Введение к работе
Научно-технический прогресс, обеспечивающий развитие многих сторон жизни и деятельности людей, одновременно привносит различные неблагоприятные воздействия на окружающую среду. В результате нарушается природное равновесие, сложившееся на глобальном уровне, ухудшающее привычные условия существования людей, животного и растительного мира.
Значительное загрязнение природной среды происходит в результате деятельности промышленных и в том числе машиностроительных предприятий. Это выражено в масштабном изъятии природных ресурсов на производственные цели и в загрязнении природы отходами производства. Одной их важных задач охраны здоровья людей, проживающих в современных мегаполисах, является защита окружающей среды от промышленных загрязнений, включающих твердые, жидкие и газообразные загрязнения, в том числе от выбросов в атмосферу (включающих пылевые, аэрозольные выбросы, пары окислов, растворители ароматического ряда, углеводороды эфирного ряда) которые являются наиболее вредными для человека.
С финансовой точки зрения для экологической безопасности требуются значительные инвестиции, увеличивающие издержки производства (так затраты на пылегазоочистное оборудование достигают 20% и более от стоимости основного технического оборудования), но с другой стороны, недостаточные капиталовложения и меры по очистке ведут к превышению допустимой концентрации загрязняющих веществ в воздушной среде и соответственно к увеличению штрафных платежей. В результате возникает оптимизационная задача, решение которой предусматривает поиск оптимальных инвестиций в формирование аппаратных комплексов по очистке выбросов производства в окружающую воздушную среду.
Актуальность исследования. В настоящее время взаимосвязь экологических и экономических факторов в процессе производства очень велика. Так природоохранные расходы ведут к увеличению издержек производства, что повышает себестоимость производимой продукции. В связи с этим, в сложившихся эколого-экономических условиях большую значимость приобретают исследования в области оптимизации инвестиций на природоохранную деятельность.
То есть актуальна задача повышения уровня экологической защиты народонаселения на основе комплексной оптимизации инвестиционных затрат при безусловном соблюдении накладываемых ограничений в виде нормативов воздействия на природную среду. Рассматриваемая предметная область, то есть экономика охраны воздушной среды, характерна многообразием загрязнений, широкой номенклатурой аппаратных средств для воздухоочистки, обширным спектром технологических процессов и технологических линий, а так же сложными взаимосвязями между ними. Поэтому в данном контексте остро стоит проблема разработки и исследования системы поддержки принятия решений по инвестициям в охрану воздушной среды.
Вопросам экономических и экологических аспектов деятельности промышленных предприятий посвящены труды Акимовой Т.А., АрсеноваВ.С, Арустамова Э.А., ВыварцаА.Д., ГирусоваЭ.В., Голуба А.А., Гофмана К.Г., ГраничЛ.С, Данилова-Данильяна В.П., Деминой Т.А., Епифанцевой Е.И. Лемешева М.Я., ЛукьянчиковаН.Н., Макар СВ., ОсиповаЮ.Б., Смирнова СВ., Струковой Е.Б., Хаскина В.В., Хачатурова Т.С. и др.
Математическому моделированию эколого-экономических систем посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых - Горстко А.Б., Марчука Г.И., МедоузаД., Месаровича М., Моисеева Н.Н., Угольницкого Г.А., Форрестера Дж. и др.
Вопросы управления экономическими системами на основе информационного моделирования исследовались в трудах Диго СМ., Мишенина А.И., Носова Н.П., Поспелова Д.А., ТельноваЮ.Ф., Черемных Ю.Н., Широкова Л.А. и др. Среди зарубежных ученых значительный вклад в изучение данной проблемы внесли Буч Г., Подан Э., Кодд Т., Чен П., и др.
Вместе с тем, при всей ценности проведенных исследований в них не ставились акценты на подходах применения экономико-математического моделирования для оптимизации затрат на природоохранные мероприятия и информационных технологий для решений конкретных задач на предприятиях.
Целью работы является повышение экономической эффективности принятия управленческих решений по инвестициям в охрану воздушной среды
машиностроительного производства на основе новых информационных технологий.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Исследование проблематики эффективности решения вопросов защиты воздушной среды в условиях нормативных ограничений.
Разработка принципов оптимального управления инвестициями на охрану воздушной среды (ОВС) машиностроительного предприятия (МСП) на базе информационных технологий в условиях рыночных отношений.
Разработка комплекса математических моделей для оптимального управления инвестициями на ОВС для МСП.
Разработка комплекса алгоритмов для принятия решений по инвестициям в охрану воздушной среды.
Разработка информационной системы для оптимального структурирования и комплексирования систем технических средств по охране воздушной среды.
Разработка модели принятия решений по проведению атмосферо-охранной политики на предприятии.
Объектом исследования являются системы охраны воздушной среды машиностроительных предприятий.
Предмет исследования - оптимальное формирование системы инвестиций МСП по проектированию комплексов очистки выбросов машиностроительного производства в атмосферу с целью экологической защиты народонаселения.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием методик материально-сырьевого баланса, теории моделирования, теории оптимизации, методов линейного и нелинейного программирования, теории экономических информационных систем, теории проектирования баз и банков данных, а так же математических моделей формирования оптимального аппаратного синтеза с использованием структурированного языка запросов SQL и аппарата реляционной алгебры.
В качестве информационной базы использовались действующие законодательные и нормативные акты Российской Федерации, статистические дан-
ные по состоянию окружающей среды и характеру ее загрязнений промышленными предприятиями, информационные ресурсы глобальной вычислительной сети Internet по природоохранной проблематике, ее правовым и экономическим аспектам.
Научная новизна исследования.
На основе исследования структуры природоохранных затрат сформулированы целевая функция и ограничения для задачи оптимизации инвестиций на охрану воздушной среды.
Разработаны принципы оптимизации выбора альтернативных мер и мероприятий атмосфероохранного назначения.
На основе исследования зависимости объемов инвестиций на ОВС от желаемого уровня очистки при использовании различного оборудования предложен метод формирования запросов для выбора технических средств очистки воздуха от промышленных загрязнителей.
Разработано алгоритмическое обеспечение системы решения экономических задач охраны воздушной среды на МСП, проведено исследование на основе информационного моделирования рассматриваемой предметной области.
Предложены механизмы выработки стратегии поведения руководства предприятия по снижению экологических затрат в рамках накладываемых ограничений.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
Исследованием достаточно представительного статистического и аналитического материала по результатам производственной и природоохранной деятельности машиностроительных предприятий.
Корректным применением методов экономико-математического моделирования, проектирования экономических информационных систем.
Положительными результатами внедрения предложенного механизма выбора стратегий природоохранной деятельности.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, подтверждена результатами компьютерного модели-
рования, аналитического решения конкретных примеров, а также внедрения в Отделе экологии и промышленной безопасности АМО ЗиЛ.
Практическая ценность работы состоит в том, что предложен методологический подход к формированию стратегии атмосфероохранной деятельности предприятия. Подход теоретически обоснован и может быть расширен для использования различного класса задач проектирования экономических и технических систем.
Практическая значимость работы состоит в прикладной направленности разработанных методов и методик. Для внедрения и использования программных систем на основе данных методик требуются небольшие временные и материальные затраты, а так же минимальные навыки владения компьютерными системами на уровне пользователя.
Результаты исследования могут быть использованы инженерами и экономистами, занимающимися вопросами охраны окружающей среды на предприятии.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанный механизм формирования мероприятий по охране воздушной среды предложен для практического использования в Отделе экологии и промышленной безопасности АМО ЗиЛ. Результаты исследований использованы в учебном процессе и положены в основу методических рекомендаций по практическим работам студентов по дисциплинам «Базы данных» и «Проектирование информационных систем».
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработана экономико-математическая модель атмосфероохранной деятельности машиностроительного предприятия для принятия решений по выбору направлений для оптимизации инвестиций на охрану воздушной среды.
Основная информация атмосфероохранного назначения содержится в таблицах, характеризующихся переменной структурой, в результате чего взаимосвязи между этими данными не всегда могут быть описаны формальными аналитическими моделями. В диссертационной работе предложены аналитические и графические модели для представления данных по атмосфероохранной проблематике на МСП.
Предложена информационная модель на основе применения аппарата реляционной алгебры, структурированного языка запросов (SQL) и ER-моделей (моделей сущность-связь).
Выведены формулы для определения в структуре затрат на ОВС количества выбросов, обеспечивающего оптимум затрат на очистку воздушной среды МСП, по каждому наименованию загрязняющего вещества.
Разработана автоматизированная информационная система поддержки принятия решений, которая позволяет формировать аппаратные комплексы выбора очистного оборудования для оптимизации инвестиций в охрану воздушной среды на предприятии.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили положительную оценку в научно-производственных центрах, а также международных и межвузовских конференциях. В частности:
на международной научно-практической Internet-конференции «Системы, процессы и модели в экономике и управлении» (Москва, 2003);
на конкурсе инновационных разработок для машиностроительных комплексов «Конкурс идей», проводимом на АМО ЗиЛ (Москва, 2004). Представленный на конкурс проект «Информационная система учета и анализа платежей за выбросы предприятием загрязняющих веществ по объектам загрязнения: атмосфера, водоемы, почва», стал лауреатом конкурса;
на XVII-ой международной конференции «Математика. Компьютер. Образование», Дубна 2010 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ, общим объемом 2,3 п.л., в том числе три - в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 143 наименования. Общий объем работы составляет 157 страницы, в том числе 40 рисунков и 9 таблиц.
