Оптимизация городского бюджета с помощью ИИ — Оптимизация городского бюджета — Стратегическое бюджетное планирование для городов с использованием ИИ

Оптимизация муниципального бюджета с помощью ИИ: моделирование бюджета и математическая оптимизация в режиме реального времени на заседании городского совета

От статического бюджета к интерактивному моделированию бюджета на заседании финансового комитета

Что, если бы члены городского совета могли не только голосовать за представленный проект бюджета, но и моделировать различные варианты бюджета прямо на заседании, математически оптимизировать их и сравнивать друг с другом?

Именно здесь на помощь приходит StratePlan.

Муниципалитеты сталкиваются со все более сложной задачей: растущие социальные расходы, инфраструктура, требующая реконструкции, инвестиции в школы, цифровизация, защита климата и общественные учреждения сталкиваются с ограниченными финансовыми ресурсами.

Задача заключается не только в сокращении расходов или расстановке приоритетов отдельных проектов в зависимости от их срочности.

Решающий вопрос звучит так:

какая комбинация муниципальных проектов обеспечит максимальную совокупную социальную, экономическую и стратегическую выгоду в рамках имеющегося бюджетного финансирования?

С помощью StratePlan этот вопрос можно систематически исследовать посредством математической оптимизации портфеля.

При этом экспертные оценки администрации, финансовые рамки и политические цели объединяются в единую модель принятия решений.

Результатом является новая форма управления муниципальным бюджетом: прозрачная, понятная, динамичная и непосредственно применимая в политических органах, принимающих решения.

1. Основная проблема: один бюджет, множество проектов, ограниченные средства

Рассмотрим пример немецкого города:

• Доступный инвестиционный бюджет: 81 миллион евро
• Запланированные инвестиционные проекты: 50
• Общая потребность в инвестициях: 220 миллионов евро

Следовательно, город не может одновременно профинансировать все запланированные меры.

Необходимо принимать решения.

Какие школы будут отремонтированы? Какие улицы будут отремонтированы? Какие административные здания будут модернизированы? Какие меры по защите климата будут реализованы? Какие социальные учреждения получат дополнительное финансирование?

В традиционном бюджетном планировании ответы на эти вопросы часто находятся в ходе экспертных согласований, политических переговоров и постепенной корректировки отдельных статей бюджета.

Проблема заключается в том, что каждое решение влияет на оставшиеся финансовые возможности для других проектов.

При наличии 50 независимо выбираемых проектов математически получается:

²⁵⁰ = 1 125 899 906 842 624 возможных комбинаций проектов.

Это соответствует примерно 1,126 биллиардам комбинаций.

Не каждая комбинация допустима с финансовой или организационной точки зрения. Тем не менее эта цифра наглядно демонстрирует, почему чисто ручной анализ отдельных проектов не может обеспечить систематическое исследование всего пространства принятия решений.

Задача заключается не в оценке отдельного проекта, а в выборе наилучшей возможной комбинации всех проектов в рамках существующих бюджетных ограничений.

Именно это является классической задачей комбинаторной оптимизации из области операционных исследований.

2. Простое начало: идентификатор проекта, расходы и предметная взвешенность

Моделирование муниципального бюджета не обязательно должно начинаться со сложного ИТ-проекта.

Для простой модели оптимизации на первых порах достаточно трех сведений по каждому проекту:

1. Идентификатор проекта: однозначная идентификация меры
2. Расходы (Expenses): запланированные финансовые потребности проекта
3. Весовой коэффициент (Weight): установленная по предметной области относительная значимость или степень срочности

Взвешивание осуществляется по шкале от 0,01 до 0,99.

Более высокое значение означает более высокую значимость, оцененную с профессиональной точки зрения в рамках согласованной модели оценки.

Пример списка муниципальных проектов

Приведенные значения являются примерными и не отражают реальных данных муниципальных проектов.

Данные можно, например, подготовить в простой таблице Excel.

Главная особенность: весовые коэффициенты устанавливаются профильными ведомствами

StratePlan не должен самостоятельно решать, является ли школа важнее дороги или пожарная часть более приоритетной, чем административное здание.

Эта профессиональная компетенция принадлежит соответствующим ведомствам и специализированным отделам.

Департамент образования знает состояние зданий школ и реальную потребность в ремонте. Управление дорожного строительства знает инфраструктуру, состояние дорог и технические риски. Пожарная служба знает свои оперативные требования. Департамент социальных вопросов может оценить общественную значимость социальных учреждений.

Поэтому весовые коэффициенты устанавливаются специалистами соответствующих ведомств до начала моделирования бюджета.

Оценка может основываться, в частности, на срочности, стратегической значимости, социальном воздействии, технических рисках и временных требованиях.

Чтобы весовые коэффициенты были сопоставимыми между ведомствами, все профильные подразделения должны использовать единую шкалу оценки.

Финансовый отдел координирует этот процесс и консолидирует данные.

Экспертные знания остаются в администрации. StratePlan берет на себя математический анализ возможных комбинаций проектов.

3. От предметной оценки к математическому пространству принятия решений

Для каждого проекта определяется бинарная переменная принятия решения:

_xi ∈ {0,1}

• 1: проект включается в рассчитанный портфель.
• 0: проект не включается в рассчитанный портфель.

При наличии 50 проектов получается 50 бинарных переменных принятия решения.

StratePlan анализирует возможные комбинации этих переменных с учётом доступного бюджета и других заданных рамочных условий.

Упрощённая математическая модель выглядит следующим образом:

Максимизировать взвешенную стоимость проекта:

Max Σ (_wi×xi)

При бюджетном ограничении:

Σ (_ci×xi) ≤ B

Где:

• _wi: весовой коэффициент, установленный специалистами
• _ci: запланированные расходы по проекту
• _xi: бинарное решение о выборе
• B: Имеющийся бюджет

Эта упрощенная модель демонстрирует, как можно математически связать между собой экспертные оценки и финансовые ограничения.

Она максимизирует сумму весов отобранных проектов. Это не всегда равнозначно максимизации денежной рентабельности инвестиций (ROI) или полной оценке общественного воздействия.

В зависимости от конкретной модели оптимизации могут учитываться дополнительные критерии, такие как взаимозависимости проектов, ограничения ресурсов, законодательные обязательства или многолетние бюджетные ограничения.

Цель заключается не в том, чтобы профинансировать как можно больше проектов, а в том, чтобы определить наилучшую комбинацию проектов в соответствии с заданными критериями в рамках имеющихся средств.

4. Моделирование бюджета в режиме реального времени на заседании финансового комитета или городского совета

Настоящая добавленная стоимость возникает тогда, когда математическая оптимизация напрямую интегрируется в процесс принятия политических решений.

Представим себе заседание финансового комитета.

Финансовый департамент представляет проект бюджета, включающий 50 проектов и имеющий доступный инвестиционный бюджет в размере 81 миллиона евро.

Профильные ведомства заранее провели оценку своих проектов и задали соответствующие веса.

На основе этих данных StratePlan рассчитывает оптимизированный портфель проектов.

На экране появляются отобранные проекты, необходимые для них бюджетные средства, оставшиеся бюджетные резервы и общая оценка, полученная в модели.

Теперь начинается политическое обсуждение.

Сценарий А: исходный расчет

Финансовый комитет сначала рассматривает набор проектов на основе первоначально установленных весовых коэффициентов.

Какие проекты следует реализовать при бюджете в 81 миллион евро, если экспертные оценки останутся неизменными?

StratePlan предоставляет рассчитанный набор проектов в качестве основы для принятия решения.

Сценарий B: образованию отдается более высокий приоритет

Один из членов городского совета задает вопрос:

«Что произойдет, если мы уделим больше внимания реконструкции наших школ?»

Весовой коэффициент выбранных школьных проектов, например, увеличивается с 0,75 до 0,95.

Затем весь портфель проектов пересчитывается заново.

Комиссия может сразу же проанализировать:

• Какие школьные проекты будут отобраны теперь?
• Какие другие проекты, возможно, будут исключены?
• Как изменится общая оценка?
• Удастся ли уложиться в бюджет?
• Какие политические конфликты интересов возникают?

Вместо того чтобы обсуждать исключительно отдельные статьи бюджета, комиссия может проанализировать последствия изменения приоритетов для всего портфеля проектов.

Сценарий C: Больший упор на инфраструктуру

Еще один член комиссии предлагает уделить больше внимания дорогам, мостам и муниципальным зданиям.

Соответствующие параметры взвешивания корректируются.

StratePlan рассчитывает новую комбинацию проектов.

Затем результаты можно напрямую сравнить с исходным сценарием и сценарием, ориентированным на образование.

Таким образом становится очевидным, какое влияние оказывают различные политические приоритеты в рамках одного и того же бюджета.

Сценарий D: Изменение бюджета

Объем доступного бюджета также может стать предметом моделирования.

Что произойдёт, если вместо 81 миллиона евро будет доступно только 75 миллионов евро?

Или если дополнительные средства увеличат бюджет до 90 миллионов евро?

StratePlan может заново оптимизировать набор проектов с учетом изменившихся бюджетных ограничений.

Таким образом, обсуждается не только размер бюджета, но и конкретные последствия для реализуемых проектов.

5. Сравнивать сценарии вместо того, чтобы вести переговоры по отдельным позициям изолированно

Решающее преимущество заключается в систематическом сравнении различных вариантов бюджета.

Фактические результаты получаются в результате расчета с использованием полных данных по проекту.

Благодаря этому члены финансового комитета могут определить, какие проекты остаются в составе всех сценариев, а какие зависят от изменений в весовых коэффициентах.

Кроме того, можно проанализировать, какие проекты конкурируют друг с другом за одни и те же бюджетные средства.

Любое изменение параметра может вызвать новый математический расчет всего портфеля проектов.

Решающее значение имеет то, чтобы используемые весовые коэффициенты, бюджетные допущения и результаты расчетов были задокументированы.

6. Новое взаимодействие между профильными ведомствами, финансовым управлением и политическим руководством

Внедрение математического моделирования бюджета не изменяет демократического распределения полномочий.

Оно изменяет информационную базу, на основе которой принимаются решения.

Профильные ведомства проводят оценку

Ответственные профильные департаменты предоставляют информацию о проектах, запланированных расходах и отраслевые весовые коэффициенты.

Они знают технические, социальные и организационные требования своих мер и лучше всего могут оценить степень их актуальности.

Финансовый отдел координирует и моделирует

Финансовый отдел обобщает информацию о проектах, проверяет наличие бюджетных средств и обеспечивает соблюдение соответствующих финансовых и правовых рамок.

Она готовит бюджетную симуляцию и гарантирует, что весовые коэффициенты основаны на понятной и сопоставимой между ведомствами основе.

Финансовый комитет проводит моделирование и обсуждает

Подготовленные сценарии представляются на заседании финансового комитета.

Политические приоритеты можно смоделировать в виде измененных весовых коэффициентов или бюджетных параметров, а затем пересчитать.

Таким образом становится очевидным, какие последствия имеют определенные приоритеты для всего инвестиционного портфеля.

Городской совет принимает решение

Окончательная политическая ответственность лежит на демократически уполномоченных лицах, принимающих решения.

StratePlan не заменяет ни экспертную оценку администрации, ни политическое решение.

Технология рассчитывает последствия заданных допущений. Политики решают, какие цели и приоритеты должны быть определяющими.

7. Обязательные задачи, взаимозависимости проектов и законодательные требования

Не каждая мера на муниципальном уровне может свободно выноситься на обсуждение.

Законодательно установленные обязательные задачи, договорные обязательства или уже принятые обязательные меры должны быть соответствующим образом учтены при моделировании.

Для простого моделирования бюджета фиксированные расходы можно сначала вычесть из доступного бюджета.

Только оставшийся в распоряжении бюджет впоследствии оптимизируется для выбора дополнительных проектов.

Пример

• Общий бюджет: 81 млн евро
• Обязательные меры: 21 млн евро
• Оставшийся бюджет для оптимизации: 60 млн евро

Обязательные меры документируются отдельно и не должны повторно рассматриваться в качестве проектов, которые можно выбирать по собственному усмотрению.

Важное значение имеют также взаимозависимости между проектами.

Например, если энергетическая реконструкция здания обязательно связана с ремонтом крыши, эти меры не должны оцениваться независимо друг от друга.

В упрощенной модели такие меры можно объединить в один общий проект.

В расширенных моделях оптимизации соответствующие зависимости также можно явно отобразить в виде дополнительных условий.

Таким образом, расчёт по-прежнему ориентируется на фактические организационные и правовые условия.

8. Почему взвешивание является ключом к политическому моделированию

Весовые коэффициенты в диапазоне от 0,01 до 0,99 служат связующим звеном между экспертной оценкой и математическим расчётом.

Она позволяет моделировать различные приоритеты в виде параметров.

При этом необходимо сделать важное различие:

Взвешивание — это не объективная истина, а задокументированная оценка в рамках заданной модели.

Школьный проект с весовым коэффициентом 0,95 не является автоматически более ценным для общества, чем инфраструктурный проект с весовым коэффициентом 0,80.

Эти значения отражают относительную приоритетность в соответствии с согласованными критериями оценки.

Поэтому решающую роль играет подготовка, проводимая специалистами ведомств.

Они могут обосновать свои оценки на основе понятных критериев. Затем финансовый комитет может проанализировать, как изменение политических приоритетов повлияет на общий результат.

Анализ чувствительности при изменении весовых коэффициентов

Повторные расчёты позволяют ответить на важные вопросы:

• Насколько стабилен первоначальный отбор проектов?
• Какие проекты останутся в списке даже при значительном изменении весовых коэффициентов?
• В случае каких проектов даже небольшие изменения параметров приводят к иному решению?
• Какие инвестиционные меры особенно сильно конкурируют друг с другом?
• Какие политические приоритеты наиболее сильно влияют на структуру бюджета?

Эта информация может значительно повысить качество политического консультирования.

9. От разового планирования бюджета к непрерывному управлению

Моделирование муниципального бюджета не обязательно должно ограничиваться составлением годового бюджета.

В течение бюджетного года могут измениться существенные рамочные условия.

Стоимость строительства растет. Финансирование может быть утверждено или отменено. Проекты задерживаются. Появляются новые законодательные требования. Возникает необходимость в дополнительных инвестициях.

С помощью обновленной базы данных можно заново рассчитать последствия таких изменений.

С помощью соответствующим образом расширенной модели можно также проанализировать многолетнее инвестиционное планирование.

Для этого, в частности, учитываются годовые бюджетные ограничения, сроки реализации проектов, временные зависимости и доступность ресурсов.

Таким образом, финансовый отдел может перейти от преимущественно статического анализа бюджета к динамической поддержке принятия решений.

Тогда главный вопрос будет звучать не просто так:

«Какие проекты включены в бюджет?»

а:

«Какая комбинация проектов является оптимальной в текущих финансовых, профессиональных и политических условиях?»

10. Прозрачность и демократическая ответственность

Математическую оптимизацию нельзя путать с автоматизированным политическим решением.

Модель оптимизации может учитывать только те цели, веса и ограничения, которые были заранее определены.

Поэтому прозрачность процедуры имеет решающее значение.

Для каждого моделирования следует понятно документировать использованную информацию о проектах, весовые коэффициенты, бюджетные ограничения и другие допущения.

Кроме того, должны быть наглядно представлены рассчитанные комбинации проектов и изменения по сравнению с предыдущими сценариями.

Это позволяет вести содержательное обсуждение реальных последствий различных решений.

StratePlan служит математическим инструментом для поддержки принятия решений — а не заменой демократического процесса формирования воли.

11. Как муниципалитету начать работу со StratePlan

Первый пилотный проект можно реализовать с ограниченным количеством муниципальных инвестиционных проектов.

Финансовый отдел определяет доступный бюджет и собирает информацию о планируемых мерах.

Соответствующие профильные ведомства предоставляют данные о расходах и их обоснованные с профессиональной точки зрения весовые коэффициенты.

Затем данные переносятся в единый список проектов.

Уже с помощью трех основных параметров — идентификатора проекта, расходов и весовых коэффициентов — можно подготовить упрощённую модель оптимизации муниципального портфеля.

После первоначального расчёта можно протестировать альтернативные весовые коэффициенты и бюджетные ограничения.

Результаты можно затем представить на рабочем совещании с участием финансового отдела, на заседании финансового комитета или в городском совете.

Таким образом, преимущества математической оптимизации демонстрируются на примере конкретных вопросов принятия решений на муниципальном уровне, при этом не требуется полная перенастройка существующего программного обеспечения для управления бюджетом.

12. Вывод: городской совет будущего не только обсуждает бюджетные цифры — он моделирует решения

Муниципальное бюджетное планирование — одна из самых сложных задач государственного управления.

Ограниченные средства необходимо распределить между многочисленными проектами, преследующими различные профессиональные, социальные и политические цели.

Традиционные методы достигают своих пределов, в частности, когда необходимо проанализировать взаимодействие между множеством проектов и бюджетными ограничениями.

StratePlan предлагает дополнительный подход.

Профильные департаменты оценивают степень срочности своих проектов.

Финансовый отдел определяет финансовые рамки и консолидирует данные.

Система математической оптимизации рассчитывает подходящие комбинации проектов.

Политические органы могут сразу же сравнивать различные сценарии.

Изменить веса. Пересчитать портфель. Визуализировать последствия. Сравнить сценарии. Принимать обоснованные решения.

Таким образом, статический проект бюджета превращается в динамическое пространство для принятия решений, поддающееся анализу.

Не математика определяет будущее города.

Но она может наглядно показать, к каким последствиям приведут те или иные решения в рамках ограниченного бюджета.

Насколько больше потенциала скрывается в вашем муниципальном бюджете?

Убедитесь сами, как муниципальные инвестиционные проекты можно математически смоделировать, оптимизировать и сравнить в различных бюджетных сценариях, используя всего несколько исходных данных.

StratePlan — моделирование муниципальных бюджетов. Оптимизация портфелей проектов. Обоснование политических решений.

Оптимизируйте до 15 проектов бесплатно прямо сейчас →