Алгоритмы и процедуры поддержки принятия решений для обоснования параметров безопасности эколого-экономических систем тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Алгоритмы и процедуры поддержки принятия решений для обоснования параметров безопасности эколого-экономических систем"

На правах рукописи

ПЛЕЩЕНКО Татьяна Витальевна

АЛГОРИТМЫ И ПРОЦЕДУРЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ

РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

08.00.13 — Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

19012014

00555ич*

Кисловодск 2014

005550112

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Скитер Наталья Николаевна,

доктор экономических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», доцент кафедры страхования и финансово-экономического анализа

Официальные оппоненты:

Наталуха Игорь Анатольевич, доктор физико-математических наук, профессор, НОУ ВПО «Кисловодский институт экономики и права», профессор кафедры математики и информационных технологий

Федорова Яна Владимировна, кандидат экономических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный экономический университет», доцент кафедры информационных технологий и защиты информации

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Калмыцкий государственный университет», г. Элиста

Защита состоится «28» июня 2014 года в 10:00 часов на заседании диссертационного совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д 521.002.01 при НОУ ВПО «Кисловодский институт экономики и права» по адресу: 357700, г. Кисловодск, ул. Розы Люксембург, 42.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НОУ ВПО «Кисловодский институт экономики и права».

Автореферат разослан «27» мая 2014 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Бостанова А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Развитие научно-технического прогресса, кроме достоинств, имеет и отрицательные последствия, поэтому экологический подход к решению важнейших социальных и производственных задач является условием эффективной деятельности человека во всех направлениях. Сегодняшняя проблема, требующая немедленного решения, -уменьшение последствий промышленно-экономической деятельности человека. Утилизация отходов, улавливание и очистка выбросов в воду и атмосферу, должны достигнуть, согласно требованиям дня, качественно нового уровня. В настоящее время назрела необходимость жесткого объективного контроля за состоянием окружающей среды. В ближайшей перспективе необходимо повсеместное внедрение новых безотходных технологий, а также технологий, позволяющих на месте осуществить полную переработку отходов и выбросов.

Исследования последних лет были направлены на поиски различных методов решения задач управления экологической безопасностью и разработку статистических многофакторных моделей по данным наблюдений за состоянием окружающей среды. Были предложены подходы и методы к решению ряда задач прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха. Однако большинство разработанных методик прогнозирования используют сравнительно простые модели и имеют высокие погрешности, связанные с наличием в них значительного количества допущений и ограничений. Применение более сложных моделей требует существенных временных затрат и значительного количества исходных данных, что ограничивает потенциальные возможности их использования.

Развитие современных информационных технологий открыло новые возможности и способствовало внедрению методов, основанных на знаниях эколого-экономических систем, использованию специализированных экспертных систем, систем поддержки принятия решений (ППР) для широкого круга задач планирования и управления эколого-экономическими системами. Создание интеллектуальных систем ППР в сфере управления качеством атмосферного воздуха, водной среды, почвы позволяет добиться качественно новых результатов в обеспечении экологической безопасности страны.

Таким образом, значительную актуальность приобретают исследования, касающиеся разработки системы ППР для обоснования параметров эколого-экономических систем, использования наиболее эффективных инструментов реализации эколого-экономической политики.

Степень научной разработанности темы. Проблемы эколого-экономической безопасности, административно-контрольные механизмы снижения отрицательного влияния производственной деятельности на экологию, научного обоснования концепции эколого-экономического развития государства и его субъектов рассматриваются в работах отечественных ученых: И.Л. Абалкина, A.B. Бузгалина, B.C. Голубева, В.И. Данилова-Данильяна, К.В. Лосева, И.И. Русина, A.A. Суэтина и зарубежных ученых: Р. Коуза, А. Пигу, Э. Скотта, К. Эрроу и др.

Экономико-организационный механизм природопользования, вопросы количественной оценки экологических издержек производственной деятельности и экономической эффективности природоохранной деятельности, проблемы формирования эффективной территориальной системы регулирования качества окружающей среды в рыночных условиях рассматриваются в трудах Е.И. Богуславского, В.Г. Глушковой, В.И. Гурмана, В.Ф. Лобойко, C.B. Макара, A.A. Минца, А.П. Нестерова, К.В. Папенова, И. И. Русина, Е.В. Рюминой, и др., а также зарубежных ученых: Б. Коммонера, К. Конрада, Н. Робинсона, Т. Тайтенберга и др.

Проблемы экономико-математического моделирования, в том числе использования природных ресурсов в экономических системах рассматривались в работах А.Н. Герасимова, К.Г. Гофмана, A.A. Гусева, В.Н. Гусятникова, А.Н. Ильченко, В.А. Кардаша, В.И. Калиниченко, М.С. Красса, С.И. Курдюкова, Г.К. Лобачевой, P.M. Нижегородцева, В.А. Перепелицы, Е.В. Поповой, А.Ф. Рогачева, Е.Л. Торопцева, А. Фишера, Е.И. Царегородцева, Т.Т. Цатхлановой, Н.В. Чепур-ных и др.

Отдельным вопросам информационного обеспечения, моделирования и формирования эколого-экономической политики посвящены труды А.Э. Калининой, Е.А. Петровой, С.А. Скачковой, H.H. Скитер, В.И. Тиняковой, С.Г. Тяглова, Г.Н. Хубаева. Проблемы моделирования экономического развития территорий рассмотрены в работах H.H. Балашовой, Л.Н. Булгакова, А.П. Джангирова, В.М. Джухи, A.C. Дудова, H.H. Киселевой, Н.И. Мирошниченко, A.A. Татуева, A.B. Шохнех.

Проблемами анализа систем занимались A.M. Гатаулин, Л.Ю. Богачкова, анализом применительно к эколого-экономическим подсистемам - И.А. Наталу-ха, А.Ю. Руденко, Т. Саати, а разработкой теории и практики компьютеризированных систем поддержки принятия решения — А.Г. Гагарин, В.А. Иванюк, З.Н. Козенко, С.Ю. П.В Терелянский, К.Е. Токарев, Я.В. Федорова и др.

Вместе с тем, недостаточно разработаны механизмы решения эффективного регулирования эколого-экономической системы, которые требуют дополнительного анализа и совершенствования алгоритмов и процедур ППР для обоснования параметров безопасности эколого-экономических систем.

Целью исследования является научное обоснование и совершенствование алгоритмов и процедур ППР для выбора параметров безопасности эколого-экономических систем.

Указанная цель предопределила постановку и последовательное решение автором следующих задач исследования:

- провести адаптацию математического аппарата выявления предпочтительных альтернатив по обеспечению эколого-экономической безопасности;

- разработать алгоритм и процедуры процесса принятия решений по выбору альтернативных вариантов управления эколого-экономическими системами;

- обобщить современное сложившееся состояние Волгоградской области, отражающее уровень эколого-экономической безопасности субъекта;

- предложить методику формирования информационно-методического обеспечения на базе системы поддержки принятия решений для управления эко-лого-экономической безопасностью региона;

- разработать эколого-экономическую модель анализа и оценки качества управленческих решений, учитывающих значения оценок параметров проектных альтернатив;

- разработать программный комплекс, обеспечивающий компьютерную реализацию разработанной эколого-экономической модели оценки качества управленческих решений, а также базу данных (БД) критериев и параметров проектных альтернатив.

Объектом исследования являются эколого-экономические системы, обеспечивающие приемлемое состояние среды обитания.

Предметом исследования являются социально-экономические процессы и явления, протекающие в эколого-экономических системах, а также методы, алгоритмы и инструментальные средства поддержки принятия решений при управлении рассматриваемыми системами.

Соответствие темы диссертации требованиям Паспорта специальностей ВАК Министерства образования и науки РФ (по экономическим наукам). Содержание диссертационного исследования соответствует специальностям: 08.00.13 (п. 2.3. «Разработка систем поддержки принятия решений для рационализации организационных структур и оптимизации управления экономикой на всех уровнях»).

Теоретико-методологическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых в области создания разработки автоматизированных аналитических систем, систем принятия управленческих решений, экономической кибернетики и математического моделирования. При разработке представленных в диссертации алгоритмов и процедур систем ППР использовались методы системного и функционального анализа. В работе использованы законодательные и нормативные акты Российской Федерации и Волгоградской области, данные Министерства экономического развития, Федеральной службы государственной статистики, материалы, опубликованные в российской и зарубежной печати, а также представленные на специализированных сайтах глобальной сети Интернет.

Научная гипотеза диссертационного исследования. Для научно обоснованного решения задачи обеспечения эколого-экономической безопасности (ЭЭБ) в условиях Юга России требуется создание системы ППР, алгоритмы и процедуры которых, основанные на экономико-математических моделях, учитывают особенности рыночных взаимодействий региона как субъекта ЮФО. Создание предлагаемой системы позволит реализовать положения теории принятия решений применительно к обеспечению эколого-экономической безопасности региона.

Научная новизна диссертационного исследования состоит в обосновании предпосылок создания алгоритмов и процедур систем ППР в области экологического менеджмента, обеспечивающих эколого-экономическую безопасность на основе совершенствования соответствующего математического аппарата. Наиболее существенные научные результаты:

- разработаны алгоритмы и процедуры принятия решений по выбору альтернативных вариантов управления эколого-экономическими системами, вклю-

чающие этапы обоснования совокупности нормативных показателей, сравнения фактических значений параметров и оценку степени достижения их соответствия с учетом результатов иерархического анализа и синтеза, что обеспечивает принятие рационально обоснованных решений в области экологического менеджмента;

- проведена адаптация математического аппарата иерархического анализа и синтеза к процессу выявления предпочтительных альтернатив и локальных приоритетов путем нелинейной свертки нечетких оценок экспертов, что позволило учесть экономические и экологические группы факторов, оказывающих влияние на качество принимаемых управленческих решений, в иерархическую модель, позволяющую выявить систему ранжированных показателей уровня экологической безопасности экономических систем;

- обобщено на основе статистического анализа современное сложившееся состояние ЭЭБ субъекта, что позволило определить ключевые подходы к формированию классификации индикативных параметров, включающих показатели экономической, экологической и эколого-экономической направленности;

- разработана эколого-экономическая модель анализа и оценки качества управленческих решений в виде сопряженных между собой иерархий выгод и потерь, включающих совокупность эколого-экономических показателей, позволяющая учесть их иерархическую соподчиненность в условиях ограниченности допустимых диапазонов значений оценок параметров проектных альтернатив;

- разработан программный комплекс, включающий компьютерную реализацию на основе свободного программного обеспечения разработанной эколого-экономической модели анализа и оценки качества управленческих решений, а также реляционную БД региональных критериев оценки и параметров проектных альтернатив, позволяющий проводить оценку, сравнение и выбор управленческих решений в сфере ЭЭБ.

Практическая значимость диссертационного исследования. Практическая значимость диссертации состоит в том что разработанные в работе алгоритмы и процедуры системы ППР позволяют автоматизирование решать задачи выбора альтернатив эколого-экономического регулирования.

«Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента» (заявка на государственную регистрацию программы для ЭВМ № 2014613278) прошла апробацию в государственном научном учреждении ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», включены в структуру учебных дисциплин «Экономико-математическое моделирование», «Информатика», «Экономика природопользования».

Апробация результатов исследования. Результаты отдельных этапов исследования были представлены автором на Международной научной конференции «Научный поиск XXI века» (г. Горки, Беларусь, 2012), Международной научно-практической конференции «Модернизация экономики и управления» (г. Ставрополь, 2013), Международной научно-практической конференции Fundamental and applied sciences today (North Charleston, SC, USA 29406, 2013), Международной электронной научной конференции «Студенческий научный форум»

(г. Москва, 2013), Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (г. Волгоград, 2013), Международной научно-практической конференции «Научные основы стратегии развития АПК и сельских территорий в условиях ВТО» (г. Волгоград, 2014), научных конференциях международного, федерального и регионального уровней в 2009-2014 гг. в том числе в городах России: Москва, Волгоград, Кисловодск, Ставрополь, Элиста, а также городах государств ближнего и дальнего зарубежья: г. Горки (Беларусь), Przemysl (Польша), North Charleston, SC (USA) и др.

Отдельные аналитические разработки, выполненные в рамках диссертации, были включены в научный отчет по Гранту РФФИ № 13-06-97075 р_Поволжье_а «Математическое моделирование обеспечения экологической безопасности с учетом трансграничного загрязнения окружающей среды» в 2013-2014 гг.

Публикации. Основные результаты исследования изложены в 12 работах общим объемом 6,5 пл., в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, общим объемом 2,1 пл. из них авторских - 0,8 пл.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, представлена характеристика изученности проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

Первая группа проблем, исследуемых в диссертации, рассматривает теоретические основы поддержки принятия управленческих решений в области ЭЭБ, фундаментальные подходы к определению метода иерархического анализа и синтеза, современные подходы к формированию оценки эколого-экономических систем (ЭЭС).

В современных условиях органы местного самоуправления играют определяющую роль при решении экологических проблем на подведомственных территориях. Управляющим структурам для проведения политики устойчивого развития, для принятия наиболее оптимального и эффективного решения необходима информация об экологической ситуации на местах и ее изменениях.

ЭЭС представляет собой совокупность взаимосвязанных частей, прежде всего, социально-экономического и природно-ресурсного потенциалов территории. Сохранение природно-ресурсного и человеческого потенциалов не всегда сбалансировано из-за преобладания интересов хозяйственных субъектов на уровне транснациональных компаний и политико-экономических «элит» государства, манипулирующих нормативно-правовым полем и выстраивающих финансовые спекулятивные схемы получения доступа к национальному богатству страны.

Разрабатываемые системы ППР в задачах поиска, анализа и выбора лучших проектных альтернатив реализуются средствами ИТ. Компьютерная поддержка анализа эколого-экономических систем является сложной структурой, требующей для своего создания системного подхода. Одним из важнейших принципов системного подхода, применяемого при создании системы ППР, является прин-

цип иерархической декомпозиции и связанный с ним принцип стратификации, предполагающий отображение объекта и проектируемой системы на различных стратах - уровнях абстракции (рис. 1).

Сбор исходных данных

Система обработки данных 1

Хранение и администрирование

■

Система обработки данных.

Система обработки данных ш

Хранилище данных

Обработка информации

Принятие решений

И

Аналитическая система

Пользователь 1

Пользователь ...

Система администрирования

ГИС

Пользователь п

Рисунок 1 - Система поддержки принятия решений

Источник: составлено автором

К ним относятся: системный уровень (построение модели объекта); кибернетический (проектирование механизмов управления); операционный (описание системы на уровне технологических процессов и моделей на формализованном и вербальном языке); алгоритмический (разработка алгоритмов решения задач); информационный (проектирование информационной модели объекта); программный (реализация проекта).

Аналитические подходы к математическому моделированию эколого-экономических систем базируются на том, что издержки сокращения вредных выбросов для производственных предприятий субъекта федерации г определяются функцией

н,(1)

где <2 — полный объем производственных выбросов; д - объем сокращения производственных выбросов.

Функция затрат, включающая затраты на соответствие условиям регулирования производственных выбросов на национальном и региональном уровнях, определяется следующим образом

С" (£', у' , ы) = тш<{ ^ (Е') + у'Р' + -х') + Е'А,

Е'-Р' Е'

(2)

Изложенный известный подход требует значительного числа агрегированных статистических данных, что сдерживает его применение на практике.

На практике оценку чаще сводят к более простым аналитическим действиям (например, к построению рейтинга «инвестиционной привлекательности регионов» или наиболее загрязненных городов России), то есть к анализу немногих проблем функционирования территориальной эколого-экономической системы.

Это можно объяснить крайне разнокачественным, многоаспектным и внутренне противоречивым характером предмета оценки.

Особого подхода требует экономическая оценка экологических последствий природопользования, которые целесообразно включать в общий экономический анализ. Для проведения такого эколого-экономического анализа можно использовать применяемые в отечественной и зарубежной практике различные методы, которые совершенствуют процесс принятия решений. К ним относятся методы анализа сложных структур (АСС), иерархического анализа и синтеза (ИАС), реализующие численное измерение многокритериальных предпочтений.

Метод ИАС включает взвешивание векторов матриц парных сравнений альтернатив весами критериев, имеющихся в иерархии, а также вычисление суммы по всем соответствующим взвешенным компонентам собственных векторов нижележащего уровня иерархии. После построения структуры модели иерархии устанавливается значимость ее элементов путем построения матрицы попарных сравнений Е = {ЕЬЕ2,..., Еп} - множество из и элементов (альтернатив); V/, V* ...,

№

Е Е, ... Е„

Е,

Е„

Математическое выражение для векторов приоритетов сравниваемых альтернатив определяется из:

КМ Кг'^-Ж^ (3)

где IV - вектор приоритетов альтернатив; Е - элементы предыдущего уровня иерархии; А - вектор альтернатив.

В теоретическом обосновании метода ИАС имеют место дискуссионные положения. В частности, шкалы, в которых осуществляется оценивание степеней предпочтений вариантов по каждому из критериев, полагаются шкалами отношений, не связанными друг с другом и с приоритетами критериев. Таким образом, имеется необходимость разработки на базе теории важности критериев, корректных и эффективных методов анализа многокритериальных задач с иерархической структурой и реализации этих методов в компьютерных системах ППР.

Вторая группа проблем, рассмотренных в диссертации, включает анализ и разработку системы ППР на основе иерархического моделирования показателей состояния ЭЭБ Волгоградской области.

Создание и отладка системы ППР проводилась для условий Волгоградской области, которая входит в состав Южного федерального округа, участвует в ассоциациях «Северный Кавказ» и «Большая Волга», занимает площадь 112,9 тыс. кв. километров с численностью населения 2,6 млн человек (городское - 76 %, сельское - 24 %).

По общему уровню выбросов наиболее распространенных вредных веществ в атмосферу Волгоградская область среди сходных промышленных регионов уступает регионам Урала и Сибири (рис. 2).

2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 годы

■ Республика Адыгея Я Республика Калмыкия И Краснодарский край

И Астраханская область и Волгоградская область ЕЭ Ростовская область

Рисунок 2 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, отходящих от стационарных источников субъектов ЮФО, тыс. т

Источник: составлено автором по данным официального сайта Федеральной службы государственной статистики - ИПр://уо1еазШ1 gks.ru/

Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составил в 2012 году 171 тыс. тонн (снижение по сравнению с базисным 1990 годом составило 43,9 %), причем 211 тыс. тонн - улавливаемые загрязняющие атмосферу вещества, отходящие от стационарных источников (снижение составило около 80 %). Сброс загрязненных сточных вод составил 49,7 %.

В 2012 г. валовой региональный продукт (ВРП) по оценке Волгоградстата вырос в сопоставимых ценах на 5,1 % к уровню 2011 г. и составил 573,5 млрд рублей. Статистические исследования позволили установить прямую зависимость между экономическим ростом и ухудшением состояния окружающей среды, с одной стороны, и ухудшением состояния среды и увеличением экономических затрат на производство - с другой.

Таким образом, состояние окружающей среды уже перешло из разряда экзогенных параметров для экономической системы в разряд внутриэкономических характеристик, что, в первую очередь, меняет структуру и характер методов анализа и оценки влияния загрязнения на деятельность предприятия. Динамика затрат показана на рисунке 3, причем если в натуральном выражении затраты на охрану окружающей среды за период с 2005 по 2012 гг. увеличились практически в два раза, то в % к ВВП произошло практически двукратное их сокращение.

тыс. руб.

500000

400000 300000 200000 100000 0

2005 2006 2007 2008 2009 2010

ВВП

1,2

1 0,8 0,6 0,4 0,2 О

%,к

ВЭпрочие

сохранение биоразнообразия и среды обитаний защита и реабилитация почбы, подземных и поверхностных вод СЭобращение с отходами Ш23 очистка сточных вод

ПЯ охрана атмосферного воздуха и проблемы изменения климата • объем затрат на охрану окружающей среды в процентах к ВВП

Рисунок 3 - Инвестиции в основной капитал, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

за 2000-2012 гг.

Источник: составлено автором по данным официального сайта Федеральной службы государственной статистики - www.sks.ru

Плата за негативное воздействие на окружающую среду, оказываемое на территории субъекта РФ, зачисляется в федеральный, региональный и местный бюджеты в следующем соотношении: 20 % - в федеральный бюджет; 40 % - в бюджет области; 40 % - в местный бюджет по месту нахождения источника, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду. В Волгоградской области на 01.12.2014 г. в бюджеты всех уровней за негативное воздействие на окружающую среду перечислено 353 млн руб. (прирост поступлений по сравнению с прошлым годом составил 20,8 %, а по сравнению с базисным 2009 годом - 43,6) (табл. 1).

Таблица 1 - Поступление платежей за негативное воздействие на окружающую среду в Волгоградской области за 2009-2012 гг.

Наименование поступлений Сумма, тыс. руб.

2009 год 2010 год 2011 год 2012 год

Всего поступлений, в том числе: 246,4 272,0 293,0 354,0

в федеральный бюджет 49,4 54,4 58,6 70,8

в областной бюджет 98,5 108,.8 117,2 141,6

в местный бюджет 98,5 108,8 117,2 141,6

Экономической основой региональных эколого-экономических интересов является собственность на природные богатства, а экологической основой - целостность экосистем региона.

тыс. т 800

700 600 500 400 300 200 100 О

39«. 217 204 203 218

217* 186 П.

378 -m. 150 144

237 --» - 276 - -щ^

232 - ■ - 201 --■ 211

X ---------- — ------

221 221 227 221 ----- 195 201 ----♦— .178 --

млн. м3

250

2000 2005 2006 2007 2008 2009

годы

2010 2011

улавливание загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников, тыс. т

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, отходящих от стационарных источников, тыс. т

- сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты, млн. мЗ

Рисунок 4 - Динамика выбросов загрязняющих веществ по Волгоградской области за 2000-2012 гг.

Источник: составлено автором по данным официального сайта Федеральной службы государственной статистики - http://voleastat. pks.ru/

Принцип эко-эффективности заложен в основу любой системы экологического менеджмента, таким образом, под «постоянным улучшением системы», о котором говорится в стандарте, подразумевается работа по увеличению эко-эффективности организации. Экологическая результативность организации (количественное выражение воздействия на окружающую среду, выраженное в абсолютных значениях), которую, согласно ISO 14001, необходимо улучшать, является составной неотъемлемой частью ее эко-эффективности. Следовательно, комплексная оценка эколого-экономической системы региона позволяет руководству отслеживать соответствие принятых решений заданным стратегическим целям региона и выявлять «болевые точки» в различных сферах деятельности.

Проведенные исследования позволили выявить структуру информационно-методического обеспечения эколого-экономической безопасности (табл. 2) и систему индикативных параметров ЭЭБ (табл. 3).

Методы интеллектуального анализа данных используются на разных итерациях процедуры принятия решений, на входе имитационной модели — на этапах анализа внешней среды и уточнения внутренней структуры, и на выходе - в стратегическом планировании и оперативном управлении при интерпретации результатов моделирования и в процедурах выбора.

Таблица 2 - Структура информационно-методического обеспечения ___эколого-экономической безопасности

Элементы Сущность

1. Понятие 1.1. Эколого-экономическая безопасность 1.2. Система поддержки принятия решений 1.3. Метод иерархического анализа и синтеза 1.4. Векторы приоритетов альтернатив 1.5. Сопряжение иерархии

2. Цели и задачи 2.1. Фокус иерархии

3. Программа 3.1. Региональная программа обеспечения эколого-экономической безопасности

4. Система показателей 4.1. Экономические 4.2. Экологические 4.3. Эколого-экономические 4.4. Социальные

5. Модели 5.1. Аналитические 5.2. Иерархические

6. Инструментарий 6.1. Система поддержки принятия решений 6.2. Специализированная база данных 6.3. Иерархические структуры

Информационное хранилище создается на основе предложенной автором классификации индикативных параметров (табл. 3), включает экономические и экологические группы.

Таблица 3 - Система индикативных параметров региональной эколого-экономической безопасности

Группы Индикаторы

Показатели интег-

критериев частные ральные

1. Эконо- 1.1. Валовой региональный продукт (ВРП) 1.1. Ин- 1.1. Ин-

мические 1.2. Среднегодовая численность занятых в экономике декс до- декс гар-

1.3. ВРП на душу населения хода моничного

1.4. Валовое накопление развития

1.5. Валовое накопление основного каптала 1.2. Ин-

1.6. Доля валового накопления основного капитала в ВРП декс оцен-

1.7. Валовое сбережение ки инве-

1.8. Финансово-кредитный механизм стиций

1.9. Налогообложение

2. Эколо- 2.1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу 2.1. Ин- 2.1. Ин-

гические 2.2. Ввод в действие мощностей и новых технологий по декс за- декс эко-

охране окружающей среды грязне- логиче-

2.3. Улавливание (обезвреживание) загрязняющих ве- ния воз- ского бла-

ществ, отходящих от стационарных источников загрязне- духа гополучия

ния атмосферного воздуха 2.2. Ин-

2.4. Объем сбросов загрязняющих веществ в водные объ- декс за-

екты грязне-

2.5. Использование пресной воды на различные нужды ния вод

2.6. Оборотное, повторное и последовательное водоснаб- 2.3. Ин-

жение декс за-

2.7. Загрязнение почв тяжелыми металлами грязне-

2.8. Сокращение лесов ния поч-

2.9. Образование опасных отходов производства и потреб- вы

ления

Продолжение таблицы 3

3. Эколо-го-экономические 3.1. Экологические инвестиции 3.2. Создание экологически чистых инновационных технологий 3.3. Потребление природных ресурсов 3.4. Бесплатно распределяемые разрешения на выбросы 3.5. Плата за ресурсы 3.6. Плата за охрану и воспроизводство природной среды 3.1. Индекс уровня технологий 3.1. Индекс экологического благополучия

4. Социальные 4.1. Социальные инвестиции 4.2. Среднесписочная численность населения 4.3. Миграционный прирост (убыль) 4.4. Ожидаемая продолжительность жизни при рождении 4.5. Фактическое конечное потребление 4.6. Уровень грамотности взрослого населения 4.7. Численность экономически активного населения 4.8. Численность безработных 4.9. Число зарегистрированных преступлений 4.1. Индекс долголетия 4.2. Индекс образования 4.1. Индекс развития человеческого потенциала

Таким образом, рассматриваемые элементы эколого-экономического анализа должны учитываться при создании специализированной системы ППР.

Общая архитектура системы ППР для областных органов власти приведена на рис. 5.

s о-

Рисунок 5 - Архитектура системы поддержки принятия решений в сфере эколого-экономического менеджмента

Источник: составлено автором

Для принятия решения по выбору альтернативных вариантов предлагается разработанная автором блок-схема процедуры управления эколого-экономической системой, приведенной на рисунке 6, где этапы и процедуры имеют между собой прямые и обратные связи. Обратные связи отражают итеративный циклический характер зависимости между этапами и процедурами. Итерации в процессе принятия решений обусловлены необходимостью уточнения и корректировки данных после выполнения определенных процедур.

Рисунок 6 - Блок-схема процедуры принятия решений

Источник: составлено автором

С информационной точки зрения в процессе принятия решений происходит уменьшение неопределенности. Формулировка проблемной ситуации предопределяет последовательное выполнение последующих процедур, приводя к поиску ответов на вопросы, что и как нужно делать.

Используемый метод иерархического анализа и синтеза позволяет на основе иерархического подхода, включающего акторов (по Т. Саати) или субъектов оценки, а также критерии и альтернативы, систематизировать элементы ЭЭБ региона. Построение иерархии для оценки качества ЭЭБ предусматривает выделение критериев верхнего и нижнего уровней.

Структура разрабатываемой иерархической модели приведена на рис. 7.

Уровень эколого-экономической безопасности

Население

Орган управления

I

Бизнес

Персонал предприятия

Экономические

Экологические

Социальные

Рисунок 7 - Иерархия оценки критериев эколого-экономической безопасности

Источник: составлено автором

В качестве альтернатив для обеспечения ЭЭБ на примере предприятия нефтеперерабатывающего производства, принимались: А1 - закрытие или полное перепрофилирование предприятия, А2 - установка или модернизация средств защиты окружающей среды, A3 - сохранение status-quo.

Математическое обеспечение метода ИАС обеспечивает реализацию этапов как анализа, так и синтеза.

На этапе 1 иерархического анализа определяются векторы приоритетов акторов (относительно фокуса иерархии.

На этапе 2 аналогичным образом обрабатываются матрицы попарных сравнений собственно элементов E'j . В результате обработки матриц парных сравнений определяется множество векторов приоритетов элементов:

WE = {W^- (4)

Полученные значения векторов ^^используются впоследствии при определении векторов приоритетов альтернатив относительно всех элементов иерархии.

На этапе 3 осуществляется непосредственно иерархический синтез, заключающийся в последовательном определении векторов приоритетов альтернатив

относительно элементов находящихся на всех иерархических уровнях. Вычисление векторов приоритетов проводится в направлении от нижних уровней к верхним с учетом конкретных связей между элементами, принадлежащих различным уровням, путем перемножения соответствующих векторов и матриц.

Общий вид выражения для вычисления векторов приоритетов проектных альтернатив At определяется следующим образом:

к = \. \w%*t (5)

где вектор приоритетов альтернатив относительно элемента Е['х, опреде-

ляющий j-й столбец матрицы; W^,.^- вектор приоритетов элементов Е[ 1, Е\1

Е'п 1, связанных с элементом E'j вышележащего уровня иерархии.

Реализация приведенных достаточно громоздких вычислений потребовала создания специализированного программного обеспечения.

Третья группа проблем, рассмотренных в диссертации, посвящена созданию системы ППР в сфере менеджмента эколого-экономической безопасности и тестированию ее работы на примере альтернатив модернизации нефтеперерабатывающего производства. Рассмотрены функциональные возможности и режимы работы создаваемой системы ППР, ее диаграмма прецедентов, структура реляционной БД, а также структура основных рабочих окон.

Для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента на основе метода иерархического анализа и синтеза была создана с использованием среды разработки приложений Lazarus и сервера баз данных MySQL программа «Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента».

В программе предусмотрена работа двух видов пользователей — Экспертов и ЛПР. Основные функции разрабатываемой системы ППР: выбор режима работы (Эксперт или ЛПР); составление иерархии; оценка значимости акторов и критериев (режим Эксперта); решение задачи синтеза на основе выбранной иерархии; оценивание значимости альтернатив количественным или качественным методом; графическая визуализация результатов решения - вектора приоритетов альтернатив (режим ЛПР); хранение иерархий и задач в базе данных.

Основные функциональные возможности отображены на разработанной диаграмме прецедентов (рис. 8). В базе данных разработанной программы обеспечена целостность данных через каскадное удаление и обновление внешних ключей в таблицах.

графика выгод и потерь лпр оценок альтернативами

Рисунок 8 - Диаграмма прецедентов программы «Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента»

Источник: составлено автором

Схема данных представлена на рис. 9.

i' id_user : ht(ll) j© login : varchar{64) © password : varchar(64) tt type : nt(llj_

Г|

m и

id_hierarchy : int(ll) name : varchar(lOO) datetime : timestamp description : varchar(10000) id_user : int(ll)____________►

£20 . от.-J:-> actor i* id_actor : int(ll) ► С ft id_hierarchy : int(ll) ;© name : varchar(lOO) tt positive : tinyint(l)

actor_rating

'Й id_ar : ht(ll) tt id_actorl : int(ll) У tt id_actor2 : ht(ll) VJ tt value : float

\r-«'3 id_criteria : int(ll) ] «tt id_actor : int(ll) "«tt >d_parent_criteria : int(ll) © name : varchar(lOO) tt positive : tinyrit(l) tt quantitative : tinyint(l) tt min : float tt max : float

5 criteria_rating

ii id_cr : ht(ll) tt id_critenal : nt(ll) » tt id_crfceria2 : ht(ll) * tt value : float

8 id_task : int(ll) »

tt id_hierarchy : int(ll)

С tt id_user : int(ll) S datetime : trnestamp ■Ф name : varchar(lOO);

■•41 id_alternative : int(ll) tt id_task : ht(ll) ® name : varchar(lOO)

I id_alternative_rating : int(ll) tt id_criteria : int(ll) "«tt id_alternativel : int(ll) tt id_alternative2 : rit(ll) tt value : float

Рисунок 9 - Схема БД программы «Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента»

Источник: составлено автором

База данных состоит из девяти взаимосвязанных таблиц:

1) actor (акторы);

2) actor_rating (оценки акторов);

3) alternative (альтернативы);

4) alternative rating (оценки альтернатив по критериям);

5) criteria (критерии)

6) criteria_rating (оценки критериев);

7) hierarchy (иерархия - заполняется экспертом);

8) task (задача - заполняется ЛПР);

9) user (пользователи системы).

Работа созданной программы начинается с выбора роли - Эксперт или ЛПР

(рис. 10).

а) б)

Рисунок 10 - Фрагмент рабочего окна системы в режиме Эксперта: а) работа с акторами; б) работа с критериями

В режиме Эксперта разработанная система ППР обеспечивает возможность: создавать новую иерархию; сохранять иерархию под другим названием; задавать описание иерархии; выбирать требуемое количество уровней акторов; вводить перечень акторов; производить сравнение акторов относительно фокуса иерархии или относительно родительской группы акторов; задавать количество уровней критериев; вводить список критериев; задавать тип оценки критериев; задавать минимальное и максимальное значение оценок для критериев количественного типа; оценивать критерии относительно акторов или надкритериев; работать с акторами и критериями иерархий выгод и потерь.

Система позволяет раздельно создавать новую задачу для определенной иерархии, разработанной Экспертом; сохранять задачу под другим названием; задавать описание задачи; вводить список альтернатив; осуществлять оценку альтернатив по критериям иерархий выгод и потерь; рассчитывать итоговые оценки альтернатив по иерархиям выгод и потерь и выводить результата в виде столбцовой диаграммы; строить трехсекторный график в координатах выгод и потерь для заданных альтернатив.

Экспертом в интерактивном режиме определяется относительная мера значимости альтернатив для каждой группы критериев, находящихся в иерархии (экономических, экологических, социальных) и фокуса иерархии (уровень ЭЭБ) (табл. 4, рис. 7).

Таблица 4 - Векторы приоритетов критериев относительно акторов

Критерии Акторы

Население Органы управления Бизнес Персонал предприятия

Экономические 0,100 0,163 0,792 0,514

Экологические 0,220 0,297 0,076 0,243

Социальные 0,679 0,539 0,131 0,241

В качестве акторов нами были приняты следующие 4 группы: население, органы управления, бизнес, персонал предприятия. Векторы приоритетов альтернатив относительно критериев нижнего уровня представлены в табл. 5.

Таблица 5 - Векторы приоритетов альтернатив относительно критериев __нижнего уровня_

Альтернативы Акторы

Население Органы управления Бизнес Персонал предприятия

эконо- эколо- соци- эконо- эколо- соци- эконо- эколо- соци- эконо- эколо- соци-

Группы критериев миче- гиче- альные миче- гиче- альные миче- гиче- альные миче- гиче- альные

ские ские ские ские ские ские ские ские

Выгоды

А, 0,051 0,205 0,054 0,045 0,072 0,091 0,051 0,050 0,066 0,041 0.048 0,041

А, 0,156 0.750 0.285 0.167 0.648 0.624 0,151 0,731 0,714 0,180 0,191 0.778

Аз 0,791 0,043 0,660 0.786 0,279 0,283 0,796 0,217 0,218 0,778 0,760 0,180

Потери

А! 0.743 0.722 0,207 0,778 0.240 0.779 0,751 0,191 0,753 0,787 0,751 0,787

А2 0,192 0,051 0,058 0.180 0,059 0,060 0,205 0,760 0,184 0,046 0,044 0,046

Аз 0,064 0,227 0,735 0,042 0,701 0.161 0,044 0,048 0,063 0,167 0,205 0,167

Итоговые оценки анализируемых альтернатив, вычисленные с использованием разработанной программы, представлены в форме столбцовых диаграмм на рис. 11.

и

ЙЗ

'■зшшшштяж

ЁЭ

а) б)

Рисунок 11 - Вкладка «Оценки альтернатив», представляющая итоговые оценки в виде столбцовых диаграмм: а) раздельные значения по группам альтернатив; б) алгебраическая сумма обеих групп альтернатив

При оценке выгод доминирует с незначительным преимуществом альтернатива АЗ (0,485) над альтернативой А2 (0,445), при оценке потерь доминирует (имеет наименьшие потери) альтернатива А2 (0,133) (рис. 11а).

При суммарной оценке разности выгод и потерь доминирует альтернатива А2 (0,313) (рис. 116).

Представление результатов сравнения альтернатив (А, ..., Ат) позволяет более наглядно проанализировать их различия в координатах «Выгоды», «Потери». Визуально оценить соотношение выгод и потерь сравниваемых альтернатив можно с помощью трехсекторного графика (рис. 12), изображающего альтернативы в координатах выгод и потерь на цветном фоне, в котором красный цвет означает высокий риск (соотношение оценок потерь и выгод больше двух), желтый — средний риск (от 2 до 0,5), зеленый - низкий риск (соотношение меньше 0,5).

При оценке отношения потерь к выгодам, представленного на рисунке 12, доминирует альтернатива А2, поскольку значение углового коэффициента является наименьшим.

Имя файла с Згдячи\Но"л »

и :адани Оценка уроеня э.

Оцени ГРезульта^

е-зссномичееконбеэспеонссти

Оценки альтернатив Суммарные оценки Трскекторныи график

зм, 1 □

Рисунок 12 - Итоговые оценки альтернатив на трехсекторной диаграмме

В итоге можно сделать вывод, что в данном случае ЛПР следует выбрать альтернативу А2, поскольку она превосходит АЗ по уровню потерь и по сравнительным суммарным и относительным показателям, превосходство же альтернативы АЗ по уровню выгод является несущественным. Альтернатива А1 существенно уступает остальным альтернативам по всем показателям.

Разработанная система ППР позволяет осуществить своего рода свертку экономических и экологических групп факторов, оказывающих влияние на качество принимаемых управленческих решений, в иерархическую модель, позволяющую строить для ЛПР систему ранжированных показателей уровня экологи-

ческой безопасности региональных ЭЭС и обеспечить выбор предпочтительных проектных альтернатив.

В заключение диссертации представлены основные выводы и рекомендации по разработке алгоритмов и процедур процесса ППР, адаптации математического аппарата иерархического анализа и синтеза, разработанным иерархическим экономико-математическим моделям, построенным по результатам проведенного статистического анализа, а также подходы к формированию информационно-методического обеспечения управления ЭЭБ на базе разработанной программы для ЭВМ «Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента».

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных ВАК

1. Плещенко, Т.В. Системное моделирование процессов ограничения техногенного загрязнения среды в условиях глобализации / H.H. Скитер, А.Ф. Рогачев, Т.В. Плещенко // Вестник университета (ГУУ). - 2013. - № 3. - С. 91-96. (0,7 п.л., авт. 0,3 п.л.).

2. Плещенко, Т.В. Экономико-математическое моделирование минимизации трансграничного загрязнения субъектов федерации / H.H. Скитер, А.Ф. Рогачев, Т.В. Плещенко // Управление экономическими системами: электронный научный журнал. - 2013. - № 12. -№ гос. per. статьи 0421100034. - Режим доступа к журн.: http://uecs.mcnip.ru (0,8 пл., авт. 0,3 пл.)

3. Плещенко, Т.В. Разработка системы поддержки принятия решений для обоснования параметров эколого-экономических систем / А.Ф. Рогачев, H.H. Скитер, Т.В. Плещенко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - №2 (26). - С. 238-242. (0,6 пл., авт. 0,2 пл.).

Публикации в других научных изданиях

4. Плещенко, Т.В. Математическая модель регулирования вредных производственных выбросов для обеспечения эколого-экономической безопасности / H.H. Скитер, А.Ф. Рогачев, Т.В. Плещенко // Fundamental and applied sciences today, Vol.2.- CreateSpace, 4900 LaCross Road, North Charleston, SC, USA 29406. -2013. - C. 253-258. (0,7 пл., авт. 0,2 п.л).

5. Плещенко, Т.В. Моделирование процессов ограничения выбросов производственного сектора в условиях глобализации /H.H. Скитер, Т.В. Плещенко// Студенческий научный форум: материалы V Международной электронной научной конференции 15 февраля - 31 марта 2013 года. Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2013/331/2013. (0,7 пл., авт. 0,35 пл.).

6. Плещенко, Т.В. Экологические выгоды от координации международной эколого-экономической политики /H.H. Скитер, Т.В. Плещенко // Модернизация экономики и управления: материалы Междунар. науч.-практ. конф./ СКФУ. -Ставрополь, 2013. - С. 77-80. (0,5 пл., авт. 0,25 п.л).

7. Плещенко, T.B. Системное моделирование эколого-экономической политики в условиях глобализации / H.H. Скитер, А.Ф. Рогачев, Т.В. Плещенко // Интеграция науки и производства - стратегия успешного развития АПК в условиях вступления России в ВТО: материалы Междунар. науч.-практ. конф./ ВолГАУ. -Волгоград, 2013. -С. 151-154. (0,5 пл., авт. 0,2 п.л).

8. Плещенко, Т.В. Моделирование системы эколого-экономических регуляторов в условиях глобализации / Т.В. Плещенко, Е.А. Горелова // Наука и молодежь: новые идеи и решения: материалы VII Международной научно-практической конференции молодых исследователей, посвященной 70-летию Победы в Сталинградской битве. - Волгоград, 2013. - С. 99-102. (0,5 п.л., авт. 0,25 п.л.).

9. Плещенко, Т.В. Экологические приоритеты производства овощей в условиях глобализации / H.H. Скитер, Т.В. Плещенко // Научный поиск XXI века: материалы XIV Междунар. науч. конф. - Горки, 2012. - С. 277-279. (0,3 п.л., авт. 0,15 п.л).

10. Плещенко, Т.В. Моделирование и анализ координации налогообложения вредных выбросов производственного сектора / H.H. Скитер, А.Ф. Рогачев, Т.В. Плещенко // Nauka i studia.- Przemysl, Poland. - 2012. - С. 40-48. (1,0 п.л., авт. 0,3 п.л).

11. Плещенко, Т.В. Поддержка принятия управленческих решений обоснования параметров эколого-экономического регулирования / Т.В. Плещенко // Материалы XVII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград, 2013. - С. 94-95. (0,2 п.л.).

Программы для ЭВМ 12. Плещенко, Т.В. Информационная система для поддержки принятия решений в сфере экологического менеджмента / Т.В. Плещенко, А.Ф. Рогачев, А.Г. Гагарин. Заявка № 2014613278 на государственную регистрацию программы для ЭВМ. Заявитель ВолГАУ.

у

Подписано в печать 23 мая 2014 г. Формат 60x84/16. Бумага типографская №1. Гарнитура Тайме. Усл. п.л. 1,3. Тираж 110. Заказ 405 Издательский центр Кисловодского института экономию! и права. 357700, г. Кисловодск, ул. Розы Люксембург, 42.