Многоуровневый подход к проблеме принятия оптимальных решений по обеспечению экологически устойчивого развития территорий

Рубцов Максим Алексеевич Рубцов Максим Алексеевич 1 1 2018-03-05T12:54:00Z 2018-03-05T12:56:00Z 11 2771 15798 131 37 18532 14.00 Clean false false false false RU X-NONE X-NONE

3. Многоуровневый подход к проблеме принятия оптимальных решений по обеспечению экологически устойчивого развития территорий

Устойчивое функционирование и развитие факто­ров производства опирается на рыночную инфраструк­туру региона (ресурсы, рабочая сила, финансы и пред­принимательская способность). Реализация экологи­чески устойчивого развития подразумевает внедре­ние экологически идеальной промышленной структуры производства, основанной на многоразовом потреб­лении, когда продукция в преобразованном виде мо­жет многократно использоваться, и предотвращено загрязнение депонирующих сред региона. Критери­ем устойчивого экономического развития для произ­водства следует считать минимизацию его отходов на основе внедрения малоотходных и ресурсосберегающих технологий.

Первый фактор производства — ресурсы вклю­чает возобновляемые и не возобновляемые составля­ющие и дополнительно — вторичные ресурсы. Кри­терием для этой составной части производства це­лесообразно считать максимальное замедление тем­пов исчерпания запасов не возобновимых природных ресурсов и их замену на не лимитированные виды ресурсов. Существенно новым становятся рынки вто­ричных ресурсов, поскольку обращаемые на них объекты  постоянно возобновляются.

Экологически устойчивое развитие формирует тре­бование ко второму фактору производства — рабочей силы. Максимальное обеспечение условий восстанов­ления данного фактора необходимо экономике. Поэтому критерий устойчивого развития региона учитывает требование этого фактора производства: загрязнение окружающей природной среды не должно превышать его современный уровень, т.е. минимизация загрязне­ния до социально и экономически приемлемого уров­ня и такое изменение параметров (физико-химичес­ких, биологических и других) состояния региона, кото­рое нарушает исторически сложившийся характер от­ношений между организмом и природной средой, снижает уровень экологического комфорта и условия комфортности проживания на рассматриваемых тер­риториях. К нарушению экологически устойчивого раз­вития региона приводит рост заболеваемости и смерт­ности среди населения, общее физиологическое расстройство организма человека, снижение производительность груда и работоспособности. Институты, составляющие рынок капитала, занимаются выплатами льгот и субсидий, обеспечивают лицензирование хозяйственной деятельности и производят инвестирование средств для Обеспечения простого воспроизводства ресурсного по­тенциала, что затрагивает производство и потребление и требует выработки стратегических решений в на­правлении устойчивости экономики региона.

Современное видение проблемы обеспечения экологически устойчивого развития регионов невозможно без учета конкретных ситуаций управления качеством окружающей среды и технологий выбора оптимального поведения институциональных природо­охранных структур на основе анализа и прогноза  экономических, социальных и экологических показателей такого развития. В зависимости от полномо­чий субъектов управления природопользованием и охраной окружающей среды, уровня компетенции лиц и организаций принимающих решения, направлен­ные на достижение экологически допустимого разви­тия региона, следует и формировать стратегию их по­ведения. Это в свою очередь и предполагает много­уровневый подход решения природоохранных задач, согласно которому обеспечение экологически устой­чивого развития региона осуществляется на шести уровнях иерархии системы принятия решений по за­щите окружающей среды территорий, в основе кото­рой экономико-математические модели и программ­но-аналитический комплекс для экономического обо­снования принимаемых решений. Были выделены шесть уровней оптимизационных моделей, идеология которых представлена на структурной схеме.

В основе данной концепции лежат основные поло­жения менеджмента, согласно которым принятие кон­кретных решений должно осуществляться в соответ­ствии с уровнем компетенции и в рамках программ и целей, которые ставят субъекты управления.

Идеология многоуровневого подхода

4. Экологическая ситуация в России и пути оздоровления экологического состояния.

Рекомендуемые материалы

Согласно многоуровневого подхода предполагается, что на первом уровне должны решаться задачи вы­бора оптимальных параметров технических или тех­нологических мероприятий, минимизирующих отно­шение концентраций вредных веществ после прове­дения мероприятия (технического решения) к на­чальному значению концентраций вредных веществ. Второй уровень — это минимизация уровня загряз­нения окружающей природной среды за счет выбора однотипных технических решений на стадии проектирования. На третьем уровне должны решаться оптимизационные задачи выбора природоохранно­го решения для предупреждения загрязнения по одной выбранной вредности для конкретного хозяй­ственно-экономического субъекта (микро уровень экономики). Четвертый уровень интегрирует зада­чи предыдущего уровня, т.е. необходимо решать за­дачу оптимизации выбора природоохранного решения для предупреждения загрязнения окружающей природной среды различными вредными веществами для конкретного производственно- хозяйствен­ного субъекта. Пятый уровень оптимизации касается непосредственно проблем выбора природоохранных решений для региона в целом (мезоуровень эко­номики) и здесь необходимы критерии, направленные на предотвращение ущерба по каждой из рассмат­риваемых вредностей. Наконец, последний шестой уровень направлен на выработку стратегических  решений для устойчивого развития региона. Здесь  оптимизации должны быть подвергнуты приоритетные показатели, характеризующие уровень загряз­нения (качества) окружающей природной среды и жизнедеятельности экологических систем человека, животного и растительного мира.

Для формирования системы экономико-матема­тических моделей, реализующей многоуровневый под. ход к концепции экологически устойчивого разви­тия, необходимо обозначить базовые показатели со­стояния компонентов экологической обстановки ре­гиона и сформулировать критерии на каждом из уровней многоуровневой системы.

Среди базовых показателей экологической обста­новки региона следует выделить следующие основ­ные:

1. Уровень загрязнения депонирующих сред реги­она по соответствующему загрязняющему веществу:

Уз_i = С_i / (ПДКа_i – Сф_i),

где С_i, _ концентрация i-того загрязнителя окру­жающей среды региона;

ПДКа_i, _ предельно-допустимая концентрация i-того загрязнителя окружающей среды региона;

Сф_i — фоновая концентрация i — того загрязни­теля.

2. Уровень суммарного загрязнения окружающей среды региона:

Уз = q C_i / (ПДКа_i – Сф_i),

где q — некоторый весовой коэффициент. На наш взгляд суммарное загрязнение целесооб­разно определять с учетом весовых коэффициентов {q_i}_I=1, характеризующих вклад этих загрязнителей в общий уровень загрязнения,                     в этом случае:

Уз = ⁿ _I=1 (qi*Ci / (ПДКа, - Сф_i)).

Данный показатель интегрирует воздействие n заг­рязнителей.

3. Удельный региональный выброс веществ i-того загрязнителя:

My_i=Mi/S,

где Mi — масса i-того загрязнителя; S — площадь его распространения.

4. Суммарный региональный выброс всех загрязняющих веществ:

My = ⁿ _I=1Mi / S.

5. Нагрузка на население региона загрязняющи­ми веществами:

Iа, = М_i / N,

где N — численность населения, рассматриваемо­го региона.

6. Суммарная нагрузка на население региона заг­рязняющими веществами:

Ia =  ⁿ _{I=1Mi  /} N.

7. Нормативная нагрузка на население региона загрязняющими веществами:

Iна_i = ПДВ_i / N.

8. Суммарная нормативная нагрузка на население региона всеми загрязняющими веществами:

Iна = Sⁿ _I=1 ПДВ_i / N.

9. Рассматривая конкретный регион, по аналогии с предприятием можно ввести понятие — Уровень нагрузки региона i-той вредностью:

Ун_i = М_i / ПДВ_i.

10. Суммарный уровень нагрузки на население региона всеми загрязняющими веществами:

Ун = Sⁿ _I=1M_i / Sⁿ _I=1ПДВ_i.

11. Средняя продолжительность жизни — Пж.

12.. Уровень заболеваемости по основным инди­каторным заболеваниям — Уз=3 /N, где N — чис­ленность населения региона, 3 — количество забо­левших за рассматриваемый период.

13.Интегральные показатели скорости изменения удельной численности населения урбанизированных территорий, учитывающие процессы рождаемости, смертности, иммиграции и эмиграции.

Предлагается следующая система критериев мно­гоуровневой оптимизации для решения природоох­ранных задач региона:

Первый уровень. Минимизация уровня загрязне­ния окружающей природной среды предприятием кон­кретными загрязняющими веществами за счет вы­бора оптимальной конструкции некоторого фиксиро­ванного технического или технологического решения.

Второй уровень. Минимизация уровня загрязне­ния окружающей природной среды предприятием совокупностью загрязняющих веществ за счет вы­бора однотипных технических средств на стадии про­ектирования или реконструирования.

Третий уровень. Минимизация уровня загрязне­ния окружающей природной среды предприятием по одной из вредностей за счет выбора природоох­ранного решения.

Четвертый уровень. Минимизация уровня сум­марного загрязнения окружающей природной сре­ды за счет выбора природоохранных решений на предприятии.

Пятый уровень. Достижение заданного уровня со­стояния окружающей природной среды за счет вы­бора решений для региона по минимизации уровня s нагрузки по конкретной вредности.

Шестой уровень. Достижение заданного уровня U состояния окружающей природной среды за счет вы­бора стратегии по минимизации суммарного уровня нагрузки региона по всем загрязняющим веществам.

Решение оптимизационных задач для верхнего (6-го уровня) должно опираться на приоритетные пока­затели, характеризующие уровень качества окружаю­щей природной среды региона, что в свою очередь на­правлено на улучшение условий комфортности про­живания человека, животного и растительного мира за счет проведения системы природоохранных мер. Мотивацией этого должно быть обеспечение экономи­ческой выгоды от снижения ущерба от загрязнения.

Таким образом, основные положения концепции многоуровневого подхода заключаются в следующем:

1. При принятии решений по экологически устой­чивому развитию региона должны использоваться экономико-математические модели, характеризующие конкретную ситуацию управления.

2. Процесс принятия решений зависит от уровня компетенции управляющего органа (подразделения предприятия, предприятие, региональные комитеты охраны природы).

3. На различных уровнях принятия решений ста­вятся различные цели, в соответствии с которыми формируются программы по экологическому поведению субъектов управления.

4. Для первых двух уровней многоуровневой сис­темы характерно построение множества допустимых решений за счет технических и технологических ме­роприятий, для более высоких уровней — необходи­мо учитывать также экономические, административ­ные и правовые мероприятия.

5. Для решения поставленных задач должны быть привлечены большие информационные ресурсы, что в свою очередь свидетельствует о необходимости про­ектирования и формирования баз данных для раз­личных уровней оптимизационных моделей.

Концепция многоуровневой системы оптимизации подразумевает обеспечение экономической выгоды от снижения ущерба от загрязнения окружающей природной среды региона. В основе критериев опти­мальности должны быть экономические соображе­ния на основе анализа издержек и выгод, отражаю­щего современные представления экономической науки в решении прикладных задач. Анализ издер­жек и выгод позволяет определить некоторые ори­ентиры для лица принимающего решения (ЛПР) в отношении рассматриваемого проекта на проведе­ние природоохранных мероприятий по снижению выбросов вредных веществ в различные депониру­ющие среды. Для различных уровней компетенции ЛПР будут и различные критериальные оценки ре­шения задач, но на всех уровнях оптимизации долж­ны приниматься решения, приводящие к максимальной экономической выгоде для данной ситуации управления и минимизации риска ухудшения качества окружающей среды. Управление любым видом по­требления ресурсов опирается на экономическую обо­снованность необходимых преобразований и получение максимальной выгоды от этого вида деятель­ности. Метод сопоставления предельных величин издержек и выгод по каждому из принимаемых ре­шений дает представление о классическом экономи­ческом анализе безубыточности проводимых стра­тегий и используемых тактик. Универсальность этому методу придает возможность сравнения альтерна­тив не только в динамике (изменение издержек и выгод во временном интервале), но и при единовре­менном выборе из альтернатив относительных бе­зубыточных действий.

Равенство предельных издержек на проведение при­родоохранных решений предельным экономическим выгодам — есть критерий оптимальности конкрет­ной стратегии на конкретном уровне многоуровне­вой системы принятия решений по обеспечению эко­логически устойчивого развития региона.

Перейдем к рассмотрению конкретной ситуации моделирования различных сторон экологически ус­тойчивого развития региона.

Принцип минимума техногенного воздействия на окружающую природную среду необходимо посто­янно ставить в один ряд с целями производственной деятельности предприятия-загрязнителя при моде­лировании экологически устойчивого развития. Рас­смотрим систему природоохранных мероприятий для конкретного предприятия — загрязнителя (например, ТЭС). При работе ТЭС выделяется огромное количе­ство вредных веществ в газообразном и твердом виде (пылевые частицы, окиси углерода и серы, ок­сиды азота, канцерогенные и другие вредные веще­ства). Влияние вредных выбросов, выбрасываемых в атмосферу на климат городов, окружающие объекты и изменение экологической обстановки в районах действующих ТЭС огромно, поэтому необходима выработка оптимальных решений для ликвидации этого негативного влияния. Развитие экономики ре­гиона определяется следующей концепцией: с увели­чением темпов роста потребления природных ресур­сов растут темпы загрязнения окружающей природ­ной среды и расходы на ее восстановление. Нахожде­ние компромиссного решения, соответствующего минимуму суммарных потерь производства (в дан­ном случае ТЭС) и использования его ресурсов. В рассматриваемой ситуации необходимо учитывать эко­номическую эффективность мероприятий, применяе­мых как на каждой из стадий переработки и исполь­зования твердых топлив, так и в рамках всего техно­логического цикла: начиная с добычи сырья и закан­чивая выбросами вредных веществ в атмосферу. Это возможно при учете экономических критериев эф­фективности производственной деятельности.

Проведенный системный анализ процесса перера­ботки и использования твердых топлив (уголь) пред­приятиями геологоразведочной и угольной отраслей позволил нам определить основные стадии этого про­цесса. Производство в условиях перехода к рынку можно охарактеризуется выпуском некоторого век­тора товаров х=(х,...,х ) и получением дохода как функции от этого вектора D(x).

Среди существенных издержек производства не­обходимо отметить загрязнение атмосферы урбани­зированных территорий, что влечет за собой систе­му платежей за выбросы вредных веществ в атмос­феру — SH(y), где у — уровень загрязнения атмос­феры городов.

Взаимодействие минерально-сырьевой базы твер­дых топлив и предприятия характеризуется векто­ром S поставки сырья и функцией Ps(s) — отчисле­ний на воспроизводство минерально-сырьевой базы.

Очевидно, что для снижения величины SH(y), отри­цательно влияющей на доход от производственной деятельности необходимо осуществить некоторую серию технологических и технических мероприятий, •позволяющих повысить эффективность производства.

Пусть величина — Z(x) определяет ущерб от заг­рязнения атмосферы без проведения природоохран­ных мероприятий, Р(Т(х))- характеризует затраты на их применение, где Т(х) — конкретная техноло­гия производства и имеет в качестве результата фун­кцию F(T(x)) — снижение загрязнения атмосферы, что влечет снижение штрафов за выбросы SH(y).

Таким образом, можно сформулировать следую­щую экономике- математическую модель:

D(x)-P(T(x))-SH(y)-Ps(s) — max

 y=z(x)-F(T(x))

Лекция "10 Диаграммы состояний" также может быть Вам полезна.

 х >= х0

s >= s0,

где х,0, s0 — минимальные допустимые объемы товарной и сырьевой продукции.

Оптимальным решением данной экономико-ма­тематической модели будет следующая векторная тройка (x,s,T(x)), позволяющая осуществить выбор оптимальной стратегии Т(х) природоохранных ре­шений.

Следует также отметить, что при формулировании критериев оптимальности на всех уровнях иерархии системы экономико-математических моделей экологи­чески устойчивого развития необходимо также учи­тывать возможности реализации природоохранных тер­риториальных программ и средства регионального бюджета, выделяемые для инвестирования в улучше­ние качества урбанизированной окружающей среды.

Основными загрязнителями окружающей природ­ной среды в регионах являются предприятия. Пред­приятия являются тем самым элементом струк­турного взаимодействия с окружающей природной средой, где создается весь экономический потенциал человека, потребляется основная масса природных ресурсов, формируются отходы, стоки, и т.д. Причем, предприятия представляют собой не только стацио­нарные образования, но и передвижные, подвижные (транспорт, как совокупность средств транспортных предприятий и частных автомобилей), но различа­ются по характеру (промышленные, сельскохозяй­ственные) производства и способу взаимодействия с окружающей природной средой (горнодобывающие — наземные, подземные производства) и т.д. Вне зави­симости от типа и характера производства предпри­ятие выступает в качестве определенного элемента, определяющего структурную связь между ним и ок­ружающей его природной средой. Здесь имеется в виду не только само предприятие, выпускающее ка­кую-либо продукцию, но и сама продукция, выступа­ющая в роли функционирующего опосредованного элемента производства и взаимодействующее непос­редственно с окружающей средой: автомобиль, суд­но, дизельная электростанция, самолет и т.д. При этом с окружающей природной средой, на всех этапах хо­зяйственной деятельности, происходит обмен энер­гетический, вещественный и информационный. В ок­ружающую природную среду рассеивается энергия, осуществляются выбросы отходов (газообразных, жидких, твердых, аэрозолей); изменяются структу­ры физических полей (акустических, электромагнит­ных, тепловых), радиоактивного фона и т.д. Из есте­ственного окружающая среда переходит в деформи­рованное (трансформированное) состояние по физическим, химическим и биологическим (изменяется видовой состав, как по разнообразию, так и по соста­ву) параметрам. Для того, чтобы свести к минимуму отрицательное воздействие, необходимо экологизировать производство по всей технологической цепочке взаимодействия производства с окружающей природ­ной средой.