Полномасштабная модернизация российской промышленности, повышение эффективности развития и обеспечение ее конкурентоспособности являются актуальными задачами российской экономики, поставленными в Концепции долгосрочного социально-экономического развития России до 2020 года. Немаловажным следствием развития промышленности, увеличения уровня потребления благ и услуг является рост объемов образования отходов, а значит, риск снижения экологической безопасности экономики.
Ликвидация накопленных загрязнений, стимулирование вторичной переработки, организация сортировки, строительство новых объектов утилизации отходов, управление размещением этих объектов создают основу для экологически безопасной и комфортной обстановки и необходимые условия нормальной жизнедеятельности населения, повышают экономическую привлекательность России и улучшают инвестиционный климат. Однако ограниченность финансовых ресурсов, инвестируемых в строительство объектов захоронения и утилизации отходов, обуславливает необходимость более тщательного подхода к рациональному использованию средств, направляемых на указанные цели.
Автор использует термин «объекты обращения с отходами», подразумевая под ним объекты, на которых осуществляется накопление, временное хранение, сортировка, обезвреживание, переработка, сжигание, захоронение или иные действия, производимые с отходами.
В то время как важность решения экологических задач в обществе возрастает, подходы к размещению объектов обращения с отходами в большинстве случаев остаются недостаточно обоснованными или решаются на уровне упрощенных транспортных задач. Отсутствие научно обоснованной методики размещения объектов обращения с отходами является одной из причин этой ситуации.
Для успешной реализации государственной политики необходимо эффективное планирование расположения новых и развития существующих объектов обращения с отходами.
На основании проведенных автором исследований было установлено, что основная цель эффективного размещения объектов обращения с отходами состоит в том, чтобы снизить текущие и транспортные затраты, избежать недозагрузки их мощностей на уровне предприятия, а на уровне региона – обеспечить всю его территорию сетью объектов обращения с отходами, что позволит развить социальную инфраструктуру и послужит повышению инвестиционной привлекательности региона. Исследования показали, что решить проблему оптимального размещения объектов обращения с отходами можно с применением достаточно известных и широко используемых в экономических исследованиях методов экономико-математического моделирования и программирования.
Цель исследования состоит в разработке теоретических положений и методических подходов к повышению эффективности размещения вновь создаваемых и развития существующих объектов обращения с отходами в регионе на основе использования экономико-математических методов и моделей.
Принятие решений в сфере обращения с отходами должно опираться на приоритеты государственной политики, обозначенные в концепции долгосрочного социально-экономического развития России до 2020 года, и на законодательные нормы, зафиксированные в ФЗ-89, проекте ФЗ «О внесении изменений в Закон «Об отходах производства и потребления»», в региональном законодательстве и в региональных и муниципальных стратегиях развития.
Президентом Российской Федерации было дано Поручение от 29 марта 2011 года № Пр-781 об обеспечении разработки долгосрочных целевых инвестиционных программ обращения с твердыми бытовыми и промышленными отходами, основанных на комплексном подходе к процессу сбора и утилизации всех видов отходов, привлечении средств частных инвесторов. Согласно этому поручению, в масштабах региона были разработаны различные целевые программы в области обращения с отходами и улучшения экологической обстановки. Такие программы есть во многих регионах России, например, в Астраханской, Брянской (областная целевая программа «Совершенствование системы обращения с отходами производства и потребления на территории Брянской области»), Самарской (областная целевая программа «Совершенствование системы обращения с отходами производства и потребления и формирование кластера использования вторичных ресурсов на территории Самарской области на 2010–2012 годы и на период до 2020 года»),Калужской, Владимирской, Кировской, Нижегородской областях, в Республике Башкортостан («Совершенствование системы управления твердыми бытовыми отходами в Республике Башкортостан» на 2011–2020 годы), Калмыкии и др.
На основании «Санитарных правил содержания территорий населенных мест» (СанПиН 42-128-4690-88) и в соответствии с МДК7-01.2003и ФЗ «Об отходах производства и потребления» каждый регион должен разработать генеральные схемы санитарной очистки территорий. В этом документе в том числе содержатся требования к размещению объектов обращения с отходами и прорабатываются места расположения полигонов, мусоросортировочных, мусороперегрузочных станций и иных объектов обращения с отходами на территории муниципальных районов. В Самарской области, например, на основании генеральной схемы очистки территории места расположения определяются по принципу минимизации расстояния перевозок – считается, что перевозки бытовых отходов на расстояние свыше 50 км экономически неэффективны. Соответственно применяется логистический алгоритм, определяющий местоположение объектов обращения с отходами с учетом транспортной составляющей.
Таким образом, было выявлено, что при принятии решения о размещении объектов обращения с отходами в Самарской области отсутствует научно-обоснованная методика, позволяющая учесть текущие и транспортные затраты, вследствие чего происходит выбор не всегда эффективного месторасположения и, как следствие, повышается себестоимость переработки, вывоза и захоронения отходов, что ведет либо к росту тарифов для населения, либо к экономической неэффективности проекта.
Для решения задачи по поиску оптимальных мест расположения промышленных предприятий можно использовать, к примеру, предлагаемые Д.М. Казакевичем [3] производственно-транспортные модели.
Предварительно сформулируем математическую модель задачи. Предположим, что в регионе имеется совокупность организаций, выполняющих различные виды деятельности, в результате которых образуются отходы определенного количества и класса опасности. Известны многовариантные технологии по утилизации, обезвреживанию, уничтожению и захоронению данных отходов, которые могут быть реализованы на существующих или вновь построенных объектах обращения с отходами. Требуется найти такое решение по месторасположению и мощности данных объектов, при котором суммарные затраты от их текущей деятельности и транспортных перевозок отходов и производимой из них продукции будут минимальными при заданных целевых установках и ограничениях.
На рисунке представлена схема движения отходов в процессе их использования и захоронения, предложенная автором и используемая для формулировки математической модели.
Схема потоков сырья, полуфабрикатов и готовой продукции между объектами обращения с отходами
Введем следующие обозначения:
– количество единиц продукции, которое может соответственно производиться (утилизироваться) по r, q, μ, h вариантам на перегрузочно-сортировочной станции, размещенной в пункте i, на мусороперерабатывающем заводе, размещенном в пункте k, на мусоросжигательном заводе, размещенном в пункте uи на полигоне, расположенном в пункте p.
– производственные затраты соответственно i, k, u, p-го объекта обращения с отходами в r, q, μ и h-м варианте развития.
– варианты развития перегрузочно-сортировочной станции r, размещенной в пункте i, варианты развития мусороперерабатывающего завода q, размещенного в пункте k, варианты развития мусоросжигательного завода, размещенного в пункте u, и варианты развития полигона h, размещенного в пункте p.
xijϑ, yjkμ, vklφ, wipω, wiuδ – объемы поставок соответственно отходов ϑ, вторсырья φ, готовой продукции φ и неперерабатываемых отходов ω, отходов для сжигания δ из пунктов образования отходов i в пункты сортировки j, оттуда – в пункты захоронения p, сжигания u, переработки k, а затем в пункты потребления l.
sijϑ, sikμ, sklφ, sipω, siuδ – транспортные затраты на перевозку соответственно отходов ϑ, вторсырья μ, готовой продукции φ и неперерабатываемых отходов отходов для сжигания δ из пунктов образования отходов j в пункты сортировки i, оттуда в пункты захоронения p или сжигания u, или переработки k, затем из пунктов переработки k в пункты потребления l.
Где j – индекс источника образования отходов, i – индекс перегрузочно-сортировочной станции, k – индекс пункта переработки (мусороперерабатывающего завода), p – индекс полигона бытовых и промышленных отходов, u – индекс мусоросжигательного завода, l – индекс потребителей продукции.
Решение задач линейного или нелинейного, целочисленного, динамического программирования, как и вообще любой оптимизационной задачи, обязательно связано с выбором критерия оптимальности. Проблема выбора критерия оптимальности в локальной отраслевой задаче связана с кругом решаемых проблем и ожидаемых результатов, с формулировкой и существом отраслевой задачи. Невозможно изолированно решить вопрос о критерии, не учитывая других моментов постановки задачи: характера уже установленных или устанавливаемых одновременно с выбором критерия ограничений, надежности, экономических показателей целевой функции при той или иной постановке задачи и соответствующем критерии оптимальности [3, с. 18]. Все отмеченные вопросы должны решаться в комплексе, с учетом системного подхода. В задачах размещения производства, как правило, в качестве целевой функции используются суммарные затраты на производство продукции и транспортировку ее потребителям, что позволяет минимизировать суммарные затраты хозяйствующего субъекта. В данной модели, так как не все объекты являются производственными предприятиями, в качестве критерия оптимальности выбраны суммарные текущие и транспортные затраты.
Для определения оптимального местоположения требуется выбрать такие пункты размещения перегрузочно-сортировочных станций, мусороперерабатывающих заводов и полигонов и для выбранных объектов – такие варианты их развития, чтобы потребность каждого из n пунктов образования отходов на вывоз мусора была полностью удовлетворена, а суммарные текущие и транспортные расходы были минимальны.
То есть необходимо найти , при которых достигается минимум функции L (4):
(1)
при следующих ограничениях:
– все образовавшиеся в пунктах образования j отходы должны быть вывезены:
(2)
– вся масса образованных отходов поступает на перегрузочно-сортировочные станции:
(3)
– весь объем отходов и вторсырья, образовавшийся на мусороперегрузочных станциях, перевозится на мусоросжигательные заводы u, мусороперерабатывающие заводы k и полигоны p:
(4)
– объем отходов, образованных в пунктах j, равен или больше, чем объем отходов и вторсырья, перевозимых на мусоросжигательные заводы u, мусороперерабатывающие заводы k и полигоны p из-за прессования на перегрузочно-сортировочных станциях:
(5)
– все продукты переработки доставляются потребителям:
(6)
– в каждом пункте предполагаемого размещения может быть построен объект только одной мощности:
(7)
– объемы размещаемых отходов должны находиться в границах ассимиляционного потенциала территории:
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
где
Для решения задач размещения разработаны точные алгоритмы и приближенные алгоритмы с гарантированными оценками точности, Лагранжевы эвристики, вероятностные итерационные алгоритмы локального поиска. Сформулированная задача (1)–(13) может быть решена с использованием приближенных методов, например, с помощью метода коэффициентов экономичности, метода отсева и др.
Варьируя параметры и ограничения математической модели (1)–(13), можно адаптировать ее под конкретные условия, это дает возможность решать задачи размещения объектов обращения с отходами в условиях различных типов регионов, что будет способствовать повышению качества принимаемых управленческих решений в сфере обращения с отходами.
Таким образом, автором на основе производственно-транспортных моделей сформулирована развернутая экономико-математическая модель задачи размещения объектов обращения с отходами. Описанная математическая модель может найти практическое применение в однопродуктовых задачах отраслевого планирования для различных сфер хозяйствования, а также может быть использована для планирования размещения производства на территории более крупных объединений, например, федеральных округов.
Рецензенты:
Косякова И.В., д.э.н., профессор, зав. кафедрой «Национальная и мировая экономика», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», г. Самара;
Ладошкин А.И., д.э.н., профессор кафедры «Экономика промышленности», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», г. Самара.
Работа поступила в редакцию 25.12.2013.
Библиографическая ссылка
Великанова Т.В. МЕТОДЫ И МОДЕЛИ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ В РЕГИОНЕ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 11-6. – С. 1289-1293;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33295 (дата обращения: 20.10.2024).