Моделирование процессов производства и потребления минеральных ресурсов с использованием ГИС-технологий

Актуальность проблемы. Топливно-энергетическая промышленность, связанная с производством и потреблением минеральных ресурсов, включает в себя предприятия нескольких отраслей и является не только самой трудоемкой и капиталоемкой, но и в качестве элемента минерально-сырьевой базы (МСБ) фундаментом экономического развития и обеспечения жизнедеятельности страны. Её основной задачей является обеспечение устойчивого развития российской экономики без ограничении со стороны МСБ, т. е. гармонизация основных материальных характеристик мировой системы. В экономике любой страны мира основную роль играет минерально-сырьевой комплекс, и с каждым годом растут объемы и спектр потребляемых минеральных продуктов (МП) в связи с развитием новых технологий и усложнением производимых изделий. В связи с этим необходимо грамотное планирование и прогнозирование перспектив развития МСБ. Используемые в настоящее время методики прогнозирования не позволяют в достаточной мере учесть резкую изменчивость социально-политических, экономических, экологических и других факторов, что существенно влияет на качество таких прогнозов.

Поэтому создание системы моделирования динамики сложных природно-технических систем в части добычи и потребления минерально-сырьевых ресурсов (МСР), в том числе с целью проведения всестороннего анализа влияния горнопромышленных систем на основные макроэкономические показатели стран с разным уровнем развития экономики, является актуальной задачей современности.

Целью исследования является повышение эффективности народного хозяйства в сфере производства и потребления минерально-сырьевых ресурсов, путем обеспечения информацией и поддержкой принятия управленческих решений с использованием компьютерного моделирования и ГИС-технологий.

Идея работы заключается в применении системы агрегированных каскадных моделей потребления минерально-сырьевых ресурсов (MCP) для динамического моделирования процессов добычи, переработки сырья и реализации товарной продукции с целью повышения эффективности народного хозяйства в целом.

Объектом исследования являются процессы добычи и потребления MCP на примере деятельности многоотраслевых компаний по добыче нефти, производству и потреблению МП на её основе.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Создан метод компьютерного моделирования добычи и потребления минеральных ресурсов с применением ГИС-технологий, отличающийся использованием композитных пространственных моделей размещения и функционирования системы предприятий по производству и потреблению МП и транспортированию промежуточных продуктов между ними, а также конечных продуктов потребителям, и позволяющий разрабатывать эффективные стратегии развития указанных систем.

2. Предложена иерархическая схема классифицирования процессов добычи и переработки жидких минеральных ресурсов и получаемых продуктов, которая позволила создать интерфейс между каскадными (стадиальными) моделями процессов переработки MCP в пространстве и во времени.

3. Разработаны каскадные (стадиальные) модели процессов производства и потребления MCP и алгоритмы их реализации, отличающиеся наличием общего пространственно-временного интерфейса и позволяющие определять эффективность функционирования систем соответствующей стадии производства.

4. Созданы композитная имитационная модель процессов производства и потребления MCP и алгоритм моделирования, позволяющие системно исследовать стратегии функционирования заданного множества взаимодействующих производств и потребителей МП в пространстве и во времени с целью выбора наилучших среди них.

5. Создана система моделирования процессов производства и потребления MCP с использованием ГИС-технологий, позволяющая реализовать имитационное моделирование функционирования больших минерально-сырьевых систем в пространстве и во времени с целью оценки степени их эффективности и нахождению путей их развития.

Достоверность научных положений, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным использованием методов системного анализа, статистических исследований и компьютерного моделирования, соответствием результатов модельных расчетов реально полученным на практике.

Научная значимость работы заключается в разработке моделей, методов и алгоритмов компьютерного моделирования производства и потребления MCP страной или ее регионом, позволяющих оценивать и прогнозировать развитие организационно-технических систем определенной области производства и потребления MCP.

Методы исследований. В работе использованы методы имитационного моделирования (метод Монте-Карло), объектно-ориентированной методологиитеории вероятностей и математической статистикиэкономического анализа, ГИС-методы.

Практическая значимость работы состоит в разработке комплекса программ и методики имитационного моделирования производства и потребления MCP, применение и использование которых позволяет системно оценивать и прогнозировать развитие экономики стран и регионов в части потребления MCP.

Теоретической и методологической основами исследования явилось научное наследие отечественных и зарубежных ученых в области экономической теории, системного анализа, экономико-математического моделирования: Аганбегян А. Г., Александров В. В., Багриновский К. А., Гвишиани Д. М., Гранберг А. Г., Дьячко А. Г., Егоров В. А., Иванилов В. Ю., Канторович Л. Н., Кайя И., Клейн Л. Р., Коссов В. В., Леонтьев В. В., Линнеман Г., Матросов В. М., Медоуз Д., Мензи Д., Месарович М., Моисеев H.H., Немчинов B.C., Нейман Дж.Ф., Новожилов H.A., Пестель Э., Петров A.A., Покровский В. Н., Поспелов И. Г., Пучков Л. А., Редкозубов С. А., Роберте П., Стебниц В., Тинберген Я., Трапезников В. А., Форрестер Дж., Эррера А., Р. Фриш, Т. Хаавелмо.

Информационной базой для теоретических выводов явились материалы аналитических и статистических центров: данные Госкомстата РФ [17]- Данные Независимой службы официальной статистики и анализа энергетики правительства США (Energy Information Administration — EIA «Official Energy Statistics from the U.S. Government») 1992;2007 гг. [39]- Данные Международного энергетического агентства — «Ключевая Мировая Энергетическая Статистика» (International Energy Agency — IEA «Key World Energy Statistics») 2002;2009 гг. [40]- Данные общей статистики мировой энергетики, предоставленные компанией Бритиш Петролеум — BP Statistical Review of World Energy 1972;2009 [38]- РосБизнесКонсалтинг — аналитика и статистика, Россия [29]- Данные Всемирного энергетического совета — The World Energy Council [45]- Годовые отчеты о деятельности 1999;2009 гг. и справочная аналитика Компания ОАО «ЛУКОЙЛ», Россия [20]- Годовые отчеты Компании ОАО «Газпром нефть», Россия [21].

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на семинарах международного симпозиума «Неделя горняка» МГГУ (2008;2011 гг.), кафедры АСУ Московского государственного горного университета. Разработанные модели, алгоритмы и комплекс программ используются в Сибирской угольной энергетической компании (ОАО «СУЭК») и учебном процессе МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, все в изданиях, входящих в список, рекомендованный ВАК Минобрнауки России для публикации результатов исследований по диссертационным работам.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 137 страницах, включает 7 таблиц, 57 рисунков, список литературы из 60 наименований.

Основные выводы и результаты работы, полученные лично автором:

1. Проведен экономико-статистический и структурный анализ систем производства и потребления MCP на примере нефтедобывающей отрасли;

2. Разработана иерархическая классификация процессов добычи жидких MCP и потребления МП их переработки, позволяющая объединить отдельные стадии моделирования переработки и потребления MCP в единую систему имитационного моделирования;

3. Выбрано направление и создан наиболее рациональный способ моделирования сложных природно-технических систем;

4. Разработаны имитационные каскадные (стадиальные) пространственно-временные модели процессов переработки MCP и реализации полученных МП с использованием систем таких моделей создана композитная модель процессов производства и потребления;

5. Разработаны алгоритмы моделирования развития МСБ страны в нефтедобывающем секторе, отличающиеся использованием системы каскадных уровневых балансовых моделей;

6. Разработан метод компьютерного моделирования добычи и потребления MCP с применением ГИС-технологий, отличающийся использованием композитных пространственных моделей размещения и.

131 функционирования предприятий по производству и потреблению МП;

7. Создана методика имитационного вероятностного моделирования производства и потребления MCP;

8. Создан программный комплекс моделирования процессов производства и потребления MCP и проведена проверка его функционирования на примере компании ОАО «ЛУКОЙЛ»;

9. Проверка адекватности созданных моделей, алгоритмов и программных средств на примере нефтедобывающей компании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящей работе решена актуальная научная задача разработки метода, моделей и алгоритмов прогнозирования перспектив развития экономики страны (региона) в части производства и потребления MCP с помощью компьютерного моделирования с использованием ГИС-технологий.