CC BY
0
УДК 005.6
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-591 -592
ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ВЕРТИКАЛЬНО ИНТЕГРИРОВАННЫХ ОТРАСЛЕВЫХ КОМПАНИЙ
ПО ПРИНЦИПУ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ
И.Д. Сидельников
Статья посвящена проблеме оптимизации структуры энергетического хозяйства в вертикально интегрированных отраслевых компаниях (ВИОК) российского нефтегазового комплекса. Автор делает акцент на рациональном энергосбережении и использовании избыточных энергетических ресурсов предприятий. В статье представлена постановка оптимизационной задачи, изложена разработанная автором модель, позволяющая определить параметры ресурсного взаимодействия предприятий ВИОК с учетом использования избыточных энергоресурсов.
Ключевые слова: нефтегазовый комплекс, избыточные энергоресурсы, оптимизация, структура компании, энергетика.
Территориально-производственные комплексы в промышленности строятся на тесных технологических связях предприятий, и интегрированы в вертикальные отраслевые компании [1].
Принцип вертикальной интеграции, несмотря на весь накопленный положительный мировой опыт в различных отраслях, приводит к появлению определенных организационно-экономических проблем, связанных с нерациональной организационной структурой, отсутствием налаженного ресурсного взаимодействия, общей неэффективностью процессов [4,7]. Жестко выстроенные вертикальные связи в компаниях, отсутствие горизонтальных связей между предприятиями усложняют задачи стратегического планирования деятельности всех участников на всех стадиях [9]. Можно выделить основные «болевые» точки современного менеджмента промышленных предприятий при попытках реализовать программы ресурсо и энергосбережения:
отсутствие стратегического подхода к оптимизации; планирование оптимального использования ресурсов предполагает оптимизацию энергетического хозяйства по всему территориально-производственному интегрированному комплексу, а не по отдельным предприятиям;
оптимизация структуры энергетического хозяйства вертикально интегрированного комплекса должна обеспечивать минимум по главному экономическому критерию - приведенным затратам при условии сопоставимости при сравнении различных вариантов схем энергоснабжения и энергопотребления;
оптимальное планирование деятельности всего комплекса должно строится по принципу ресурсосбережения, обеспечивая экономию за счет использования вторичных, побочных и избыточных энергетических ресурсов; при этом существующие национальные стандарты в области ресурсосбережения определяют и унифицируют основные понятия, связанные с ресурсосбережением [3,6].
Безусловно, что решение вышеперечисленных проблем в планировании невозможно без совместного рассмотрения связей между предприятиями и внутренних связей каждого предприятия [8]. С другой стороны, развитие внутреннего энергетического рынка в стране приводит к появлению новых возможностей за счет внедрения новых технологий в электроэнергетических системах и системах централизованного теплоснабжения, полной автоматизации и цифровизации сетей [2,9].
Внутри практически любой вертикальной интегрированной отраслевой компании (ВИОК) в машиностроительной отрасли можно выделить предприятия-производителей продукции/энергии (ПРЭ) и предприятия-потребителей продукции/энергии (ПЭ).
Возможны две ситуации, связанные с использованием энергетического ресурса. Если энергетический потенциал одного предприятия используется на другом предприятии ВИОКЕ, то внешняя связь первого предприятия будет являться замкнутой относительно всей компании. Если же энергетический потенциал одного предприятия не используется в ВИОКе, соответствующую внешнюю связь назовем разомкнутой относительно этого комплекса. Разомкнутые связи могут вообще не использоваться в рамках данной ВИОК.
С другой стороны, эти связи могут использоваться в других компаниях, отраслевых комплексах и энергосистемах - например, в жилищно-коммунальном хозяйстве может использоваться тепло и электроэнергия. В таком случае мы получаем задачу оптимизации ВИОК с учетом внешней системы (другого компании или энергосистемы).
Задача оптимизации структуры отечественных ВИОК осложняется тем фактом, что в существующих промышленных компаниях часто отсутствуют связи между предприятиями, или эти связи выстроены еще в советское время и не оптимальным образом с точки зрения эффективности использования ресурсов. Поэтому первым этапом должна решаться задача определения оптимальной структуры (связей) и параметров энергетического хозяйства предприятий ВИОК в условиях использования вторичных энергоресурсов. Результаты такой оптимизации могут привести к изменению существующих внутренних связей отдельных предприятий и/или появлению новых.
Затем, на следующем этапе, решается задача совместной оптимизации выбора первичных энергоресурсов и использования вторичных ресурсов для всех предприятий ВИОК, что дает возможность определить оптимальную структуру и параметры энергетического хозяйства ВИОК. Результаты такой оптимизации могут привести к значительной реконструкции существующих производств, вызванной заменой энергоносителей, что потребует серьезных инвестиций вплоть до полной замены устаревшего оборудования. Но, с другой стороны, в стратегической перспективе это позволит выстроить тесную связь при решении меж и внутри отраслевых задач.
На третьем этапе задача оптимизации структуры энергетического хозяйства ВИОК решается с учетом возможности изменения производственных программ предприятий, и результаты этой оптимизации позволят сформировать программ развития энергетики всего вертикально интегрированного комплекса ВИОК с учетом роста производства и строительства новых предприятий в комплексе.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 2
Рассмотрим постановку такой оптимизационной задачи для условной ВИОК нефтегазового комплекса, в которую входят т предприятий-потребителей и п предприятий-производителей. Примем, что энергетические связи между предприятиями-потребителями отсутствуют, и не будем включать в рассмотрение внутреннюю структуру каждого предприятия ВИОК.
Предприятия-производители производят основной продукт и энергию, которая затем передается на сторону (тепло, электроэнергия, горючий газ). Предприятия-потребители, в свою очередь, производят продукт, потребляя энергию от производителей. При этом потребители имеют техническую возможность работать, обеспечивая заданный выпуск основной продукции (допускается заданный недоотпуск), и используя поступающую избыточную энергию от производителей в виде следующих наборов ресурсов:
- пара, топлива (горючего газа) и электроэнергии;
- пара и электроэнергии;
- пара и топлива;
-топлива и электроэнергии.
Эффективное использование ресурсов предполагает такую структуру ВИОК, при которой достигается минимум приведенных затрат, представляющий сумму затрат производства и приведенных капитальных вложений
[5].
Таким образом, задача оптимизации состоит в следующем: необходимо определить такую структуру связей между предприятиями ВИОК, при которой будут обеспечиваться минимальные приведенные затраты, связанные с использованием избыточной энергии предприятий-производителей. Такая задача может рассматриваться как с учетом, так и без учета связей с внешней средой (в виде других энергосистем и комплексов).
Математическая модель данной задачи выглядит следующим образом. Необходимо найти минимум целевой функции 3, представляющей сумму приведенных затрат, связанных с использованием избыточной энергии предприятий-производителей, в том числе затрат на энергетические связи ВИОК с внешней средой:
т п V ^ т п V к
]=Е Е Е ^ т а1'чХ1'м+Е Е Е+(1)
] =1 1 = 1 Ц=1 ] =1 1=1 Ц=1 1 = 1
в условиях следующих ограничений:
р
шЕЕ а1-чхи.ч = к1дХ1У1 + С1 (2)
1=14=1
п Р
Е Е =у>р>7:>+с' (3)
1=1 и=1
аш < хш < Ьш (4)
А1<С1< В1 (5)
А} < С} < В} (6)
где £ = 1,..., п; ] = 1,..., т; ц = 1,..., р; - выпуск основной продукции г'-м производителем (т/год); - выпуск основной продукции /-м потребителем (т/год); - количество передаваемой энергии вида д от г'-го производителя к /-му потребителю (ед. энергии/год), д = 1,2,3 , где 1- пар, 2- электроэнергия, 3- топливо; С1 - количество энергии, поступающей из внешней системы или уходящей в систему (т. условного топлива/год); - энергетическая составляющая удельных приведённых затрат на единицу продукции (энергии), произведенной /-м потребителем с использованием энергетического ресурса вида д, поступившего от г'-го производителя; данные затраты определены с учетом приведения сравниваемых вариантов использования энергетических ресурсов в сопоставимый вид (руб/т); Б^ц - составляющая приведенных затрат, отражающая капиталовложения и эксплуатационные затраты без учета энергетической составляющей (руб/год); Б1 - удельные затраты на энергию, поступающую дополнительно из внешней системы или уходящую в систему по связи I (г'-го производителя, /-го потребителя), (руб/т. условного топлива); Р] - удельный расход энергии на выработку продукции/-м потребителем (т. условного топлива на 1 т. продукции); - удельный расход энергии на выработку продукции г'-м производителем (т. условного топлива на 1 т. продукции); У] - доля энергии, получаемой /-м потребителем от предприятий-производителей для заданного объема выпуска г,-; к1д - доля энергетического ресурса вида д, вырабатываемой г'-м производителем при заданном объеме выпуска по его основному продукту; а1д - удельный расход топлива на выработку энергии вида д г'-м производителем (т. условного топлива на единицу энергии).
Определение удельных приведенных затрат представляет собой отдельную задачу, «предоптимизацион-ный» этап планирования.
Уравнения (2) и (3) задают балансовые соотношения предприятий производителей (2) и предприятий -потребителей (3). Ограничение (4) задает верхнюю и нижнюю границы использования энергетических ресурсов (количество передаваемой энергии не должно быть больше требуемого объема для выпуска продукции /-м потребителем).
Необходимо отметить, что третье слагаемое в целевой функции (1) может иметь разные знаки:
- если энергия поступает из внешней системы, знак «+»;
- если энергия не поступает, следовательно, значение целевой функции уменьшается за счет отсутствия затрат на энергетические связи ВИОК с внешней средой и перед третьим слагаемым знак «-».
Дальнейшие перспективы развития промышленного комплекса предполагают создание эффективной системы производства и реализации продукции, использующей экономически обоснованное использование избыточных, вторичных и побочных энергетических ресурсов. Но отсутствие инструментов, позволяющих определить оптимальную структуру и параметры энергетического хозяйства ВИОК, не позволяет внедрить на практике принципы ресурсосбережения, что отрицательным образом сказывается на экономической эффективности предприятий. Усложнение и масштабирование организационных структур на фоне слабых горизонтальных связей между предпри-
ятиями не позволяет выстроить рациональное энергопотребление в ВИОК, построенное на использовании избыточных ресурсов. Представленная модель позволит выстроить эффективное ресурсное взаимодействие, реорганизовать существующие и создать новые связи для затрат и выполнение заданных производственных программ.
Список литературы
1. Бикулова М. А. Нефтеперерабатывающие предприятия как элемент нефтегазовой отрасли // Молодой ученый. 2019. №49. С. 163-168.
2. Бушуев В.В., Куричев Н.К., Громов А.И. Энергетическая стратегия - 2050: методология, вызовы, возможности // ЭСКО. Энергетика и промышленность. 2013. № 6. С. 14-19.
3. ГОСТ Р 52106-2003 Ресурсосбережение. Общие положения.
4. Кислицын Е.В., Панова М.В., Шишков Е.И. Проблемы предприятий нефтегазового комплекса России: тенденции и пути решения // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №3 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/15EVN317.pdf (доступ свободный)
5. Лагоша Б.А. Оптимальное управление в экономике: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2003.
192 с.
6. Омельченко И.Н., Александров А.А., Бром А.Е., Белова О.В. Основные направления развития логистики XXI века: ресурсосбережение, энергетика и экология // Гуманитарный вестник. 2013. № 10(12). С.10.
7. Остроухова Н.Г. Особенности реинжиниринга бизнес-процессов предприятиях энергетики // Науковедение. 2013. № 6 (19). С. 79.
8. Бром А.Е., Сидельников И.Д. Функциональное предназначение возвратных потоков в машиностроении // В сборнике: Устойчивое развитие и новая индустриализация: наука, экономика, образование. Материалы конференции. Москва, 2021. С. 18-22.
9. Сидельников И.Д. Бром А.Е. Определение времени восстановительного ремонта при организации возвратных потоков и рециклинга в машиностроении // Наука и бизнес: пути развития. 2020. №4 (106). С. 47-50.
Сидельников Иван Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
RESOURCE SA VING MODEL FOR OIL AND GAS COMPANIES TAKING INTO ACCOUNT THE USE OF EXCESS
ENERGY RESOURCES.
I.D. Sidelnikov
The article is devoted to the problem of optimization of the structure of the energy economy in vertically integrated industry companies (VIOC) of the Russian oil and gas complex. The authors emphasize rational energy saving and use of excess energy resources of enterprises. The article presents the setting of the optimization task, describes the model developed by the authors, which allows to determine the parameters of resource interaction of VIOC enterprises taking into account the use of excess energy resources.
Key words: oil and gas complex, excess energy resources, optimization, company structure, energy.
Sidelnikov Ivan Dmitrievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, Bauman Moscow State Technical University
УДК 005.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-593-594
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РЕГРЕССИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОНТЕНТА
В. Г. Мосин, В.Н. Козловский
В работе исследуется метод, определяющий влияние выбросов на производительность регрессионных моделей. На примере данных о потреблении контента показано, что исключение аномальных объектов способно существенно повысить их прогнозирующую способность. Даны рекомендации по применению метода исключения аномальных данных.
Ключевые слова: контент, оценка качества, анализ данных, сингулярные разложения, детекция аномалий, удаление выбросов, регрессионные модели, scikit-learn, pandas, numpy, SVD.
1. Введение. Выбросы представляют собой наблюдения, которые значительно отклоняются от остальных значений в наборе данных. Хорошо известно, что выбросы оказывают существенное влияние на прогнозирующую способность моделей машинного обучения, поэтому важно учитывать их в анализе данных и принимать меры для их предварительной обработки с целью нивелировать влияние аномальных значений на производительность и эффективность моделей машинного обучения [6, 7].
Одним из основных негативных факторов наличия выбросов и их влияния на модели машинного обучения является искажение статистических показателей данных, таких как среднее значение, медиана и стандартное отклонение. Это приводит к неправильному определению зависимостей между признаками и целевой переменной, ведь выбросы могут внести существенное искажение в статистику данных [10]. Кроме того, выбросы могут сильно влиять на основные алгоритмы машинного обучения, такие как линейная регрессия или метод ближайших соседей, так как эти модели основываются на расстоянии между наблюдениями, и выбросы могут занимать отдельные области пространства наблюдений. Это может приводить к искажению предсказаний или повышению ошибки модели.
593
