Известия Южного федерального университета. Технические науки 2006 ВАК Область наук
- Экономика и бизнес
на тему «Моделирование процесса управления жизненным циклом твердых отходов в системе региональной экономики»
В.С. Вагин
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ В СИСТЕМЕ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ
Система управления формированием и утилизацией твердых отходов (ТО) в регионе должна обеспечивать адаптацию данной сферы к постоянно изменяющейся экономической, экологической, социальной среде региона, сохранение ее целостности и поддержание эффективности функционирования, то есть обеспечивать ее существование как системы с необходимым уровнем саморегуляции. Решение такой актуальной задачи может быть осуществлено с использованием методов математического моделирования.
Проблема моделирования системы организационного управления ТО в регионе обусловлена необходимостью поиска компромисса между целостностью представления системы их формирования, сбора, сортировки, переработки и утилизации и детализацией описания указанных компонентов в процессе реализации модели.
В качестве первого шага для разработки имитационной модели управления обращением ТО составим балансовую схему потоков ТО в системе полного их
жизненного цикла (рис.1), на которой фазовые переменные (X1, X2, X3,
у(4) X-5) Л(6)) б
Л , Л , Л ) описаны следующими балансовыми уравнениями:
X(1) – X(1 0) – X5) – X(1 4) – X2) – X(1 6) = 0 . (1)
X|'2'1 = X(1’2) – X^2’ 4) – X^2’ 6) – X^2’ 5) – X^2’ 0)
X(4) = X4) + X(2> 4) – X(4> 6) – X(4> 5) – X(4> 0)
X(6) = x(2’6) + X(4,6) – X(6’ 5) – X(6’ 0)
X (5) = x (1,5) + X (2,5) + X ^б,5) + X(4,5) – X (5’0)
(2)
(3)
(4)
(5)
х(3) = X (14) + X(12) + X (15) + X (2’4) + X (2’5) + X (2’6) + X (4’6) + X (65). (6)
х(0) = X(10) + X (2’0) + X (4’0) + X(50) + X(60). (7)
Уравнения (1) и (4) составлены в предположении, что все ТО, образовавшиеся в пунктах сбора, должны быть вывезены, и что вторичные ресурсы – потреблены.
Х(1,2), Х(1,4), Х(1,5), Х(1,Э), Х(2,4), Х(2,6), Х(2,5), Х(4,6), Х(4,5), Х(6,5), Х(5,Э) – перетоки ТО в системе их жизненного цикла. Обобщённо эти перетоки будем обозначать Х(у),где (у) е {(1,4);(1,2);(1,Э);(2,4);(2,б);(2,5);(4,б);(б,5)} (8)
При этом первый индекс означает, из какого блока (от какой фазовой переменной) происходит поток ТО, а второй индекс означает блок (фазовую переменную), куда поток ТО перетекает. Поскольку задача моделирования жизненного цикла ТО в регионе является распределённой, то введём обозначения: п(1) – количество зон или пунктов сбора ТО в регионе; п(2) – количество пунктов промежуточного сбора и сортировки ТО; п(4) – количество мусороперерабатывающих или мусоросжигающих заводов в регионе; п(5) – количество полигонов захоронения
ТО в регионе; п(6) – количество пунктов приёма вторичных материалов в регионе. Поскольку пункты приёма вторичных ресурсов специализированы, то нужно
тв
П(6) _ V п(б) ^
говорить и о специализированном множестве, т.е. п _ У ", , (9)
г_1
где тВ – количество различных типов вторичных ресурсов, сбор и переработка которых осуществляется в регионе.
——► потоки ТО
потоки, подлежащие перевозке Учитывая, что система сбора (её мощность и возможности) должна обеспечить
и(1>
полный сбор ТО, то : X(1) = ^ Хг(1) , (10)
г=1
где Хг(1) – поток твёрдых отходов на і-ом приёмном пункте. Согласно балансовой
схеме потоков ТО (рис.1) и выражениям (1) -(6), выражение для суммарных перетоков имеет вид: X(1’;) = а(г’;) • X(г), (11)
где а(1,1) – коэффициенты перетоков или распределения потоков ТО из і-го блока в j-й; і и j принадлежат множествам, определённым соотношениями (8). Очевидно,
что ^ ^) = 1, где і, j принадлежат множествам (8). А с учётом множества
' у
элементов в каждом из блоков жизненного цикла ТО выражение (11) примет вид:
и<г) п<
X<и) • Х™ , (12)
k=1 е=1
где – поток ТО из к-го элемента і-го блока в е-й элемент j-ого блока;
аЄ’;) – коэффициент перетока из к-го элемента і-го блока в е-й элемент j-ого блока.
п(1) п(Л
Очевидно, чтоа(г’;) = ХХа£,;), (13)
k=1 е=1
Тогда общая система уравнений, реализующих балансовую схему обращения ТО в регионе, представится в виде совместной системы уравнений (1) -( 7) и (12).
Блок финансового обеспечения (фазовая переменная Х(7)) описывает в имитационной модели управления жизненным циклом ТО движение финансов. При принятой в настоящее время системе финансирования обращения с ТО основные затраты на её осуществление происходят за счёт средств муниципальных бюджетов через систему установления удельных тарифов на сбор, переработку и захоронение отходов. Предлагаемая для построения модели схема финансовых потоков приведена на рис.2. На основе этой схемы
пТ п(6) Пи
х(7)=£т • х(,)+£б+£и (14)
г=1 ]=1 k=1
где Ті – і-й удельный тариф на определённый этап (сбор, транспортировка и т.д.)
обращения с ТО; Di – доходы от реализации j-го вторичного ресурса; ик – инве-
стиции в финансирование к-го проекта по совершенствованию процесса обращения с отходами; пТ – количество пунктов переработки вторичного сырья; пи -количество финансируемых инвестиционных проектов по обращению с ТО в регионе.
Очевидно, что Б, = (Сщ – Св, ) • X(6), (15)
где Сщ , Св, – стоимость реализации j-го ресурса и стоимость приёма j-го вторичного ресурса на приёмных пунктах. Предполагается, что тарифы покрывают
пт П
предполагаемые затраты: £т • х(і) >£з,(х), (16)
г=1 ,=1
где З,(X) – затраты на обращение с отходами j-го субъекта предпринимательской деятельности; Х={Х(1), Х(2),…, Х(13)} – множество фазовых переменных; nc
– количество субъектов предпринимательской деятельности в регионе. Тогда выражение (14) с учётом (15) примет вид:
пт п(6) пи
X(7) = £ ТГ X«' + X (Сщ – С в,) • X'6' + £ и, (17).
г=1 , =1 ,=1
Блок кадрового обеспечения – Х(8). Укрупненно весь кадровый состав системы обращения ТО можно разделить на управленческий (руководящий) и остальных работников, что оправданно с точки зрения целей моделирования.
Рассмотрим сначала неуправленческий персонал. Введем вектор удельных зарплат по должностям и категориям работников и = (и, …, и, ) рублей на человека, где к – число должностей. Количество работников, обеспечивающих j-й тип деятельности системы жизненного цикла ТО в общем случае может быть рас-
считано как ХД (1) = Р • Х(ну>] (1 -1) + 1(1) + е(1) ,
(18) где Х™ () – количество неуправленческого персонала в системе обращения с ТО; Р – матрица пропорций перемещения работников по должностям; X -прирост численности занятых; е – естественная убыль работников; t – время. Об-
щее количество работников по категориям должностей: (1) = Х Х^
-(8)
‘ нУ 1 1 =1
(19) необходимые средства на оплату труда получаются по формуле:
Рраб = Х^ • (20).
Обозначим долю численности (в процентах) управленческого персонала по
а
отношению к численности работников упр, среднюю удельную зарплату управленческого персонала в руб. Wyпp . Тогда Х^ = qyпp • Х^ , (21)
где Х^Пр – общее количество управленческого персонала, чел. Фонд оплаты труда
управленческого персонала задается соотношением Рупр = Wупр • Х(уПр . (22)
Ограничение на величину заработной платы ¥зп = (Рраб + Рупр ) £ Еот . (23)
.В блоках материально-технического обеспечения и прироста мощностей (Х(9), Х(12)) происходит увеличение и снижение количества необходимых ресурсов для функционирования отдельных элементов системы. В силу больших различий в типах производства и оказываемых услуг построить модель данного блока можно только на самом высоком уровне агрегирования. Модели строятся аналогично для каждого из блоков (1)-(6) общей модели.
Пусть Wij (т) – средняя обеспеченность материально-техническими ресурсами
и мощностями на единицу (тонну) обрабатываемых отходов (сортируемых, перевозимых, перерабатываемых и т.д.) ьго предприятия j-го блока модели (]=1,…6),
руб/т. Должно выполняться условие Wjj (т) > w" (т) , (24) где w" (т)
– нормативная обеспеченность. Тогда выражение для фазовой переменной Х(9),
п(,)
представится в виде: Х(9) = ХХ Wjj (т) • Х^ (25).
г }=1
Если Wij (т) < W- (т), то дополнительная потребность в оборудовании составит Х'“ = ХХ^(т)-У^в(т))-Х- , (26)
г 3
где Х,(-) – количество обрабатываемых i-м предприятием j-го блока модели отходов.
Введем ограничение на прирост мощностей
ХХЙ (т)-w,,(т))• Х- £ Гг, (27)
где Ет – объем запланированного финансирования прироста и обновления мощностей и материально-технического обеспечения.
Платежи за размещение ТО, экологические налоги, таможенные платежи
Доходы от Платежи, штрафы, иски за
реализации нарушение экологических
вторичных правил и норм обращения с
доходов ТО
Рис. 2. Схема финансовых потоков при обращении с ТО в регионе
Блок научно-технического обеспечения, характеризующийся фазовой переменной Х(10), включает в себя все научные исследования и опытноконструкторские разработки, направленные на исследование экологического состояния региона, связанного с утилизацией и захоронением ТО, на разработку и освоение прогрессивных технологий сортировки, утилизации и захоронения отходов. Количество производимых НИОКР может ограничиваться только объемом финансирования, отдача же от их внедрения затруднена и проявляется только с
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
определенным лагом, глубина которого очень различается в зависимости от типа разработки. Развитие этого блока является приоритетным, так как от его эффективной работы зависит снижение экологического ущерба от функционирования всей системы.
Блок инвестиционного обеспечения (Х(11)) включает целевые инвестиционные программы, в частности, финансируемые из государственного, регионального или муниципального бюджетов, направленные на обновление и модернизацию оборудования, технологий, рост мощностей и так далее. Конкретный их размер и направленность очень сильно варьирует в зависимости от территории и тяжело поддается формальному описанию. Будем предполагать, что в блоке прогнозирования (Х(13)) на основе анализа статистической информации как внутренней для системы управления ТБО, так и полученной из окружающей среды, имеется возможность получения прогнозов количества образуемых отходов Х^, спроса на
продукцию переработки Х^.
Перейдем к вопросу формулировки целевых функций (ЦФ) системы жизненного цикла ТО для постановки задачи оптимизации траектории ее развития. Начнём с минимизации образования ТО:
n(1)
ф1( х(1)) = У Хг(1)
1V ’ ^ 1 , (28)
i=1
"Хг(1) > 0, i = [1, n(1)]
где фд X(1)) – целевая функция минимизации образования отходов.
Вторая целевая функция управления – это минимизация ущерба наносимого окружающей природной среде (ОПС). Эта функция представляет собой сумму платежей за размещение отходов и исков за размещение ТО на несанкционированных свалках:
п(1) п(1) п(1) . .
ФД»)=) • X10 – С, +1Х(» -Ср = ХХ®(<Г> – С- +Ср) ®min (29)
i=1 i=1 i=1 ( )
VXf >0, i=[1,n(1)]
где Ф 2( X(1)) – целевая функция минимизации ущерба окружающей природной среде размещением ТО на полигонах и свалках (санкционированных и несанкционированных); Cp , Cu – нормативы платы за санкционированное размещение и исковой норматив за сброс ТО в ОПС.
Третья целевая функция Ф3 (х(б)) – максимизация использования вторичных ресурсов.
Ч п(б)
Ф3(X(б))=ХХ,(б)® max
i=1 (30)
Xf )> 0, i = [1; n(б)]
Четвертая целевая функция Ф 4 (х(б)) – максимизация прибыли от использования вторичных ресурсов:
>)
Ф4(X(б))=НСл, -С„)Х,(б) – З„]® max
i=1 (31)
" xf 0, i = [1,n(б}]
где Спі – стоимость реализации i-го ресурса, полученного из вторичного
сырья; Сві – стоимость приема i-го вторичного ресурса; Збі – затраты на переработку i-го вторичного ресурса в i-й ресурс.
Пятая целевая функция (Ф5(Х(1.2), X(2.6), X(4.6))) – максимизация сбора, сортировки и переработки отходов:
[и» n<2> n<2) „(6) „(4) „(6) 1
Ф,й«, X46)) =[ jyafXP +Xia“)Xif61 +Х£аГ)ХГ) Ь max
|^k=1 /=1 k=1 /=1 k=1 /=1 J
"412)> 0, k=[],„f1)^ /=1„(2)]; (32)
"X26)> 0, k =[l„2)] /=[l„6)];
"X46)> 0, k=1,„(4)]> /=[l„6)].
Шестая целевая функция (Фб(Х(у))) – минимизация всех транспортных издержек при обращении с ТО: Ф6 (х(г’1 0=XXC(г’ 1 )Х(г, 1), (33)
г 1'
где i, j принадлежат парному множеству (8); C(i,j) – стоимость перевозки единицы ТО из i-го в j-й блок жизненного цикла. Очевидно, что C(i,j) можно представить как множество стоимостей перевозки из любого k-элемента i-го блока в 1-элемент
j-го блока: C(iJ) ^ {с^1)}, k = [l,„(г)], / = [l,„(l)] (34)
Если считать, что стоимость перевозки единицы ТО зависит от расстояния, то
ck;j ) = с • Lk/1), (35)
где С – стоимость перевозки единицы ТО на единицу расстояния, принятая в регионе; L^1) – расстояние между k-м элементом i-го блока и 1-м элементом j-го блока жизненного цикла ТО. Тогда
. . „(г ) „( 1 )
ф 6 (х0,1)) = X X X £ с • Xk;j) • ¿k,J) ® max
г 1 k=1 1=1 (36)
Хи1) > 0, (г, 1 )є множеству (2.2.7),
k = [і,и(г, і = [і,и.
О реализации интегрального критерия управления обращением ТО в регионе -максимуме прибыли – можно говорить, когда все участники этого процесса или объединены в общую коммерческую организацию, или государство в лице региональных и муниципальных органов власти имеет контрольный пакет акций или долю в собственности корпорации, дающей право осуществлять внешнее управление, не отменяя рыночные механизмы их функционирования. Но современные реалии таковы, что ТО еще не стали полностью товарами, а нормативы платы за их сбор, транспортировку, утилизацию и переработку не покрываются в полном объеме платежами населения, коммерческих структур и промышленных предприятий, т.е. финансовое обеспечение процесса обращения ТО осуществляется через бюджеты муниципальных образований. Следовательно, основным внешним управляющим воздействием на систему обращения ТО выступает финансовый механизм управления через систему тарифов. Но именно такой механизм своеобразного «государственного или муниципального закона» создает возможность конкуренции между субъектами рынка по обращению с ТО, с превращением его в доходную сферу производства в регионе. Согласно этой схеме, доходы от реализации вторичных ресурсов являются доходной частью предприятий по переработке отходов. Существующая же система расчетов тарифов, которая уменьшает тариф
на величину доходов от реализации вторичных ресурсов, не стимулирует предприятия на извлечение вторичных ресурсов, т.к. действует схема: чем больше доходов от реализации вторичных ресурсов, тем меньше тариф на переработку одной тонны ТО. А налоги, иски, штрафы предприятия платят из собственных доходов.
Поскольку идентифицировать конкурентную рыночную ситуацию в регионе не представляется возможным, опишем в общем виде интегральный критерий прибыли от обращения с ТО в регионе, подразумевая, что в конкретной ситуации, наряду с вышеприведенными критериями (Ф1, ••• ,Ф6) и интегральным критерием (Ф7) необходимо учитывать критерий прибыли отдельных субъектов обращения с отходами (Ф7к, k = [1, Пс ]), где Пс – количество субъектов рынка обращения с
твердыми отходами.
Таким образом:
удельный тариф ^=1 – тариф за сбор ТО, i=2 – тариф за транспортировку ТО и т.д.); пТ – количество применяемых в регионе удельных тарифов за обращение с ТО; Зi – затраты на функционирование ьго субъекта обращения с ТО; пс – количество субъектов по обращению с ТО в регионе; Д – доходы ]-го субъекта по обращению с ТО за счет реализации вторичных ресурсов; Пп, Пш, Пи – суммарные по региону платежи, штрафы и иски, взыскиваемые с субъектов по обращению с ТО за загрязнение ОПС и др.
Удельные тарифы на обращение с ТО являются фиксированными и определяются муниципальными или региональными органами власти [1-3].
Таким образом, если записать правые части выражений (1-4) условно в виде функционала И(х) и объединить их с целевыми функциями управления обращением ТО (Ф1,…,Ф7), получим в общем виде многокритериальную задачу управления обращением с отходами в региональной системе:
' X(г >= ^ (X), X = {х(1), X(2) ,•••, X(13)} 7 = [1,6];
Ф1 (X(1))® тт;
Ф 2 (X(1))® тт;
Ф3 (X(6))® тт;
Ф4 (X(б))® тт;
Ф5(X^))® тт, (7,])е {(1,2);(2,6);(4,6)};
(37),
7=1 7=1 ;=1
Xе {X(1),X(2),…,X(13)} – множество фазовых переменных; Т
i-Ый
где N т) – ограничения для i-той фазовой переменной, определяемые исходя из
технических, экономических и экологических условий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Методика расчета тарифа за сбор твердых бытовых отходов: Методические указа-ния/Вайсман Я.И., Коротаев В.Н., Стафейчук И.Б., Чечекин С.В.; Пермский Государственный Технический Университет. Пермь, 2003.-С.26.
2. Методика расчета тарифа на обезвреживание ТБО: Методические указания/ Вайс-ман Я.И., Коротаев В.Н., Стафейчук И.Б., Чечекин С.В.; Пермский Государственный Технический Университет. Пермь, 2003. -С.41.
3. Лихачев Ю.М. и др. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт – Петербурге за 1980 – 1999 годы. СПб, 2000. -С.516.
В. П. Воробьева
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ В СФЕРЕ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НА ЭТАПЕ РЕФОРМЕННЫХ
ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
Местное самоуправление стоит на пороге крупномасштабной перестройки организационно-административной системы управления в целом. Федеральный закон «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации» предусматривает радикальные изменения в действующей системе управления местного самоуправления. Ключевая идея закона – формирование на территории Российской Федерации двухуровневой системы местного самоуправления. При этом выделяют три основных типа муниципальных образований: городской округ, муниципальный район, городское, сельское поселение. Важно, однако, подчеркнуть, что само по себе формирование муниципальных образований на всех возможных уровнях территориальной организации местного самоуправления – далеко не конечный смысл муниципальной реформы. Каждый тип муниципального образования наделяется собственным кругом полномочий и отвечает за определенный круг вопросов местного значения [1. С. 62].
В ратифицированном официальном русском переводе Европейской хартии понятие местного самоуправления дано в следующей редакции: «Под местным самоуправлением понимается право и реальная способность органов местного самоуправления регламентировать значительную часть публичных дел и управлять ею, действуя в рамках закона, под свою ответственность и в интересах местного населения [2]. Такой же формулировки местного самоуправления придерживаются и российские законодатели в Федеральном законе №131 ст.1 «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации», некоторые положения которого вступают силу уже с 1 января 2006г. «Местное самоуправление в Российской Федерации – форма осуществления народом своей власти, обеспечивающую в пределах, установленных Конституцией Российской Федерации, федеральными законами – законами субъектов Российской Федерации, самостоятельное и под свою ответственность решение населением непосредственно и (или) через органы местного самоуправления вопросов местного значения исходя из интересов населения с учетом исторических и иных местных традиций».
В Федеральном законе “Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации” содержится определение понятия “вопросы местного значения – вопросы непосредственного обеспечения жизнедеятельности населения муниципального образования, отнесенные к таковым уставом муниципального образования в соответствии с Конституцией Российской Федерации, настоящим Федеральным законом, законами субъектов Российской Федерации” [3].
В связи с этим целесообразно, не меняя в целом круг вопросов, решение которых отнесено к компетенции муниципальных образований, конкретизировать