автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Системное планирование инноваций-гарантирующее эффективность

005006701

Дружинин Федор Александрович

СИСТЕМНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ИННОВАЦИЙ ГАРАНТИРУЮЩЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Специальность 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических

системах»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

МОСКВА-2011

005006701

Работа выполнена на кафедре инновационной экономики Московского физико-технического института (государственного университета)

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор

Токарев Владислав Васильевич, Институт системного анализа РАН

Доктор технических наук, профессор Брусов Владимир Сергеевич, Московский авиационный институт

Кандидат физико-математических наук, доцент Горелов Михаил Александрович, Вычислительный центр им. A.A. Дородницына РАН

Ведущая организация Институт проблем управления

им. В.А Трапезникова РАН

Защита состоится «23» декабря 2011 года в 16 00 час. На заседании диссертационного совета ДМ 521.019.01 при Российском новом университете по адресу: 105005, г. Москва, ул. Радио, д.22

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского нового университета по адресу 105005, г. Москва, ул. Радио, д. 22

Автореферат разослан «&2L » ЙО&ОруЯ_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Д. В. Растягаев

кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Диссертация посвящена проблеме планирования инновационных проектов в условиях рыночной экономики. Исследование ориентировано на перспективные многоцелевые технические системы. При планировании и реализации инновационных проектов у патентообладателя научно-технического новшества возникают две основные проблемы: нехватка или отсутствие денежных средств для реализации проекта и неточное знание будущих цен на продукцию, сырье, оборудование. Как показывает практика, наличие таких неопределенностей при реализации инвестиционных проектов приводят к значительным неблагоприятным отклонениям показателей эффективности от плановых значений.

В настоящее время при планировании инновационных проектов в большинстве случаев используется классическая теория оценки эффективности инвестиций, в том числе различные программные продукты, основанные на ней. Главными характеристиками этой теории являются денежный поток и ставка дисконтирования. Все неопределенные факторы обычно учитываются в ставке дисконтирования, при расчете которой, как правило, возникают основные трудности. Существуют различные способы оценки ставки дисконтирования, однако при ее расчете в основном используются такие величины, как страновбй и отраслевой риски или накопленный опыт при реализации подобных инвестиционных проектов. Более естественно неопределенности и риски учитывать напрямую, используя гарантирующий подход к планированию.

Далее, в существующих методиках обычно учитывают только интересы инвестора, но следует также учитывать интересы всех участников проекта: патентообладателя, соинвесторов и кредиторов, что приводит к необходимости рассмотрения игровых постановок.

Одновременное рассмотрение разных аспектов реального процесса в рамках единой оптимизационной задачи всегда не хуже по итоговым результатам их последовательного, а тем более независимого рассмотрения. В работе осуществлено системное, а не изолированное, как обычно, решение инженерных и финансовых проблем. Изучение проблемы совместного решения вопросов физической и финансовой реализуемости показало, что совокупная оптимизация технических и экономических характеристик позволяет увеличивать эффективность проекта.

Объектом исследования являются инновационные проекты многоцелевых технических систем в трех стадиях их жизненного цикла: проектирование, серийное производство и эксплуатация, реализуемых в

условиях рыночной экономики, и конкретный проект плазменной установки для углубленной переработки нефти.

Теоретической основой исследования являются научные работы отечественных и зарубежных ученых в области оценки эффективности инвестиционных проектов (В.Н. Лившиц, П.Л. Виленский, С.А. Смоляк, Е.Р. Орлова, Р. Брэйли, С. Майерс и др.), научные труды по теории проектирования новых многоцелевых технических систем (В.В. Токарев, B.C. Брусов, Ю.Н. Иванов С.А. Пиявский, Р. Беллман и др.) и теории игр (Ю.Б. Гермейер, В.Н. Бурков, А.Ф. Кононенко, М.А. Горелов, Д. А. Новиков и др.).

В ходе выполнения диссертации были использованы следующие методы и подходы:

• экономическая теория эффективности и реализуемости инвестиционных проектов;

• методы построения игровых равновесий и кооперативных решений, обобщенные в последние годы на игровые задачи со связывающими ограничениями;

• последовательная оптимизация для получения аналитических решений построенных задач инженерной и финансово-инженерной оптимизации, относящихся к математическому программированию;

• переход от динамической оптимизационной задачи в финансовых потоках к статической в кумулятивных объемах.

Цели и задачи работы. Целью диссертационного исследования является создание новой методики по системному оцениванию и планированию инноваций в условиях рыночной экономики.

При выполнении диссертационного исследования были решены следующие задачи:

• обобщение рекурсивной конечношаговой процедуры гарантирующего планирования многоцелевых технических систем в условиях поэтапного принятия решений и уточнения информации о неопределенных факторах;

• формализация характерных способов рыночного инвестирования, позволяющая включать их в математическую процедуру оценивания и планирования инноваций в виде игровых задач со связывающими ограничениями;

• совместный выбор оптимальных инженерных параметров технической системы и экономических показателей финансово реализуемого проекта.

Научная новизна. Разработанная методика основана на теории проектирования новых многоцелевых технических систем. Введена более тонкая, чем прежде, схема уточняющейся информации о неопределенных факторах по этапам жизненного цикла системы: проектирование, серийное

производство, эксплуатация. Учтена возможность воздействия неопределенностей не только на критерий оптимальности, но и на множество допустимости управления. Для анализа таких схем управления в условиях неопределенности в методике использована рекурсивная процедура беллмановского типа в сочетании с принципом наилучшего гарантированного результата.

Новая многоцелевая техническая система, спроектированная в условиях неопределенности, сопоставлена по гарантированной оценке прибыли с действующей системой и с идеальной системой, которая гипотетически могла бы быть создана при точной априорной информации обо всех, в действительности неопределенных, неконтролируемых факторах. Проведены имитационные испытания при различных, а не только наихудших, реализациях неопределенностей.

В предлагаемой методике формализована проблема поиска денежных средств для реализации инновационного проекта. Построена игровая модель взаимодействия участников инновационного проекта и проанализированы ее особенности, проистекающие из-за наличия специфических ограничений на управление, связывающих участников друг с другом.

Рассмотрена проблема совместного решения вопросов инженерного проектирования инноваций и финансовой реализуемости проектов. Осуществлен переход от потокового, динамического описания проблемы к объемному, статическому, что позволило получить последовательной оптимизацией аналитические решения и выявить качественные особенности инженерной и финансово-инженерной задач, сведенных к задачам математического программирования. Установлено, что решение финансово-инженерной задачи обеспечивает игровое нэшевское равновесие между соинвесторами и кредиторами, а решение инженерной задачи дает кооперативный оптимум.

Продемонстрирована возможность существенного увеличения эффективности инновационных проектов за счет совокупной оптимизации инженерных и экономических характеристик новых технических систем.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанная методика системного гарантирующего планирования перспективных многоцелевых технических систем приближена к реальной информированности о неопределенных факторах и к поэтапному характеру принятия управленческих решений.

Методика позволяет совместно решать вопросы инженерного проектирования инноваций и финансовой реализуемости проектов. В ней учитываются интересы всех участников проекта: патентообладателя, соинвесторов и кредиторов, что формализовано в виде игровых постановок.

Методика успешно опробована на реальном проекте плазменной углубленной переработки нефти. Произведена совместная оптимизация и выявлена перспективность плазменной установки.

На защиту выносится:

• разработанный метод формализации и постановка задачи планирования инновационного проекта в условиях рыночной экономики. Формализация проблемы поиска денежных средств для реализации инновационного проекта с построением игровой модели взаимодействия участников инновационного проекта и ее особенности. Рассмотрение совместного решения вопросов инженерного проектирования инноваций и финансовой реализуемости проектов;

• разработанная автором методика планирования инновационных проектов, основанная на теории проектирования новых многоцелевых научно-технических систем. Введена более тонкая, чем прежде, схема уточняющейся информации о неопределенных факторах по этапам жизненного цикла системы. Учтена возможность воздействия неопределенностей не только на критерий

. оптимальности, но и на множество допустимости управления. Для анализа таких схем управления в условиях неопределенности в методике использована рекурсивная процедура беллмановского типа в сочетании с принципом наилучшего гарантированного результата;

• свойства и условия существования решения задач по оптимизации инженерных и экономических характеристик технического новшества при соблюдении требования его финансовой реализуемости. Показана возможность существенного увеличения эффективности инновационных проектов за счет совокупной оптимизации инженерных и экономических характеристик новых технических систем;

• применение разработанной методики к реальному инновационному проекту по использованию внедрения плазменной установки на нефтеперерабатывающем заводе, которая позволяет увеличить глубину переработки нефти до 90% - 95% с существующих 65%.

Апробация работы. Полученные результаты докладывались на 52-й, 53-й 54-й научных конференциях МФТИ, Всероссийской молодёжной конференции «Перспективы развития фундаментальных наук», семинарах ИСА РАН и ИПУ РАН, опубликованы в ведущих научных изданиях.

Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 10 работах, из которых четыре [1-4] опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Связь с научными проектами. В основе диссертационной работы содержатся исследования, проведенные в Московском физико-техническом институте (государственном университете) и Институте системного анализа РАН в рамках проекта № 09-07-00343-а по гранту Российского фонда фундаментальных исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы. Общий объем диссертации составляет 139 страниц, содержит 32 рисунка и список использованных источников из 55 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение. Обоснована актуальность и важность исследуемых проблем, поставлены цели и задачи диссертационной работы, приводятся положения научной новизны, теоретической и практической значимости результатов исследования.

Глава 1. Поэтапное гарантирующее планирование инноваций. Чтобы сэкономить на проектировании и на производстве новой системы, она должна быть ориентирована на достижение не одной цели, а множества ожидаемых целей. Формализуются поэтапные действия оперирующей стороны и доступная ей информация о предстоящих целях и характеристиках проектируемой системы - этапы проектирования, серийного производства и эксплуатации. Выполняется рекурсивная реализация принципа гарантированного результата.

Этап проектирования. Управлением хеХс!" на этом этапе являются проектные параметры системы, представляемые л-мерным вектором, который надлежит выбрать оперирующей стороне в пределах множества допустимости X, сформированного при разработке идеи системы. Для простоты считается, что будет спроектирован только один вариант (тип) системы, который должен обеспечить достижение всех прогнозируемых целей (требование универсальности проектируемой системы).

На этапе проектирования в результате предварительно проделанной прогнозной работы становятся доступными следующие приближенные ориентиры:

3 = {£} с К" - множество предполагаемых целей, каждая из которых

характеризуется от-мерным вектором параметров 4 N = 4 е -} - оценка числа повторения цели 4 на множестве

3 (для непрерывно распределенных целей, под функцией понимается плотность распределения, так что число повторений целей из интервала (£, представляется как ;

допускаются также и сосредоточенные, ядерные, составляющие распределений типа ¿-функций).

Считаются сформированными прогнозы нижних /, и верхних f¡ оценок затрат и доходов в зависимости от параметров системы х и целей 4:

финансовые затраты на проектирование системы с

параметрами х,

С2 € [/2 (х'п) >/2 (х'п)] _ финансовые затраты на производство п штук однотипных систем х,

Сз е [/з (х> ) >/з )] _ доход от однократного выполнения цели-заказа 4 системой х, или доходность цели.

Результирующая прибыль п, которую желательно было бы максимизировать, составит

= | У(4)С\а4 ~ тах,

где у(4) - число исполнений заказов типа 4, выбираемое оперирующей стороной на этапе эксплуатации системы (точнее, у(4)~ это плотность распределения, задающая кратность выполнения целей из элементарного интервала (4^4+ ¿4) как у(4)с?4)-

На этапе проектирования точная величина прибыли неизвестна, поэтому придется ориентироваться на указанные выше оценки ее составляющих.

Этап серийного производства. Управление на данном этапе - это число п изготовляемых экземпляров однотипных систем.

Затраты С2 > неточно прогнозируемые на этапе проектирования, здесь, на этапе производства, подсчитываются уже точно. При этом полагается, что их реализация не выходит за пределы диапазона [/2,/2], спрогнозированного ранее, на этапе проектирования.

Прогноз характеристик будущих целей остается таким же, каким он был на этапе проектирования. Хотя если есть низкозатратная возможность уточнения прогноза, то она может улучшить гарантированную оценку показателя качества, которой в дальнейших построениях и будет руководствоваться оперирующая сторона.

Этап эксплуатации. Управлением здесь будет у(4)~ распределение систем по целям, т.е. число или плотность числа систем, назначаемых на выполнение цели-заказа 4 •

Допускается, что заказы могут выполняться не в полном объеме. Но тогда предусматривается некая заранее оговоренная доля г обязательного исполнения заказов, которая для простоты полагается одинаковой для заказов всех видов и в предельных случаях

может назначаться как нулевой при отсутствии таких обязательств, так и единичной при полной обязательности.

С другой стороны, частота исполнения заказов каждого вида, естественно, не может превосходить частоты появления соответствующих заказов, а для рассматриваемого здесь случая одноразовых систем суммарное число выполненных заказов всех видов не должно превышать еще числа изготовленных систем.

Отсюда возникают два поточечных ограничения и одно интегральное на управления у{£):

rv(f) <y(4)üv(£), J y(4W < n, где г = fix e [0; 1]

{eE

Все характеристики систем x, n, = f}{x,^) на этапе эксплуатации уже известны точно. Становятся точно известными и параметры %, v выполняемых целей.

Рекурсивная процедура, похожая на беллмановскую, пошагово доводится до самого первого этапа (здесь - до этапа проектирования). В результате получается наилучшая гарантированная оценка качества всей цепочки управлений и конкретное управление для первого этапа:

л = maxi min (-¿T,) + max[ min_ (-¿",) + min[ min. [max f v(<f)C,e?£T|ll

~ xeJT ' n^N С2И/2./:Г 2 «N VjCf^./jl У'? J./

Проанализированы оптимальные гарантирующие параметры проектируемой системы. Установлены зависимости оптимального уровня совершенства системы х' и максимальной безразмерной прибыли <р* от исходного параметра Ъ - отношения характерных доходов к расходам.

Для оптимального выбора х проектных параметров необходимо отыскать максимум по xz X нижней оценки прибыли за все этапы, предварительно произведя вычитание верхней оценки ft затрат на проектирование из нижней оценки, т.е. нужно найти

х' = arg max F,(x),

хеХ

где

F~i=-f,(x)-f2(x,n)+Nf^(x\ п = max{N;rN}, /3' = min/3(x,£).

ь" —

Устанавливается область преимущественного использования новой системы по сравнению с действующей. В этой области возрастание доходов от эксплуатации новой системы парирует дополнительные затраты на ее создание.

Оценивается также уровень удаленности качества новой системы от идеальной точки, которая подсчитывается в рамках гипотезы точной априорной информации обо всех неконтролируемых факторах. На условном примере

прослеживается скорость приближения к идеальной гарантированной оценке прибыли по мере уточнения априорной информации.

Для более полного представления о качестве новой системы в дополнение к сравнениям по гарантированной оценке прибыли, производятся сравнения по реализациям прибыли, получаемым в результате имитационных экспериментов при экспертно задаваемых некритических вариантах неконтролируемых факторов.

Общие построения сопровождаются аналитическими решениями иллюстративного примера, принятого в первой главе, о проектировании абстрактной универсальной одноразовой системы.

Глава 2. Финансовая реализуемость инновационных проектов в игровой постановке. Построена игровая модель взаимодействия участников инновационного проекта и проанализированы ее особенности, проистекающие из-за наличия специфических ограничений на управление, связывающих участников друг с другом. Обосновывается задача совместного рассмотрения проблем инженерного проектирования и финансового обеспечения инноваций.

Возможные участники инновационного проекта делятся на две группы: соинвесторы и кредиторы. Взаимодействие соинвесторов и кредиторов, участвующих в финансировании инновационного проекта, уместно формализованно описывать как игровое, уделяя особое внимание ограничениям на управления, связывающим участников друг с другом. Связывающие ограничения неминуемо привносят в игру элемент коллективизма из-за необходимости обеспечить совокупную допустимость управлений участников, даже когда в качестве схемы их рационального поведения принимается исходно индивидуалистическое равновесие по Нэшу.

Чистый дисконтированный доход для двух групп участников принимает следующий вид:

для соинвесторов (е = 0

max

для кредиторов (се£) -

Fe = \ue{t)-ve{t)y-'dt~m^

о

где

А,0,Хе = fix >\ > 0 - нормы дисконтирования ценности денег, устанавливаемые для себя каждым участником на уровне не ниже банковского процента X;

и-расходы соинвесторов на проектирование, испытания и производство новой технической системы;

V —доходы соинвесторов от эксплуатации системы;

V, — поток заемных средств от е-го кредитора соинвесторам;

и, — поток средств, возвращаемых соинвесторами е-му кредитору.

Кроме того, все участники следят за достаточностью своего уровня доходности и за неотрицательностью своих финансовых счетов, а соинвесторы отслеживают еще инженерно-физические связи и ограничения.

Наличие финансовых потоков и ограничений, связывающих управления участников, приводит к необходимости обобщения классического определения нэшевского равновесия посредством добавления в задачу условия совокупной допустимости управления. Это привносит в исходно индивидуалистическое понятие равновесия элемент коллективизма.

Наличие финансовых потоков и ограничений связывающих управления участников приводит к необходимости обобщения классического определения Нэшевского равновесия посредством добавления в задачу условия совокупной допустимости управления. Это привносит в исходно индивидуалистическое понятие равновесия элемент коллективизма.

Невозможность обойтись без коллективных действий при поиске и реализации нэшевского равновесия делает более привлекательными кооперативные решения, в которых максимизируется суммарная прибыль участников, а затем осуществляется ее дележ, обещающий каждому участнику результат, не худший (а, как правило, лучший) индивидуально достижимого. Но при этом нужно еще сформировать допустимые вторичные финансовые потоки между участниками, что не всегда оказывается возможным.

Глава 3. Инженерное проектирование и финансирование инноваций.

Необходимо сделать новую систему технически совершенной и финансово реализуемой. Эти естественные устремления не всегда сонаправлены и требуют совместного оптимизационного анализа. Однако сразу решать многоаспектную задачу сложно, поэтому применяется поэтапное решение. Сначала проводится предварительный инженерный анализ идеи технического новшества, а в случае успеха обычно занимаются финансовой реализуемостью, не вмешиваясь уже в физическую сторону дела.

На последующем этапе более тщательного рассмотрения проблемы финансовой реализуемости проекта, когда очертится круг потенциальных инвесторов и кредиторов, целесообразно вернуться к выбору технических параметров системы, а не считать их безоговорочно фиксированными по результатам предыдущего этапа инженерного проектирования.

Обосновывается выгодность совместного решения вопросов физической и финансовой реализуемости и оптимизации инновационных проектов. Осуществлен переход от потокового, динамического, описания проблемы к объемному, статическому, что позволило получить аналитическое решение и выявить качественные особенности инженерной и финансово-инженерной задач, приведенных к виду классической задачи математического программирования.

Инженерная задача намеренно очищена от рыночных финансовых ограничений, поэтому её решение дает верхнюю оценку эффективности инновационного проекта, которую можно отождествить с народнохозяйственной эффективностью.

В финансово-инженерной учитываются все условия и предусматривается возможность финансирования проекта за счет собственных средств соинвесторов, за счет привлекаемых кредитов и доходов от реализации проекта. В инженерной задаче максимизируется первичная прибыль, а в финансово-инженерной - итоговая. Первичная прибыль - это разность между доходами от реализации проекта и расходами на проектирование и производство новшества. В итоговой прибыли из первичной вычитаются еще проценты за кредит.

Для получения аналитических решений обеих задач в рамках экономически естественных предположений использовался метод последовательной оптимизации, позволивший не только строить максимизирующие стратегии для каждого управления, но и находить точные границы их существования.

На примере аналитического решения финансово-инженерной задачи продемонстрирована полезность совместного рассмотрения инженерных и финансовых аспектов проблемы проектирования и оценивания инноваций. Произведено сравнение с чисто инженерным решением. Установлено, что решение финансово-инженерной задачи обеспечивает игровое нэшевское равновесие между соинвесторами и кредиторами, а решение инженерной задачи дает кооперативный оптимум.

Как и ожидалось из качественных соображений, сравнение решений инженерной и финансово-инженерной задач показало, что требование финансовой реализуемости проекта новой технической системы при нехватке у соинвесторов начального запаса собственных средств сдвигает оптимальные параметры системы в направлении уменьшения первичных расходов на проектирование и производство за счет снижения уровня технического совершенства системы. Доходы от эксплуатации менее совершенной системы тоже снизятся, но если снижение доходов не превосходит снижения расходов, то благодаря оптимизации удается найти компромисс, позволяющий решить проблему финансовой реализуемости проекта, не слишком поступившись технически совершенством системы.

Глава 4. Финансово-инженерный анализ инновационного проекта плазменной углубленной переработки нефти. Построена математическая модель использования плазменно-химического реактора (ПХР) совместно с традиционными ректификационными колоннами на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ) с целью повышения доли выхода дорогих легких фракций нефти.

Плазменно-химический реактор (далее установка), позволяет увеличить глубину переработки нефти посредством перегонки через установку тяжелых фракций нефти после их отделения от легких, обеспечивающегося традиционной первичной переработкой. После перегонки одной тонны тяжелых фракций через установку в стандартном режиме на выходе возможно получение смеси, состоящей примерно из около 0,85 т. легких фракций и 0,15 т. тяжелых.

Для простоты будем различать две фракции нефти: легкую и тяжелую. На рис. 1 показан цикл нефтепереработки с плазменно-химическим реактором, где введены следующие обозначения: д0 - сырая нефть (управляемый вход на НПЗ),

<7, - легкие фракции (выход из РК-1 после переработки сырой нефти и из НПЗ), q1 - тяжелые фракции (выход из РК-1, частично направляемый на переработку в ПХР),

<7з - тяжелые фракции (выход из НПЗ),

<72 - тяжелые фракции, направляемые из РК-1 в ПХР (управление), и далее после переработки в ПХР, отправляемые для разделения в колонну РК-2 (выход из НПЗ),

<74 - легкие фракции из РК-2 (выход из НПЗ),

- тяжелые фракции из РК-2 (выход из НПЗ без повторной переработки в ПХР)

еаЧо ~ тепло и электроэнергия, потребляемая в РК-1 в НПЗ (е0 - удельный расход),

ед- тепло и электроэнергия в ПХР, потребляемая и РК:2 (е, - удельный расход).

еЧ

Рис. 1. Схема нефтеперерабатывающего завода с плазменно-химическим реактором

На рис. I обозначены также мощности V - производительность ГГХР, измеряемая максимальной интенсивностью входного потока тяжелых фракций в установку (выбираемый параметр), К - исходная фиксированная производительность завода по сырой нефти, У{ - производительность колонн РК-1, оставленных для переработки сырой нефти (выбираемый параметр),

У2 ~ производительность колонны РК-2, выделенной заводом для разделения на фракции продукта из ПХР (выбираемый параметр).

Получена формула для итоговой глубины переработки нефти в виде функции от индивидуальных глубин переработки в реакторе и ректификационных колоннах и от доли потока тяжелых фракций, направляемых для повторного расщепления из колонн в реактор, по отношению к суммарному расходу сырой нефти. Произведен оптимальный выбор мощности реактора в зависимости от мощности завода, а также от индивидуальных глубин переработки нефти из условия максимума прибыли завода. Одновременно в стационарном режиме оптимизированы эксплуатационные управления: доля возврата тяжелых фракций из колонн в реактор и пропорция использования в колоннах сырой нефти из внешнего трубопровода и расщепленной смеси из реактора.

Построена область выгодности использования плазменно-химического реактора на плоскости индивидуальных глубин переработки, где достигается положительное приращение прибыли нефтеперерабатывающего завода. Проанализировано смещение (уменьшение) инженерно-оптимальной мощности реактора, вызываемое условием финансовой реализуемости проекта при недостатке у завода собственных средств на проектирование и производство реактора в условиях высоких процентов за кредит.

Продемонстрировано преимущество системного решения инженерных и финансовых проблем проектирования инноваций в рамках единой финансово-инженерной оптимизационной задачи.

Установлены выгодность и финансовая реализуемость плазменно-химического реактора с экспериментально достигнутыми параметрами.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

Результаты Главы 1

1. При проектировании и производстве новой многоцелевой системы из-за неточности априорного знания частот повторяемости будущих целей приходится рассчитывать на критические плотности их распределения. Они получаются сосредоточенными в точке (или в точках) минимума доходности целей. Тогда оптимальные гарантирующие параметры многоцелевой системы нужно выбирать вблизи положения равной доходности критических целей, несколько смещенными от этого положения в сторону уменьшения затрат на проектирование и производство.

2. Показано, что оптимальный гарантирующий объем производства проектируемой многоцелевой системы определяется максимальным из двух чисел: либо нижней априорной оценкой суммарного числа повторений будущих целей, либо оговоренной заранее долей обязательно выполняемых целей, умноженной на верхнюю оценку суммарного числа повторений. Такая альтернативность объясняется двухаспектностью влияния неопределенных факторов: на критерий оптимальности (отсюда получается первое число) и на множество допустимости управления (отсюда - второе число).

3. Произведено сравнение по гарантированной оценке прибыли многоцелевой технической системы, спроектированной в условиях неопределенности, с действующей системой и с идеальной системой, которая гипотетически могла бы быть создана при точной априорной информации обо всех, в действительности неопределенных, неконтролируемых факторах. Сравнения по гарантированным оценкам подкреплены имитационными экспериментами на условном примере при различных, а не только критических, вариантах априори неопределенных факторов.

4. Аналитически решенный иллюстративный пример показал, что для превосходства над действующей системой по гарантированной оценке прибыли требуется более чем двукратное превышение характерных эксплуатационных доходов над характерными расходами на проектирование и производство новой системы при условии полного отсутствия таких расходов для действующей системы. Если же для достижения новых целей

требуется произвести дополнительное число экземпляров действующей системы, то пороговое превышение характерных доходов над характерными расходами существенно сдвигается вниз, в пределе более чем в четыре раза, когда нет запаса неиспользуемых экземпляров действующей системы. Это свидетельствует о чрезвычайной важности как можно более точного прогнозирования дополнительного числа экземпляров действующей системы, необходимого для достижения новых целей.

5. Идеальная гипотетическая система по определению не проигрывает никакой другой из проектируемых систем благодаря оптимальной подстройке своих технических параметров и объема производства к точно известным возмущениям. Но, как показал иллюстративный пример, поэтапное проектирование по принципу наилучшего гарантированного результата дает возможность приблизиться к идеальному решению, когда характерные доходы более чем на порядок превосходят характерные расходы. Точное совпадение гарантированных оценок прибыли получается при точном прогнозировании суммарного числа будущих целей для любого соотношения характерных доходов и расходов.

6. Для получения более полной картины сравнений проведены вычислительные эксперименты на достаточно представительном множестве реализаций возмущений (по крайней мере для пессимистических, средних и оптимистических вариантов) при различных точностях их априорного прогнозирования. В таких экспериментах с иллюстративным примером сохранилось упорядочение систем, установленное по гарантированным оценкам прибыли: проектируемая система всюду получилась лучше действующей, но хуже идеальной, приближаясь к идеальной с увеличением точности прогнозирования. Однако проектируемая система может и проиграть действующей на вырожденном маловероятном распределении целей, когда все цели сосредоточатся в точке максимальной доходности действующей системы.

7. Уменьшение точности априорных прогнозов возмущаемых параметров, естественно, привело к увеличению разброса значений итоговой прибыли, особенно в оптимистическом варианте реализации возмущений. Самое большое влияние на разброс оказала точность прогноза суммарного числа ожидаемых целей, поэтому методикам повышения этой точности следует уделять наибольшее внимание.

Результаты Главы 2

1. Взаимодействие соинвесторов и кредиторов, участвующих в финансировании инновационного проекта, уместно формализованно описывать как игровое с учетом специфических ограничений на управления, связывающих участников друг с другом. Связывающие ограничения неминуемо привносят в игру элемент коллективизма из-за

необходимости обеспечить совокупную допустимость управлений участников, даже когда в качестве схемы их рационального поведения принимается исходно индивидуалистическое равновесие по Нэшу.

2. В игровые постановки включены как инженерные, так и финансовые связи и ограничения.

3. Невозможность обойтись без коллективных действий при поиске.и реализации нэшевского равновесия делает более привлекательными кооперативные решения, в которых максимизируется суммарная прибыль участников, а затем осуществляется ее дележ, обещающий каждому участнику результат, не худший (а, как правило, лучший) индивидуально достижимого.

Результаты Главы 3

1. Показано, что вопросы инженерного проектирования и финансовой реализуемости инноваций следует решать совместно. В результате независимого инженерного проектирования даже социально и экономически значимый проект может оказаться в рыночных условиях нереализуемым. Однако финансово сбалансированный сдвиг инженерного оптимума в сторону уменьшения расходов на проектирование и производство новой технической системы, сопровождающийся, конечно, некоторым уменьшением доходов от эксплуатации менее совершенной системы, может обеспечить проекту финансовую реализуемость.

2. Чем больше у соинвесторов собственных средств, тем ближе финансово-инженерный максимум их прибыли к инженерному максимуму, который оказывается достижимым, если соинвесторы могут самостоятельно, без помощи кредиторов, покрыть инженерно-оптимальные расходы на проектирование и производство новшества. Снижение процента за кредит, естественно, полезно для соинвесторов, но не выгодно кредиторам. В пределе, при нулевом проценте, например, когда есть возможность получения беспроцентной государственной ссуды, соинвесторы могут с любыми собственными средствами реализовать инженерный оптимум без каких-либо потерь в итоговой прибыли.

3. Оптимальное решение финансово-инженерной задачи при фиксированном проценте за кредит одновременно решает игровую задачу о построении нэшевского индивидуального равновесия между несовпадающими устремлениями соинвесторов и кредиторов к максимизации каждым своей прибыли. В свою очередь, инженерный оптимум дает максимум кооперативной прибыли соинвесторов и кредиторов при виртуальном объединении их возможностей с ориентацией на единую цель в виде максимизации суммарной прибыли. Однако финансово допустимый дележ максимальной величины суммарной прибыли "в рассмотренных примерах оказался индивидуально неприемлемым для

соинвесторов: они получают меньше, чем их равновесная прибыль, а кредиторы - больше. Отличия дележа кооперативной прибыли от равновесия сокращаются с уменьшением процента за кредит. Они совсем исчезают только, когда процент за кредит нулевой или когда финансово-инженерный оптимум не требует кредитования.

Результаты Главы 4

1. Построена математическая модель использования плазменно-химического реактора совместно с традиционными ректификационными колоннами на нефтеперерабатывающем заводе с целью повышения доли выхода дорогих легких фракций нефти.

2. В оптимальном режиме мощность плазменно-химического реактора V всегда загружена полностью, т.е. д = У, а в реактор направляется весь поток тяжелых фракций из ректификационной колонны.

Мощность завода У0 по сырой нефти оказывается недогруженной: д0 < У0 из-за необходимости разделения на фракции расщепленной в реакторе смеси, что производится в выделенной ректификационной колонне РК-2 (рис. 1). В сумме мощность всех ректификационных колонн РК-1 и РК-2 загружается полностью: д0 + я = У0.

3. Чем больше традиционный коэффициент а0 выхода легких фракций, тем меньшая мощность V реактора ПХР требуется в долях от мощности завода К и тем меньше недогрузка завода по интенсивности <7й переработки сырой

V

нефти. Например, при се0 = 0,65 оптимальна мощность — = 0,26.

'0

4. Для того чтобы получить от использования плазменно-химического реактора неотрицательный прирост прибыли завода, коэффициент ах расщепления тяжелых фракций в реакторе должен превосходить глубину а0 традиционной переработки нефти, увеличенную на величину А = + — с0)/(с, —с2) ~ 0,137, зависящую только от цен: а, > а0 + . Для типичного варианта цен, а, > «0 +0,137.

5. Приращение (Дя/я0) относительной прибыли завода в долях от традиционной прибыли я0 в области рентабельности использования реактора гиперболически увеличивается с ростом срока Т службы реактора, стремясь при 7"->+оо к конечному пределу Дя, зависящему от глубин переработки а0, а, и от цен с,:

л ■ . А*

Ал

л0

а0+Ь0

2~«оу

где Ьа=(с2-с0)1(с,-с2)~0,П, ¿1=(с2+с3-с0)/(с,-с2)-0,136.

6. С ростом коэффициента а, расщепления тяжелых фракций в реакторе предельное приращение прибыли Дтс увеличивается почти линейно, составляя при традиционной глубине переработки нефти а0 = 0,65 ощутимые значения 2 - 7% начиная с а, = 0,85.

Установка на заводе дополнительной ректификационной колонны, обслуживающей реактор, а не изъятие такой колонны из традиционного цикла, позволяет многократно увеличить выигрыш в относительной прибыли, например с 2% до 39% при а0 = 0,65, а, = 0,85.

7. В экспериментально-промышленной установке коэффициент расщепления тяжелых фракций достиг а, =0,85, что по оптимизационным расчетам позволит увеличить итоговую глубину переработки нефти с 0,65 до 0,94 и получить двухпроцентное приращение прибыли нефтеперерабатывающего завода с мощностью 10 т./год«115 т./ час, если мощность установки составит по условию оптимальности 26% от мощности завода по сырой нефти, т.е. 30 т./час.

8. Все приведенные выше качественные и численные результаты были получены при решении, так называемой, инженерной задачи, в которой учитываются только физические связи и ограничения, а из финансовых показателей фигурирует только максимизируемая прибыль.

Добавление в задачу требования финансовой реализуемости инновационного проекта, как и ожидалось из прежних качественных рассуждений и аналитически решенного иллюстративного примера, привело в некоторой ситуации к вынужденному уменьшению оптимальной мощности установки по сравнению с инженерно-оптимальным уровнем V для сокращения потребных единовременных затрат на проектирование и производство установки.

9. На уменьшение мощности установки V < V заводу приходится идти, когда начального запаса 5 его собственных денежных средств не хватает для покрытия единовременных затрат <р(У) на проектирование и производство

установки с инженерно-оптимальной мощностью У': 5 < 5 = <р(У а-

процент у за кредит превосходит некоторый критический уровень .

Тогда заводу выгодно вообще отказаться от кредита К и выбирать такую мощность установки V , которую позволяют ему собственные средства 5.

Если же собственных средств достаточно: ^ 5 или процент за кредит докритический: у ^ у,, то отклоняться от инженерного оптимума не следует.

10. Приращение Дя = л,-л0 прибыли л, завода, использующего плазменно-химическую установку, относительно традиционной величины я0 по мере увеличения собственных средств 5 сначала возрастает (линейно для линейной функции единовременных затрат <Р = IV), а после значения 5* инженерной достаточности запаса прирост прибыли останавливается на уровне Ап ее инженерного максимума.

Потери в приросте прибыли по сравнению с инженерным максимумом при Б <Б проистекают от требования финансовой реализуемости инновационного проекта. Эти потери были бы больше, если бы условие финансовой реализуемости попытаться выполнить при неизменном инженерном решении.

Системное объединение инженерных и финансовых проблем в одну финансово-инженерную оптимизационную задачу позволило устранить отмеченный дефект чисто инженерного подхода к проектированию инноваций.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК:

Дружинин Ф.А., Токарев В.В. Поэтапное гарантирующее планирование инноваций И Автоматика и телемеханика. - 2010. - Вып. 8. - С. 92-105.

2. Дружинин ФА., Токарев В.В., Кочина Л.В. Сравнение гарантированных оценок эффективности инноваций //Автоматика и телемеханика.-2010.-Вып. 11.-С. 183-201.

3. Дружинин Ф.А., Токарев В.В. Финансовая реализуемость инновационных проектов в игровой постановке // Труды МФТИ. - 2011. - Т. 3, № 2. - С. 84-96.

4. Дружинин Ф.А., Токарев В.В. Инженерное проектирование и финансирование инноваций - инженерный оптимум // Труды МФТИ. - 2011. - Т. 3, № 3. - С. 112-121. Другие издания:

5. Дружинин Ф.А. Концепция поэтапного гарантирующего планирования инноваций // Труды 52-й научной конференции МФТИ. Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук. Ч. IX. Инновации и высокие технологии. - М.: МФТИ, 2009.-С. 107-109.

6. Дружинин Ф.А. Анализ финансовой реализуемости инновационного проекта // Труды 53-й научной конференции МФТИ. Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук. Ч. IX. Инновации и высокие технологии. - М.: МФТИ, 2010. - С. 20-21.

7. Дружинин Ф.А., Токарев В.В. Инженерное проектирование и финансирование инноваций — финансово-инженерный оптимум // Препринт № 1. — М. : МФТИ, 2011. — 24 с.

8. Дружптин Ф.А Инженерное проектирование и финансирование инноваций // Сборник Трудов Всероссийской молодёжной конференции «Перспективы развития фундаментальных наук», проводимой в рамках Второй международной научной школы для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям». - М.-Долгопрудный, МФТИ, 2011. - С. 103-104.

9. Дружинин Ф.А., Кочина Л.В., Токарев В.В., Певгов В.Г. Финансово-инженерный анализ инновационного проекта плазменной углубленной переработки нефти // Препринт № 2.-М.: МФТИ, 2011.- 40с.

10. Дружинин Ф.А. Математическая модель использования плазменно-химического реактора на нефтеперерабатывающем заводе // Труды 54-й научной конференции МФТИ. Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе. 10-30 ноября 2011 года. Инновации и высокие технологии. - М.: МФТИ, 2011- С. 23 - 24.

Дружинин Федор Александрович

СИСТЕМНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ИННОВАЦИЙ - ГАРАНТИРУЮЩЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 21.11.2011. Формат 60x84 '/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 130.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский физико-технический институт (государственный университет»

Отдел оперативной полиграфии «Физтех-полиграф»

141700, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер. 9

Введение.

Глава 1. Поэтапное гарантирующее планирование инноваций.

§ 1. Информируемость и цепочка управленческих решений.

§ 2. Рекурсивная реализация принципа гарантированного результата.

§ 3. Сравнение гарантированных оценок эффективности инноваций.

Глава 2. Финансовая реализуемость инновационных проектов в игровой постановке.

§ 1. Участники финансирования проекта и их управляющие воздействия.

§ 2. Условия финансовой реализуемости проекта и функции полезности его участников.

§ 3. Игровое равновесие.

§ 4. Кооперативное решение.

Глава 3. Инженерное проектирование и финансирование инноваций.

§ 1. Формулировки инженерной и финансово-инженерной задач в объемных показателях.

§ 2. Решение инженерной задачи.

§ 3. Решение финансово-инженерной задачи.

§ 4. Сравнение финансово-инженерного оптимума с инженерным.

§ 5. Игровая реализация финансово-инженерного оптимума.

Глава 4. Финансово-инженерный анализ инновационного проекта плазменной углубленной переработки нефти.

§ 1. Физические принципы действия установки.

§ 2. Использование плазменно-химического реактора на традиционном нефтеперерабатывающем заводе.

§ 3. Модель завода с установкой.

§ 4. Инженерная задача.

§ 5. Условия финансовой реализуемости инновационного проекта.

Основные результаты.

В настоящее время проблема планирования инноваций преимущественно рассматривается в теории инновационного менеджмента [30 — 37], где подробно описываются основные элементы этого планирования, такие, как: цели, задачи, принципы, виды и другие аспекты планирования. Однако в указанных выше работах рассматриваются традиционные методики планирования. Обычно при планировании инновационных проектов используется классическая теория оценки эффективности инвестиций [7, 12, 42 — 47], в том числе различные программные продукты, основанные на ней.

Главными параметрами этой теории являются денежный поток и ставка дисконтирования. Все неопределенные факторы обычно учитываются в ставке дисконтирования, при расчете которой, как правило, возникают основные трудности. Существуют различные способы оценки ставки дисконтирования, однако при ее расчете в основном используются такие величины, как страновой и отраслевой риски и опыт, накопленный при реализации подобных инвестиционных проектов. В то же время использование вышеуказанных рисков не всегда корректно по отношению к инновационному проекту, поскольку он несет в себе принципиальную новизну, поэтому неопределенности, оцененные таким образом, могут не отражать полную картину по оценке рисков инновационного проекта.

Далее, в существующих методиках обычно учитывают только интересы инвестора, но следует также учитывать интересы всех участников проекта: патентообладателя, соинвесторов и кредиторов, что приводит к необходимости рассмотрения игровых постановок.

Диссертация посвящена проблеме планирования инновационных проектов в условиях рыночной экономики. Исследование ориентировано на перспективные многоцелевые технические системы. При планировании и реализации инновационных проектов у патентообладателя научно-технического новшества возникают две основные проблемы: нехватка или отсутствие денежных средств, необходимых для реализации проекта и неточное знание будущих цен на продукцию, сырье- и оборудование. Как показывает практика, наличие таких неопределенностей при реализации инвестиционных проектов может привести к значительным неблагоприятным отклонениям показателей эффективности от плановых значений. В данной работе неопределенности и риски учитываются напрямую, используя гарантирующий подход к планированию.

Объектом исследования являются инновационные проекты многоцелевых технических систем в трех стадиях их жизненного цикла: проектирование, серийное производство и эксплуатация, реализуемых в условиях рыноч-' ной экономики, и конкретный проект плазменной установки для углубленной переработки нефти.

Теоретической основой исследования являются научные работы отечественных и зарубежных ученых в области оценки эффективности инвестиционных проектов [7, 12, 42 - 47], научные труды по теории проектирования новых многоцелевых технических систем [1 - 6, 9, 18; 19, 48 — 55] итеории игр [8, 13 - 17, 38 - 41]. Основными отличиями разработанной автором методики от имеющейся теории оценки эффективности инвестиционных проектов являются:

• в [7, 12, 42 — 47] инженерно-технические параметры проекта принимаются-как данность, в то время как в. предлагаемой методике они подлежат выбору с учетом технических и экономических особенностей;

• второе существенное отличие состоит в- методах работы с неопределенностями, в упомянутой выше теории она идет в основном на экономическом уровне с привлечением стандартных вероятностных оценок, а в предлагаемой методике - на математическом, с использованием современных методов теории исследования операций, в том числе и оригинальных.

В диссертации выполнено одновременное рассмотрение разных аспектов реального процесса в рамках единой оптимизационной задачи, которое всегда не хуже по итоговым результатам их последовательного, а тем более независимого рассмотрения. В работе осуществлено системное, а не изолированное, как обычно, решение инженерных и финансовых проблем. Изучение проблемы совместного решения вопросов физической и финансовой реализуемости показало, что совокупная оптимизация технических и экономических характеристик позволяет увеличивать эффективность проекта.

Целью диссертационного исследования является создание новой методики по системному оцениванию и планированию инноваций в условиях рыночной экономики.

При построении новой методики были решены следующие задачи:

• обобщение рекурсивной конечношаговой процедуры гарантирующего планирования многоцелевых технических систем в. условиях поэтапного принятия решений и уточнения информации о неопределенных факторах;

• формализация характерных способов рыночного инвестирования, позволяющая включать их в математическую процедуру оценивания и планирования инноваций в виде игровых задач со связывающими ограничениями;

•« совместный выбор оптимальных инженерных параметров технической системы и экономических показателей финансово реализуемого проекта.

Разработанная методика основана на теории проектирования новых многоцелевых технических систем. В ней введена .более тонкая, чем прежде, схема уточняющейся информации о неопределенных факторах по этапам жизненного цикла системы: проектирование, серийное производство, эксплуатация. Учтена возможность воздействия неопределенностей не только на критерий оптимальности, но и на множество допустимости управления. Для анализа таких схем управления в условиях неопределенности в разработанной методике использована рекурсивная процедура беллмановского типа в сочетании с принципом наилучшего гарантированного результата.

Новая многоцелевая техническая система, спроектированная в условиях неопределенности, сопоставлена по гарантированной оценке прибыли с действующей системой и с идеальной системой, которая гипотетически могла бы быть создана при точной априорной информации обо всех, в действительности неопределенных, неконтролируемых факторах. Проведены имитационные испытания при различных, а не только наихудших, реализациях неопределенностей.

В предлагаемой методике формализована проблема поиска денежных средств для реализации инновационного проекта. Построена игровая модель взаимодействия участников инновационного проекта и проанализированы ее особенности, проистекающие из-за наличия специфических ограничений на управление, связывающих участников друг с другом.

Рассмотрена проблема совместного решения вопросов инженерного проектирования инноваций и финансовой реализуемости проектов. Осуществлен переход от потокового, динамического описания проблемы к объемному, статическому, что позволило получить последовательной оптимизацией аналитические решения и выявить качественные особенности инженерной и финансово-инженерной задач, сведенных к: задачам математического программирования. Установлено, что решение финансово-инженерной задачи-обеспечивает игровое нэшевское равновесие между соинвесторами и кредиторами, а решение инженерной задачи дает кооперативный оптимум.

Пррдемонстрирована возможность существенного увеличения эффективности инновационных проектов за счет совокупной* оптимизации инженерных и экономических характеристик новых технических систем.

В ходе выполнения диссертации были использованы следующие методы и подходы:

• экономическая теория эффективности и реализуемости инвестиционных проектов;

• методы построения игровых равновесий и кооперативных решений, обобщенные в последние годы на игровые задачи со связывающими ограничениями;

• последовательная оптимизация для получения аналитических решений построенных задач инженерной и финансово-инженерной оптимизации, относящихся к математическому программированию;

• переход от динамической оптимизационной задачи в финансовых потоках к статической в кумулятивных объемах.

Разработанная методика системного гарантирующего планирования перспективных многоцелевых технических систем приближена к реальной информированности о неопределенных факторах и к поэтапному характеру принятия управленческих решений.

Методика позволяет совместно решать вопросы инженерного проектирования инноваций и финансовой реализуемости проектов. В ней учитываются интересы всех участников проекта: патентообладателя, соинвесторов и кредиторов, что формализовано в виде игровых постановок.

Методика успешно опробована на реальном проекте новой плазменно-химической установки, позволяющей увеличить глубину переработки нефти. Произведена совместная оптимизация и выявлена перспективность плазменной установки.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 139 страниц, содержит 32 рисунка и список использованных источников из 55 наименований.

Основные результаты

Результаты Главы 1

1. При проектировании и производстве новой многоцелевой системы из-за неточности априорного знания частот повторяемости будущих целей приходится рассчитывать на критические плотности их распределения. Они получаются сосредоточенными в точке (или в точках) минимума доходности целей. Тогда оптимальные гарантирующие параметры многоцелевой системы нужно выбирать вблизи положения равной. доходности критических. целей, несколько смещенными от этого положения в сторону уменьшения затрат на проектирование и производство.

2. Показано, что оптимальный гарантирующий объем производства проектируемой многоцелевой системы определяется максимальным из двух чисел: либо нижней априорной оценкой суммарного числа повторений будущих целей, либо оговоренной заранее долей обязательно выполняемых целей, умноженной на верхнюю оценку суммарного числа повторений. Такая альтернативность объясняется двухаспектностью влияния неопределенных факторов: на критерий оптимальности (отсюда получается первое число) и на множество допустимости управления (отсюда - второе число).

3. Произведено сравнение по гарантированной оценке прибыли многоцелевой технической системы, спроектированной в условиях неопределенно- 131 сти, с действующей системой и с идеальной системой, которая гипотетически могла бы быть создана при точной априорной информации обо всех, в действительности неопределенных, неконтролируемых факторах.

4. Аналитически решенный иллюстративный пример показал, что для превосходства над действующей системой по гарантированной оценке прибыли требуется более чем двукратное превышение характерных эксплуатационных доходов над характерными расходами на проектирование и производство новой системы при условии полного отсутствия таких расходов для действующей системы.

5. Как показал иллюстративный пример, поэтапное проектирование по принципу наилучшего гарантированного результата дает возможность приблизиться к идеальному решению, когда характерные доходы более чем на порядок превосходят характерные расходы. Точное совпадение гарантированных оценок прибыли получается при точном прогнозировании суммарного числа будущих целей для любого* соотношения характерных доходов и расходов.

6. Для получения^ более полной картины«сравнений проведены, вычислительные эксперименты на достаточно представительном множестве реализаций возмущений при различных точностях их априорного прогнозирования. В таких экспериментах с иллюстративным примером сохранилось упорядочение систем, установленное по гарантированным оценкам прибыли: проектируемая-система всюду получилась-лучше действующей, но хуже идеальной, приближаясь к идеальной с увеличением точности прогнозирования.

7. Уменьшение точности априорных прогнозов возмущаемых параметров, естественно, привело к увеличению разброса значений итоговой прибыли, особенно в оптимистическом варианте реализации возмущений. Самое большое влияние на разброс оказала точность прогноза суммарного числа ожидаемых целей, поэтому методикам повышения этой точности следует уделять наибольшее внимание.

Результаты Главы 2

1. Взаимодействие соинвесторов и кредиторов, участвующих в финансировании инновационного проекта, уместно формализованно описывать как игровое с учетом специфических ограничений на управления, связывающих участников друг с другом. Связывающие ограничения неминуемо привносят в игру элемент коллективизма из-за необходимости обеспечить совокупную допустимость управлений участников, даже когда в качестве схемы их рационального поведения принимается исходно индивидуалистическое равновесие по Нэшу.

2. Невозможность обойтись без коллективных действий при поиске и реализации нэшевского равновесия делает более привлекательными кооперативные решения, в которых максимизируется суммарная прибыль участников, а затем осуществляется ее дележ, обещающий каждому участнику результат, не худший (а, как правило, лучший) индивидуально достижимого.

Результаты Главы 3

1. Показано, что вопросы инженерного проектирования и финансовой реализуемости инноваций следует решать совместно. В результате независимого инженерного проектирования даже социально и экономически значимый проект может оказаться в рыночных условиях нереализуемым. Однако финансово сбалансированный сдвиг инженерного- оптимума в сторону уменьшения расходов на проектирование и производство новой технической системы, сопровождающийся, конечно, некоторым уменьшением доходов от эксплуатации менее совершенной системы, может обеспечить проекту финансовую реализуемость.

2: Чем больше у соинвесторов-собственных средств, тем ближе финансово-инженерный максимум их прибыли к инженерному максимуму, который оказывается достижимым, если соинвесторы могут самостоятельно, без помощи кредиторов, покрыть, инженерно-оптимальные расходы на проектирование и производство новшества. Снижение процента за кредит, естественно, полезно для соинвесторов, но не выгодно кредиторам. В пределе, при нулевом проценте, например, когда есть возможность получения беспроцентной государственной ссуды, соинвесторы могут с любыми собственными средствами реализовать инженерный оптимум без каких-либо потерь в 'ИТОГОВОЙ прибыли.

3. Оптимальное решение финансово-инженерной задачи при фиксиро-' ванном проценте за кредит одновременно решает игровую задачу о построении нэшевского индивидуального равновесия между несовпадающими устремлениями соинвесторов и кредиторов к максимизации каждым своей прибыли. В свою очередь, инженерный оптимум дает максимум кооперативной прибыли соинвесторов и кредиторов при виртуальном объединении их возможностей с ориентацией на единую цель в виде максимизации суммарной прибыли. Однако финансово допустимый дележ максимальной величины суммарной прибыли в рассмотренных примерах оказался индивидуально неприемлемым для- соинвесторов: они получают меньше, чем их равновесная прибыль, а кредиторы — больше. Отличия дележа кооперативной прибыли от равновесия сокращаются с уменьшением процента за кредит. Они совсем исчезают только, когда процент за кредит нулевой или когда финансово-инженерный оптимум не требует кредитования.

Результаты Главы 4

1. Построена математическая модель использования плазменно-химического реактора совместно с традиционными ректификационными колоннами на нефтеперерабатывающем заводе с целью повышения доли выхода дорогих легких фракций нефти.

2. В оптимальном режиме мощность плазменно-химического реактора V всегда загружена полностью, т.е. ц = У, а в реактор направляется весь поток тяжелых фракций из ректификационной колонны.

Мощность завода ¥0 по сырой нефти оказывается недогруженной: <?0 < У0 из-за необходимости разделения на фракции расщепленной в реакторе смеси, что производится в ректификационной колонне РК-2 (рис. 24), выделенной из традиционного цикла переработки нефти. В сумме мощность.всех ректификационных колонн РК-1 и РК-2 загружается полностью: + ^ = .

3. Чем больше традиционный коэффициент а0 выхода легких фракций, тем меньшая мощность V реактора ПХР и колонны РК-2 требуется в долях от мощности завода У0 и тем меньше недогрузка завода переработке сырой; нефти. Например, при а0 — 0,65 оптимальна мощность V/У0 = 0,26, что более полно иллюстрируется рис. 28, 29 и формулами (4.24).

4. Для того чтобы получить от использования плазменно-химического реактора, неотрицательный прирост прибыли завода, коэффициент; ах расщепления тяжелых фракций в реакторе должен: превосходить глубину а0 традиционной переработки нефти, увеличенную на величину Ь\ из (4.28), зависящую только от цен: ах > а0 + Ь{. Для типичного варианта цен, указанных в обозначениях к (4.10), ах > а0 + 0,137.

5. Приращение (Ля/7Г0) относительной;прибыли.завода в долях;от традиционной прибыли 710 в области рентабельности* использования? реактора гиперболически увеличивается с ростом продолжительности Т эксплуатации реактора, стремясь при Т —> +оо к конечному пределу Атг из (4.28),. зависящему от глубин переработки а0, ах и от цен с1.

Ак = Іігп

Т-> 00 \ \ Ап по У С

Щ-а0-Ьх а0+Ь0

2-а07 где Ь0=(с2-с0)/(сх-с2)~0,\2, =(с2 + с3 -с0)/(б-, -с2)~ 0,136.:

6. С ростом коэффициента ах расщепления тяжелых фракций в реакторе предельное приращение прибыли Дтг увеличивается линейно (рис: 30), составляя при традиционной глубине переработки нефти а0 = 0,65 ощутимые значения 2 - 7% начиная с а, = 0,85.

7. Установка на заводе дополнительной ректификационной колонны, обслуживающей реактор, а.не изъятие такой колонны из традиционного цикла, позволяет многократно увеличить выигрыш в относительной прибыли, например с 2% до 39% при aQ = 0,65, ах- 0,85.

8. На уменьшение мощности установки V < V* заводу приходится идти, когда начального запаса S его собственных денежных средств не хватает для покрытия единовременных затрат (p{V ) на проектирование и производство установки с инженерно-оптимальной мощностью V*: S<S* = (p(vа процент у за кредит превосходит некоторый критический уровень ух из (4.45).Тогда заводу выгодно вообще отказаться от кредита К и выбирать такую мощность установки V , которую позволяют ему собственные средства S.

Если же собственных средств достаточно: S>S* или процент за кредит докритический: у < ух, то отклоняться от инженерного оптимума не следует.

9. Приращение Ал = т^ - тг0 прибыли я, завода, использующего плаз-менно-химическую установку, относительно традиционной величины 7Г0 по мере увеличения собственных средств S сначала возрастает (линейно для линейной функции единовременных затрат <p = lV), а после значения S* инженерной достаточности запаса прирост прибыли останавливается на уровне Дтс* ее инженерного максимума (рис. 32).

1. Поспелов Г. С., Ириков В. А., Куртов А.Е. Процедуры и алгоритмы формирования комплексных программ. - М.: Наука, 1985. - 424 с.

2. Токарев В.В. Совместный выбор плана и экономического механизма в условиях неопределенности // Автоматика и телемеханика. 1986. - № 4. - С. 104-117.

3. Токарев В.В. К выбору параметров динамической системы, универсальной для заданного класса маневров // Изв. АН СССР. Мех. и машин. -1964 № 5. - С. 47-53.

4. Птвский С.А., Брусов B.C., Хвгшон Е.А. Оптимизация параметров многоцелевых летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1974. - 168 с.

5. Брусов B.C., Баранов С.К. Оптимальное проектирование летательных аппаратов. Многоцелевой подход. М.: Машиностроение, 1989. - 230 с.

6. Токарев В.В. Оптимизация параметров динамической системы, универсальной для серии маневров, при различной степени информированности. I. Постановка задачи универсализации // Автоматика и телемеханика. 1971. - № 8. - С. 16 - 28.

7. Виленский П.Л., Лившиц В.Н., Смоляк С. А. Оценка эффективности инвестиционных проектов: Теория и практика. М.: Дело, 2008. - 1104 с .

8. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. — М. : Наука, 1971. 384 с.

9. Токарев В.В. Гарантированный результат в задачах программного управления с возмущением, действующим на несколько контролируемых показателей // Автоматика и телемеханика: 1978. - № 6. - С. 105-115.

10. Дружинин Ф.А., Токарев В.В. Поэтапное гарантирующее планирование инноваций // Автоматика и телемеханика. 2010. - № 8. - С. 92-105:

11. Дружинин Ф.А., Токарев В.В., Конина Л.В. Сравнение гарантированных оценок эффективности инноваций // Автоматика и телемеханика. 2010. - Вып. 11. - С. 183-201.

12. Орлова Е.Р. Оценка инвестиций.— М.: Международная академия оценки и консалтинга, 2005.-385 с.

13. Гермейер Ю.Б. Игры с непротивоположными интересами. М.: Наука, 1976.

14. Кононенко А.Ф., Мухтаров У.М. Динамические игры с ответственностью за выполнение связанных ограничений. — М.: ВЦ РАН, 20021

15. Токарев В.В. Гарантированные результаты в играх с запрещенными ситуациями // Автоматика и телемеханика. -2009. Вып. 6. - С. 123-140.

16. Токарев В.В. Особенности равновесий в играх с запрещенными ситуациями'// Автоматика и телемеханика. -2009. Вып. 7. - С. 127-138.

17. Кукушкин Н.С., Морозов В.В. Теория неантагонических игр. М.: МГУ, 1984.

18. Дружинин Ф.А., Конина Л.В., Токарев В.В., Певгов В.Г. Финансово-инженерный анализ инновационного проекта плазменной углубленной переработки нефти // Препринт № 2. М.: МФТИ, 2011. - 40с.

19. О динамике цен на бензин автомобильный и ресурсах нефтепродуктов в июле 2011 года. Официальный сайт Росстата. URL:http://wvyw.gks.ru/bgd/free/b04 03/I.ssWWW.exe/Stg/d02/l 85.htm

20. Певгов ВТ. Способ плазмохимической переработки сырья органического или растительного происхождения; Заявка на патент № 20101131660 от 28.07.2010 г.

21. Хотяшева О.М. Инновационный менеджмент. СПб.: Питер, 2007. - 384 с.

22. Иващенко A.A., Нижегородцев P.M., Новиков ДА. Инновационная и инвестиционная политика: модель смены технологий // Проблемы управления. 2005. -№ 5. - С. 55-57.

23. Друкер Питер. Бизнес и инновации. М.: ИД «Вильяме», 2007. - 432 с.

24. Гершман М. А. Инновационный менеджмент. М. : Маркет ДС, 2008. - 200 с.

25. Новиков Д. А., Иващенко A.A. Модели и методы организационного управления инновационным развитием фирмы. М.: КомКнига, 2006. - 336 с.

26. Сурина A.B., Молчанова О.П. Инновационный менеджмент : учебник. М.: ИНФРА-М, 2009.-368 с.

27. Фатхутдинов P.A. Инновационный'менеджмент. СПб.: Питер, 2009. — 448 с.

28. Каширин А.И. В поисках бизнес-ангела. Российский опыт привлечения стартовых инвестиций. М.: Вершина, 2008. - 384 с.

29. Кононенко А.Ф. Структура оптимальной стратегии в динамических управляемых системах // Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 20:5 (1980), 1105-1116.

30. Губко М.В., Новиков Д.А. Теория игр в управлении организационными системами. — М.: Синтег, 2002.- 124 с.

31. Математические модели организаций / Воронин A.A., Губко М.В., Мишин С.П., Новиков Д.А. М.: Ленанд, 2008. - 360 с.

32. ГореловМ.А., Кононенко А.Ф. Игры с запрещенными ситуациями. Модели с жесткими ограничениями // АиТ. 2010. - № 1. - С. 118-129.

33. Бреши Р., Майерс С. Принципы корпоративных финансов. М.: Олимп-Бизнес, 2008. -1008 с.

34. Савчук В.П. Оценка эффективности инвестиционных проектов: учебник. М.: изд-во «Перспектива», 2006. - 384 с.

35. Мескон М., Альберт М., Хедоури Ф. Основы менеджмента. М.: Дело, 1997 - 493 с.

36. Сироткин В.Б. Финансовый менеджмент фирмы: учеб. пособие / В.Б. Сироткин. М.: Высш. шк., 2008. - 320 с.

37. Лившиц В.Н. Об оценке эффективности российских инвестиционных проектов. / Экономическая эффективность развития России. М.: ТЕИС, 2007.

38. Лившиц В. Н., Виленский П., Смоляк С., Шахназаров А. О методологии оценки эффективности реальных инвестиционных проектов // Российский экономический журнал. -2006.-№9-10.

39. Беллмаи Р., Калаба Р. Динамическое программирование и современная теория управления. -М. : Наука, 1969. 120 с.

40. Акофф Р. Планирование в больших экономических системах. М.: Советское радио, 1972.

41. Беллман Р. Динамическое программирование / пер. с англ. М., 1960. - 400 с.

42. Иванов Ю.Н., Токарев В.В., Уздемир А.П. Математическое описание элементов экономики. М. : Физматлит, 1994. - 416 с.

43. Токарев В.В. Вероятностное и гарантирующее управление. 1. Гарантирующие планы // Автоматика и телемеханика. 1994. № 8. - С. 137 - 144.

44. Хазанова Л.Э. Математические методы в экономике. СПб. : - Волтерс Клувер, 2009. -144 с.

45. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1964.

46. Моисеев Н. Н., Петров А. А. Численные методы в теории оптимальных систем.— М.: Наука, 1971.-424 с.