Застосування методу головних компонент для визначення рівня сталого розвитку енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

У сучасних умовах одним із головних завдань, що постають перед керівництвом енергетичного господарства, яке обслуговує загальноосвітні ніколи, є забезпечення його сталого розвитку. Виконання цього завдання вимагає застосування дієвих методів, алгоритмів і моделей із метою визначення рівня сталості розвитку енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл. Оскільки сталий розвиток визначають за трьома складниками (економічним, соціальним та екологічним), які, у свою чергу, можна охарактеризувати лише за допомогою цілої низки показників, оцінку сталості розвитку слід здійснювати на основі визначення взаємозв'язків цих показників.

Енергетичне господарство школи являє собою сукупність технічних засобів для безперебійного забезпечення останньої всіма видами енергії. Його стале функціонування надзвичайно важливе для досягнення балансу між задоволенням зростаючих потреб в енергії і негативним впливом останніх на навколишнє середовище. Крім того, адекватне енергозабезпечення необхідне для ефективної роботи закладів освіти, а отже, воно має і соціальний характер. Тому для сталого розвитку енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл необхідно впроваджувати заходи щодо ефективнішого використання енергії та переходити на екологічно чисті технології. У такому випадку місцевим органам влади необхідно вживати заходи щодо створення економічно ефективних, соціально прийнятних та екологічно чистих енергетичних господарств. Зважаючи на велику кількість соціально значущих об'єктів, у першу чергу такі заходи необхідно здійснювати там, де ситуація найгірша, тобто рівень сталості найнижчий. Однак через різну спрямованість даного розвитку показник сталості енергетичного господарства не може бути кількісно виміряним, тобто він латентний.

Як правило, визначення латентних показників покладено в основу різних методів і підходів. Для оцінки рівня сталості енергетичного господарства школи автор пропонує застосовувати метод головних компонент, що належить до методів багатовимірного статистичного аналізу. Хоча цей метод був запропонований Пірсоном ще на початку XX ст., його досліджували сучасні вітчизняні й зарубіжні вчені. На основі показників, що характеризують складники сталого розвитку як вихідні ознаки, спробуємо оцінити головні компоненти, що і будуть служити характеристикою рівня сталості.

Діяльність енергетичного господарства, яке обслуговує загальноосвітні ніколи, має багато якісних та кількісних ознак. Таким чином, його дослідження лише за однією ознакою не може дати повного уявлення про його стан та ефективність роботи. Для детальнішого аналізу необхідно досліджувати дані ознаки в сукупності. Ми пропонуємо застосовувати поняття «сталий розвиток» або «сталість» стосовно енергетичного господарства, що передбачає розгляд не тільки економічного складника, а й соціального та екологічного.

Отже, рівень сталості можна описати за допомогою низки факторів-симптомів, а саме таких складників: економічного, соціального, екологічного. Ми вважаємо, що вони повною мірою визначають вплив діяльності енергетичного господарства на розвиток загальноосвітньої школи. Необхідно зазначити, що дані складники за своїм змістом різні. Якщо економічний складник можна охарактеризувати за допомогою показників, що вимірюють кількісно, то екологічний і соціальний складники описують як кількісними, так і якісними (атрибутивними, описовими) показниками, тобто змістовними поняттями. їх оцінюють за допомогою експертних методів (на основі опитувань, бальної оцінки), а одержані в результаті узагальнення і висновки мають суб'єктивний характер. Тому в ході подальшого аналізу розглядатимемо саме кількісні показники, що характеризують складники сталого розвитку, розраховані на основі внутрішнього економічного аналізу. Кожен із складників, як і рівень сталості енергетичного господарства, можна вважати латентною ознакою.

Для дослідження було застосовано дані енергетичного господарства 28 шкіл Роздільнянського району Одеської області за 2012 р. На їх основі ми виділили такі показники, що характеризують складники сталого розвитку і пов'язані з діяльністю енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл:

Х1 - теплота згоряння палива, МДж;

Х2 - корисна теплота згоряння палива, МДж;

Х3- кількість учнів, осіб;

Х4-- рівень відходів золи, кг;

Х5 - рівень відходів сірки, кг;

Х6 - рівень викидів вуглекислого газу, кг;

Х2 -- витрачені кошти на паливно-енергетичні ресурси (ПЕР), тис. грн;

Х8 - площа будівлі школи, м2;

Х9 - спожито ПЕР, у натуральних одиницях залежно від виду ПЕР.

При цьому показники Х\, Х2. Х3 характеризують соціальний складник сталого розвитку (якість наданих енергетичних послуг учням загальноосвітньої школи); Х4, Х5, Х,\ - екологічний складник (рівень викидів твердих і газоподібних продуктів згоряння ПЕР); Х7, Х8, X, - економічний складник сталого розвитку. Ми обрали саме ці показники, оскільки в сукупності вони можуть характеризувати сталість розвитку енергетичного господарства.

У цьому випадку за допомогою методу головних компонент можна:

1. Скоротити кількість вихідних даних (редукувати дані).

2. Дослідити структуру взаємозв'язків між ознаками-симптомами, здійснити їх кількісну оцінку та економічну інтерпретацію.

3. Присвоїти ранги досліджуваним об'єктам і класифікувати їх за величиною виявлених латентних показників.

Професор О.Г. Янковий виділяє в алгоритмі методу головних компонент нижченаведені етапи (рис. 1):

Рис. 1. Блок-схема методу головних компонент

енергетичний господарство сталість

Оцінка рівня сталого розвитку енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл за методом головних компонент налічує два етапи. Принципову схему даної процедури запропоновано на рис. 2. На першому етапі як головні компоненти будуть проаналізовані складники сталого розвитку, а на другому - сам рівень сталості.

Рис. 2. Двохетапна процедура оцінки латентного показника (рівня сталого розвитку енергетичного господарства ЗОШ) і його складників (розробив автор)

Процедуру оцінки рівня сталості шкіл Роздільнянського району проводили згідно зі схемою (рис. 1). Однак необхідно дати деякі роз'яснення. Першим етапом методу є побудова матриці вихідних даних X із розмірністю п рядків та т стовпців:

де п - кількість шкіл-споживачів енергії;

т - кількість показників-симптомів.

Вихідні дані, подані у вигляді матриці, формують сукупність спостережень і повинні задовольняти такі головні вимоги:

1) сукупність має бути якісно однорідна (забезпечують типологічним групуванням об'єктів за важливими атрибутивними ознаками);

2) сукупність повинна бути кількісно однорідна;

3) сукупність має бути достатньо велика за обсягом [3, с. 11-16].

Оскільки зазвичай опалення шкіл залежно від різних умов здійснюють за рахунок використання різних ПЕР (кам'яного вугілля та природного газу), а натуральні одиниці для їх виміру різні (кг і м3), то відповідно до першої вимоги (для зіставлення результатів аналізу) оцінку економічного складника необхідно здійснити окремо для шкіл, які опалюють вугіллям, і шкіл, що опалюють газом. Безпосередній розрахунок факторних навантажень і головних компонент здійснюють за стандартизованими даними. Оцінку соціального та екологічного складників здійснювали за всією сукупністю об'єктів (28 шкіл). Математичну обробку даних у процесі застосування методу головних компонент провели за допомогою програмного забезпечення, а саме в системі STATISTICA.

Так, на першому етапі виділили по одній головній компоненті, що можна інтерпретувати як латентні ознаки - складники сталого розвитку. Як критерій вибору значущих головних компонент застосовували критерій Кайзера, тобто відбирали лише ті компоненти, характеристичні корені яких (kL> 1) [4]. Одержані в результаті першого етапу розрахунків значення головних компонент подано в табл. 1.

Табл. 1

Із табл. 1 бачимо, що відповідно до основних вимог методу [2, с. 20] головні компоненти:

1) лінійно незалежні (ортогональні);

2) стандартизовані;

3) перша головна компонента повинна пояснювати максимальну частку дисперсії вихідних змінних.

На другому етапі виділені головні компоненти розглядали як ознаки-симптоми для визначення латентної ознаки - рівня сталості. Таким чином, здійснений компонентний аналіз дозволив більш стисло описати сукупність вихідних ознак за допомогою лише однієї змінної. Виділена перша головна компонента може бути застосована для подальшого дослідження особливостей функціонування шкіл у соціально-економічному та інших планах. Оскільки одержану першу головну компоненту розглядають як оцінку рівня сталості, то за її величиною школи можуть бути про- ранжовані та згруповані. Дане ранжування наведено в табл. 2.

Табл. 2

Згідно з даними четвертого стовпця табл. 2 найвищий рівень сталості, пов'язаний із використанням енергетичних ресурсів, має ЗОШ I--III ступенів № 1 м. Роздільна (ранг 1), тобто вона - лідер за досліджуваним латентним показником. Явним аутсайдером є школа с. Павлівка (ранг 28). При цьому очевидна диференціація досліджуваних шкіл за величиною першої головної компоненти: школи з порядковими номерами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 16, 19, 20, 21, 23 мають позитивні значення головної компоненти й умовно можуть бути віднесені до групи лідерів. А школи з порядковими номерами 7, 9, 10, 12, 14, 15, 17, 18, 25, 26, 27, 28 - негативне значення головної компоненти та утворюють групу аутсайдерів за рівнем сталості. Саме на них необхідно зосередити увагу в ході розробки заходів із підвищення енергоефективності.

Отже, за допомогою здійсненого компонентного аналізу було виявлено школи, що потребують негайних дій із боку керівництва енергетичного господарства, спрямованих на підвищення рівня сталості. Для них необхідно розробити комплекс заходів з ефективного керування енергетичним господарством, що дозволить підвищити рівень сталості до прийнятного рівня.

Таким чином, розглянувши основні етапи методу головних компонент, можна стверджувати, що за його допомогою можна найповніше врахувати особливості взаємозв'язків між показниками, які характеризують сталий розвиток енергетичного господарства загальноосвітніх шкіл, одержати кількісну оцінку латентного показника сталості й належно інтерпретувати результати.

Література

1. Янковой А.Г. Многомерный статистический анализ в системе STATISTICA / А.Г. Янковой. - О.: Оптимум, 2001. -Вып. 1. - 216 с.

2. Янковой А.Г. Многомерный статистический анализ в системе STATISTICA / А.Г. Янковой. - О.: Оптимум, 2001. - Вып. 2. - 325 с.

3. Янковой О.Г. Моделювання парних зв'язків в економіці / О.Г. Янковой. - О.: Optimum, 2001. - 198 с.

4. Kaizer H.F. The application of electronic computers to factor analysis / H. F. Kaizer // Educational and Psychological Measurement. - 1960. -№20. -P. 141-151.

5. Джонстон Дж. Эконометрические методы / Дж. Джонстон; пер. с англ. А.А. Рывкина. -М.: Статистика, 1980. - 444 с.

6. Боровиков В.П. Популярное введение в систему STATISTICA / В.П. Боровиков. - М.: Компьютер-Пресс, 1998. - 267 с.

Размещено на Allbest.ru