Relation model of ecological and economic indicators in industrial and technological system

Abstract

The paper presents a mathematical model of the relationship between environmental and economic performance in complex industrial process systems based on the solution of multicriteria problem which involves finding an optimal solution at each stage of the life cycle of innovation.

Full Text

Вопросам взаимосвязи экономических и экологических показателей в настоящее время уделяется серьезное внимание в силу остроты и первоочередности экологических проблем, с которыми сталкивается постиндустриальное общество. Но исследования в этой области носят локальный характер, поэтому оценки взаимоувязывающие решения на различных этапах жизненного цикла инновационной продукции приобретают актуальность и формируют системный подход к решению эколого-экономических проблем. В связи с этим, можно говорить о том, что общая модель иерархической структуры экономического анализа должна складываться из поэтапной оптимизации на каждой стадии полного жизненного цикла (ПЖЦ) инновационной продукции, причем такого рода оптимизация в полной мере отвечает принципам динамического программирования и заключается в получении выигрыша от управления соответствующей подсистемой на каждом шаге. Возможный суммарный (общий) экономический эффект (Эобщ) в ПЖЦ может быть рассчитан по формуле (1): (1) где: Эпроект - экономический эффект, достигнутый на стадии проектирования; Эпр - экономический эффект, достигнутый на стадии производства; Ээксп - экономический эффект, достигнутый на стадии эксплуатации; Эрец - экономический эффект, достигнутый на стадии утилизации и рециклирования. При этом наилучшим результатом от управляющих действий можно считать максимальный размер экономического эффекта, который признается комплексным показателем ведения финансово-хозяйственной деятельности, и минимальный объем негативного экологического воздействия при реализации проекта в целом. Непосредственная процедура процесса оптимального управления предполагает прохождение двух взаимосвязанных стадий: во-первых, стадии предварительной или условной оптимизации, а во-вторых, стадии окончательной или безусловной оптимизации. Первая стадия характеризуется пошаговой оптимизацией, проводимой в обратном порядке, то есть от последнего этапа ПЖЦ к первому. Определяется желаемый результат и просчитываются начальные условия реализации проекта. Вторая стадия включает оптимизацию в естественном порядке и определение безусловного оптимального выигрыша. Взяв за основу рекуррентное соотношение при дискретных изменениях [1, с.173-177)], представим экономико-математическую модель в виде следующей системы уравнений. a) Для предварительной (условной) оптимизации выигрыш на всех шагах, начиная с m-го (с конца) до начального (нулевого) по двум критериям будет равен (2): , (2) где: - оптимальный выигрыш, достигаемый системой на соответствующем шаге; m - количество шагов оптимизации системы (в предлагаемом материале может быть приравнено к четырем в соответствии с этапами ПЖЦ); - состояние системы по экономическим критериям, в частности по экономическому эффекту; - состояние системы по экологическим критериям; Um - возможные управления системой на соответствующем шаге по экономическим критериям; Sm - возможные управления системой на соответствующем шаге по экологическим критериям. На последнем шаге и , так как за и нет другого состояния. Следовательно, зная желаемый (оптимальный) результат на m-шаге, определяем оптимальный выигрыш на m-1 шаге с учетом возможностей по управлению, на m-2 шаге и т.д. до конца операционной цепочки, где значения функции и признаются условными оптимальными выигрышами. b) Для окончательной (безусловной) оптимизации фиксируются условия, при которых состояния и являются полностью известными, после чего осуществляется подстановка этих состояний в систему уравнений для условного оптимального выигрыша и . Тогда получится: , при оптимальном управлении на данном шаге: . Программируя оптимальное состояние системы, характеризующееся показателями , и управление U1, S1 определяется состояние , системы после первого шага: . Установив состояние , , аналогично фиксируется оптимальное управление на втором шаге , . После чего определяются значения и и т.д. Завершающим элементом оптимизации становится определение шагов оптимального управления всем процессом трансформации системы от начального до конечного ее состояния и по экономическим и экологическим критериям. Таким образом, может быть определен алгоритм оценки и расчета эколого-экономических показателей инновационной продукции промышленно-технологической системы, который также интерпретируется как алгоритм аудита качества проектов по созданию инновационной продукции производственного комплекса в полном жизненном цикле (рисунок 1). Его качественные компоненты сводятся к начальной оценке экономической и экологической состоятельности проекта, моделированию уровней изменения экономических показателей при внесении корректировки по экологическим критериям и выявлению оптимального спектра управляющих воздействий на систему, обеспечивающих желаемый результат. Рисунок 1. Алгоритм аудита качества проектов по созданию инновационной продукции промышленно-технологической системы Следует учесть, что для реализации сформированной модели необходима глубокая реорганизации бизнес-процессов и обеспечение обратной связи между всеми подсистемами, так как результаты взаимодействия элементов системы поодиночке не создадут эмерджентного эффекта и будут малоэффективными. Подобная специфика связана также с тем, что решение, затрагивающее многосторонние аспекты создания инновационной продукции, не может быть подготовлено одним специалистом, так как он будет компетентен только в своей области знаний. Поэтому для осуществления тесного взаимодействия между структурами промышленно-технологической системы при создании и оптимизации сложной техники требуется проведение мероприятий по глубокому преобразованию подходов к управлению и формированию бизнес-процессов. Выводы С учетом вышеизложенного, при реализации данной модели представляется возможным достижение ряда эффектов, в частности, формирование совокупного синергетического эффекта, который заключается в сложении эффектов разных иерархических уровней и достижении максимальной ценности проекта, а также эффекта операционного левериджа, который сводится к своевременному пересмотру, переформированию и сокращению статей общих затрат и, как следствие, возможности экономии на условно постоянных затратах, которые являются основным источником риска управленческих решений.