Optimalizácia mestského rozpočtu pomocou umelej inteligencie – Optimalizácia mestského rozpočtu – Strategické rozpočtové plánovanie pre mestá s využitím umelej inteligencie

Optimalizácia komunálneho rozpočtu pomocou umelej inteligencie: simulácia rozpočtu a matematická optimalizácia naživo na zasadnutí mestského zastupiteľstva

Od statického rozpočtového plánu k interaktívnej simulácii rozpočtu vo finančnom výbore

Čo keby mestské zastupiteľstvo mohlo nielen hlasovať o predloženom návrhu rozpočtu, ale priamo na zasadnutí simulovať rôzne varianty rozpočtu, matematicky ich optimalizovať a navzájom porovnávať?

Presne tu prichádza na rad StratePlan.

Samosprávy čelia čoraz náročnejšej úlohe: rastúce výdavky na sociálne zabezpečenie, infraštruktúra vyžadujúca renováciu, investície do škôl, digitalizácia, ochrana klímy a verejné zariadenia narážajú na obmedzené finančné prostriedky.

Výzva nespočíva len v znižovaní výdavkov alebo v stanovovaní priorít jednotlivých projektov podľa ich naliehavosti.

Kľúčová otázka znie:

Ktorá kombinácia komunálnych projektov dosiahne v rámci dostupného rozpočtu čo najväčší celkový spoločenský, ekonomický a strategický prínos?

Pomocou StratePlanu je možné túto otázku systematicky preskúmať prostredníctvom matematickej optimalizácie portfólia.

Pri tom sa odborné hodnotenia samosprávy, finančné rámcové podmienky a politické ciele zlučujú do spoločného rozhodovacieho modelu.

Výsledkom je nová forma riadenia samosprávneho rozpočtu: transparentná, zrozumiteľná, dynamická a priamo použiteľná v politických rozhodovacích orgánoch.

1. Základný problém: jeden rozpočet, veľa projektov, obmedzené prostriedky

Pozrime sa na príklad nemeckého mesta:

• Dostupný investičný rozpočet: 81 miliónov eur
• Plánované investičné projekty: 50
• Celková investičná potreba: 220 miliónov eur

Mesto teda nemôže financovať všetky plánované opatrenia súčasne.

Je potrebné prijať rozhodnutia.

Ktoré školy sa zrekonštruujú? Ktoré cesty sa opravia? Ktoré administratívne budovy sa zmodernizujú? Ktoré opatrenia na ochranu klímy sa zrealizujú? Ktoré sociálne zariadenia získajú dodatočné prostriedky?

V tradičnom rozpočtovom plánovaní sa na tieto otázky často odpovedá prostredníctvom odborných konzultácií, politických rokovaní a postupného prispôsobovania jednotlivých rozpočtových položiek.

Problém: Každé rozhodnutie ovplyvňuje zostávajúci finančný priestor pre ostatné projekty.

Pri 50 nezávisle vyberateľných projektoch matematicky vzniká:

²⁵⁰ = 1 125 899 906 842 624 možných kombinácií projektov.

To zodpovedá približne 1,126 biliónom kombinácií.

Nie každá kombinácia je finančne alebo organizačne prípustná. Toto číslo však jasne ukazuje, prečo čisto manuálne posudzovanie jednotlivých projektov nemôže poskytnúť systematický prehľad o celom rozhodovacom priestore.

Výzva nespočíva v hodnotení jednotlivého projektu, ale vo výbere najlepšej možnej kombinácie všetkých projektov v rámci existujúcich rozpočtových obmedzení.

Presne to je klasická úloha kombinatorickej optimalizácie z oblasti operačného výskumu.

2. Jednoduchý úvod: ID projektu, výdavky a odborné váženie

Simulácia komunálneho rozpočtu nemusí začínať náročným IT projektom.

Pre jednoduchý optimalizačný model spočiatku postačujú tri údaje na každý projekt:

1. ID projektu: Jednoznačná identifikácia opatrenia
2. Výdavky (Expenses): Plánované finančné potreby projektu
3. Váha (Weight): Odborne stanovená relatívna dôležitosť alebo naliehavosť

Váha sa stanovuje na stupnici od 0,01 do 0,99.

Vyššia hodnota znamená vyššiu odbornú dôležitosť v rámci dohodnutého hodnotiaceho modelu.

Príklad zoznamu komunálnych projektov

Ilustratívne príklady, nie sú to skutočné údaje o komunálnych projektoch.

Údaje je možné napríklad pripraviť v jednoduchom tabuľkovom procesore Excel.

Kľúčová špecifikácia: Váha pochádza z príslušných oddelení

StratePlan nemá samostatne rozhodovať o tom, či je škola dôležitejšia ako cesta alebo či je hasičská stanica naliehavejšia ako administratívna budova.

Táto odborná kompetencia patrí príslušným rezortom a odborným oddeleniam.

Oddelenie školstva pozná stavebný stav škôl a skutočnú potrebu ich rekonštrukcie. Úrad pre stavebníctvo pozná infraštruktúru, stav ciest a technické riziká. Hasičský zbor pozná svoje požiadavky súvisiace s nasadením. Oddelenie sociálnych vecí vie posúdiť spoločenský význam sociálnych zariadení.

Preto váhy stanovujú v predstihu pred simuláciou rozpočtu príslušní odborníci z jednotlivých rezortov.

Hodnotenie sa môže orientovať okrem iného na naliehavosť, strategický význam, spoločenský dopad, technické riziká a časové požiadavky.

Aby boli váhové koeficienty porovnateľné medzi jednotlivými rezortmi, mali by všetky odborné oddelenia používať spoločnú hodnotiacu maticu.

Finančné oddelenie koordinuje tento proces a konsoliduje údaje.

Odborné znalosti zostávajú v rámci správy. Spoločnosť StratePlan preberá matematickú analýzu možných kombinácií projektov.

3. Od odborného váženia k matematickému rozhodovaciemu priestoru

Pre každý projekt sa definuje binárna rozhodovacia premenná:

_xi ∈ {0,1}

• 1: Projekt sa zaradí do vypočítaného portfólia.
• 0: Projekt sa nezahrnie do vypočítaného portfólia.

Pri 50 projektoch z toho vyplýva 50 binárnych rozhodovacích premenných.

StratePlan skúma možné kombinácie týchto premenných so zreteľom na dostupný rozpočtový rámec a ďalšie definované rámcové podmienky.

Zjednodušený matematický model znie:

Maximalizuj váženú hodnotu projektu:

Max Σ (_wi×xi)

Pri rozpočtovom obmedzení:

Σ (_ci×xi) ≤ B

Kde:

• _wi: odborné váhy
• _ci: plánované výdavky na projekt
• _xi: Binárne rozhodnutie o výbere
• B: Dostupný rozpočtový rámec

Tento zjednodušený model ukazuje, ako je možné matematicky prepojiť odborné hodnotenia a finančné obmedzenia.

Maximalizuje súčet váh vybraných projektov. To sa automaticky nerovná maximalizácii peňažnej návratnosti investícií (ROI) ani komplexnému hodnoteniu spoločenského dopadu.

V závislosti od konkrétneho optimalizačného modelu je možné zohľadniť ďalšie kritériá, ako sú vzájomné závislosti projektov, obmedzenia zdrojov, zákonné povinnosti alebo viacročné rozpočtové limity.

Cieľom nie je financovať čo najviac projektov, ale identifikovať najlepšiu možnú kombináciu projektov podľa definovaných kritérií v rámci dostupných prostriedkov.

4. Simulácia rozpočtu naživo vo finančnom výbore alebo mestskom zastupiteľstve

Skutočná pridaná hodnota vzniká vtedy, keď je matematická optimalizácia priamo integrovaná do politického rozhodovacieho procesu.

Predstavme si zasadnutie finančného výboru.

Finančné oddelenie predkladá návrh rozpočtu s 50 projektmi a dostupným investičným rozpočtom vo výške 81 miliónov eur.

Odborné rezorty už predtým ohodnotili svoje projekty a zadali príslušné váhy.

StratePlan na základe toho vypočíta optimalizované portfólio projektov.

Na obrazovke sa zobrazia vybrané projekty, rozpočtové prostriedky potrebné na ich realizáciu, zostávajúce rozpočtové rezervy a celkové hodnotenie dosiahnuté v modeli.

Teraz začína politická diskusia.

Scenár A: Východiskový výpočet

Finančný výbor najprv posúdi kombináciu projektov na základe pôvodne stanovených váh.

Ktoré projekty by sa mali realizovať pri rozpočte 81 miliónov eur, ak odborné hodnotenia zostanú nezmenené?

StratePlan poskytuje vypočítanú kombináciu projektov ako podklad pre rozhodnutie.

Scenár B: Vzdelávanie dostáva vyššiu prioritu

Člen mestského zastupiteľstva kladie otázku:

„Čo sa stane, ak pripisujeme väčšiu váhu renovácii našich škôl?“

Váha vybraných školských projektov sa napríklad zvýši z 0,75 na 0,95.

Následne sa celé portfólio prepočíta nanovo.

Zastupiteľstvo môže okamžite preskúmať:

• Ktoré školské projekty budú teraz vybrané?
• Ktoré ďalšie projekty budú prípadne vylúčené?
• Ako sa mení celkové hodnotenie?
• Bude dodržaný rozpočet?
• Aké politické konflikty záujmov vznikajú?

Namiesto toho, aby sa diskutovalo výlučne o jednotlivých rozpočtových položkách, môže komisia posúdiť vplyv zmeny priorít na celé portfólio projektov.

Scenár C: Väčší dôraz na infraštruktúru

Ďalší člen navrhuje priradiť vyššiu váhu cestám, mostom a komunálnym budovám.

Príslušné váhové parametre sa prispôsobia.

StratePlan vypočíta novú kombináciu projektov.

Následne je možné výsledky priamo porovnať s pôvodným scenárom a scenárom zameraným na vzdelávanie.

Takto je zrejmé, aké dôsledky majú rôzne politické priority v rámci toho istého rozpočtu.

Scenár D: Zmena rozpočtu

Predmetom simulácie môže byť aj disponibilný rozpočet.

Čo sa stane, ak namiesto 81 miliónov eur bude k dispozícii len 75 miliónov eur?

Alebo ak dodatočné finančné prostriedky zvýšia rozpočet na 90 miliónov eur?

StratePlan dokáže kombináciu projektov znovu optimalizovať v rámci zmenených rozpočtových obmedzení.

Tým sa diskutuje nielen o výške rozpočtu, ale aj o konkrétnych dopadoch na realizovateľné projekty.

5. Porovnávať scenáre namiesto izolovaného rokovania o jednotlivých položkách

Kľúčovou výhodou je systematické porovnávanie rôznych variantov rozpočtu.

Skutočné výsledky vyplývajú z výpočtu na základe úplných údajov o projekte.

Členovia finančného výboru tak môžu zistiť, ktoré projekty zostávajú zahrnuté vo všetkých scenároch a ktoré projekty závisia od zmenených váh.

Rovnako je možné preskúmať, ktoré projekty si navzájom konkurujú o tie isté rozpočtové prostriedky.

Každá zmena parametra môže vyvolať nový matematický výpočet celého portfólia projektov.

Kľúčové je, aby boli zdokumentované použité váhy, rozpočtové predpoklady a výsledky výpočtov.

6. Nová spolupráca medzi odbornými rezortmi, finančným oddelením a politikmi

Zavedenie matematickej rozpočtovej simulácie nemení demokratické kompetencie.

Mení však informačný základ, na ktorom sa prijímajú rozhodnutia.

Odborné rezorty vyhodnocujú

Príslušné odborné oddelenia poskytujú informácie o projektoch, plánované výdavky a odborné váhy.

Poznajú technické, sociálne a organizačné požiadavky svojich opatrení a dokážu najlepšie posúdiť ich príslušnú naliehavosť.

Finančné oddelenie koordinuje a modeluje

Finančné oddelenie zhromažďuje informácie o projektoch, overuje dostupné rozpočtové prostriedky a zabezpečuje dodržiavanie príslušných finančných a právnych rámcových podmienok.

Pripravuje rozpočtovú simuláciu a zabezpečuje, aby váhy vychádzali z prehľadného základu, ktorý je porovnateľný medzi jednotlivými oddeleniami.

Finančný výbor simuluje a diskutuje

V rámci finančného výboru sa prezentujú pripravené scenáre.

Politické priority je možné modelovať ako zmenené váhy alebo rozpočtové parametre a následne prepočítať.

Tak sa zviditeľnia dôsledky určitých priorít pre celé investičné portfólio.

Mestská rada rozhoduje

Konečná politická zodpovednosť zostáva na demokraticky legitímnych rozhodovateľoch.

StratePlan nenahrádza ani odborné posúdenie zo strany správy, ani politické rozhodnutie.

Táto technológia vypočíta dôsledky definovaných predpokladov. Politici rozhodujú, ktoré ciele a priority majú byť rozhodujúce.

7. Povinné úlohy, vzájomné závislosti projektov a zákonné požiadavky

Nie každé opatrenie samosprávy je možné voľne zmeniť.

Zákonné povinné úlohy, zmluvné záväzky alebo opatrenia, o ktorých už bolo záväzne rozhodnuté, sa musia pri modelovaní primerane zohľadniť.

Pre jednoduchú simuláciu rozpočtu možno najskôr od disponibilného rozpočtu odpočítať pevne stanovené výdavky.

Až zostávajúci disponibilný rozpočet sa následne optimalizuje pre výber voliteľných projektov.

Príklad

• Celkový rozpočet: 81 mil. €
• Záväzne stanovené opatrenia: 21 mil. €
• Zostávajúci rozpočet na optimalizáciu: 60 mil. €

Povinné opatrenia sa dokumentujú samostatne a nemusia sa opätovne považovať za voľne voliteľné projekty.

Dôležité sú aj vzájomné závislosti medzi projektmi.

Ak je napríklad energetická sanácia budovy nevyhnutne spojená so sanáciou strechy, tieto opatrenia sa nesmú hodnotiť nezávisle od seba.

V zjednodušenom modeli je možné takéto opatrenia zlúčiť do jedného spoločného projektu.

V rozšírených optimalizačných modeloch je možné príslušné závislosti výslovne vyjadriť aj ako vedľajšie podmienky.

Vďaka tomu sa výpočet naďalej riadi skutočnými organizačnými a právnymi rámcovými podmienkami.

8. Prečo je váha kľúčom k politickej simulácii

Váha v rozmedzí od 0,01 do 0,99 vytvára prepojenie medzi odborným posúdením a matematickým výpočtom.

Umožňuje modelovať rôzne priority ako parametre.

Pri tom je potrebné urobiť dôležité rozlíšenie:

Váha nie je objektívnou pravdou, ale zdokumentovaným hodnotením v rámci stanoveného modelu.

Školský projekt s váhou 0,95 nie je automaticky spoločensky hodnotnejší ako infraštruktúrny projekt s váhou 0,80.

Tieto hodnoty vyjadrujú relatívnu prioritu podľa dohodnutých hodnotiacich kritérií.

Preto je rozhodujúca príprava zo strany odborníkov z príslušných rezortov.

Svoje hodnotenia môžu odôvodniť na základe zrozumiteľných kritérií. Finančný výbor môže následne preskúmať, ako sa zmenené politické priority odrazia na celkovom výsledku.

Analýza citlivosti prostredníctvom zmenených váh

Opakovanými výpočtami je možné odpovedať na dôležité otázky:

• Ako stabilný je pôvodný výber projektov?
• Ktoré projekty zostanú vybrané aj pri výrazne zmenených váhach?
• Pri ktorých projektoch vedú už aj malé zmeny parametrov k inému rozhodnutiu?
• Ktoré investičné opatrenia si navzájom najviac konkurujú?
• Ktoré politické priority najviac menia štruktúru rozpočtu?

Tieto informácie môžu výrazne zlepšiť kvalitu politického poradenstva.

9. Od jednorazového rozpočtového plánovania k priebežnému riadeniu

Simulácia samosprávneho rozpočtu sa nemusí obmedzovať len na ročné zostavovanie rozpočtu.

V priebehu rozpočtového roka sa môžu podstatne zmeniť rámcové podmienky.

Stavebné náklady rastú. Dotácie sa schvaľujú alebo rušia. Projekty sa oneskorujú. Vznikajú nové zákonné požiadavky. Vyžadujú sa dodatočné investície.

S aktualizovanou databázou je možné opätovne vypočítať vplyvy takýchto zmien.

Aj viacročné investičné plánovanie je možné analyzovať pomocou primerane rozšíreného modelu.

Pri tom sa zohľadňujú okrem iného ročné rozpočtové limity, trvanie projektov, časové závislosti a dostupnosť zdrojov.

Vďaka tomu môže finančné oddelenie prejsť od prevažne statického pohľadu na rozpočet k dynamickej podpore rozhodovania.

Kľúčová otázka už potom neznie len:

„Aké projekty sú zahrnuté v rozpočte?“

ale:

„Ktorá kombinácia projektov je za súčasných finančných, odborných a politických podmienok najlepšia?“

10. Transparentnosť a demokratická zodpovednosť

Matematickú optimalizáciu nesmieme zamieňať s automatizovaným politickým rozhodnutím.

Optimalizačný model môže zohľadňovať iba tie ciele, váhy a obmedzenia, ktoré boli vopred definované.

Preto je transparentnosť postupu rozhodujúca.

Pre každú simuláciu by mali byť použité informácie o projektoch, váhy, rozpočtové limity a ďalšie predpoklady zrozumiteľne zdokumentované.

Rovnako by mali byť zrejmé vypočítané kombinácie projektov a zmeny oproti predchádzajúcim scenárom.

To umožňuje vecne zameranú diskusiu o skutočných dopadoch rôznych rozhodnutí.

StratePlan slúži ako matematický nástroj na podporu rozhodovania – nie ako náhrada demokratického formovania vôle.

11. Ako môže samospráva začať s programom StratePlan

Prvý pilotný projekt je možné realizovať s obmedzeným počtom komunálnych investičných projektov.

Finančné oddelenie stanoví dostupný rozpočet a zhromaždí plánované opatrenia.

Príslušné odborné oddelenia poskytnú údaje o výdavkoch a ich odborné odôvodnenia a váhy.

Následne sa údaje prenesú do jednotného zoznamu projektov.

Už na základe troch základných parametrov – ID projektu, výdavky a váha – je možné pripraviť zjednodušený model optimalizácie portfólia obce.

Po prvom výpočte je možné otestovať alternatívne váhy a rozpočtové limity.

Výsledky je možné následne predstaviť na workshope s finančným oddelením, vo finančnom výbore alebo v mestskom zastupiteľstve.

Týmto spôsobom sa demonštruje prínos matematickej optimalizácie na základe konkrétnych komunálnych rozhodovacích otázok, bez toho, aby sa najskôr vyžadovala úplná zmena existujúceho rozpočtového softvéru.

12. Záver: Mestské zastupiteľstvo budúcnosti nielen diskutuje o rozpočtových číslach – simuluje rozhodnutia

Komunálne rozpočtové plánovanie je jednou z najnáročnejších úloh verejnej správy.

Obmedzené prostriedky je potrebné rozdeľovať medzi početné projekty s rôznymi odbornými, spoločenskými a politickými cieľmi.

Tradičné postupy narážajú na svoje limity najmä vtedy, keď je potrebné preskúmať vzájomné vzťahy medzi mnohými projektmi a rozpočtovými obmedzeniami.

StratePlan ponúka doplnkový prístup.

Odborné oddelenia hodnotia naliehavosť svojich projektov.

Finančné oddelenie stanoví finančný rámec a konsoliduje údaje.

Matematická optimalizácia vypočíta vhodné kombinácie projektov.

Politické orgány môžu priamo porovnávať rôzne scenáre.

Zmeniť váhu. Prepočítať portfólio. Zviditeľniť dopady. Porovnať scenáre. Rozhodovať sa na základe dôkladnej analýzy.

Vďaka tomu sa zo statického návrhu rozpočtu stáva dynamický priestor na rozhodovanie, ktorý je možné analyzovať.

O budúcnosti mesta nerozhoduje matematika.

Môže však zviditeľniť, aké dôsledky majú rôzne rozhodnutia v rámci obmedzeného rozpočtu.

Aký ďalší potenciál sa skrýva vo vašom komunálnom rozpočte?

Presvedčte sa, ako je možné pomocou niekoľkých vstupných údajov matematicky modelovať a optimalizovať komunálne investičné projekty a porovnávať ich v rôznych rozpočtových scenároch.

StratePlan – Simulácia komunálnych rozpočtov. Optimalizácia portfólií projektov. Podloženie politických rozhodnutí.

Optimalizujte teraz až 15 projektov zadarmo →