МЕТОДИКА ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙВ УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЬЕКТОВ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

46

Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Социальные науки, 2020, № 3 (59), с. 46-51

УДК 338.28

МЕТОДИКА ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЬЕКТОВ

© 2020 г. Ф.Ф. Юрлов, С.Н. Яшин, А.Ф. Плеханова

Юрлов Феликс Фёдорович, д.т.н.; проф.; заслуженный деятель науки РФ, проф. каф. цифровой экономики Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева

ffyurlov@gmail.com

Яшин Сергей Николаевич, д.э.н.; проф.; зав. каф. менеджмента и государственного управления Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

j ashinsn@yandex. ru

Плеханова Анна Феликсовна, д.э.н.; проф.; проф. каф. экономической теории и эконометрики Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского docplekhanova@gmail.com

Статья поступила в редакцию 22.06.2020 Статья принята к публикации 30.07.2020

Цель работы состоит в совершенствовании методов выбора эффективного решения при оценке долгосрочной эффективности сложных технических объектов в условиях неопределённости внешней среды. Чем выше сроки эксплуатации хозяйственного объекта, тем выше неопределённость, которая проявляется при оценке его эффективности, что особенно актуально при проектировании сложных технических систем. Авторами предлагается и тестируется метод, основанный на теории «игр с природой» и методе комплексных показателей. Суть метода состоит в оценке эффективности принимаемых решений на каждый год с опорой на критерий экономической эффективности и критерий ущерба из-за упущенных возможностей. На основании этих двух показателей формируется комплексный критерий оценки за весь период эксплуатации. Исследуемый метод может быть эффективен при сравнении вариантов строительства АЭС и оценке эффективности других долгосрочных проектов. При этом от сроков эксплуатации объекта суть методики и её результативность не зависит. Предложенная методика позволяет избежать неоднозначности выбора, обусловленной наличием фактора неопределенности и нескольких альтернативных друг другу принципов оптимальности.

Ключевые слова: сложные технические системы, экономическая эффективность, неопределённость, риск, жизненный цикл, ущерб, принцип гарантированного результата.

Введение

При проектировании и создании сложных технических объектов возникает проблема выбора эффективных решений на каждом этапе жизненного цикла объекта и результирующего решения на всем жизненном цикле. Необходимость прогнозирования будущих результатов функционирования системы создаёт фактор неопределённости.

Проблема выбора эффективных решений в условиях неопределённости была подробно изучена в литературе - см. [4, 5, 6, 10, 17]. Однако рассмотренные в этих источниках методы не учитывают фактора долгосрочности, не предусматривают оценки эффективности вариантов в многолетней перспективе. Кроме того, рассмотренные в этих источниках принципы оптимальности, используемые для выбора оптимального решения, приводят к существенно разным результатам. Попытки использовать несколько принципов совместно порождают

неоднозначность выбора, которую приходится преодолевать с опорой на принципы доминирования и Парето (см. напр. [5, 7, 14]).

Между тем в настоящее время остро стоит проблема повышения экономической эффективности в атомной энергетике России. Государственные программы, разрабатываемые в данной отрасли [1, 2, 3], носят принципиально долгосрочный характер, более того, проекты, связанные с разработкой атомных электростанций, и не могут окупаться в краткосрочной перспективе ввиду очень больших финансовых затрат (не в последнюю очередь связанных с повышенными требованиями безопасности). Оценка эффективности принимаемых решений при создании атомных электростанций требует подходов, учитывающих фактор долгосрочно-сти (разработке таких подходов отчасти уделяется внимание в [8, 9, 10, 12, 13]).

Настоящая статья посвящена решению указанной проблемы. Авторы предлагают метод, позволяющий как учесть долгосрочный харак-

тер эксплуатации объекта (речь идёт о сложных технических системах типа атомных электростанций), так и преодолеть неоднозначность выбора в условиях неопределённости с помощью метода, рассмотренного в [7], называемого методом комплексных показателей. Идея комплексных показателей в настоящей статье используется для одновременного учёта нескольких принципов оптимальности и факторов неопределенности внешней среды применительно к объектам различного назначения. В статье предлагается методика выбора эффективных решений при прогнозировании эффективности сложных технических объектов, продолжительность создания которых может составить несколько десятков лет.

1. Порядок выбора эффективных решений при прогнозировании жизненного цикла сложных технических систем

При анализе всего жизненного цикла рассматриваются следующие этапы:

1. Предпроектные маркетинговые исследования и доработка замысла.

2. Разработка технического задания.

3. Разработка эскизного проекта.

4. Разработка технического проекта.

5. Подготовка конструкторской и рабочей документации на опытный образец или партию.

6. Подготовка рабочей конструкторской и технологической документации для изготовления опытного образца (партии).

7. Изготовление и испытание опытного образца.

8. Утилизация.

Для сложных технических объектов суммарная длительность жизненного цикла изделия составляет значительные сроки. Например, для АЭС срок проектирования, строительства и утилизации составляет 60 и более лет. При этом стоимость создания АЭС достигает нескольких миллиардов долларов. Возникает проблема сокращения сроков и стоимости строительства атомных электростанций с учетом экологических факторов и безопасности АЭС.

Кратко суть предлагаемой методики можно пояснить следующим образом. Весь интервал прогнозирования эффективности сложных объектов Т разбивается на ряд интервалов Т1,Т2, ..., Тп. В качестве периодов прогнозирования Т, могут выступать, например, годы. Для каждого интервала Т, составляется матрица эффективности ||К(Х,У)т||;. В данной матрице Х - набор управляемых факторов (применяемых стратегий), У - набор факторов внешней среды, которые являются неуправляемыми, К(Х,У)т - пока-

затели эффективности принимаемых решений. Располагая указанным набором матриц эффективности, осуществляют сравнительную оценку эффективности применяемых стратегий Х при условии, что каждая стратегия используется на всем протяжении жизненного цикла изделия.

Например, при проектировании АЭС осуществляется сравнительный анализ технико-экономических показателей различных типов энергоблоков на всех стадиях жизненного цикла.

Основные этапы предлагаемой в настоящей работе методики следующие.

1. Определение набора факторов внешней среды, которые являются неуправляемыми при прогнозировании эффективности сложных объектов:

У = {У,} , I = .

В качестве неуправляемых факторов У, могут выступать: природные условия, действия конкурентов, инфляционные процессы, рыночные условия хозяйствования и т.п. Считается, что вероятностные характеристики внешней среды неизвестны.

2. Определение набора управляемых факторов:

х ={ х } , ] = \м.

Управляемые факторы ХJ могут представлять: финансовые ресурсы компании, различного рода проекты, трудовые ресурсы и т.д.

3. Выбор общего срока прогнозирования Т и набора отдельных периодов Т1, Т2, ..Тп, в течение которых определяются результаты прогнозирования. В качестве общего периода Т могут выступать, например, общие сроки создания атомных электростанций. Периоды Т, могут представлять этапы жизненного цикла изделия: проектирование, производство, эксплуатация, утилизация.

4. Определение показателей эффективности принимаемых решений К.

Указанные показатели могут представлять: те или иные экономические, инновационные, социальные, экологические, технические показатели.

5. Формирование зависимостей показателей эффективности К от управляемых и неуправляемых факторов, т. е зависимостей К(Х,У)т для каждого периода Т;.

6. Формирование матриц эффективности ||К(Х,У)т||1 для каждого из периодов жизненного цикла изделия.

7. Выбор принципа оптимальности принимаемых решений 0(Х,У). В качестве принципа оптимальности 0(Х,У) могут выступать принципы: гарантированного результата, Сэвиджа, гарантированных потерь и др.

8. Определение эффективности принимаемых решений К1э для первого периода жизненного цикла изделия Т1 и стратегии Х1 с использованием матрицы эффективности ||К(ХЬУ)1||.

9. Определение эффективности принимаемых решений К2э для второго этапа жизненного цикла Т2 и стратегии Х1 с использованием матрицы эффективности ||К(Х1,У)2||; и т.д.

10. Определение эффективности Кпэ при стратегии Х1 для последнего этапа жизненного цикла с номером п.

12. Определение гарантированного ущерба У(Х1,У)г1 при выбранной стратегии (управляемом факторе Х1 ) при использовании матрицы ||У(Х,У)1||, для первого шага, обусловленного выбором неоптимального решения.

13. Определение гарантированного ущерба У(Х1,У)г2 при выбранной стратегии (управляемом факторе Х1) при использовании матрицы ||У(Х,У)2|| для второго шага; и т.д.

14. Определение гарантированного ущерба У(Х,У)гп при выбранной стратегии (управляемом факторе Х1 ) при использовании матрицы ||У(Х,У)п|| на последнем п-м шаге анализа.

15. Определение суммарного гарантированного полезного результата, полученного при использовании стратегии Х1 с учетом всех полезных результатов на каждом шаге анализа:

К(Х1 ,У) г.рез. = К1э( Х1,У ) + К2э( Х1,У) + ... + + Кпэ( Х1,У).

16. Определение суммарного гарантированного ущерба, полученного при использовании стратегии Х1 с учетом всех ущербов на каждом шаге анализа:

У(Х1 ,У)г. рез = У(Х1,У)г1 + У(Х1 ,У)г2 + ... +

+ У(Х1,У)т.

17. Определение суммарного гарантированного полезного результата, полученного при использовании стратегии Х2 с учетом всех полезных результатов на каждом шаге анализа:

К(Х2 ,У)г.рез.= КЬ(Х2 ,У) + К2э(Х2 ,У) + ... +

+ Кпэ(Х2,У).

Порядок определения показателей К1э(Х2,У), К2э(Х2,У), ..., КпЭ(Х2,У), полученных при использовании стратегии Х1, аналогичен порядку определения показателей К1э(Х2,У), К2э(Х2,У), ., КпЭ(Х2,У), полученных при применении стратегии Х2.

18. Определение суммарного гарантированного ущерба, полученного при использовании стратегии Х2 с учетом всех ущербов на каждом шаге анализа

У(Х2 ,У)г.рез. = У(Х2 ,У)г1 + У(Х2,у)г2 + .

+У(Х2,У)гп.

19. Определение суммарного гарантированного полезного результата, полученного при

использовании стратегии Хп с учетом всех полезных результатов на каждом шаге анализа: К(Хп ,У)г.рез.= К1э(Хп,У) + К2э(Хп ,У) + ... + +Кпэ(Хп,У).

Порядок определения показателей К1э(Хп,У), К2э(ХпУ),..„ Кпэ(Хп,У), полученных при использовании стратегии Хп, аналогичен порядку определения аналогичных показателей при использовании стратегий Х^ Х2 и др.

20. Определение суммарного гарантированного ущерба, полученного при использовании стратегии Хп с учетом всех ущербов на каждом шаге анализа

У(Хп,У)г. рез.= У(Хп,У)г1 + У(Хп,У)г2 + • • • + +У(Хп,У)гп.

20. Выбор относительного показателя эффективности сравниваемых стратегий Хь Х2,

— , Хп:

Е = У(Хп,У)г. рез./ К(Хп,У) г.рез..

21. Определение эффективности применения первой стратегии Х1:

Е(Х1,У) = У(Х1 ,У)г. рез/ ВДУ) г.рез..

22. Определение эффективности применения второй стратегии Х2:

Е( Х2 ) = У(Х2)г. рез./ К(Х2) г.рез.; и т.д.

23. Определение эффективности применения стратегии с номером Хп:

Е( Хп,У ) = У(Хп,У)г. рез / ВДУ) г.рез.

24. Сравнение анализируемых стратегий и выбор эффективного решения на основе критерия:

Е(Х,У)эфф. = min (У(Х,У)Г. рез./К(Х,У),ре,).

2. Оценка эффективности стратегий в условиях полной неопределённости

Рассмотрим простой пример. Осуществляется сравнение эффективности применения трех стратегий Х1, Х2, Х3 в условиях действия трех факторов неопределенности У1,У2,У3. с использованием принципа гарантированного результата. В качестве стратегий Х1 , Х2, Х3 могут выступать, например, инвестиционные, инновационные и иные проекты. Факторы неопределенности внешней среды У1, У2, У3 могут представлять природные и климатические условия, рыночные условия хозяйствования, рыночные цены и т.п. В качестве показателя эффективности К могут выступать прибыль, доля рынка, конкурентоспособность компании и другие показатели.

Матрицы эффективности принимаемых решений (с использованием условных данных) имеют вид, представленный в табл. 1.

Этап анализа 1. Выбор эффективного решения при использовании стратегии Xj.

Таблица 1

Матрица эффективности стратегий

для пе рвого года прогнозирования

У, У? У3 min

Х, 5 3 4 3

Х7 2 6 7 2

Х3 6 5 1 1

Таблица 2

Матрица эффективности стратегий

У1 У2 У3 min

Х 1 2 5 3 2

Х, 7 3 6 3

Х3 4 7 5 4

Таблица 3

Матрица эффективности стратегий

У1 У2 У3 min

Х1 2 6 4 2

Х2 5 7 8 5

Х3 1 4 2 1

1. Для первого года прогнозирования в соответствии с принципом гарантированного результата:

ЭГ1(Х,У) = max min Э1(Х,У) = 3.

Эн(Хьу) =3.

Гарантированный ущерб:

Уг1 (Х1,У) = Эг1 (Х,У) - Эг1(Х1,У) = 3 - 3 = о.

2. Для второго года эффективности при использовании стратегии Х1 получим:

Эг2(Х,У) = max min Э2(Х,У) = 4.

Эг2 (ХЬУ) =2.

Гарантированный ущерб: Уг2(Х1,У) = Эг2(Х,У) - Э(Х1,У)= 4 - 2 = 2.

3.Для третьего года эффективности при использовании стратегии Х1:

Эгз(Х,У) = max min Э(Х,У) = 5.

Эгз (Х1,У) = 2.

Гарантированный ущерб:

Угз (Х1) = 5 - 2 = 3.

4. Суммарный гарантированный результат:

Эг(Х0 = 3 + 4 + 5 = 12 ед.

5. Суммарный гарантированный ущерб:

Уг рез (Х1) = 0 +2+3 = 5.

6. Эффективность применения стратегии 1: Е(ХЬУ) = У(ХьУ)г. рез. К(ХЬУ) г.рез.= 5/12.

Этап анализа 2. Выбор эффективного решения при использовании стратегии Х2.

1. Для первого года прогнозирования в соответствии с принципом гарантированного результата:

Эг1(Х2,У) = 2.

Гарантированный ущерб:

Уг1(Х2) = Эг (Х,У) - Э2(Х1,У) = 3 - 2 = 1.

3. Для второго года эффективности при использовании стратегии Х2 получим:

Эг2(Х,У) = 4; ЭГ2 (Х2,У) = 3.

Гарантированный ущерб: Уг2 (Х2,У )= Эг2 ( Х, У) - Э2( Х2,У ) = 4 - 3 =1.

3. Для третьего года эффективности при использовании стратегии Х2:

Эгз (Х, У) = 5.

Эгз (Х2,У) = 5.

Гарантированный ущерб:

Угз (Х2,У) = 5 - 5 = 0.

4. Суммарный гарантированный результат:

Эг.(Х2,У) = 3 + 4 + 5 = 12 ед.

5. Суммарный гарантированный ущерб:

Уг( Х2) = 1 + 1 + 0 = 2.

6. Эффективность применения стратегии Х2:

Е( Х2,У ) = У г. рез.(Х2,У) / К г.рез (Х2У) = 2/12.

Этап анализа 3. Выбор эффективного решения при использовании стратегии Х3.

1. Для первого года прогнозирования в соответствии с принципом гарантированного результата:

Эг1 ( Х,У) = 3;

Эг1( Хз,У ) = 1.

Гарантированный ущерб:

Уг1 ( Х2,У )1 = Эг (Х,У) - Эг( Х2,У) = 3 - 1 = 2.

2. Для второго года эффективности при использовании стратегии Х3, получим:

Эг2 ( Х,У) = 4;

Эг2( Хз,У ) = 4.

Гарантированный ущерб: Уг2 ( Хз,у ) = Эг2 ( Хз, У) - Э( Хз,У ) = 4 - 4 = 0.

3. Для третьего года эффективности при использовании стратегии Хз:

Эг3 (Х,У)= = 5;

Эг( Хз,У )=1.

Гарантированный ущерб:

Уг3 (Х3,у) = 5 - 1 = 4.

4. Суммарный гарантированный результат:

Эг( Хз) = з + 4 + 5 = 12.

Суммарный гарантированный ущерб: Уг( Хз) = 2 + 0 + 4 = 6.

Эффективность применения стратегии с номером 3:

Е ( Х3,у ) = Уг( Х3,у)/ Эг( Х3,у) = 1/2.

Этап прогнозирования 4. Сравнение эффективности применения стратегий Х19 Х2, Х3.

Выбор эффективного решения на основе критерия:

Е(Х,У)эфф. = (У(Х,У)г. рез./К(Х,У)г.рез.)мин. Эффективной стратегией, имеющей минимальное значение (У(Х,У)г. рез./К(Х,У)грез), равное 1/6, является стратегия Х2.

Заключение

Таким образом, была предложена методика, позволяющая осуществить оптимальный выбор оптимального варианта анализируемых систем

в условиях полной неопределённости внешней среды при условии, что выбранный вариант будет эксплуатироваться и приносить экономический эффект в течение нескольких лет. Применительно к атомной энергетике сроки проектирования и создания АЭС составляют 60 - 80 лет [11, 15, 16]. При этом от сроков эксплуатации объекта суть методики и её результативность не зависит. Предложенная методика позволяет избежать неоднозначности выбора, обусловленной наличием фактора неопределенности и нескольких альтернативных друг другу принципов оптимальности.

В качестве неуправляемых факторов при использовании данной методики могут выступать: действия конкурентов, климатические условия в местах создания АЭС, отношение населения к строительству атомных электростанций, действия зарубежных акционеров и т.п. В настоящее время компании атомной отрасли РФ осуществляют проектирование и строительство АЭС во многих странах мира (см. [1, 2, 3]). При этом значение фактора неопределенности значительно возрастает.

Управляемые факторы представляют инвестиционные и инновационные проекты, капитальные вложения по различным этапам жизненного цикла, различные технические решения, управление проектами с помощью информационных технологий и т.п. Следует особо отметить, что ввиду специфики АЭС возникает необходимость применения различных управляемых факторов на разных этапах жизненного цикла.

Показатели эффективности АЭС могут представлять экономические, технические, социальные, экологические и иные показатели. При этом особую значимость имеют показатели надежности и радиационной безопасности АЭС.

Сказанное выше позволяет считать предложенную методику эффективной при оценке и прогнозировании экономической эффективности сложных технических систем.

Список литературы

1. Государственная программа Российской Федерации «Развитие атомного энергопромышленного комплекса»: постановление Правительства РФ от 02.06.2014 № 506-12.

2. Корпоративная стратегия атомной отрасли РФ, 2010 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// www.rosatom.ru/

3. Стратегия деятельности государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» до 2030 года [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. innov-rosatom.ru.

4. Юрлов Ф.Ф., Соколов Ю.А., Плеханова А.Ф., Лапаев Д.Н. Методы и модели в экономике. Н. Нов-

город: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2010.

5. Юрлов Ф.Ф., Яшин С.Н., Плеханова А.Ф., Мар-китанов М.Ю. Многокритериальный выбор эффективных решений в экономике в условиях неопределённости. Н. Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008.

6. Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. М.: Наука, 1970.

7. Плеханова А.Ф. Анализ проблем сопоставимости и многокритериальности решений, принимаемых в экономике. Н. Новгород: Нижегородский государственный технический университет, 1999.

8. Корнилов Д.А. Эффективное управление на основе сочетания возможностей планирования и прогнозирования // Тезисы докл. V Всероссийской научно-практической конференции «Экономическая безопасность». Н. Новгород: Изд-во Нижегород. гос. техн. ун-та, 2003. С. 126-128.

9. Корнилов Д.А. Принятие управленческих решений при наличии нескольких альтернатив в системе управления изменениями // Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии управления организационными изменениями» / Под ред. В.М Матиа-швили. Н. Новгород: Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 2004. С. 172-176.

10. Корнилов Д.А. Стратегическое планирование и экономическое прогнозирование. Н. Новгород: Нижегородский государственный технический университет, 2006.

11. Леонтьев Н.Я., Чалов В.П., Колесов К.И. Анализ проектной деятельности инжиниринговых компаний атомной отрасли (на примере АО «НИАЭП») // Экономика и предпринимательство. 2016. № 10-3. С. 453-456.

12. Леонтьев Н.Я., Юрлов Ф.Ф. Классификация задач многокритериальной оценки эффективности производственных систем // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 127. С. 969-979.

13. Леонтьев Н.Я. Оценка проектной деятельности инжиниринговой компании атомной отрасли: Монография. Н. Новгород: ООО «Печатная Мастерская РАДОНЕЖ», 2017.

14. Леонтьев Н.Я. Проблема многокритериального выбора эффективных решений инжиниринговых компаний атомной отрасли // Научное обозрение. 2016. № 18. С. 127-131.

15. Иванов А.А. Система принятия стратегических решений при контроллинге затрат // Межотраслевой научно-практический журнал «Интеграл». 2012. № 4. С. 109.

16. Иванов А.А., Леонтьев Н.Я. Формирование кластера атомной энергетики в Нижнем Новгороде // Экономика и предпринимательство. 2015. № 10-2 (63-2). С. 283-285.

17. Яшин С.Н., Солдатова Ю.С. Совершенствование и практическая апробация методики оценки экономического состояния и уровня инновационного развития предприятия // Финансы и кредит. 2013. № 12. С. 39-47.

0.0. Wpnoe, C.H. flrnm, A. 0. nnexaHoea

52

THE METHODOLOGY FOR CHOOSING EFFECTIVE SOLUTIONS IN AN UNCERTAIN ENVIRONMENT WHEN FORECASTING THE LIFE CYCLE OF COMPLEX TECHNICAL OBJECTS

F.F. Yurlov,1 S.N. Yashin,2 A.F. Plekhanova2

'Alexeyev State Technical University of Nizhny Novgorod 2Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

The aim of this study is to improve the methods for choosing an effective solution in assessing the long-term effectiveness of complex technical objects in an uncertain environment. The longer the life of an economic facility, the higher the uncertainty that is manifested when assessing its effectiveness, which is especially true when designing complex technical systems. The authors propose and test a method based on the theory of "move by nature" and the method of complex indicators. The essence of the method is to evaluate the effectiveness of decisions made for each year based on the criterion of economic efficiency and the criterion of damage due to missed opportunities. Based on these two indicators, a comprehensive evaluation criterion is formed for the entire period of operation. This method can be effective in comparing options for the construction of nuclear power plants and evaluating the effectiveness of other long-term projects. Moreover, the essence of the methodology and its effectiveness do not depend on the operating life of the facility. The proposed technique avoids the ambiguity of choice due to the presence of the uncertainty factor and several principles of optimality that are alternative to each other.

Keywords: complex technical systems, economic efficiency, uncertainty, risk, life cycle, damage, principle of guaranteed result.