Kaupungin talousjohtajan tekoälyratkaisu

Kuinka kaupungit ja kunnat voivat saada enemmän irti talousarviostaan tekoälypohjaisen salkunoptimoinnin avulla

Tiivistelmä: Kuntien talousarvioiden ongelmana ei ole pelkästään rahan puute, vaan myös sen optimaalinen jakaminen

Entä jos kaupunki voisi samalla investointibudjetilla kunnostaa enemmän kouluja, modernisoida enemmän infrastruktuuria ja saavuttaa suuremman yhteiskunnallisen kokonaishyödyn – pelkästään yhdistelemällä suunnitellut hankkeensa paremmin?

Kuntien talousarviosuunnittelu kuuluu julkishallinnon monimutkaisimpiin päätöksentekotehtäviin.

Kaupungin talousjohtajat, talousvastaavat, pormestarit ja kaupunginvaltuutetut joutuvat sovittamaan yhteen lukuisia investointihankkeita rajallisten taloudellisten ja henkilöresurssien puitteissa.

Koulut, päiväkodit, tiet, sillat, urheiluhallit, hallintorakennukset, digitalisaatio, energiansaanti, ilmastonmuutokseen sopeutuminen ja sosiaalinen infrastruktuuri kilpailevat samoista budjettivaroista.

Jokainen näistä toimenpiteistä voi sinänsä olla välttämätön, taloudellisesti järkevä tai poliittisesti toivottava.

Tästä nousee kuitenkin esiin keskeinen kysymys:

Onko kaikkien päätettyjen yksittäisten toimenpiteiden summa myös paras mahdollinen yhdistelmä koko kaupungille?

Vastausta ei voida määrittää luotettavasti pelkästään perinteisen projektien priorisoinnin avulla.

Jo 50 binäärisen projektipäätöksen kohdalla syntyy teoriassa 2^50 = 1 125 899 906 842 624 mahdollista projektikombinaatiota.

Tämä vastaa noin 1,126 biljoonaa teoreettisesti mahdollista sijoitussalkkua.

Kaupunginvaltuusto voi keskustella 50 projektista yksitellen. Se ei kuitenkaan voi manuaalisesti vertailla keskenään enempää kuin yhtä biljoonaa projektikombinaatiota.

Juuri tässä vaiheessa tekoälypohjainen matemaattinen salkun optimointi astuu kuvaan.

StratePlan yhdistää operaatiotutkimuksen menetelmiä tekoälypohjaisiin optimointimenetelmiin, jotta suuria kombinatorisia päätöksentekotiloja voidaan tutkia järjestelmällisesti.

Yhdistettynä budjettisimulaatioon voidaan verrata erilaisia taloudellisia puitteita ja hankekombinaatioita.

Ratkaiseva kysymys ei ole pelkästään: mihin hankkeisiin meillä on varaa?

Vaan: Mikä yhdistelmä suunnitelluista projekteistamme tuottaa käytettävissä olevan budjetin puitteissa suurimman määritellyn taloudellisen ja yhteiskunnallisen kokonaishyödyn?

Lisätietoja kaupungin talousarvion matemaattisesta optimoinnista.

1. Miksi kunnallinen talousarviosuunnittelu on matemaattinen salkkuongelma

Perinteinen kunnallinen talousarviosuunnittelu noudattaa vakiintunutta hallinto- ja päätöksentekoprosessia.

Toimialat ilmoittavat investointitarpeistaan. Taloushallinto tarkistaa taloudelliset liikkumavarat. Hallinto laatii talousarvioesityksen. Valiokunnat neuvottelevat. Valtuusto päättää.

Tämä menettely on välttämätön demokraattisen legitiimiyden, lakisääteisten vaatimusten ja taloudellisen vastuun varmistamiseksi.

Se ei kuitenkaan automaattisesti vastaa matemaattiseen kysymykseen siitä, mikä on kaikkien investointihankkeiden paras yhdistelmä.

Kaupunki ei päätä yksinomaan yksittäisistä hankkeista.

Se päättää koko kilpailevien toimenpiteiden kokonaisuudesta.

Jokainen hanke vaatii erilaisia resursseja:

• sijoituspääoma
• henkilöstö ja hallinnolliset resurssit
• Suunnittelu- ja rakennuskapasiteetti
• Toteutusaikataulut
• Tukirahat ja yhteisrahoitus
• Velkaantumis- ja rahoitusvapaudet
• Tulevat käyttö- ja ylläpitokustannukset

Hankkeen valinta voi vaikuttaa siihen, mitkä muut hankkeet ovat vielä rahoitettavissa tai toteutettavissa.

Uusi urheiluhalli voi esimerkiksi olla taloudellisesti ja yhteiskunnallisesti järkevä hankinta.

Jos sen rahoitus kuitenkin syrjäyttää useita kiireellisiä koulujen modernisointihankkeita, on tarkasteltava koko hankekokonaisuutta.

Kunnallisen investointiohjelman taloudellinen ja yhteiskunnallinen laatu ei synny pelkästään yksittäisten toimenpiteiden arvioinnista, vaan niiden yhdistelmästä.

2. Näkymätön päätöksentekotila: 50 kunnallista hanketta tarkoittaa yli biljoonaa yhdistelmää

Tarkastellaan esimerkkinä keskikokoista kaupunkia, jossa on suunniteltu 50 investointitoimenpidettä.

Yksinkertaistetussa binäärimallissa jokainen projekti voidaan joko valita tai jättää valitsematta.

Kun projekteja on N, mahdollisia yhdistelmiä on teoriassa 2^N.

• 10 projektia: 2^10 = 1 024 yhdistelmää
• 15 projektia: 2^15 = 32 768 yhdistelmää
• 20 projektia: 2^20 = 1 048 576 yhdistelmää
• 30 projektia: 2^30 = 1 073 741 824 yhdistelmää
• 40 projektia: 2^40 = 1 099 511 627 776 yhdistelmää
• 50 projektia: 2^50 = 1 125 899 906 842 624 yhdistelmää

50 projektin tapauksessa teoreettinen päätöksentekotila käsittää siis noin 1,126 biljoonaa yhdistelmää.

Kaikki näistä yhdistelmistä eivät kuitenkaan ole tosiasiallisesti sallittuja. Lakisääteiset velvoitteet, budjettirajoitukset, projektien väliset riippuvuussuhteet ja käytettävissä olevat resurssit rajoittavat päätöksentekotilaa.

Tästä huolimatta tämän suuruusluokan avulla voidaan ymmärtää, miksi perinteisissä budjettikeskusteluissa voidaan tarkastella vain pientä osaa kaikista mahdollisista sijoitussalkkuista.

Hyväksytty talousarvio on valittu yhdistelmä. Ilman asianmukaista matemaattista tutkimusta ei voida määrittää, onko se optimaalinen määriteltyjen tavoitteiden ja rajoitusten puitteissa.

3. Talousarviosimulaatio ja samanaikainen optimointi: ratkaiseva ero

Kuntien taloussuunnittelu ja matemaattinen salkun optimointi täyttävät erilaisia tehtäviä.

Talousarviosimulaatiossa tutkitaan, miten tulot, menot, investoinnit, lainanotto, maksuvalmius ja jatkokustannukset kehittyvät tietyillä oletuksilla.

Salkun optimoinnissa puolestaan tutkitaan, mikä hankekombinaatio saavuttaa määriteltyjen rajoitusten puitteissa suurimman panoksen tavoitteiden saavuttamiseen.

Kun nämä kaksi lähestymistapaa yhdistetään, syntyy kattavampi päätöksentekopohja.

Talousarviosimulaatio vastaa seuraaviin kysymyksiin:

• Miten kunnan talouskehittyy useiden vuosien aikana?
• Mitä investointivaroja on käytettävissä?
• Miten verotulojen muutokset vaikuttavat?
• Kuinka paljon luottoa tarvitaan?
• Miten korko- ja lyhennyskustannukset kehittyvät?
• Mitä seurauskustannuksia uusista investoinneista aiheutuu?

Matemaattinen salkun optimointi antaa vastauksen seuraaviin kysymyksiin:

• Mitkä hankkeet tulisi valita käytettävissä olevan budjetin puitteissa?
• Mikä yhdistelmä tuottaa suurimman määritellyn kokonaishyödyn?
• Mitkä toimenpiteet syrjäyttävät muut hankkeet?
• Miten pakolliset hankkeet vaikuttavat tulokseen?
• Mitä vaihtoehtoja syntyy, kun budjettirajat ovat erilaiset?
• Mikä hankekombinaatio on erityisen tehokas asetettujen rajoitusten puitteissa?

Näiden kahden lähestymistavan yhdistelmä mahdollistaa paitsi talousarvion taloudellisen kehityksen simuloinnin myös erilaisten sijoitussalkkujen matemaattisen optimoinnin.

Edellytyksenä on, että asiaankuuluvat talous- ja projektitiedot kootaan yhteen johdonmukaiseksi malliksi.

4. Käytännön esimerkki: 50 hanketta, 220 miljoonan euron investointitarve ja vain 81 miljoonan euron budjetti

Kaupungilla on käytettävissään 81 miljoonan euron investointibudjetti.

Samalla on suunnitteilla 50 investointihanketta, joiden kokonaisrahoitustarve on 220 miljoonaa euroa.

Investointitarve ylittää siis käytettävissä olevan budjetin 139 miljoonalla eurolla.

Kaupunki ei voi rahoittaa kaikkia hankkeita samanaikaisesti.

Perinteinen toimintatapa on priorisoida hankkeet kiireellisyyden, poliittisen merkityksen ja käytettävissä olevien budjettivarojen perusteella.

Mutta prioriteettijärjestys ei automaattisesti anna vastausta kysymykseen parhaasta yhdistelmästä.

Matemaattisella salkun optimoinnilla voidaan selvittää, mikä valinta 81 miljoonan euron budjettirajan puitteissa tuottaa suurimman määritellyn kokonaishyödyn.

Lisäksi voidaan ottaa huomioon sitovat hankkeet, resurssirajoitukset ja strategiset painotukset.

Mitä kysymyksiä kaupungin talousjohtaja voisi tutkia välittömästi?

• Mikä 50 hankkeen yhdistelmä tuottaa 81 miljoonan euron budjetilla suurimman mallinnetun kokonaishyödyn?
• Mitkä hankkeet valittaisiin, jos budjetti supistettaisiin 70 miljoonaan euroon?
• Mitkä lisätoimenpiteet olisivat mahdollisia 90 miljoonan euron budjetilla?
• Miten valinta muuttuu, jos tietyt koulu- ja infrastruktuurihankkeet on ehdottomasti toteutettava?
• Miten hankekokonaisuus muuttuu, jos koulutuksen tai ilmastonmuutoksen vaikutuksille annetaan suurempi painoarvo?
• Miten erilaiset investointiyhdistelmät vaikuttavat seuraaviin vuosiin?

Tuloksia voidaan verrata alkuperäiseen budjettisuunnitelmaan.

Tämä tuo esiin, millaisia taloudellisia tai yhteiskunnallisia parannuksia on mahdollista saavuttaa valitun mallin puitteissa.

Kaupungin ei välttämättä tarvitse käyttää enemmän rahaa saavuttaakseen mallinnetun suuremman kokonaisvaikutuksen. Joissakin tapauksissa riittää, että olemassa olevia investointihankkeita yhdistellään eri tavalla.

5. Mitä ”optimaalinen” tarkoittaa kunnallisessa talousarviossa?

Toisin kuin puhtaasti taloudellisessa investointipäätöksessä, kunnallisella talousarviolla on useita tavoitteita.

Kaupungin on säilytettävä taloudellinen toimintakyky, hoidettava lakisääteiset tehtävänsä ja samalla tuotettava mahdollisimman suuri yhteiskunnallinen hyöty.

Merkittäviä tavoitteita voivat olla:

• Talousarvion vakaus
• Investointi- ja rahoitusliikkumavara
• Velkataso ja korkokuorma
• Koulutus- ja hoivakapasiteetti
• Liikenteen ja infrastruktuurin laatu
• Asuntotarjonta
• CO2-päästöjen vähentäminen
• Sosiaaliset vaikutukset
• Sijainnin houkuttelevuus
• Pitkän aikavälin käyttö- ja ylläpitokustannukset

Jotta erilaisia projektikombinaatioita voidaan verrata matemaattisesti, tavoitteet on määriteltävä johdonmukaisesti.

Yksi mahdollisuus on arvioida hankkeita standardoidun vaikutusmallin avulla.

Poliittinen johto voi tämän jälkeen määrittää painotukset.

Esimerkkimallissa voitaisiin käyttää seuraavia painotuksia:

• 40 % talousarvion vakaus
• 20 % ilmastovaikutus
• 20 % sosiaalinen vaikutus
• 20 % taloudellinen kehitys

Nämä painotukset ovat vain havainnollistava esimerkki. Todelliset painotukset on määritettävä kunkin kunnan toimesta.

On myös tärkeää, että painotusta edeltävällä vaiheella taustalla olevat vaikutusindikaattorit saatetaan vertailukelpoiselle asteikolle.

Matemaattinen optimi on aina paras ratkaisu määriteltyjen tavoitteiden, arviointimallien ja rajoitusten puitteissa – se ei ole poliittisista arvovalinnoista riippumaton objektiivinen totuus.

6. Pakolliset tehtävät ja lakisääteiset vaatimukset: mitä ei voida jättää harkinnan varaan

Kuntien talousarvion optimoinnissa ei saa kohdella lakisääteisiä velvoitteita samalla tavalla kuin vapaasti valittavia investointivaihtoehtoja.

Pakolliset tehtävät, velvoittavat turvallisuustoimenpiteet ja muut laissa määrätyt menot on otettava huomioon mallinnuksessa.

Yksi mahdollinen toimintatapa on määrittää pakolliset hankkeet etukäteen.

Niihin tarvittavat varat otetaan huomioon rahoitusmallissa.

Jäljelle jäävä budjetti on tämän jälkeen käytettävissä käytettävissä olevien hankkeiden optimointiin.

Vaihtoehtoisesti pakolliset hankkeet voidaan sisällyttää optimointimalliin sitovina rajoituksina.

Tämä varmistaa, että matemaattinen haku ottaa huomioon vain sallitut budjettivaihtoehdot.

Muita rajoituksia voivat olla:

• kuntalain mukaiset vaatimukset
• Kunkin osavaltion budjettilainsäädännön vaatimukset
• Jo tehdyt sopimusvelvoitteet
• Tukilainsäädännön mukaiset käyttötarkoitukset
• Käytettävissä olevat luotto- ja rahoitusmahdollisuudet
• Henkilöstö- ja tekniset toteutusvalmiudet
• Hankkeen riippuvuussuhteet

Matemaattisesti optimoidun talousarviosuunnitelman on oltava oikeudellisesti sallittu, taloudellisesti kestävä ja organisatorisesti toteutettavissa.

7. Tukivarojen optimointi: miksi hankkeiden yhdistelmä voi olla ratkaiseva tekijä

Tukirahat ovat tärkeässä roolissa kunnallisissa investoinneissa.

Liittovaltio, osavaltiot ja Euroopan unioni tarjoavat tukiohjelmia erilaisille toimenpiteille.

Tukirahat voivat vaikuttaa merkittävästi hankkeen taloudelliseen houkuttelevuuteen.

Samalla tuet ovat usein sidottuja tiettyihin ehtoihin.

Esimerkiksi:

• Tukikelpoiset investointityypit
• Kunnan omaosuus
• Määräajat ja myöntämisajat
• Käyttötarkoituksen rajoitukset
• Yhdistämis- ja kumulointisäännöt
• Tekniset tai ekologiset vähimmäisvaatimukset

Matemaattinen salkun optimointi voi ottaa tällaiset ehdot huomioon, jos ne mallinnetaan dataa ja rajoituksina.

Tämän avulla voidaan vertailla erilaisia hankekombinaatioita ottaen huomioon niiden vaikutukset rahoituksen saantiin.

Esimerkiksi hankkeesta, jonka yksittäinen vaikutus on vähäinen, voi tulla erityisen houkutteleva, jos se korkean tukiosuuden ansiosta vaatii kunnalta vain rajoitetun oman rahoitusosuuden.

Toisaalta näennäisesti edullinen hanke voi aiheuttaa pitkällä aikavälillä korkeita kunnallisia seurannaiskustannuksia.

Ratkaiseva tekijä ei siis ole pelkästään tuen suuruus, vaan tuetun projektikombinaation kokonaisvaikutus talouteen ja yhteiskuntaan.

8. Monivuotinen talousarviosuunnittelu: Miksi paras projekti on toteutettava myös oikeaan aikaan

Kuntien investointipäätökset vaikuttavat usein useiden talousarvio vuosien ajan.

Esimerkiksi uuden koulurakennuksen rakentaminen voi aiheuttaa suunnittelukustannuksia ensimmäisenä vuonna, rakennuskustannuksia seuraavina vuosina ja pysyviä käyttökustannuksia valmistumisen jälkeen.

Realistisessa budjettisimulaatiossa on otettava huomioon nämä ajalliset yhteydet.

Merkittäviä tekijöitä voivat olla:

• Investointimenot budjettivuotta kohti
• Tukirahoituksen saanti
• Lainojen ottaminen
• Korko- ja lyhennysmaksut
• Henkilöstökustannukset
• Toiminta- ja ylläpitokustannukset
• Hankkeiden kesto
• Toimenpiteiden väliset riippuvuussuhteet

Jos käytetään usean jakson optimointimallia, projektisuunnittelua voidaan tarkastella myös ajallisten rajoitusten kannalta.

Tästä nousee esiin tärkeä lisäkysymys:

Mitkä projektit tulisi paitsi valita, myös toteuttaa millä tilikausilla?

Aikataulun optimointi edellyttää kuitenkin asianmukaisia tietoja ja mallia, jossa otetaan nimenomaisesti huomioon projektien aloitusajankohdat, kestoajat ja vuosikohtaiset rahoitusrajoitukset.

9. Vaihtoehtokustannukset: Mitä poliittinen prioriteetti maksaa?

Kuntapolitiikassa on tehtävä päätöksiä, jotka eivät perustu yksinomaan taloudellisiin tunnuslukuihin.

Demokraattinen legitiimiys, yhteiskunnalliset tarpeet ja poliittiset tavoitteet ovat välttämättömiä osia talousarviosuunnittelussa.

Matemaattinen optimointi voi kuitenkin auttaa tekemään eri päätösten vaikutuksista läpinäkyvämpiä.

Oletetaan, että kaupungilla on laskettu investointisalkku.

Kaupunginvaltuusto päättää tämän jälkeen sisällyttää sitovasti uuden hankkeen.

Tämä muuttaa muiden toimenpiteiden käytettävissä olevaa budjettia.

Salkkua optimoidaan uudelleen.

Kummankin skenaarion vertailu voi osoittaa:

• Mitkä muut hankkeet jäävät pois
• miten kokonaisvaikutus muuttuu
• mitä lisäkustannuksia syntyy
• Mitä vaikutuksia rahoitukseen syntyy
• miten määritellyt vaikutusindikaattorit muuttuvat

Mallinnettujen tulosten välinen ero voidaan tulkita lisävaatimuksen aiheuttamaksi taloudelliseksi tai yhteiskunnalliseksi menetetyksi mahdollisuudeksi.

Edellytyksenä on, että tavoitteet ja arviointikriteerit pysyvät johdonmukaisina.

Poliittiset päättäjät päättävät edelleen tavoitteista ja prioriteeteista. Matematiikka tekee eri vaihtoehtojen seurauksista ymmärrettäviä.

10. Ex ante ex postin sijaan: budjettipäätösten parantaminen ennen toteutusta

Kuntatalouden valvonta tutkii muun muassa, käytetäänkö julkisia varoja laillisesti, taloudellisesti ja tarkoituksenmukaisesti.

Merkittävä osa tästä valvonnasta tapahtuu toteutuksen jälkeen tai sen aikana.

Investointihankkeiden valinta tehdään kuitenkin jo ennen tätä.

Juuri tässä ex ante -optimointi astuu kuvaan.

Siinä tarkastellaan mahdollisia investointiyhdistelmiä ennen kuin taloudellisia sitoumuksia tehdään tai hankkeita käynnistetään.

Tämän ansiosta erilaisia budjettivaihtoehtoja voidaan verrata toisiinsa jo varhaisessa vaiheessa.

Esimerkiksi:

• Hallinnon talousarvioesitys
• Matemaattisesti optimoitu hankekombinaatio
• Poliittisesti mukautettu hankekombinaatio
• Investointisalkku supistetulla budjetilla
• Sijoitussalkku, johon on saatu lisärahoitusta

Tulokset mahdollistavat perustellumman keskustelun taloudellisista ja yhteiskunnallisista tavoitteiden ristiriidoista.

Ennakkooptimointi ei korvaa talousarvion valvontaa. Se täydentää sitä tarjoamalla matemaattisen päätöksentekopohjan ennen pääoman sitomista.

11. StratePlan: tekoälypohjainen matemaattinen salkun optimointi kunnallisiin investointeihin

StratePlan on kehitetty monimutkaisten investointi- ja projektisalkkujen matemaattiseen optimointiin.

Teknologia yhdistää operaatiotutkimuksen menetelmiä tekoälypohjaisiin optimointilähestymistapoihin.

Keskiössä ei ole yksittäisten hankkeiden erillinen arviointi, vaan niiden mahdollisten yhdistelmien tutkiminen.

Perustavanlaatuisen taloudellisen optimointimallin luomiseksi tarvitaan aluksi vain kolme tietoa kustakin projektista:

1. Projektitunnus: Toimenpiteen yksilöivä tunniste
2. Kulut: Suunnitellut menot tai investoinnit
3. Tulot: Odotetut tulot tai taloudelliset tuotot

Lisäksi määritellään käytettävissä oleva investointibudjetti.

Tiedot voidaan esimerkiksi siirtää olemassa olevasta Excel-projektiluettelosta.

Maximize Net Contribution -mallissa keskitytään odotetun nettoarvon maksimointiin määriteltyjen rajoitusten puitteissa.

Salkun ROI voidaan lisäksi esittää taloudellisena tunnuslukuna.

Kunnallisille vaikutustavoitteille, joita ei voida ilmaista suoraan euroina, tarvitaan lisäarviointiparametreja ja sopiva vaikutusmalli.

Laajennetut optimointimallit voivat ottaa huomioon muun muassa seuraavat näkökohdat:

• Strategiset painotukset
• Pakolliset hankkeet
• Hankkeiden väliset riippuvuussuhteet
• Resurssi- ja kapasiteettirajoitukset
• Monivuotiset budjettitavoitteet
• Aikarajoitukset
• Riski- ja kestävyyskriteerit

Näiden vaatimusten konkreettinen huomioon ottaminen edellyttää, että ne kuvataan teknisesti ja asiantuntijatasolla kyseisessä mallissa.

StratePlan mahdollistaa näin siirtymisen pelkästä projektien priorisoinnista matemaattisesti tuettuun investointisalkkujen valintaan.

12. Kaupunginvaltuustossa: Mitä budjettikysymyksiä voidaan tutkia matemaattisesti?

Talousarviosimuloinnin ja salkun optimoinnin yhdistelmä on erityisen merkityksellinen, kun verrataan keskenään erilaisia poliittisia ja taloudellisia skenaarioita.

Skenaario A: Nykyinen investointibudjetti

Kaupungin talousjohtaja kysyy:

”Mikä yhdistelmä 50 projektistamme tuottaa määritellyn suurimman kokonaishyödyn käytettävissä olevan investointibudjetin puitteissa?”

Hankkeet mallinnetaan yhdessä ja optimoidaan määriteltyjen rajoitusten puitteissa.

Skenaario B: Vähentyneet talousarviovarat

Kaupunginjohtaja kysyy:

”Mitkä toimenpiteet meidän tulisi valita, jos joudumme supistamaan investointibudjettiamme 15 %?”

Budjettirajoitusta mukautetaan ja salkkua lasketaan uudelleen.

Skenaario C: Koulujen ja koulutuksen investointien priorisointi

Kaupunginvaltuuston jäsen kysyy:

”Miten investointisalkkumme muuttuu, jos painotamme koulutustoimenpiteitä enemmän?”

Vastaavat vaikutusparametrit mukautetaan ja uusi hankekombinaatio lasketaan.

Skenaario D: Pakollisten toimenpiteiden sisällyttäminen velvoittavasti

Talousvastaava kysyy:

”Mitä vaikutuksia on sillä, että tietyt infrastruktuuritoimenpiteet on pakko toteuttaa?”

Kyseiset hankkeet otetaan huomioon pakollisina rajoituksina.

Skenaario E: Lisärahoitus

Eräs valiokunnan jäsen kysyy:

”Mitä lisätoimenpiteitä voisimme toteuttaa, jos lisärahoitusta myönnettäisiin?”

Rahoitusparametreja mukautetaan ja salkkua optimoidaan uudelleen uusien olosuhteiden mukaisesti.

Muutetaan budjettioletuksia. Lasketaan hankekombinaatio uudelleen. Verrataan taloudellisia ja yhteiskunnallisia vaikutuksia. Tehdään perustellumpia päätöksiä.

13. Organisaation edellytykset: Miten kunta voi ottaa käyttöön matemaattisen optimoinnin

Tekoälypohjaisen budjettioptimoinnin käyttöönotto ei ole pelkästään tekninen tehtävä.

Se edellyttää selkeää organisatorista ja asiantuntijayhteistyötä.

Taloushallinnon on määriteltävä yhdessä asianomaisten osastojen kanssa, mitkä hankkeet otetaan huomioon ja mitkä tiedot ovat käytettävissä.

Lisäksi oikeudelliset ja poliittiset vaatimukset on mallinnettava ymmärrettävällä tavalla.

Mahdollinen käyttöönottoprosessi käsittää viisi vaihetta.

Vaihe 1: Investointihankkeiden kokoaminen

Kunta laatii yhteisen yleiskatsauksen kaikista merkittävistä investointitoimenpiteistä.

Lähtökohtana voidaan käyttää olemassa olevia Excel-luetteloita tai muita jäsenneltyjä hanketietoja.

Vaihe 2: Taloudellisten puitteiden määrittäminen

Taloushallinto määrittelee käytettävissä olevan budjetin sekä kuhunkin malliin liittyvät taloudelliset rajoitukset.

Vaihe 3: Pakollisten hankkeiden ja riippuvuussuhteiden kartoittaminen

Lakisääteiset toimenpiteet, jo tehdyt sitoumukset ja merkittävät hankkeiden väliset riippuvuussuhteet otetaan huomioon.

Vaihe 4: Taloudellisten ja yhteiskunnallisten tavoitteiden määrittäminen

Kunta määrittelee, mitä tavoitearvoja pyritään optimoimaan ja miten eri vaikutuksia voidaan vertailla keskenään.

Vaihe 5: Salkkujen laskeminen ja poliittinen arviointi

Lasketut hankekombinaatiot verrataan aiempaan suunnitteluun.

Tulokset toimivat päätöksenteon perustana hallinnolle, valiokunnille ja kaupunginvaltuustolle.

Matemaattinen optimointi ei korvaa kuntien toimivaltaa eikä demokraattisia päätöksentekomenettelyjä. Se luo niiden toteuttamiselle ylimääräisen, läpinäkyvän perustan.

14. Mitä tekoälypohjainen talousarvion optimointi tarkoittaa Frankfurtille, Kölnille, Wormsille ja muille kaupungeille?

Kunnat eroavat toisistaan huomattavasti asukasluvun, taloudellisen vahvuuden, investointitarpeiden ja oikeudellisten puitteiden suhteen.

Matematiikan kannalta peruskysymys on kuitenkin samanlainen.

Mikä suunniteltujen investointitoimenpiteiden yhdistelmä tuottaa käytettävissä olevien varojen puitteissa suurimman määritellyn kokonaishyödyn?

Suurissa kaupungeissa jo pienetkin prosentuaaliset muutokset taloudellisessa arvonlisäyksessä voivat vaikuttaa huomattaviin absoluuttisiin summiin.

Kun mallinnettu investointivolyymi on miljardi euroa, yksi prosentti vastaa laskennallisesti 10 miljoonaa euroa.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että salkun optimointi johtaisi automaattisesti yhden prosentin säästöön tai vastaavaan budjettivaroihin vapautumiseen.

Korkeampaa yhteiskunnallista vaikutusindeksiä ei myöskään voida suoraan rinnastaa rahallisiin säästöihin.

Todelliset parannusmahdollisuudet on laskettava konkreettisten projekti- ja budjettitietojen perusteella.

Esimerkiksi Frankfurtin, Kölnin tai Wormsin kaltaisissa kaupungeissa voi nousta esiin seuraavia kysymyksiä:

• Mikä koulu- ja infrastruktuuritoimenpiteiden yhdistelmä tuottaa investointibudjetin puitteissa suurimman määritellyn vaikutuksen?
• Miten kunnallisia kiinteistösijoituksia voidaan yhdistellä taloudellisesti paremmin?
• Mitä toimenpiteitä tulisi asettaa etusijalle, kun budjettivarat ovat niukat?
• Mitkä hankkeet voidaan toteuttaa järkevästi yhdessä, kun otetaan huomioon tukirahat ja jatkokustannukset?
• Miten investointisalkku muuttuu eri poliittisten prioriteettien mukaan?

Taloudellinen vipuvaikutus ei välttämättä piile lisäbudjettivaroissa, vaan mahdollisesti jo suunniteltujen toimenpiteiden paremmassa valinnassa ja yhdistämisessä.

15. Kaupungin talousjohtaja strategisena salkun arkkitehtina

Kunnan taloushallinnon rooli ulottuu paljon pelkkää kirjanpitoa pidemmälle.

Kaupungin talousjohtaja ja talousvastaavat vastaavat kunnan taloushallinnosta ja osallistuvat merkittävällä tavalla strategisten talousarviopäätösten valmisteluun.

Matemaattinen salkun optimointi voi laajentaa tätä roolia.

Sen sijaan, että taloushallinto esittäisi pelkästään, mitkä hankkeet ovat taloudellisesti mahdollisia, se voi vertailla järjestelmällisesti erilaisia investointiyhdistelmiä keskenään.

Tämä avaa uusia mahdollisuuksia:

• Vaihtoehtoisten budjettisalkkujen läpinäkyvä vertailu
• Taloudellisten ristiriitojen ymmärrettävä arviointi
• Mallinnettujen vaihtoehtokustannusten kvantifiointi
• Poliittisten prioriteettien vertailu
• Erilaisten budjettirajoitusten tutkiminen
• Talousarviokeskustelujen perusteellisempi valmistelu

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että taloushallinto korvaisi poliittisia päätöksiä.

Se saa käyttöönsä uuden välineen, jonka avulla voidaan tuoda esiin päätösten taloudelliset ja yhteiskunnalliset seuraukset.

Yksittäisten budjettikohtien hallinnoinnista voi kehittyä entistä vahvemmin dataan ja malleihin perustuva koko kunnan investointisalkun ohjaus.

16. Johtopäätös: Kunnallinen talousarviosuunnittelu vaatii enemmän kuin priorisointia

Kaupungit ja kunnat kohtaavat merkittäviä taloudellisia ja organisatorisia haasteita.

Kasvavat investointitarpeet, rajalliset budjettivarat, ammattitaitoisen työvoiman puute ja pitkäaikaiset infrastruktuurivelvoitteet asettavat kunnallisille päätöksille entistä suurempia vaatimuksia.

Yksittäisten hankkeiden perinteinen priorisointi on edelleen tärkeää.

Se ei kuitenkaan automaattisesti vastaa kysymykseen, mikä kaikkien käytettävissä olevien investointivaihtoehtojen yhdistelmä tuottaa määritellyn suurimman kokonaisvaikutuksen.

50 hankkeen tapauksessa syntyy teoriassa yli biljoona mahdollista yhdistelmää.

Tätä päätöksentekotilaa ei voida täysin hahmottaa lisäkomiteakokouksilla tai pidemmällä prioriteettiluettelolla.

Matemaattinen salkun optimointi mahdollistaa vaihtoehtoisten hankekombinaatioiden järjestelmällisen tarkastelun.

Yhdistettynä budjettisimulaatioon voidaan verrata keskenään taloudellisia puitteita, budjettimuutoksia ja strategisia prioriteetteja.

StratePlan yhdistää tätä varten operaatiotutkimuksen menetelmiä tekoälypohjaisiin lähestymistapoihin.

Poliittinen päätösvalta säilyy demokraattisesti valituilla päätöksentekijöillä.

Matemaattinen laskelma tarjoaa lisäperustan vaihtoehtojen arvioimiseksi ymmärrettävällä tavalla.

Kaupungin talousjohtajille ratkaiseva kysymys ei siis ole pelkästään: Mitä hankkeita voimme rahoittaa?

Vaan: Mikä hankkeidemme yhdistelmä tuottaa käytettävissä olevilla talousarvion varoilla suurimman taloudellisen ja yhteiskunnallisen kokonaishyödyn?

StratePlan – Samat hankkeet. Optimaalinen yhdistelmä. Parempia tuloksia.

Usein kysytyt kysymykset – Kaupungin talousjohtajan tekoälyratkaisu ja kunnallisen talousarvion optimointi

Mikä on kaupungin talousjohtajan tekoälyratkaisu?

Kaupungin talousjohtajan tekoälyratkaisu tukee kuntien talousvastuuhenkilöitä monimutkaisten talousarvio- ja investointipäätösten analysoinnissa ja optimoinnissa.

Matemaattisen salkunoptimoinnin yhteydessä tutkitaan erilaisia hankekombinaatioita määriteltyjen budjetti-, resurssi- ja vaikutusrajoitusten puitteissa.

Voiko tekoäly optimoida kunnan talousarviota?

Tekoälyyn perustuva matemaattinen optimointi voi auttaa parantamaan kunnallisten investointihankkeiden valintaa.

Laskelma perustuu määriteltyihin tavoitteisiin, projektitietoihin ja rajoituksiin.

Täydellinen talousarvion optimointi edellyttää lisäksi kunnallisoikeudellisten ja taloudellisten puiteolosuhteiden huomioon ottamista.

Mikä on ero budjettisimuloinnin ja budjetin optimoinnin välillä?

Talousarviosimulaatiossa tutkitaan tiettyjen oletusten ja päätösten taloudellisia vaikutuksia.

Talousarvion optimoinnissa puolestaan etsitään hankekombinaatiota, joka täyttää määritellyn tavoitearvon parhaalla mahdollisella tavalla annettujen rajoitusten puitteissa.

Nämä kaksi lähestymistapaa voidaan yhdistää toisiinsa.

Miksi 50 projektin tapauksessa syntyy yli biljoona yhdistelmää?

Jos jokainen projekti voidaan joko valita tai jättää valitsematta, N projektin tapauksessa syntyy teoriassa 2^N mahdollista yhdistelmää.

50 projektin tapauksessa yhdistelmiä on 2^50 = 1 125 899 906 842 624.

Pitääkö kaikki 2^N yhdistelmää laskea erikseen?

Ei.

Nykyaikaiset matemaattiset optimointimenetelmät pystyvät tutkimaan suuria päätöksentekotiloja tehokkaasti ilman, että jokaista teoreettisesti mahdollista yhdistelmää arvioidaan erikseen kokonaan.

Voiko tekoäly määrittää objektiivisesti parhaan budjettiyhdistelmän?

Matemaattinen optimi voidaan määrittää määritellyn mallin puitteissa.

Arviointi riippuu kuitenkin asetetuista tavoitteista, painotuksista, tiedoista ja rajoituksista.

Se ei korvaa poliittisia ja yhteiskunnallisia arvovalintoja.

Miten lakisääteiset velvollisuudet otetaan huomioon?

Sitovat toimenpiteet voidaan määrittää etukäteen tai sisällyttää optimointimalliin tiukkoina rajoituksina.

Tällöin huomioon otetaan vain ne projektikombinaatiot, jotka täyttävät asianmukaiset vaatimukset.

Voidaanko tukirahat ottaa huomioon optimoinnissa?

Kyllä, edellyttäen että tukiosuudet, omavastuuosuudet, käyttötarkoitukset ja muut tukiehdot mallinnetaan dataa ja rajoituksia.

Tällä tavoin voidaan vertailla erilaisia investointiyhdistelmiä ottaen huomioon niiden vaikutukset tukien saantiin.

Voidaanko kunnalliset jatkokustannukset ottaa huomioon?

Kyllä, edellyttäen että tarvittavat tiedot ovat käytettävissä ja optimointimalli on suunniteltu vastaavasti.

Näihin kuuluvat esimerkiksi käyttö-, henkilöstö-, energia-, ylläpito- ja rahoituskustannukset.

Voiko StratePlan optimoida myös yhteiskunnallisia vaikutuksia?

Yhteiskunnalliset vaikutukset voidaan ottaa huomioon, jos sopivat vaikutusindikaattorit määritellään ja ne sisällytetään johdonmukaiseen arviointimalliin.

Näihin voivat kuulua esimerkiksi koulutukselliset vaikutukset, ilmastovaikutukset tai sosiaaliset vaikutukset.

Mitä tietoja StratePlan tarvitsee ensimmäistä optimointia varten?

Perustason taloudellisen optimointimallin laatimiseksi tarvitaan aluksi kolme tietoa kustakin projektista:

• Projektin tunnus
• Kulut – suunnitellut menot
• Tulot – odotetut tulot tai taloudelliset tuotot

Lisäksi määritetään käytettävissä oleva investointibudjetti.

Monimutkaisemmissa kunnallisissa malleissa voidaan ottaa huomioon myös muita rajoituksia ja vaikutusparametrejä.

Voiko optimointi kattaa useita talousvuosia?

Monivuotiset tarkastelut ovat mahdollisia, jos mallissa otetaan huomioon vastaavat ajalliset tiedot ja rajoitukset.

Näitä ovat esimerkiksi vuosittaiset investointibudjetit, hankkeiden kesto ja jatkokustannukset.

Korvaako tekoäly kaupungin talousjohtajan tai kaupunginvaltuuston?

Ei.

Poliittinen ja oikeudellinen vastuu säilyy edelleen toimivaltaisilla kunnallisilla elimillä.

Matemaattinen optimointi tukee päätöksentekoa ymmärrettävien laskelmien ja eri skenaarioiden vertailun avulla.

Kuinka suuri säästöpotentiaali on?

Taloudellisen parantamispotentiaalin suuruus riippuu konkreettisesta projektiluettelosta, käytettävissä olevista budjettivaroista, rajoituksista ja määritellyistä tavoitearvoista.

Tästä ei voida johtaa yleistä säästöastetta.

Optimointi voi tuoda esiin sekä taloudellisia parannuksia että suuremman yhteiskunnallisen vaikutuksen olemassa olevan budjetin puitteissa.

Sopiiiko matemaattinen budjettioptimointi myös pienemmille kaupungeille?

Kyllä.

Ratkaisevaa ei ole niinkään asukasluku vaan kilpailevien investointihankkeiden määrä ja päätöksenteon monimutkaisuus.

Matemaattinen optimointi voi tuottaa lisätietoa jo suhteellisen pienissä projektisalkkuissa.

Mikä on tärkein johtopäätös kaupungin talousjohtajille ja pormestareille?

Yksittäisten investointihankkeiden priorisointi ei johda automaattisesti parhaaseen kokonaisratkaisuun.

Matemaattinen salkun optimointi mahdollistaa vaihtoehtoisten hankekombinaatioiden järjestelmällisen tarkastelun määriteltyjen talousarvio- ja vaikutusrajoitusten puitteissa.

Ratkaiseva kysymys on: hallinnoimmeko yksittäisiä investointipäätöksiä – vai optimoimmeko koko kunnan investointisalkkua?

Kuinka paljon enemmän vaikutusta kunnan investointibudjetissanne on?

Tutkikaa, mikä yhdistelmä suunnitelluista investointihankkeistanne voi saavuttaa suurimman määritellyn kokonaisvaikutuksen käytettävissä olevan budjetin puitteissa.

Vertaa nykyistä projektisuunnitelmaasi matemaattisesti optimoituihin vaihtoehtoihin ja tarkista, voisiko olemassa olevien toimenpiteiden erilainen yhdistelmä tuottaa suuremman taloudellisen tai yhteiskunnallisen hyödyn.

Voit optimoida jopa 15 hanketta ilmaiseksi.

Optimoi nyt jopa 15 hanketta ilmaiseksi →