Моделі і методи планування науково-технічних проектів на основі аналізу інвестицій

Методи дослідження. Вибір методів дослідження обумовлений логікою й послідовністю дій, спрямованих на ефективне управління процесами реалізації НТП. Основними методами управління НТП є системний і програмно-цільовий підхід, а також сітьові методи управління проектами, які використовуються для структуризації процесу реалізації НТП і аналізу ресурсного й фінансового забезпечення. Для виявлення дефіциту ресурсів у ході реалізації НТП застосовуються методи сітьового планування й імітаційного моделювання. Для аналізу джерел і вибору найбільш раціональних схем інвестування використовуються методи фінансово-економічного аналізу, планування й управління проектами, інвестиційного менеджменту, теорії ризиків. Для розробки архітектури інформаційно-аналітичної системи використовувалися методи об'єктно-орієнтованого моделювання.

Вперше одержано системну модель планування реалізації мультипроекту, яка, на відміну від існуючих, формується шляхом агрегування окремих моделей ресурсних потоків окремих проектів на основі критеріїв повноти й достатності забезпечуючих ресурсів.

Удосконалено:

Публікації. Результати досліджень опубліковано у 9 друкованих працях, з них 5 статей у наукових журналах, 1 - у збірнику наукових праць, що входять до переліку ВАК України; 2 - тези доповідей у матеріалах конференцій, 1 - брошура.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг дисертації - 220 сторінок, з них: 31 рисунок на 4 окремих сторінках, 3 таблиці, список літератури із 152 джерел на 14 сторінках, 3 додатки на 51 сторінці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, описаний зв'язок роботи з науковими програмами, мета, задачі, об'єкт, предмет і методи дослідження, наукова новизна, наукове й практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, наведено інформацію про реалізацію, апробацію та публікацію результатів.

У першому розділі проведено аналіз об'єкта управління - науково-технічних проектів. Було виявлено, що проекти розробки науково-технічної продукції найчастіше є унікальними, високотехнологічними, орієнтованими на конкретного замовника, потребують значних тимчасових і фінансових ресурсів, тому процес їхньої реалізації потребує детального планування, аналізу динаміки фінансування і споживання коштів, аналізу впливу ризиків і невизначеності. При цьому велику увагу слід приділяти процесу планування НТП, тому що помилки на початкових етапах, коли не враховується безліч факторів ризику, що виникають при виконанні проекту, можуть призвести до небажаних результатів і збитків. Особливої уваги заслуговують питання інвестування НТП, оскільки динаміка надходжень і витрати коштів при реалізації проекту залежить від джерела інвестування і дуже впливає на кінцеву ефективність проекту.

При аналізі процесу реалізації НТП були розглянуті моделі і методи структуризації й планування проектів розробки складних технічних систем. Для вирішення проблем планування й управління проектів в основному застосовується підхід, оснований на послідовній побудові всього комплексу планів, аналізі ефективності реалізації проекту, а потім пошуку неузгодженостей і корегування дій. У працях В.Д. Шапіро, В.М. Буркова, В.І. Воропаєва, Л.С. Кобиляцького, а також у Зводі знань щодо управління проектами (PMBOK) подані основні напрямки планування й управління проектами та вирішуються окремі задачі аналізу й оцінки ефективності. Однак практика показує, що розглядати й вирішувати окремі задачі управління проектами необхідно системно в комплексі із застосуванням методів оптимізації та моделювання на кожному етапі побудови окремих планів і узгодження показників, отриманих на різних рівнях планування, з показниками планів роботи підприємств-виконавців проекту. Тому у дослідженні пропонується використати підхід комплексного планування й управління, який припускає узгодження часових, ресурсних, фінансових та інвестиційних потоків у процесі реалізації всіх етапів проекту на різних рівнях планування. Комплексний план має відбивати можливі варіанти виконання проекту з урахуванням впливу ризиків на процес його реалізації в умовах різних форм фінансування. Особливу увагу слід приділити питанням пошуку раціональної структури інвестування НТП, оскільки це дозволить знизити витрати на проект і підвищить його ефективність.

На основі даного аналізу сформульовано задачі дослідження.

У другому розділі роботи вирішено задачу математичного моделювання комплексного плану проекту як складного багаторівневого комплексу планів різного ступеня деталізації.

Ефективне управління науково-технічними проектами потребує узгодженого розподілу фінансових і матеріальних ресурсів між проектними роботами. Для цього необхідно побудувати математичні моделі ресурсного й фінансового забезпечення проекту, що дозволяють аналізувати плани проекту на різних рівнях планування й управління. У даному випадку був використаний математичний апарат фінансових і ресурсних профілів.

Під фінансовим профілем проекту розуміють криву в просторі координат “час - кошти”, що характеризує будь-який із аспектів процесу руху грошових коштів при виконанні проекту.

Аналогічно під ресурсним профілем проекту розуміють криву в просторі координат “час - обсяг ресурсів”, що характеризує який-небудь із аспектів процесу руху ресурсів при виконанні проекту.

Були введені операції:

1) агрегування профілів , яке полягає в об'єднанні декількох профілів в один шляхом підсумовування значень профілів тих проектів, що виконуються в цей момент часу;

2) визначення кумулятивного профілю , що полягає у визначенні профілю, побудованого шляхом підсумовування всіх значень вихідного профілю на інтервалі від початку до ;

3) підсумовування значень профілю , що полягає у визначенні суми всіх його значень на заданому інтервалі;

4) усереднення профілю , що полягає у визначенні середнього значення профілю на інтервалі ;

5) зміщення профілю , що полягає в переносі частини профілю уздовж осі часу, починаючи з моменту , на величину .

Результатом виконання операцій агрегування, побудови кумулятивного профілю і зміщення є профілі, а операцій підсумовування й усереднення - числа. Запропоновані операції дозволяють побудувати моделі ресурсного й фінансового забезпечення планів проекту з різним ступенем деталізації.

На першому етапі передбачається побудова фінансового плану, в якому висвітлюються строки й обсяги фінансування робіт із проекту з розбивкою на великі етапи. Його математичною моделлю є профіль витрат проекту

, (1)

де - фінансування -го етапу відповідно до фінансового плану проекту;

- кількість етапів проекту;

- логічний предикат, який показує, що фінансування здійснюється в момент .

Існує кілька схем фінансування проекту. Найчастіше використовують фінансування по закінченні етапу, повну передоплату і часткову передоплату. Моделі (1) для цих схем мають такий вигляд:

1) для фінансування по закінченні етапу:

; (2)

2) для фінансування з повною передоплатою:

; (3)

3) для фінансування із частковою передоплатою

, (4)

де - відсоток фінансування, що виділяється як передоплата на початку етапу;

, - логічні предикати, які показують, що початок або закінчення етапу відбувається в момент ;

, - строки початку й закінчення етапу .

Важливою частиною комплексного плану є бюджет проекту й звіт про рух грошових коштів (Cash-Flow), які відбивають динаміку надходження й споживання фінансових коштів. Для побудови їхніх математичних моделей доцільно перейти від звичайних профілів витрат і надходжень до кумулятивних:

; (5)

(6)

Профіль руху грошових коштів CF(t) являє собою різницю між кумулятивними профілями витрат і надходжень

(7)

Об'ємно-календарний план висвітлює основні виробничі показники календарних періодів, які містять як фінансові, так і деякі виробничі показники. Він є основою для побудови більш детальних виробничих планів.

Далі здійснюється деталізація укрупнених планів. При цьому здійснюється перехід від фінансових показників до ресурсного і деталізація календарних періодів. Найбільш зручним інструментом для цього є сітьовий графік проекту. На його основі будуються детальні ресурсні профілі проекту

, (8)

де - множина робіт, що виконуються в момент ;

- потреба в ресурсах виду при виконання -ї роботи;

- строки початку й закінчення роботи ;

- кількість видів ресурсів, а також кумулятивні ресурсні профілі:

, (9)

(10)

На підставі ресурсних профілів будується деталізований фінансовий профіль витрат проекту

, (11)

де - ціна одиниці ресурсів виду ;

- величина накладних витрат в одиницю часу.

Для забезпечення плану проекту ресурсами будується план закупівель. Його моделлю є профіль закупівлі ресурсів .

Профілі (1)-(11) являють собою математичні моделі планів проекту різного ступеня деталізації. Комплекс профілів є моделлю комплексного плану. Якщо всі плани побудовані коректно, у комплексі профілів не має бути протиріч. Для перевірки коректності планів уводяться критерії достатності й повноти фінансового й ресурсного забезпечення проекту.

Фінансове забезпечення проекту вважається достатнім, якщо загальна сума витрат не перевищує суму коштів, виділених замовником. Критерій достатності фінансового забезпечення формулюється у вигляді логічного предиката

(12)

Фінансове забезпечення проекту вважається повним, якщо в будь-який момент часу сума коштів, витрачених до цього моменту, не перевищує загальну суму коштів, виділених замовником з урахуванням граничного припустимого рівня дефіциту. Критерій повноти фінансового забезпечення формулюється у вигляді логічного предиката

(13)

де - граничний рівень дефіциту, що може бути тимчасово покритий за рахунок власних коштів виконавця,

- кумулятивні профілі витрат і надходжень.

Вимога повноти є більш жорсткою, ніж вимога достатності, тому, що фінансове забезпечення може бути достатнім, але неповним. Аналогічно формулюються й критерії ресурсного забезпечення. Ресурсне забезпечення проекту вважається достатнім, якщо у виконавця є всі необхідні для його виконання ресурси з урахуванням плану закупівлі. Критерій достатності ресурсного забезпечення формулюється у формі логічного предиката

(14)

де - кількість видів ресурсів;

- початкова кількість ресурсів виду .

Ресурсне забезпечення проекту вважається повним, якщо в будь-який момент часу на підприємстві є не задіяні в інших проектах ресурси всіх видів, необхідні для виконання даного проекту. Повноту ресурсного забезпечення неможливо визначити за одним ізольованим проектом. Для цього треба в комплексі розглянути всі проекти, що виконуються одночасно з даним. Критерій повноти ресурсного забезпечення формулюється у вигляді логічного предиката

(15)

Перевірка коректності здійснюється шляхом приведення показників планів нижнього рівня до показників планів верхнього рівня і виявлення неузгодженостей. Для цього використовуються критерії достатності й повноти ресурсного й фінансового забезпечення (12)-(15).

На рис. 1 показано метод покрокової побудови скорегованого комплексного плану проекту.

Метод охоплює два контури деталізації планів: план проекту і плани окремих етапів. На рівні побудови плану проекту здійснюється контроль повноти його фінансового забезпечення і, при необхідності, корегування укрупненого календарного або фінансового плану. На рівні планів етапів здійснюється контроль повноти ресурсного забезпечення і, при необхідності, корегування сітьового графіка або плану закупівлі ресурсів. Потім виконується перевірка повноти фінансового забезпечення деталізованого плану. При необхідності здійснюється перехід на верхній рівень управління й корегування фінансового плану проекту.

Рис. 1. Метод покрокової побудови скорегованого комплексного плану проекту

інформаційний аналітичний ресурсний інвестування проект

У розділі подано також моделі прогнозування змін у графіку робіт, обумовлених впливом неузгодженостей фінансових профілів, які можуть виникнути при появі різних факторів ризику. Проводиться моделювання інфляційного впливу й наслідків тимчасової зупинки робіт.

У третьому розділі роботи запропоновано методи вибору джерел інвестування НТП і оцінки ефективності проекту з урахуванням структури фінансування й застосування механізмів зменшення прояву ризику.

У розділі розглянуто основні джерела інвестицій: позикові, притягнуті та власні і ситуації, в яких доцільно підприємству-виконавцеві звертатися до даних форм фінансування. Залежно від вибору джерела фінансування проекту будуть змінюватися фінансові профілі проекту. Профіль руху грошових коштів у випадку використання позикових коштів розраховуватиметься у такий спосіб:

, (16)

де - надходження за проектом -го року без урахування потоків витрат, пов'язаних з фінансовою діяльністю;

- номінальні грошові витрати -го року без урахування потоків витрат, пов'язаних з фінансовою діяльністю;

- ставка оподаткування;

- амортизаційні відрахування -го року;

- частина позиченої суми;

- відсотки за використання позикового капіталу.

Профіль руху грошових коштів у випадку використання притягнутих коштів визначається як

, (17)

де - величина повернення чистого прибутку.

Для побудови профілю руху грошових коштів необхідна наявність комплексу планів, які будуть зведені в єдиний план - бюджет про рух грошових коштів, що охоплюють всі основні напрямки діяльності підприємства-виконавця: операційну, фінансову й інвестиційну. У дослідженні пропонується метод побудови комплексного плану, що припускає формування попереднього кошторису проекту, проведення бюджетування - визначення вартісних значень виконуваних у рамках проекту робіт і проекту в цілому з урахуванням часу виконання робіт, формування звіту про рух грошових коштів. На підставі даного звіту будуть визначатися профілі витрат і надходжень.

Для оцінки ефективності реалізації проекту з урахуванням різних варіантів залучення коштів пропонується використати показник чистого дисконтованого грошового потоку - критерій NPV - у такому вигляді:

, (18)

де - сумарна потреба в коштах (інвестиції в проект);

- змінні, що характеризують структуру залучених інвестицій (позикові, притягнуті, власні кошти та дефіцит відповідно);

- витрати по використанню позикових або притягнутих коштів,

- ставка дисконтування.

У розділі наведено алгоритм пошуку оптимального варіанта залучення інвестицій, де цільовою функцією є критерій (18) - при ряді обмежень на суми залучених коштів. Алгоритм побудовано на основі методу усіченого перебору. Можливість такого підходу обумовлена обмеженістю змінних і досить значною величиною кроку моделювання.

Для визначення можливості залучення інвестицій у тій або іншій формі було проаналізовано існуючі механізми надання коштів, а також запропоновано моделі для розрахунку фінансових потоків в умовах багатоваріантності форм фінансування. На основі цього аналізу пропонується модель вибору способу фінансування проекту, де механізм залучення визначається динамікою фінансування замовником, рівнем планування проекту і видом дефіциту ресурсів.

Для управління ризиками пропонується використати метод страхування, що припускає зниження наслідків прояву факторів ризику за рахунок створення резервного фонду ресурсів. Даний метод можна розглядати як один з механізмів фінансування в умовах невизначеності, тому що у випадку реалізації ризику резервний фонд проекту буде джерелом покриття дефіциту ресурсів. Для оцінки ефективності застосування різних механізмів страхування пропонується використати також критерій .

У четвертому розділі подано ІАС комплексного планування проекту, розроблену на основі об'єктно-орієнтованого підходу. Структура комп'ютерної ІАС спроектована з використанням універсального об'єктно-орієнтованої мови моделювання UML, що дозволяє побудувати модель проектованої системи, у комплексі враховуючи множину параметрів проекту. За допомогою даної мови моделювання було також розроблено інтегровану інформаційну систему, що може бути розширена новими об'єктними модулями залежно від розв'язуваних завдань. На рис. 2 зображено структурну схему архітектури ІАС комплексного планування проекту мовою UML.

Як основні підсистеми ІАС були виділені такі.

1. Підсистема Проект - опис проекту.

2. Підсистема План проекту - поєднує моделі класів структури проекту.

3. Підсистема Фінансовий і ресурсний профілі - відбиває класи профілів проекту.

4. Підсистема Механізми фінансування - містить класи, які реалізують механізми формування структури інвестицій проекту.

5. Підсистема Корегування планів - складається з ряду блоків, що забезпечують побудову планів проекту, моделювання фінансових профілів, корегування планів на різних рівнях деталізації й пошук раціональної структури фінансування інвестицій.

6. Подані класи (TProjectModel, TWork, TResourse і ін.), по суті, є сутностями і постійно збережуваними об'єктами в підсистемі База даних.

7. Взаємодія з користувачами й іншими системами забезпечує підсистема Інтерфейс.

Рис. 2. Архітектура ІАС комплексного планування НТП

У роботі наведено також діаграму видів діяльності, що відбиває алгоритм функціонування пропонованої системи та основні кроки побудови комплексу планів в ІАС, і розглянуто окремі діаграми класів ресурсного і фінансового забезпечення проекту.

Як приклад для аналізу були використані проекти “Розробка загальнодержавної програми зняття з експлуатації Чорнобильської АЕС і перетворення об'єкта “Укриття” в екологічно безпечну систему” і “Розробка державної програми розвитку машинобудування”, які були виконані ДП Інститут машин і систем в 2004-2005 рр.

Було проаналізовано два варіанти виконання проекту: власними силами і з залученням співвиконавців. У другому випадку проект являв собою мультипроектний комплекс, що складається з трьох окремих проектів. Його математична модель була отримана шляхом агрегування фінансових профілів окремих проектів. Було розглянуто кілька схем фінансування етапів: повна передоплата, фінансування по закінченні етапу й часткова передоплата. Моделювання показало, що найкращою схемою фінансування є поетапне фінансування з частковою передоплатою. Перевірка коректності комплексного за критеріями (12), (13) плану виявила, що фінансове забезпечення проекту є достатнім, але не повним. В окремі періоди часу спостерігався дефіцит фінансування, що призводив до нетривалих простоїв. План проекту був скорегований відповідно до сценарію, поданого на рис. 1. Це дозволило повністю ліквідувати дефіцит фінансування за рахунок невеликого збільшення тривалості проекту.

На прикладі реалізації проекту “Розробка державної програми розвитку машинобудування” були промодельовані грошові потоки за проектом і обґрунтований вибір варіантів джерел фінансування.

Ефективність і адекватність запропонованих моделей, методів та інформаційної технології підтверджують результати, отримані за відомими методами і методиками в ДП Інститут машин і систем, де ці результати були впроваджені в практику.

У додатку наведено акти впровадження, вихідні дані та проміжні результати моделювання процесу реалізації НТП.

ВИСНОВКИ

У дисертації проведено теоретичне узагальнення і запропоновано нове рішення актуальної науково-прикладної задачі розробки моделей, методів та інформаційно-аналітичної технології комплексного аналізу, планування й управління ресурсними й фінансовими потоками НТП, а також вибору раціональних джерел і схем інвестування проектів. У роботі були вирішені такі задачі.

1. Проведено системний аналіз складних науково-технічних проектів, планування їх реалізації. Показано, що використання існуючих методик для планування фінансового і ресурсного забезпечення НТП досить обмежено. Відомі моделі й методи спрямовані на вирішення окремих задач, і практично не розглядають у сукупності задачі аналізу, управління ресурсами проекту та його інвестування.

2. Розроблено моделі ресурсних і фінансових потоків з використанням математичного апарату ресурсних і фінансових профілів. Запропоновано правила агрегування профілів ресурсів з метою одержання моделей профілів більш високого рівня і подальшого їхнього аналізу.

3. Побудовано системну й математичну моделі планування ресурсів мультипроекту, різного ступеня деталізації з використанням фінансових і ресурсних профілів проекту. Розроблені моделі є основою для побудови плану проекту як складного багаторівневого комплексу планів різного ступеня деталізації. У рамках запропонованих моделей уперше отримано багаторівневу узгоджену модель реалізації проекту.

4. Розроблено сценарій побудови скорегованого комплексного плану проекту, основаного на аналізі запропонованих критеріїв повноти і достатності фінансових та інших видів ресурсів. Одержали подальший розвиток методи аналізу повноти і достатності ресурсного забезпечення.

5. Розроблено метод вибору джерел інвестування у разі наявності дефіциту за проектами або при неможливості фінансування науково-технічного проекту за рахунок власних коштів підприємства-виконавця. Формалізовано процес реалізації проекту і розглянуто ситуації необхідності залучення інвестицій. Запропоновано моделі для розрахунку фінансових потоків і оцінки їхньої ефективності в умовах багатоваріантності залучення коштів. Розроблено метод формування структури інвестиційних потоків проекту. У рамках даних моделей і методів удосконалено методи формування структури інвестиційних потоків проекту.

6. Запропоновано метод вибору виду страхування науково-технічного проекту, спрямований на корегування грошових потоків у випадку прояву факторів ризику, які призводять до дефіциту коштів. Запропоновано модель оцінки ефективності вибраних варіантів страхування.

7. На основі запропонованих методів і моделей розроблено ІАС комплексного планування, що дозволяє будувати плани реалізації проекту з урахуванням динаміки фінансування замовником, структури фінансування інвестицій, проводити корегування планів на різних рівнях планування й оцінювати ефективність реалізації проекту в умовах різних варіантів залучення коштів.

Практичне застосування системи при управлінні складними проектами дозволило знизити ризик прийняття помилкових рішень, витрати й скоротило строки на прийняття рішень. Розроблена система може бути використана керівниками підприємств різних рівнів управління, тому що дозволяє проводити моделювання реалізації проектів і побудови множини узгоджених планів.

2) math models of building of project's resource and financial profiles;

3) models determining investment flows considering the possible forms of financing and risks;

4) computer system supporting decision making on the control of project implementation and management of possible the deviation.

Developed set of models and methods provide the increase of effectiveness and validity of decisions making applied for the implementation of research and development projects with defined level of resource and financial limits.

Keywords: research and development projects, resource and financial profiles, projects investment, project financing.

Размещено на Allbest.ru