CC BY
15Белоусова Н.И.
д.э.н, в.н.с. ИСА РАН
Бушанский С.П.
к.э.н., с.н.с. ЦЭМИ РАН
Васильева Е.М.
д.э.н, в.н.с. ИСА РАН1
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ИХ ПЕРЕГРУЖЕННОСТИ
Цель настоящей статьи - моделирование экономических оценок развития магистральной сети в ситуации растущего спроса на услуги по транспортировке, которая может приводить к перегрузке сети и нелинейному росту совокупных издержек на выполнение требуемого объема перевозок и развитие звеньев сети. Моделирование основывается на представлениях теории естественной монополии, методах оптимизации нелинейных сетевых транспортных задач и инвестиционного проектирования [1-3]. Предлагаемые модели, существенно расширяющие возможности обычно применяемого при проектировании сетей аналитического инструментария, могут быть полезны для получения специальных экономических оценок развития различных инфраструктурных подсистем (магистрального железнодорожного транспорта, внегородской сети автомобильных дорог и т.п.), зачастую работающих в режимах перегруженности, особенно в условиях выхода экономики из кризиса. Эти оценки в значительной мере ориентированы на установление факта наличия (или отсутствия) дополнительной экономии издержек производства услуг, которая при эффективной организации характерна для сетевых технологий, т. е. направлены на выявление эффекта синергии, выражаемого через свойство субаддитивности общесетевой функции издержек С(у) [4], или диагностику его отсутствия.
Свойством субаддитивности издержек, согласно теории, будут обладать естественные монополии, в том числе, целостные сети, которые по технологическим и иным социально-экономическим причинам расщеплять нецелесообразно (а, напротив, имеет смысл усиливать и развивать, увеличивая разветвленность, плотность сети и т.п.) и для которых величина совокупных издержек, рассчитываемая при оптимальных режимах использования ресурсов, минимальна. Соответственно, предлагаемая «сетевая» трактовка субаддитивности может быть сформулирована следующим образом:
• субаддитивность агрегированной, общесетевой функции издержек - это экономическая характеристика способов организации и взаимодействия корреспонденций по кратчайшим маршрутам транспортной сети;
• выполнение субаддитивности - индикатор приемлемой и эффективно распределяемой загрузки сетевой подсистемы (объема спроса на транспортировку, концентрации потоков по звеньям, надежности их работы, отсутствия «узких мест» в сети);
• нарушение субаддитивности, связанное с резким ростом затрат по мере увеличения загрузки - индикатор перегруженности сети и наличия «пробок», слабой разветвленности, недостатка параллельных маршрутов и замкнутых контуров. Нарушение субаддитивности может означать, например, необходимость подключения сетей других (конкурирующих) видов транспорта; усиления разветвленности сети с созданием дублирующих фрагментов сети (например, платных дорог); повышения цен доступа для определенных пользователей инфраструктуры (введение дополнительной дискриминации цен 3-го рода).
При этом для построения специальных индикаторов наличия эффекта синергии (или его отсутствия в условиях перегруженности сети) используются агрегированные оценки эффективности типа экономии от масштаба (Б) и экономии от структуры (БС) [5-7]. Содержательно индикатор экономии от масштаба позволяет сопоставлять динамику роста совокупных издержек с динамикой спроса, а индикатор экономии от структуры в приводимых далее моделях анализа перегруженности сети совпадает с характеристикой субаддитивности функции издержек (для рассматриваемого однопродуктового случая).
Согласно принятой трактовке субаддитивности, подходы к учету естественно-монопольной синергии при моделировании оценок эффективности развития сети включают: использование создаваемой в ИСА РАН и ЦЭМИ РАН информационной технологии синтеза сложных сетевых структур (ГГ-8) [1, 2] для определения параметров оптимальной технологии перевозок, т. е. генерацию данных для моделирования агрегированной, общесетевой функции издержек; ее последующую идентификацию с помощью тех или иных тестов на субаддитивность и в итоге - установление факта наличия или отсутствия дополнительной экономии издержек (оценку эффекта синергии с использованием показателя экономии от структуры БС для случая одного обобщенного продукта). Соответственно, систему моделей анализа свойств естественной монополии для сетевой подсистемы можно представить в следующем виде:
1. Модели оптимизации развития транспортной сети с нелинейными характеристикам и программный комплекс, реализованные в ГГ-8.
2. Модели по применению ГГ-8 для генерации статистических данных.
3. Модели агрегированной общесетевой функции издержек (в т. ч. эконометрические).
4. Модели идентификации функции издержек, т. е. тестирования ее на субаддитивность.
5. Модели формирования области значений параметров функции издержек, для которых подтверждаются естественно-монопольные свойства сети.
1 Сфера научных интересов авторов - системный анализ эффективности естественных монополий, моделирование развития транспортных сетей; e-mail: dual@isa.ru
6. Модели расчета экономических оценок свойств исходной топологии транспортной сети, ее перегруженности с учетом выбора оптимальных схем усиления пропускной способности звеньев.
Применительно к магистральным сетям автомобильных дорог центральной задачей указанной информационной технологии является задача отыскания набора хозяйственных мероприятий по строительству и реконструкции дорог на сети заданной топологии, которые позволяют достичь максимума суммарного общественного эффекта от осуществления грузовых и пассажирских перевозок. Такой критерий выбора оптимального варианта развития сети как инвестиционного дорожного проекта формируется из: эффекта от увеличения количества поездок в сравнении с исходным состоянием транспортной сети, V(t); изменения затрат на содержание дорог, ЛЭ(£); затрат на строительные работы, I(t); изменения транспортных затрат, ЛР((), и может быть представлен в виде:
NPV = У -1-[V (t) -ЛЭ(Г) -1 (t) -AF (t)] ^ max,
t=UJ (1 + E)f
где E - ставка дисконта;
T - количество расчетных периодов.
Система ограничений в этой задаче может быть представлена следующим образом: заданы первоначальные объемы и структура перевозок; известны начальное техническое состояние сети и все технико-экономические характеристики ее элементов (необходимые для определения в динамике издержек на транспортировку и мероприятия по реконструкции); заданы ограничения финансового характера (экзогенные объемы инвестиций, выделяемых на реконструкцию сети и новое строительство, привлеченные средства от организации платных дорог и функционирования придорожной инфраструктуры, поступления в дорожный фонд, рыночные требования эффективности, формулируемые каждым инвестором и др.).
Требуется определить: какие и в каком году изменения целесообразно осуществить в техническом состоянии звеньев сети; какой уровень загрузки при этом должен быть у каждого из элементов в каждом году расчетного периода; какие объемы финансовых ресурсов и из каких инвестиционных источников (государственных, частных, международных и др.) возможно и целесообразно привлечь в каждом году.
В задачах оптимизации развития транспортной сети, как правило, топология считается заданной, а новые звенья в начальном состоянии характеризуются малой величиной пропускной способности. За рамками моделирования остаются вопросы необходимости существенного дополнения конфигурации, дублирования отдельных фрагментов сети, построения альтернативных сетей и т.п. - и все это из-за ограниченности располагаемой информации о новых вариантах топологии. Например, для определения эффективности развития альтернативных видов пассажирского транспорта в мегаполисе должно быть предварительно проведено множество проектных изысканий, весьма затратных как по времени, так и в финансовом отношении. Соответственно, очень важно сузить область поиска допустимых решений.
Исследования по моделированию необходимых экономических оценок и экспериментальные расчеты на реальной дорожной сети (состоящей из 40 звеньев и 35 узлов), иллюстрируют, каким образом для ответа на эти вопросы можно использовать показатели, введенные в теории естественной монополии, прежде всего, указанные ранее технологические детерминанты - такие, как экономия от масштаба S и экономия от структуры SC. Исходная информация в виде статистической выборки данных имитировалась набором расчетов по оптимизационной сетевой модели при различных уровнях общего для всей сети спроса на перевозки, объемов инвестиций на усиление технической оснащенности звеньев, схем этапного развития звеньев и т.п.
Приведем некоторые модели экономических индикаторов - оценок перегруженности рассматриваемой сети - и наиболее интересные результаты экспериментальных расчетов. Так, если проанализировать область Q*K вариантных расчетов NPV=NPV(Q,K) для разных объемов спроса Q на перевозку некоторого обобщенного вида продукта (аккумулирующего поездки грузовых и пассажирских транспортных средств), которые должны быть выполнены с учетом того или иного объема инвестиций K на развитие сети, то расчеты показывают, что по соответствующим значениям S эта область неоднородна. Действительно, несмотря на то, что для всех рассматриваемых вариантов NPV неотрицателен, т.е. инвестиционные проекты эффективны, и его значения монотонно растут с ослаблением ограничений на инвестиции и увеличением спроса, имеют место как области, где S>1, так и области, где S<1.
Другими словами, есть области эффективности, где совокупные издержки растут медленнее, чем объемы спроса на перевозку (S>1), и транспортная сеть заведомо сохраняет свойства естественной монополии как оптимального способа организации перевозочного процесса. Напротив, существуют области, где совокупные издержки растут быстрее, чем спрос на перевозки и, возможно, сеть утрачивает характеристические свойства естественной монополии. Это в рамках принятой методологии расчетов означает, что хотя сеть и «справляется» с перевозками, но перегружена до такой степени, что рационально увеличить плотность сети и создать дублирующие маршруты, а в предельном случае и продублировать сеть полностью, если перерасход дополнительных на строительство дублирующей сети инвестиций будет скомпенсирован экономией издержек при ее эксплуатации.
Указанный эффект - эффект исчезновения естественно-монопольной синергии - можно уловить с помощью показателя SC, при том, что только положительные его значения отвечают однопродуктовой естественной монополии. Действительно, результаты моделирования соответствующего показателя в рассматриваемой области вариантных расчетов NPV подтверждают высказанное предположение: расчеты показывают, что имеют место положительные значения SC в области, более широкой, чем область, идентифицируемая значениями S>1, а также отрицательные значения SC, где S<1, что вполне согласуется с теорией естественной монополии.
Для того чтобы из рассматриваемого множества инвестиционных проектов, характеризующихся неотрицательным МРУ, отобрать варианты, для которых плотность сети целесообразно изменить в указанном смысле, введем сначала индикатор эффекта синергии 1Б=1/(1-БС). Этот индикатор имеет значения большие 1, когда эффект естественно-монопольной синергии растет при БС>0; значения, равные 1, когда этот эффект исчерпывается при БС=0, и - меньшие 1 при БС<0, когда сеть теряет свойства естественной монополии. Последняя из перечисленных ситуаций (обусловленная нарушением субаддитивности агрегированной общесетевой функции издержек) допускает следующую трактовку: соответствующий нарушению субаддитивности перерасход совокупных издержек имеет место из-за перегруженности сети, обусловлен ее недостаточной плотностью и, в частности, может быть скомпенсирован дублированием всех звеньев сети. Агрегированные результаты вариантных расчетов оценок когда моделируется сравнение оптимальных издержек на транспортировку по единственной проектируемой сети заданной конфигурации или - по двум ее «копиям», образованным дублированием звеньев, представлены в табл. 1.
Сконструируем теперь показатель 1БМРУ - индикатор оценки влияния эффекта естественно-монопольной синергии на изменения МРУ (в зависимости от объемов спроса или от объемов инвестиций) - в следующем виде:
1БМРУ=1в(К)МРУ*1Б,
где 1д(К)МРУ - обычный коэффициент роста МРУ по мере роста объемов спроса Q (или по мере роста объемов инвестиций К).
Таблица 1
Индикатор эффекта синергии для вариантов проекта развития дорожной сети
Ограничения по инвестициям в развитие сети К, млрд.руб. Интервалы суммарного объема перевозок Q, млн. поездок в год Без ограничений на инвестиции 24 16 8 4 2 1
20,0-39,0 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,45 1,44
39,2-58,1 1,20 1,20 1,20 1,20 1,21 1,23 1,13
58,5-77,3 1,15 1,15 1,15 1,15 1,13 1,02 0,94
77,7-96,5 1,06 1,06 1,06 1,09 1,02 0,86 0,81
96,9-116,0 1,06 1,06 1,06 1,06 0,90 0,78 0,75
116-135 1,10 1,10 1,08 0,93 0,79 0,69 0,70
135-154 1,12 1,12 1,08 0,78 0,71 0,68 0,68
155-173 1,10 1,10 1,04 0,77 0,70 0,69 0,68
174-193 1,09 1,09 0,98 0,74 0,67 0,70 0,67
193-212 1,10 1,10 0,89 0,69 0,67 0,70 0,67
213-231 1,08 1,05 0,77 0,68 0,67 0,69 0,67
Мультипликативный характер введенного показателя удобен при переходе к логарифмическим шкалам, и позволяет увидеть, что в области, где проектируемая сеть является естественной монополией и обладает синергией, динамика МРУ, его тенденция к росту будет усиливаться, т.к. в этой области БС>0,1Б>1 и 1п 1Б>0. В остальной части области варьируемых параметров Q и К БС<0, и, следовательно, 1Б<1,1п 1Б<0. Тогда, как показывают количественные оценки, растущая динамика МРУ будет ослабевать или изменяться на падающую, и соответствующие значения ШМРУ будут пригодны для выявления области, в которой целесообразно дублирование сети.
Заметим, что полученные в расчетах значения 1^К)МРУ свидетельствуют о монотонном росте МРУ по каждому из указанных параметров во всей области их изменения, независимо от наличия или отсутствия естественно-монопольной синергии. В то же время результаты экспериментальных расчетов индикатора ШМРУ указывают на чувствительность данного показателя к свойствам естественной монополии и подтверждают высказанные положения.
Так, приводимые в табл. 2 агрегированные результаты вариантных расчетов показывают, что темп роста МРУ с увеличением объема инвестиций в развитие сети составляет 100-120% почти во всех интервалах суммарного по сети объема перевозок, т.е. для любого уровня загрузки сети (см. верхнюю часть табл. 2). Однако, значения ШМРУ - оценки влияния на динамику МРУ эффекта естественно-монопольной синергии (представленные в нижней части табл. 2) -показывают, что в области объемов спроса на перевозки, где проектируемая сеть, согласно оценкам сохраняет свойства естественной монополии (при различных сценариях развития, т.е. при разных значениях объемов инвестиций), оценки ШМРУ меняются от 105 до 150%, в то время как в области, где естественно-монопольные свойства исчезают, оценки 1БМРУ - по сути являющиеся темпами роста модифицированного МРУ - становятся меньше 100% (7995%), т.е. рост заменяется падением. Следовательно, результаты подобных расчетов позволяют выявить границу в области 0*К, задаваемую значениями 1БМРУ, близкими к единице (примерно 100-106%), за пределами которой в условиях растущего спроса на перевозки объемов инвестиций может оказаться недостаточно, чтобы избежать перегруженности сети заданной топологии, и проектируемые варианты ее развития будут неэффективны.
Таким образом, предлагаемые показатели могут быть полезны при составлении перспективных схем развития транспортных сетей для анализа, насколько может быть эффективной сложившаяся конфигурация, исследования условий ее расширения и дополнения, рассмотрения принципиально новых решений для обслуживания транспортных потоков (развитие альтернативных сетей, существенные изменения конфигурации сети и т.д.), с учетом имеющихся инвестиционных возможностей.
Таблица 2
Динамика ИРУ при увеличении инвестиций и значения ШИРУ для проектов развития дорожной сети
Ограничения по инвестициям
в развитие сети К, млрд.руб. Без ограничений 24 16 8 4 2
Интервалы суммарного объема перевозок на инвестиции
Q, млн. поездок в год
Коэффициенты роста NPV (в разах)
20,0-39,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1
39,2-58,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1
58,5-77,3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1
77,7-96,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2
96,9-116,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2
116-135 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2
135-154 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2
155-173 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,1
174-193 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2
193-212 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2
213-231 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2
ISNPV (в разах)
20,0-39,0 1,50 1,43 1,43 1,43 1,46 1,62
39,2-58,1 1,21 1,20 1,20 1,17 1,28 1,38
58,5-77,3 1,15 1,15 1,15 1,12 1,25 1,11
77,7-96,5 1,07 1,06 1,05 1,09 1,16 1,02
96,9-116,0 1,06 1,06 1,06 1,11 1,02 0,91
116-135 1,10 1,09 1,10 1,00 0,92 0,80
135-154 1,12 1,09 1,11 0,88 0,82 0,79
155-173 1,10 1,10 1,07 0,87 0,83 0,79
174-193 1,09 1,08 1,02 0,85 0,82 0,82
193-212 1,10 1,08 0,95 0,80 0,83 0,82
213-231 1,07 1,06 0,83 0,79 0,84 0,82
Список литературы
1. Белоусова Н.И., Бушанский С.П., Васильева Е.М., Лившиц В.Н., Позамантир Э.И. Совершенствование теоретических основ, моделей и методов оптимизации развития сети автомобильных дорог // Сборник научных трудов. Приложение к журналу Аудит и финансовый анализ. - М.: ЗАО 1с: Компьютерный Аудит, 2004. Вып. 3. - C. 114-204.
2. Белоусова Н.И., Бушанский С.П., Васильева Е.М., Лившиц В.Н., Позамантир Э.И. Информационная технология синтеза сложных сетевых структур нестационарной российской экономики: модели, алгоритмы, программная реализация //Аудит и финансовый анализ. - М., ЗАО 1с: Компьютерный Аудит, Вып. 1, 2008. - С. 50-88.
3. Васильева Е.М. Формирование оценок эффективности естественно-монопольных производственных систем. - М.: Книжный дом «Либроком», 2008, 176 с.
4. Белоусова Н.И., Васильева Е.М., Лившиц В.Н. Моделирование оценки естественно-монопольных эффектов синергии сетевых инфраструктурных подсистем. Труды IV Международной школы- симпозиума АМУР-2010 (Анализ, Моделирование, Управление, Развитие), сентябрь 2010, Севастополь. - С. 37-42.
5. Белоусова Н.И., Васильева Е.М. Вопросы теории государственного регулирования и идентификации естественных монополий. -М.: КомКнига, 2006. - 320 с.
6. Baumol W.J., Panzar J.C., Willig R.D. Contestable Markets and the Theory of Industry Structure. - N.Y., 1982. - 497 p.
7. Sharkey W. The Theory of Natural Monopoly. - Cambridge: Cambr. Univ. Press, 1982. - 229 p.
Галеева Л.М.
студент Уфимского государственного нефтяного технического университета
Докучаев Е. С.
д.э.н., профессор УГНТУ
Докучаева Е. С.
аспирант УГНТУ
СИСТЕМА ПРИОРИТЕТОВ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ В НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
При объективно обусловленной значимости химизации народного хозяйства вклад нефтехимического комплекса в ВВП России составляет около 2%, в то время как в развитых странах он находится в пределах 15-22%. Основная причина этому - системная дезорганизация промышленного производства страны как результат перманентных псевдореформ, проводимых в стране уже почти двадцать лет. Инновационный процесс в отрасли развивается вяло. Удельный вес инновационной составляющей в инвестициях в последние три года был равен 21-25%, но это, во-первых,
