МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ СИСТЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ПРЕДПРИЯТИЕМ НА ПРИМЕРЕ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ТЭЦ -2 | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ СИСТЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ПРЕДПРИЯТИЕМ НА ПРИМЕРЕ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ТЭЦ -2

Научная статья

Гаврилова А.А.¹, Салов А.Г.², Денисова И.Ю.^3, *, Соловьев А.И.⁴

¹ ORCID: 0000-0001-6598-5518;

³ ORCID: 0000-0001-8263-2471;

⁴ ORCID: 0000-0003-1574-0020;

^{1, 2, 3, 4} Самарский государственный технический университет, Самара, Россия

* Корреспондирующий автор (denisova.irina.97[at]yandex.ru)

Аннотация

Произведен анализ эффективности функционирования организационной структуры Калининградской ТЭЦ (КТЭЦ-2). Определен тип организационной структуры управления энергетическим предприятием. Проведена оптимизация по группе критериев, которые характеризуют сбалансированность, целостность, управляемость и надежность данной структуры. Для получения численных значений критериев применялась методология системного анализа, теория графов и метод Data Envelopment Analysis (DEA).

Ключевые слова: системный анализ, Data Envelopment Analysis (DEA), организационная структура управления, граф, критерии качества, устойчивость, управляемость, сбалансированность, целостность, информационная нагрузка.

A MULTI-CRITERIA ASSESSMENT OF THE SYSTEM EFFICIENCY OF ENERGY ENTERPRISE MANAGEMENT IN THE SECOND KALININGRAD COMBINED HEAT AND POWER PLANT (CHPP)

Research article

Gavrilova A.A.¹, Salov A.G.², Denisova I.Yu.^3, *, Solovyev A.I.⁴

¹ ORCID: 0000-0001-6598-5518;

³ ORCID: 0000-0001-8263-2471;

⁴ ORCID: 0000-0003-1574-0020;

^{1, 2, 3, 4} Samara State Technical University, Samara, Russia

* Corresponding author (denisova.irina.97[at]yandex.ru)

Abstract

The current study conducts an analysis of the efficiency of the functioning of the organizational structure in the second Kaliningrad combined heat and power plant (CHPP) and defines the type of the organizational structure of the energy enterprise management. The authors carry out an optimization according to a group of criteria that characterize the balance, integrity, manageability, and reliability of this structure. To obtain the numerical values of the criteria, the study uses the methodology of system analysis, graph theory, and the Data Envelope Analysis (DEA) method.

Keywords: system analysis, Data Envelope Analysis( DEA), organizational management structure, graph, quality criteria, stability, manageability, balance, integrity, information load.

Введение

В процессе перехода Российской Федерации от плановой к рыночной экономике большое количество промышленных предприятий существенно изменили цели и задачи. В рамках плановой экономики на предприятиях наблюдался производственный подход, который, прежде всего, был ориентирован на внутренние ресурсы и возможности объекта. При рыночной экономике работа предприятия направлена на возможности потребителя с учетом конкуренции со стороны рынка. Большое количество крупных предприятий, в которых принята многоуровневая организационная структура управления, оказалось не готово к переходу к рыночной экономике. В процессе перехода при диверсификации производства возникла потребность в реструктурации действующих организационных структур управления. Так как рыночная экономика характеризуется постоянно меняющейся внешней средой (например, изменение законодательства), организационная структура управления должна быть способной к самоуправлению и саморазвитию [4].

Для многокритериального оценивания эффективности организационной структуры с учетом влияния факторов внешней среды в условиях рыночных преобразований, рационально использовать методологию системного анализа и метод DEA, позволяющие учесть многие существенные аспекты. Благодаря системному подходу учитывается многообразие критериев, которыми характеризуется деятельность предприятия – энергетические, потребительские, организационные, экономические и другие факторы производства [3], [5].

Цель работы

Повышение системной эффективности организационной структуры управления энергетическим предприятием (Калининградской ТЭЦ-2), оценка и выявление наиболее значимой группы локальных критериев эффективности.

Для проведения комплексного анализа исследуемой энергетической системы рассмотрим действующую организационную структуру управления энергообъектом и интегральные показатели деятельности. Калининградская ТЭЦ-2 является одной из наиболее современных электростанций в России, работающих на основе парогазовой технологии со сбросом отработанных газов в котлы-утилизаторы [6]. Станция была спроектирована и построена для обеспечения энергетической самостоятельности Калининградской области с перспективой выхода на энергетический рынок Литвы.

Основные интегральные технико-экономические показатели Калининградской ТЭЦ-2 по проекту в составе двух энергоблоков (по 450 МВт) приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Основные технико-экономические показатели Калининградской ТЭЦ-2

№	Наименование показателя	Величина
1.	Установленная электрическая мощность, МВт	900,0
2.	Годовой отпуск электроэнергии с шин, млн. кВтч	5585,6
3.	Годовой отпуск теплоэнергии с коллекторов, тыс.Гкал	3323,0
4.	Расход электроэнергии на собственные нужды, %	2,22
5.	Среднегодовой удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию, г/кВтч	181,5
6.	Среднегодовой удельный расход условного топлива на отпущенную тепловую энергию, кг/Гкал	155,0
7.	Среднегодовой коэффициент использования топлива в теплофикационном режиме, %	76
8.	Коэффициент полезного действия (брутто) в конденсационном режиме, %	51

 

Действующая организационная структура управления Калининградской ТЭЦ-2 (рис.1) является функциональной – каждый орган управления выполняет определенный перечень функций на всех уровнях управления [1], [8], [10].

Производственным подразделениям обязательно требуется выполнять указания каждого функционального органа в пределах его компетенции. Передача поручений и указаний осуществляется в зависимости от вида поставленной задачи. Функциональная специализация аппарата управления значительно повышает его эффективность, так как вместо универсальных управленцев, которые должны разбираться во всех функциях, появляется штаб высококвалифицированных специалистов. В энергетике этих специалистов условно можно разделить на 3 группы: административно-хозяйственный персонал, ремонтный и эксплуатационный.

С точки зрения структурирования данных, действующая структура управления на КТЭЦ-2 является древовидной и состоит из 55 узлов (элементов), между которыми существуют двусторонние каналы связи. Наивысший узел a₀ в иерархической структуре принято называть корнем (в случае описанной структуры – это директор). Зависимые узлы, включающие лица принимающие решения (ЛПР), составляют уровень управления а. Уровень b включает отделы (производственно-технический отдел, отдел учета активов и обязательств, отдел управления персоналом). На уровне с представлены группы отделов (группа планирования и отчетности, группа управления запасами, группа топливообеспечения), на уровне d – котельные, турбинные, химические цеха.

Рис. 1 – Действующая организационная структура управления КТЭЦ-2

По каналам связи все элементы структуры обмениваются информацией с помощью 3 видов взаимодействия: информационного, административного и технического.

Особенность действующей организационной структуры КТЭЦ-2 – наличие должности директора по безопасности и режиму. В его обязанности входит минимизация рисков ошибок некомпетентных работников, мошенничества сотрудников, которые имеют доступ с секретной информации, осуществление следственных действий по факту нарушений. Для обеспечения полноценной и надежной информационной безопасности станции требуется использовать комплексный и системный подход.

Показатели качества организационной структуры. Определение локальных критерий качества

Для оценки системной эффективности функционирования организационной структуры ТЭЦ в работах [4], [8] были сформулированы показатели, которые характеризуют сбалансированность, целостность, управляемость и устойчивость рассматриваемых структур управления. Рассчитаем эти показатели для графа действующей организационной структуры управления Калининградской ТЭЦ-2, изображенном на рисунке 2.

Наибольшую эффективность несет сбалансированная структура, в которой равномерно распределена информационная нагрузка между всеми элементами структуры. Сбалансированность структуры можно охарактеризовать с помощью следующих критериев: информационной нагрузки первого руководителя, максимальной информационной нагрузки и степенью неравномерности информационной нагрузки.

Информационная нагрузка первого руководителя характеризуется числом управленческих связей директора. Показатель принято рассчитывать относительно числу 7, которое определяет оптимальное число управленческих связей главного руководителя.

 

Для графа G1 показатель =1,42. Таким образом, можно сделать вывод, что генеральный директор информационно перегружен на 42%. Операция оптимизации приведенного критерия – минимизация.

Критерий максимальной информационной нагрузки описывает максимальную нагрузку лиц, принимающих решения. Для оптимизации данный критерий так же минимизируется. При рассмотрении организационной структуры Калининградской ТЭЦ-2 максимальная информационная нагрузка наблюдается у генерального директора.

    (1)

Минимальная информационная нагрузка у ведущего инженера по инновациям и энергетической эффективности.

     (2)

Степень неравномерности информационной нагрузки – это отношение максимальной и минимальной степеней однородности. Операция оптимизации – min

    (3)

Таким образом, при оценке сбалансированности действующей организационной структуры КТЭЦ-2 по вышеперечисленным показателям можно сделать вывод о том, что степени неравномерности распределения информационной нагрузки являются неудовлетворительными, а информационная нагрузка генерального директора слишком завышена и нуждается в улучшении.

При рассмотрении целостности структуры воспользуемся следующими показателями:

Диаметр графа  находится как максимальное расстояние между двумя его вершинами

    (4)

где   произвольные вершины графа. На КТЭЦ-2, например, это – сметно-аналитическая группа, входящая в состав отдела ремонта, технического перевооружения и группа работы с первичными документами, входящая в состав отдела учета активов и обязательств.  – множество всех вершин,  – расстояние между  – наименьшая длина цепи, связывающая вершины  . Длина графа описывает размер, компактность структуры управления, поэтому данный критерий принято минимизировать.

Радиус графа r(G) – минимизируемый критерий – характеризует наименьшее из максимальных значений расстояний от фиксированной вершины f до всех вершин графа V(G).

     (5)

Число центров графа – это количество вершин, относительно которых выполняется условие минимакса:

       (6)

Из рисунка 2 видно, что структура имеет две вершины:  соответствующая генеральному директору и вершину  a₁ – главный инженер КТЭЦ-2. Каждая из вершин находится на высшем уровне иерархии.

Для оценки управляемости структуры используется два критерия: число каналов управления и число контуров управления. Оба критерия следует максимизировать.

Число каналов управления – это количество ребер графа, по которым передаются управленческие решения.

В случае действующей организационный структуры Калининградской ТЭЦ-2 N =66

Число контуров управления рассчитывается по следующей формуле:

    (7)

Для оценки эффективности структуры с точки зрения управляемости, чем меньше диаметр графа и разница между диаметром и радиусом, тем эффективнее организационная структура энергопредприятия.

При определении надежности организационной структуры с точки зрения теории графов используются критерии – число внутренней и внешней устойчивости, которые следует максимизировать.

Число внешней устойчивости находится как число вершин в наименьшем внешне устойчивом множестве. В действующей организационной структуре a(G) = 13, а число внутренней устойчивости, определяющееся как число вершин в наибольшем внутренне устойчивом множестве, β(G) = 42.

Были построены модифицированные структуры управления, в которых была оптимизирована одна из групп критериев эффективности: сбалансированность, целостность, управляемость или устойчивость (см. рисунки 3.1-3.4). Значения локальных критериев представлены в таблице 2. Так же в совокупность сравниваемых структур со структурой КТЭЦ-2 были включены типовая, существовавшая до 1990 года, и действующая в настоящее время структуры ТЭЦ, входящей в Самарскую энергосистему. Для многокритериальной сравнительной оценки эффективности структур использован метод DEA.

Рис. 2 – Граф действующей организационной структуры управления КТЭЦ-2

Рис. 3.1 – Граф структуры управления с оптимизированной группой критериев сбалансированности

Рис. 3.2 – Граф структуры управления с оптимизированной группой критериев целостности

Рис. 3.3 – Граф структуры управления с оптимизированной группой критериев управляемости

Рис. 3.4 – Граф структуры управления с оптимизированной группой критериев устойчивости

 

Таблица 2 – Значения локальных критериев качества сравниваемых структур

Наименование величин	Структуры управления							Операция оптимизации
Сбалансированность структур	G1	G2	G3	G4	G5	G6	G7
Информационная нагрузка первого руководителя	1,42	1,4	1,2	1,1	1,42	1,42	1,42	min
Максимальная информационная нагрузка	1,42	1,7	1,5	1,1	1,42	1,42	1,42	min
Степень неравномерности информационной нагрузки	5	3	4	4	5	5	5	min
Число центров структуры	2	3	3	2	1	2	2	min
Диаметр структуры	7	5	5	7	5	7	7	min
Радиус структуры	4	3	3	4	4	4	4	max
Число каналов управления	66	61	64	66	66	70	66	max
Число контуров управления	13	24	25	13	13	15	13	max
Число внешней устойчивости	13	7	8	13	13	13	15	max
Число внутренней устойчивости	42	32	33	42	42	42	46	max

Построение обобщенного критерия качества организационных структур управления

В работах [9], [10] используя метод DEA, построен функционал, являющийся комплексным обобщенным показателем эффективности каждой из рассматриваемых организационных структур:

    (8)

где n – номер структуры,   – положительные весовые коэффициенты, характеризующие относительный вклад каждого из максимизируемых и минимизируемых локальных показателей качества структур,  – максимизируемые локальные критерии качества: радиус структуры, критерии управляемости и устойчивости;  – минимизируемые локальные критерии качества: критерии сбалансированности, целостности и число центров структуры. Весовые коэффициенты принимаются произвольными и неизвестными.

Ограничения формулируются следующим образом:

     (9)

где N = 7 – количеству рассматриваемых структур;  –максимизируемые локальные критерии,  – минимизируемые локальные критерии [4], [9], [10].

Решение задачи для каждой структуры управления дает значение соответствующего критерия.

С помощью программного обеспечения Efficiency Measurement System находятся обобщенный глобальный показатель суперэффективности F_i, ранжированный на интервале [0,∞], и значения весовых коэффициентов локальных критериев (Рис. 4).

 

Рис. 4 – Результаты расчетов весовых коэффициентов

 

Выводы

• Действующая и оптимизированные по группам критериев организационные структуры управления эффективны, так как все глобальные критерии суперэффективности . Все локальные критерии значимы.
• Максимальная эффективность получена для организационной структуры №2 . Типовая организационная структура управления является наиболее эффективной за счет влияния двух локальных критериев качества: радиуса и числа центров структуры.
• На втором месте по эффективности находится модифицированная структура №5, что достигается за счет оптимизации группы локальных критериев целостности. Глобальный критерий , что незначительно отличается от лучшего результата.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.