Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

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.
Salov A.G.
Denisova I.Yu.
Solovyev A.I.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.108.6.012
Issue: № 6 (108), 2021
Published:
2021/06/17
PDF

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.

14-07-2021 12-41-38

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.

14-07-2021 12-46-22  

Для графа G1 показатель 14-07-2021 12-46-50=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.

14-07-2021 12-46-57    (1) Минимальная информационная нагрузка у ведущего инженера по инновациям и энергетической эффективности. 14-07-2021 12-47-05     (2) Степень неравномерности информационной нагрузки – это отношение максимальной и минимальной степеней однородности. Операция оптимизации – min 14-07-2021 12-47-15    (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 14-07-2021 12-52-47  находится как максимальное расстояние между двумя его вершинами 14-07-2021 12-52-54

14-07-2021 12-47-25    (4)

где  14-07-2021 12-52-54 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. 14-07-2021 12-54-28  – множество всех вершин, 14-07-2021 12-54-36 – расстояние между 14-07-2021 12-54-36 – наименьшая длина цепи, связывающая вершины  14-07-2021 12-52-54. 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).

 14-07-2021 12-57-04    (5)

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

14-07-2021 12-57-12       (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:

14-07-2021 13-00-17    (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.

14-07-2021 13-02-57

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

14-07-2021 13-03-15

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

14-07-2021 13-05-09

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

14-07-2021 13-05-26

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

14-07-2021 13-05-45

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:

14-07-2021 13-15-08    (8)

где n – номер структуры,  14-07-2021 13-15-15 – положительные весовые коэффициенты, характеризующие относительный вклад каждого из максимизируемых и минимизируемых локальных показателей качества структур, 14-07-2021 13-15-34 – максимизируемые локальные критерии качества: радиус структуры, критерии управляемости и устойчивости; 14-07-2021 13-15-40 – минимизируемые локальные критерии качества: критерии сбалансированности, целостности и число центров структуры. Весовые коэффициенты принимаются произвольными и неизвестными.

Ограничения формулируются следующим образом:

14-07-2021 13-15-49     (9) где N = 7 – количеству рассматриваемых структур; 14-07-2021 13-15-34 –максимизируемые локальные критерии, 14-07-2021 13-16-09 – 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 Fi, ранжированный на интервале [0,∞], и значения весовых коэффициентов локальных критериев (Рис. 4).  

14-07-2021 13-19-44

Рис. 4 – Результаты расчетов весовых коэффициентов

 

Выводы

  • Действующая и оптимизированные по группам критериев организационные структуры управления эффективны, так как все глобальные критерии суперэффективности 14-07-2021 13-20-56. Все локальные критерии значимы.
  • Максимальная эффективность получена для организационной структуры №2 14-07-2021 13-21-06. 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 14-07-2021 13-21-23, что незначительно отличается от лучшего результата.
Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Волкова В.Н. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник: Учеб. Пособие / В.Н. Волкова, А.А. Емельянов.– М.:Финансы и статистика, 2006. С. 27 - 38
  2. Дилигенский М.В. Структурный синтез локально оптимальных организационных структур управления с обратными связями / М.В. Дилигенский // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды VIII межд. конф. – Самара: САМНЦ РАН, 2006. - С. 57 – 65.
  3. Дилигенский Н.В. Многокритериальная оценка сравнительной эффективности организационных систем управления / Н.В. Дилигенский, М.В. Цапенко // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: труды VIII межд. конф. – Самара: САМНЦ РАН, 2006 - С. 66-72
  4. Гаврилова А.А. Повышение эффективности управления энергетическим производством на основе комплексных критериев деятельности. / А.А. Гаврилова // Сб. материалов VII межд. конф. «Управление развитием крупномасштабных систем» ИПУ РАН. – М., 2013.- с.328-334.
  5. Гаврилова А.А. Повышение эффективности управления энергетическим комплексом как фактор социально-экономического развития Поволжского региона / А.А. Гаврилова, А.Г. Салов // Межд. форум «Россия как трансформирующееся общество: экономика, культура, управление», г. Оренбург, акад. журнал «Интеллект, инновации, инвестиции», спец. выпуск 2011, с.24-29
  6. Калининградская ТЭЦ-2: // Интер РАО – Электрогенерация. [Электронный ресурс]. URL: https://irao-generation.ru/stations/kalinigradg/. (дата обращения: 01.04.2020).
  7. Прангишвили, И.В. Системный подход и общесистемные закономерности / И.В. Прангишвили,– М.: СИНЕГ, 2000. 521 с.
  8. Салов А.Г. Анализ эффективности функционирования структур управления энергетическими предприятиями / А.Г. Салов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. «Технические науки».-Новочеркасск,2008, №1 (143) – с.32-37.
  9. Salov A.G. A comprehensive approach to optimization of industrial enterprises management structure. / A.G. Salov, A.A. Gavrilova, L.A. Sagitova // SHS Collection of Proceedings of the III International Scientific and technical Conference.Prom-engineering-2017 (ICIE-2017) C-Pb, 2017. - 4c, DOI: 10/1051/shsconf/2017350141
  10. Salov A.G. Optimization of power plants management structure based on the generalized criteria of the efficiency. / A.G. Salov, A.A. Gavrilova, Yu.V. Chirkova // SHS Collection of Proceedings of the III International Scientific and technical Conference.Prom-engineering-2017 (ICIE-2017) C-Pb, 2017. - 6s, DOI: 10/1051/shsconf/2017350145

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Volkova V. N. Teorija sistem i sistemnyjj analiz v upravlenii organizacijami: Spravochnik: Ucheb. Posobie [System Theory and System Analysis in Organization Management: A Textbook] / V. N. Volkova, A. A. Emelyanov-Moscow: Finansy i statistika, 2006, pp. 27-38 [in Russian]
  2. Diligensky M. V. Strukturnyjj sintez lokal'no optimal'nykh organizacionnykh struktur upravlenija s obratnymi svjazjami [Structural synthesis of locally optimal organizational management structures with feedback] / M. V. Diligensky // Problemy upravlenija i modelirovanija v slozhnykh sistemakh: Trudy VIII mezhd. konf [Problems of management and modeling in complex systems: Proceedings of the VIII International Conference]-Samara: SAMSC RAS, 2006, pp. 57-65 [in Russian]
  3. Diligensky N. V. Mnogokriterial'naja ocenka sravnitel'nojj ehffektivnosti organizacionnykh sistem upravlenija [Multi-criteria assessment of the comparative effectiveness of organizational management systems] / N. V. Diligensky, M. V. Tsapenko // Problemy upravlenija i modelirovanija v slozhnykh sistemakh: trudy VIII mezhd. konf [Problems of control and modeling in complex systems: proceedings of the VIII International Conference]-Samara: SAMSC RAS, 2006, pp. 66-72 [in Russian]
  4. Gavrilova A. A. Povyshenie ehffektivnosti upravlenija ehnergeticheskim proizvodstvom na osnove kompleksnykh kriteriev dejatel'nosti [Improving the efficiency of energy production management based on comprehensive performance criteria] / A. A. Gavrilova // Sb. materialov VII mezhd. konf. «Upravlenie razvitiem krupnomasshtabnykh sistem» IPU RAN [Collection of materials of the VII International Conference. "Management of the development of large-scale systems" IPU RAS. - M., 2013, pp. 328-334 [in Russian]
  5. Gavrilova A. A. Povyshenie jeffektivnosti upravlenija jenergeticheskim kompleksom kak faktor social'no-jekonomicheskogo razvitija Povolzhskogo regiona [Improving the efficiency of energy complex management as a factor of socio-economic development of the Volga Region] / A. A. Gavrilova, A. G. Salov // International Forum "Russia as a Transforming Society: Economy, Culture, Management", Orenburg. Akad. zhurnal «Intellekt, innovacii, investicii» [Academic Journal "Intelligence, innovation, investments"], spec. issue 2011, pp. 24-29 [in Russian]
  6. Kaliningradskaja TEhC-2: [Kaliningrad CHPP-2] [Electronic resource] // Inter RAO-Electric power plants. URL: https://irao-generation.ru/stations/kalinigradg/. (accessed: 01.04.2020) [in Russian]
  7. Prangishvili, I. V. Sistemnyjj podkhod i obshhesistemnye zakonomernosti [System approach and system-wide regularities] / I. V. Prangishvili-Moscow: SINEG, 2000. 521 p. [in Russian]
  8. Salov A. G. Analiz ehffektivnosti funkcionirovanija struktur upravlenija ehnergeticheskimi predprijatijami [Analysis of the efficiency of the functioning of the management structures of energy enterprises] / A. G. Salov // Izvestija vysshikh uchebnykh zavedenijj. Severo-Kavkazskijj region. «Tekhnicheskie nauki» [Bulletin of higher educational institutions. The North Caucasus region. "Technical Sciences"].- Novocherkassk,2008, No. 1 (143), pp. 32-37 [in Russian]
  9. Salov A.G. A comprehensive approach to optimization of industrial enterprises management structure. / A.G. Salov, A.A. Gavrilova, L.A. Sagitova // SHS Collection of Proceedings of the III International Scientific and technical Conference.Prom-engineering-2017 (ICIE-2017) C-Pb, 2017. - 4c, DOI: 10/1051/shsconf/2017350141
  10. Salov A.G. Optimization of power plants management structure based on the generalized criteria of the efficiency. / A.G. Salov, A.A. Gavrilova, Yu.V. Chirkova // SHS Collection of Proceedings of the III International Scientific and technical Conference.Prom-engineering-2017 (ICIE-2017) C-Pb, 2017. - 6s, DOI: 10/1051/shsconf/2017350145