного моделирования положены следующие идеализированные представления о характере внутривидовых и межвидовых отношений в системе хищник-жертва [1]:
-
1) В отсутствии хищника популяция жертвы размножается в соответствии с принципом Мальтуса – экспоненциально;
-
2) Популяция хищника в отсутствии жертвы экспоненциально вымирает;
-
3) Суммарное количество жертвы, потребляемое популяци ей хищника в единицу времени, линейно зависит и от плотности популяции жертвы, и от плотности популяции хищника;
-
4) Потребленная хищником биомасса жертвы с постоянным коэффициентом перерабатывается в биомассу хищника;
Математическое моделирование рынка туроператоров на основе системы «хищник-жертва»
5) Какие бы то ни было дополнительные факторы, влияющие на динамику популяции отсутствуют.
Рассматриваем случай, когда крупная компания является хищником, а малая — жертвой, и будем считать, что хищник питается только жертвой.
Пусть х ( t ) и y ( t ) - численность жертв
и хищников соответственно. допустим, что единственным лимитирующим фактором, ограничивающим размножение жертв, является давление на них со стороны хищников, а размножение хищников ограничивается количеством добытой ими пищи (количеством жертв). Тогда в отсутствии хищников численность жертв должна расти экспоненциально с относительной скоростью а , а хищники в отсутствии
ства, производитель направляется в отрасли и регионы, где они могут быть применены наиболее эффективно). Аналогичный вид будет иметь трофическая функция, если жертвы могут вырабатывать защитную стратегию (например, прятаться в убежище, недоступное хищникам). Динамическое поведение системы в значительной степени зависит от вида трофической функции. По нашему мнению для исследуемой проблемы наиболее характерны первый и третий тип трофической функции.
жертв - также экспоненциально вымирать с относительной скоростью m . Коэффициенты а и m - коэффициенты естественного прироста жертв и естественной смертности хищников соответственно.
Пусть V = V ( х ) - количество жертв, потребляемых одним хищником за единицу времени, причем к -ая часть полученной с это-
Рисунок 2. Различные типы трофических функций в системе хищник-жертва
го количества энергии расходуется хищником
на воспроизводство, а остальное тратится на поддержание основного обмена и охотничьей активности.
Тогда уравнение системы
хищник-
жертва можно записать в виде:
Рассмотрим ситуацию малых значений х . При малых значениях х , например, когда трофические отношения в системе напряжены и почти все жертвы становятся добычей хищника, который всегда голоден и насыщение не наступает (ситуация довольно обычная в природе), трофическую функцию V ( х ) можно считать линейной функцией численности жертв, т.е. V = в х . Кроме того, предположим,
<
dx
— = а х
dt
V ( х ) У
что к = const . Тогда:
dy
I it
y ( kV ( х ) - m )
Функцию V ( х ) обычно называют трофической функцией хищника или функциональным откликом хищника на плотность популяции жертвы. Именно эти функции обычно определяются в экспериментальных работах, посвященных изучению хищничества, и к настоящему времени считается установленным, что эти функции обычно принадлежат к одному из следующих трех типов (рис.2) [3].
Первый тип характерен, например, для беспозвоночных и некоторых видов хищных рыб (в нашем случае этап хищнического накопления капитала). Второй тип - это трофическая функция с резко выраженным порогом насыщения, характерная для хищников-фильтратов. Тритий тип характерен, для позвоночных - организмов, проявляющих достаточно сложное поведение (в нашем случае оптимизация использования всех факторов производ
dx
It=ах - вхУ
dy
— = к в ху - my .
Система с точностью до обозначений совпадает с классической моделью В.Вольтерра, который показал, что эта система имеет интеграл вида
г „ xv г yY а
—
V X
е-
J I Y J
= C ,
где: X = х/х *; Y = y/y *; х * = m/k p , у * = а в .
Если х 0 , у 0 - начальные значения численностей жертв и хищников соответственно, то
C =
( рх о/ х * Y
V х 0 / х J
' e о/ у * а а v у о! у * ,
> о
и уравнение (3) описывает семейство вложен
ных друг в друга замкнутых кривых, соответ-
ствующих фазовым траекториям периодических решений системы (2). Заметим, что при увеличении C амплитуды колебаний x и y возрастают (рис. 3).
Рисунок 3. Фазовый портрет классической вольтеровской системы хищник-жертва
( m +a )
При минимальномзначении C * = e ' эти кривые стягиваются в точку с координатами ( x *, у * ) . Легко видеть, что x * = m/k p и у * = а в являются решениями системы (2) при dx)dt = dy|dt = 0 , т.е. ее нетривиальным равновесием. Для случая малых колебаний возле этого состояния ( p = x - x *, q = у - у * ) уравнения модели можно записать в виде:
dp =- mq , dq = k a p . (5) dtk , dt
Корни соответствующего характеристического уравнения есть 2 1 2 =± i-Jam , т.е. точка ( x , у ) - центр. Период малых колебаний T = 2 n(4am , причем колебания численности одного вида сдвинуты по фазе относительно колебаний другого на п /2.
В системе имеется еще одно положение равновесия – начало координат. Нетрудно видеть, что эта точка – седло. Оси координат являются сепаратрисами, причем ось Oy входит в седло, а ось Ox – выходит из него.
Очевидно, что характер изменения состояния ( x, y ) определяется значениями параметров. Изменяя эти параметры и решая систему уравнений модели, можно исследовать закономерности изменения состояния системы.
Несмотря на то, что модель Вольтерра смогла объяснить многие реально наблюдав- шиеся явления, у нее есть большой недостаток – негрубость (в математическом смысле этого слова) вольтерровских циклов, так что при любых сколь угодно слабых возмущениях фазовых координат система переходит с одного цикла на другой. Отсутствие асимптотической устойчивости равновесия указывает на то, что в вольтеровской системе отсутствуют механизмы, стремящиеся сохранить ее нетривиальное равновесное состояние.
Выводы:
-
• простейшая модель «хищник-жертва» может применяться для моделирования рынка туроператоров и динамики конкурентной борьбы за ресурсы и за потребителя
-
• при моделировании использовался метод аналогии с биологическими сообществами, представленный моделью «хищник-жертва». Предполагается, что конкурируют туроператоры, поставляющие на рынок однотипную продукцию.
-
• конкурентная борьба за ресурсы и за потребителя описывается системой двух дифференциальных уравнений, типичной для модели «хищник‒жертва». Параметры системы характеризуют чувствительность к недостатку рeсурса, к динамике спроса на продукцию фирм
-
• в работе рассмотрен случай существования двух стационарных точек системы дифференциальных уравнений модели; исследована устойчивость движения в окрестности стационарной точки.
-
• при неограниченной конкуренции система является абсолютно неустойчивой и в ней происходит неограниченная концентрация ресурсов. Эффективным методом поддержания динамического равновесия может служить политика государства в роли «охотника».
Список литературы Математическое моделирование рынка туроператоров на основе системы "хищник-жертва"
- Базыкин А.Д., Математическая биофизика взаимодействующих популяций. -М., Наука, 1985.
- Ризниченко Г.Ю., Лекции по математическим моделям в биологии. Часть 1. -Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»,2002. -232 стр.
- Свирижев Ю.М., Логофет Д.О., Устойчивость математических сообществ. -М., Наука, 1978. -352 стр.