Механизмы минимизации затрат на развитие систем управления промышленной безопасностью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Грищенко, Алексей Федорович

• Грищенко, Алексей Федорович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Грищенко, Алексей Федорович

Введение.

Глава I. Экономические механизмы обеспечения безопасности.

1.1. Место экономических механизмов в системе обеспечения безопасности.

1.2. Основные механизмы реализации государственной политики в области обеспечения безопасности.

1.3. Базовые экономические механизмы.

1.4. Проблемы управления промышленной безопасностью.

Глава II. Определение оптимальной стратегии повышения регионального уровня промышленной безопасности.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Метод решения.

2.3. Выпуклый случай.

2.4. Вогнутый случай.

2.5. Выпукло-вогнутый случай.

2.6. Общий случай.

2.7. Метод динамического программирования.

Глава Ш. Механизмы стимулирования роста уровня промышленной безопасности.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Сравнение механизмов стимулирования и компенсации.

3.3. Принцип обратных приоритетов.

3.4. Дискретные функции затрат. Выпуклый случай.

3.5. Дискретные функции затрат. Вогнутый случай.

3.6. Деловая игра

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизмы минимизации затрат на развитие систем управления промышленной безопасностью»

Диссертационная работа посвящена разработке моделей и методов управления региональным уровнем промышленной безопасности на основе развития систем управления промышленной безопасностью на предприятиях.

Актуальность темы: Актуальность темы исследования обосновывается необходимостью повышения уровня промышленной безопасности опасных производственных объектов. Объективная тенденция роста аварийности в промышленном производстве, наблюдаемая практически во всех индустриально развитых странах и связанная с широким применением сложных технологий, в Российской промышленности усугубляется нестабильностью в экономике и структурными перестройками в государственном управлении. В создавшихся условиях повышение уровня промышленной безопасности является одним из важных факторов, влияющих на стабилизацию экономики России. Эффективные пути решения поставленной задачи можно обеспечить только на основе системного подхода, сбалансированного сочетания экономических и административных механизмов управления и соответствующей нормативной и правовой базы.

Цель работы - разработка и обоснование методов управления уровнем промышленной безопасности предприятий на основе развития системы управления промышленной безопасностью (СУПБ).

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- обзор исследований в области управления промышленной безопасностью;

- разработка модели управления региональным уровнем промышленной безопасности на основе развития СУБП предприятия;

- разработка методов оптимального выбора стратегии повышения регионального уровня промышленной безопасности;

- исследование и разработка механизмов финансирования развития СУПБ предприятий;

- разработка учебно-игрового комплекса для экспериментальной проверки эффективности механизмов финансирования развития СУПБ предприятий.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен метод декомпозиции задачи (определения оптимальной стратегии повышения уровня промышленной безопасности) на задачи нижнего уровня (определение оптимальных стратегий повышения уровня СУПБ предприятий) и задачу верхнего уровня (определение оптимальных нормативных уровней СУПБ предприятий).

2. Разработаны методы решения задачи верхнего уровня для выпуклых, вогнутых и произвольных зависимостей функций затрат (или упущенной выгоды) предприятий от нормативного уровня СУПБ.

3. Проведено исследование механизмов финансирования повышения уровня СУПБ, таких, как механизм стимулирования повышения уровня СУПБ, механизм компенсации затрат на достижение требуемого уровня СУПБ и механизм распределения финансов на основе принципа обратных приоритетов, и получены условия их эквивалентности.

4. Разработана деловая игра «Управление промышленной безопасностью», и проведено экспериментальное исследование механизмов стимулирования и компенсации.

Практическое значение и реализация результатов исследования.

Полученные в работе результаты по исследованию моделей и механизмов управления промышленной безопасностью были использованы при разработке предложений по внедрению систем управления промышленной безопасностью в организациях, эксплуатирующих опасные объекты.

Деловая игра «Управление промышленной безопасностью» вошла в состав игрового комплекса «Безопасность», разработанного в рамках Федеральной подпрограммы «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». Результаты работы представлены в раздел «Экономические и правовые механизмы управления безопасностью» сводного тома основных результатов по Федеральной подпрограмме «Безопасность».

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались современные методы системного анализа, теории активных систем, деловых игр.

Основу исследований составили теоретические и практические труды в области регулирования и обеспечения промышленной безопасности отечественных и зарубежных ученых, в числе которых: М.М. Бринчук, В.Н. Бурков, Я.Д. Вишняков, Е.В. Грацианский, Е.В. Кловач, Б.А. Красных, В.А. Легасов, В. Маршал, H.A. Махутов, В.И. Сидоров, К.В. Фролов, A.B. Щепкин и многие другие специалисты.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались на научных семинарах ИПУ РАН, Международной научно-практической конференции по теории активных систем, VII Международной конференции по проблемам управления безопасностью сложных систем.

Основные положения диссертации опубликованы в 3 научных работах общим объемом 3,5 печатных листа.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

В первой главе обсуждаются проблемы повышения уровня безопасности, дается классификация основных механизмов управления безопасностью. Выделена система базовых экономических механизмов. Рассмотрены проблемы управления промышленной безопасностью на основе развития систем управления промышленной безопасностью на предприятиях и дается постановка задач исследования.

Во второй главе рассмотрены методы решения задачи определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня промышленной безопасности.

Третья глава посвящена теоретико-игровому и экспериментальному исследованию механизмов стимулирования повышения уровня систем управления промышленной безопасностью предприятий. Экспериментальное исследование проводится на основе деловой игры «Управление промышленной безопасностью».

В заключении обсуждаются основные результаты работы.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Грищенко, Алексей Федорович

выгоды для предприятия вкф

•ГкФ

Г Л А

ЧГк8У

Бф

Г1 Л С Л г Мк ф — У

Определим максимум этой величины по Бь Имеем

О*,

Заметим, что 8ф(Ш) составляет суммарную величину компенсации из централизованного фонда. Действительно, гх\

Еад к=1 ч8ку так как хк к

Имеем

Из условия = Б получаем к=1

Гл\

Бф

3.2.5)

Фк=8ф гп ф' ГlнJ н или что полностью совпадает с (3.1.4)!

Пусть ф(г) = га, а > 1. В этом случае ф'(г) = аъл, и уравнение (3.1.2) принимает вид 1 а-1 а1 Н а-1 '111111

Г 1 Л а-1

График функции (1/а)1/а1 приведен на рис. 3.1.

1 2 3 4 5 Рис. 3.1.

Заметим, что

НшГ—1а 1 = а-»IV а. ) а

Нш а-»оо а-1 ^

Таким образом, оба механизма эквивалентны с точки зрения величины требуемых централизованных средств. Однако, механизм стимулирования имеет важное преимущество - он стимулирует представление достоверной информации о величине упущенной выгоды (или о величине затрат). Полученный результат, опять же, имеет место для выпуклых, непрерывно-дифференцируемых функций. Как поведут себя механизмы стимулирования и механизмы компенсации в дискретном случае? Ответ на этот вопрос требует дальнейших исследований.

3.3. Принцип обратных приоритетов

Рассмотренные выше механизмы стимулирования и компенсации требуют определенной величины централизованных средств. Однако, что делать, если централизованные средства ограничены или состояние бюджета на позволяет реализовать налоговые льготы в требуемом объеме?

Пусть имеется определенная величина Ф централизованных средств, которую регион может направить для стимулирования развития СУПБ предприятий. В теории активных систем предложены и исследованы различные механизмы распределения ограниченных ресурсов [10,38]. Среди них выделяются так называемые приоритетные механизмы [12].

Обозначим через ^ - заявку на ресурс, представляемую ьым предприятием, ъх - количество получаемого им ресурса. Для каждого предприятия определяется функция приоритета т^СуО и ресурс Ф распределяется согласно выражению

3.3.1) 2* = шт[уь угь(уО], где параметр у определяется из условия

3.3.2) X тт[у 1; у^ (у 1)] = К.

1=1

Если г^уО - возрастающие функции у^ для всех I, то это механизм прямых приоритетов, если г^Уд - убывающие функции у, для всех то это механизм обратных приоритетов. Наконец, если т^СуО не зависит от у^ для всех то это механизм абсолютных приоритетов. Механизмы прямых приоритетов в настоящее время редко применяются в силу того, что они порождают тенденцию роста величины заявляемого ресурса. В механизмах абсолютных приоритетов, как правило, величина получаемого ресурса не зависит от заявки и определяется величиной приоритета. Основным преимуществом механизмов обратных приоритетов является исключение тенденции роста заявок. Более того, в условиях дефицита ресурса они порождают обратную тенденцию - уменьшения заявок, причем тем большую, чем больше дефицит.

Приоритетные механизмы исследовались для случая, когда центр занимался только распределением ресурса. В нашем случае центр, помимо распределения ресурса, устанавливает элементам также и планы повышения уровня СУПБ. Рассмотрим механизмы обратных приоритетов на примере функций затрат (Шг^хД Пусть, как и ранее, $ - оценка параметра ц. В этом случае в;

У1

Возьмем в качестве приоритетов функции Г|;(у0 = 1 !уу. В этом случае механизм распределения фонда Ф будет иметь вид

3.3.4) тип Ь

8; Ь Ф

Целевая функция 1-го элемента имеет вид

1/

3.3.5) = гшп л

2Ъ1 I

-Ф з

2ф

2 ■

Предположим, что для всех предприятий минимум в выражении (3.3.5) достигается на первом члене. В этом случае, как легко видеть, максимум £ для каждого предприятия достигается при сообщении оценки ^ = 1/2г1 (при гипотезе слабого влияния). В этом случае механизм обратных приоритетов эквивалентен механизму компенсации.

Для того, чтобы минимум достигался на первом члене необходимо и достаточно выполнение условия:

3.3.6) ши ФН-1

Докажем этот факт. Для этого заметим, что величина 1/Н равна сумме компенсационных выплат всем предприятиям при сообщении ими оценок в! = 1/2г;, 1 = 1, п. Действительно, ф, = = = к ё^Б2 2Б Н

Пусть Г1 > г2 > ••• > гп. Из выражения (3.3.5) следует, что чем меньше коэффициент гь тем больше доля фонда Ф, получаемая согласно обратным приоритетам. Поэтому предприятие с минимальной величиной параметра гп получит максимальную долю фонда. А значит, это предприятие получит долю фонда, равную величине компенсационных выплат при зп = 1/2гп. Вычитаем из фонда Ф долю, равную компенсации предприятию п и повторяем процедуру (3.3.5) для оставшихся предприятий. Продолжая таким образом, получаем, что каждое предприятие получает долю фонда, равную величине компенсации.

Пусть теперь Ф < 1/Н. В этом случае, при в! = г 1/2, предприятие 1 получит долю фонда меньше чем величина компенсации, так как минимум будет достигаться на втором члене под знаком минимума в выражении (3.3.5). Поэтому, в равновесии Бх < Гх / 2. Если вх > г2/2, то величина вх определяется из уравнения

8х(1+81д2,п)=2(8х+Н2,п)2Ф, п 2 1 п где 02,п н2,п .

2 4 ^ 2

Пусть число предприятий, для которых 81 < '/г гь равно к. Покажем, что в этом случае для всех этих предприятий Б; = Бь 1 = 1,к. Действительно, из условия равенства выражений под знаком минимума получаем, что

2 2у32Ф то есть не зависит от I Величина эк определяется из следующего квадратного уравнения:

3.3.7) 8к(к + 8к0к+1>п) = 2(кзк +Нк+1д1)2Ф.

Число к определяется путем последовательного решения уравнения (3.3.7) для к = 1,2, — , пока не будет получено к такое, что зк > гк-ц/2.

Таким образом, чем меньше фонд Ф, тем больше предприятий будут сообщать одинаковые оценки параметров эк < '/г гк, что приводит к неоптимальному распределению нормативных требований по предприятиям, а значит, к росту затрат на достижение требуемого значения регионального уровня промышленной безопасности. Этот качественный вывод сохраняется для функций затрат более общего вида, например, функций типа Кобба-Дугласа.

3.4. Дискретные функции затрат. Выпуклый случай.

Перейдем к исследованию эффективности рассмотренных выше механизмов для дискретных зависимостей затрат (упущенной выгоды) на развитие СУПБ до требуемого уровня. Далее для однозначности будем понимать под величинами Оц затраты, хотя это может быть и упущенная выгода. Сначала рассмотрим так называемый выпуклый случай, когда замена дискретной функции соответствующей кусочно-линейной непрерывной функцией дает выпуклую функцию.

А) Механизм стимулирования

Механизм стимулирования роста уровня СУПБ в дискретном случае будет иметь вид

3.4.1) где Бщ - оценка затрат предприятия к, требуемых на достижение уровня }, зк0 = 0, то есть, при установлении предприятию нормативных требований укт = предприятие получает либо из централизованного фонда стимулирования, либо в виде налоговых льгот, сумму

Примем, как и в непрерывном случае, гипотезу слабого влияния оценок 8к = {ву} отдельного предприятия на параметр стимулирования а,. В этом случае, как показано в [15], сообщение достоверных оценок Бк = С>к является доминантной стратегией предприятия, если механизм управления является механизмом открытого управления (честной игры). Согласно принципу честной игры, план хк повышения уровня СУПБ к-го предприятия должен удовлетворять следующим условиям совершенного согласования:

Смысл этих условий в том, что предприятие должно получить задание по росту уровня СУПБ до такой величины q, при которой разность стимулов А,] и оценок затрат Бу максимальна.

При сообщении достоверных оценок условия совершенного согласования принимают вид

Возникает вопрос, всегда ли существует параметр стимулирования X такой, что оптимальный план х* является эписогласованным, то есть, удовлетворяет условиям (3.4.2). Ответ на этот вопрос дает следующая теорема.

Теорема 3.1. Для любых Ру, ] = 1, 2, 3, к = 1,п, существует параметр X такой, что условия совершенного согласования выполняются для оптимального плана х*.

Доказательство. Рассмотрим задачу оптимального планирования нормативных уровней к СУПБ предприятий: минимизировать

3.4.2)

3.4.3)

ЕРкДХко при ограничениях: х^ = {0,1},

3.4.4)

Ехк|<1, к = 1,п J

3.4.5)

Х^Хк^Кт.

Ограничение х^ = {0, 1} можно заменить условием х^ > 0,так как при этом условии задача всегда имеет целочисленное решение. Сформулируем двойственную задачу, введя двойственные переменные ик > О, к = 1,п и А, > 0: максимизировать п к=1 при ограничениях

Аз-Чк^Од, ] = 1,2,3, к = 1,п, или

3.4.6) ик = тах(л, • ] - ^ к = 1,п

Поскольку прямая задача имеет решение, то двойственная задача тоже имеет решение, то есть существует л > 0, ик, к = 1,п, удовлетворяющие (3.4.6), а значит, условия совершенного согласования имеют место. Теорема доказана.

Величину стимулирующего параметра легко определить, зная оптимальный план х*. Если обозначить через ]к - уровень СУПБ к-го предприятия в оптимальном плане, то минимальная величина X определяется выражением

3.4.7) ^ =

Пример 3.3. Значения СЬд для пяти предприятий приведены в таблице 3.1.

3.6. Заключение.

В заключение перечислим основные результаты диссертационной работы:

1.Предложен метод декомпозиции для решения задачи минимизации затрат на развитие СУПБ предприятий.

2. Разработан эффективный алгоритм решения задачи верхнего уровня (определение нормативных уровней СУПБ предприятий региона) для вогнутых зависимостей затрат от величины нормативного уровня.

3.Разрабоан метод ветвей и границ для решения задачи верхнего уровня в случае выпукло-вогнутых зависимостей затрат от нормативного уровня СУПБ и для общего случая.

4.Доказана теорема об эквивалентности механизма стимулирования и механизма компенсации для определенного класса зависимостей затрат от нормативного уровня СУПБ.

5.Получена оценка снизу эффективности механизма компенсации в дискретном случае.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Грищенко, Алексей Федорович, 2000 год

1. Порфирьев Б.Н. Государственное управление в чрезвычайных ситуациях. М.: Наука, 1991.

2. Порфирьев Б.Н. Проблемы организации и структура государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в России. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

3. Бурков В.Н., Кловач Е.В., Красных Б.А., Сидоров В.И. Модели и механизмы управления промышленной безопасностью. М.: ИПУ РАН, 1999.

4. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Как управлять проектами. М.: СИНТЕГ, 1997.

5. Бурков В.Н., Сергеев Г.С. Управление риском: экономические аспекты обеспечения производственной безопасности. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

6. Бурков В.Н., Щепкин A.B. Экономическое регулирование предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Автоматизация в медицине и экологии,- МГП ВНТО им. С И. Вавилова, 1991.

7. Бурков В.Н., Щепкин A.B. Механизмы безопасности: оценка эффективности. Вопросы экономики, № 1, 1992.

8. Бурков В.Н., Горидзе И.А., Ловецкий С.Е. Прикладные задачи теории графов. -Тблиси, Мецниерта, 1974.

9. Бурков В.Н., Горгидзе И.И., Юсупов Б. Механизмы смешанного финансирования программ повышения уровня безопасности регионов. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. М.,1997.

10. Бурков В.Н., Данев Б., Еналеев А.К. и др. Большие системы: моделирование организационных механизмов. М.: Наука, 1989,245 с.

11. Бурков В.Н., Ириков В.А. Модели и методы управления организационными системами. М.: Наука, 1994,270 с.

12. Бурков В.Н., Кондратьев В.В., Цыганов В.В., Черкашин A.M. Теория активных систем и совершенствование хозяйственного механизма. М.: Наука, 1984, 272 с.

13. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Введение в теорию активных систем. М.: ИПУ РАН, 1996.

14. Бурков В.Н. Математические основы теории активных систем. М.: Наука, 1977.

15. Бурков В.Н., Грищенко А.Ф. Оценка эффективности экономических механизмов обеспечения региональной безопасности. Проблемы управления безопасностью сложных систем: Материалы VII международной конференции. Москва, 20 декабря 1999, М.: РГГУ.

16. Бурков В.Н., Грищенко А.Ф., Кулик О.С. Задачи оптимального упавления промышленной безопасностью. М., 2000. (Препринт / ИПУ им. В.А.Трапезникова РАН).

17. Балабаев А.И., Бурков В.Н., Щепкин А.В. Экономические регуляторы и загрязнение окружающей среды. Математическое моделирование в проблемах рационального природоиспользования. Ростов на Дону, 1991.

18. Гуреев А.Б., Дзюбко С.И. Задачи формирования программы обеспечения региональной безопасности. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. -М.,1997.

19. Овчинников С.А. Выбор оптимальной последовательности мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. М.,1997.

20. Жаворонкова Н.Г. Правовые проблемы совершенствования законодательства о промышленной безопасности. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

21. Кловач Е.В., Красных Б.А., Печеркин А.С., Сидоров В.И. О федеральном законе «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

22. LAN Sutton Process Safety Management. USA, 1997.

23. Махутов H.A., Грацианский E.B., Петров В.П., Тарташев Н.И. Изменения, совершенствование и развитие структур ГНТП «Безопасность». Задачи и приоритеты на 1998 г. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -М.: ВИНИТИ, 1998.

24. Махутов H.A. ГНТП «Безопасность»: основные итоги работы первого этапа 1991-1995 гг. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

25. Грацианский Е.В. Аналитический обзор работ по ГНТП «Безопасность» в 1993 г. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1998.

26. Щепкин A.B. Имитационная система оценки эффективности экономических механизмов безопасности. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. М., 1992.

27. В. Щепкин A.B. Механизм купли и продажи квот в задача управления риском. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. — М., 1992.

28. Э. Щепкин A.B. Игровое моделирование эколого-экономических механизмов. III Международный эколого-экономический конгресс. М.,1995.

29. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасны производственных объектов» от 21.07.97 г. №116-ФЗ (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, №30, ст.3558).

30. Н.Джонсон, Ф.Лион. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Т.1: Методы обработки данных. М.: Мир, 1980.

31. Маршев В.И., Михалев В.Ф. Хозяйственные ситуации и управленческие игры в обучении экономистов и руководящих кадров. Вестник МГУ, сер.7, Экономика, 1987.

32. Чепрунова О.Ю., Щепкин A.B. Разработка экспериментов с моделями организационных систем. Автоматика и телемеханика, 1998, №8.

33. Ириков В.А., Ильдеменов C.B. и др. Технология вывода предприятия из критического и банкротного состояния в конкурентоспособное. МФТИ, 1996.

34. Грацианский Е.В., Грищенко А.Ф. Экономические механизмы управления риском. Теория активных систем / Труды Юбилейной международной Научно-практической конференции. М., 1999.

35. Новиков Д.А. Эколого-экоиомический мониторинг: затраты и достоверность информации. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. М.,1997.

36. Квон О.Ф. Распределение ограниченных средств в условиях чрезвычайной ситуации. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях. М.,1997.