A városi költségvetés optimalizálása mesterséges intelligenciával – A városi költségvetés optimalizálása – Stratégiai költségvetés-tervezés városok számára mesterséges intelligenciával

A helyi költségvetés optimalizálása mesterséges intelligenciával: költségvetési szimuláció és matematikai optimalizálás élőben a városi tanács ülésén

A statikus költségvetési tervtől az interaktív költségvetési szimulációig a pénzügyi bizottságban

Mi lenne, ha a városi tanács nem csupán egy előterjesztett költségvetési tervezetről szavazna, hanem közvetlenül az ülésen szimulálhatna különböző költségvetési változatokat, matematikailag optimalizálhatná és összehasonlíthatná azokat?

Pontosan itt jön képbe a StratePlan.

Az önkormányzatok egyre nehezebb feladattal szembesülnek: a növekvő szociális kiadások, a felújításra szoruló infrastruktúra, az iskolákba történő beruházások, a digitalizáció, a klímavédelem és a közintézmények korlátozott pénzügyi forrásokkal szembesülnek.

A kihívás nem csupán a kiadások csökkentésében vagy az egyes projektek sürgősség szerinti rangsorolásában rejlik.

A döntő kérdés a következő:

Melyik önkormányzati projektkombináció eredményezi a rendelkezésre álló költségvetés keretein belül a legnagyobb társadalmi, gazdasági és stratégiai összhasznot?

A StratePlan segítségével ez a kérdés matematikai portfólióoptimalizálás révén szisztematikusan vizsgálható.

Ennek során a közigazgatás szakértői értékeléseit, a pénzügyi keretfeltételeket és a politikai célkitűzéseket egy közös döntéshozatali modellben egyesítik.

Az eredmény egy újfajta önkormányzati költségvetés-irányítási forma: átlátható, nyomon követhető, dinamikus és közvetlenül alkalmazható a politikai döntéshozó testületekben.

1. Az alapvető probléma: egy költségvetés, sok projekt, korlátozott források

Vegyünk példaként egy német várost:

• Rendelkezésre álló beruházási költségvetés: 81 millió euró
• Tervezett beruházási projektek: 50
• Teljes beruházási igény: 220 millió euró

A város tehát nem tudja egyszerre finanszírozni az összes tervezett intézkedést.

Döntéseket kell hozni.

Mely iskolákat újítják fel? Mely utakat újítják meg? Mely közigazgatási épületeket modernizálják? Mely éghajlatvédelmi intézkedéseket hajtanak végre? Mely szociális intézmények kapnak további forrásokat?

A hagyományos költségvetés-tervezés során ezekre a kérdésekre gyakran szakmai egyeztetések, politikai tárgyalások és az egyes költségvetési tételek fokozatos kiigazítása révén adnak választ.

A probléma: minden döntés befolyásolja a többi projektre fordítható fennmaradó pénzügyi mozgásteret.

50 egymástól függetlenül kiválasztható projekt esetén matematikailag:

²⁵⁰ = 1 125 899 906 842 624 lehetséges projektkombináció.

Ez körülbelül 1,126 billiárd kombinációnak felel meg.

Nem minden kombináció megengedhető pénzügyi vagy szervezeti szempontból. Ez a szám azonban jól szemlélteti, miért nem képes az egyes projektek pusztán manuális vizsgálata a teljes döntési tér szisztematikus feltérképezésére.

A kihívás nem egy-egy projekt értékelésében rejlik, hanem a meglévő költségvetési korlátok között az összes projekt legjobb lehetséges kombinációjának kiválasztásában.

Pontosan ez a kombinatorikus optimalizálás klasszikus feladata az operációkutatás területén.

2. Az egyszerű kezdés: projekt-azonosító, kiadások és szakmai súlyozás

Egy önkormányzati költségvetési szimulációt nem feltétlenül kell egy bonyolult informatikai projekttel kezdeni.

Egy egyszerű optimalizációs modellhez kezdetben elegendő három adat projektként:

1. Projekt-azonosító: az intézkedés egyértelmű azonosítása
2. Kiadások (Expenses): a projekt tervezett pénzügyi igénye
3. Súlyozás (Weight): Szakmai szempontból meghatározott relatív jelentőség, illetve sürgősség

A súlyozás 0,01 és 0,99 közötti skálán történik.

A magasabb érték a megállapodott értékelési modell keretein belül szakmai szempontból nagyobb jelentőséget jelent.

Példa egy önkormányzati projektlistára

Példakénti értékek, nem valós önkormányzati projektadatok.

Az adatok például egy egyszerű Excel-táblázatban is előkészíthetők.

A legfontosabb sajátosság: a súlyozást a szakértői részlegek határozzák meg

A StratePlan nem dönthet önállóan arról, hogy egy iskola fontosabb-e egy útnál, vagy egy tűzoltóság sürgetőbb-e egy közigazgatási épületnél.

Ez a szakmai kompetencia az illetékes szakterületek és szakosított osztályok feladata.

Az oktatási osztály ismeri az iskolák építészeti állapotát és a tényleges felújítási igényeket. A közműépítési hivatal ismeri az infrastruktúrát, az utak állapotát és a műszaki kockázatokat. A tűzoltóság ismeri a bevetésekkel kapcsolatos követelményeket. A szociális osztály pedig képes értékelni a szociális intézmények társadalmi jelentőségét.

Ezért a költségvetési szimulációt megelőzően a súlyozásokat az egyes szakterületek szakértői határozzák meg.

Az értékelés többek között a sürgősség, a stratégiai jelentőség, a társadalmi hatás, a műszaki kockázatok és az időbeli követelmények alapján történhet.

Annak érdekében, hogy a súlyozások a különböző szakterületek között összehasonlíthatók legyenek, minden szakterületnek közös értékelési rácsot kell használnia.

A kincstár koordinálja ezt a folyamatot és összevonja az adatokat.

A szakértelem a közigazgatáson belül marad. A StratePlan végzi el a lehetséges projektkombinációk matematikai elemzését.

3. A szakmai súlyozástól a matematikai döntési térig

Minden projekthez egy bináris döntési változót határoznak meg:

_xi ∈ {0,1}

• 1: A projekt bekerül a kiszámított portfólióba.
• 0: A projekt nem kerül be a kiszámított portfólióba.

50 projekt esetén ebből 50 bináris döntési változó adódik.

A StratePlan a rendelkezésre álló költségvetés és egyéb meghatározott keretfeltételek figyelembevételével vizsgálja ezeknek a változóknak a lehetséges kombinációit.

Egy egyszerűsített matematikai modell a következő:

Maximalizálja a súlyozott projektértéket:

Max Σ (_wi×xi)

A költségvetési korlát mellett:

Σ (_ci×xi) ≤ B

Ahol:

• _wi: szakmailag meghatározott súlyozás
• _ci: a projekt tervezett kiadásai
• _xi: bináris választási döntés
• B: rendelkezésre álló költségvetés

Ez az egyszerűsített modell bemutatja, hogyan lehet matematikailag összekapcsolni a szakmai értékeléseket és a pénzügyi korlátokat.

A modell a kiválasztott projektek súlyozásainak összegét maximalizálja. Ez nem feltétlenül egyenlő a pénzügyi ROI maximalizálásával vagy a társadalmi hatások teljes körű értékelésével.

A konkrét optimalizációs modelltől függően további kritériumok is figyelembe vehetők, mint például a projektek közötti függőségek, az erőforrás-korlátozások, a jogi kötelezettségek vagy a többéves költségvetési keretek.

A cél nem az, hogy a lehető legtöbb projektet finanszírozzuk, hanem hogy a meghatározott kritériumok alapján a rendelkezésre álló források keretein belül a lehető legjobb projektkombinációt azonosítsuk.

4. Élő költségvetési szimuláció a pénzügyi bizottságban vagy a városi tanácsban

A valódi hozzáadott érték akkor jön létre, amikor a matematikai optimalizálást közvetlenül beépítik a politikai döntéshozatali folyamatba.

Képzeljünk el egy pénzügyi bizottsági ülést.

A pénzügyi osztály bemutat egy költségvetési tervezetet, amely 50 projektet és 81 millió euró rendelkezésre álló beruházási költségvetést tartalmaz.

A szakosított osztályok előzetesen értékelték projektjeiket, és megadták a megfelelő súlyozásokat.

A StratePlan ezek alapján kiszámítja az optimalizált projektportfóliót.

A képernyőn megjelennek a kiválasztott projektek, a hozzájuk szükséges költségvetési források, a fennmaradó költségvetési mozgástér, valamint a modellben elért összességében értékelés.

Most kezdődik a politikai vita.

A. forgatókönyv: A kiindulási számítás

A pénzügyi bizottság először az eredetileg meghatározott súlyozások alapján vizsgálja meg a projektkombinációt.

Mely projekteket kellene megvalósítani 81 millió eurós költségvetés mellett, ha a szakmai értékelések változatlanok maradnak?

A StratePlan kiszámított projektkombinációt nyújt döntéshozatali alapként.

B. forgatókönyv: Az oktatás magasabb prioritást kap

A városi tanács egyik tagja felteszi a kérdést:

„Mi történik, ha nagyobb súlyt helyezünk iskoláink felújítására?”

A kiválasztott iskolai projektek súlyozását például 0,75-ről 0,95-re emelik.

Ezt követően a teljes portfóliót újra kiszámítják.

A testület azonnal megvizsgálhatja:

• Mely iskolai projekteket választanak ki most?
• Mely egyéb projektek kerülhetnek kiszorításra?
• Hogyan változik az összességében kapott értékelés?
• Tartják-e a költségvetést?
• Milyen politikai célkonfliktusok merülnek fel?

Ahelyett, hogy kizárólag az egyes költségvetési tételekről tárgyalna, a testület áttekintheti a prioritásváltozásnak a teljes projektportfólióra gyakorolt hatásait.

C. forgatókönyv: Nagyobb hangsúly az infrastruktúrára

Egy másik tag azt javasolja, hogy az utakat, hidakat és önkormányzati épületeket magasabb súlyozással értékeljék.

A megfelelő súlyozási paramétereket módosítják.

A StratePlan kiszámítja az új projektkombinációt.

Ezt követően az eredmények közvetlenül összehasonlíthatók az eredeti forgatókönyvvel és az oktatási forgatókönyvvel.

Így láthatóvá válik, hogy ugyanazon költségvetés keretein belül milyen hatással járnak a különböző politikai prioritások.

D. forgatókönyv: A költségvetés változása

A rendelkezésre álló költségvetés is a szimuláció tárgyát képezheti.

Mi történik, ha 81 millió euró helyett csak 75 millió euró áll rendelkezésre?

Vagy ha további támogatások révén a költségvetés 90 millió euróra emelkedik?

A StratePlan a megváltozott költségvetési korlátok figyelembevételével újra optimalizálja a projektkombinációt.

Így nem csupán a költségvetés összegéről folyik a vita, hanem a megvalósítható projektekre gyakorolt konkrét hatásokról is.

5. Források összehasonlítása az egyes tételek elkülönített tárgyalása helyett

A döntő előny a különböző költségvetési változatok szisztematikus összehasonlításában rejlik.

A tényleges eredmények a teljes projektadatok alapján végzett számításból származnak.

A pénzügyi bizottság tagjai így felismerhetik, mely projektek maradnak minden forgatókönyvben, és melyek függnek a súlyozások változásától.

Hasonlóképpen megvizsgálható, hogy mely projektek versengenek egymással ugyanazon költségvetési forrásokért.

Bármely paraméter módosítása új matematikai számítást indíthat el a teljes projektportfólióra vonatkozóan.

Döntő fontosságú, hogy a felhasznált súlyozásokat, költségvetési feltételezéseket és számítási eredményeket dokumentálják.

6. Az új együttműködés a szakminisztériumok, a pénzügyi osztály és a politika között

A matematikai költségvetési szimuláció bevezetése nem változtatja meg a demokratikus hatásköröket.

Megváltoztatja azonban a döntéshozatal információs alapját.

A szakosított osztályok értékelnek

Az illetékes szakosított osztályok szolgáltatják a projektinformációkat, a tervezett kiadásokat és a szakmai súlyozásokat.

Ismerik intézkedéseik műszaki, társadalmi és szervezeti követelményeit, és a legjobban tudják felmérni azok sürgősségét.

A kincstár koordinálja és modellezi

A kincstár összefogja a projektinformációkat, ellenőrzi a rendelkezésre álló költségvetési forrásokat, és biztosítja a vonatkozó pénzügyi és jogi keretfeltételek betartását.

Előkészíti a költségvetési szimulációt, és gondoskodik arról, hogy a súlyozások átlátható, a különböző osztályok között összehasonlítható alapon történjenek.

A pénzügyi bizottság szimulál és megvitatja

A pénzügyi testületben bemutatják az előkészített forgatókönyveket.

A politikai prioritások súlyozások vagy költségvetési paraméterek módosításaként modellezhetők, majd újraszámíthatók.

Így láthatóvá válik, hogy bizonyos prioritások milyen következményekkel járnak a teljes beruházási portfólióra nézve.

A városi tanács dönt

A végső politikai felelősség a demokratikusan legitimált döntéshozóknál marad.

A StratePlan sem a közigazgatás szakmai értékelését, sem a politikai döntést nem helyettesíti.

A technológia a meghatározott feltételezések következményeit számítja ki. A politika dönti el, mely célok és prioritások legyenek meghatározóak.

7. Kötelező feladatok, projektfüggőségek és jogi előírások

Nem minden önkormányzati intézkedésről szabadon lehet dönteni.

A törvényes kötelező feladatokat, a szerződéses kötelezettségeket vagy a már kötelező érvényűen elfogadott intézkedéseket a modellezés során megfelelően figyelembe kell venni.

Egy egyszerű költségvetési szimulációhoz a rögzített kiadásokat először le lehet vonni a rendelkezésre álló költségvetésből.

Ezt követően csak a fennmaradó, rendelkezésre álló költségvetést optimalizálják az opcionális projektek kiválasztása céljából.

Példa

• Teljes költségvetés: 81 millió €
• Kötelezően előírt intézkedések: 21 millió €
• Maradék optimalizálandó költségvetés: 60 millió €

A kötelező intézkedéseket külön dokumentálják, és azokat nem kell újra szabadon választható projekteknek tekinteni.

A projektek közötti összefüggések is relevánsak.

Ha például egy épület energetikai felújítása elkerülhetetlenül összefügg a tetőfelújítással, akkor ezeket az intézkedéseket nem szabad egymástól függetlenül értékelni.

Egy egyszerűsített modellben az ilyen intézkedéseket egyetlen közös projektbe lehet összevonni.

Kiterjesztett optimalizációs modellekben a megfelelő függőségek kifejezetten kiegészítő feltételekként is ábrázolhatók.

Így a számítás továbbra is a tényleges szervezeti és jogi keretfeltételekhez igazodik.

8. Miért a súlyozás a politikai szimuláció kulcsa?

A 0,01 és 0,99 közötti súlyozás összeköttetést teremt a szakértői értékelés és a matematikai számítás között.

Lehetővé teszi a különböző prioritások paraméterként való modellezését.

Ennek során fontos megkülönböztetést kell tenni:

A súlyozás nem objektív igazság, hanem egy meghatározott modell keretein belül dokumentált értékelés.

Egy 0,95-ös súlyozású iskolai projekt nem feltétlenül társadalmi szempontból értékesebb, mint egy 0,80-as súlyozású infrastrukturális projekt.

Az értékek a megállapodott értékelési kritériumok szerinti relatív prioritást fejezik ki.

Ezért döntő fontosságú a minisztériumi szakértők általi előkészítés.

Értékeléseiket átlátható kritériumok alapján tudják indokolni. A pénzügyi bizottság ezután megvizsgálhatja, hogy a megváltozott politikai prioritások hogyan hatnak az összeredményre.

Érzékenységi elemzés a súlyozások megváltoztatásával

Ismételt számítások segítségével fontos kérdésekre lehet választ adni:

• Mennyire stabil az eredeti projektkiválasztás?
• Mely projekteket választják ki továbbra is, még jelentősen megváltozott súlyozások esetén is?
• Mely projektek esetében már kis paraméterváltozások is más döntéshez vezetnek?
• Mely beruházási intézkedések versengenek egymással különösen erősen?
• Mely politikai prioritások változtatják meg leginkább a költségvetési struktúrát?

Ezek az információk jelentősen javíthatják a politikai tanácsadás minőségét.

9. Az egyszeri költségvetés-tervezéstől a folyamatos irányításig

Az önkormányzati költségvetési szimulációt nem kell az éves költségvetés-tervezésre korlátozni.

A költségvetési év folyamán a lényeges keretfeltételek megváltozhatnak.

Az építési költségek emelkednek. Támogatásokat hagy jóvá vagy vonnak vissza. A projektek késedelmet szenvednek. Új jogi követelmények lépnek életbe. További beruházásokra van szükség.

Frissített adatállomány segítségével újra kiszámíthatók az ilyen változások hatásai.

Egy megfelelően kibővített modell segítségével a többéves beruházási tervek is vizsgálhatók.

Ehhez többek között figyelembe veszik az éves költségvetési kereteket, a projektek időtartamát, az időbeli összefüggéseket és az erőforrások rendelkezésre állását.

Így a pénzügyi osztály átállhat a túlnyomórészt statikus költségvetési szemléletről egy dinamikus döntéshozatali támogatásra.

A központi kérdés ekkor már nem csupán az lesz:

„Mely projektek szerepelnek a költségvetésben?”

Hanem:

„Melyik projektkombináció a legjobb a jelenlegi pénzügyi, szakmai és politikai keretfeltételek mellett?”

10. Átláthatóság és demokratikus felelősség

A matematikai optimalizálást nem szabad összetéveszteni egy automatizált politikai döntéssel.

Egy optimalizációs modell csak azokat a célokat, súlyozásokat és korlátozásokat veheti figyelembe, amelyeket előzetesen meghatároztak.

Ezért döntő fontosságú az eljárás átláthatósága.

Minden szimuláció esetében a felhasznált projektinformációkat, súlyozásokat, költségvetési korlátokat és egyéb feltételezéseket nyomon követhető módon kell dokumentálni.

Hasonlóképpen láthatónak kell lennie a kiszámított projektkombinációknak és a korábbi forgatókönyvekhez képest bekövetkezett változásoknak is.

Ez lehetővé teszi a különböző döntések tényleges hatásairól szóló, tárgyilagos vitát.

A StratePlan döntéshozatalt támogató matematikai eszközként szolgál – nem pedig a demokratikus akaratalkotás helyettesítőjeként.

11. Hogyan kezdhet el egy önkormányzat a StratePlan használatát?

Az első kísérleti projekt korlátozott számú önkormányzati beruházási projekttel valósítható meg.

A pénzügyi osztály meghatározza a rendelkezésre álló költségvetést, és összegyűjti a tervezett intézkedéseket.

Az egyes szakterületek megadják a kiadásokat és azok szakszerűen indokolt súlyozását.

Ezt követően az adatokat átviszik egy egységes projektlistába.

Már a három alapvető paraméter – projektazonosító, kiadások és súlyozás – segítségével is elkészíthető egy egyszerűsített önkormányzati portfólió-optimalizációs modell.

Az első számítás után alternatív súlyozások és költségvetési korlátok tesztelhetők.

Az eredményeket ezt követően egy workshop keretében a pénzügyi osztály előtt, a pénzügyi bizottságban vagy a városi tanácsban lehet bemutatni.

Így konkrét önkormányzati döntési kérdések alapján demonstrálható a matematikai optimalizálás haszna, anélkül, hogy előzetesen a meglévő költségvetési szoftver teljes átalakítását feltételeznék.

12. Következtetés: A jövő városi tanácsa nem csupán a költségvetési számokat vitatja meg – hanem döntéseket is szimulál

Az önkormányzati költségvetés-tervezés a közigazgatás egyik legigényesebb feladata.

A korlátozott forrásokat számos, különböző szakmai, társadalmi és politikai célkitűzéssel rendelkező projektre kell elosztani.

A hagyományos eljárások különösen akkor ütköznek korlátokba, amikor a számos projekt közötti kölcsönhatásokat és a költségvetési korlátokat kell vizsgálni.

A StratePlan egy kiegészítő megközelítést kínál.

A szakosított osztályok értékelik projektjeik sürgősségét.

A pénzügyi osztály meghatározza a pénzügyi keretet és összevonja az adatokat.

A matematikai optimalizálás kiszámítja a megfelelő projektkombinációkat.

A politikai testületek azonnal összehasonlíthatják a különböző forgatókönyveket.

A súlyozás módosítása. A portfólió újraszámítása. A hatások láthatóvá tétele. A forgatókönyvek összehasonlítása. Megalapozottabb döntéshozatal.

Így a statikus költségvetési tervezetből egy dinamikusan vizsgálható döntési tér válik.

Nem a matematika dönt egy város jövőjéről.

De láthatóvá teheti, hogy a korlátozott költségvetés keretein belül a különböző döntések milyen következményekkel járnak.

Mennyi további hatás rejlik az önkormányzati költségvetésében?

Tapasztalja meg, hogyan lehet néhány beviteli adattal matematikailag modellezni, optimalizálni és különböző költségvetési forgatókönyvekben összehasonlítani az önkormányzati beruházási projekteket.

StratePlan – Önkormányzati költségvetések szimulálása. Projektportfóliók optimalizálása. Politikai döntések megalapozása.

Most akár 15 projektet is ingyenesen optimalizálhat →