Оценка качества подачи тепловой энергии на основе метода анализа иерархий в программной системе "MPRIORITY"

УДК 365.46

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДАЧИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ В ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЕ «MPRIORITY»

И.А. Зайцева, О.Р. Андреева, В.В. Шутенко

Ивановский государственный политехнический университет

Исследование отражает теоретические и практические аспекты анализа и оценки качества услуг предприятий жилищно-коммунального хозяйства с применением современных программных средств в условиях динамично изменяющейся социально-экономической общественной формации.

Ключевые слова: ЖКХ, качество коммунальных услуг, сфера обслуживания, программная система «MPRIORITY 1.0».

Жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ) является важной сферой социально-экономической структуры общества. Качество его функционирования и доступность для населения на базе равноправного существования в данной сфере всех форм собственности позволяет создать поле качества экономических отношений собственников услуг ЖКХ и создать сетевую среду для реализации принципов социально-ориентированной экономики инновационного типа.

Для достижения требуемого уровня качества услуги, необходимо контролировать процесс предоставления услуги. Под качеством коммунальных услуг понимается режим (регулярность) их предоставления и соответствие услуг установленным параметрам и свойствам [10, с. 284].

Обеспечение качественных и доступных для населения услуг ЖКХ становится одной из важнейших задач в сфере предоставления платных услуг населению. Основой улучшения качества предоставляемых жилищно-коммунальных услуг является энергосбережение, предполагающее реализацию комплекса технических и экономических мероприятий, направленных на повышение эффективности и снижение издержек. Значительный эффект достигается за счет снижение потерь тепловой энергии в зданиях, сооружениях и

коммуникациях за счет установки приборов учета потребляемой энергии.

До сих пор в организациях, работающих в сфере услуг, нет целостной методики оценки качества, которая включала бы в себя все аспекты.

Оценка качества подразумевает наличие двух групп параметров: количественных и качественных. Количественные параметры оценки включают в себя показатели, определяемые на основе данных статистического учета объемов услуг, оказываемых предприятиями. Анализ качественных показателей предполагает как создание системы их оценки, так и проведение внутреннего и внешнего бен-чмаркинга [3, с. 41; 9, с. 9-10].

Поскольку проблема оценки качества подачи тепловой энергии имеет качественные показатели, которые трудно поддаются количественной оценке, авторами был выбран метод анализа иерархий (МАИ), который в теории принятия решений имеет математическую базу [8, с. 278; 11, с. 56].

Метод анализа иерархий содержит процедуру синтеза приоритетов, вычисляемых на основе субъективных суждений экспертов. Число суждений может измеряться десятками или сотнями. Математические вычисления для задач небольшой размерности можно выполнить даже с помощью калькулятора, однако для задач

большой размерности целесообразно использовать программное обеспечение для ввода и обработки суждений.

В настоящее время, МАИ реализован во многих пакетах прикладных программ. Известны зарубежные и отечественные аналоги программ, построенных на базе метода анализа иерархий Т. Саати [7, 8] -системы поддержки принятия решений (СППР) «Саати», «Эсплан», «Император», Expert Choice, Super Decisions, MPRIORITY, «Выбор» и др. [4]. Эти программы имеют разную степень сложности, тем не менее, их число показывает, что оказалось достаточно несложно реализовать программными методами математические решения Т. Саати. МАИ можно также реализовать с помощью Microsoft Excel, MatCad, MatLab. Однако, использование этих прикладных пакетов возможно только для одноразового составления какой-либо определенной задачи, как было представлено в статье Андреевой О.Р. [2, с. 16-24].

Можно выделить ряд отличий СППР, касающийся модификаций МАИ:

•S характер связей между критериями и альтернативами, расположенными на самом нижнем уровне иерархии (тип иерархий с одинаковым числом и функциональным составом альтернатив под критериями и тип иерархий с различным числом и различающимся функциональным составом альтернатив под критериями);

•S метод сравнения альтернатив (метод попарного сравнения, метод сравнения альтернатив относительно стандартов, сравнение альтернатив методом «копирования»).

Тем не менее, основные проблемы заключаются в создании модели проблемы и оценки основных параметров - отношений между факторами.

Модель проблемы строится многоуровневая. На первом уровне формулируется проблема, на втором - определяются основные акторы - субъекты, включенные в решение проблемы, на третьем

- обозначаются характеристики акторов или их ресурсы, или типы их политик (иногда эти уровни разбиваются на несколько), на четвертом уровне - рассматриваются различные вариативные сценарии развития ситуации.

В качестве системы поддержки принятия управленческих решений была выбрана специально разработанная и адаптированная под особенности МАИ программная система «MPRЮRITY 1.0» [1]. Систему «MPRЮRITY» от своих аналогов отличает диалоговый интерфейс, адаптированный под особенности МАИ и восприятие пользователя. Использование присутствующего в программной системе механизма шаблонов (шаблон - готовая иерархия для одной из задач принятия решений), позволяет пользователю адаптировать программную систему под область своей деятельности.

Программа содержит диалоговые средства, позволяющие:

• достаточно легко строить иерархии, соответствующие задачам принятия решений (ПР);

• работать одновременно с несколькими задачами ПР (или несколькими иерархиями одной задачи ПР);

• проводить попарные сравнения объектов иерархии с использованием качественной шкалы;

• получать наиболее полную информацию о текущих сравнениях (получение такого рода информации позволяет лицу, принимающему решение (ЛИР), извлечь для себя немало полезной информации);

• устранять в случае необходимости возможные несогласованности данных (улучшать качество получаемых данных);

• получать вектор приоритетов не только самого нижнего уровня иерархии, но и любого выбранного пользователем уровня (это позволяет увидеть, как перераспределяются интенсивности

взаимодействия элементов иерархии от ее вершины к корню).

Для облегчения процедуры расчета была использована программа «MPRIORITY 1.0». Для расчета был выбран принцип идентичности и декомпозиции. Реализация этого принципа осуществляется на первом этапе применения (МАИ), в котором предусматривается структурирование проблемы в виде иерархий. Иерархия строится с вершины -это общая цель или фокус проблемы. За фокусом следует уровень наиболее важных критериев. Каждый из критериев может разделиться на субкритерии, за которыми следует уровень альтернатив. ЛИР при построении иерархии вынужден вникнуть в проблему. От этого этапа во многом зависят конечные результаты ИР. Этап является неформализуемым.

Необходимо определить качество услуги по передаче тепловой энергии. Выбирать приходится из трех видов передачи тепловой энергии: индивидуальное (автономное) отопление, общедомовое, центральное.

Индивидуальное отопление - это индивидуальное обеспечение в квартире или в частном доме теплом и горячей водой за счет размещения в каждой квартире газового прибора.

Сегодня существует три основных схемы автономного отопления:

1. Традиционное, когда жидкий теплоноситель (обычно это специально подготовленная вода) нагревается в котле, а затем, циркулируя по системе радиаторов и труб, обогревает помещения.

2. Воздушное отопление предусматривает использование в качестве теплоносителя воздух, который после подогрева перемещается в помещения по проложенным воздуховодам.

3. Ирямое электрическое отопление позволяет обходиться без теплоносителя вообще - помещение обогревается приборами, в которых электрическая энергия преобразуется непосредственно в тепловую. Среди них

наиболее известны настенные электроконвекторы, инфракрасные длинноволновые излучатели, а также кабельные и пленочные системы для подогрева пола и потолка.

Общедомовые нужды (ОДН) - это установка в многоквартирном доме в каждой квартире общедомовых счетчиков энергоресурсов. Общедомовые нужды (ОДН) по услуге вычисляются по формулам, и затем полученный объем общедомовых нужд распределяется по лицевым счетам дома (в большинстве случаев пропорционально площади лицевых счетов, согласно Постановлению РФ от 6 мая 2011 г. № 354 «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов»). Лицевой счет может быть как жилым помещением (квартирой), так и нежилым помещением (магазин на первом этаже). Расчет ОДН существенно отличается при отсутствии общедомового прибора учета (счетчика) и при его наличии.

Центральное отопление - это отопление, при котором вырабатываемое тепло с помощью теплоносителя переносится в помещения здания по воздуховодам или трубопроводам. Источником тепла служит ТЭС (ТЭЦ) или котельная. Распределение тепла при центральном отоплении идет, в основном, на целые районы, микрорайоны [6].

Для выбора мы располагаем такими критериями как:

число отключений, обозначающий сколько раз в год была отключена услуга, обозначим этот критерий «ЧИСЛО ОТКЛЮЧЕНИЙ»;

стоимость подразумевает тариф на данную услугу, обозначим - «СТОИМОСТЬ»;

нормативы и норма, т.е. соответствие данной услуги по качественным параметрам, указанным в определенных нормативах, с соблюдением норм (например, температура, подача и др.), обозначим - «НОРМАТИВЫ И НОРМЫ».

Используя метод анализа иерархий, поэтапно решаем следующие взаимосвязанные частные задачи:

• построение иерархической структуры показателей (признаков);

• оценивание значимости отдельных частных показателей для каждого уровня иерархии;

сравнение имеющихся альтер-

натив и выбор наилучшей из них.

Требуется осуществить выбор из множества альтернатив, представленных видами подачи тепла и горячего водоснабжения, по утвержденным трем критериям (табл. 1).

На первом этапе, производится анализ проблемы принятия решений, кото-

Критерии выбора приоритетных

рый включает цель, критерии, альтернативы и другие рассматриваемые факторы, влияющие на выбор. МАИ начинается с построения иерархической структуры, которая представлена на рис. 1.

Каждый элемент иерархии может представлять различные аспекты решаемой задачи, причем, во внимание могут быть приняты как материальные, так и нематериальные факторы, измеряемые количественные параметры и качественные характеристики, объективные данные и субъективные экспертные оценки. Иными словами, анализ ситуации выбора решения в МАИ напоминает процедуры и методы аргументации, которые используются на интуитивном уровне.

Таблица 1 направлений выбора места ремонта

Обозначение показателя Показатель

Уровень I Цель

О1 Качество

Уровень II Критерии

О2 Число отключений

Оз Стоимость

О4 Нормативы и нормы

Уровень III Альтернативы

О5 Индивидуальное

Об Общедомовое

О7 Центральное

В вершине иерархии, используемой в МАИ для представления задачи принятия решений, располагается основная цель, далее, на уровень ниже - подцели, и, наконец, на самом нижнем уровне -альтернативы, среди которых производится выбор (и) или ранжирование. Цель, подцели, альтернативы далее будем называть объектами или элементами иерархии. На орграфе G показаны связи (т.е. обусловленности) между объектами О1, О2 ..., О7. Если внимательно посмотреть на иерархию, то можно увидеть как зависимые, так и независимые друг от друга направления развития. Другими словами, между направлениями отсутствует четкая

стратификация.

Следующим этапом анализа является определение приоритетов, представляющих относительную важность или предпочтительность элементов построенной иерархической структуры, с помощью процедуры парных сравнений отдельных компонент иерархии. Данная таблица строится на основе работы группы экспертов. Попарные сравнения — это процесс, согласно которому ЛПР сравнивает все пары объектов из некоторого списка по некоторому критерию, указывая каждый раз, более предпочитаемый объект (по этому критерию).

Рис. 1. Структура орграфа G - иерархия «выбор объекта» МАИ

Используя 9-тибалльную шкалу сравнений, разработанную Т. Саати, составим матрицу Q1 парных сравнений объектов О2, О3, ..., О7 относительно цели О1. Строим таблицу 2 парных сравнений

на основе работы группы из шести экспертов, где в числителе приводятся результаты, не отражающие согласованность суждений, а в знаменателе - согласованные мнения.

Таблица 2

Результаты опро са экспертов

Вопросы для опроса и анализа н Л и с о и н а и с о И т н а и с о И т н а и с о И т н а и с о И т н а и с о И т Средний балл

« « « « « «

СП

Во сколько раз критерий «число отключений» 5 7 3 2 3 4 4

значительнее критерия «стоимость» для дости- 4 7 5 4 6 4 5

жения цели (относительно цели)?

Во сколько раз «число отключений» значитель- 1 2 1 3 2 3 2

нее «нормативы и нормы»? 6 9 7 8 7 5 7

Во сколько раз «стоимость» значительнее «нор- 6 5 1 2 2 2 3

мативы и нормы»? 2 4 4 3 3 2 3

Используемая шкала относительной важности [8, с. 278; 11, с. 56] имеет максимально возможное численное превосходство одного объекта над другим и принимает значение равное 9. Чем обоснован верхний предел 9? Перечислим основные причины использования приведенной шкалы и верхнего предела 9:

качественные различия значимы на практике в том случае, когда сравниваемые объекты близки относительно критерия (свойства), использованного для сравнения;

способность человека проводить ка-

чественные различия между объектами можно представить пятью качественными характеристиками: равный, слабый, сильный, очень сильный и абсолютный (для достижения большей точности, вводятся компромиссные характеристики между перечисленными выше характеристиками);

известно [5, с. 192-225], что оперативная память человека способна манипулировать одновременно 7 (±2) единицами информации, поэтому, приведенная шкала включает в себя не более девяти градаций;

эффективность использования приведенной шкалы подтверждена практикой.

Полученные результаты опроса экспертов переносим в программную систему «MPRЮRITY 1.0». Все результаты попарных сравнений заносятся в соответствующую таблицу (матрицу попарных сравнений), по которой потом проводятся необходимые вычисления. На рис. 2 и 3 представлены матрицы попарных сравнений для иерархии на рис. 1 (таблица расположена в центре диалогового окна «Работа эксперта»).

В таблицах осуществляются сравнения объектов второго уровня иерархии относительно главной цели «Оценка качества». Каждая ячейка таблицы (матрицы попарных сравнений) предназначена для хранения результата сравнения двух соответствующих объектов. Безразмерные приоритеты, позволяют обоснованно сравнивать разнородные факторы, что является отличительной особенностью МАИ.

Для того чтобы полученные с помо-

щью МАИ результаты были адекватны ситуации, в которой принимается решение, необходимо, чтобы в матрицах попарных сравнений достигались требуемые уровни согласованности данных.

Под согласованностью матрицы попарных сравнений понимается численная (кардинальная) согласованность и транзитивная (порядковая) согласованность.

Для оценки согласованности в МАИ вводятся следующие величины:

• ИС - индекс согласованности;

• ОС - отношение согласованности.

Принято считать, что для согласованных данных ОС не должно превышать 0,1 (10%), в некоторых случаях 0,2 (20%). Если ОС превышает допустимый практикой предел, то проведенные сравнения можно пересмотреть. Для улучшения согласованности в «MPRЮRITY» используется соответствующий диалог.

Рабога эксперта

Производим попарные сравнения гнппшельно объекта

КАЧЕСТВО

1. 2. 3. Приоритет

ЧИСЛО ОТК 1 4 г 0,5782.:

СТОИМОСТЬ 1/4 1 3 0,2626

НОРМАТИВЫ 1/? 1/3 1 0,1531

СЗ: I 3$Щ Примаьпп"!:

НС: ОЯ837. .; Закрьггь ! Исследовать

С: [1,31 В7 ""0;меиа

Рис. 2. Диалоговое окно с матрицей попарных сравнений

Заметим, что совсем не обязательно добиваться того, чтобы данные были полностью согласованы (ОС = 0). Более того, оставаясь в пределах шкалы 1-9, в большинстве случаев этого добиться просто невозможно.

Как видно из рисунка 2, индекс согласования и отношение согласованности противоречат условиям, а это значит, группа экспертов сработала неслаженно.

Рис. 3. Диалоговое окно с матрицей попарных сравнений

Для ответа на аналогичные вопросы необходимо собрать новую группу экспертов, квалификация которых в большей степени соответствует исследуемой проблеме. Матрица попарных сравнений примет иной вид (рис. 3).

Вполне достаточно, если согласованность суждений ЛПР будет лежать в приемлемых для практических задач границах. Дальнейшие действия заключаются в том,

что, используя тот же алгоритм, последовательно сравниваем три системы подачи тепловой энергии по всем трем критериям и находим векторы приоритетов полученных матриц.

Данный этап позволяет ЛИР установить интенсивность взаимодействия между элементами иерархии или силу, с которой различные элементы одного уровня иерархии влияют на элементы предшествующего уровня.

Иосле того, как ЛИР проведет все сравнения, по полученным данным можно вычислить соответствующий вектор приоритетов, отвечающий предпочтениям ЛИР (вектор приоритетов есть собственный вектор матрицы попарных сравнений). Согласно вектору приоритетов, расположенному в правой части диалогового окна (рис. 3), частный критерий «Число отключений» является наиболее предпочтительным для ЛИР.

Диалоговое окно качественной шкалы, используемой в программе «MPRIORITY», представлено на рисунке 4. Как видно из рисунка, ЛИР, при сравнении объектов, использует только качест-

Качественная шкала

Сравниваем объект А | ЧИСЛО ОТК с объектом В | СТОИМОСТЬ | Относительно объекта верхнего уровня

| КАЧЕСТВО

А по значимости абсолютно превосходит В

<<промежчточмпе значение»» А явно важнее В

<<промежчточное значение»» А незначительно важнее В

<<промежчточное значение» >

А и В одинаково важны

<<промежчточное значение»> В незначительно важнее А <<промежчгочное значение»» В значительно важнее А <<промсжчточное значение»> В явно важнее А <<промежчточное значение?» В по значимости абсолютно превосходш- А

¡L-ZjS^-"-j| Отмена [

Рис. 4. Диалоговое окно качественной шкалы

При центральном типе отопления, пользователи вынуждены принимать его только таким, какое оно есть. Его включение зачастую значительно позже, чем на

венные характеристики, при этом в матрице попарных сравнений отображаются соответствующие им количественные значения.

Последним этапом является вывод результата с помощью диаграммы (рис. 5). Из диаграммы видно, что наибольшее предпочтение отдается индивидуальному устройству тепловой энергии 0,7306 (73,1%), т.е. наибольшему количеству опрашиваемых экспертов. На втором месте -общедомовое устройство (18,8%), соответственно на третьем - центральное (8,1%).

В связи с этим, хотелось бы отметить ряд преимуществ индивидуального устройства подачи отопления и горячего водоснабжения над общедомовым и центральным.

Во-первых, платится только за то количество тепла, которое использовано, не нужно платить за все теплопотери по доставке тепла от централизованного источника, а эти потери доходят до 30% и ложатся на потребителя.

Во-вторых, сами решаете, какую температуру установить в своей квартире и когда начать отопительный сезон.

Рис. 5. Результат в виде диаграммы и числовых значений

улице наступают холода, а выключение часто не совпадает с природной ситуацией.

В-третьих, всегда есть горячая вода (при наличии холодной), и летом ее не от-

J

al

Ii al

ключают.

Это и является основными показателями качества рассматриваемых услуг.

Имея результаты данного исследования, можно сделать ряд заключений по применению вышеизложенной методики:

• адаптировать к условиям конкретного региона, определенной отрасли социальной сферы;

• выделить уровни заинтересованных лиц, участников (акторов): на федеральном, региональном, на муниципальном уровне (в службе заказчика); в организациях - потребителях услуг; в организациях жилищно-коммунального хозяйства; у других потребителей услуг (например, товариществ собственников жилья и пр.);

• изменить состав и количество компонент вектора критериев качества и доступности социальных услуг (уровень 2) (например, ввести соответствие нормативам потребления предоставляемых услуг);

• изменить состав и количество компонент вектора направлений развития жилищно-коммунальной сферы (уровень 3);

• построить иерархию каждого социального слоя населения (например, положение в обществе, уровень доходов, уровень образования и т.д.);

• осуществлять выбор альтернатив, ранжируя их по степени важности и срочности реализации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абакаров, А.Ш. Диалоговая программная система поддержки принятия рациональных решений [Электронный ресурс] / А.Ш. Абакаров, Ю.А. Суш-

ков. - Сайт Санкт-Петербургского Клуба консультантов и тренеров. http://treko.ru/show_article_763. -2005.

2. Андреева, О.Р. Выбор приоритетных направлений инновационного развития социальной сферы на основе использования метода анализа иерархий [Текст] / О.Р. Андреева, И.А. Зайцева, В.В. Шутен-ко. // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение к журналу. - Иваново, 2013, № 4 (36), с. 16-24. - ISSN 1812-7320.

3. Краева, О.Н. Социально-экономическое обеспечение доступности услуг ЖКХ для населения региона [Текст] / О.Н. Краева. - Москва, 2013. - с. 543.

4. Материалы ООО «Р-Техно» [Электронный ресурс]. - http://www.it2b.ru/it2b2.view4.page12.html, http://www.it2b.ru/it2b2.view4.page9.html, разработчик ООО «Вербин и Партнеры», http://www.rscip.ru/base/A7208531-3773071.html.

5. Миллер, Г. Магическое число семь плюс или минус два. О некоторых пределах нашей способности перерабатывать информацию [Текст] / Г. Миллер. // Инженерная психология. — М.: Прогресс, 1964, - с. 384.

6. Предмет деятельности МП «Ивгортеплоэнер-го» [Электронный ресурс] // http://www.igte.ru/ (дата обращения: 02.05.2013).

7. Саати, Т.Л. Аналитическое планирование: организация систем [Текст] / Т.Л. Саати, К.К. Кернс. -Москва: Радио и связь, 1991. - с. 358.

8. Саати, Т.Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий [Текст] / Т.Л. Саати. // Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1993. - с. 278.

9. Савина, И.А. Моделирование системы управления качеством в ЖКХ [Текст] / И.А. Савина. -Тамбов, 2006. - с. 578.

10. Устинова, А.В. ЖКХ: права потребителей в сфере коммунального хозяйства. Сборник нормативно-правовых актов [Текст] / А.В. Устинова. -Москва: Проект, 2011. - с. 395.

11. Федосеев, В.Н. Системы поддержки принятия решений. Метод анализа иерархий: учебно-практическое пособие [Текст] / В.Н. Федосеев. -Иваново: Научная мысль, 2011. - с. 386.

Рукопись поступила в редакцию 17.01.14.

HEAT SUPPLY QUALITY EVALUATION ON THE BASIS OF HIERARCHY ANALYSIS METHOD IN

"MPRIORITY" SOFTWARE SYSTEM

I. Zajtzeva, O. Andreeva, V. Schutenko

The research reflects theoretical and practical aspects of analysis and evaluation of housing and communal services quality with the use of modern software programs under dynamically changing of social and economic structure.

Key words: housing and communal services, public services quality, consumers' services, "MPRIORITY 1.0" software system.