Optimizacija mestnega proračuna z umetno inteligenco – Optimizacija mestnega proračuna – Strateško načrtovanje proračuna za mesta z umetno inteligenco

Optimizacija občinskega proračuna z umetno inteligenco: simulacija proračuna in matematična optimizacija v živo na seji mestnega sveta

Od statičnega proračunskega načrta do interaktivne simulacije proračuna v finančnem odboru

Kaj bi bilo, če bi mestni svet ne le glasoval o predloženem osnutku proračuna, ampak bi lahko različne proračunske variante neposredno na seji simuliral, matematično optimiziral in med seboj primerjal?

Prav tu pride v igro StratePlan.

Občine se soočajo z vse težjo nalogo: naraščajoči socialni izdatki, infrastruktura, ki potrebuje obnovo, naložbe v šole, digitalizacija, varstvo podnebja in javne ustanove se srečujejo z omejenimi finančnimi sredstvi.

Izziv ni le v zmanjšanju izdatkov ali določanju prednostnega vrstnega reda posameznih projektov glede na njihovo nujnost.

Ključno vprašanje se glasi:

Katera kombinacija občinskih projektov v okviru razpoložljivega proračuna prinaša največjo možno družbeno, gospodarsko in strateško korist?

S StratePlanom je mogoče to vprašanje sistematično preučiti z matematično optimizacijo portfelja.

Pri tem se strokovne ocene uprave, finančni okvirni pogoji in politični cilji združijo v skupnem modelu odločanja.

Rezultat je nova oblika občinskega proračunskega upravljanja: pregledna, razumljiva, dinamična in neposredno uporabna v političnih odločevalskih organih.

1. Osnovni problem: en proračun, veliko projektov, omejena sredstva

Oglejmo si primer nemškega mesta:

• Razpoložljivi investicijski proračun: 81 milijonov evrov
• Načrtovani investicijski projekti: 50
• Skupna potreba po naložbah: 220 milijonov evrov

Mesto torej ne more hkrati financirati vseh načrtovanih ukrepov.

Treba je sprejeti odločitve.

Katera šola bo obnovljena? Katera cesta bo prenovljena? Katera upravna stavba bo posodobljena? Kateri ukrepi za varstvo podnebja bodo izvedeni? Katera socialna ustanova bo prejela dodatna sredstva?

V tradicionalnem načrtovanju proračuna se na ta vprašanja pogosto odgovarja s strokovnim usklajevanjem, političnimi pogajanji in postopnim prilagajanjem posameznih proračunskih postavk.

Problem je v tem, da vsaka odločitev vpliva na preostali finančni manevrski prostor za druge projekte.

Pri 50 neodvisno izbirnih projektih se matematično izračuna:

²⁵⁰ = 1.125.899.906.842.624 možnih kombinacij projektov.

To ustreza približno 1,126 bilijonom kombinacij.

Vse kombinacije niso finančno ali organizacijsko dopustne. Kljub temu ta številka pojasnjuje, zakaj zgolj ročna analiza posameznih projektov ne more zagotoviti sistematične preučitve celotnega prostora za odločanje.

Izziv ni v ocenjevanju posameznega projekta, temveč v izbiri najboljše možne kombinacije vseh projektov v okviru obstoječih proračunskih omejitev.

Prav to je klasična naloga kombinatorne optimizacije iz področja operativnega raziskovanja.

2. Enostaven uvod: ID projekta, odhodki in strokovna utež

Simulacija občinskega proračuna se ne mora nujno začeti z zahtevnim IT-projektom.

Za preprost optimizacijski model na začetku zadostujejo trije podatki za vsak projekt:

1. ID projekta: enoznačna identifikacija ukrepa
2. Odhodki (Expenses): načrtovane finančne potrebe projekta
3. Težava (Weight): strokovno določena relativna pomembnost oziroma nujnost

Tehtanje poteka na lestvici od 0,01 do 0,99.

Višja vrednost pomeni višjo strokovno ocenjeno pomembnost znotraj dogovorjenega modela ocenjevanja.

Primer seznama občinskih projektov

Primerne vrednosti, ne gre za dejanske podatke o občinskih projektih.

Podatke je mogoče pripraviti na primer v preprosti Excelovi tabeli.

Ključna posebnost: utež se določi na podlagi mnenja strokovnih oddelkov

StratePlan ne sme samostojno odločati, ali je šola pomembnejša od ceste ali gasilska postaja nujnejša od upravne zgradbe.

Ta strokovna pristojnost pripada pristojnim resorjem in strokovnim oddelkom.

Oddelek za šolstvo pozna gradbeno stanje šol in dejanske potrebe po obnovi. Urad za gradbeništvo pozna infrastrukturo, stanje cest in tehnična tveganja. Gasilci poznajo svoje operativne zahteve. Oddelek za socialne zadeve lahko oceni družbeni pomen socialnih ustanov.

Zato tehtanja pred simulacijo proračuna določijo strokovnjaki posameznih resorjev.

Ocena se lahko med drugim opira na nujnost, strateški pomen, družbeni vpliv, tehnična tveganja in časovne zahteve.

Da bi bile uteži primerljive med resorji, morajo vsi strokovni oddelki uporabljati skupno ocenjevalno matrico.

Finančna služba usklajuje ta proces in združuje podatke.

Strokovno znanje ostane v upravi. StratePlan prevzame matematično analizo možnih kombinacij projektov.

3. Od strokovne utežitve do matematičnega prostora odločanja

Za vsak projekt se opredeli binarna spremenljivka odločanja:

_xi ∈ {0,1}

• 1: Projekt se vključi v izračunani portfelj.
• 0: Projekt ni vključen v izračunani portfelj.

Pri 50 projektih to pomeni 50 binarnih odločevalnih spremenljivk.

StratePlan preuči možne kombinacije teh spremenljivk ob upoštevanju razpoložljivega proračuna in drugih opredeljenih okvirnih pogojev.

Poenostavljen matematični model se glasi:

Maksimiraj tehtano vrednost projekta:

Max Σ (_wi×xi)

Ob proračunski omejitvi:

Σ (_ci×xi) ≤ B

Pri čemer:

• _wi: strokovno določena utež
• _ci: načrtovani izdatki za projekt
• _xi: binarna odločitev o izbiri
• B: razpoložljivi proračun

Ta poenostavljen model prikazuje, kako je mogoče strokovne ocene in finančne omejitve matematično povezati med seboj.

Model maksimira vsoto uteži izbranih projektov. To ni nujno enako maksimiranju denarnega donosa naložbe (ROI) ali celoviti oceni družbenega učinka.

Glede na konkreten model optimizacije se lahko upoštevajo tudi druga merila, kot so odvisnosti med projekti, omejitve virov, zakonske obveznosti ali večletne proračunske omejitve.

Cilj ni financirati čim več projektov, temveč v okviru razpoložljivih sredstev identificirati najboljšo možno kombinacijo projektov v skladu z opredeljenimi merili.

4. Simulacija proračuna v živo v finančnem odboru ali mestnem svetu

Prava dodana vrednost nastane, ko se matematična optimizacija neposredno vključi v politični proces odločanja.

Predstavljajmo si sejo finančnega odbora.

Finančna služba predstavi osnutek proračuna z 50 projekti in razpoložljivim investicijskim proračunom v višini 81 milijonov evrov.

Strokovni odbori so svoje projekte že predhodno ocenili in jim dodelili ustrezne uteži.

StratePlan na podlagi tega izračuna optimizirani portfelj projektov.

Na zaslonu se prikažejo izbrani projekti, potrebna proračunska sredstva, preostali proračunski manevrski prostor in skupna ocena, dosežena v modelu.

Sedaj se začne politična razprava.

Scenarij A: Izhodiščni izračun

Finančni odbor najprej preuči kombinacijo projektov na podlagi prvotno določenih uteži.

Kateri projekti bi se morali izvesti ob proračunu 81 milijonov evrov, če strokovne ocene ostanejo nespremenjene?

StratePlan kot podlago za odločitev prikaže izračunano kombinacijo projektov.

Scenarij B: Izobraževanje dobi višjo prioriteto

Član mestnega sveta zastavi vprašanje:

„Kaj se zgodi, če dodelimo večjo težo obnovi naših šol?“

Teža izbranih šolskih projektov se na primer poveča z 0,75 na 0,95.

Nato se ponovno izračuna celoten portfelj.

Organ lahko takoj preuči:

• Kateri šolski projekti bodo zdaj izbrani?
• Kateri drugi projekti bodo morda izrinjeni?
• Kako se spremeni skupna ocena?
• Ali bo proračun ostal v okviru?
• Kateri politični konflikti interesov nastajajo?

Namesto da bi razpravljali izključno o posameznih proračunskih postavkah, lahko odbor razume vpliv spremenjene prioritete na celoten portfelj projektov.

Scenarij C: Večji poudarek na infrastrukturi

Še en član predlaga, da se cestam, mostovom in občinskim stavbam dodeli večja teža.

Ustrezni parametri tehtanja se prilagodijo.

StratePlan izračuna novo kombinacijo projektov.

Nato je mogoče rezultate neposredno primerjati s prvotnim scenarijem in scenarijem za izobraževanje.

Tako postane jasno, kakšen vpliv imajo različne politične usmeritve znotraj istega proračuna.

Scenarij D: Proračun se spreminja

Tudi razpoložljivi proračun je lahko predmet simulacije.

Kaj se zgodi, če je na voljo namesto 81 milijonov evrov le 75 milijonov evrov?

Ali pa če dodatna sredstva povečajo proračun na 90 milijonov evrov?

StratePlan lahko kombinacijo projektov na novo optimizira v skladu s spremenjenimi proračunskimi omejitvami.

Tako se ne razpravlja le o višini proračuna, temveč tudi o konkretnih vplivih na izvedljive projekte.

5. Primerjava scenarijev namesto ločenega pogajanja o posameznih postavkah

Ključna prednost je v sistematični primerjavi različnih proračunskih variant.

Dejanski rezultati izhajajo iz izračuna na podlagi popolnih podatkov o projektu.

Člani finančnega odbora lahko tako ugotovijo, kateri projekti ostanejo vključeni v vseh scenarijih in kateri projekti so odvisni od spremenjenih uteži.

Prav tako je mogoče preučiti, kateri projekti med seboj tekmujejo za ista proračunska sredstva.

Vsaka sprememba parametra lahko sproži nov matematični izračun celotnega portfelja projektov.

Ključno je, da se uporabljene uteži, proračunske predpostavke in rezultati izračunov dokumentirajo.

6. Novo sodelovanje med strokovnimi resorji, finančnim oddelkom in politiko

Uvedba matematične proračunske simulacije ne spreminja demokratičnih pristojnosti.

Spreminja pa informacijsko podlago, na kateri se sprejemajo odločitve.

Strokovni oddelki ocenjujejo

Pristojni strokovni oddelki zagotovijo informacije o projektih, načrtovane odhodke in strokovne uteži.

Poznajo tehnične, socialne in organizacijske zahteve svojih ukrepov ter lahko najbolje ocenijo njihovo nujnost.

Finančna služba usklajuje in modelira

Finančna služba združuje informacije o projektih, preverja razpoložljiva proračunska sredstva in zagotavlja upoštevanje ustreznih finančnih in pravnih okvirnih pogojev.

Pripravi proračunsko simulacijo in zagotovi, da tehtanja temeljijo na pregledni podlagi, ki omogoča primerjavo med oddelki.

Finančni odbor simulira in razpravlja

V finančnem odboru se predstavijo pripravljeni scenariji.

Politične prednostne naloge se lahko modelirajo kot spremenjene uteži ali proračunski parametri in nato ponovno izračunajo.

Tako postane jasno, kakšne posledice imajo določene prednostne naloge za celoten naložbeni portfelj.

Mestni svet odloča

Končna politična odgovornost ostaja v rokah demokratično legitimiranih nosilcev odločanja.

StratePlan ne nadomešča niti strokovne ocene uprave niti politične odločitve.

Tehnologija izračuna posledice opredeljenih predpostavk. Politika odloča, kateri cilji in prednostne naloge naj bodo odločilni.

7. Obvezne naloge, odvisnosti med projekti in zakonske zahteve

Ni vsak občinski ukrep na voljo za prosto razpolaganje.

Zakonite obvezne naloge, pogodbene obveznosti ali že zavezujoče sprejete ukrepe je treba pri modeliranju ustrezno upoštevati.

Za preprosto simulacijo proračuna se lahko fiksni izdatki najprej odštejejo od razpoložljivega proračuna.

Šele preostali razpoložljivi proračun se nato optimira za izbor neobveznih projektov.

Primer

• Skupni proračun: 81 milijonov €
• Zavezujoče ukrepe: 21 milijonov €
• Preostali proračun za optimizacijo: 60 milijonov €

Obvezni ukrepi se dokumentirajo ločeno in jih ni treba ponovno obravnavati kot prosto izbirne projekte.

Pomembne so tudi odvisnosti med projekti.

Če je na primer energetska sanacija stavbe nujno povezana s sanacijo strehe, se ti ukrepi ne smejo ocenjevati neodvisno drug od drugega.

V poenostavljenem modelu se lahko takšni ukrepi združijo v en skupni projekt.

V razširjenih modelih optimizacije se lahko ustrezne odvisnosti izrecno upoštevajo kot stranski pogoji.

Tako ostane izračun usmerjen v dejanske organizacijske in pravne okvire.

8. Zakaj je tehtanje ključ do politične simulacije

Tehtanje med 0,01 in 0,99 predstavlja povezavo med strokovno oceno in matematičnim izračunom.

Omogoča modeliranje različnih prioritet kot parametrov.

Pri tem je treba narediti pomembno razliko:

Tehtanje ni objektivna resnica, temveč dokumentirana ocena znotraj določenega modela.

Šolski projekt s tehtanjem 0,95 ni avtomatično družbeno pomembnejši od infrastrukturnega projekta s tehtanjem 0,80.

Vrednosti izražajo relativno prednost v skladu z dogovorjenimi ocenjevalnimi merili.

Zato je priprava s strani strokovnjakov iz resorjev ključnega pomena.

Svoje ocene lahko utemeljijo na podlagi preglednih meril. Finančni odbor lahko nato preuči, kako spremenjene politične prioritete vplivajo na skupni rezultat.

Analiza občutljivosti s spremenjenimi utežmi

S ponavljajočimi se izračuni je mogoče odgovoriti na pomembna vprašanja:

• Kako stabilna je prvotna izbira projektov?
• Kateri projekti bodo izbrani tudi ob znatno spremenjenih utežeh?
• Pri katerih projektih že majhne spremembe parametrov vodijo do drugačne odločitve?
• Kateri investicijski ukrepi med seboj še posebej močno tekmujejo?
• Kateri politični poudarki najbolj spreminjajo strukturo proračuna?

Te informacije lahko znatno izboljšajo kakovost političnega svetovanja.

9. Od enkratnega načrtovanja proračuna do stalnega upravljanja

Simulacija občinskega proračuna ni nujno omejena na letno pripravo proračuna.

V teku proračunskega leta se lahko bistveno spremenijo okvirni pogoji.

Stroški gradnje se povečujejo. Subvencije se odobrijo ali odpadejo. Projekti se zamikajo. Pojavijo se nove zakonske zahteve. Potrebne so dodatne naložbe.

Z posodobljeno bazo podatkov je mogoče ponovno izračunati učinke takšnih sprememb.

Tudi večletno načrtovanje naložb je mogoče preučiti z ustrezno razširjenim modelom.

Pri tem se med drugim upoštevajo letne proračunske omejitve, trajanje projektov, časovne odvisnosti in razpoložljivost virov.

Tako lahko finančna služba preide od pretežno statičnega pregleda proračuna k dinamični podpori pri odločanju.

Osrednje vprašanje takrat ni več le:

»Kateri projekti so vključeni v proračun?«

temveč:

»Katera kombinacija projektov je najboljša v okviru trenutnih finančnih, strokovnih in političnih okoliščin?«

10. Preglednost in demokratična odgovornost

Matematične optimizacije ne smemo zamenjati z avtomatiziranim političnim odločanjem.

Optimizacijski model lahko upošteva le tiste cilje, uteži in omejitve, ki so bile vnaprej opredeljene.

Zato je preglednost postopka ključnega pomena.

Za vsako simulacijo je treba na razumljiv način dokumentirati uporabljene informacije o projektih, uteži, proračunske omejitve in druge predpostavke.

Prav tako morajo biti vidne izračunane kombinacije projektov in spremembe v primerjavi s prejšnjimi scenariji.

To omogoča vsebinsko usmerjeno razpravo o dejanskih posledicah različnih odločitev.

StratePlan služi kot matematično orodje za podporo pri odločanju – ne pa kot nadomestilo za demokratično oblikovanje volje.

11. Kako lahko občina začne uporabljati StratePlan

Prvi pilotni projekt se lahko izvede z omejenim številom občinskih investicijskih projektov.

Finančna služba določi razpoložljivi proračun in zbere načrtovane ukrepe.

Posamezna strokovna področja posredujejo odhodke in njihove strokovno utemeljene uteži.

Nato se podatki prenesejo v enoten seznam projektov.

Že s tremi osnovnimi parametri – identifikacijsko številko projekta, izdatki in utežjo – je mogoče pripraviti poenostavljen model optimizacije občinskega portfelja.

Po prvem izračunu je mogoče preizkusiti alternativne uteži in proračunske omejitve.

Rezultate je nato mogoče predstaviti na delavnici z občinskim finančnim oddelkom, v finančnem odboru ali v mestnem svetu.

Tako se koristi matematične optimizacije prikažejo na podlagi konkretnih občinskih odločitev, ne da bi bilo za to najprej potrebno popolno preoblikovanje obstoječe programske opreme za proračun.

12. Zaključek: Mestni svet prihodnosti ne razpravlja le o proračunskih številkah – simulira odločitve

Občinsko proračunsko načrtovanje je ena najzahtevnejših nalog javne uprave.

Omejena sredstva je treba razporediti med številne projekte z različnimi strokovnimi, družbenimi in političnimi cilji.

Tradicionalni postopki se zlasti soočajo z omejitvami, ko je treba preučiti medsebojne vplive med številnimi projekti in proračunskimi omejitvami.

StratePlan ponuja dopolnilni pristop.

Strokovni oddelki ocenijo nujnost svojih projektov.

Finančna služba določi finančni okvir in konsolidira podatke.

Matematična optimizacija izračuna ustrezne kombinacije projektov.

Politični organi lahko takoj primerjajo različne scenarije.

Spremenite utež. Ponovno izračunajte portfelj. Prikažite učinke. Primerjajte scenarije. Odločajte se na podlagi trdnih podatkov.

Tako se iz statičnega osnutka proračuna ustvari dinamičen prostor za odločanje, ki ga je mogoče analizirati.

O prihodnosti mesta ne odloča matematika.

Lahko pa pokaže, kakšne posledice imajo različne odločitve v okviru omejenega proračuna.

Koliko večji učinek se skriva v vašem občinskem proračunu?

Preizkusite, kako je mogoče občinske investicijske projekte z le nekaj vnesenimi podatki matematično modelirati, optimizirati in primerjati v različnih proračunskih scenarijih.

StratePlan – Simulacija občinskih proračunov. Optimizacija projektnih portfeljev. Utemeljevanje političnih odločitev.

Optimizirajte zdaj do 15 projektov brezplačno →