Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Программы реконструкции жилищного фонда и математические модели их оптимизации 12
1.1. Управление программой реконструкции жилищного фонда в г.Москве 12
1.2. Отечественный и зарубежный опыт управления программами реконструкции жилищного фонда 25
1.3. Существующие математические модели оптимизации программы реконструкции жилищного фонда 35
Выводы к главе I 45
Глава II. Математическое моделирование программы реконструкции жилищного фонда 48
2.1. Постановка задачи оптимизации программы реконструкции жилищного фонда мегаполиса 48
2.2. Математическая модель распределения площади под застройку между городом и инвестором 67
2.3. Математическая модель оптимизации программы реконструкции жилищного фонда 78
Выводы к главе II 87
Глава III. Проведение расчетов и оценка эффективности результатов моделирования 89
3.1. Процедура решения задачи 89
3.2. Поиск оптимального решения задачи в условиях московского Архитектурно-строительного комплекса 100
3.3. Сопоставление полученных с помощью моделирования результатов с существующими сроками реализации программы реконструкции 114
Выводы к главе III 125
Заключение 126
Список лирературы 128
Приложение 1. Матрица парных сравнений 135
Приложение 2. Метод «ветвей и границ»
- Отечественный и зарубежный опыт управления программами реконструкции жилищного фонда
- Существующие математические модели оптимизации программы реконструкции жилищного фонда
- Математическая модель распределения площади под застройку между городом и инвестором
- Поиск оптимального решения задачи в условиях московского Архитектурно-строительного комплекса
Введение к работе
Реконструкция жилищного фонда является очень важной проблемой в наши дни. Она охватывает не один город и даже не одну нашу страну, но и ряд других стран, в которых после войны возникла острая необходимость решить жилищную проблему в сжатые сроки.
В России строительство пятиэтажных домов массовых серий велось с 1959 по 1985 годы. За это время в стране было построено порядка 290 млн. кв.м общей площади пятиэтажных домов серий К-7, П-32, П-35, 1-335, 1МГ-300 и др. Погоня за количеством нового жилья при ограниченности средств привела к решению строить дешевые дома со сроком службы 30-50 лет и очень маленькими квартирами. Теперь это жилье приходит в негодность и становится серьезной проблемой для местных властей России — от Северо-Запада до Дальнего Востока. В крупных городах, например, таких, как Москва и Санкт-Петербург, этот вопрос особенно актуален. И впервые задумываться о сносе и реконструкции панельных домов стали именно там.
Вопрос реконструкции панельных домов остро стоит и в Европе, особенно Восточной. После войны нужно было как можно быстрее решать жилищную проблему в Финляндии, Румынии, Польше, Венгрии, Чехии, Швеции, Франции и других странах. Поэтому там, как и в СССР, было построено много панельного жилья. Сейчас эти дома приходят в негодность, и перед правительствами этих стран встает задача их реконструкции.
Таким образом, выбор темы диссертации, направление и содержание исследования определяется объективной необходимостью решения задачи оптимизации программы реконструкции жилищного фонда. В данной работе решение этой задачи будет рассматриваться на примере города Москвы.
Актуальность. Актуальность реконструкции жилищного фонда обусловлена рядом социальных, градостроительных и экономических факторов. Социальные факторы связаны с низким качеством и потенциальной аварийностью жилья в сносимых домах, высокими эксплуатационными затратами на его содержание и возросшими требованиями населения. Градостроительные - с низкой интенсивностью использования земли при
наличии растущего дефицита территорий для нового строительства. Экономические - с высокой инвестиционной привлекательностью территорий размещения пятиэтажного и ветхого жилья при низкой его рыночной стоимости.
Программа комплексной реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда решает задачи, обеспечивающие безопасное и сбалансированное воспроизводство жилищного фонда и создание комфортной среды жизнедеятельности населения: проведение комплексной реконструкции кварталов пятиэтажных жилых домов первых индустриальных серий; расселение жителей из сносимого панельного жилья в современное; поддержание в безопасном для жителей состоянии, планируемого к сносу жилищного фонда в более поздние сроки. Результатом реализации программы является достижение социально-гарантированного уровня обеспеченности населения, проживающего в пятиэтажном панельном и ветхом жилищном фонде, благоустроенным жильем, соответствующим современным стандартам и нормам.
Программа реконструкции финансируется за счет средств городского бюджета, целевых бюджетных фондов, финансовых ресурсов административных округов, средств инвесторов и населения. Сейчас в ряде городов действует схема инвестирования (так называемый «московский опыт»), которая предполагает финансирование инвестором жилищного строительства, с последующей передачей городу порядка 30% жилья под цели переселения жителей или в денежном выражении. В связи с этим, на реконструируемой территории необходимо увеличение жилищного фонда, по сравнению со сносимым, в несколько раз. Естественно, возникают проблемы в результате переселения жителей, так как, как правило, переселить их всех в пределах района или, хотя бы, округа их проживания не всегда представляется возможным. Даже в Москве после выхода Постановления Правительства города от 15 июня 2004 года №404-ПП «Об обеспечении права жителей города Москвы на сохранение места проживания при переселении» интересы всех жителей не будут учтены, так как, по закону, при предоставлении жителям взамен старого жилья более одной квартиры, ряду переселенцев все равно предстоит переехать в другой район или даже округ. Это является существенной проблемой мегаполисов. Жители - не единственные участники процесса реконструкции. Здесь существуют еще и
6 другие заинтересованные стороны. Это строители, которых интересует не куда будут переселяться жители из подлежащих сносу домов, а планируемые объемы и ритмичность строительства. Еще одними участниками процесса реконструкции являются инвесторы, которых в первую очередь, естественно, интересует возможность получения максимальной прибыли. А Правительство Москвы, в свою очередь, является арбитром, координатором этих интересов.
При реализации программы реконструкции возникает целый список целей участников процесса реконструкции, которые требуется достичь. Найти оптимальное решение без использования математических методов вряд ли возможно, так как тяжело учесть большое количество интересов участников процесса реконструкции без их предварительного анализа и системы балансировки противоречащих друг другу целей. В связи с этим, целесообразно провести анализ предметной области и представить процесс реконструкции в формализованном виде для его последующей оптимизации.
Таким образом, данная диссертация посвящена исследованию и математическому моделированию интересов сторон, вовлеченных в процесс реконструкции и являющихся его основными участниками: жителей, строителей и инвесторов.
Степень научной разработанности проблемы. Исследования в области реконструкции панельного и ветхого жилищного фонда, изучение проблем управления программой реконструкции проводилось в нашей стране и за рубежом в течение многих лет.
Немцы предпочли санацию панельных домов, то есть, капитальный ремонт без расселения жителей. Европейские страны пятиэтажный панельный вопрос предпочли решать также с помощью санации, но только с временным выселением жильцов. В России имеют место все варианты реконструкции: в Москве - комплексная реконструкция микрорайонов и кварталов (снос и строительство высотных домов на освободившейся территории), в Санкт-Петербурге - немецкий и московский варианты реконструкции. Во многих других городах России, в которых нет такой острой нехватки площади под застройку как в Москве, постоянно расширяющей свои территориальные
границы, чтобы удовлетворить возрастающие потребности населения в жилье, преобладает европейский подход.
В связи с этим, говоря о реконструкции, авторы часто подразумевают разные процессы: модернизация, капитальный ремонт здания [18, 21, 24], лишь немногие говорят о реконструкции как о градостроительном процессе и закладывают в основу подхода к ней не отдельное здание, а их комплекс: группу зданий, кварталов, микрорайонов, то есть, осуществляют комплексную оценку градостроительной задачи [30,32,39].
Проблемы реконструкции и нового строительства рассматриваются в трудах отечественных и зарубежных ученых, таких как Черняк В.З., Писарева О.М., Селютина Л.Г., Радченко И.А., Калиниченко О.В., Андреева Н.А., Марашда Б.С., Егоров Е.В., Фонтана К.А., Бубес Э.Я., Попов Г.Т., Тихонов И.В., Иванов В.М., Изосимов М.Ю., Собко С.Г., Чан Хонг Куанг, Поляков Е.В., Фам Хонг Луан, Лысова А.И., Шарлыгина К.А., Косачев С.Ю., Соколов В.К., Хачатрян СР., Егорова Н.Е., Овечки М.П., Касьянов В.Ф. и др.
Однако, ряд аспектов изучен еще недостаточно, хотя имеет важное значение при решении проблемы реконструкции жилищного фонда в условиях мегаполиса. Это, например, механизм распределения площади под застройку между городом и инвестором - решение о том, какие объекты отдать под застройку инвестору, а какие выгоднее построить за счет средств городского бюджета, в каких объектах предпочтительнее взять долю города деньгами, а в каких квартирами; механизм переселения жителей из сносимого жилого фонда - как организовать процесс переселения, снос старых домов и строительство новых объектов под цели переселения таким образом, чтобы максимально удовлетворить интересы жителей. Также, недостаточно разработанной является задача учета структуры объектов (набора квартир) под цели переселения, то есть, осуществление подбора под цели переселения таких домов, которые максимально соответствуют требуемому набору квартир. Исследования в области реконструкции часто проводятся с учетом только отдельных аспектов данной проблемы: оптимизируются затраты при капитальном ремонте отдельно взятого объекта типовой серии; оптимизируются инвестиции на реконструкцию
ветхого жилья; оцениваются риски проектов строительства; оптимизируется процесс реализации жилья и т.д.
В то же время, исследования следует проводить с точки зрения учета интересов не одной, а всех сторон, вовлеченных в процесс реконструкции. Все это свидетельствует об актуальности настоящего исследования, направленного на то, чтобы разработать методы балансировки интересов жителей, строителей, инвесторов и помочь правительствам мегаполисов принимать оптимальные решения о схемах реализации программ реконструкции и решать проблемы в такой социально значимой сфере как жилищная.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методики оптимизации последовательности реализации программы комплексной реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда с учетом интересов всех участников этого процесса.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
исследование основных аспектов управления программой реконструкции жилищного фонда в городе Москве;
изучение отечественного и зарубежного опыта управления программой реконструкции жилищного фонда;
анализ существующих математических разработок в области реконструкции объектов жилищного строительства;
выявление и анализ интересов сторон, вовлеченных в процесс реконструкции: жителей, строителей и инвесторов;
построение математической модели распределения площади под застройку между городом и инвестором;
построение математической модели оптимизации программы реконструкции жилищного фонда города, максимально учитывая интересы основных участников этого процесса;
анализ методов решения многокритериальных целочисленных задач линейного программирования и выбор метода решения сформулированной задачи.
Объект исследования. Объектом исследования являются способы управления программой реконструкции жилищного фонда в России и за рубежом.
Предмет исследования. Предметом исследования являются методические вопросы оптимизации программы реконструкции жилищного фонда в условиях мегаполиса.
Научная новизна. Научная новизна заключается в разработке механизма оптимизации программы реконструкции жилищного фонда мегаполиса.
Новые научные результаты, по мнению автора, состоят в следующем:
разработан методологический подход к постановке и решению проблемы реконструкции жилищного фонда;
формализована постановка задачи согласования интересов сторон, вовлеченных в процесс реконструкции, разработан комплекс математических моделей согласования интересов основных участников процесса реконструкции на основе использования оптимизационного подхода;
построена многокритериальная математическая модель распределения площади под застройку между городом и инвестором;
построена многокритериальная математическая модель оптимизации программы реконструкции жилищного фонда, отражающая интересы основных участников этого процесса;
предложена процедура решения поставленной многокритериальной задачи целочисленного линейного программирования.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, отмечается научная новизна, степень разработанности данной проблемы, описываются цели и задачи проводимого исследования.
В первой главе, исходя из поставленной цели, анализируется процесс управления программой реконструкции жилищного фонда в городе Москве, а также опыт управления программой реконструкции в России и за рубежом, исследуется степень научной разработанности решаемой проблемы.
Во второй главе осуществляется постановка оптимизационных задач, решаемых в диссертации. На основе анализа интересов участников процесса реконструкции, формулируются критерии и ограничения, определяется исходная информация и информация на выходе. Предлагается многокритериальная математическая модель распределения площади под застройку между городом и инвестором и многокритериальная математическая модель оптимизации программы реконструкции жилищного фонда.
В третьей главе обсуждаются методы решения сформулированных многокритериальных задач целочисленного линейного программирования и выбирается метод, который наиболее целесообразно использовать в нашем конкретном случае для решения поставленной задачи. Далее проводится поиск оптимального решения поставленной задачи в условиях Архитектурно-строительного комплекса г. Москвы, анализ и сопоставление полученных с помощью моделирования результатов с существующим прогнозом.
В заключении приведены основные выводы и результаты решения поставленной задачи.
Практическая значимость. В работе предложен блок моделей комплексной реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда. Практическая значимость работы определяется тем, что предложенная в ней методология позволит муниципальным органам власти сформировать оптимальную схему реконструкции города, принять такие важные решения, как распределение площадок под застройку и последовательность проведения работ по реконструкции, что позволит действовать более сбалансировано, быстро, а также максимально учесть интересы всех тех, кто вовлечен в этот процесс. Все это реально приближает решение крупной социально значимой проблемы реконструкции пятиэтажного панельного жилищного фонда первого периода индустриального домостроения.
Были проведены расчеты на базе Архитектурно-строительного комплекса г. Москвы. В качестве инструмента оптимизации использовался метод STEM (многокритериальная оптимизация) и метод "ветвей и границ" (метод целочисленного линейного программирования). Расчеты проводились с помощью программы LP-ILP.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследования докладьшались и обсуждались на всероссийских научных конференциях. Материалы научной работы нашли применение при разработке схемы реализации программы реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда в городе Москве.
Основные результаты исследования приняты к внедрению в московском Архитектурно-строительном комплексе.
Отечественный и зарубежный опыт управления программами реконструкции жилищного фонда
Вопрос реконструкции панельных домов стоит остро не только в Москве, но и в Европе, особенно Восточной. После войны нужно было как можно быстрее решать жилищную проблему в Финляндии, Франции, Румынии, Польше, Венгрии, Чехословакии, Швеции и др. Поэтому там, как и в СССР, было построено много панельного пятиэтажного жилья, которое сейчас приходит в негодность, и перед правительствами этих стран также встает задача решения пятиэтажной проблемы.
В Германии, за счет того, что имеет место тенденция переезда из Восточной части Германии в Западную проблема с пятиэтажными домами выглядит гораздо проще, чем, например, в России, где качество построек значительно уступает немецкому, да и средств на реконструкцию хватает далеко не во всех регионах. В Германии судьба панельных домов, построенных в ГДР в 60-е годы, уже успешно решена. Их реконструкция происходит частично за счет финансирования из федеральных и муниципальных источников, а частично за счет средств жильцов, предпринимателей. Последним городская власть продавала дома целыми микрорайонами по цене вдвое ниже балансовой стоимости здания, а также отдала им в собственность землю под зданиями по льготной стоимости. Муниципалитет предоставил инвесторам налоговые льготы. Здания тщательно утеплили, надстроили этажи, симпатичные мансарды и лоджии. Теперь в бывших пятиэтажных домах немецкого образца жить даже престижно [7].
Чешские панельные дома сейчас также переживают второе рождение. Старый панельный фонд постепенно камуфлируется: дома перекрашиваются в более жизнерадостные цвета, надстраивают дополнительные этажи, мансарды, балконы украшаются эстетичными стеклянными панелями, монтируются перголы для цветов и так далее. Для людей, желающих ликвидировать недостатки пятиэтажных домов изнутри, печатается специальное бесплатное издание с советами по ремонту и перепланировке. Желающие чехи получают на эти цели ссуду, а иногда и правительственные дотации [8]. Подобные вещи происходят и в других странах Европы. В Дании, Финляндии, Франции и т.д., где также, сносу панельных домов предпочитают модернизацию с расселением жильцов. Там укрепляют несущие конструкции, утепляют наружные стены, надстраивают мансардные этажи, производят замену коммуникаций и проводят другие работы по капитальному ремонту зданий.
В России строительство пятиэтажных домов массовых серий велось с 1959 по 1985 годы. За это время в стране было построено порядка 290 млн. кв.м общей площади пятиэтажных домов, что составило около 10% всего жилого фонда страны. В Москве первые такие дома появились в Новых Черемушках. Всего в столице было введено крупнопанельных, крупноблочных и кирпичных пятиэтажных домов общей площадью 36 млн. кв.м. В других регионах России возводились жилые дома серий 1-468,1-468А, 1-468Д. Наиболее массовые серии по восточным и центральным областям России - 1-468, 1-468А, 1-468Б, 1-468Д, в области Сибири и Дальнего Востока -1-335,1-335Д. На первом этапе индустриального домостроения (1959-1963 гг.) были построены дома серий П-32, К-7, II-35,1МГ-300,1-335,1-464,1-468. Эти дома строились по действующим в то время строительным нормам и правилам. Их отличительной особенностью являлась низкая себестоимость, особенно домов серии К-7. У них - тонкие наружные стены с недостаточными теплозащитными свойствами, окна и балконные двери с узкими створками, без форточек, со спаренными переплетами и неэффективными уплотняющими прокладками (например, из полушерстяного шнура), совмещенные санузлы, нет встроенных шкафов, кладовок, кухни малой площади (5-6 кв. м), узкие коридоры, проходные и полупроходные комнаты. Низкий уровень изготовления конструкций и монтажа на стройплощадке объясняется отсутствием опыта строительства полносборных домов на первом этапе строительства, применением некачественных и не проверенных на практике материалов, приборов и оборудования.
Таким образом, теперь, по прошествии нескольких десятков лет, крупнопанельное массовое жилье стало серьезной проблемой для местных властей России — от Северо-Запада до Дальнего Востока. Наблюдение за крупнопанельными домами различных серий в течение более чем сорока лет выявило множество дефектов и недостатков конструкций. Наиболее существенные и распространенные: нарушение гидроизоляции кровли, оседание (из-за отсутствия фиксации) утеплителя в трехслойных стеновых панелях и, как результат, промерзание их в верхней части. Очень часто обнаруживается недостаточный срок службы материалов, использованных для заделки стыков между стеновыми панелями: заполненные просмоленным канатом и заделанные цементно-песчаным раствором швы протекают и промерзают.
Задумываться о сносе и реконструкции пятиэтажных домов начали еще в 1989 году. В последние годы в таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург начала активно осуществляться программа реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда. К вопросу сноса, как правило, подходят дифференцированно. Большинство домов массовых серий может быть реконструировано, утеплено и отремонтировано, например, жилые дома серий 1-510, 1-515, 1-511, 1-447 в результате капитального ремонта, утепления несущих конструкций, повышения теплозащиты наружных стен и покрытий могут надежно эксплуатироваться еще 50-60 лет. Анализируя зарубежный и отечественный опыт решения проблемы реконструкции панельных домов, изучая организацию программ реконструкции в разных странах, можно выделить всего три основных варианта реконструкции домов массовых серий: 1. массовый (поквартальный) снос панельного жилья и застройка территорий домами повышенной этажности. Именно так эту проблему начали решать в Москве; 2. реконструкция с расселением (опыт Финляндии, Франции, некоторых регионов России); 3. капитальный ремонт без расселения (опыт Германии). В России, как правило, практикуются два подхода к решению проблемы пятиэтажных домов первого периода домостроения: 1. московский подход: обитателей целых микрорайонов пятиэтажных домов расселяют, здания сносят, а на их месте возводят новые жилые комплексы; 2. в остальных частях страны, где масштабы жилищного строительства значительно скромнее, ведется модернизация наследия советских времен. На пять этажей можно, как правило, надстроить еще несколько. Себестоимость квадратного метра там намного меньше, чем в новостройке. Жители «надстройки», покупая квартиры, инвестируют средства, необходимые на решение проблем ЖКХ конкретного дома: здание обеспечивается дополнительной теплоизоляцией, в нем полностью меняют проводку, водоводы, систему отопления.
Существующие математические модели оптимизации программы реконструкции жилищного фонда
В основном, большая часть работ посвящается второму и третьему виду реконструктивных работ. По понятным причинам эта область исследований весьма актуальна и обширна. Ведь о комплексной реконструкции микрорайонов и кварталов жилой застройки путем сноса и нового строительства начали говорить только в Москве, и лишь недавно этот опыт стал применяться в Санкт-Петербурге и других мегаполисах. Однако, такой вид реконструкции, как показали проведенные исследования (см. пункт 1.2), возможны и актуальны по тем или иным причинам не везде. Например, в некоторых городах России на это нет средств, отсутствуют развитые мощности инженерной инфраструктуры, способные вынести увеличения нагрузок в несколько раз в результате строительства новых объектов гораздо большей площади, чем старые. Не везде жилищный вопрос стоит настолько остро как в Москве, постоянно расширяющей свои территориальные границы и увеличивающей плотность застройки. В Европе, также, стремятся проводить реконструкцию не снося старый жилищный фонд, а обновляя и укрепляя его: с расселением жителей или без него. Многие авторы, исследуя и моделируя именно данную область реконструкции, имеют в виду именно капитальный ремонт и модернизацию панельного жилья. Лишь немногие из них затрагивают процесс сноса домов первого периода индустриального домостроения. Как правило, если в работах авторов [30, 32] рассматривается и этот вид реконструктивных работ, то их целью является принять решение: какую долю жилья следует реконструировать путем модернизации, капитального ремонта и путем сноса.
В связи с тем, что реконструкция включает в себя три основных вида работ, то и математические модели, оптимизирующие программу реконструкции, направлены на оптимизацию разных сфер этого процесса.
Одни авторы [18, 21, 24] стремятся найти оптимальный вариант реконструкции (произвести капитальный ремонт или модернизацию) каждого объекта определенной серии, чтобы с минимальными затратами усилить, обновить элементы его конструкции.
Фонтана К.А. [18] формирует сбалансированную стратегию управления капитальным ремонтом. Сбалансированность стратегии понимается в трех аспектах: производственном (обеспечивается балансовым соотношением на производственные ресурсы в оптимальной задаче капитального ремонта и реконструкции); 2) финансовом (обеспечивается выбором такого множества значений вектора управляющих переменных, для которого достигается равенство потребного и наличного фондов) и 3) социально-экономическом (обеспечивается выбором такого диапазона значений управляющих переменных, при котором обеспечиваются необходимые социальные гарантии населению). Поиск решения этой задачи осуществляется посредством имитационного моделирования.
Иванов В.М. [21] занимался разработкой системы планирования капитального ремонта жилищного фонда на основе имитационной модели, обеспечивающей многовариантное планирование с учетом фактического состояния жилых домов.
Чан Хонг Куанг [24] решал проблему планирования капитального ремонта и реконструкции жилищного фонда с помощью линейного программирования. Задача имеет всего один критерий, направленный на максимизацию эффекта от проведения ремонтно-реконструктивных мероприятий, и три ограничения: первое - позволяет обеспечить обязательное проведение капитального ремонта с модернизацией зданий неблагоустроенного фонда в течение планового периода; второе - определяет проведение одноразового ремонта и дальнейшую эксплуатацию зданий благоустроенного фонда в плановом периоде; третье -позволяет получить ресурсообеспеченный план. Другие авторы [33, 35] оптимизируют инвестиции при реконструкции ветхого жилья. Хачатрян СР., Егорова Н.Е., Овечки М.П. [33] построили модель привлечения инвестиций предприятий в жилищное строительство. Она основана на том, что предприятия разных форм собственности платят налог на содержание жилищного фонда (в размере 1,5% от объема реализации), а также плату за аренду земли различных помещений, например, офисных и др. Муниципальные органы, в ведении которых находятся эти экономические инструменты, могут посредством регулирования уровней и ставок соответствующих платежей стимулировать предприятия и организации инвестировать часть свободной прибыли в жилищную сферу. Эффективные предприятия осуществляют арендные, налоговые платежи, часть прибыли реинвестируют в производство, часть - инвестируют в другие секторы экономики. Предложенный механизм состоит в освобождении предприятий от налога на содержание жилищного фонда при условии инвестирования части свободной прибыли вместе с налоговыми платежами (от которых они освобождаются) в жилищное строительство. В работе производится сравнение двух стратегий. Первая - снижение арендной платы и освобождение предприятия от налога на содержание жилищного фонда при условии инвестирования освободившихся средств в жилищную сферу. Вторая -сохранение положения status quo с наличием альтернативной возможности инвестирования свободных средств предприятия в другие сектора экономики. В результате проведенных расчетов авторы пришли к выводу, что первая стратегия оказалась предпочтительней.
Калиниченко О.В. [35] в целях отбора оптимального варианта инвестиционного решения по строительству и реконструкции микрорайона предлагает решить задачу многокритериальной оптимизации со следующими критериями: 1) В силу необходимости привлечения инвестора - рентабельность коммерческих инвестиций должна быть не ниже 12% годовых при сроке окупаемости не более 4-5 лет; 2) сокращение сроков реализации проекта планировки и его отдельных частей; 3) минимизация бюджетного финансирования (включая предоставление переселенческого фонда) - в силу дефицита бюджета; 4) возможность использования кредита в целях повышения эффективности для бюджета и для инвестора; 5) минимизация потребности в коммерческих инвестициях и "дробление" на достаточно мелкие лоты, что способствует привлечению мелкого и среднего инвестора, а также позволяет уменьшить потребность в кредитовании вплоть до полного отказа от него; 6) увеличение показателей эффективности для инвесторов; 7) максимизация бюджетной эффективности. Решает эту задачу автор с помощью имитационного моделирования.
В своих работах авторы [30, 32] решают вопрос оптимального воспроизводства жилищного фонда, принимается решение о преобразовании фондов (модернизация, капитальный ремонт), сносе или передаче их под нежилое назначение с целью максимального удовлетворения потребности горожан в жилье, устранения физического и морального износа устаревших конструкций.
Селютина Л.Г. [30] в своей работе оптимизирует структуру жилищного фонда и жилищного строительства, решает вопрос, как можно реконструировать старые дома, создавая в них недостающие типы квартир. Для этого была построена многокритериальная модель оптимизации, со следующими критериями: 1) максимально удовлетворить потребность населения в жилье; 2) минимизировать неудовлетворенный спрос на реконструкцию, модернизацию и ремонт; 3) минимизировать совокупные инвестиционные затраты на строительство муниципального жилья; 4) минимизировать экономические потери при несоблюдении сроков реконструкции, модернизации и ремонта; 5) максимизировать общий объем вводимого жилищного фонда. Решение задачи производится путем нормирования и свертки всех критериев.
Математическая модель распределения площади под застройку между городом и инвестором
Определить источники финансирования строительства жилья и формы расчетов с частными инвесторами. Для каждого объекта есть следующие варианты решения: а) отдать инвестору под застройку, с денежной компенсацией городу 30% выручки, которые пойдут в бюджет и будут использоваться городом для строительства муниципального жилья; б) отдать инвестору под застройку, но 30% от введенной площади инвестор должен отдать городу квартирами под цели переселения жителей в соответствии с программой «Комплексная реконструкция пятиэтажного и ветхого жилищного фонда»; в) возводить объекты за счет средств городского бюджета.
Как правило, при установлении уровня цен на жилье учитываются многие показатели, характеризующие данный объект: престижность района, численность и плотность населения, степень удаленности от метро, обеспеченность транспортной сетью, экология района и т.д. Поэтому, в соответствии с работами [75, 80] разделим территорию города на несколько ценовых зон: 1) с максимальным уровнем цен - в центральных районах города, 2) с ценами выше среднегородского уровня - удалены от центра на 15 километров, 3) среднегородским, 4) ниже среднегородского - занимает периферийные части Москвы и 5) минимальным уровнем цен - включает в себя самые окраинные и мало привлекательные, как правило, экологически крайне неблагоприятные районы города.
Зона с максимальным уровнем цен. Большая часть жилой зоны с максимальным уровнем цен (всего в нее вошло 8 районов) находится в центральных районах города: Тверское, Арбат, Хамовники, Якиманка, Замоскворечье. Кроме этих пяти районов центра, сюда вошли также два района Юго-Западного АО: Гагаринский и Ломоносовский и район Западного АО Дорогомиловский, которые расположены в начале и середине традиционно престижных Ленинского и Кутузовского проспектов. Особенностью этой зоны является ориентация ее в юго-западном и западном направлении. По лучу Ленинского проспекта она простирается от центра города примерно на 10-12 км. В тоже время эта зона совершенно не выражена в северо-западном, северовосточном, восточном, юго-восточном и южном направлениях.
Зона с ценами выше среднегородского уровня. Вторую ценовую зону составили 11 районов. Прежде всего, в нее вошли три района Центрального АО: Пресненский, Мещанский и Красносельский. Кроме того, на карте города хорошо прослеживаются два луча с повышенным уровнем цен на квартиры. Первую значительную группу районов второй ценовой зоны образуют районы Северного АО, расположенные по линии Ленинградского проспекта (Беговой, Аэропорт, Сокол). Другую группу составляют районы Западного и Юго-Западного АО, находящиеся внутри луча Мосфильмовская улица, Мичуринский проспект - Профсоюзная улица. Это районы Мосфильмовский, Проспект Вернадского, Черемушки и Обручевкий. К этой же ценовой группе относится также традиционно престижный экологически чистый район Западного АО Крылатское. Таким образом, со стороны запада и юго-запада удаленность от центра районов второй ценовой зоны составляет около 15 км, а район Крылатское достигает границ МКАД.
Зона со среднегородским уровнем цен. В третью ценовую зону со среднегородским уровнем цен вошли 37 районов. Это, прежде всего, два наименее престижных района Центра, расположенных на востоке, - Басманный и Таганский.
Районы со среднегородским уровнем цен со стороны севера, северо-востока, запада, юго-запада и юга примыкают ко второй ценовой зоне, сохраняя характерную вытянутость территорий с более высоким уровнем цен с юго-запада на север. При этом на западе эта зона включает в себя почти все районы Западного АО в пределах МКАД, не вошедшие в более высокие ценовые группы, за исключением района Очаково-Матвеевское, находящегося еще на одну ступень ниже. В Юго-Западном АО в эту группу в пределах МКАД не вошли три района: малопрестижные районы Котловка и Зюзино, а также сильно удаленный от центра район Ясенево. В Северо-Западном АО в нее вошли три наиболее престижных района этого округа - Щукино, Строгино и Хорошово-Мневники. В тоже время, другие районы Северо-Западного АО: Покровско-Стрешнево, Южное и Северное Тушино, а также Митино, расположенное за пределами МКАД, оказались в более низкой ценовой группе с уровнем цен ниже среднегородского (по району Куркино в данной выборке предложений нет, что не удивительно в силу его слабой застроенности). В Северном административном округе районы третьей ценовой зоны четко выстроились вдоль правой стороны Ленинградского шоссе. Это такие районы, как наиболее близкий из них к центру Хорошевский район, затем Войковский, Головинский и Левобережный (по этому лучу данная ценовая зона достигает границ МКАД), а также удаленные от луча Ленинградского шоссе Коптево и Ховрино.
Шесть районов данной ценовой зоны находится в Северо-Восточном АО: Марьина Роща, Останский, Алексеевский, Ростокино, Свиблово, Отрадное, образуя дугу, вытянутую с юга на север. Однако здесь эта зона не достигает границ МКАД. Границ МКАД группа районов со среднегородским уровнем цен достигает по лучу Щелковского шоссе в Восточном АО. В эту группу вошли пять районов Восточного АО: примыкающий к Центру район Сокольники, а также Преображенское, Соколиная Гора, Измайлово и Восточное.
В Южном АО таких районов четыре: два из них, Даниловский и Донской, непосредственно примыкают к Центральному АО и два, Чертаново Северное и Центральное, расположены вдоль луча Каширского шоссе на значительном расстоянии от центра города.
Зона с ценами ниже среднегородского уровня. Жилая зона с ценами ниже среднегородских занимает периферийные части Москвы. В нее вошли 52 района. В пределах МКАД наиболее сильно она выражена на востоке, юго-востоке и юге Москвы, где она максимально близко подходит к центру города. Значительное число таких районов также в Северо-Восточном и Северном АО. Здесь они в основном располагаются по периферии города. В пределах МКАД в эту же группу вошло три района Северного АО (Северное и Южное Тушино и Покровское-Стрешнево), один район Западного АО - Очаково-Матвеевское (ныне единый район Очаково) и один район Юго-Западного АО - Ясенево. Кроме того, в зону с ценами ниже среднегородского уровня входит также ряд районов, расположенных за пределами кольцевой дороги (Митино в Северном АО, Солнцево и Ново-Переделкино в Западном АО, Северное Бутово в Юго-Западном АО, Новокосино в Восточном АО, Жулебино - в Юго-Восточном).
Зона с минимальным уровнем цен. В группу с минимальным уровнем цен вошло шесть районов города. Она включает в себя самые окраинные и мало привлекательные, как правило, экологически крайне неблагоприятные районы города. В границах кольцевой автодороги таких районов пять, причем расположены они только в Юго-Восточном и Южном АО и являются крайне неблагоприятными с экологической точки зрения (Печатники, Братеево, Капотня, Западное и Восточное Бирюлево). Скорее всего, роль экологического фактора при выборе места жительства и покупке жилья будет возрастать и далее. За границами МКАД в эту группу вошел интенсивно застраиваемый район Южное Бутово в Юго-Западном АО.
Поиск оптимального решения задачи в условиях московского Архитектурно-строительного комплекса
Решение предлагается рассмотреть на примере трех районов Северного административного округа. Будем считать, что и снос (переселение, снос, подготовка площадки под новое строительство), и строительство (имеется в виду надземная часть) в среднем занимает один интервал времени (пол года). В связи с тем, что, как правило, на данный момент, такого плана расчеты производятся в кв. м, а информация о наборе квартир часто отсутствует, мы, также как и Префектура, будем проводить расчеты без учета квартир. В итоге, сравним полученную последовательность реализации программы комплексной реконструкции жилищного фонда в результате моделирования с существующей.
Таким образом, имеем 27 объектов нового строительства и 29 сносимых объектов, причем 15 объектов под цели переселения жителей планируется к вводу на месте сносимых. При планировании срока реализации программы за период времени Т= 5 получаем задачу с 374 неизвестными (xri, - 27 6=162, -, -29 6=174, Qrlk+ - 6 3=18 и Qrtk - 6 3=18, Vmm- 1, Vmax- 1) и 188 ограничениями (для x,it (2.2.6) - 27, для yrjt (2.2.7) - 29, разница м/у наличием и потребностью в жилье (2.2.8) - 6, для Qrtk (2.2.9) - 18, для Qrlk (2.2.10) - 18, обязательный ввод
102 (2.2.11) - 18, ввод на месте сноса (2.2.12) - 4 15=60, для Vmin (2.2.13) - 6, для Vmax (2.2.14) - 6). Для проведения расчетов будет использоваться программа LP-ILP, в которой количество неизвестных не должно превышать 5300, однако, количество ограничений зависит от количества неизвестных следующим образом: количество ограничений =32700 / количество неизвестных. Значит, при 374 неизвестных количество ограничений не должно превышать 87, а у нас в задаче их гораздо больше (188).
Итак, мы видим, что в результате получилась задача очень большой размерности. Для того чтобы произвести такие расчеты требуется специальная техника (расчетные серверы). Чтобы сделать задачу решаемой на обычном компьютере попытаемся ее упростить. Для этого разобьем задачу на части, то есть, будем рассматривать не весь интервал времени, а каждый момент времени в отдельности, будем осуществлять планирование на требуемый интервал времени поэтапно, при фиксированном t, что значительно сократит размерность задачи. В связи с этим у нас добавится ряд дополнительных допущений.
Так, в результате, получаем следующий вектор: yi = {16,60; 0,00; 10,10; 29,50}. Полученные значения всех критериев удовлетворили лицо, принимающее решение, можно переходить к расчетам на следующий момент времени t =1.
В результате моделирования получили оптимальную последовательность проведения комплексной реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда трех районов города (см. таблицы 3.3.1-3.3.3). В таблице «вариантом 1» обозначено решение задачи, предложенное Префектурой Северного административного округа в результате подбора последовательности переселения и ввода объектов вручную, а «вариантом 2» обозначено полученное в результате проведенной оптимизации по вышеупомянутым критериям решение.
