Система управления инвестиционной деятельностью вертикально-интегрированной нефтяной компании

На правах рукописи

Акопов Андраник Сумбатович

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ВЕРТИКАЛЬНО-ИНТЕГРИРОВАННОЙ НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ

Специальность 05.13.11. – «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2009 г.

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центральном экономико-математическом институте РАН

Официальные оппоненты: чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н., профессор

Поспелов Игорь Гермогенович,

д.ф.-м.н., профессор

Кузнецов Евгений Борисович,

д.т.н., профессор

Цыганов Владимир Викторович.

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт системного анализа РАН

Защита состоится на заседании Диссертационного Совета Д002.017.02 Учреждения Российской академии наук Вычислительного центра им. А.А.Дородницына РАН по адресу: 119333, Москва, Вавилова, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Вычислительного центра им. А.А.Дородницына РАН

Автореферат разослан ___________ 200_ г.

Учёный секретарь Диссертационного Совета Д 002.017.02

д.ф.-м.н., профессор В. В. Рязанов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Деятельность вертикально интегрированных нефтяных компаний (ВИНК) характеризуется высокой сложностью управленческих решений, масштаб и стоимость которых, в большинстве случаев, существенно выше, чем в других сегментах экономики.

Актуальность темы исследования обусловлена следующими факторами.

Первое, высока стоимость неадекватных управленческих решений в ВИНК. В частности, существует весьма актуальная задача выявления и «отключения» отдельных нерентабельных объектов инвестиционной деятельности нефтяной компании (например, скважин, месторождений и т.д.), и связанная с ней проблема сверхвысокой стоимости ошибочных «отключений» в реальной экономической системе.

Второе, имеется принципиальная сложность управления огромным пулом инвестиционных проектов ВИНК. В силу большой размерности задачи оптимизации инвестиционного портфеля и управления акционерной стоимостью нефтяной компании, в настоящее время наблюдается существенное снижение эффективности традиционных систем управления инвестициями вследствие их дезинтегрированности.

Третье, система подготовки принятия стратегических решений ВИНК требует учета сложного механизма взаимодействия предприятий для холдинга в виде вертикально интегрированной нефтяной компании.

В настоящее время для оценки эффективности инвестиционных вложений для отраслевых сегментов ВИНК используются различные методы и инструменты. Проблемам моделирования инвестиционной деятельности ВИНК посвящены работы таких отечественных и зарубежных ученых как Цвиркун А.Д., Карибский А.В., Кульба В.В., Щепкин А.В., Лившиц В.Н., Брагинский О.Б., Леффлер У. Л., Смоляк С.А., Хачатуров В.Р., и др. Важной проблемой ВИНК является оптимизация транспортных потоков на долгосрочную перспективу. Эффективный метод решения транспортной задачи разработан лауреатом Нобелевской премии академиком Канторовичем Л.В.

Проблемам развития компьютерных методов моделирования (в частности, поддерживающих принципы системной динамики) посвящены работы Форрестера Дж., Медоуса Д., Морриса П., Хоуга Г., Павловского Ю.Н., Емельянова В.В., и др.

Одним из подходов к прогнозированию динамики спроса и цен на нефтепродукты является использование технологии CGE-моделирования (вычислимые модели общего равновесия), научно-практические возможности которой исследованы в работах Леонтьева В.В., Йохансена Л.А., Диксона П.Б., Тайэлора Л., Харберга А., Скарфа Х., Фельштейна А., Шаха А., Макарова В.Л., Бахтизина А.Р., Бекларян Г.Л., и др.

Особый интерес заслуживают работы в области разработки и применения генетических оптимизационных алгоритмов и интеллектуальных систем. Наиболее важные работы в этой области представлены Холландом Дж., Гольдбергом Д.Е., Греффенестеном Дж., Журавлевым Ю.И., Рудаковым К.В., Эрлихом А.И., Хорошевским В.Ф., Курейчиком В.В., Еремеевым А.В. и др.

Целью диссертации является разработка научно-обоснованных моделей, методов и системы оптимального стратегического управления инвестиционной деятельностью вертикально-интегрированной нефтяной компании (ВИНК) реализованных в рамках программного комплекса, представляющего собой: совокупность разработанных моделей управления инвестициями ключевых звеньев ВИНК, реализуемых методами компьютерного моделирования, и позволяющих решать различные управленческие задачи; разработанный генетический оптимизационный алгоритм с угасающей селекцией, обеспечивающий эффективную процедуру поиска квазиоптимальных инвестиционных решений для максимизации акционерной стоимости ВИНК при различных ограничениях; интеграцию компьютерных моделей звеньев ВИНК с корпоративным информационным хранилищем.

Цель исследования обусловила необходимость постановки и решения следующих задач.

1. Анализ существующих методов и инструментальных средств, предназначенных для управления инвестиционными проектами в нефтедобыче и нефтепереработке, а также компьютерных методов моделирования инвестиционной деятельностью ВИНК.
2. Анализ организационной структуры ВИНК, программных методов управления и существующих систем поддержки принятия решений вертикально-интегрированных нефтяных компаний.
3. Разработка укрупненной модели оценки акционерной стоимости ВИНК для выявления ключевых управляющих факторов, влияющих на капитализацию компании и направлений дальнейшего развития модели.
4. Разработка интегрированной модели управления инвестициями ключевых звеньев ВИНК (нефтедобычи, транспортировки, нефтепереработки и сбыта), обеспечивающей возможность максимизации ее акционерной стоимости.
5. Разработка модели управления инвестициями нефтегазодобывающего объединения (НГДО), отличительной особенностью, которой является дифференцированный принцип формирования проектов в нефтедобыче по месторождениям, что позволяет выявлять и «отключать» инвестиции в нерентабельные объекты эксплуатации, обеспечивая влияние на акционерную стоимость ВИНК. Данная модель является звеном в интегрированной системе управления инвестициями ВИНК.
6. Разработка модели управления транспортировкой товарной нефти, отличительной особенностью которой является реализация возможности оптимизации распределения сырья по направлениям поставок, в условиях динамически меняющихся объемов на входе (в пунктах отправки) и выходе (в конечных пунктах) внутренних и внешних маршрутов. Данная модель интегрирована с моделями звеньев нефтедобычи и нефтепереработки.
7. Разработка модели управления инвестициями нефтеперерабатывающего завода (НПЗ), отличительной особенностью, которой является реализация возможности реконфигурирования схемы построения НПЗ в зависимости от капиталовложений и спроса со стороны конечных потребителей во времени и интегрированность с моделями других звеньев ВИНК (нефтедобычи и транспортной системы), что позволило учесть цикл нефтепереработки в рамках единого инвестиционного процесса.
8. Разработка модели сбыта нефтепродуктов, интегрированной с моделью звена нефтепереработки, относящейся к классу CGE-моделей.
9. Разработка генетического алгоритма с угасающей селекцией, предназначенного для оптимизации акционерной стоимости ВИНК с учетом системы корпоративных ограничений и предпочтений.
10. Разработка алгоритмов и процедур, позволяющих решить важнейшую задачу ВИНК – максимизировать ее акционерную стоимость за счет эффективного управления инвестиционным капиталом.
11. Разработка и внедрение информационно-аналитической системы поддержки принятия инвестиционных решений ВИНК, особенностью которой является интеграция моделей звеньев ВИНК (реализованных на системе Powersim) с корпоративным информационным хранилищем (SAP BW) и оптимизационным модулем (реализованным на C++). Использование такой архитектуры позволяет осуществлять эффективное управление сверхбольшим пулом инвестиционных проектов.

Основным объектом изучения данной работы является внутрикорпоративная инвестиционная стратегия вертикально-интегрированной нефтяной компании и ее ключевых звеньев:

• геологоразведка и нефтедобыча;
• транспортная система;
• нефтепереработка;
• сбыт нефтепродуктов.

При этом инвестиционная политика ВИНК рассматривается с учетом сложного взаимодействия показателей деятельности звеньев (через механизм перекрестных и обратных связей), наличием системы корпоративных ограничений и предпочтений, главным из которых является капитализация компании с учетом инфраструктурных особенностей (транспортной системы).

Основным предметом исследования данной работы являются программные средства управления инвестиционной деятельностью ВИНК, характеризуемой сложным механизмом взаимовлияния ключевых показателей деятельности холдинговой компании; необходимостью одновременного рассмотрения инвестиционных проектов по всем ключевым звеньям ВИНК; необходимостью принятия во внимание инфраструктурных особенностей (транспортной и сбытовой системы) и др.

Методическая база и методология исследования.

Предлагаемый в диссертации подход к разработке системы поддержки принятия решений ВИНК основан на использовании инструментальных методов компьютерного моделирования; теории эвристических оптимизационных алгоритмов; методов линейного программирования и эконометрического анализа; технологии CGE-моделирования и численных методов нелинейного программирования.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, определяется корректным применением теории управления и принятия решений, эконометрики, экономико-математического анализа и компьютерного моделирования.

Обоснованность теоретических разработок подтверждена вычислительными экспериментами на персональных компьютерах, результаты которых позволяют сделать вывод об адекватности разработанных моделей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанное математическое и программное обеспечение системы управления инвестиционной деятельностью ВИНК для:

• укрупненного подхода к оценке акционерной стоимости ВИНК;
• интегрированного подхода к моделированию звеньев ВИНК и оценке акционерной стоимости.

2. Разработанный генетический алгоритм с угасающей селекцией, предназначенный для оптимизации акционерной стоимости ВИНК.
3. Разработанная процедура поиска квазиоптимальных инвестиционных решений ВИНК.
4. Компьютерная реализация информационной системы поддержки принятия инвестиционных решений ВИНК.

Научная новизна.

К наиболее существенным научным результатам относятся следующие:

1. впервые технически реализована система оптимизации портфеля инвестиционных проектов одновременно по всем звеньям ВИНК, что позволяет, в частности, оптимизировать акционерную стоимость;
2. разработана укрупненная модель ВИНК для первичной оценки акционерной стоимости, в которой в отличие от других существующих моделей ВИНК, реализована высокая степень детализации влияющих факторов, среди которых один из наиболее важных - динамика перехода скважин из нового фонда в старый с соответствующим изменением объемов добычи;
3. разработан новый методологический и программный инструментарий, позволяющий оценивать показатели эффективности инвестиционных проектов, с учетом обратных зависимостей между внутренними характеристиками как на уровне отдельных звеньев ВИНК, так и по компании в целом;
4. впервые использована технология CGE (computable general equilibrium models) для моделирования системы сбыта нефтепродуктов ВИНК, что позволяет на более качественном уровне прогнозировать динамику спроса и цен на нефтепродукты в долгосрочной перспективе;
5. разработана процедура формирования и отбора квазиоптимальных инвестиционных решений, отличительной особенностью которой является обязательное проведение анализа устойчивости портфеля инвестиционных проектов ВИНК по характеристике рентабельности;
6. для задачи максимизации акционерной стоимости ВИНК разработан новый генетический алгоритм (ГА) с правилами угасающей селекции, существенно повышающий эффективность процедуры поиска квазиоптимальных инвестиционных решений.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Совокупность результатов, полученных в диссертации, представляет собой новое достижение в области создания математического и программного обеспечения систем поддержки принятия решений для вертикально-интегрированных нефтяных компаний. Разработанная интегрированная модель управления акционерной стоимости ВИНК и ее ключевых звеньев, а также предложенная процедура поиска квазиоптимальных инвестиционных решений, предназначены для непосредственного применения на практике.

Реализация результатов работы.

Научные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, являются вкладом в теорию управления и методологию построения систем поддержки принятия стратегических решений для нефтяных компаний. Разработанные модели и методы успешно внедрены в ОАО «ЛУКОЙЛ» и используются при подготовке стратегических решений.

Апробация работы.

Результаты работы обсуждались на семинарах и конференциях: семинары лаборатории экспериментальной экономики ЦЭМИ РАН (1999, 2002, 2004, 2006, 2008), семинар «Проблемы моделирования производственных системы» (ЦЭМИ РАН, 2004), семинары «Многомерный статистический анализ и вероятностное моделирование реальных процессов» (ЦЭМИ РАН, 1998, 2000, 2003, 2004), семинары в Вычислительном Центре РАН (1999, 2005, 2008), пятый всероссийский симпозиум «Стратегическое планирование и развитие предприятий» (ЦЭМИ РАН, 2004), международная конференция «Государственное управление и новые технологии» (секция «Имитационные модели и игры в управлении природными ресурсами» (МГУ, 2004)), международная конференция «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Информационные Бизнес Системы – IBS, 2004), международный научно-практический семинар «Передовые концепции физикохимии и логистики ресурсосберегающих высоконадежных химических технологий, наукоемких производств и предприятий» (РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006) и др.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 31 печатной работе общим объемом 40 п.л. (личный вклад автора – 35 п.л.), в том числе 1 монография (лично) и 18 статей в журналах из перечня ВАК РФ (из них 3 в соавторстве).

Структура и объем.

Диссертация состоит из введения, 7 глав с выводами по каждой главе, заключения, приложений и списка литературы, содержащего 150 наименований. Общий объем работы составляет 271 страниц машинописного текста, включая 49 рисунков, 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность избранной темы диссертации, определены объект и предмет изучения, поставлены цели и задачи исследования. Отражены новизна полученных результатов, их практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов.

Первая глава диссертации посвящена анализу организационной структуры ВИНК, программным методам управления и системам принятия решений, а также содержательной постановке задачи стратегического управления инвестиционной деятельности ВИНК.

На рис.1 представлена общая классификация существующих систем управления ВИНК. Для нефтяной компании выделяются четыре уровня принятия решений и соответствующих систем:

• АСУ ТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами) – сбор и обработка первичной технологической информации;
• MES-системы (системы управления производством) – оперативное производственное (технологическое) управление;
• ERP-системы – оперативное финансово-хозяйственное управление;
• BPM-системы – стратегическое долгосрочное планирование, нацеленное на повышение экономической эффективности бизнеса.

Рис. 1 Общая классификация существующих систем управления ВИНК.

Важной характеристикой системы управления ВИНК является интегрированность всех ее подсистем (рис.1), т.е. для принятия стратегических решений верхнего уровня необходимы данные со всех нижних уровней. В результате возникает сложная задача управления сверхбольшим пулом информационных потоков, охватывающих все звенья ВИНК. Решение этой задачи потребовало построения корпоративного информационного хранилища интегрированного с разработанными компьютерными моделями звеньев ВИНК и разработки необходимого интеграционного программного обеспечения.

Разработанная в диссертации система управления инвестиционной деятельностью ВИНК относится к классу BPM-систем, и вместе с тем принципиально отличается от всех существующих систем такого класса тем, что позволяет решать важнейшую задачу ВИНК по максимизации ее акционерной стоимости при различных ограничениях и сценарных условиях.

Вторая глава посвящена разработке укрупненной модели управления акционерной стоимостью ВИНК.

Укрупненная модель представляет собой систему линейных конечно-разностных уравнений, описывающих динамику добычи нефти и скважин при различных ограничениях и сценарных условиях.

В отличие от других существующих моделей ВИНК в ней реализована высокая степень детализации влияющих факторов, среди которых один из наиболее важных - динамика перехода скважин из нового фонда в старый с соответствующим изменением объемов добычи.

В рамках такой модели изучена чувствительность выбранного оценивающего функционала (акционерная стоимость) относительно влияющих факторов.

Такая укрупненная модель оказывается достаточно адекватной в условиях отсутствия дефицита инвестиционного капитала.

Итак, в укрупненной модели все сырьевые активы дифференцируются на два фонда скважин:

• новый фонд, объем добычи, по которому наращивается за счет вновь введенных в эксплуатацию скважин с заданным начальным дебитом, и затем корректируется за счет влияния, так называемого среднего скин-фактора, понижающего итоговую продуктивность;
• старый фонд, объем добычи, по которому равномерно снижается с заданными темпами.

Описана динамика перехода скважин из нового фонда в старый во времени с соответствующим изменением добычи нефти.

Динамика добычи нефти и скважин

Введем следующие обозначения: - начальный дебит новых скважин, тонн/сут. – экзоген.*