Формализованное описание задачи инвестиционного проектирования

Укрупненная потоковая структура объекта моделирования и оптимизации.Для упрощения изложения и без потери общности будем ориентироваться на строительство предприятия, имеющего технологическую структуру, сходную с рассмотренной выше, т.е. на предприятии планируется построить два цеха: цех готовой продукции и цех внутризаводских полуфабрикатов. Постановка задачи инвестиционного проектирования опирается на следующую схему сырьевых и продуктовых потоков объекта инвестирования (рис. 4.1).

Поставщики i-го сырья,

Потенциальные заводы производители j-й продукции,

Потребители j-й продукции,

Доставка продукции потребителям

Доставка сырья на заводы

Рис.4.1. Схема сырьевых и продуктовых потоков проектируемого предприятия

Элементы объекта моделирования и оптимизации.Элементы объекта моделирования и оптимизации представляются в виде описывающих их системы множеств:

Потенциальные строительные площадки:

-множество потенциальных строительных площадок (точек в стране) для размещения проектируемого объекта;

Производство и сбыт продукции:

-множество видов конечной продукции, составляющей потенциальный товарный ассортимент проектируемого предприятия;

-множество видов внутризаводских полуфабрикатов, необходимых для производства продукции потенциального товарного ассортимента;

-множество доступных для приобретения различных видов технологических схем (оборудования) разной производительности, которые могут быть использованы на проектируемом предприятии для производства конечной (готовой) продукции;

-множество доступных для приобретения различных видов технологических схем (оборудования) разной производительности, которые могут быть использованы на проектируемом предприятии для производства внутризаводских полуфабрикатов;

-множество потенциальных технологических способов производства конечной продукции j-го вида;

-множество потенциальных технологических способов производства внутризаводских полуфабрикатов f-го вида;

-множество потенциальных рецептур производства конечной продукции j-го вида;

-множество потенциальных рецептур производства внутризаводских полуфабрикатов f-го вида;

-множество потенциальных потребителей продукции j-го вида, производимой на предприятии, размещаемом в s-й точке страны.

Поставки и потребление сырья:

-множество видов сырья, необходимого проектируемому предприятию для производства конечной продукции и полуфабрикатов;

-множество потенциальных поставщиков i-го вида сырья предприятию, размещаемому в s-й точке страны;

Строительство зданий:

-множество типоразмеров потенциальных зданий цеха по производству конечной продукции с учетом условий их строительства в s-й точке территории страны;

-множество типоразмеров потенциальных зданий цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов с учетом условий их строительства в s-й точке территории страны;

-множество типоразмеров потенциальных зданий общезаводского назначения с учетом условий их строительства в s-й точке территории страны.

Негативное воздействие на окружающую среду:

В соответствии с российским законодательством негативное воздействие на окружающую среду нового построенного предприятия должно находиться в пределах допустимого уровня. Для загрязнения атмосферы это выражается в требовании отсутствия превышения приземными концентрациями выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны и вне ее установленного значения максимально разовой предельно допустимой концентрации. При отведении сточных вод в водный объект в пределах городской черты концентрация загрязняющего вещества в выпуске не должна превышать ПДК_рх или ПДК_в в зависимости от характера водопользования.

-множество видов загрязняющих веществ, которые могут попадать в атмосферу в процессе производственной деятельности предприятия;

- множество групп суммации загрязняющих веществ, которые могут попадать в атмосферу в процессе производственной деятельности предприятия;

-множество видов загрязняющих веществ θ–й группы суммации, которые могут попадать в атмосферу в процессе производственной деятельности предприятия;

-множество расчетных точек для определения концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы при выбросе их из источников предприятия, размещаемого в s-й точке страны;

-множество видов схем газоочистки, которые могут применяться для очистки отходящих газов от загрязняющих веществ, образующихся в процессе производственной деятельности предприятия, размещаемого в s-й точке;

-множество видов загрязняющих веществ, которые могут попадать в водные объекты в процессе производственной деятельности предприятия;

-множество видов схем водоочистки, которые могут применяться для очистки сточных вод от загрязняющих веществ, образующихся в процессе производственной деятельности предприятия;

-множество видов отходов, которые могут образовываться в процессе производственно-хозяйственной деятельности предприятия и подлежат размещению;

-множество классов опасности отходов;

- множество подгрупп отходов 5-го класса опасности;

-подмножество видов отходов k-го класса опасности, которые могут образовываться в процессе производственно-хозяйственной деятельности предприятия и подлежат размещению;

-подмножество видов отходов l-й подгруппы 5-го класса опасности, которые могут образовываться в процессе производственно-хозяйственной деятельности предприятия и подлежат размещению.

Переменные задачи.Переменные рассматриваемой задачи инвестиционного проектирования нового предприятия являются неотрицательными действительными, бинарными и целочисленными переменными.

Производство и сбыт продукции:

- мощность по выпуску конечной продукции предприятия, располагаемого в s-й точке страны, т/год;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о строительстве предприятия в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем производства j–й готовой продукции на проектируемом предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о производстве j-й продукции в s-й точке размещения предприятия, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем сбыта j–й готовой продукции w-му потребителю предприятием, размещаемым в s-й точке, т/год;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о сбыте j–й готовой продукции w-му потребителю предприятием, размещаемым в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем g-го вида, устанавливаемых на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, для производства конечной продукции;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение об использовании технологических схем g-го вида для производства конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем производства j–й конечной продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

Производство внутризаводских полуфабрикатов:

- годовой объем производства f–го внутризаводской полуфабрикат будет производиться на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем h-го вида, устанавливаемых для производства внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение об использовании технологических схем h-го вида для производства внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем производства f–го внутризаводского полуфабриката с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа его изготовления и r-й рецептуры на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

Поставки и потребление сырья:

- годовая потребность предприятия, размещаемого в s-й точке страны, в сырье i–го вида, т/год;

- годовые поставки p-м поставщиком сырья i–го вида предприятию, размещаемому в s-й точке страны, т/год;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о поставках p-м поставщиком сырья i–го вида предприятию, размещаемому в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

Строительство зданий:

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о строительстве на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, здания цеха u-го типоразмера для производства конечной продукции, и равная 0 в противном случае;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о строительстве на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, здания цеха u-го типоразмера для производства внутризаводских полуфабрикатов, и равная 0 в противном случае;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение о строительстве на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, общезаводских объектов (зданий) u-го типоразмера, и равная 0 в противном случае;

Загрязнение атмосферы:

- максимальная мощность выброса d–го загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу без очистки из источника цеха по производству конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, г/сек;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем g-го вида, одновременно занятых производством j-й продукции с использованием t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, которые применяются для оценки максимальной концентрации d-го загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы при функционировании предприятия, размещаемого в s-й точке страны;

- суммарная мощность предотвращенного выброса d-го вещества в атмосферу в цехе по производству конечной продукции на s-м предприятии, г/сек;

- мощность предотвращенного выброса d-го вещества в атмосферу в результате использования системы газоочистки v-го вида в цехе по производству конечной продукции на s-м предприятии, г/сек;

- бинарная переменная равная 1, если принимается решение об использовании системы газоочистки v-го вида в цехе по производству конечной продукции на s-м предприятии, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем d-го загрязняющего вещества, образующегося в цехе по производству конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, которое может попасть в атмосферу, т/год;

- годовой объем предотвращаемого выброса d–го загрязняющего вещества в атмосферу, в результате установки газоочистного оборудования в цехе по производству конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- годовой объем выбросов d–го загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу после очистки на газоочистном оборудовании в цехе по производству конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- максимальная мощность выброса d–го загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу без очистки из источника цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, г/сек;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем h-го вида, одновременно занятых производством f-го внутризаводского полуфабриката с использованием t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, которые применяются для оценки максимальной концентрации d-го загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы при функционировании предприятия, размещаемого в s-й точке страны;

- суммарная мощность предотвращенного выброса d-го вещества в атмосферу в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на s-м предприятии, г/сек;

- мощность предотвращенного выброса d-го вещества в атмосферу в результате использования системы газоочистки v-го вида в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на s-м предприятии, г/сек;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение об установке газоочистного оборудования в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем d-го загрязняющего вещества, образующегося в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, которое может попасть в атмосферу, т/год;

- годовой объем предотвращаемого выброса d–го загрязняющего вещества в атмосферу, в результате установки газоочистного оборудования в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- годовой объем выброса d–го загрязняющего вещества в атмосферу после установки газоочистного оборудования в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов предприятия, размещаемого в s-й точке страны, т/год.

Загрязнение водных объектов:

- средний часовой объем производственных сточных вод, поступающих в водный объект из выпуска предприятия, размещаемого в s-й точке страны, м³/час;

- максимальная мощность сброса d–го загрязняющего вещества, поступающего в водный объект без очистки из цеха по производству конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, г/час;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем g-го вида, одновременно занятых производством j-й продукции с использованием t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, которые применяются для оценки максимальной концентрации d-го загрязняющего вещества в сточной воде (в выпуске) при функционировании предприятия, размещаемого в s-й точке страны;

- максимальная мощность сброса d–го загрязняющего вещества, поступающего в водный объект без очистки из цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, г/час;

- целочисленная переменная, соответствующая количеству технологических схем h-го вида, одновременно занятых производством f-го внутризаводского полуфабриката с использованием t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, которые применяются для оценки максимальной концентрации d-го загрязняющего вещества в сточной воде (в выпуске) при функционировании предприятия, размещаемого в s-й точке страны;

- суммарная мощность предотвращенного сброса d-го вещества в водный объект из источников сброса s-го предприятия, г/час;

- суммарная мощность предотвращенного сброса d-го загрязняющего вещества в водный объект в результате использования системы водоочистки v-го вида на s-м предприятии, г/час;

- бинарная переменная равная 1, если принято решение об установке водоочистного оборудования на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, и равная 0 в противном случае;

- годовой объем d-го загрязняющего вещества, образующегося в цехе в процессе функционирования предприятия, размещаемого в s-й точке страны, отводимый в водный объект без очистки, т/год;

- годовой объем предотвращаемого сброса d–го загрязняющего вещества в водный объект в результате установки водоочистного оборудования на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- годовой объем d–го загрязняющего вещества, поступающего в водный объект после очистки из выпуска предприятия, размещаемого в s-й точке страны, т/год;

Негативное воздействие на окружающую среду при размещении отходов:

- годовой объем размещения отходов d–го вида, образующихся на предприятии, строящемся в s-й точке страны, т/год;

- годовой объем размещения отходов k–го класса опасности, образующихся на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год;

- годовой объем размещения отходов l-й подгруппы5–го класса опасности, образующихся на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, т/год.

Удельные технико-экономические, эколого-экономические и экономические показатели. Для формирования системы ограничений используются следующие удельные показатели:

Производство конечной продукции:

- время на производство единицы j–й продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, час/т;

-годовой эффективный фонд времени работы одной технологической линии (схемы) g-го типа, используемой для производства конечной продукции, час/(год×ед.);

- капитальные затраты, связанные с приобретение оборудования одной технологической линии (схемы) g-го вида для производства конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, доставкой оборудования, его монтажом и наладкой, руб./ед.;

- составляющая себестоимости производства единицы j–й продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры без учета затрат на сырье, внутризаводские полуфабрикаты, эксплуатацию зданий, средозащитного оборудования и ряда других условно-постоянных текущих затрат, осуществляемых на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./т;

- цена единицы j–й продукции, руб./т.

Производство внутризаводских полуфабрикатов:

- время на производство единицы f–го внутризаводского полуфабриката с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа его изготовления и r-й рецептуры, час/т;

-годовой эффективный фонд времени работы одной технологической линии (схемы) h-го типа, используемого для производства внутризаводских полуфабрикатов, час/(год×ед.);

- капитальные затраты, связанные с приобретение оборудования одной технологической линии (схемы) h-го вида для производства внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, доставкой оборудования, его монтажом и наладкой, руб./ед.;

- составляющая себестоимости производства единицы f–го внутризаводского полуфабриката с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа его изготовления и r-й без учета затрат на сырье, внутризаводские полуфабрикаты, эксплуатацию зданий, средозащитного оборудования и ряда других условно-постоянных текущих затрат, осуществляемых на предприятии, размещаемом в s-й точке страны руб./т;

Потребление сырья и внутризаводских полуфабрикатов:

- норма расхода сырья i-го вида на производство единицы j–й продукции с использованием r-й рецептуры, т/т;

- норма расхода внутризаводского полуфабриката f-го вида на производство единицы j–й продукции с использованием r-й рецептуры, т/т;

- норма расхода сырья i-го вида на производство единицы внутризаводского полуфабриката f-го вида с использованием r-й рецептуры, т/т;

- планово-заготовительная цена единицы i–го сырья, поступающего на s-е предприятие от p-го поставщика, руб./т.

Строительство и эксплуатация здания цеха по производству конечной продукции:

- площадь помещения здания u-го типоразмера, необходимая для размещения технологического оборудования в цехе по производству конечной продукции на предприятии, строящемся в s-м районе страны, м²;

- объем помещения здания u-го типоразмера, необходимый для размещения технологического оборудования в цехе по производству конечной продукции на предприятии, строящемся в s-м районе страны, м²;

- площадь помещения цеха по производству конечной продукции, необходимая для размещения одной технологической схемы (линии) g-го вида (с учетом административных и других помещений), м²/ед.;

- объем помещения цеха по производству конечной продукции, необходимый для размещения одной технологической схемы (линии) g-го вида (с учетом административных и других помещений), м³/ед.;

- капитальные затраты, связанные со строительством здания цеха u-го типоразмера для производства конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб.;

- годовые текущие затраты, связанные с эксплуатацией здания цеха u-го типоразмера для производства конечной продукции на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./год.

Строительство здания цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов:

- площадь помещения здания u-го типоразмера, необходимая для размещения технологического оборудования в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, строящемся в s-м районе страны, м²;

- объем помещения здания u-го типоразмера, необходимый для размещения технологического оборудования в цехе по производству внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, строящемся в s-м районе страны, м²;

- площадь помещения цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов, необходимая для размещения одной технологической схемы (линии) h-го вида (с учетом административных и других помещений), м²/ед.;

- объем помещения цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов, необходимый для размещения одной технологической схемы (линии) h-го вида (с учетом административных и других помещений), м³/ед.;

- капитальные затраты, связанные со строительством здания цеха u-го типоразмера для производства внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб.;

- годовые текущие затраты, связанные с обслуживанием здания цеха u-го типоразмера для производства внутризаводских полуфабрикатов на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./год.

Строительство зданий общезаводского назначения:

- максимальная мощность предприятия, на которую ориентируются проектировщики при выборе зданий общезаводского назначения u-го типоразмера с учетом условий строительства в s-й точке территории страны, т/год;

- капитальные затраты, связанные со строительством общезаводских объектов (здания) u-го типоразмера на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб.;

- годовые текущие затраты, связанные с эксплуатацией общезаводских объектов (здания) u-го типоразмера на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./год.

Загрязнение атмосферы:

- количество d-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу без очистки при производстве единицы j–й продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, т/т;

- количество d-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу при производстве единицы внутризаводского полуфабриката f-го вида с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, т/т;

- количество d-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу без очистки за 1 секунду при производстве j–й продукции на одной g-й технологической линии (схеме) с использованиемt-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, г/сек;

- количество d-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу без очистки за 1 секунду при производстве f–го внутризаводского полуфабриката на одной h-й технологической линии (схеме) с использованием t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, г/сек;

- коэффициент очистки (улавливания) отходящих газов от d-го загрязняющего вещества системой газоочистки v-го вида;

- приземная концентрация d-го загрязняющего вещества в q-й расчетной точке при мощности выброса в атмосферу 1 г/сек из источника (трубы) цеха по производству конечной продукции предприятия, размещаемого в s-й точке страны, ;

- приземная концентрация d-го загрязняющего вещества в q-й расчетной точке при мощности выброса в атмосферу 1 г/сек из источника (трубы) цеха по производству внутризаводских полуфабрикатов предприятия, размещаемого в s-й точке страны, ;

- дифференцированные ставки платежей за выброс 1 тонны d-го загрязняющего вещества в атмосферу в пределах установленных нормативов предприятием, размещаемом в s-й точке страны, руб./т.

- капитальные затраты, связанные с приобретением и монтажом системы газоочистки v-го вида на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб.;

- годовые текущие затраты, связанные с эксплуатацией системы газоочистки v-го вида на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./год.

Загрязнение водных объектов:

- количество d-го загрязняющего вещества, сбрасываемого в водный объект без очистки при производстве единицы j–й продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, т/т;

- объем производственных сточных вод, отводимых в водный объект при производстве единицы j–й конечной продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, м³/т;

- количество d-го загрязняющего вещества, сбрасываемого в водный объект при производстве единицы внутризаводского полуфабриката f-го вида с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, т/т;

- объем производственных сточных вод, отводимых в водный объект при производстве единицы f–го внутризаводского полуфабриката с использованием h-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, м³/т;

- коэффициент очистки производственных сточных вод от d-го загрязняющего вещества системой водоочистки v-го вида;

- дифференцированные ставки платежей за сброс 1 тонны d-го загрязняющего вещества в водный объект в пределах установленных нормативов предприятием, размещаемом в s-й точке страны, руб./т;

- капитальные затраты, связанные с созданием системы газоочистки v-го вида на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб.;

- годовые текущие затраты, связанные с эксплуатацией системы водоочистки v-го вида на предприятии, размещаемом в s-й точке страны, руб./год.

Негативное воздействие на окружающую среду при размещении отходов:

- количество d-го отхода, отправляемого на размещение при производстве единицы j–й продукции с использованием g-х технологических схем, t-го технологического способа ее изготовления и r-й рецептуры, т/т;

- количество отхода d-го вида, отправляемого на размещение в результате производст