Главная страница 1


Моделирование оценок эффективности в задачах структурного регулирования

естественно-монопольных корпораций1

Н.И. Белоусова, ИСА РАН, dual@isa.ru,



Е.М. Васильева, ИСА РАН, dual@isa.ru,

В.Н. Лившиц, ИСА РАН, livchits@isa.ru

Естественно-монопольные корпорации в докладе рассматриваются как объекты государственного регулирования – при том, что в организационно-правовом отношении они представляют собой открытые акционерные общества (в т.ч. со 100% государственным участием, как ОАО «РЖД»), со всеми вытекающими последствиями относительно конфиденциальности информации об их деятельности. Соответственно, для оценки эффективности осуществляемых мероприятий по интенсивно проводимым структурным преобразованиям естественно-монопольных корпораций должны быть предусмотрены - в рамках системы государственного управления - возможности обеспечения регулирующих органов специальной экономической информацией (достаточно детализированной), позволяющей получать необходимые оценки по адекватным экономико-математическим моделям.

Основное внимание уделяется моделированию деятельности сетевых подсистем естественно-монопольных корпораций, и рассматриваются принципы и модифицированные модели формирования оценок эффективности развития сети с учетом ее естественно-монопольных свойств, положенные в основу создаваемой информационной технологии синтеза сложных сетевых структур с нелинейными характеристиками (IT-S)2. Представлены возможности использования IT-S в следующих двух направлениях: первое - в качестве генератора ненаблюдаемых данных для определения потенциального эффекта синергии естественной монополии как целостной системы - в виде дополнительной экономии издержек от наиболее эффективного способа организации перевозок на развиваемой сети; второе – для оценки эффективности мероприятий по структурному регулированию с учетом результатов проверки естественно-монопольных свойств сети.

Ход структурных реформ естественных монополий и оценочные показатели

В ходе структурных реформ российских естественных монополий (с середины 90-х годов) государственное регулирование нередко идет по пути расщепления вертикально и горизонтально интегрированных отраслевых конгломератов. Так, на отечественном железнодорожном транспорте проведено отделение промышленного железнодорожного транспорта от транспорта общего пользования, выделен ряд непрофильных и вспомогательных видов деятельности, связанных с оказанием услуг социального характера и производственного – по ремонту подвижного состава и локомотивов; осуществляется отделение инфраструктуры от операций по доставке грузов и пассажиров в отдельные компании (в том числе в форме дочерних и зависимых обществ) и т.п. Однако, изучение существующих подходов к анализу и обоснованию решений по структурному регулированию в естественно-монопольных корпорациях, например, на железнодорожном транспорте в рамках ОАО «РЖД», позволяет утверждать, что в используемых методах оценки эффективности намечаемых и проводимых мероприятий (проектируемых и/или реализованных) в большинстве случаев не предусматривается возможность учета естественно-монопольной природы отрасли. Имеется в виду учет технологических особенностей, определяющих особый характер зависимости издержек от объемов производимой продукции, масштабов расходуемых ресурсов и цен на них, что, согласно теории естественной монополии [Baumol, et al, 1982; Sharkey, 1982; Laffont, 1993; Gasmi, et al, 2002; Joscow, 2007], содержательно означает наличие эффекта синергии в виде экономии издержек, а формально выражается через свойство субаддитивности функции издержек.3 В качестве проверки необходимого условия субаддитивности предусматривается оценка экономии от структуры (технологического детерминанта SC), т.е. экономии от расширения ассортимента выпуска, совместного производства взаимодополняемых видов продукции и т.п.4 Соответственно, о целесообразности (или нецелесообразности) осуществления намечаемых мероприятий по изменению структуры отрасли можно судить, по крайней мере, по результатам имитации ортогонального расщепления многопродуктового отраслевого рынка на отдельные сегменты, виды деятельности [Белоусова и др., 1998; Белоусова, Васильева, 2006] - в отличие от более известных способов проверки естественно-монопольных свойств через характер изменения средних издержек, точнее, через динамику экономии от масштаба, например, с использованием технологического детерминанта S. 5



Сетевая трактовка субаддитивности

Для моделирования оценок эффективности сетевых подсистем естественно-монопольных корпораций предлагается использовать следующую трактовку понятия субаддитивности, отражающую сетевой характер деятельности:

• субаддитивность агрегированной, общесетевой функции издержек (совокупных затрат на работу и развитие сети) может интерпретироваться как характеристика загрузки транспортной сети, концентрации потоков, распределенных по звеньям сети, надежности их работы;

• выполнение субаддитивности свидетельствует о приемлемой и эффективно распределяемой загрузке целостной и нерасщепляемой сетевой подсистемы;

• нарушение субаддитивности, связанное с резким ростом затрат по мере увеличения загрузки, трактуется как показатель перегруженности сети, слабой разветвленности, недостатка параллельных маршрутов и замкнутых контуров.

Расщепление сети, целесообразность которого вытекает из нарушения субаддитивности, может означать, например, необходимость подключения сетей других (конкурирующих) видов транспорта; усиления разветвленности сети с созданием дублирующих звеньев (например, платных дорог); повышения цен доступа для определенных пользователей инфраструктуры (введение дополнительной дискриминации цен 3-го рода).



Основные блоки системы теоретических моделей анализа и оценки

свойств естественной монополии для сетевой подсистемы

Согласно принятой сетевой трактовке субаддитивности, подходы к учету естественно-монопольной синергии при моделировании оценок эффективности развития сети включают: использование IT-S для определения параметров оптимальной технологии перевозок, т.е. генерацию данных для моделирования агрегированной, общесетевой функции издержек; ее последующую идентификацию с помощью тех или иных тестов на субаддитивность [Baumol, et al, 1982] и в итоге – оценку потенциальной экономии издержек (например, оценку эффекта синергии с использованием показателя экономии от структуры SC для случая одного продукта). Соответственно, систему теоретических моделей анализа свойств естественной монополии для сетевой подсистемы можно представить в виде следующих взаимосвязанных блоков:

- модели оптимизации развития транспортной сети с нелинейными характеристикам и реализующий их программный комплекс в рамках IT-S;

- модели по применению IT-S для генерации ненаблюдаемых статистических данных;

- модели агрегированной общесетевой функции издержек, в том числе, эконометрические;

- модели идентификации функции издержек, тесты на субаддитивность;

- модели формирования области значений параметров функции издержек, для которых

подтверждаются естественно-монопольные свойства сети;

- модели оценки естественно-монопольного синергетического эффекта.

Ключевым элементом информационной технологии синтеза IT-S, ориентированной на оценку эффективности структурных преобразований сетевых подсистем естественно-монопольных корпораций и обеспечивающей реализацию всех блоков указанной системы моделей, являются модели оптимизации развития сети с нелинейными характеристиками: базовые модели и их модификации, отражающие особенности финансирования развития сети в рыночных условиях.



Базовая сетевая модель: содержательная и формальная постановки

Задача развития сети (например, в постановке [Лившиц, 1971]) состоит в отыскании набора хозяйственных мероприятий по строительству и реконструкции дорог на сети заданной топологии, которые позволяют достичь минимума суммарных народнохозяйственных затрат на осуществление грузовых и пассажирских перевозок. Система ограничений в этой задаче может быть представлена следующим образом: заданы объемы и структура перевозок; известны начальное техническое состояние сети и все технико-экономические характеристики ее элементов (необходимые для определения в динамике издержек на транспортировку и мероприятия по реконструкции); заданы ограничения финансового характера (объемы инвестиций, выделяемых на реконструкцию сети и новое строительство). Требуется определить: какие и в каком году изменения целесообразно осуществить в топологии и структуре сети; какой уровень загрузки при этом должен быть у каждого из элементов в каждом году расчетного периода. 6

Задача оптимизации развития сети представляется в виде синтеза двух ключевых задач: 1- распределение или/и самоорганизация потоков (в нормативных, дескриптивных или смешанных системах) по существующей или проектируемой сети; 2- проектирование структуры сети, ее топологии, выбора наиболее рациональных технических состояний ее звеньев. При этом имеет место нелинейный и, как правило, невыпуклый вид зависимостей, используемых в целевой функции, целочисленность ряда переменных, их высокая размерность, рассмотрение задачи в динамике и др.

Соответственно, одна из важнейших базовых моделей оптимизации развития сети (в детерминированной постановке) для отдельного статического сечения (индекс t для упрощения опущен) имеет вид:



; ; для всех u и m ;

для всех u; ,

Данная модель допускает сочетание поиска нормативного распределения потоков () и варианта развития сети ( ) при фиксированных потоках на сети, задаваемой матрицей инциденций - связности узлов сети в соответствии с ее топологией - по критерию «минимум суммарных по звеньям сети совокупных издержек » при ограничениях на спрос и объем инвестиционных ресурсов .

Основой решения задачи развития сети можно считать метод статических сечений и алгоритм оптимизации по группам переменных [Лившиц, 1971; Левит, Лившиц, 1972; Васильева, Левит, Лившиц, 1981]. Для каждого статического сечения декомпозиционный подход состоит в следующем: на первом этапе оптимизируется выбор объемов грузо- и пассажиропотоков при фиксированных уровнях технического состояния звеньев сети (методом пошагового распределения потоков решается нелинейная транспортная задача); на втором - организуется поиск наивыгоднейших технических состояний звеньев при выбранных загрузках с учетом ресурсных ограничений.

Принципы моделирования сетевых инфраструктурных подсистем

в новых условиях

Важнейшие принципы моделирования развития сети, на которых базируется соз-даваемая в рамках ИСА РАН и ЦЭМИ РАН информационная технология синтеза сложных сетевых структур, могут быть сформулированы в виде следующих положений:

• системный подход при моделировании, отражение в моделях оценки эффективности наличия нескольких участников (государство, частные инвесторы, население и др.) с разными интересами;

• включение моделей формирования допустимых решений и сравнительной оценки их качества (эффективности) с учетом специфики сетей различной природы и синергетических естественно-монопольных эффектов (внутритранспортных и внетранспортных эффектов);

• многовариантный анализ альтернатив инвестиционного изменения сети и распределения нагрузки между ее элементами, использование иерархических нелинейных моделей математического программирования и систем имитационного моделирования;

• введение в модели эндогенных переменных смешанного типа – векторов дискретных и непрерывных оптимизируемых переменных высокой размерности для учета дискретности и динамичности развития элементов сети при изменяющихся их нагрузках;

• формирование различных сценариев и оценок их эффективности для условий нестационарной экономики.

Направления модификации базовой модели оптимизации развития сети

Основные направления, принятые при создании IT-S, по которым рассматриваются модификации базовой модели, могут быть представлены в следующем виде:



  • изменения характеристик спроса , включение эндогенных шахматных таблиц корреспонденций;

  • использование различных видов критериальных функций , причем не только для оценки затрат, но и - индуцированных развитием сети результатов, интегрального эффекта типа чистого дисконтированного дохода (NPV);

  • диверсификация затратных характеристик (на разных уровнях иерархии сети и этапах оптимизации, используемых для оценки затрат при различных распределениях потоков - нормативных, дескриптивных, смешанных, т.е. с элементами самоорганизации и др.);

  • модификация ресурсных ограничений, отвечающих условиям нестационарной российской экономики, использование как экзогенных, так и эндогенных , учет различных источников (государственных, частных, международных и др.) и условий финансирования, формулируемых каждым инвестором.

Об использовании IT-S в качестве генератора ненаблюдаемых данных для

оценки естественно-монопольного эффекта синергии

Определение естественно-монопольного эффекта синергии базируется на моделировании агрегированной общесетевой функции издержек и соответствующих технологических детерминант с использованием IT-S в качестве генератора данных. При этом статистическая выборка данных имитируется набором сценарных расчетов, причем характеристики оптимизируемой сетевой технологии определяются по алгоритмам решения нелинейных транспортных задач типа пошагового распределения потоков. Как следствие, общесетевые издержки складываются из транспортных затрат по кратчайшим маршрутам (с учетом изменяющихся предельных издержек для каждого звена сети), причем варьируются ограничения на бюджет инвестиций; объемы спроса на перевозки и тонно-километровой работы по кратчайшим маршрутам; значения уровней цен на ресурсы. Это позволяет оценивать эффективность сетевого проекта (в виде NPV) для ситуаций, когда сеть является естественной монополией, и ситуаций, когда естественно-монопольные свойства исчезают; формировать стоимостную оценку потери (полностью или частично) эффекта естественно-монопольной синергии с использованием показателя экономии от структуры (SC). Компьютерные эксперименты, которые были проведены для сетевой подсистемы в виде фрагмента транспортной сети из 45 звеньев и 35 узлов и случая транспортировки одного обобщенного вида груза, позволили исследовать влияние ограничений по объему инвестиций на область субаддитивности для однопродуктовой агрегированной общесетевой функции издержек (от суммарного объема корреспонденций); была подтверждена гипотеза о расширении области субаддитивности при смягчении ресурсных ограничений, увеличении объемов инвестиций в развитие сети.



Об использовании IT-S для оценки эффективности структурных

преобразований сети с учетом ее естественно-монопольных свойств

Для оценки эффективности мероприятий по структурному регулированию сетевых подсистем естественно-монопольных корпораций предлагается ввести процедуры выявления степени перегруженности проектируемой транспортной сети через проверку в рамках IT-S свойства субаддитивности агрегированной общесетевой функции издержек. В случае подтверждения гипотезы о перегруженности сети (когда субаддитивность нарушена), о наличии узких мест на маршрутах следования корреспонденций, исчерпании пропускных способностей отдельных звеньев, включаются механизмы принятия решений по структурному регулированию, связанные с необходимостью усиления разветвленности сети, образованием дополнительных замкнутых контуров и даже дублированием отдельных, наиболее перегруженных участков сети или - с передачей части грузо- и пассажиропотоков (в пределах выявленных объемов спроса, включая индуцированный спрос, обусловленный предполагаемым развитием сети) на другие, конкурирующие виды транспорта.

В рамках принятой концепции потребуется введение дополнительного этапа оптимизации в алгоритмы решения задачи развития сети, содержание которого составляют специальные процедуры идентификации агрегированной, общесетевой функции издержек, проведение тестов различных типов на подтверждение или отрицание факта наличия естественной монополии. Целесообразность введения такого дополнительного этапа в процедуру оптимизации развития сети обусловлена также и тем, что намечаемая модернизация сетевой технологии и возможный рост условно-постоянных затрат при освоении инвестиций в развитие сети (а, следовательно, и в определенной мере увеличение невозмещаемых полностью издержек) способны изменять характер нелинейности агрегированной функции издержек, область ее субаддитивности.

Соответственно, при отрицательном результате тестирования, выявляющем нарушение свойства субаддитивности, необходима корректировка параметров исходной информации [Васильева, 2008], прежде всего, стоимостных характеристик элементов сети, характеристик топологии сети и схем финансирования, которые, наряду с параметрами вычислительных процедур, обусловливают качество получаемых решений по оптимизации развития сети.



Литература

Белоусова Н.И., Васильева Е.М., Лившиц В.Н. Теоретические проблемы реформирования естественных монополий в России: модели и методы структуризации. – Препринт / ИСА РАН. - М., 1998, 85 c.

Белоусова Н.И., Бушанский С.П., Васильева Е.М., Лившиц В.Н., Позамантир Э.И. Совершенствование теоретических основ, моделей и методов оптимизации развития сети автомобильных дорог // Сборник научных трудов. Приложение к журналу Аудит и финансовый анализ. - М.: ЗАО 1с: Компьютерный Аудит, 2004. Вып. 3. C. 114-204.

Белоусова Н.И., Бушанский С.П., Васильева Е.М., Лившиц В.Н., Позамантир Э.И. Информационная технология синтеза сложных сетевых структур нестационарной российской экономики: модели, алгоритмы, программная реализация //Аудит и финансовый анализ. - М., ЗАО 1с: Компьютерный Аудит, Вып. 1, 2008. С.50-88.

Белоусова Н.И., Васильева Е.М. Вопросы теории государственного регулирования и идентификации естественных монополий. М., КомКнига, 2006, 320с.

Васильева Е.М. Формирование оценок эффективности естественно-монопольных производственных систем. – М., Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2008, 176с.

Васильева Е.М., Левит Б.Ю., Лившиц В.Н. Нелинейные транспортные задачи на сетях. - М., Финансы и статистика, 1981, 104с.

Левит Б.Ю., Лившиц В.Н. Нелинейные сетевые транспортные задачи. - М., Транспорт, 1972, 144с.

Лившиц В.Н. Выбор оптимальных решений в технико-экономических расчетах.- М., Экономика, 1971, 255с.

Baumol W.J., Panzar J.C., Willig R.D. Contestable Markets and the Theory of Industry Structure. – N.Y., 1982, 497 p.

Gasmi F., Laffont J.J., Sharkey W.W. The natural monopoly test reconsidered: an engineering process-based approach to empirical analysis in telecommunications. International Journal of Industrial Organization, 2002, No. 20, Р. 435-459.

Joscow P. Regulation of Natural Monopoly. Handbook of Law and Economics, Volume 2, Ed. by A.Mitchell Polinsky and Steven Shavell, 2007, Elsvier B.V., P. 1227-1348.

Laffont J-J, Tirole J. A Theory of Incentives in Procurement and Regulation. – Cambridge: MIT Press, 1993, 1023p.

Sharkey W. The Theory of Natural Monopoly. - Cambridge : Cambr. Univ. Press, 1982, 229 p.



1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 08-06-12011-офи) и Российского гуманитарного научного фонда (проект 09-02-00159а).

2 Развернутое описание IT-S в виде системы моделей и реализующего ее программного комплекса приведено, например, в [Белоусова и др., 2004; Белоусова и др., 2008].


3 Функция совокупных затрат в отрасли называется строго субаддитивной для вектора выпуска , если при любых допустимых наборах выпусков , таких, что , причем существуют как минимум два положительных значения .

4 определяется для любого разбиения P подмножества M выпускаемых в отрасли видов продуктов, , таких что , где для

5

6 Отметим, что внимание исследователей-экономистов к задаче развития сети (в самых различных постановках) не ослабевает в течение более полутора веков в мире и ста последних лет в России. Анализ хронологии исследований в данной области за последние 150 лет, охватывающий истоки и ряд ключевых работ по оптимизации работы и развития транспортных сетей, можно найти в [Васильева, 2008].



Смотрите также:
1 Н. И. Белоусова, иса ран
131.38kb.
1 стр.
Лившиц В. Н., Лившиц С. В. Иса ран и цэми ран, Москва
77.46kb.
1 стр.
Труды иса ран 2008. Т. 32 (2)
87.04kb.
1 стр.
Лившиц В. Н. д э. н., профессор, зав лабораторией иса ран
256.32kb.
1 стр.
Программа саратов, 12 15 сентября 2011 г. Научный совет ран по акустике
531.9kb.
8 стр.
Ix конгресс этнографов и антропологов россии
1003.02kb.
7 стр.
А. Ф. Иоффе ран 24 – 25 ноября 2011 г. Председатель
49.42kb.
1 стр.
Международная научно-практическая конференция «Фармацевтические и медицинские биотехнологии»
230.46kb.
1 стр.
Международная научно-практическая конференция «Фармацевтические и медицинские биотехнологии»
140.62kb.
1 стр.
Белоусова Наталия Викторовна
55.34kb.
1 стр.
Международная научно-практическая конференция «Фармацевтические и медицинские биотехнологии»
454.36kb.
3 стр.
Оргкомитет конференции
89.68kb.
1 стр.