Актуальность работы. Проблемы эффективного производства, использования и сбережения топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) изучаются и решаются сегодня на международном, национальном и региональном уровнях.
Актуальность и особая значимость этих проблем для обеспечения устойчивого развития общества в целом и каждого региона в отдельности определяет необходимость их глубокой и детальной проработки на методологическом и практическом уровнях с позиций взаимосвязанности и специфичности задач и интересов регионов. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является всеохватывающей сферой экономики любого региона, влияющим на ее конкурентоспособность и социальную стабильность в регионе.
Для России особую актуальность имеют задачи повышения эффективности функционирования и развития энергоснабжающих организаций (ЭСО) в условиях их реформирования, особенно это относится к отрасли коммунальной энергетики, учитывая высокий износ основных фондов и низкий уровень платежеспособности потребителей.
Реформирование энергетики в России и мире происходит в направлении разделения вертикально-ориентированных энергетических компаний на генерирующие, транспортно-распределительные, сбытовые и обслуживающие структуры. Идет появление новых ЭСО, активно противостоящих на рынке энергии давно позиционированным на нем ЭСО в борьбе за клиентов. На рынке образовались новые, сложные отношения, много партнеров, с которыми необходимо взаимодействовать, обмениваться информацией. Возникает необходимость в использовании информационных технологий.
В настоящее время в России, странах СНГ, Европейском союзе и ряде международных организаций выполнены и реализуются национальные и международные программы по технической помощи и сотрудничеству в сфере энергоэффективности и энергосбережения для различных регионов, целью которых является решение ранее названных проблем. На данный момент результаты их реализации, в том числе и информационные ресурсы, применяемые инструменты и технологии эффективного менеджмента не взаимоувязаны, малоизвестны большому кругу потенциальных пользователей-руководителей ЭСО, сложны в повседневной практике их использования. Это не позволяет эффективно активизировать их при решении накопленных проблем, реализации новых проектов. Кроме того, для получения своевременных и объективных решений в сфере управления энергетическим и коммунальным секторами экономики необходимы соответствующие базы данных и знаний, включающие в себя мониторинговую информацию (учетную, экспертную, измерительную), нормативно-методические и нормативно-правовые знания, определяющие критериальную базу спектра возможных решений, а также библиотеки необходимых интеллектуальных инструментов и систем поддержки решений.
Поэтому одним из приоритетных направлений решения проблем управления ЭСО следует считать создание интеллектуальных информационных технологий.
Большой вклад в разработку проблем управления системами энергетического и коммунального комплекса с использованием экономико-математических методов и моделей, измерительно-вычислительных и экспертных систем, информационных технологий внесли такие ученые как Беляев Л. С., Воропай Н. И., Кононов Ю. Д., Малахов В. А., Макаров А. А., Мелентьев JI.A., Непомнящий В. А., Подковальников С. В., Прокопчина С. В., Санеев Б. Г., Стенников В. А., Суслов Н. И., Шапот Д. В., Федяев А. В. и др.
Однако, как показывает обзор современного состояния информационных технологий управления энергетикой и коммунальным комплексом, приведенный в работе, в настоящее время отсутствуют информационные системы аналитического типа для принятия управленческих решений в условиях значительной неопределенности информации и риска, что характеризует реальные условия функционирования ЭСО. Мало ведется исследований, оценивающих результаты функционирования ЭСО от проводимой государством тарифной и инвестиционной политики в условиях реформирования энергетики и коммунального хозяйства.
В связи с вышесказанным, актуальным является формирование концептуальных основ управления энергоснабжающими организациями и построение информационных технологий поддержки решений для анализа и прогнозирования результатов влияния тарифов на регулируемые энергоресурсы на социально-экономическое развитие региона, расходы бюджетов и уровень платежей населения за коммунальные услуги. Разработка таких систем требует создания:
— комплексной распределенной информационной базы по топливно-энергетическим ресурсам, а также связанными с ними субъектами деятельности и управления в регионе;
— интегрированной базы нормативно-правовых и нормативно-методических (национальных и международных) документов в виде электронных библиотек энергетического и коммунального комплекса региона;
— системы ведения энергетического мониторинга, паспортизации, энергетического, экологического и финансового аудита для энергоснабжающих организаций, определения динамики и тенденций их развитияи.
— системы математических моделей для интеллектуальной поддержки управления энергоснабжающими организациями и коммунальным комплексом региона;
— специализированных программных средств для реализации процедур эффективного управления топливно-энергетическими ресурсами в системе взаимодействия: энергоснабжаю щая организация — муниципалитет — субъект Федерации;
— обучения и трансферта знаний по управлению энергоснабжающими организациями и коммунальным комплексом в регионах Российской Федерации и странах СНГ.
Целью данной работы является разработка научно обоснованных технических и технологических решений по созданию и использованию информационных технологий, обеспечивающих поддержку принятия решений по развитию энергоснабжающих организаций для обеспечения энергетической безопасности территории, выработке эффективной тарифной и инвестиционной политики для энергетического и коммунального секторов экономики.
Основными задачами работы являются:
1. Формирование концептуальных основ управления ЭСО и построение на этой основе интеллектуальных информационных технологий поддержки решений.
2. Создание и адаптация моделей функционирования и развития ЭСО как сложных объектов на основе методов системного анализа, байесовских интеллектуальных технологий, когнитивных и имитационных моделей.
3. Создание и ведение энергетических паспортов по каждой ЭСО в регионе, а также баз данных нормативно-правовых документов, нормативов, стандартов и инвестиционных проектов для разработки программ развития коммунальной инфраструктуры территориального образования, реализации технологии формирования тарифов для ЭСО, их публичного обсуждения.
4. Создание информационной технологии ведения мониторинга, учета, энергои финансового аудита деятельности ЭСО.
5. Создание и использование технологии ситуационного центра для расчетов тарифов для ЭСО и комплексного анализа влияния установленных тарифов на социально-экономическое развитие региона.
6. Создание и использование методических и учебных пособий для обучения и трансферта знаний по управлению ЭСО.
Объектом исследования являются проблемы эффективного производства, использования и сбережения топливно-энергетических ресурсов.
Предметом исследования является система управления объектами энергетического и коммунального комплекса в условиях их реформирования.
Методы исследований. Теоретическая часть работы выполнена на основе методов теории управления, системного анализа, математической статистики, теории нечетких множеств и регуляризирующего байесовского подхода, принципов и подходов международных стандартов и рекомендаций в сфере управления, энергетики и коммунального комплекса.
Экспериментальная часть работы выполнена на основе байесовских интеллектуальных технологий, когнитивных и имитационных моделей прогнозирования с применением методологии искусственного интеллекта, нечетких систем. Использовались интеллектуальные программные средства, реализованные на современной компьютерной базе.
Для решения поставленных задач использовались современные методы экономической статистики, методы многомерной статистики.
Исходные теоретико-методологические посылки, используемые в ходе подготовки диссертации, основываются на трудах большого числа как отечественных, так и зарубежных исследователей: Кононова Ю. Д.,.
Максимова В.И., Нариньяни А. С., Непомнящего В. А., Ногина В. Д., Прокопчиной С. В., Суслова Н. И., Шапота Д. В., Ансофа И., Гуда И., Де Грота М., Заде JI., Карайя К., Масаловича А., Робертса Ф., Скурихина В. И., Хофмана Д., Форрестера Дж., Эванса Р., Эйкхоффа П. и др.
Информационная база исследований включает научные источники в виде данных и сведений из книг, журналов, материалов научных конференций, статистических материалов органов региональной статистики, отчетов и информационных материалов ЭСО, аудиторских заключений, нормативно-правовых документов, стандартов, нормативов, результаты собственных расчетов и обоснований.
Научная новизна.
В диссертационной работе предложен оригинальный научно-обоснованный подход к созданию информационной технологии поддержки управляющих решений для функционирования и развития ЭСО на основе эффективной тарифной и инвестиционной политики с использованием системы взаимосвязанных моделей. Изложены научно-обоснованные технические и технологические решения: методы, алгоритмы и информационно-аналитические системы, внедрение которых вносит значительный вклад в повышение энергобезопасности регионов и предприятий и обеспечивает предсказуемость влияния тарифов для ЭСО на социально-экономическое развитие территории.
Получены следующие основные результаты, обладающие научной новизной:
1.Впервые сформулированы принципы и требования к созданию системы поддержки управляющих энергетических решений как информационной технологии.
2. Разработана методика синтеза алгоритмов построения структуры измеряемых и интегральных показателей для оценки состояния энергоснабжшощей организации, что позволяет агрегировать разнородные показатели, получаемые из разных источников информации.
3. Предложены информационные технологии байесовских интеллектуальных измерений (БИИ) для определения влияющих факторов и для управления энергетической ситуацией в условиях риска и неопределенности, что позволяет сформировать единое пространство свойств ЭСО и среды их функционирования.
4. Предложена методика системного анализа проблем в энергетике региона с помощью совмещения SWOT-анализа и STEPLE-анализа (усовершенствованного для отрасли энергетики PESTанализа) и технология когнитивного анализа тарифообразования в энергетике региона, что повышает достоверность результатов и увеличивает спектр источников информации для ее обработки.
5. Предложена модель формирования розничного рынка электроэнергии для региона, позволяющая рассчитать балансы рынка электроэнергии, доходы ЭСО, тарифы на электроэнергию в разрезе зон региональных энергетических рынков и конечных потребителей.
6. Разработаны когнитивные и имитационные модели в составе ситуационного центра регулирующих органов, позволяющие рассчитывать влияние тарифов в энергетике и коммунальном комплексе на экономику региона и уровень жизни населения.
7. Предложена информационная технология формирования топливно-энергетического баланса, включающей решение задачи по оптимизации топливного баланса для муниципальных образований региона.
Практическая ценность.
Практическая ценность результатов работы состоит в том, что их применение позволяет решать следующие актуальные задачи:
1. Обеспечить синтез структуры показателей показателей ЭСО как объекта управления и их оценку.
2. Производить достоверную оценку и контроль технического, экономического и финансового состояния ЭСО.
3. Строить динамические модели для оценки и анализа конечных и интегральных показателей состояния энергоснабжающих организаций и эффективности использования энергоресурсов, позволяющие определить необходимую валовую выручку и тарифы.
4. Вести анализ последствий реализации тарифной политики в энергетике региона и определять уровни воздействия управляемых факторов тарифной политики на итоговые показатели развития основных отраслей экономики и уровень жизни населения Томской области.
5. Формировать топливный баланс региона, основанный на реальных данных теплоснабжающих предприятий, потребностях поселешш в топливно-энергетических ресурсах и возможностях их финансовых ресурсов.
8. Формировать и вести энергетический паспорт ЭСО, территории на уровне муниципального образования, региона.
9. Осуществлять формирование экспертных заключений вариантов тарифов, различных аналитических зависимостей, планов и отчетности, используя базы данных в виде паспортов ЭСО и соответствующие программные системы.
10. Использовать разработанные методы и модели управления ЭСО для обучения студентов ВУЗов и повышения квалификации менеджеров ЭСО и представителей органов власти муниципального уровня.
Применение предлагаемых в диссертационной работе информационно-аналитических систем поддержки решений для реализации и развития планирования производства и сбыта коммунальных услуг, оптимизации топливно-энергетического баланса имеют большую практическую значимость для решения задач тарифной и инвестиционной политики. Они используются регулирующими органами, органами власти разного уровня, инвесторами, администрациями энергоснабжающих организаций.
Положения, выноснмыс на защиту.
1. Принципы управления объектами энергетики и коммунального хозяйства в условиях реформирования и задачи информатизации управления энергоснабжающими организациями.
2. Модели и структуры показателей и методики их синтеза для оценки состояний и управления функционированием и развитием энергоснабжающих организаций на основе регуляризирующего байесовского подхода, обеспечивающие адекватное представление объекта и системы управления в условиях неопределенности, активного влияния среды и рисков.
3.Принципы и информационные технологии процессов энергомониторинга, энергоаудита и принятия управленческих решений на уровне региона и его бизнес-единицы — предприятия как единого процесса управления энергоресурсами с целью обеспечения энергоэффективности и энергобезопасности.
4. Методы системного анализа выявления проблемных ситуаций в управлении региональным энергетическим и коммунальным хозяйством, информационные технологии анализа влияния тарифной политики на социально-экономическое положение региона.
5. Принципы построения и информационные технологии для обеспечения работы регионального ситуационного центра для формирования тарифной политики в энергетическом комплексе региона.
6. Программные системы для решения задач региональной энергетики: модели и методы расчетов расходов населения и бюджета за коммунальные услуги, топливно-энергетического баланса, моделирования структуры розничного рынка электроэнергии, расчета тарифов на энергоресурсы.
Реализация результатов работы Результаты работы внедрены и использовались:
— администрацией Томской области при разработке Концепции и Программы модернизации основных фондов ЖКХ Томской области на 2005 -2010 гг.;
— региональной энергетической комиссией Томской области при формировании и ведении паспортов ЭСО, для разработки методических материалов подготовки данных и реализации информационной технологии формирования экспертного заключения по установлению тарифов для ЭСО;
— ОАО «Томсктрансгаз» для отработки информационной технологии энергообследования предприятия как типовой структуры линейно-производственного управления магистральным газопроводом;
— ОАО «Томскэнерго» для исследования динамики розничного рынка электроэнергии в Томской области при реформировании отрасли энергетики и моделирования необходимой валовой выручки и расчетов тарифов;
— ФГУП «Сибирский химический комбинат» для расчетов вариантов разделения энергетического комплекса предприятия при его акционировании и моделирования необходимой валовой выручки и расчетов тарифов;
— ОАО «Томские коммунальные системы» для моделирования затрат ЭСО и формирования тарифов;
— администрацией Томского района Томской области при разработке муниципального энергетического плана и инвестиционной программы района;
— некоммерческим Фондом развития региональной энергетики (г.Томск) при создании пакета программ «Boiler's» для загрузки и ведения паспортов теплоснабжающих организаций, расчета тарифов по тепловой энергии.
Результаты исследований использованы в учебном процессе на кафедре экономики и управления городским хозяйством Томского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке студентов по специальности 80 502 «Экономика и управление на предприятии (городское хозяйство)», а также при переподготовке специалистов для энергоснабжающих организаций и органов местного самоуправления Томской области.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: международном научно-практическом совещании ассоциации «Сибирское соглашение»: опыт решения «Проблемы 2000» в регионах России. Томск 1999; III всероссийском совещании: энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. Томск 2002; международной конференции по мягким вычислениям, 25−27 июня 2002, Санкт-Петербург 2002; Российско-Американском форуме «Реформирование естественных монополий. Законодательство. Инвестиции», Вашингтон, 21−24 октября 2003; всероссийской конференции «Энергетика и предприятие: перспектива развития экономических отношений в условиях реформирования РАО ЕЭС России», Новосибирск 2003; всероссийской конференции: математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии. Иркутск 2003; V всероссийском совещании: энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России. Томск 2004; международной конференции по мягким вычислениям, 17−19 июня 2004, Санкт-Петербург 2004; международной конференции «Прикладные методы информатики в третьем тысячелетии» Казань 29−30 сентября 2004; международной конференцияии «Интеллектуальные технологии в экономике и бизнесе» 17−19 июня, Санкт-Петербург 2004; IV международной конференции «Современная электроэнергетика — 2005», Санкт-Петербург 2005; международной конференции по мягким вычислениям, 27−29 июня 2005, Санкт-Петербург 2005; международном форуме «Рациональное природопользование», 6−8 сентября 2005, Москва 2005; VI всероссийском совещании: энергоэффективность, энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России, 16−17 ноября 2005, Томск 2005; международной конференции по мягким вычислениям, 27−29 июня 2006, Санкт-Петербург 2006.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 72 печатные работы, включая 5 монографий, 49 статей и 18 публикаций тезисов и докладов в трудах всероссийских и международных конференций, конгрессов и симпозиумов. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 12 статьях в журналах, рекомендуемых ВАК для опубликования научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук.
Личный вклад.
Основные результаты диссертационной работы получены автором лично, как в индивидуальных исследованиях, так и при участии в работах, в которых развивались основные модели и методы совершенствования управления ЭСО.
Структура и объем диссертации
.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы и четырех приложений. Общий объем работы — 378 страниц, включая 144 рисунка и 30 таблиц.
5.4. Выводы по пятой главе.
1. Ежегодно растущий объем документооборота между регулирующими органами и ЭСО, в том числе и для установления тарифов на энергоносители, обусловливают необходимость применения СЭД, основная схема реализации которой приводится в работе.
2. Для реализации информационной технологии, позволяющей формировать варианты тарифов для ЭСО в автоматизированном режиме, в работе приведены результаты исследования существующей схемы формирования тарифов и предложена формализованная схема в виде графических схем процесса.
3. Предложенные формализованные схемы расчета тарифов для ЭСО реализованы в составе функциональных программных комплексов. Расчет и анализ экспертных заключений, получаемых на основании энергетического и финансового аудитов, вариантов тарифов, различных аналитических сводов и др. использует базы данных в виде паспортов ЭСО.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В диссертации изложены научно обоснованные технические и технологические решения: разработаны методы, алгоритмы и информационно-аналитические системы для решения задач с обработки информации для мониторинга, учета и управления энергоснабжающими организациями в условиях ее большой неопределенности и слабой формализуемости, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие современных информационных технологий поддержки решений в управлении энергетическими и коммунальными системами при их реформировании для повышения энергобезопасности регионов и предсказуемости влияния тарифов на ЖКУ на уровень жизни населения. Исследования выполнены полностью: доказательством достижения поставленной в работе цели по созданию эффективной системы управления ЭСО, соответствующей задачам реформирования энергетики и коммунального комплекса на основе информационных технологий аналитического типа, служат следующие выводы.
1. Предложены модели и структуры показателей и методики их синтеза для оценки состояний и управления функционированием и развитием энергоснабжающих организаций на основе регуляризирующего байесовского подхода, обеспечивающие адекватное представление объекта и системы управления в условиях неопределенности, активного влияния среды и рисков.
2. Определены типы и свойства источников и потребителей информации об энергоресурсах, показатели и критерии оценки состояния объектов энергетики с помощью байесовских интеллектуальных технологий, выделена с помощью процессного подхода типовая структура управления, а также сформулированы требования к разрабатываемым информационным технологиям аналитического типа, т. е. к системам поддержки принятия энергетических решений, обеспечивающие решение управленческих задач для ЭСО.
3. Предложена методика синтеза алгоритмов построения структур измеряемых и интегральных показателей для оценки состояния энергоснабжающей организации, позволяющая применить эффективные информационные технологии и создать работоспособные системы для энергомониторинга, энергоаудита и управления энергетическими ресурсами.
4. Принципы и информационные технологии процессов энергомониторинга, энергои финансового аудита и управления на уровне территории и ЭСО на основе предложенных методологических решений, представляющих эти задачи как единый информационно-измерительный процесс с возможностью контроля метрологических характеристик решений и оценкой риска принимаемых решений в рамках обоснованной критериальной основы, позволили решить задачи повышения энергоэффективности и энергобезопасности.
5. Предложены методы системного и когнитивного анализа для выявления существенных факторов взаимодействия ЭСО и внешней среды, установления характера связей между ними, что позволило осуществить настройку моделей на особенности управления на региональном рынке энергетических и коммунальных услуг и реализацию моделей для получения прогнозов развития рынка энергии и коммунальных услуг и анализа его инвестиционной привлекательности.
6. Предложены технологии ситуационного центра, обеспечивающие комплексный анализ процесса тарифообразования и оценки влияния тарифов на социально-экономическое развитие региона, уровень оплаты населением за ЖКУ и уровень бюджетных расходов.
7. Реализация предложенных в работе информационных технологий в виде универсального программного комплекса позволило создать и вести базы данных в виде паспортов ЭСО, муниципального образования и региона в целом, а также производить в автоматизированном режиме расчеты тарифов для ЭСО.
В результате выполненных исследований автор рекомендует органам исполнительной власти муниципального и регионального уровней, включая и органы госрегулирования ЭСО, управленческому персоналу ЭСО использовать следующие результаты диссертационной работы.
1. Предложенная структура, состав и технология работы информационно-аналитической системы «Энергоаналитик», созданная на платформе РБП/БИТ, может использоваться в качестве базовой для мониторинговых и управляющих информационных систем.
2. Структура, состав и технологии ситуационного центра могут использоваться органами госрегулирования для расчетов тарифов для ЭСО, анализа последствий роста тарифов для экономики региона и уровня жизни населения.
3. Предлагаемая система комплексного планирования производства и реализации коммунальных услуг на уровне муниципального образования обеспечивает ведение реестров имущества объектов коммунального сектора в составе паспортов ЭСО, реализацию расчетов потребности в ЖКУ, расчетов необходимых затрат на функционирование и развитие ЭСО, тарифы на услуги ЭСО, инвестиционные программы ЭСО и муниципального образования.
4. Предложенные методики и модели могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе для повышения квалификации менеджеров ЭСО, представителей органов власти разного уровня.
