Моделирование систем поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города с учетом пространственного аспекта тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Раева, Татьяна Дмитриевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЫБОРЕ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА.

1.1. Исследование научных подходов к принятию решений в энергетике.

1.2. Специфика принятия решений по развитию энергообеспечения города.

1.3. Применение информационных технологий в задачах развития энергетических систем.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО РАЗВИТИЮ

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА.

2.1. Учет пространственных факторов развития энергообеспечения города.

2.2. Метод пространственного анализа вариантов развития энергообеспечения города.

2.3. Описание модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города.

ГЛАВА 3. ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО РАЗВИТИЮ

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА.

3.1. Организационно-методические аспекты разработки и внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города.

3.2. Оценка внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города.

3.3. Апробация модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города на примере задачи выбора варианта развития системы электроснабжения.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Моделирование систем поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города с учетом пространственного аспекта"

Активно развивающиеся современные информационные технологии открывают новые широкие возможности их применения в сфере управления, что существенным образом сказывается не только на деятельности хозяйствующих субъектов, но и органов государственной власти. Широкое применение информационные технологии нашли в энергетической отрасли. Однако специфика энергетики обусловливает определенные трудности применения стандартных информационных средств.

Энергетика является одной из крупнейших и важных отраслей народного хозяйства, от стабильного и эффективного развития которой зависят не только многие сектора экономики, такие как строительство, промышленность, сельское хозяйство, но и социально-экономическое положение всего населения страны. }

К настоящему времени накоплен большой опыт принятия решений по оптимизации развития энергетических систем. В СССР развитие энергетических систем базировалось на основе системного подхода, отражающего взаимосвязь энергетики с другими отраслями экономики, учета неопределенности условий развития, использования математических моделей. За рубежом аналогичный системный подход к развитию энергетики сформировался в виде технологии интегрированного планирования ресурсов.

Методы оптимизации энергетических систем, глубоко проработаны в трудах таких ученых, как Д.А. Арзамасцев, В.В. Болотов, Н.И. Воропай, В.А. Дале, В.И. Денисов, И. Клима, З.П. Кришан, А.И. Кузовкин, А.В. Липес, JI.A. Мелентьев, A.JI. Мызин, А.С. Некрасов, В.Р. Окороков, Л.П. Падалко,

В.Н. Панфилов, О.Г. Паэгле, и др. Вопросы применения информационных технологий в энергетике рассматривались в работах Д.А. Аветисяна, B.C. Самсонова, Л.Д. Криворуцкого, JI.B. Массель, Г.С. Поспелова и др.

Однако разработанные методы, в основном, направлены на решение проблем энергетики на государственном уровне управления и уровне управления предприятием, в то время как решению задач развития энергетических систем на муниципальном уровне уделяется недостаточно внимания. В то время как, именно на городском энергетическом рынке реализуется почти 50% электрической энергии и 90% тепловой энергии.

Система энергообеспечения города является одной из важнейших городских систем, обеспечивающих его жизнедеятельность. Она включает системы электроснабжения, теплоснабжения и горячего водоснабжения, газоснабжения и тесно связана со многими другими городскими системами, например, системой водоснабжения, строительства, землепользования, транспорта, связи.

В период плановой экономики принятие решений по развитию энергообеспечения города осуществлялось с позиций общегосударственных интересов. Либерализация энергетической отрасли существенно изменила эти условия. В настоящее время развитие городских систем энергообеспечения осуществляется самими предприятиями, входящими в ТЭК города. Органы государственного и муниципального управления осуществляют регулирование энергетического рынка. Объективно имеет место несовпадение интересов.

Основные интересы энергетических компаний связаны с получением максимальной прибыли. Потребители заинтересованы в минимальных ценах на энергию, обеспечении надежности и качества энергоснабжения. Органы власти стремятся к максимальным поступлениям в соответствующие бюджеты, обеспечению равного доступа к источникам распределения энергоресурсов всех категорий потребителей, уменьшению влияния энергетических объектов на экологию. Именно они в конечном итоге несут ответственность за энергетическую безопасность города.

Актуальность проблем энергосбережения, рост цен на энергоносители, большое влияние состояния энергетики на уровень развития муниципальных образований обусловливают необходимость поиска новых средств повышения эффективности принятия решений по развитию системы энергообеспечения города. Учитывая сложность энергетических систем, большое количество технических, социально-экономических, пространственных и экологических факторов их существования, представляется затруднительным реализовать эти задачи без использования современных информационных технологий.

В связи с этим, разработка современных средств, осуществляющих информационную поддержку принятия решений по развитию энергообеспечения города, является современной и актуальной задачей, что повлияло на выбор темы исследования, предопределило его цели и задачи.

Целью работы является разработка модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города с учетом пространственных факторов.

В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие основные задачи:

• исследована специфика принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• проведен анализ возможностей применения современных информационных технологий в задачах поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• выявлены требования, предъявляемые к модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• разработан метод пространственного анализа вариантов развития энергообеспечения города;

• разработана модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• разработана методика внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• проведена оценка внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города;

• разработанная модель апробирована на примере задачи развития системы электроснабжения города.

Объектом исследования является система энергообеспечения города.

Предмет исследования: процесс принятия решений в сфере управления энергообеспечением города.

Методы исследования. В процессе исследования применялись методы системного анализа, экономико-математического моделирования, статистики, теории информационных систем, логического и сравнительного анализа, исследования операций, теории принятия решений.

Научная новизна проведенного исследования, по мнению автора, заключается в следующем:

1. Сформулированы основные требования, предъявляемые к модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города, особенностью которых является необходимость учета пространственного аспекта развития энергообеспечения города.

2. Обоснован метод расчета расстояний для определения протяженности коммуникаций и выбора места расположения объектов системы энергообеспечения, основанный на данных автоматической трассировки в ГИС.

3. Разработана модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города, отличающаяся от существующих учетом пространственных факторов.

4. Разработан метод пространственного анализа вариантов развития энергообеспечения города, основанный на представлении распределения значений выбранного показателя по территории города в виде вектора и сопоставлении вариантов с помощью операций над полученными векторами.

5. Предложены принципы и схема создания и внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования могут быть использованы для создания системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города в целях обеспечения органов государственной и муниципальной власти средствами, помогающими повысить эффективность и обоснованность принимаемых решений по развитию энергообеспечения города (региона). Предложенные в исследовании рекомендации позволят выбрать соответствующий целям и возможностям административных органов вариант разработки и внедрения системы, а также оценить эффективность внедрения системы. Система может стать частью единой информационно-аналитической системы, функционирующей в администрации города.

Автор принимал участие в проводимых в Управлении геоинформационных технологий Ивановского государственного энергетического университета научно-исследовательских работах по пространственному моделированию городских энергетических систем. Вклад автора заключается в разработке модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города Иванова, метода отбора вариантов развития и выборе критериев оценки вариантов развития.

Отдельные теоретические и практические разработки исследования могут быть использованы при подготовке специалистов в области экономики энергетики.

Результаты диссертационного исследования использованы при разработке курсов «Организация и планирование производства» и «Теория информационных систем» для студентов Ивановского государственного энергетического университета.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры менеджмента и маркетинга ИГЭУ; научно-практической конференции «Проблемы региональной экономики» (г. Иваново, 2002); 4-й международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в XXI-столетии» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); научно-практической конференции «Современное состояние, проблемы и перспективы развития российской экономики», V Кондратьевские чтения (г. Иваново, 2004 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции «Факторы устойчивого развития экономики России на современном этапе (федеральный и региональный аспекты)» (г. Пенза, 2006), III межвузовской научно-практической конференции «Тенденции развития современных информационных технологий, моделей экономических, правовых и управленческих систем» (г. Рязань, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ общим объемом 6,76 пл., в том числе соискателем — 6,34 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа содержит 169 страниц, в том числе 132 страницы основного текста, 8 приложений на 19 страницах.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Раева, Татьяна Дмитриевна

Основные результаты исследования поставленных в работе задач могут быть кратко сформулированы следующим образом.

1. В работе было проведено исследование проблем энергетического обеспечения муниципальных образований, которое позволило сделать вывод о необходимости и актуальности разработки средств, которые могут быть использованы органами государственной и муниципальной власти для решения задач развития энергообеспечения города. В качестве одного из таких средств была предложена модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города, целью которой является обеспечение органов власти информацией для проведения исследования состояния энергообеспечения города и обоснования управленческих решений по его развитию.

2. В ходе исследования были рассмотрены научные подходы к принятию решений по развитию энергетических систем. В результате чего был сделан вывод о недостаточном уровне развития существующих средств применительно к решению задач развития энергообеспечения города. Кроме этого, в применяемых методах и моделях слабо учитываются пространственные факторы развития энергетических систем. Был сделан вывод о том, что систему энергообеспечения города можно отнести к классу сложных территориально распределенных систем, для которых большое значение имеет учет их пространственных характеристик и свойств территории, на которой они расположены.

3. Проведенные исследования позволили выявить основные требования, предъявляемые к модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города, особенностью которых является необходимость учета пространственного фактора развития энергообеспечения города и городской среды.

4. Были сформулированы основные задачи, которые должны быть реализованы в модели. Они состоят в следующем:

• анализ текущего, ретроспективного и перспективного состояния обеспечения города энергетическими ресурсами;

• подготовка данных для составления энергетического баланса и формирования бюджета города в части энергообеспечения;

• информационное обеспечение инвестиционных проектов при решении вопросов обеспечения территории энергетическими ресурсами;

• определение оптимального местоположения энергетических объектов с учетом эффективного использования энергетических ресурсов и денежных средств;

• определение стоимости строительства новых энергетических объектов и участков сетей;

• нахождение зон обслуживания существующих и строящихся энергетических объектов.

5. Задачи развития энергообеспечения города связаны с большими массивами информации. Поэтому для поддержки принятия решений такого класса задач необходимо применение современных информационных технологий. Проведенный в работе анализ использования информационных технологий в задачах развития энергетических систем показал целесообразность применения в разрабатываемой модели геоинформационных технологий, поскольку математический аппарат, заложенный в ГИС-технологии, позволяет совместно обрабатывать большие объемы атрибутивных и пространственных данных.

6. В работе обоснован метод расчета расстояний для определения места расположения энергетических объектов на территории города и протяженности коммуникаций. Предложено производить расчет расстояний по данным автоматической трассировки в ГИС.

7. Разработан метод пространственного анализа вариантов развития энергообеспечения города, заключающийся в сопоставлении вариантов на основе распределения значений сравниваемых показателей по территории города и представлении результатов анализа в виде тематических карт. Метод базируется на объектной модели представления территории города, согласно которой городская территория моделируется в виде полигонального покрытия. В качестве элементарных участков покрытия было предложено использовать кадастровые земельные участки. Анализируемый показатель представляется как вектор его значений в каждом полигоне покрытия. Было показано, что над полученными векторами допустимы операции векторной алгебры: сложения, вычитания, умножения на скаляр, скалярное произведение векторов, с помощью которых можно вычислять новые показатели.

8. Разработанная в рамках работы модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города основывается на представлении элементов системы в виде пространственных объектов, описываемых вектором пространственных координат и вектором характеристик.

Разработанная модель позволяет проводить оценку состояния системы энергообеспечения города, анализировать потребности развития системы, формировать варианты развития и сравнивать их с помощью разработанного метода пространственного анализа. Тем самым обеспечивается информационная поддержка принятия решений.

Для оптимизации полученных решений было предложено правило выбора решения, согласно которому в зависимости от цели выбирается вариант по одному из трех условий:

• минимальное (максимальное) значения критерия;

• минимальная (максимальная) площадь территории, для которой значение некоторого параметра находится в заданных пределах;

• минимальная (максимальная) длина вектора, полученного в результате операций над другими векторами критериев.

9. В работе было проведено исследование возможных способов разработки информационных систем и внедрения их в органах городской администрации. На основе проведенного исследования были разработаны принципы и схема создания и внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города, которые базируются на совместной работе команды собственных разработчиков администрации города и команды привлеченных специалистов. Предложенная схема позволит максимально использовать имеющиеся в администрации информационные ресурсы, обеспечить полную и качественную реализацию функционального состава системы и существенно сократить затраты на ее разработку.

10. Для оценки внедрения системы поддержки принятия решений в работе была использована методика сбалансированной системы показателей. Оценка проводилась путем опроса мнений экспертов, в качестве которых выступали руководители и сотрудники предприятий топливно-энергетического комплекса и администрации города Иваново, по четырем группам показателей: экономическим, качественным, показателям внутренних бизнес-процессов и показателям развития.

Проведенная оценка показала, что внедрение системы приведет к следующим результатам:

• снижению затрат на обработку и ввод информации, подготовку отчетов;

• повышению информационной обоснованности принимаемых администрацией города решений;

• организации оперативного информационного взаимодействия органов государственной власти с предприятиями топливно-энергетического комплекса города;

• повышению уровня энергетической безопасности города;

• последующей интеграции системы с другими информационными системами для оптимизации развития всего энергетического комплекса страны.

10. Была проведена апробация разработанной модели системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города и метода пространственного анализа на примере задачи выбора места строительства подстанции по критерию максимальной зоны обслуживания при заданных ограничениях на затраты.

Для формирования вариантов решения задачи были использованы два способа расчета расстояний: по прямой и по трассе. Было показано, что способ расчета расстояний существенным образом влияет на результат сравнения вариантов.

В работе сделан вывод, что разработанная модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города соответствует сформулированным ранее требованиям. Таким образом, ее применение позволит обеспечить информационную поддержку процесса принятия решений по развитию энергообеспечения города. Это имеет большое значение не только с точки зрения повышения обоснованности принимаемых решений, но и энергетической безопасности города и в целом его социально-экономического развития.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Автоматизация процессов принятия решений в области долгосрочного инвестиционного планирования электроэнергетических систем на основе ГИС-технологий (в соавт.) // Вестник ИГЭУ. — Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2003. — №3 — С. 131132. — 0,3 п.л., в т.ч. соискателя 0,1 пл.

2. Автоматизация долгосрочного планирования развития энергосистемы города (в соавт.) // Мат. межвуз. науч.-практ. конф. «Современное состояние, проблемы и перспективы развития российского общества», Пятые Кондратьевские чтения. — Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2004. — С. 115-118.- 0,2 пл., в т.ч. соискателя 0,1 пл.

3. Стратегическое планирование развития городской среды на основе использования геоинформационных технологий // Сб. науч. тр. вузов России «Проблемы экономики, финансов и управления производством». — Иваново: Иван. гос. хим.-тех. ун-т, 2004. — Вып. 15. — С. 190-192. — 0,24 пл., в т.ч. соискателя 0,12 п.л.

4. Учет пространственного фактора при развитии городских систем энергообеспечения // Межвуз. сб. науч. тр. «Анализ состояния и перспективы развития экономики России» — Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2005. — С. 98-100. — 0,12 п.л.

5. Модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». — Иваново, 2006. — 92 с. — 5,3 п.л.

6. Разработка и внедрение системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города // Сб-к ст. IV Всероссийской научно-практ. конф. «Факторы устойчивого развития экономики России на современном этапе (федеральный и региональный аспекты)» / Пенз. гос. ун-т. — Пенза, 2006. — С. 58-60. - 0,15 п.л.

7. Оценка эффективности внедрения системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города // Сб-к ст. IV Всероссийской научно-практ. конф. «Факторы устойчивого развития экономики России на современном этапе (федеральный и региональный аспекты)» / Пенз. гос. ун-т. — Пенза, 2006. — С. 56-58. - 0,15 п.л.

8. Метод пространственного анализа вариантов развития энергообеспечения города // Тез. докл. III межвуз. науч.-практ. конф. «Тенденции развития современных информационных технологий, моделей экономических, правовых и управленческих систем» / Ряз. ф-л Моск. гос. ун-та экон., стат. и информ. — Рязань, 2006. - С. 236-239. - 0,3 пл.

Заключение

В диссертационной работе рассмотрены вопросы совершенствования моделей информационных систем поддержки принятия решений по развитию энергетических систем. Предложена модель системы поддержки принятия решений по развитию энергообеспечения города.