Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Mateusz Grzesiak
Metodyka badania i oceny racjonalności
ekonomicznej w gospodarce wodą
w regionie
AUTOREFERAT
Promotor
dr hab. Kesra Nermend, prof. US
Recenzenci
prof. zw. dr hab. Dorota Witkowska
dr hab. Małgorzata Łatuszyńska, prof. US
Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2011-2014 jako projekt badawczy
promotorski Nr. N N111 460940, pt. "Metodyka badania i oceny racjonalności ekonomicznej
w gospodarce wodą w regionie".
Szczecin 2014
2
1. Przedstawienie problemu badawczego.
Problem dostępu do zasobów wodnych i ich wykorzystywanie przez
użytkowników indywidualnych oraz przedsiębiorstwa stanowi jedno z ważniejszych
wyzwań, które stoją obecnie przed władzą publiczną zarówno centralną jak
i samorządową. Wynika to jednoznacznie zarówno z deklaracji ONZ jak też
zobowiązań Unii Europejskiej oraz Polski.
Informacje rozpowszechniane w polskich mediach są bardzo niepokojące.
Zasoby wód nadających się do wykorzystania komunalnego i przemysłowego w Polsce
ocenia się jako porównywalne z krajami pustynnymi (przykładowo Egipt lub Maroko),
co stwarza zagrożenie dla możliwości dalszego rozwoju społecznego i gospodarczego1.
W tym świetle głównymi zadaniami stawianymi polskiej administracji publicznej
w zakresie gospodarowania wodą są:
- zapewnienie ludności i gospodarce wystarczającej ilości wody, spełniającej
wymagania co do oczekiwanej jakości,
- budowa zbiorników retencyjnych oraz renaturalizacja obszarów leśnych
i bagiennych,
- stworzenie i utrzymanie dla ekosystemów wodnych i od wody zależnych
odpowiadających im warunków środowiskowych.
Te ważne i jednoznaczne stwierdzenia stawiają przed każdym zajmującym się
wymienioną tematyką podstawowe pytania i jednocześnie zadania:
- jak zapewnić zrealizowanie wspomnianych praw biorąc pod uwagę miejscowe
uwarunkowania i możliwości,
- czy realizacja tych zadań jest wykonalna technicznie i ekonomicznie
w określonym horyzoncie czasowym,
- jakie warunki należy zapewnić, aby prawo do dostępu do wody mogło być
realizowane w sposób skuteczny i ciągły niezależnie od bieżących uwarunkowań.
1 Zgodnie ze zdaniem wiceministra środowiska RP, zamieszczonym na portalu www.gazeta.pl w dniu 22
marca 2014 - „…mamy tyle wody, ile jest w Egipcie i mniej niż Hiszpania, która jest uważana w Europie
za kraj praktycznie pozbawiony wody. W Polsce jest 3 razy mniej wody na mieszkańca niż wynosi średnia
europejska. Zasoby wodne w Polsce przypadające na jednego mieszkańca są mniejsze niż w krajach
sąsiednich i znacznie niższe niż średnia europejska. Z danych Krajowego Zarządu Gospodarki Wodnej
wynika, że na jednego mieszkańca naszego kraju przypada średnio ok. 1580 m sześc. wody na rok,
a średnie zasoby na jednego mieszkańca Europy to 4560 m sześc. na rok.”
3
Wymienione wyżej ponadczasowe zadania są wskazaniami dla każdego, kto
zajmuje się realizacją tak wytyczonych celów. Zainteresowanie tematyką wodną ze
strony naukowców różnych dziedzin jest więc naturalne. Przedmiotem zainteresowania
szeroko rozumianego świata nauki są:
- wielkość dysponowanych zasobów wody pitnej i zachodzące w tym zakresie
zmiany,
- kwestie czystości wód i możliwości jej poprawy,
- techniki poszukiwania i pozyskiwania wody na terenach deficytowych,
- konstruowanie i konserwacja urządzeń uzdatniających, przesyłowych
i oczyszczających wodę,
- przywracanie naturalnych stosunków wodnych na terenach zdegradowanych,
- racjonalizacja kosztów dostaw i zużycia wody w skali makro oraz lokalnej,
- zarządzanie instytucjami i przedsiębiorstwami zaopatrzenia w wodę.
Jak wynika z przytoczonych przykładów, w nauce rozważa się kwestie
geograficzne, geodezyjne, techniczne, biologiczne, ekologiczne, a także ekonomiczne
i organizacyjne.
Obszerność i różnorodność zagadnień związanych z problematyką gospodarki
wodą zmusza badacza do ograniczenia pola zainteresowań do wybranych fragmentów
przedstawionych problemów. Jednocześnie należy pamiętać, że wspomniane wyżej
kwestie często mają charakter interdyscyplinarny, a stąd przy opracowywaniu
wspomnianych wyżej tematów pojawia się konieczność powiązania aspektów
technicznych, biologicznych, ekologicznych, ekonomicznych i organizacyjnych.
Jednym z ważniejszych problemów racjonalizacji gospodarowania wodą jest
kwestia wykorzystania technik podejmowania decyzji i nowoczesnych rozwiązań
informatycznych do usprawnienia dostaw infrastruktury przedsiębiorstw zaopatrzenia
w wodę. W warunkach polskich istnieje znaczne rozdrobnienie ww. firm, co wymaga
indywidualnego i lokalnego analizowania ich działalności w skali regionalnej. Daje to
szansę, że doświadczenia płynące z funkcjonowania wybranych przedsiębiorstw można
uogólniać na inne podmioty, zajmujące się podobnymi problemami.
Należy podkreślić, że postępująca w Polsce od lat 90-tych informatyzacja
krajowych przedsiębiorstw wodociągowych nie doprowadziła dotychczas w sposób
wyraźny do poprawy efektywności ich działania, w praktyce bowiem zarządzanie nimi
4
sprowadza się ciągle do działań opartych na bieżącym doświadczeniu i intuicji
decydentów2.
Ten problem został szeroko omówiony przez M. Kwietniewskiego3, który
zwrócił uwagę na fakt, iż pomimo że już w latach 90-tych rozpoczęto testowanie
i wprowadzanie systemów GIS do przedsiębiorstw zaopatrzenia w wodę, to po ponad
10 latach ciągle większość z nich nie korzystała stale i w pełnym zakresie z ich
możliwości. Jedynie około 55% firm było na etapie jego wdrożenia, przede wszystkim
tam, gdzie liczba obsługiwanych klientów indywidualnych przekraczała 150 tys.
Konfiguracja systemu była zróżnicowana, a dotyczyła głownie ewidencji sieci oraz
awarii. Największą słabością tworzonych systemów jest brak kompleksowości, co się
wyraża w realizacji jedynie niektórych elementów w porównaniu z możliwościami GIS,
a ponadto nie pozwalana wykorzystanie analiz decyzyjnych dla wspomagania
zarządzania.
Racjonalna gospodarka wodą jest sprawą ważną tak w skali kraju, regionu jak
i dla każdego obywatela, chociaż nie zawsze zdaje on sobie z tego sprawę. Istotnym
problemem w polskiej rzeczywistości jest m.in. przestarzałe rozwiązanie
rozmieszczenia ujęć wody w gminach dostosowane do potrzeb wielkich gospodarstw
oraz firm państwowych sprzed okresu transformacji. Powstaje pytanie, jakich metod
użyć, aby zbadać i ocenić racjonalność ekonomiczną gospodarowania wodą w gminie
oraz najtrafniej określić rozwiązania alternatywne, poprawiające w istotnym stopniu
stan obecny.
Te fakty skłoniły autora do pogłębionego zainteresowania się problematyką
racjonalnej działalności instytucji odpowiedzialnych za zaopatrzenie w wodę ludności
i gospodarki.
2. Cel i hipoteza rozprawy
Przedmiotem rozprawy doktorskiej jest zbadanie i ocena racjonalności
gospodarowania wodą w regionie na przykładzie wybranej gminy. Na podstawie
przeprowadzonych analiz ilościowych oraz konstrukcji przestrzennego modelu
2 Studziński J., Zastosowanie danych z monitoringu w systemie zarządzania miejską siecią wodociągową,
w: Projektowa analiza organizacyjnych struktur zarządzania, Studia i materiały PSZW nr 8, Bydgoszcz
PSZW, 2007, 3 Por. pracę „GIS w wodociągach i kanalizacji”, WN PWN Warszawa 2013
5
zarządzania siecią wodociągową autor dokonał oceny sposobu funkcjonowania
dotychczasowego modelu dostaw wody.
Celem pracy była weryfikacja stosowalności wybranych metod ilościowych
oraz przedstawienie koncepcji budowy w oparciu o otrzymane rezultaty
informatycznego modelu przestrzennego SDSS, który powinien zapewniać
skuteczną i sprawną gospodarkę całą infrastrukturą dla realizacji podstawowego
zadania – zapewnienia ciągłości i niezawodności w dostawach wody.
Realizacja tego zadania została oparta na dwóch celach szczegółowych:
- doborze i wykorzystaniu metod ilościowych do ustalania lokalizacji obiektów
infrastruktury wodnej i racjonalizacji przydziału istniejących obiektów oraz
elementów sieci przesyłowej do zbioru odbiorców końcowych,
- opracowaniu w oparciu o uzyskane wyniki koncepcji modelu przestrzennego
SDSS do zarządzania tworzeniem, eksploatacją, konserwacją i naprawami
urządzeń infrastruktury wodnej.
Na tej podstawie sformułowano następującą hipotezę naukową:
Wykorzystanie wybranych metod i modeli przydziału w postaci
wyspecjalizowanych zadań lokalizacyjnych oraz transportowo-produkcyjnych do
oceny racjonalności ekonomicznej gospodarowania wodą umożliwia prawidłowe
określenie stanu bieżącego badanych obiektów oraz pozwala na stworzenie
zintegrowanego systemu informatycznego dla danych przestrzennych SDSS,
umożliwiającego sprawne i skuteczne gospodarowanie dostępnymi zasobami wody
oraz zapewnienie ciągłości i niezawodności jej dostaw.
Praca ma charakter zarówno badawczy jak i aplikacyjny, co wynika ze
sformułowania celu rozprawy oraz hipotezy naukowej. Aspekt badawczy dotyczy
możliwości wykorzystania metod badań operacyjnych do racjonalizacji decyzji
przedsiębiorstwa zaopatrzenia w wodę w zakresie bieżącego funkcjonowania oraz
przewidywanych inwestycji. Elementy aplikacyjne wiążą się z opracowaniem ogólnej
koncepcji systemu informatycznego wykorzystującego do wspomagania zarządzania
firmą modele podejmowania decyzji.
6
3. Procedura badawcza
Dla weryfikacji postawionej w pracy hipotezy zrealizowano procedurę
badawczą, której przebieg można przedstawić w następujący sposób:
1. Analiza dostępności i zebranie informacji statystycznych na temat:
- stanu, wydajności i struktury istniejącej sieci wodociągowej w gminie,
- dotychczasowych i potencjalnych miejsc pozyskiwania i uzdatniania wody,
- stanu i przewidywań odnośnie inwestycji wodnych na terenie gminy,
- planu zagospodarowania przestrzennego dla badanej gminy,
- przewidywanej w przyszłości sytuacji demograficznej w gminie,
- istniejących norm zużycia wody,
- kosztów związanych z pozyskaniem, uzdatnianiem i przesyłem wody.
2. Przegląd literaturowy modeli podejmowania decyzji użytecznych dla zastosowań
w gospodarowaniu wodą.
Podejmowanie decyzji w analizowanych w rozprawie kwestiach sprowadzało się
do problematyk wyboru i grupowania. Tym samym dobór modeli decyzyjnych wynikał
z konieczności odniesienia się do tych problematyk. Przeprowadzony przegląd modeli
decyzyjnych, głównie odnosił się do zagadnień:
- rozmieszczenia obiektów infrastruktury wodnej,
- analizy skupień i metody środka ciężkości dla grup odbiorców końcowych,
- lokalizacji nowych obiektów,
- doskonalenia struktury sieci przesyłowych w warunkach przewidywanych zmian
demograficznych i społecznych,
- racjonalizacji kosztów produkcji i przesyłu wody.
3. Konstrukcja modeli decyzyjnych, użytecznych dla znalezienia racjonalnych
rozwiązań w gospodarowaniu wodą.
A. Wybór lokalizacji obiektów z wykorzystanie analizy skupień metodą średnich
i metody środka ciężkości.
7
Analiza skupień pozwoliła na dywersyfikację zbioru odbiorców na 3 grupy.
Kryterium zróżnicowania były odległości między badanymi obiektami. Metoda środka
ciężkości polega na analitycznym wyznaczeniu punktu centralnego.
Poza podejściem klasycznym wykorzystującym średnie ważone w literaturze
sugeruje się wykorzystanie kwadratów jednostkowych kosztów przesyłu, jeśli
poszukujemy minimum sumy odległości średniokwadratowej. Autorzy (np. M. Wasiak)
sugerują, że jakość otrzymanego rozwiązania jest lepsza niż w przypadku pierwszym.
B. Klasyczny model zagadnienia transportowy
Wybór modeli przydziału do analiz optymalizacyjnych był podyktowany
koniecznością uwzględnienia rzeczywistych sytuacji, w których występuje wielu
dostawców (ujęcia wody, dostawcy zewnętrzni) oraz wielu odbiorców (gospodarstwa
domowe, firmy, gospodarstwa rolne). Tym samym wybór modeli transportowych był
dla autora naturalną konsekwencją. Dla analizowanych w badanej gminie obiektów
skonstruowano następujące zadanie decyzyjne.
aj – zapotrzebowanie j- miejsca zużycia wody
bi – maksymalna wydajność i- tego miejsca produkcji wody
cji – odległości miedzy miejscami konsumpcji a miejscami produkcji wody
dji – ilość wody transportowana między miejscami konsumpcji i miejscami produkcji
Funkcja kryterialna L(d) oznacza minimalizację pracy przesyłowej wykonanej przy
uwzględnieniu wszystkich ograniczeń ubocznych i brzegowych. Jest to więc miara,
która nie bierze pod uwagę poniesionych kosztów ale jedynie zrealizowane ilości
17
1
7
1
minj i
jiji dcdL
1,2,...,17j ,21 jjmjj addd
7 , 2, 1, , 21 ibddd imiii
0jid
8
przesłanej wody. Optymalizacja dotyczy więc struktury sieci wodociągowej.
Ewentualne zmiany, które wskazuje rozwiązanie tego modelu, dotyczą zasadności
istnienia określonych połączeń w sieci, konieczności budowy nowych lub modernizacji
istniejących.
C. Decyzyjny model transportowo - produkcyjny
Chcąc rozwiązać omawiane zagadnienie z punktu widzenia kosztów
funkcjonowania infrastruktury wodociągowej przekształcono klasyczne zadanie
przydziału do tzw. zadania transportowo-produkcyjnego.
kj - koszty produkcji wody w j-tym ujęciu
pji - koszty przesyłu wody od j-tego ujęcia do i-tego odbiorcy
dji – dobowa ilość przesyłanej wody od j-tego ujęcia do i-tego odbiorcy
ai – zapotrzebowanie i- miejsca zużycia wody
bj – maksymalna wydajność j- tego miejsca produkcji wody
Funkcja kryterialna L(d) oznacza w tym zadaniu minimalizację całkowitych
kosztów ponoszonych przy produkcji i przesyle wody w ciągu doby. Na nie składają
się:
• koszty wydobycia wody z ujęcia,
• koszty eksploatacji stacji uzdatniania wraz z amortyzacja urządzeń,
• koszty eksploatacji pompowni,
0jid
17
1
7
1
minj i
jiji dkdL
7
1
1721 ,j
iji ,,,iad
17
1
721 ,i
jji ,,,jbd
jjiji kpk
9
• koszty przesyłu wody oraz amortyzacji sieci przesyłowej.
Rozwiązanie modeli transportowych i transportowo-produkcyjnych pozwala na
poszerzone wnioskowanie odnośnie celowości utrzymywania niektórych źródeł dostaw
wody oraz istniejących połączeń sieciowych.
4. Modelowanie wariantów decyzyjnych zaopatrzenia w wodę gminy z wykorzystaniem
prezentowanych modeli -wyniki eksperymentów badawczych
5. Prezentacja wybranych systemów informatycznych użytecznych dla wspomagania
gospodarowania woda
6. Formułowanie założeń koncepcji systemu SDSS dla wspomagania zarządzania
gospodarką wodną oraz wizualizacja jego wybranych elementów
Pozostałe elementy procedury badawczej zostały omówione jako wyniki
eksperymentów (punkty 4-6).
4. Wyniki eksperymentów badawczych
Analiza lokalizacji obiektów infrastruktury wodnej musiała brać po uwagę, że
określona struktura miejsc dostaw wody zdeterminowana przez miejsca popytu już
istnieje. Problem decyzyjny pojawił się wtedy, gdy całościowe zapotrzebowanie na
wodę zbliżyło się do granic możliwości pokrycia potrzeb. Kwestia nadmiernej podaży
wody nie stanowiła większego problemu w badanej sytuacji.
Dla przeanalizowania scenariuszy dostosowania podaży wody do zmieniającego
się zapotrzebowania wykorzystano analizę skupień, w szczególności metodę k-średnich.
Grupa odbiorców obejmująca 17 miejscowości została zdywersyfikowana na trzy grupy
(Rys. 1.). Pozwoliło to na określenie, w których skupieniach może wystąpić
w przyszłości niedobór wody. W takim przypadku przy pomocy metody środka
ciężkości ustalono, w jakich miejscach należy rozważyć budowę nowych ujęć wody
(Rys. 2.). Dzięki temu uzyskano informację o potencjalnych pożądanych miejscach
produkcji wody.
10
Rys.1. Podział odbiorców na skupienia.
Źródło: opracowanie własne
Rys. 2. Lokalizacja nowo wyznaczonych punktów poboru wody Wx1 i Wx2.
Źródło: opracowanie własne
Podział na skupienia O10 O9
O4
O2
O1
O3
O5
O6
O7
O8
O11
O12
O13
O14
O15
O16
O17
0
2
4
6
8
10
12
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
km
km
Określenie lokalizacji nowych ujęć wody
O4
O2
O6
O7
O15
O16
Wx2
Wx1
11
Dla potrzeb modelownia struktury sieci wodociągowej opracowano dwie grupy
wariantów (V1 - V5 oraz V6 - V10) z funkcją kryterialną minimalizującą pracę
przesyłową całej sieci. Pierwsza z nich bazowała na bezpośrednim (w linii prostej)
pomiarze odległości pomiędzy miejscami produkcji wody a odbiorcami końcowymi.
Tym samym uzyskane wyniki miały stanowić punkt odniesienia w stosunku do innych,
bardziej realistycznych rozwiązań. W ramach opracowanych scenariuszy wzięto pod
uwagę liczbę mieszkańców z roku bazowego (2010) oraz prognozowaną na rok 2015.
Zróżnicowano też liczbę czynnych ujęć wody uzupełniając je o jedno lub dwa
dodatkowe oraz o potencjalnego dostawcę zewnętrznego.
Tabela 1. Warianty modeli dla odległości bezpośrednich.
Wariant Liczba mieszkańców z roku Układ ujęć wody
V1 2010 niezmienione
V2 2010 dodatkowe 2
V3 2015 niezmienione
V4 2015 dodatkowe 1
V5 2015 dodatkowe 2
Źródło: opracowanie własne
W tabelach z rozwiązaniami przyjęto następujące oznaczenia:
Vs warianty rozwiązania
Wi miejsce wydobycia i produkcji wody
Oj miejsce odbioru (zużycia) wody
istniejące połączenia wodociągowe
połączenia wodociągowe zaplanowane do budowy
brak połączeń wodociągowych
12
Tabela 2. Przykładowe rozwiązanie - wariant V1.
V1 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7
O1 1248,00 80,00
O2 254,00 119,00
822,00
133
O3 697,00
O4 960,00 1032,00
O5 498,00
O6 66,00
O7 66,00
O8 299,00
O9 66,00
O10 66,00
O11 166,00
O12 66,00
O13 166,00
O14 946,00
O15 232,00
O16 66,00
O17 108,00
Źródło: opracowanie własne
L1(d) = 13 309,12 m3*km/dobę
Rezerwa przesyłu wody – 1012 m3 /dobę.
Funkcja celu określa pracę przesyłową niezbędną przy realizacji omawianego wariantu.
Dla analizowanego rozwiązania występuje rezerwa dobowa przesyłu wody
w wysokości 1012 m3.
Tabela 3. Warianty modeli dla odległości rzeczywistych.
Wariant Liczba mieszkańców
z roku Układ ujęć wody
Pozyskanie wody
z sąsiednich gmin
V6 2010 niezmienione nie
V7 2010 niezmienione tak
V8 2015 niezmienione nie
V9 2015 niezmienione tak
V10 2015 dodatkowe 2 tak
Źródło: opracowanie własne
13
Tabela 4. Przykładowe rozwiązanie - wariant V10.
V10 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10
O1 1248,00
594,80 680,40
O2
996,00
O3
913,00
O4
1024,00
1466,00
O5
830,00
O6
83,00
O7
83,00
O8
365,20
O9
74,70
O10
74,70
O11
249,00
O12
83,00
O13
132,80
O14
1079,00
O15
249,00
O16
8,00 75,00
O17
132,80
Źródło: opracowanie własne
L10(d) = 7441 m3*km/dobę
Rezerwa przesyłu wody – 3800 m3/dobę
Rozwiązanie zadania optymalizacyjnego wskazuje na następujące kwestie:
- dla żółtych pól z liczbami zaleca się budowę nowych połączeń sieci
wodociągowej,
- zielone pola bez liczb oznaczają istniejące, ale zbędne przy danym rozwiązaniu
połączenia wodociągowe
- szare pola bez liczb wskazują na zaplanowane do budowy połączenia - nie
zasadne zgodnie z otrzymanym rozwiązaniem.
Wariant 10-ty obrazuje sytuację po dołączeniu 2 ujętych w planie gminy potencjalnych
ujęć wody (W8, W9) oraz dostawcy zewnętrznego (W10). Dla analizowanego
rozwiązania występuje rezerwa dobowa przesyłu wody w wysokości 3800 m3. Duża
rezerwa wody wynika głównie z istnienia dodatkowych, mało wykorzystywanych ujęć
co stawia pod znakiem zapytania ich uruchomienie.
14
Tabela 5. Warianty modeli dla kosztów produkcji i przesyłu wody.
Wariant Liczba mieszkańców
z roku Układ ujęć wody
V11 2010 nie zmienione
V12 2010 dodatkowe 1
V13 2010 dodatkowe 2
V14 2015 nie zmienione
V15 2015 dodatkowe 1
V16 2015 dodatkowe 2
Źródło: opracowanie własne
Tabela 6. Przykładowe rozwiązanie - wariant V14.
V14 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7
O1 1248,00 157,80 1117,40
O2 196,00
O3 913,00
O4 863,00 1032,00 121,60
O5 830,00
O6 83,00
O7 0,00 83,00
O8 365,20
O9 74,70
O10 74,70
O11 249,00
O12 83,00
O13 132,80
O14 1004,00 75,00
O15 249,00
O16 83,00
O17 132,80
Źródło: opracowanie własne
L14(d) = 8478 tys. zł
Niedobór wody w sieci – 1273 m3/dobę, w tym brak zaspokojonego popytu u odbiorców
O2 – 800, O4 – 473
Rozwiązanie zadania transportowo produkcyjnego umożliwiło oszacowanie
potencjalnych kosztów produkcji wody i eksploatacji sieci. Z otrzymanych rezultatów
wynika, że brak inwestycji nowe ujęcia spowoduje niedobór wody i niezaspokojony
15
popyt u odbiorców O2 i O4. Sugeruje to konieczność uruchomienia nowego ujęcia
w pobliżu tych odbiorców.
5. Koncepcja systemu informatycznego
Wykorzystanie wniosków z przedstawionych badań dla poprawy działalności
przedsiębiorstw wodociągowych wymaga relatywnie łatwej i prostej ich aplikacji do
rozwiązywania codziennych problemów. Należy też zwrócić uwagę na fakt, że w tego
rodzaju firmach często brakuje osób potrafiących wykonać i odpowiednio
zinterpretować analizy. Rozwiązaniem w takiej sytuacji jest automatyzacja procesów
analitycznych przy pomocy odpowiedniego systemu informatycznego. W wielu
gminach funkcjonują już systemy GIS dla wodociągów, jednakże ich funkcje są często
ograniczone do map cyfrowych. Stwarza to możliwość rozbudowy systemów GIS
o moduły decyzyjne z interfejsem przyjaznym dla użytkownika, nie będącego
specjalistą od analiz decyzyjnych. Tak skonfigurowany system można określić mianem
SDSS (Spatial Decision Support System).
W rozprawie przygotowano koncepcję przestrzennego systemu wspomagania
decyzji dla przedsiębiorstwa dostarczającego wodę (Rys. 3.). W ramach tej koncepcji
założono wykorzystanie zarówno danych zbieranych w systemie GIS, jak
i pochodzących z lokalnych baz oraz bieżących odczytów urządzeń monitorujących
parametry wody. Zebrane informacje analizuje się przy pomocy metod i modeli
zaimplementowanych w systemie. Prezentacja wyników możliwa jest w różnorodnych
formach, w zależności od potrzeb decydentów. Dzięki wykorzystaniu w rozwiązaniu
technologii GIS poza tabelami i wykresami można otrzymywać czytelne rozwiązania
z wykorzystaniem np. map cyfrowych. Zaletą takiego rozwiązania, z punktu widzenia
decydenta, jest niewątpliwie możliwość przeanalizowania różnych wariantów dla danej
sytuacji i porównania przewidywanych efektów dla firmy.
Przedstawiona na rysunku 3 koncepcja umożliwia rozbudowę modułów
analitycznych o kolejne metody wspomagania zarządzania zgodnie z potrzebami lub
życzeniami użytkowników.
16
Rys. 3. Koncepcja systemu wspomagania decyzji w przedsiębiorstwie wodociągowym.
Źródło: opracowanie własne
System
Dobór obiektów do badania,
określenie założeń i parametrów
oraz zakresu analizowanego problemu
Generowanie wyników
końcowych
... Lokalizacja
Analiza skupień
Środek ciężkości
...
Optymalizacja
Problem
transportowy
...
Analiza kosztów
Transportowo-
produkcyjny
...
Inne analizy
metody
wielokryterialne,
sieci neuronowe,
...
... Wariant 1
Wariant
2
Wariant
3
Wariant
4
Wariant
5
Wariant
X
Określenie
problemu do
analizy
Prezentacja wyników
Pliki w
wybranych
formatach
Źródła danych do systemu
GUS, Lokalne
bazy gmin
kompleksowe
dane o
przedsiębiorstwie
System GIS
Bieżące dane z
monitoringu sieci
wodociągowej
17
6. Wnioski z badań
Gospodarowanie zasobami wodnymi w każdym kraju to trudne i odpowiedzialne
zadanie. Władze państwowe, w szczególności rząd, ponoszą odpowiedzialność za
dostępność zasobów wody pitnej dla mieszkańców oraz wody przemysłowej dla innych
odbiorców. Od dawna wiadomo, że Polska ma stosunkowo ubogie zasoby wody
dostępnej do wykorzystania. Wynika to z przyczyn obiektywnych i subiektywnych. Do
tych pierwszych należy fakt występowania ograniczonej ilości opadów na terenie Polski
w ostatnich dziesięcioleciach w połączeniu z nierównomiernym i niekorzystnym ich
rozkładem w roku. Co najmniej równorzędną przyczyną subiektywną jest niewłaściwa
gospodarka w zlewniach poszczególnych rzek, co od lat przejawia się w zniszczonej
i niesprawnej infrastrukturze chroniącej przed powodziami, braku wystarczającej ilości
małych urządzeń retencyjnych, zaniedbaniach w budowie dużych zbiorników
chroniących przed powodziami itp.
Te zaniechania władz mają swoje bezpośrednie następstwa w planach
regionalnych, które bezpośrednio dotyczą mieszkańców. Za gospodarkę wodą na danym
terenie odpowiada władza samorządowa, ale w sytuacji permanentnego braku środków
finansowych a także konkretnych zaleceń i zadań do realizacji nie zawsze potrafi
dostrzegać konieczność aktywnego działania, zanim pojawią się prawdziwe problemy.
W dużym stopniu istnieją problemy z koordynacją wspólnych działań, gdyż nie każdy
region chce współpracować z innymi przy likwidacji zagrożeń, jeśli w konkretnej
sytuacji nie ma dla niego bezpośredniego zagrożenia.
Firmy dostarczające wodę są praktycznie monopolistami w swoich regionach, co
skutkuje realną możliwością przesuwania wszelkich kosztów dostaw wody na
końcowych użytkowników. Ponoszone przez nie koszty utrzymania, rozbudowy
i modernizacji infrastruktury wodociągowej mogą być przenoszone bez ograniczeń na
konsumentów. Tym samym brak jest mechanizmów gwarantujących mieszkańcom stałą
i skuteczną kontrolę realności ponoszonych wydatków oraz obowiązek racjonalizacji
gospodarki finansowej w przedsiębiorstwach. Nie może tego w pełni zagwarantować
samorząd terytorialny, który często jest powiązany personalnie, kapitałowo
i organizacyjnie z dostawcą wody na danym terenie.
Sformułowany we wstępie cel pracy zrealizowano w sensie praktycznym
w rozdziałach czwartym i piątym potwierdzając możliwość zastosowania metod
18
podejmowania decyzji do rozstrzygania o lokalizacji ujęć wody, układzie sieci
wodociągowej i jej koniecznych modyfikacjach oraz racjonalnej polityce inwestycyjnej
w przyszłości w warunkach istnienia określonych prognoz popytu i podaży wody.
Niestety brak dostępnych danych statystycznych z okresów wcześniejszych
uniemożliwił przeprowadzenie pogłębionych analiz sytuacji ekonomiczno-finansowej
u dostawcy wody. Tym samym trudno jest sformułować wnioski i postulaty dotyczące
przeszłej i aktualnej racjonalności działań operatora w odniesieniu do gospodarowania
powierzonymi mu środkami materialnymi i kapitałem ludzkim.
Zawarte w pracy rozważania i spostrzeżenia doprowadziły autora do
sformułowania następujących wniosków ogólnych:
wykorzystywane w rozprawie metody wspomagania podejmowanych decyzji
umożliwiają wyznaczenie racjonalnych rozwiązań odnośnie konstruowania
i eksploatacji sieci wodociągowych,
w szczególności autor rekomenduje wykorzystywanie decyzyjnych modeli
przydziału oraz lokalizacyjnych,
Istnieje realna możliwość aplikowania prezentowanych metod i modeli
w systemach informatycznych wspomagania decyzji w zakresie gospodarowania
wodą,
efektywna eksploatacja wspomnianych systemów jest uzależniona od zawartości
baz danych, które obsługują i dostarczają informacje dla przeprowadzanych
analiz.
W odniesieniu do rzeczywistej sytuacji w badanym regionie istotne są
następujące spostrzeżenia:
dla poprawy funkcjonowania sieci wodociągowej konieczne są inwestycje ze
względu na przewidywany wzrost liczby mieszkańców oraz konieczność
przeprowadzenia modernizacji infrastruktury,
realnie istniejącą możliwością jest uruchomienie i wykorzystanie wskazanych
w planach gminy potencjalnych ujęć, co wiąże się jednak z ponoszeniem
znacznych kosztów przez gminę oraz operatora i prawdopodobnymi
podwyżkami cen wody dla odbiorców,
19
bardziej preferowane byłoby zwiększenie wydajności istniejących ujęć lub
stworzenie nowych w okolicy centrum gminy,
wprowadzenie kompleksowej analizy kosztów i korzyści funkcjonowania
wszystkich możliwych ujęć wody daje mieszkańcom i władzom gminy
konkretną odpowiedź na pytanie, czy i które ujęcia należy rozbudowywać
w przyszłości,
należy zachować co najmniej 10-procentowy nadmiar mocy produkcyjnych
w stosunku do potencjalnego popytu na wodę ze względu na konieczność
pokrycia zapotrzebowania sezonowego oraz możliwe awarie sieci.
Ponadto biorąc pod uwagę przedstawiona koncepcję systemu SDSS należy
zwrócić uwagę na następujące fakty:
implementacja w systemie przedstawionych w pracy metod pozwala na ich
użytkowanie przez osoby nieprzygotowane profesjonalnie do wykonywania prac
analitycznych dzięki odpowiednio przygotowanemu interfejsowi użytkownika,
wykorzystanie różnych źródeł danych umożliwia poszerzenie bazy metod
systemu zwiększając jego przydatność w podejmowaniu decyzji,
proponowana koncepcja umożliwia różnorodną prezentację danych oraz
wyników analiz dzięki zastosowaniu modułu GIS,
w koncepcji systemu przewidziano konstrukcję monitoringu sieci
wodociągowej, która powinna być oparta na wykorzystaniu czujników
reagujących na nieprawidłowości pojawiające się w trakcie produkcji
i magazynowania wody, przesyle jej do odbiorców oraz korzystaniu z niej przez
odbiorców końcowych.
W przekonaniu autora możliwe jest racjonalne gospodarowanie produkcją
i dostawami wody tylko wtedy, gdy uruchomiony zostanie jednolity i sprawny system
monitoringu i rozliczania gospodarki wodą, który umożliwi obiektywne oszacowanie
kosztów dostaw i utrzymania sieci wraz z urządzeniami produkcyjnymi i kontrolnymi.
Uruchomienie tego systemu warunkuje także możliwość systematycznego zbierania
bieżących informacji statystycznych na temat nie tylko stanu sieci, pracy urządzeń
produkcyjnych, liczby i zakresu awarii czy zmian sezonowych w popycie na wodę, ale
także gospodarki finansowej operatora, skutków ekonomicznych podejmowanych przez
20
niego decyzji, a w konsekwencji daje szansę obiektywnego oszacowania kosztów
dostaw wody i prawidłowości ustalania stawek opłat za wodę.
W świetle przeprowadzonej wyżej dyskusji autor stwierdza, ze postawiona we
wstępie hipoteza badawcza o przydatności prezentowanych metod i modeli
podejmowania decyzji została przy zachowaniu sformułowanych w pracy
uwarunkowań potwierdzona.
Przygotowanie się do nowych zadań wymaga przygotowania, przeszkolenia
a czasem również zatrudnienia pracowników o unikalnych kwalifikacjach
i możliwościach. Rozwiązanie tego problemu wykracza poza tematykę prezentowanej
pracy, ale jest warunkiem pełnego i niezakłóconego wprowadzenia rozwiązań SDSS do
codziennej praktyki gospodarczej. Może to budzić opory wśród pracowników
zwłaszcza wtedy, gdy towarzyszą temu zwolnienia i ograniczenia w zatrudnianiu
nowych osób o tradycyjnych kwalifikacjach.