ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Рекомендации устанавливают порядок и методы расчета технико-экономических показателей, характеризующих затраты и результаты внедрения ресурсосберегающих технологий, В настоящей работе под ресурсосберегающей технологией понимаются новые технические решения, способы и методы производства на базе современных средств и орудий труда, обеспечивающих рациональное использование и экономию живого труда, материалов, топлива, энергии и других ресурсов.

Повышение эффективности использования ресурсов может быть получено в результате внедрения отдельных или взаимосвязанных технических решений, а также путем комбинированного использования различных вариантов новых технологий, часть из которых может представлять взаимоисключающие альтернативы. Поскольку ресурсосбережение может быть обеспечено на основе использования различных вариантов технических решений с неодинаковыми затратами и получаемыми результатами, к реализации должен приниматься оптимальный с экономической точки зрения вариант, обеспечивающий компенсацию всех затрат на него и получение требуемого инвестором дохода на израсходованный капитал.

Реализация различных вариантов ресурсосберегающих технологий может сопровождаться получением дополнительных эффектов не экономического характера (повышение надежности, улучшение экологической обстановки, снижение ущерба, улучшение комфорта и другие). Дополнительный эффект должен учитываться при выборе и принятии решения о внедрении оптимального варианта ресурсосбережения.

Рекомендации определяет порядок и методы расчета технико-экономических показателей, характер оформления и представления информации при обосновании инвестиционных проектов, связанных с внедрением ресурсосберегающих технологий в условиях рыночной экономики. Представленные методические рекомендации позволяют:

• сформировать исходное множество возможных и допустимых вариантов ресурсосбережения;

• определить состав и объем необходимых инвестиций;

• рассчитать эксплуатационные издержки;

• произвести технико-экономический анализ и дать оценку эффективности внедрения ресурсосберегающих технологий;

• выполнить финансовый анализ и оценку инвестиционной привлекательности рассматриваемых вариантов ресурсосбережения.

В современных условиях оценка эффективности ресурсосберегающих технологий следует выполнять с применением механизмов и критериев, принятых в странах с рыночной экономикой. При этом технико-экономический расчет должен включать определение сравнительной экономической эффективности внедрения взаимозаменяемых вариантов между собой или предлагаемых вариантов с базовым.

Финансовый анализ и оценка инвестиционной привлекательности проекта должны включать определение целей финансового планирования, составления бюджетов осуществления проекта, разработку я оптимизацию схемы финансирования с учетом источников финансирования, графиков предоставления, погашения и оплаты кредитов, действующей системы ценообразования, налогообложения и других факторов.

Рекомендации разработаны коллективом авторов в составе: доцент, к.э.н Боголюбов B.C. СПбГИЭА, доцент, к.э.н Кузнецов Е.П. (руководитель проекта) ПЭИПК, доцент, к.э.н Таратин В.А. СПбГТУ.

2. ФОРМИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

2.1. Основы формирования вариантов.

Формирование исходного множества вариантов ресурсосберегающих технологий является основой для принятия действительно оптимальных проектно-плановых решений, Традиционным, исторически сложившимся способом формирования вариантов решения различных инженерно-технических и социально-экономических задач является разработка ведущими специалистами, исходя из опыта работы аналогичных объектов или систем, нескольких возможных альтернатив. Вследствие высокой трудоемкости разработки конкурирующих вариантов на практике формируется и рассматривается крайне ограниченное число вариантов (не более 2-3). В отдельных случаях, как показывает опыт, даже не ставится вопрос о формировании вариантов осуществления тех или иных решений. Это не только снижает обоснованность и объективность принимаемых решений, но и практически исключает возможность выбора действительно оптимального варианта осуществления мероприятия. В связи с этим представляется важным привлечь внимание специалистов к проблеме формирования исходного множества альтернатив при разработке мер энергосбережения.

Принципиальная возможность решения задачи формирования вариантов связана с тем, что пределы возможного и целесообразного изменения, совершенствования или развития любой системы зависит от множества факторов, под воздействием которых ее параметры могут изменяться в определенных, физически возможных и технически осуществимых границах. Формирование вариантов можно осуществить непосредственно или с использованием специальных методов, по прототипу или без него, с оценкой и выбором одного или нескольких вариантов. При этом рекомендуется использовать следующие методы организации процесса генерации вариантов:

• метод мозговой атаки (штурма), предполагающий формирование группы "генераторов идей" (6-10 человек), участники которой свободно высказывают любые, даже фантастические идеи, которые фиксируются, а затем анализируются;

• метод морфологического анализа, с помощью которого формируется множество всех возможных альтернатив с последующим усечением этого множества за счет отбрасывания худших и выделения лучших вариантов решений;

• метод функционально-стоимостного анализа, с помощью которого выделяется конструктивная структура объекта, определяются основные показатели качества, рассчитывается стоимость выполнения отдельных функций и на этой основе производится поиск новых, более рациональных технических решений;

• другие методы, включая алгоритм изобретения, математического программирования, многомерного статистического анализа, контрольных вопросов и т.п.

При формировании исходного множества альтернатив ресурсосберегающих технологий целесообразно рассмотреть возможность:

• замены отдельных элементов системы новыми;

• объединение отдельных элементов в систему;

• создание специализированных систем;

• переход с открытой на закрытую систему, независимую от внешней среды, или коренную перестройку всей системы.

2.2. Постановка задачи формирования вариантов

Задача формирования исходного множества альтернатив состоит в том, чтобы в соответствии с заданными условиями функционирования системы определить набор возможных и допустимых вариантов развития или совершенствования системы за счет исключения из рассмотрения заведомо неприемлемых решений. Для описания этой задачи можно использовать модель выбора и принятия решения:

<М, ОП>, (2.1.)

где М - множество альтернатив, ОП - принцип оптимальности.

Смысл решения этой задачи заключается не в оптимизации целевой функции, а в выделении некоторого множества возможных М_в М_у и допустимых М_д М_в альтернатив при решении задачи выбора:

<М_в, ОП_в> и <М_Д, ОП_Д>, (2.2.)

где M_y - универсальное множество всех мыслимых альтернатив, ОП_в и ОП_д - принципы оптимальности, выражающие возможность и допустимость альтернатив.

Математическим выражением принципа оптимальности служит функция выбора С, которая сопоставляет любому подмножеству Х М его часть С(Х) X.

В простейших случаях функция выбора однозначна и задача формирования вариантов решается без специальных процедур или в результате по парного сравнивания. При этом функция выбора С(Х)=1 если, например, объект "А" лучше объекта "Б", в противном случае С(Х)=0.

В других, более сложных случаях на основе анализа условий функционирования системы необходимо:

• рассмотреть общую схему развития системы, включая описание подсистем каждого уровня, определения проблем, противоречий, основных путей и законов развития;

• выявить условия функционирования и основные требования, предъявляемые к системе и отдельным ее элементам;

• разработать систему взаимосвязанных показателей и критериев (ограничений), позволяющих выделить исходное множество альтернатив;

• сформировать по каждому компоненту системы множество вариантов реализации и с помощью локальной системы оценок выделить лучшие альтернативы;

• сформировать возможные и допустимые варианты развития и функционирования системы на основе оценки и выбора лучшего сочетания элементов между собой.

Разработанные варианты технических решений должны соответствовать требованиям, предъявляемым действующими стандартами, нормами, правилами и техническими условиями.

2.3. Метод логического синтеза вариантов.

С целью формирования множества технически возможных и допустимых альтернатив энергосберегающих мероприятий разработан метод логического синтеза вариантов. Суть этого метода состоит в том, что для любой системы, исходя из опыта, знаний и интуиции ведущих специалистов, может быть разработана упорядоченная и непротиворечивая комбинация логических операций, отражающих условия ее функционирования, возможные пути развития и совершенствования. Эти условия могут быть представлены в виде правил, системы ограничений, критериев или факторов, влияющих на выбор технически возможных и допустимых решений из области всех мыслимых альтернатив.

Рассмотрим возможность реализации метода логического синтеза альтернатив на примере формирования технически возможных и допустимых вариантов конструкции ограждения энергоиспользущих установок. В этих установках конструкция ограждения выполняет комплекс функций и обеспечивает прочность, безопасность, тепловую и газовую герметичность, экономическую и энергетическую эффективность работы оборудования.

Конструкция ограждения может быть выполнена из различных материалов, свойства которых должны обеспечивать выполнение основных функций оборудования в процессе длительной эксплуатации и при определенных условиях службы. Под условиями службы здесь понимается вся совокупность факторов, воздействующих на материалы конструкции ограждения в процессе эксплуатации, Действие этих факторов обусловлено конструктивными особенностями оборудования, организационными условиями его обслуживания и эксплуатации, а также применяемой технологией преобразования материально-энергетических ресурсов в готовый продукт.

В процессе длительной эксплуатации под влиянием этих факторов происходит интенсивный износ материалов конструкции, вследствие которого они утрачивают свои первоначальные свойства и разрушаются. Это приводит не только к увеличению рассеивания энергии в окружающей среде, но и к нарушению основных функций, выполняемых оборудованием. Поэтому экономически обоснованный выбор оптимальной конструкции ограждения, энергоиспользующих установок следует считать одним из важнейших направлений повышения энергетической и общей эффективности производства.

Производя выбор из ограниченного числа вариантов, разработанных специалистами и применяемых на практике, нельзя добиться оптимального решения поставленной задачи. Вместе с тем нельзя идти и по пути сплошного перебора всех мыслимых альтернатив, формируемых из 100-150 материалов, выпускаемых для этих целей промышленностью. Действительно при этом количество возможных вариантов резко возрастает. Например, если конструкция будет состоять только из двух материалов, то количество вариантов будет равно 2ⁿ, где n = 100-150. Вследствие этого необходимо отказаться от сплошного перебора вариантов и постараться сформулировать исходя из опыта работы специалистов такие правила, руководствуясь которыми можно разработать модель формирования множества технически возможных и допустимых вариантов конструкции ограждения.

Опрос специалистов и анализ работ, посвященных проектированию ограждения зданий, коммуникаций и энергоустановок, показал, что при решении этой задачи учитываются, во-первых, закономерности процессов преобразования материально-энергетических ресурсов в готовую продукцию; во-вторых, воздействие организационных и технологических условий производства на материалы, используемые в первом (рабочем) и последующих слоях конструкции; в-третьих, свойства материалов, предназначенных для создания конструкции ограждения. Таким образом, целесообразность применения того или иного материала в конструкции ограждения зависит от его свойств и условий, в которых он должен эксплуатироваться.

Важнейшими факторами, ограничивающими использование тех или иных материалов в конструкции ограждения, являются: 1) температура, поддерживаемая в различных зонах рабочего пространства, 2) действие внешних механических сил, 3) режим эксплуатации и соответствующее изменение температурного поля конструкции, 4) химическое и 5) механическое воздействие рабочей среды, обрабатываемых материалов и получаемых продуктов на материалы конструкции. Этим условиям в определенной мере соответствуют такие свойства огнеупорных и теплоизоляционных материалов как: 1) предельно допустимая температура применения, 2) механическая прочность и плотность, 3) термостойкость, 4) химическая и 5) механическая устойчивость.

Метод логического синтеза вариантов заключается в разработке упорядоченной и непротиворечивой системы логических операций, отражающих соотношение между свойствами и условиями функционирования ограждающих конструкций. Следовательно, если заданы условия службы материалов в j -ой установке (элементе конструкции, слое)

U={u_jk}, (2.3)

и свойства i -гo материала

S={s_ik} (2.4)

то можно сформулировать, непротиворечивую последовательность логических операций (отношений), отражающих возможность и допустимость использования i -гo материала в j-ой установке

SRU, (2.5)

где R - множество знаков отношений {≤=≥} между 1-м свойством i -го материала и k-м условием j -й установки.

В этом случае формирование альтернатив можно представить в виде матрицы отношения, в которой:

X_ij= 1 - если все свойства i -го материала удовлетворяют условиям в j –й установке,

х_ij = 0 - в противном случае,

При этом функцию выбора i -го материала для службы в j-й установке можно представить так:

F(X) = m_ix_ij(5.7)

где m_i- общая характеристика i -го материала.

Данный подход к формированию множества технически возможных и допустимых альтернатив реализован нами при решении более общей задачи выбора оптимальной конструкции ограждения топливоиспользующих установок. Задача поиска оптимальной конструкции ограждения состоит из трех взаимосвязанных частей: 1) формирования множества технически возможных и допустимых вариантов, 2) теплового расчета и 3) технико-экономического обоснования. Общей схемой расчета предусматривается последовательное наращивание конструкции ограждения различными материалами стандартной толщины до тех пор, пока не будет достигнута заданная по санитарным нормам или оптимальная по приведенным затратам температура на наружной поверхности ограждения.

Синтез вариантов происходит по следующей упрощенной схеме. По исходным данным определяются условия службы материалов в первом и последующих (в зависимости от шага) слоях определенного элемент конструкции ограждения расчетной зоны установки. Затем производится последовательное сравнение свойств материала, принятого к установке, и условий его службы в том или ином элементе и слое конструкции ограждения. Если свойства материала удовлетворяют заданным условиям эксплуатации, то материал, прошедший проверку, принимается в качестве расчетного в данном слое конструкции. Если хотя бы по одному из свойств материал не соответствует заданным условиям, т.е. не может длительно эксплуатироваться в установке, то он отвергается и принимается другой материал, который в свою очередь должен, пройти проверку на удовлетворение требований, заданных условиями эксплуатации.

В результате работы логического алгоритма формируется полный набор технически возможных и допустимых конкурирующих вариантов конструкций ограждения энергоустановок. Следует отметить, что представленный метод логического синтеза вариантов легко поддается формализации, а это открывает путь для автоматизации данной процедуры с помощью ЭВМ.

Практическая проверка разработанного метода логического синтеза вариантов подтвердила не только возможность, но и целесообразность именно такого подхода при формировании множества альтернатив осуществления энергосберегающих мероприятий. Данный метод исключает субъективизм в разработке конкурирующих решений, позволяет сформировать полный набор технически осуществимых вариантов, расширяет область выбора и, следовательно, повышает качество технико-экономического обоснования принимаемых решений. Важным преимуществом данного подхода к проблеме формирования вариантов является возможность формализации логического алгоритма и разработки конкурирующих решений с помощью ЭВМ.