Системный анализ и структуризация региональных проблем охраны окружающей среды
Несмотря на отличие системных представлений в различных областях конкретного применения системного анализа, общим в них является стремление воссоздать целостную картину исследуемых явлений. Это выражается прежде всего в рассмотрении объекта исследования как системы, а ее компонентов — не как таковых, а лишь с учетом их места в системе в предположении, что свойства системы как целого складываются не из суммы свойств ее компонентов, взятых порознь, а порождаются именно взаимодействием компонентов. Формулируя проблему в терминах, относящихся к системе в целом, мы углубляем понимание ее субструктуры. Контроль за поведением системы, как правило, реализуется на уровне подсистем и лишь в редких случаях — путем манипуляции с системой как единым целым. Подсистемы обычно идентифицируют как структурные компоненты, однако в действительности важно, чтобы идентифицируемые подсистемы воплощали ключевые взаимодействия между компонентами. В основе системного анализа лежат две фундаментальные идеи: • принцип выделения подсистем; • кибернетический принцип обратной связи. Одна из разновидностей системного анализа — программно-целевой подход — метод, нацеленный исключительно на решение социально-экономических и научно-технических проблем. Программно-целевой подход объективно способствует повышению комплексности прогнозирования и управления. Насколько важно комплексное рассмотрение проблемы показывает, например, опыт строительства ВАЗа. Сопряженные капиталовложения, включая затраты на непроизводственное строительство с учетом смежных и связанных затрат на строительство гаражей, заправочных станций и станций техобслуживания, дорог и дорожных сооружений, превзошли объем прямых капитальных затрат более чем в десять раз. Узкоотраслевой подход к подобным комплексным проблемам способен резко затормозить или сделать невозможной их реализацию. Отнюдь не всякую трудную проблему следует пытаться разрешить с помощью системного анализа. Проблемы, требующие решения, можно условно разделить на три класса; количественные, качественные и смешанные. Количественными называются проблемы, которые можно решить с помощью строго формальных (математических) процедур. Такие проблемы в интересующей нас области управления решаются методами исследования операций. Качественные — это проблемы, свойства и характеристики которых не поддаются формальному, а зачастую и логическому описанию. Существование таких проблем часто связано с их недостаточной изученностью. К качественным следует отнести и проблемы, для решения которых пока не создан адекватный математический аппарат. При решении проблем такого рода применяются не строгие формально-математические, а в лучшем случае эвристические методы, основанные не на точных количественных характеристиках решаемой проблемы, а на оценках этих характеристик специалистами. Смешанными называются проблемы, в описании которых встречаются как качественные, так и количественные характеристики. Наибольший интерес системный анализ представляет именно для решения смешанных, количественно-качественных проблем и предусматривает использование как строгих математических методов исследований операций (в той степени, в какой оптимизация отдельных процессов или подсистем не вредит, а способствует достижению цели всей рассматриваемой системы), так и интуитивных экспертных оценок и эвристических процедур, применяемых в рамках достаточно строгой методики системного анализа. Количественно-качественные проблемы обладают рядом общих черт: большой размерностью, перспективностью, высокой капиталоемкостью; обширным диапазоном альтернатив достижения целей, несовершенством современной техники, необходимой для решения стоящих проблем; неопределенностью стоимостных и временных требований; недостаточной ясностью целей и свойств исследуемых систем. Именно эти черты характерны для региональных проблем природопользования. • Высокая размерность и сложность связей между компонентами проблемы. Вопросы охраны и рационального использования природных ресурсов следует рассматривать во взаимосвязи, комплексно. Например, земельные ресурсы необходимо рассматривать совместно с водными, так как от водного режима почв непосредственно зависит их плодородие. Водные ресурсы нельзя рассматривать отдельно от лесных, поскольку степень облесенности территории сильно влияет на гидрологический режим. При решении проблем природопользования следует всегда помнить, что связи в природных системах значительно сложнее, чем в искусственно создаваемых. Кроме того, в силу возрастающих масштабов производства в хозяйственный оборот вовлекается все больше природных ресурсов и загрязняется окружающая среда. Отсюда ясно, насколько крупномасштабны и сложны проблемы природопользования. • Перспективность. Решение таких задач природопользования, как облесение крупных территорий, разработка и внедрение эффективных систем очистки промышленных выбросов, создание национальных парков, заповедников и др., требует рассмотрения этих задач в долгосрочной перспективе. • Высокая капиталоемкость. Решение отдельных задач природопользования, таких, как перестройка централизованных очистных сооружений, канализационных и ирригационных систем и т.п., требует многомиллионных капитальных вложений. • Широкий диапазон альтернатив достижений целей. Для решения любой крупной задачи природопользования может быть предложено множество альтернативных вариантов. Например, задача охраны от загрязнения поверхностных вод некоторого участка реки или бассейна может быть решена при внедрении на предприятиях-загрязнителях безводных технологий или технологических схем, позволяющих очищать и повторно использовать воду, или строительства коллектора, собирающего загрязненные стоки со всей промышленной зоны для последующей централизованной очистки. Может быть рекомендована та или иная комбинация перечисленных вариантов, которые различаются требованиями к ресурсам, сроками реализации, эффективностью в достижении поставленной цели и т.п. • Неполнота современных научных представлений и технических достижений, обеспечивающих решение проблемы. Многие важные задачи природопользования не могут быть решены без результатов предварительных, зачастую довольно сложных научных исследований. Например, для того чтобы предотвратить загрязнение подземных источников в бассейнах некоторых рек, необходимо провести исследования и выяснить тенденции и степень распространения уже существующих загрязнений подземных вод. • Неопределенность стоимостных и временных требований. Крупномасштабность, сложность, перспективность проблем природопользования не позволяют априори определять ресурсы и время, необходимые для решения всей проблемы. Для уточнения этих характеристик следует рассмотреть проблемы системно, после чего согласовать и увязать отдельные части решения. Конечным результатом применения нормативного, программно-целевого подхода к решению поставленной проблемы становится программа, представляющая собой комплекс всесторонне согласованных экономических, социальных, производственно-технических, организационных и научно-исследовательских мероприятий, направленных на достижение четко очерченной цели. Другими словами, программа — это инструмент перевода целей общественного развития на язык целей и задач отдельных районов, предприятий и организаций. Процедура формирования программ в значительной мере носит неформальный характер, по своей сути это экспертиза. Для того чтобы формирование программы прошло успешно, нужно шире пользоваться методами формализации и техническими средствами, т. е. необходимо создать сложную систему, включающую в себя множество экспертных процедур и самых разнообразных вспомогательных средств. Можно выделить несколько основных этапов подготовки региональной программы. 1. Анализ исходного состояния и формулировка цели программы. На этом этапе проблемы природопользования в регионе анализируются как ретроспективно, так и перспективно, с тем чтобы локализовать границы разрабатываемой программы для четкой ее ориентации и подготовки исходного задания на ее разработку. На этом этапе обычно проводится серия экстраполяционных и целевых (нормативных) прогнозов, синтез которых позволяет очертить границы исследуемых проблем, различных существенных для их решения аспектов социально-эколого-зкономического развития региона и сформулировать конечную цель программы. 2. Формулировка комплекса целей программы. На этом этапе конечная цель структуризуется, т.е. расчленяется на множество подцелей, связанных с решением поставленной проблемы. Методом такого разбиения служит построение дерева целей программы. При его построении используется логическое свойство конъюнктивности понятий1. 1 В логике конъюнкцией называется отношение, устанавливаемое логическим суждением: "А есть В, и С, и Д", в котором В, С, Д называются конъюнктами. Противоположным понятием является дизъюнкция', отношение, устанавливаемое логическим суждением: "А есть В, или С, или Д", в котором элементы В, С, Д называются дизъюнктами. Это позволяет построить полный комплекс целей и подцелей, отображающих желаемые функции будущих реальных объектов, которые в сумме должны удовлетворять формулируемой в общей цели потребности. На этом этапе устанавливаются целевые нормативы, т.е. количественные характеристики уровней достижения целей региональной программы. Очевидно, что распределение ресурсов между функциональными целями программы, рассматриваемыми в рамках всего региона, затруднительно, так как рассмотрение достаточно крупных функциональных целей маскирует территориальные различия в относительной важности их достижения. Отмеченное обстоятельство порождает необходимость дополнительного территориально привязывания к этим подрайонам. Будем называть их в дальнейшем локальными целями. Отметим, что на нижнем уровне дерева должна происходить стыковка целей с ресурсами. Очевидно, что чем более дробными являются цели нижнего уровня, тем точнее могут быть характеристики времени и ресурсов, требуемых для их реализации. Знание этих характеристик необходимо для наилучшего распределения ресурсов. Таким образом, выделение локальных целей — необходимый момент при построении дерева целей — позволяет осуществлять распределение ресурсов между элементами нижнего уровня дерева целей по очереди в соответствии с величинами коэффициентов относительной важности их вклада в достижение глобальной цели программы. При этом очередность достижения локальных целей дерева не будет нарушать одновременность в реализации крупных функциональных целей, а значит, будет обеспечена необходимая комплексность в решении поставленной проблемы. Составление реального и полного дерева целей — сложная задача и может быть выполнена только с привлечением соответствующих экспертов высокой квалификации, располагающих необходимыми сведениями. От полноты и реальности дерева целей в решающей степени зависит качество всей последующей работы по построению программы. Далее цели ранжируются по относительной важности их реализации, что позволяет на следующем этапе перейти к распределению ресурсов в программе. 3. Формирование вариантов программы и выбор наиболее эффективного из них. При построении программы возникает несколько уровней альтернативности) выделяемых в соответствии с последовательностью решения проблем. Первый — вследствие того, что уровни целевых нормативов могут оказаться недостижимыми при приемлемых для народного хозяйства ограничениях на ресурсы, выделяемые для реализации программы. Второй уровень альтернативности — это формирование объектно-выраженных систем, реализующих ту или иную функциональную цель программы. Третий — формирование способов создания этих систем) характеризующихся различными технологиями, набором ресурсов и временем, требуемым для их создания. Дерево целей служит как бы каркасом для формирования альтернативных комплексов целереализующих систем, а также альтернативных комплексов задач, под которыми понимаются технологические способы создания этих систем. При дальнейшей детализации отдельные задачи можно разбить на конкретные мероприятия, потенциально обеспечивающие выполнение программы с заданными конечными показателями. Здесь возникает еще один уровень альтернативности. Объединение выбранных по различным критериям альтернативных вариантов реализации системы конъюнктивных функциональных целей образует вариант программы. Существование нескольких уровней альтернативности резко усложняет проблему выбора наилучшего варианта программы и делает ее многоуровневой. 4. Детализация выбранного варианта. Поскольку программа предназначена для конкретной реализации, ее мероприятия детализируются в соответствии с требованиями системы управления, доводящей конкретные задания до конкретных исполнителей. Мероприятия программы привязываются к определенным промежуточным и окончательным срокам их выполнения, к исполнителям и источникам ресурсов в достаточно дробной номенклатуре. 5. В качестве отдельного этапа разработки региональной программы природопользования следует выделить формирование организационной структуры управления программой. Его можно осуществить на базе классификационных алгоритмов, основанных на разбиении всего множества задач программы на относительно независимые группы, внутри которых задачи достаточно тесно взаимосвязаны. При этом окончательное решение об образовании тех или иных структур управления программой принимается специалистами на основе качественного анализа результатов формальных расчетов. Рассмотрим проблему построения дерева целей природоохранной программы на примере бассейна реки Дон. В этом обширном регионе со сложной многоотраслевой структурой хозяйства и высокой плотностью населения нагрузки на окружающую природную среду весьма значительны и продолжают возрастать. Этот регион характеризуется остротой проблем природопользования, а также невозможностью их решения традиционным способом. Конечная цель комплексной природоохранной программы, например, сохранение и улучшение состояния природной среды в Донском регионе. Исследуемый регион можно представить в соответствии с гидрологическим районированием. Он будет включать в себя бассейн Дона. Однако конечная цель программы охватывает все основные компоненты природной среды, а не только водный бассейн, поэтому необходимо уточнение первоначально установленных границ региона. При этом должны быть учтены условия охраны, воспроизводства и рационального использования земельного и лесного фондов региона, а также требования информационного обеспечения программы. Такой подход потребовал совмещения границ региона с административными границами Орловской, Тульской, Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой, Тамбовской, Волгоградской, Пензенской, Саратовской, Ростовской областей. В результате площадь региона составила 576,4 тыс. кв. км, или 34 % территории Российской Федерации; численность проживающего в нем населения — 21231 тыс. человек, или 6,5% от республиканского показателя. Целевая стадия разработки комплексной природоохранной программы в Донском регионе включала в себя два этапа:
• анализ исходного состояния окружающей природной среды, выявление проблем природопользования в регионе; • построение дерева целей, задач и мероприятий программы. На первом этапе были выявлены проблемы природопользования в настоящее время и в перспективе. Объектом анализа являлась эколого-экономическая система региона, включающая экономику региона и его природную среду. Состояние природной среды оценивалось по следующим основным компонентам: воздушному и водному бассейнам, земельному и лесному фондам. Рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов — это самостоятельная проблема, имеющая преимущественно отраслевой (для ресурсов одноцелевого назначения) или межотраслевой (для ресурсов многоцелевого назначания) характер, и при разработке данной региональной программы не рассматривалось. Учитывалось только то воздействие, которое оказывает на оцениваемые компоненты природной среды (особенно земельный фонд) освоение минерально-сырьевых ресурсов. В результате проведенного анализа конечная цель — сохранение и улучшение состояния природной среды в Донском регионе — последовательно дезагригируется на подчиненные цели, реализация которых обеспечивает достижение конечной цели. Далее все цели увязываются и согласовываются. Последовательная структуризация конечной цели программы осуществляется путем построения конъюнктивного дерева целей. Для этого необходимо располагать конкретной информацией о региональных проблемах природопользования. Все цели построенного дерева имеют реальное содержание и отражают основные направления природоохранной деятельности в регионе. Конечная цель программы — сохранение и улучшение состояния окружающей природной среды в Донском регионе первоначально была расчленена на восемь функциональных подцелей первого уровня. Четыре из них соответствуют выделенным при анализе компонентам природной среды. Остальные подцели имеют народнохозяйственное значение и в дереве целей региональной программы отражены только в самом общем виде — на первом уровне, без дальнейшего расчленения. Выделение на первом уровне двух групп подцелей и дальнейшее развертывание дерева целей только по одной из них (с индексами 1—4) формируют вполне определенную структуру региональной программы. В нее включены только те задачи и мероприятия, которые обеспечивают реализацию выделенной конечной цели и решаются внутри региона. Расчленение подцелей с индексами 1—4 приводит к формированию второго уровня дерева целей на примере куста, отражающего проблемы водоохранной деятельности в регионе. Процесс построения конъюнктивного функционального дерева целей завершается территориальным делением целей и формированием локальных целей программы, в качестве которых выбраны цели, приведенные к соответствующим административным областям. Проблемы природопользования неоднородны, но существенно дифференцируются по отдельным частям региона. Проблемы лесного хозяйства и землепользования различаются, как правило, по областям. Проблемы охраны водного бассейна н рационального использования водных ресурсов территориально "привязаны" к водохозяйственным участкам, которые также могут быть соотнесены с границами областей. Каждая из функциональных целей нижнего уровня дерева территориально отнесена к II областям, образующим Донской регион. Общее число локальных функциональных целей дерева составило 176. Для сравнения целей по их относительной важности необходимо понимание точного смысла их формулировок.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Системный анализ и структуризация региональных проблем охраны окружающей среды» з дисципліни «Екологія і економіка природокористування»
