Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы вывода орв из потребления 11
1.1. Международное сотрудничество по проблемам защиты озонового слоя и глобального потепления 11
1.2. Переход холодильной промышленности на озонобезопасные технологии 14
1.2.1. Использование озонобезопасных хладагентов 15
1.2.2. Инновационные проекты 19
1.2.3. Подходы к выведению ОРВ в секторах промышленности 22
1.3. Основные задачи по выведению ОРВ из потребления 26
1.4. Информационно-методическое обеспечение Монреальского протокола.. 28
1.5. Выведение ОРВ из потребления и устойчивое инновационное развитие.. 33
1.6. Разработка критериев-требований к методам решения основных задач... 39 Выводы 47
Глава 2. Системный анализ методов решения многокритериальных проблем 50
2.1. Многокритериальная теория полезности 50
2.2. Метод простой многокритериальной оценки 52
2.3. Методы отбора по ранговому превосходству 53
2.4. Вербальный анализ решений: метод ЗАПРОС 56
2.5. Метод аналитической иерархии 63
2.6. Методы многоцелевого программирования 65
2.7. Обзор применения методов анализа многокритериальных проблем 69
2.8. Сравнительный анализ и выбор методов решения задач 82
Выводы 85
Глава 3. Разработка методики многокритериального выбора проектов по выведению орв из потребления 87
3.1. Обобщенная модель системы принятия решения 87
3.2. Выбор критериев-индикаторов достижения целей 90
3.3. Определение множества допустимых решений 94
3.4. Решение задачи выбора проекта методом аналитической иерархии 96
3.5. Решение задачи выбора проекта методом целевого программирования. 102
3.6. Решение задачи выбора проекта методом є - ограничений 106
3.7. Выбор наилучшего решения методом взвешенных сумм 109
3.8. Выбор проектов при решении основных задач по выведению ОРВ 112
3.8.1. Выбор проекта при решении задачи малой размерности 114
3.8.2. Выбор проекта при решении задачи большой размерности 115
3.9. Рекомендации по реализации методики на основе СППР «Эксперт» 117
Выводы 119
Заключение 121
Использованные источники 123
Приложение 1 134
Приложение 2 137
- Международное сотрудничество по проблемам защиты озонового слоя и глобального потепления
- Переход холодильной промышленности на озонобезопасные технологии
- Многокритериальная теория полезности
- Обобщенная модель системы принятия решения
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное мировое сообщество сталкивается с рядом глобальных проблем, включая истощение озонового слоя и изменение климата, вызванных антропогенными факторами. В 1985 г. была подписана Венская конвенция по охране озонового слоя и в 1987 г. был подписан Монреальский протокол об ограничениях, а в последствии и выводе из потребления озоноразрушающих веществ. Необходимость перехода на озонобезопасные технологии дала импульс разработке альтернативных хладагентов. В 1997 г. страны мирового сообщества подписали протокол о контроле над атмосферными выбросами парниковых газов, ведущими к глобальному потеплению, который известен как Киотский протокол (КП). Возникла взаимосвязь между выводом из использования озоноразрушающих веществ (ОРВ) и уменьшением выброса парниковых газов. Актуальность комплексного подхода к выводу ОРВ была отражена в решении участников Всемирной встречи на высшем уровне в 2002 г., взявших коллективное обязательство упрочить взаимосвязь экологических, социальных, экономических составляющих устойчивого развития.
Экологическая оценка проектов давно стала обязательной в большинстве стран. Существуют различные и хорошо разработанные методы проведения выбора проектов.
В то же время, как правило, без системного анализа остается взаимосвязь всех основных компонентов устойчивого развития: экологических, социальных, экономических. В этих условиях системный анализ и развитие методик оценки и выбора проектов и технологий при модернизации предприятий с целью вывода из потребления озоноразрушающих веществ имеют особую актуальность.
Объект исследования: программы и методы по выведению из потребления ОРВ в холодильной промышленности.
Предмет исследования: системные методы выбора эффективного варианта модернизации предприятий при выводе из потребления ОРВ.
Цель и задачи диссертационной работы
Целью работы является разработка методики многокритериального выбора проектов и технологий при выведении ОРВ из потребления.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
Анализ практики и методического обеспечения выполнения проектов по выведению из потребления ОРВ в холодильной промышленности с целью определения основных задач и требований к их решению.
Сравнительный анализ и выбор методов решения многокритериальных задач при выведении ОРВ из потребления в холодильной промышленности.
Разработка моделей, алгоритмов и процедур многокритериального выбора проектов и технологий на основе выделенных методов.
Разработка рекомендаций по реализации методики.
Методы исследования
В ходе исследования используются методы системного анализа, исследования операций, теория и методы принятия решений, математического программирования и оптимизации, основы разработки и применения информационных систем и технологий. Обоснованность научных положений и рекомендаций определяется использованием адекватных теоретических положений основополагающих
дисциплин, экономико-математических методов и моделей. Достоверность научных результатов и выводов подтверждается верификацией разработанных моделей путем решения практических задач, а также существующей практикой применения выбранных методов при решении многокритериальных задач в других предметных областях.
Научная новизна работы
Даны авторская формулировка основных задач, возникающих при выведении из потребления ОРВ, и определена совокупность критериев-требований к выбору многокритериальных методов их решения с учетом условий обеспечения эффективности и качества управленческих решений, и практики выполнения проектов.
Впервые проведен сравнительный анализ многокритериальных методов с учетом требований решаемых задач и выделена группа методов, удовлетворяющая предъявляемым критериям-требованиям.
Разработана новая методика многокритериального выбора проектов и технологий для решения основных задач с целью вывода из потребления ОРВ, которая впервые учитывает набор критериев-индикаторов устойчивого развития из перечня индикаторов ООН.
Положения, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие результаты работы:
Совокупность критериев-требований к выбору многокритериальных методов, которая соответствует практическим условиям эффективного выполнения задач по выводу ОРВ из потребления: обоснованность, когнитивность, проверяемость, эффективность и чувствительность.
Группа многокритериальных методов, удовлетворяющих сформулированным критериям-требованиям: методы аналитической иерархии (АНР) и целевого программирования (ЦП), комбинация метода є-ограничений с методом взвешенных сумм.
Методика выбора проектов и технологий, которая удовлетворяет требованиям практики решения основных задач вывода ОРВ из потребления. Методика включает следующие блоки: выбор критериев-индикаторов достижения цели, определение множества допустимых технологий, решение задачи выбора проекта методом АНР, построение моделей выбора проекта методами целевого программирования и є-ограничений, выбор наиболее предпочтительного решения методом взвешенных сумм, методические рекомендации выбора проекта при решении задач малой и большой размерности и рекомендации по реализации методики с учетом специфики решаемых задач.
Практическая значимость
Практическое значение работы заключается в разработке новой методики для оценки и выбора проектов и технологий при выведении из потребления ОРВ, которая предназначена для использования при проведении модернизации, как отдельного предприятия, так и при выполнении региональных программ.
Основные положения методики могут использоваться в образовательном процессе, а также при создании системы поддержки принятия решений (СППР), функционирующей в среде геоинформационной системы.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались и обсуждались на ряде международных совещаний по подготовке и выполнению проектов по выведению ОРВ из потребления, межвузовской научно-практической конференции в Москве 19-22 мая 2008 г. «Пути совершенствования обучения специалистов социальной сферы в условиях высшей школы», конференции Минприроды России «Вывод из обращения гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) - национальная стратегия Российской Федерации» 1-2 октября 2009 г., а также на 5-й международной конференции «Экологический учет - Индикаторы устойчивого развития» 23-24 апреля 2009 г., Прага.
Реализация результатов исследования.
Результаты диссертационной работы были использованы членами научно-технической Ассоциации «Холод-быт» (ФГУП «Производственное объединение «Завод им. Серго», ОАО «Айсберг» и др.) при подготовке проектов конверсии производства бытовой холодильной техники на озонобезопасные вещества и технологии, при проведении проектов по выведению ОРВ из потребления в Румынии и Сирии, а также в курсе «Научная экспертиза проектов» магистерской образовательной программы по направлению Менеджмент «Проектное управление устойчивым развитием» кафедры устойчивого инновационного развития Института Системного анализа и управления Международного университета природы, общества и человека «Дубна».
Публикации и личный вклад автора
По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. В работах, опубликованных в соавторстве, автором диссертации сформулированы основные задачи, возникающие при выведении из потребления ОРВ; определены требования к методике и совокупность критериев-требований к выбору многокритериальных методов решения основных задач; проведен сравнительный анализ многокритериальных методов и выделена группа методов, удовлетворяющая предъявляемым критериям-требованиям; разработана новая методика многокритериального выбора проектов и технологий для решения основных задач с целью вывода из потребления ОРВ; подготовлены рекомендации по применению методики.
Структура и объем диссертации
Международное сотрудничество по проблемам защиты озонового слоя и глобального потепления
Взаимодействия озона и климата являлись предметом научных дискуссий с начала 70-х годов, когда впервые было высказано предположение о том, что ряд производимых человеком химических соединений могут разрушить озоновый слой в верхних слоях атмосферы.
Во второй половине 70-х годов сформировалось устойчивое мнение о негативном воздействии хлорфтороуглеродов (ХФУ) на озоновый слой после опубликования Национальной академией наук США обзора науки за 1976 год. В то время ХФУ имели широкое применение в качестве хладагента, растворителей, вспенивающих веществ, а также распылителя в аэрозольных упаковках различного назначения.
Понимание глобального характера губительных последствий для человечества, которые влекут за собой разрушение озонового слоя в стратосфере, привело мировое сообщество к необходимости действий в планетарном масштабе.
По Венской конвенции, подписанной в марте 1985 года, страны взяли на себя обязательство предпринять шаги по защите озонового слоя от истощения и сотрудничеству в исследованиях, мониторинге и обмене информацией. Стороны конвенции обратились к странам с призывом работать над созданием протокола, обладающего юридической силой, в котором бы рассматривалось регулирование озоноразрушающих веществ ОРВ [2].
В 1987 г. представители государств подписали Монреальский протокол (МП) по веществам, разрушающим озоновый слой, в котором идентифицированы основные ОРВ и определен график постепенного прекращения их производства и использования во всем мире [3].
Чтобы обеспечить странам некоторую гибкость в отношении сокращения объемов производства и потребления ОРВ, была разработана «корзинная» стратегия, в соответствии с которой ОРВ объединялись в группы. Озоноразрушающий потенциал (ОРП) каждого химического соединения сравнивался с потенциалом фреона R-11. Применяя стратегию корзины, страна, например, могла равным образом добиться сокращения использования ОРВ, потребив либо на 8 тонн меньше R-11, либо на 10 тонн меньше R-113.
В МП предусмотрены также жесткие торговые меры. Сторонам МП запрещено импортировать из стран, не подписавших МП, регулируемые ОРВ или определенные виды продукции, содержащей ОРВ. К такой продукции относятся бытовые, коммерческие и транспортные кондиционеры воздуха, холодильники, а также переносные огнетушители.
МП вступил в силу с 1 января 1989г. после его ратификации 29-ю государствами и ЕС. Протокол был составлен с учетом возможности внесения дополнений и изменений на основе новых научных и технологических данных и оценок. МП был дополнен на совещаниях в Лондоне в 1990 г., в Копенгагене в 1992г., в Вене в 1995 г., в Монреале в 1997 г. и в Пекине в 1999 г. для того, чтобы дополнить список контролируемых ОРВ и (или) установить новые более короткие сроки их выведения из использования.
В Лондоне была одобрена также форма оказания помощи развивающимся странам, подписавшим протокол, путем учреждения Многостороннего Фонда по выполнению Монреальского протокола (МСФ) [4]. Развивающиеся страны могут получать помощь МСФ для вывода ХФУ из применения, если объем использования составляет менее 0.3 кг на человека в год, как указано в статье 5 МП.
Учредители МСФ исходили из принципа равной заинтересованности, но разной ответственности стран в защите озонового слоя. Развитые страны взяли на себя обязательство финансировать деятельность МСФ, так как в 1986 г. на них приходилось 86% общего объема потребления наиболее важных ОРВ, а развивающиеся страны обязались присоединиться к глобальным усилиям по восстановлению озонового слоя.
Средства МСФ могут идти только на компенсацию затрат, связанных с переходом на озонобезопасные технологии, например, на модернизацию производственных процессов, оплату патентов на новые технологии или за право их использования, обучение национальных кадров, учреждение Национальных озоновых офисов (НОО) [5].
Мероприятия и проекты, поддерживаемые фондом, выполняются через четыре исполнительных агентства: Программа Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП); Программа развития Организации Объединенных Наций; Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО); Всемирный банк.
МСФ финансировал создание НОО и одобрил программы 138 стран. Выполнение проектов, поддерживаемых МСФ, позволит вывести из применения более 254 тыс. т ОРВ и сократить их производство примерно на 176,4 тыс. т [4].
Глобальный экологический фонд является финансовым механизмом, который оказывает поддержку странам с переходной экономикой, включая страны бывшего Советского Союза.
В 1992 г. была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата, которая определила общие принципы действий стран по этой проблеме. Конвенция не содержала количественных обязательств, поэтому для их определения в последствии был разработан дополнительный документ, Киотский протокол (КП), который вступил в силу 16 февраля 2005 года.
Страны КП определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период с 1 января 2008 до 31 декабря 2012 года. Цель ограничений — снизить в этот период на 5,2%. по сравнению с уровнем 1990 г. совокупный средний уровень выбросов парниковых газов. В список включены не только двуокись углерода, метан и закись азота, но и гидрофторуглероды (ГФУ), перфторокарбон, гексахлорид серы [6].
Взаимосвязь между концентрацией озона в атмосфере и ее температуры установила взаимосвязь между Монреальским и Киотским протоколами. ОРВ и некоторые важные их заменители в холодильной промышленности, такие как гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) и ГФУ были отнесены в КП к парниковым газам.
В связи с этим возникла взаимосвязь вывода из использования и прекращения производства ОРВ с уменьшением выброса парниковых газов. Преимуществом комплексного подхода к вывду ОРВ является экономически эффективное снижение использования ГХФУ и эмиссии ГФУ, что позволило бы удовлетворить требованиям как МП, так и КП [7].
Переход холодильной промышленности на озонобезопасные технологии
Вывод из использования ОРВ будет устойчивым при наличии общей стратегии, которая вобрала бы национальные и региональные политические меры, технические нормативы и регламентирующие постановления.
Соблюдение положений, касающихся вывода из использования ОРВ, требует мер воздействия, как на спрос, так и на предложение.
Спрос на ОРВ сокращается при переходе заводов-производителей на безопасные для озона технологии, модернизации имеющегося оборудования в секторе конечного пользования, использовании удачных видов практики в секторе обслуживания холодильных установок, а также применении импортных ограничений в отношении продукции, содержащей ОРВ. Поставки ОРВ начнут сокращаться, когда основные заводы-производители остановят их производство и будет создан эффективный контроль торговли.
Переход заводов-производителей на безопасные для озона технологии и модернизация имеющегося оборудования в секторе конечного пользования, прежде всего, связаны с наличием озонобезопасных хладагентов.
ХФУ уже не используются в развитых странах, в большинстве стран с переходной экономикой и к 2010г. должны не использоваться в развивающихся странах. Развитые страны должны прекратить использование ГХФУ в 2020 г. Развивающиеся страны должны заморозить потребление ГХФУ в 2016 г. на уровне 2015 г., а затем постепенно полностью прекратить их потребление к 2040 г.
Усиливающееся беспокойство о сохранности озонового слоя подтолкнуло ряд стран и регионов к принятию мер по ускорению выведения из использования ГХФУ. Например, ЕС принял постановление о полном прекращении использования ГХФУ к 2015г., а не к 2020г. , как было определено Венской поправкой к МП [8].
В связи с Киотским протоколом можно ожидать дальнейшее ужесточение сроков вывода ГХФУ из использования ввиду их достаточно высокого потенциала глобального потепления (ПГП).
В начальной стадии выполнения обязательств по Монреальскому протоколу ХФУ заменялись исключительно на ГХФУ во всех странах. В развивающихся странах большая часть холодильного оборудования работает на ХФУ. Для замены ХФУ продолжают использовать ГХФУ, что вызывает серьезное беспокойство со стороны МСФ, который оказывает им финансовую , помощь по выполнению проектов. В связи с КП развивающимся странам следует рассматривать вариант иных заменителей, чем ГХФУ. В противном случае это приведет к двойному выведению из использования ОРВ и увеличению связанных с этими процессами затрат, несмотря на то, что использование альтернативных ГХФУ заменителей может потребовать изначально больших инвестиций [9].
Для большинства применений ГХФУ в секторах холодильной отрасли в настоящее время имеются коммерческие заменители, которые по техническим и экономическим параметрам являются альтернативами ГХФУ. Альтернативные хладагенты можно выделить в две основные категории: синтетические химические соединения и натуральные химические соединения, прошедшие промышленную обработку. Синтетические хладагенты
Синтетические хладагенты заменяющие ГХФУ - это ГФУ и ГФУ смеси. R-134a рассматривается как основной заменитель R-12. Однако его использование требует увеличение объема компрессора приблизительно на 50% по сравнению с компрессором на R-22 для достижения такой же степени охлаждения.
R-407C - смесь R-32, R-125 и R-134a. Имеет термодинамические параметры схожие с R-22 и работает так же, как этот хладагент в автомобильных кондиционерах и среднетемпературных системах охлаждения. Поэтому этот хладагент очень часто предпочитается другим при выборе альтернативы R-22. Тестирование этого хладагента в настоящее время продолжается. Исследования показали, что возможность применения этого хладагента зависит от конструкции системы, поэтому он не рекомендован к использованию в системах с трубным наполнением испарителей [10].
R-404A представляет собой квази-азеотропную смесь ГФУ (R-125/R-143a/R-134a). R-507 является азеотропной равно пропорциональной смесью R-125 и R-143a. Оба хладагента применяются для модифицирования систем, работающих на R-502. Хладагенты R-404A и R-507 служат заменителями R-22 во всех его применениях в качестве хладагента.
R-410A рассматривается некоторыми производителями как долгосрочная альтернатива ГХФУ-22. Продолжающиеся технико-экономические испытания R-410A показывают большие потенциальные возможности хладагента в плане диапазона возможного применения. Энергетическая эффективность является во многих случаях выше, чем у других заменителей. Рекомендуется для применения только в специально разработанных для этого хладагента системах [10].
Натуральные хладагенты Аммиак (R-717)- широкодоступная натуральная жидкость с низкой стоимостью производства. По термодинамическим свойствам аммиак - один из лучших хладагентов. По объемной холодопроизводительности он значительно превышает R-12, R-ll, R-22 и R-502 и имеет более высокий коэффициент теплоотдачи, что позволяет применять в теплообменных аппаратах трубы меньшего диаметра.
Из-за высокой токсичности жидкости применение аммиака накладывает высокие требования к утечке хладагента, а, следовательно, к мерам по обращению с ним при проведении профилактических и ремонтных работ. Кроме того, аммиак вступает в химическую реакцию с медью, которая широко используется при производстве кондиционеров и холодильных установок, и огнеопасен по сравнению с R-407C, R-410A и R-134a.
Углеводороды, моно или смеси, например, пропан, н-бутан и изобутан рассматриваются хорошими хладагентами по своим эксплуатационным параметрам. Они обладают хорошей энергетической эффективностью и совместимостью с традиционно используемыми компонентами и материалами. Все углеводородные хладагенты являются огнеопасными веществами. По этой причине их применение строго ограничивается маломощными установками с малым объемом хладагента, если невозможно обеспечить строгие меры безопасности. В некоторых странах ЕС применение этого хладагента расширяется при производстве установок с малым объемом хладагента и системах с промежуточным хладоносителем [11].
Пропан (R-290) характеризуется низкой стоимостью и нетоксичен. При использовании данного хладагента не возникает проблем с выбором конструкционных материалов деталей компрессора, конденсатора и испарителя. Преимуществом пропана является также низкая температура на выходе из компрессора. Однако пропан требует увеличения размеров компрессора по сравнению с R-22.
Изобутан (R-600a) - природный газ. Требуемая масса хладагента, циркулирующего в холодильном агрегате, при использовании изобутана сокращается примерно на 30%. Удельная масса изобутана в 2 раза больше удельной массы воздуха, поэтому газообразный R-600a стелется по земле. Изобутан хорошо растворяется в минеральном масле, имеет более высокий, чем R12, холодильный коэффициент, что уменьшает энергопотребление [11].
Углекислый газ (С02, хладагент R-744) отличается низкой стоимостью, простотой в обслуживании и совместимостью с минеральными маслами, электроизоляционными и конструкционными материалами. Имеет низкую критическую температуру (31 С), сравнительно высокую температуру тройной точки (-56 С), большое давление в тройной точке (более 0,5 МПа) и в критической точке (7,39 МПа). R-744 находит свое применение в низкотемпературных каскадных системах и в качестве вторичного хладагента. Техническим недостатком систем на углекислом газе является высокое давление, требуемое для их функционирования, которое иногда в 5 раз превышает обычное давление в существующих технологиях. Это усложняет инженерное проектирование и требует использования тяжелых стальных труб. Применение углекислого газа требует полного перепроектирования систем на ГХФУ-22.
Многокритериальная теория полезности
Многокритериальная теория полезности MAUT является дальнейшим развитием системы аксиом теории полезности, разработанной Дж. фон Нейманом и 0. Моргенштерном в теории игр. Этапы решения задачи методами, основанными на MAUT, состоят в следующем: 1. Разработать перечень критериев. 2. Построить функции полезности по каждому из критериев. 3. Проверить условия, определяющие вид общей функции полезности. 4. Построить зависимость между оценками альтернатив по критериям и общим качеством альтернативы (многокритериальная функция полезности). 5. Оценить все имеющиеся альтернативы и выбрать наилучшую [58]. Точно так же, как и классическая теория полезности, MAUT имеет аксиоматическое обоснование. Выдвигаются некоторые условия, которым должна удовлетворять функция полезности. В случае если условия удовлетворяются, дается доказательство существования функции полезности в том или ином виде. Аксиомы в MAUT можно разделить на две группы. Первая группа - аксиомы общего характера, идентичные тем, которые использовались в теории полезности [58]: 1. Аксиома полноты, утверждающая, что может быть установлено отношение между полезностью любых альтернатив: либо одна из них превосходит другую, либо они равны. 2. Аксиома транзитивности: из превосходства по полезности альтернативы А над альтернативой В и превосходства В над С следует превосходство полезности альтернативы А над полезностью альтернативы С. 3. Для соотношений между полезностью альтернатив А, В, С, имеющими вид: U(A) U(B) U(C), 0 а 1; 0 Р 1, можно найти такие числа, что a U(A) + (1 - a)U(C) = U(B).
Вторая группа условий специфична для MAUT. Они называются аксиомами (условиями) независимости, позволяющими утверждать, что некоторые взаимоотношения между оценками альтернатив по критериям не зависят от значений по другим критериям. Приведем несколько условий независимости [58]: 1. Независимость по разности. Предпочтения между двумя альтернативами, отличающимися лишь оценками по порядковой шкале одного критерия, не зависят от одинаковых (фиксированных) оценок по другим критериям. 2. Независимость по полезности. Критерий Q называется независимым по полезности от критериев С2, ..., CN , если порядок предпочтений лотерей, в которых меняются лишь уровни критерия Сі, не зависит от фиксированных значений по другим критериям. 3. Независимость по предпочтению является одним из наиболее важных и часто используемых условий. Два критерия Q и С2 независимы по предпочтению от других критериев С3,...,Сы, если предпочтения между альтернативами, различающимися лишь оценками по Сь Со, не зависят от фиксированных значений по другим критериям. Если условия независимости по полезности и независимости по предпочтению выполнены, то общая функция полезности является аддитивной, либо мультипликативной [59]. Наиболее широко используется аддитивная общая функция полезности. Моделирование и практика показали незначительное различие в значениях, полученных при использовании аддитивной и мультипликативной функций [60]. Метод SMART является одним из наиболее известных и простых методов, использующим многокритериальную функцию полезности [61]. Выполнение следующего алгоритма предложено в этом методе: Шаг 1. Определить лицо (или организацию), наиболее заинтересованное в эффективном выборе решения проблемы. Шаг 2. Определить связанные с проблемой вопросы, так как полезность зависит от контекста и цели решения. Шаг 3. Определить альтернативы, подлежащие оценке. Шаг 4. Определить критерии полезности для оценки альтернатив. Точный интервал возможного количества критериев не был установлен, но, по мнению авторов [62], 15 критериев - это слишком много, а 8 критериев представляет собой достаточное число. Менее важными критериями целесообразно пренебречь. Шаг 5. Ранжировать критерии по важности. Этот шаг может быть выполнен как одним человеком, так и группой, что повысит достоверность , ранжирования. Шаг 6. Оценить важность каждого критерия, соблюдая их ранговые соотношения. Наименее важному критерию присваивается оценка 10, следующему по наименьшей важности критерию присваивается оценка, отражающая соотношение рангов относительной важности и т.д. Шаг 7. Вычислить сумму весов всех критериев и поделить каждый вес на сумму весов, т.е. нормализовать веса. Шаг 8. Определить расположение каждой альтернативы в отношении каждого критерия на шкале от 0 до 100 баллов, присвоив 0 альтернативе с наименьшей полезностью и 100 альтернативе с наивысшей полезностью. Шаг 9. Определить общую оценку каждой альтернативы, используя формулу взвешенной суммы баллов: Uj = YL wkujk, где Ц. - значение полезности для альтернативы]; wk - нормализованный весовой коэффициент для критерия к, полученный на шаге 7, и щ - полезность альтернативы J, оцененная на шаге 8. Шаг 10. Принять решение. Если необходимо выбрать наилучшую альтернативу, то выбирается альтернатива, имеющая наибольшую общую оценку. Если имеются бюджетные ограничения, то необходимо упорядочить альтернативы согласно отношению Uj/Cj, где С,-— стоимость альтернативы]. Выбираются альтернативы с наивысшим соотношением до использования всего бюджета. Варианты метода SMART, а именно SMARTS и SMARTER отличаются от SMART способом вычисления весовых коэффициентов критериев [62]. 2.3. Методы отбора по ранговому превосходству Методы отбора по ранговому превосходству (Outranking Methods) имеют своей целью исключение доминируемых альтернатив из группы. заданных альтернатив. Основная идея методов отбора по ранговому превосходству состоит в исключении альтернатив из дальнейшего рассмотрения, если другие альтернативы в установленной степени их превосходят. Для измерения сравнительного превосходства альтернативы над другими альтернативами используется индекс согласия, а индекс несогласия используется в качестве меры недостатков альтернативы. Веса критериев и значения индексов задаются ЛПР. Выделенный набор недоминируемых альтернатив представляется ЛПР для принятия решения. Метод ELECTRE I был первым в семействе методов отбора по ранговому превосходству. Основные шаги метода ELECTRE 1 можно представить следующим образом [63], [64]: Шаг 1. Вычисление индексов согласия и несогласия на основе попарного сравнения альтернатив. Пусть имеем N критериев с их весами w,.. Индекс согласия для альтернативы А по отношению к альтернативе В определяется как пропорция весов критериев, для которых А предпочтительнее В. Пусть W сумма весов w, по критериям 1+, для которых А предпочтительнее В, W= сумма весов по критериям Г, для которых А = В, и W" - сумма весов по критериям Г, для которых В предпочтительнее А. Тогда индекс согласия Сав = W +0.5 \АҐ /Xw;- Индекс несогласия DaB служит мерой недостатков альтернативы А по сравнению с альтернативой В и определяется на основе критерия, по которому В в наибольшей степени превосходит А, т.е. DaB = Max [(ZBi - Zai)/(Z j - Z O] для всех І Є Г, при которых В предпочтительнее A, Z j -максимальное значение критерия к, и Z"i - максимальное значение критерия к.
Шаг 2. Определение подмножества недоминируемых альтернатив. Подмножество альтернатив А считается недоминируемым в том случае, если каждый элемент подмножества А не превосходится любым другим его элементом и каждый элемент вне подмножества А превосходится хотя бы одним элементом подмножества .
В методе ELECTRE I альтернатива А считается доминирующей в отношении альтернативы В, если Сав р и DaB q. Если же при этих уровнях сравнить альтернативы не удалось, то они объявляются несравнимыми. На этом шаге из множества альтернатив удаляются доминируемые. Оставшиеся образуют подмножество недоминируемых альтернатив, которые могут быть либо эквивалентными, либо несравнимыми.
Обобщенная модель системы принятия решения
С позиции общей теории принятия решений управленческое решение - это результат анализа, прогнозирования, оптимизации, экономического обоснования и выбора альтернативы из множества вариантов достижения конкретной цели системы менеджмента [43].
Процесс управления реализуется через управленческие решения, подготовку которых условно можно назвать технологией разработки (принятия) решений. Она представляет собой совокупность последовательность действий, складывающихся из отдельных этапов, процедур, операций [42].
Решаемая проблема, независимо от ее типа, должна увязываться с целями управления, и на этой основе необходимо формировать процедуру разрешения ситуации. Выбор метода решения проблемы влияет на перечень этапов и процедур технологического процесса поиска решения. В отечественной литературе предложен "типовой" процесс разработки решений, который включает следующие этапы: предварительная формулировка задачи; выбор критерия оценки эффективности решения; сбор данных для уточнения поставленной задачи и точная постановка задачи; разработка возможных вариантов решения задачи; . составление математических моделей; сопоставление вариантов по критерию эффективности и выбор альтернатив; принятие решения [42].
Входные параметры P={pi?p2,...,pk}: множество экологических, экономических и социальных параметров, которые необходимо обеспечить при решении основных задач вывода ОРВ из потребления.
Входные переменные Х Іх Хг,... }: множество проектных предложений для решения основных задач при выведении ОРВ из потребления. Проектное предложение - это документ, содержащий техническую, технологическую, экономическую и организационно-методическую информацию по проекту, выполнение которого позволяет решить экологическую задачу. Требования к структуре и содержанию проектного предложения определяются заказчиком.
Показатели качества 1={іьі2,...,іт} решения задачи выбора проекта: набор показателей, характеризующих ожидаемый результат после выполнения проекта. В качестве показателей принимаются числовые значения выбранных критериев-индикаторов и ограничений.
Выходные параметры Х ,1 : управленческое решение о выборе проекта, т.е. выбранный проект X , характеризуемый набором показателей I .
Правила СПР: совокупность моделей, методов и алгоритмов, используемых для нахождения оптимального решения формализованных основных задач при выведении ОРВ из потребления.
Внешняя среда: участие в международной интеграции, уровень развития экономики и техники, состояние окружающей среды, социально-демографические, природно-климатические и другие факторы страны, рыночная, социальная, промышленная, транспортная, телекоммуникационная инфраструктуры региона и др., производственные и финансовые связи предприятия, наличие конкуренции и т.д.
Обратная связь в СПР характеризует различную информацию, поступающую от лица, принимающего решение (к "процессу"), или к лицу, от которого поступила указание на необходимость решения проблемы ("вход"). Поступление информации обратной связи может быть связано с дополнительными требованиями об уточнении или доработки решения, с появлением инновационных технологий и другими факторами.
Предложенной обобщенной схеме процедур соответствует постановка
задачи выбора проекта: для заданного множества входных параметров Р из проектных предложений X выбрать X , при котором набор показателей I будет достигать наилучшего значения.
Концепция устойчивого развития является концепцией интеграции динамических изменений, при которой эксплуатация ресурсов, размещение инвестиций, направления технического и социального развития обеспечивают усиление потенциала для удовлетворения текущих и будущих потребностей человечества [41].
В этом контексте устойчивое развитие можно рассматривать как результат взаимодействия окружающей среды, экономического развития и социальной устойчивости общества.
Перечень индикаторов устойчивого развития (ИУР), предложенный экспертами ООН, может рассматриваться как отображение основных задач устойчивого развития релевантным множеством эмпирических количественных или качественных данных. Это отображение строится на основе задач, изложенных в разделах Повестки дня 21 [95]. В таб. 6 приведен фрагмент перечня ИУР ООН с индикаторами состояния атмосферы и экономического развития [96].
Взаимосвязь между компонентами устойчивого развития привела к тому, что многие индикаторы, выбранные для моноторига состояния в конкретной тематической области, имеют прямое отношение к другим тематическим областям, т.е. в определенной мере отражают состояние и в других тематических областях. Таким образом, один и тот же индикатор можно использовать не только для тематической области, для которой он изначально предназначен, но и для области с ней связанной [96]. Например, показатель занятости населения, включенный в перечень в качестве индикатора экономического развития, может использоваться также и в категории "Бедность", относящейся к социальной устойчивости общества.
На рис. 6 представлено количественное распределение индикаторов с учетом взаимосвязанности тематических областей устойчивого развития, где в скобках указано число основных индикаторов. Примечательно, что все экологические индикаторы имеют прямое отношение и к другим тематическим областям.
В руководстве к ИУР также отмечается, что многие индикаторы помимо прямого отношения имеют также косвенное отношение к какой-либо категории. Например, индикатор общественного развития "Уровень образования населения", имеет также прямое отношение к экономическому развитию, что в свою очередь влияет на уровень потребления энергии и сырья, производству отходов и использованию транспорта [96].
Исходя из изложенного выше, сделан вывод, что в качестве критериев-индикаторов оценки и выбора проектов с целью выведения ОРВ из потребления необходимо рассматривать в приоритетном порядке индикаторы устойчивого развития, входящие в «общую часть».
Предложенный набор критериев-индикаторов остается открытым и может быть расширен дополнительными критериями-индикаторами с учетом специфики локальной внешней среды.
Усилия по интеграции экологических задач в сферы политических решений в ЕС привели к принятию на Готенбургском совещании на высшем уровне в 2001 г. "Стратегии устойчивого развития Европейского союза "[97]. Европейская стратегия была сфокусирована на 6 темах, к которым впоследствии в результате дальнейших дискуссий по устойчивости в ООН и ЕС были добавлены еще четыре относящиеся к экономике темы [98].
Обновленная редакция Стратегии была одобрена Советом Европы в июне 2006 года [99]. Перечень индикаторов двух высших уровней из трех разработанных в целях мониторинга прогресса в выполнении Стратегии ЕС представлен в приложении 2 [100].
На стадии предпроектного анализа необходимо определить набор прогрессивных технологий, т.е. область допустимых технических решений. Для этих целей обычно используются национальные справочные материалы и рекомендации ООН [9,11].
В 1996 г. в ЕС была одобрена Директива Совета Европейского Союза 96/61/ЕС о комплексном предотвращении и контроле загрязнений. Директива обязывала страны обеспечить защиту и охрану окружающей среды путем применения "наилучшей доступной техники" (Bes, Available Technlque, сокращенно ВАТ). ВАТ определялась как "... наиболее эффективна. „ совершенная стадия развития деятельности и методов ее осуществления, которые демонстрируют практическую пригодность конкретной техники дяя обеспечения минимальных значений эмиссии вредных веществ, установленных в целях предотвращения, а если это практически невозможно, уменьшения эмиссии вредных веществ и воздействия на окружающую среду" [101]. В контексте принятия в ЕС Директивы было учреждено Европейское бюро комплексного предотвращения и контроля загрязнений с целью ускорения обмена информацией в рамках ЕС о ВАТ и их разработке. Европейское бюро публикует справочные материалы по ВАТ, названные BREFs [102] BREFs являются основным справочным материалом для компетентных органов, выдающих разрешение на производственную деятельность предприятия, которая представляет собой значительный потенциально опасный источник загрязнения. Деятельность Бюро рассматривается как вклад ЕС в глобальный процесс, инициированный Встречей на высшем уровне по устойчивому развитию, поскольку материалы доступны для стран вне зависимости от членства в ЕС. ВАТ не только включает в себя технологию, но также и эксплуатационные характеристики установок, использующих данную технологию, для того, чтобы обеспечить высокий уровень защиты окружающей среды в целом.
