2. Повышение экономической эффективности природоохранных программ

При создании территориальной природоохранной программы формируется набор мероприятий, реализации которых позволяет достичь поставленную цель по стабилизации или улучшению экологического состояния в рассматриваемом городе, области или районе. Анализ существующей практики федеральных и региональных программ природопользования показывает, что мероприятия отбираются без специальной методики, по отдельным отраслевым и межотраслевым комплексам (по отдельным промышленным предприятиям разных отраслей, в коммунальной сфере, в области здравоохранения, социального обеспечения и т.д.). При этом не обращается внимания на то, что цель природоохранной программы распадается на подцели (например, снижение загрязнения по отдельным природным сферам - атмосферному воздуху, водной среде, почве...). Это приводит к тому, что набор мероприятий не удовлетворят всему множеству подцелей и соответственно их реализация не даёт возможности достичь поставленной цели. Кроме того, в процессе формирования набора мероприятий не обращается внимание на объёмы инвестиций для их реализации и результат, который ожидается от реализации мероприятий, указывается в натуральном выражении: сокращение выбросов вредных веществ, сокращение сброса загрязнённых сточных вод и пр. Эти результаты не обеспечивают соизмеримость для различных мероприятий, их нельзя сопоставить с затратами.

Функционально-стоимостный анализ (ФСА), включающий формулировку целевых требований и выработку решений, - наиболее совершенный, комплексный подход к решению рассматриваемых проблем. Метод ФСА получил мировое признание; в нашей стране он развивался с 40 -х годов каа экономический анализ конструкторских и технических решений. В 60 -х годах применение ФСА для снижения издержек расширяется - его начинают применять на достаточно большом числе машиностроительных и приборостроительных предприятий. В 70 - 80 -х годах создаются лаборатории и центры по применению ФСА, разрабатываются новые методы проведения и использования ФСА и использования ЭВМ при его реализации; формируются межотраслевые положения проведения ФСА, ФСА технического объекта, экспресс ФСА - деталей, ФСА перемещения грузов, ФСА управления, ФСА учётной информации.

Таким образом, подход ФСА универсален, и его использование позволяет получить существенной снижение затрат для создаваемого или уже функционирующего объекта. Непосредственное использование одного из множества методов ФСА для системного исследования затрат результатов такого сложного и специфического объекта, как территориальная природоохранная программа, невозможно, поскольку при применении ФСА к тем или иным объектам требуется использование (разработка) специальных методов, хотя сущность ФСА на методологическом уровне сохраняется: предполагается расчленение объекта на составляющие, выявление их функций, оценка важности функций и составляющих, сопоставление важности с затратами, что позволяет судить о целесообразности затрат с точки зрения получаемого результата.

При реализации ФСА выделяются четыре этапа: информационный, аналитический, творческий, исследовательский. Информационный этап обычно включает сбор, подготовку и систематизацию данных об объекте.

Природоохранная программа может рассматриваться как сложная система, которая должна быть объектом анализа и проектирования. Наиболее правильным было бы попытаться на процесс формирования наборов мероприятий природоохранной программы методологию функционально-стоимостного анализа.

Формирование набора мероприятий следует осуществлять исходя из альтернативных вариантов мероприятий (рис. 13.1) это соответствует исследовательскому этапу ФСА.

На рис. 13.1 к конечным целям соотнесены обеспечивающие их реализацию мероприятия. Например, Ц1.1 обеспечивает два мероприятия, а Ц1.2 - одно. При этом у Ц1.1 одно мероприятие обеспечивается тремя альтернативными вариантами: М¹_1.1.1, М²_1.1.1, М³_1.1.1, а второе двумя: М¹_1.1.2 и М²_1.1.2. Цели Ц2.1 и Ц2.2 не имеют альтернативных вариантов мероприятий.

Рис.13.1. Пример дерева целей с альтернативными мероприятиями

Выбор решений из альтернативных вариантов в ФСА и подобных по идеологии подходов решается следующим образом: либо осуществляется выбор решения из множества альтернативных по одному или нескольким критериям, либо используется экономико-математическая модель для формирования наилучшего набора решений путём отбора из альтернативных вариантов.

Оба подхода имеют право на существование, однако второй более обоснованный, поскольку при решении оптимизационной задачи рассматривается всё множество дополняющих решений.

В случае выбора мероприятий природоохранной программы следует скорректировать изложенные выше подходы. Так, в первом случае целесообразно базироваться на максимуме информации о мероприятие: оценке значимости мероприятий оценке перспективности мероприятия величине затрат на реализацию мероприятия К_i.

Выбор лучшего мероприятия среди альтернативных вариантов следует осуществлять по максимуму интегральной оценки мероприятия:

,

где весовые коэффициенты соответствующих показателей, получаемые на базе экспертизы

При выборе мероприятия природоохранной программы на базе оптимизационного подхода для каждой из конечных целей, у которой есть альтернативные варианты мероприятий, можно сформулировать экономико-математическую модель:

где n_j число мероприятий, обеспечивающих j -ю конечную цель, включая альтернативные;

L_j - число вариантов альтернативных мероприятий для j- й цели;

J_lj - множество альтернативных мероприятий в варианте l для j- цели.

В результате решение этой задачи создаётся выбор мероприятий, обеспечивающих минимальные затраты при полном удовлетворении j- й цели. Если множество мероприятий не позволяет обеспечить полное удовлетворение соответствующей цели, то данная задача не будет иметь решений. Чтобы решение было найдено, необходимо ослабить первое ограничение:

,

где - достаточная величина удовлетворения цели .

Сформированный таким образом набор мероприятий может требовать чрезмерно большой объём инвестиций. В этом случае из полного набора мероприятий необходимо выделить первоочередные. Граница выделения определяется либо величиной представляемых финансовых средств, либо степенью реализации цели (или её отдельных подцелей).

Рассмотрим вариант выбора мероприятий в программу из более широкого их состава таким образом, чтобы затраты на их реализацию были минимальными. Данная задача встречается в специальной литературе, и её решение состоит непосредственно в минимизации затрат на реализацию мероприятий при ограничениях на достижение определённого уровня ПДК по воде, воздуху; обеспечению жильём и пр. Иначе говоря, предлагается решить задачу

где i - номер альтернативного мероприятия (i=1,m);

Z_i - затраты на осуществление i- ого мероприятия;

U_i - искомая булевая переменная, имеющая смысл: U_i=1, - i- е мероприятие включается в программу; U_i=0, - i- е мероприятие отклоняется;

e_ji - улучшение j- го показателя за счёт реализации i- го мероприятия;

E_j - величина улучшения j- го показателя, которая должна быть достигнута.

В ряде случаев при отборе мероприятий предлагается использовать обратную модель

где Ф - объём инвестиций, выделенных для реализации природоохранной программы.

Использование таких моделей оправдано, например, для выбора варианта технологического процесса или комплекса мер борьбы с атмосферным загрязнением на промышленном предприятии. В случае формирования проекта преобразования социально-экономической системы необходимо всесторонне оценивать использование тех или иных мероприятий в комплексе всей природоохранной программы. Следовательно, и критерий результативности проекта должен быть комплексным и оценивающим все вошедшие в природоохранную программу мероприятия.

Для решения данной задачи необходимо воспользоваться иерархическим представлением критериев в виде дерева, конечными вершинами которого являются конкретные показатели. В этом случае устанавливаются зависимости

где - множество критериев (показателей) i, которые образуют критерии j;

- константа влияния j- го критерия (показателя) на критерий i;

- значение i- го (j- го) критерия.

Рис. 13.2. Пример дерева критериев-показателей

Для критериев, представленных на рис. 13.2, можно записать набор зависимостей.

Для улучшения общего критерия состояния социально-экономической системы на единицу существует широкий диапазон вариантов улучшения критериев и . Вариантность увеличивается при переходе от верхнего уровня к нижнему. Изменения показателей, находящихся в висячих вершинах дерева, обеспечиваются набором альтернативных мероприятий l=1,m. В общем случае можно потребовать улучшения не общего критерия системы , а некоторого множества критериев на уровне . Для отыскания оптимистического набора мероприятий, обеспечивающих заданные значения этих критериев следует решить задачу

где базовое значение показателя ;

множество показателей (висячих вершин дерева) на конечном уровне .

Для решения о б р а т н о й задачи, т.е. отысканиянамлучшего в некотором смысле варианта изменения критериев системы исходя из выделенных инвестиций, следует видоизменить модель:

где - важность (приоритетность) го критерия,

Ф - объём выделенных для реализации проекта инвестиций.

В предложенной модели максимизируется величина относительного улучшения критериев Поскольку в общем случае число улучшенных критериев больше единицы, то необходимо решать многокритериальную задачу одновременного улучшения всех критериев. Для этого целесообразно воспользоваться максиминным критерием, реализующий чебышевский принцип равномерной уступки:

В силу того, что критерий могут иметь различную значимость, необходимо учесть важность (приоритет) критериев с помощью коэффициента . Важность критериев устанавливается экспертным путём. При установлении важности критериев необходимо учитывать вклад каждого из критериев в общий критерий. Для этого необходимо воспользоваться методикой ПЕРТ. По отдельным кустам дерева критериев оценить важность отдельных критериев.

Так, для дерева критериев, представленного на рис. 13.3, пунктиром выделены следующие кусты:

Для каждого из кустов в отдельности необходимо провести экспертную оценку, которая позволит установить важность висячих критериев куста в достижении критерия - вершины куста . Предполагается, что величины нормированы в пределах куста, т.е. .

На базе проведённых расчётов нетрудно определить важность критериев уровня , вошедеших в целевую функцию сформированной выше многокритериальной задачи:

где множество критериев, находящихся на пути от критерия до общего критерия.

Рис. 13.3. пример дерева критериев

Представленные выше прямая и обратная задачи формирования набора мероприятий территориальной природоохранной программы относятся к классу задач дискретного математического программирования с булевыми переменными. Для решения такого рода задач можно воспользоваться методом случайного поиска.

Для такого специфического объекта анализа, как мероприятия природоохранной программы, требуют особого инструментария следующие наиболее важные работы:

• выявление и формулирование функций объекта как единого целого и состава его частей;

• выделение зон с наибольшим сосредоточением затрат, выявление функцион-альных резервов;

• построение функциональной модели;

• оценка значимости функции;

• постановка задач поиска вариантов реализации функциональных моделей с обеспечением необходимого качества и функционально приемлемых затрат.

В методологии ФСА выделяют основные, вспомогательные и ненужные функции. Применительно к анализу мероприятий программ природопользования функций мероприятий могут быть установлены на основе анализа социо-эколого-экономической модели функционирования региона. Выше было показано, что системное исследование функционирования региона эффективно проводить на базе моделирования с помощью ориентированных графов. Для выявления функций мероприятий необходимо привязать их к дугам ориентированного графа. Тогда функции будут сформулированы в соответствии с действием этих дуг. Заметим, что одно мероприятие может быть привязано к нескольким другим (рис. 13.4).

Рис. 13.4. Пример воздействия мероприятия М на несколько дуг

Для оценки развития социо-эколого-экономической системы необходимо, чтобы цели, принадлежащие одному из уровней структурно-целевой модели, присутствовал в виде вершин ориентированного графа. В результате можно указать воздействие первичных загрязнителей на эти вершины и обеспечить сопоставимость структурно-целевой и функциональной моделей.

Полный эффект влияния фактора на фактор , который является одной из целей социо-эколого-экономической системы, рассчитывается по формуле:

где отдельный эффект го открытого пути от до ;

обратный эффект й петли, обеспечивающий релевантную обратную связь;

число открытых путей от до ;

число петель, обеспечивающих релевантную обратную связь;

оператор, означающий, что сначала в числителе изнаменателе производится перемножение, затем вычёркиваются члены , равные произведениям эффектов касающихся путей, и только потом производится деление.

Если определить полный эффект влияния фактора на фактор до реализации мероприятия и после реализации , то изменение эффекта

Для детализации изменения эффекта можно выразить как функцию коэффициентов дуг: . Изменение эффекта за счёт воздействия мероприятия на дугу определяется по формуле

где - величина изменения коэффициента . Сумма изменений эффектов по отдельным дугам будет изменению полного эффекта

В результате на базе анализа ориентированного графа можно построить функциональную модель следующего вида:

Данная модель имеет два уровня: уровень целей и уровень мероприятий. Дуги от мероприятий к цели проводятся в том случае, если . На рис. 13.5 часть дуг отмечена знаком "+", а часть знаком "-" . это вызвано тем, что на основе можно выявить полезное действие мероприятия (улучшающее значение показателей системы, способствующее достижению цели - знак "+") и вредное действие мероприятия (ухудшающее значение показателей системы, противодействующее достижению цели - знак "-").

Цели

+ ++ + + + + + + - - - + +

Меро-

приятия

Рис. 13.5. Функциональная модель реализации целей на базе мероприятий (пример)

В более информативном виде функциональную модель можно представить в виде таблицы.