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

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

ния переменных, характеризующих развивающуюся систему. века для объяснения периодических изменений числа особей. В зависимости от выбора коэффициентов модель описывает либо борьбу ви- Таблица 1. Данные Ростуризма по наиболее дов за общий ресурс, либо взаимодействие типа крупным туроператорам

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.
Статья научная