Blog fő cikk:
Önkormányzati mesterséges intelligencia – a helyi optimális megoldásoktól a globális optimumig
Miért nem vezet a legjobb egyedi döntés automatikusan a legjobb összeredményhez
A helyi önkormányzati döntések ritkán születnek ideális körülmények között. Időnyomás, korlátozott költségvetési források, politikai célok közötti ütközések és egyre növekvő komplexitás jellemzi őket.
A városoknak és a településeknek egyszerre kell beruházniuk az iskolákba, az infrastruktúrába, a digitalizációba, a klímavédelembe, a szociális intézményekbe és a közbiztonságba. A rendelkezésre álló költségvetési források azonban gyakran nem elegendőek az összes terv megvalósításához.
A gyakorlatban ez egy jól ismert mintához vezet: az egyes projekteket szakmai szempontból értékelik, politikai szempontból rangsorolják, majd felveszik a költségvetésbe.
De még ha minden egyes döntés érthetőnek is tűnik, az ebből kialakuló teljes portfólió korántsem feltétlenül optimális.
A helyi szinten legjobb projekt nem feltétlenül része a globális szinten legjobb projektportfóliónak.
Pontosan itt kezdődik a StratePlan segítségével végzett matematikai portfólióoptimalizálás stratégiai jelentősége.
1. Helyi optimális megoldások: hihetőek, de rendszer szempontjából hiányosak
A hagyományos önkormányzati költségvetési és beruházási folyamatokban a projekteket gyakran először egyenként vizsgálják:
- Az A projekt gazdasági szempontból ésszerű.
- A B projekt szakmai szempontból sürgősen szükséges.
- A C projekt egy politikai prioritásnak felel meg.
- A D projekt jelentős társadalmi hatást ígér.
Ezen értékelések mindegyike önmagában véve helyes lehet.
A valódi kihívás azonban a projektek közötti kölcsönhatásból adódik.
- A projektek ugyanazokért a költségvetési forrásokért versengenek.
- A támogatási programok megváltoztatják a tényleges finanszírozási igényeket.
- A projektek közötti függőségek befolyásolják a megvalósíthatóságot.
- Az időbeli korlátok szűkítik a megvalósítás lehetőségeit.
- A különböző kombinációk eltérő összhatásokat eredményeznek.
Egy projekt elszigetelt vizsgálata ezért olyan választáshoz vezethet, amely ugyan hihetőnek tűnik, de nem használja ki a rendelkezésre álló költségvetést a lehető legjobban.
A helyi szinten jó eredmény még nem jelenti a globálisan optimalizált portfóliót.
2. Miért válnak a települési beruházási döntések exponenciálisan összetettebbé
Amint egyszerre több projekt közül lehet választani, a lehetséges projektkombinációk száma exponenciálisan növekszik.
Egy egyszerűsített modellben minden projekt vagy megvalósítható, vagy nem.
Így N egymástól függetlenül kiválasztható projekt eseténelméletileg 2N lehetséges kombináció adódik.
- 10 projekt: 1 024 kombináció
- 20 projekt: 1 048 576 kombináció
- 30 projekt: 1 073 741 824 kombináció
- 40 projekt: 1 099 511 627 776 kombináció
- 50 projekt: 1 125 899 906 842 624 kombináció
Így már csupán 50 projekt esetén is körülbelül 1,126 billiárd lehetséges projektkombinációból álló elméleti döntési tér jön létre.
A költségvetési korlátok, a jogi előírások vagy a projektek közötti függőségek miatt nem minden kombináció megengedett. Mindazonáltal a nagyságrend jól szemlélteti a matematikai kihívást.
A kézi vizsgálat vagy néhány költségvetési változat összehasonlítása nem képes ezt a döntési teret szisztematikusan leképezni.
A klasszikus táblázatkezelő programok és az egyszerű prioritás-meghatározási eljárások is gyakorlati korlátokba ütköznek a komplex kombinatorikus feladatok esetén. A speciális optimalizálási eljárások viszont célzottan kereshetnek különösen hatékony projektkombinációkat.
A döntő kérdés ezért nem az, hogy melyik egyedi projekt ígér a legnagyobb hasznot, hanem hogy az összes rendelkezésre álló projekt közül melyik kombináció ér el a legjobb összeredményt a megadott korlátozások mellett.
3. A központi gondolkodási hiba: a projektek prioritásba rendezése a portfóliók optimalizálása helyett
A prioritásrendezés és az optimalizálás két különböző feladat.
A prioritás meghatározásakor a projekteket bizonyos kritériumok alapján értékelik és rangsorolják.
A portfólióoptimalizálás során viszont azt vizsgálják, hogy a rendelkezésre álló források és egyéb keretfeltételek figyelembevételével mely projektkombináció éri el a legmagasabb meghatározott összértéket.
Egy egyszerű példa szemlélteti a különbséget.
Egy város 10 millió eurós beruházási költségvetéssel rendelkezik.
- A projekt: költség 7 millió €, haszonérték 90
- B projekt: költség 5 millió €, haszonérték 75
- C projekt: költség 5 millió €, haszonérték 70
Ha kizárólag a legmagasabb egyedi érték alapján rangsorolnánk, az A projekt állna az első helyen.
A fennmaradó 3 millió eurós költségvetés azonban egyik másik projektre sem elegendő.
A teljes haszonérték így 90.
Ha viszont a B és a C projektet együtt valósítják meg, a költségvetést teljes mértékben kihasználják, és 145-ös teljes haszonértéket érnek el.
Ebben az egyszerűsített példában a B és C projektekből álló portfólió körülbelül 61%-kal magasabb teljes haszonértéket ér el, mint az A projekt önmagában történő kiválasztása.
A számok kizárólag szemléltető jellegűek. Ugyanakkor egy alapvető elvet szemléltetnek:
A legjobb kombinációnak nem feltétlenül kell tartalmaznia az egyes projektek közül a legmagasabb értékeléssel rendelkezőt.
4. A szakmai prioritásoktól a matematikai számításig
A StratePlan segítségével a települési beruházási projektek összefüggő portfólióként kezelhetők és matematikailag optimalizálhatók.
Egy egyszerű önkormányzati döntési modellhez kezdetben mindössze három adat szükséges projektenként:
- Projekt-ID: A projekt egyértelmű azonosítója
- Kiadások (Expenses): Tervezett beruházási igény
- Súlyozás (Weight): Szakmai szempontból meghatározott relatív sürgősség vagy fontosság
A súlyozás értéke például 0,01 és 0,99 között lehet.
Minél magasabb a súlyozás, annál nagyobb a projekt relatív jelentősége a megállapodott értékelési modellben.
A szakértői csoportok adják meg a döntő értékelést
A súlyozásokat nem szabad szoftver segítségével önkényesen meghatározni.
Ezeket előzetesen az illetékes szakosított osztályok és szakértőik határozzák meg.
Az oktatási osztály ismeri az iskolai építési munkálatok sürgősségét. A közműépítési hivatal ismeri a települési infrastruktúra állapotát. A tűzoltóság értékeli a műszaki és bevetési követelményeket. A szociális osztály értékeli a szociális intézmények iránti igényt.
A szakterületi szakértők rendelkeznek a szükséges szakértelemmel ahhoz, hogy felmérjék projektjeik sürgősségét.
Annak érdekében, hogy ezek az értékelések összehasonlíthatóak legyenek, a pénzügyi osztálynak egységes, osztályok közötti értékelési rácsot kellene előírnia.
A StratePlan ezután elvégzi a lehetséges projektkombinációk matematikai elemzését.
Így alakul ki egy egyértelmű feladatmegosztás:
- Szakosított osztályok: a projektek értékelése és a súlyozás meghatározása
- Pénzügyi osztály: a költségvetési korlátok és a keretfeltételek meghatározása
- StratePlan: a projektkombinációk matematikai optimalizálása
- Pénzügyi bizottság és városi tanács: a forgatókönyvek összehasonlítása és a politikai döntések meghozatala
5. Gyakorlati példa: 50 projekt, 81 millió eurós költségvetés
Vegyünk egy példakénti német várost a következő kiindulási adatokkal:
- 50 tervezett beruházási projekt
- 220 millió euró teljes beruházási igény
- 81 millió euró rendelkezésre álló beruházási költségvetés
A város így a tervezett intézkedéseknek csak egy részét tudja finanszírozni.
Az illetékes szakosított osztályok előzetesen értékelték a projekteket, és súlyozást alkalmaztak.
A pénzügyi osztály ezeket az adatokat átviszi az optimalizációs modellbe.
A StratePlan ezután kiszámítja a rendelkezésre álló költségvetést és a meghatározott értékelési paramétereket figyelembe vevő projektkombinációt.
Az eredményből kiderül, mely projektek kerülnek be a kiszámított portfólióba, milyen kiadások merülnek fel, és milyen összességében értékelést ér el a portfólió.
Így a versengő beruházási igények listájából egy matematikailag elemzhető döntési tér alakul ki.
6. Élő költségvetési szimuláció a pénzügyi bizottságban vagy a városi tanácsban
A matematikai portfólióoptimalizálás különösen érdekes lesz, ha közvetlenül beépítik a politikai döntéshozatali folyamatba.
Képzeljünk el egy pénzügyi bizottsági ülést.
A pénzügyi osztály bemutatja a 81 millió eurós beruházási költségvetés kiindulási számítását.
Ekkor a testület egyik tagja felteszi a kérdést:
„Mi történik, ha nagyobb prioritást adunk az iskoláinknak?”
A kiválasztott iskolai projektek súlyozását például 0,75-ről 0,95-re emelik.
A StratePlan újra kiszámítja a teljes projektportfóliót.
A pénzügyi bizottság ezután megállapíthatja:
- Mely további iskolai projekteket vesznek figyelembe?
- Mely egyéb projektek eshetnek ki?
- Hogyan változik a portfólió összességének értékelése?
- Mennyi költségvetésre van szükség?
- Milyen célkonfliktusok merülnek fel a prioritások megváltozása miatt?
Egy másik tanácstag azt kérdezi:
„Milyen hatással járna, ha ehelyett nagyobb súlyt fektetnénk a települési infrastruktúrára?”
A paramétereket újra módosítják, és újabb számítást végeznek.
A költségvetési változtatásokat is szimulálni lehet:
- Mi változik egy 75 millió eurós költségvetés esetén?
- Milyen további projektek valósíthatók meg 90 millió eurós költségvetés esetén?
- Milyen kombináció alakul ki változatlan súlyozás mellett?
- Mely projektek maradnak a portfólió részét képező elemek, még eltérő politikai prioritások esetén is?
Módosítsa a súlyozást. Számítsa újra. Hasonlítsa össze a forgatókönyveket. Ismerje meg a hatásokat.
Így egy pénzügyi testület megvitathatja a különböző politikai célkitűzéseket azok konkrét hatása alapján az egész befektetési portfólióra nézve.
7. Érzékenységi elemzés: Mennyire stabilak az önkormányzati beruházási döntések?
A matematikai költségvetési szimulációk egyik lényeges előnye, hogy nem csupán egyetlen eredményt lehet kiszámítani.
A súlyozások és a költségvetési korlátozások célzott megváltoztatásával különböző forgatókönyvek vizsgálhatók.
Ezek az érzékenységi elemzések fontos kérdésekre adnak választ:
- Mely projekteket választják ki szinte minden forgatókönyvben?
- Mely projektek reagálnak különösen érzékenyen a súlyozások változására?
- Mely prioritások eredményezik a legnagyobb változásokat a portfólióban?
- Mely projektek versenyeznek közvetlenül ugyanazon költségvetési forrásokért?
- Hogyan változtatják meg a kiegészítő vagy csökkentett költségvetések a projektkombinációt?
Egy olyan projekt, amelyet számos különböző feltételezés alapján választanak ki, a vizsgált modell keretein belül különösen robusztusnak tekinthető.
Más projekteket esetleg csak bizonyos politikai prioritások mellett vesznek figyelembe.
Így láthatóvá válik, mely döntések stabilak a megváltozott feltételezések mellett, és melyek függnek különösen erősen a politikai prioritásoktól.
8. Amit nem számolnak ki szisztematikusan, az hiányos választás marad
A hagyományos költségvetési tárgyalások során gyakran csak néhány alternatívát hasonlítanak össze egymással.
Például az eredeti költségvetési tervezetet, a közigazgatás által átdolgozott változatot és a politikai frakciók egyes módosító javaslatait.
Ezek a változatok gondosan kidolgozottak lehetnek. Ugyanakkor nagyobb projekt szám esetén csupán a elméleti döntési tér egy nagyon kis részét képviselik.
50 projekt esetén elméletileg több mint egy billiárd kombináció közül lehet választani.
Öt vagy tíz költségvetési változat vizsgálata ezért önmagában még nem nyújt matematikai bizonyítékot arra, hogy a legjobb lehetséges projektkombinációt találták meg.
Pontosan itt jönnek képbe a speciális optimalizációs algoritmusok.
A StratePlan matematikai és mesterséges intelligencián alapuló optimalizálási eljárásokat alkalmaz, hogy hatékonyan vizsgálja a nagy kombinatorikus döntési tereket, és kiszámítsa a teljesítményorientált projektportfóliókat.
A feladattól és az alkalmazott módszertől függően így meghatározható egy optimális vagy közel optimális megoldás. A matematikailag igazolt globális optimumhoz megfelelő optimalitási bizonyítás szükséges.
A döntő előrelépés abban áll, hogy az önkormányzati beruházási döntéseket nem korlátozzuk kizárólag néhány, manuálisan kidolgozott változatra, hanem a döntési teret szisztematikusan, matematikailag vizsgáljuk meg.
9. Globális optimum: matematikailag definiált, politikailag felelősségre vonható
A globális optimum nem politikai vélemény.
Egy olyan megengedett megoldást jelöl, amely egy teljesen definiált matematikai modell keretein belül a lehető legjobb célfüggvényértéket éri el.
Egy ilyen modellhez egyértelműen meghatározott célokra és korlátozásokra van szükség.
Ide tartoznak például:
- A rendelkezésre álló beruházási költségvetés
- A projektek szakmai súlyozása
- A törvényi és szerződéses kötelezettségek
- Az egyes projektek közötti függőségek
- A rendelkezésre álló személyzeti és műszaki erőforrások
- Időbeli és szervezeti keretfeltételek
Ezen feltételezések alapján egy matematikai optimalizálás meghatározhatja a legjobb lehetséges, megengedett projektkombinációt, vagy megfelelő eljárásokkal közelíthet hozzá.
Ennek során figyelembe kell venni, hogy több különböző portfólió is elérheti ugyanazt az optimális célfüggvényértéket.
Hasonlóképpen, az eredmény mindig a korábban meghatározott súlyozásoktól és korlátozásoktól függ.
A matematika a modell keretein belül átlátható. A politikai célok meghatározása továbbra is emberi és demokratikus feladat marad.
A StratePlan ezért sem a városi tanácsot, sem a pénzügyi osztályt, sem a szakosított közigazgatást nem helyettesíti.
Kiegészíti munkájukat egy matematikai döntési alapot biztosítva.
10. A prioritások meghatározásától az optimalizálásig: új szerep a pénzügyi osztály számára
A hagyományos pénzügyi osztály összeállítja a költségvetési tervezeteket, ellenőrzi a pénzügyi mozgásteret és előkészíti a döntéseket a politikai testületek számára.
A matematikai portfólióoptimalizálás segítségével ez a feladat egy további stratégiai funkcióval bővíthető.
A pénzügyi osztály egy dinamikus költségvetési és beruházási szimuláció koordinátorává válik.
Összefogja a szakosztályok szakmai értékeléseit, meghatározza a rendelkezésre álló forrásokat, és alternatív költségvetési változatokat készít elő.
A pénzügyi bizottságban vagy a városi tanácsban ezeket a változatokat ezután matematikailag elemezhetik és összehasonlíthatják egymással.
Ezzel megváltozik a helyi önkormányzati költségvetés-tervezés központi kérdése.
Ahelyett, hogy kizárólag azt kérdeznék:
„Mely projekteket engedhetjük meg magunknak?”,
feltehetjük azt a kérdést is:
„Projekteink mely kombinációja ér el a rendelkezésre álló forrásokkal a legnagyobb meghatározott összhatást?”
És ezen túlmenően:
„Hogyan változik ez a kombináció, ha módosítjuk politikai prioritásainkat vagy pénzügyi keretfeltételeinket?”
11. A helyi önkormányzatoknál alkalmazott mesterséges intelligencia nem jelenti a politikai döntések automatizálását
A mesterséges intelligencia alkalmazását a helyi önkormányzati költségvetés-tervezésben nem szabad összetéveszteni a politikai felelősség automatikus átruházásával a szoftverekre.
A StratePlan az ex ante optimalizálásra szolgál: a lehetséges döntések matematikai elemzésére, mielőtt azokat politikai szinten meghoznák.
A szakosított közigazgatás biztosítja szakértelmét.
A pénzügyi osztály határozza meg a pénzügyi és szervezeti kereteket.
A matematikai optimalizálás a lehetséges projektkombinációkat vizsgálja.
A demokratikusan legitimált testületek döntenek a tényleges megvalósításról.
A felhasznált súlyozásokat, korlátozásokat és eredményeket dokumentálni kell, hogy a számítások nyomon követhetők és ellenőrizhetők maradjanak.
A mesterséges intelligencia nem vállalja át a politikai felelősséget. Kiterjeszti azt a matematikai alapot, amelyre a politikai döntések épülhetnek.
12. Következtetés: A helyileg legjobb projekttől a lehető legjobb teljes portfólióig
A települési költségvetés-tervezés nem csupán a korlátozott pénzügyi források kérdése.
Elsősorban egy komplex választási döntés számos egymással versengő projekt között.
Minél nagyobb a lehetséges beruházások száma, annál nehezebb kizárólag manuális eljárásokkal értékelni azok kölcsönhatásait és kombinációs lehetőségeit.
A döntő változás ezért az elszigetelt projektprioritizálásról a matematikai portfólióoptimalizálásra való áttérésben rejlik.
A szakosított osztályok értékelnek. A pénzügyi osztály koordinál. A StratePlan számol. A városi tanács dönt.
Egy interaktív költségvetési szimuláció segítségével a politikai testületek különböző prioritásokat modellezhetnek, módosíthatják a költségvetési paramétereket, és összehasonlíthatják az ebből adódó projektportfóliókat.
Ez új szintű önkormányzati döntéshozatali támogatást tesz lehetővé:
- Komplex projektkombinációk szisztematikus vizsgálata
- A korlátozott költségvetési források hatékonyabb felhasználása
- A politikai forgatókönyvek átlátható összehasonlítása
- A célok közötti ütközések átlátható bemutatása
- Megalapozottabb beruházási döntések
A települési költségvetési tervezés jövője nem csupán a projektek jobb prioritásba rendezésében rejlik, hanem a számukra legkedvezőbb kombináció kiszámításában is.
A StratePlan matematikailag vizsgálhatóvá teszi a komplex önkormányzati döntési tereket, és ezzel további alapot teremt az átlátható, hatékonyságorientált költségvetési döntésekhez.
Mennyivel nagyobb hatást rejthet az önkormányzati beruházási költségvetése?
Tapasztalja meg, hogyan lehet matematikailag optimalizálni a települési beruházási projekteket, és összehasonlítani a különböző költségvetési forgatókönyveket.
Ugyanazok a projektek. Ugyanaz a költségvetés. Matematikailag optimalizált kombinációk.