Научное обеспечение макросистемы

 

Суханов Андрей Вячеславович,

кандидат технических наук,

начальник управления специальных работ ЗАО «ЭВРИКА», г. Санкт – Петербург.

 

При создании новых объектов проектировщик может использовать информацию, которая содержится в базе данных (БД) и базе знаний (БЗ) макросистемы. Макросистема должна обновлять продукцию исходя из новых знаний. Поэтому необходимо выявлять источники достоверной информации.

Основным источником инновационных идей является наука, задача которой – извлечение и сис­тематизация новых знаний о процессах и явлениях. Рассмотрим неупорядоченную среду , содержащую множество матери­альных объектов, между которыми существуют стихийные отношения и исследователя, перед которым стоит задача создания модели среды.

Для решения задачи необходимо выделить элементы пространства , определить отношения и связи, существующие между эле­ментами, задать преобразования, которые позволяют оперировать элементами и управлять их свойствами; методы анализа и синтеза систем на основе элементов.

Цель научной деятельности - создание теории, кото­рая позволяет упорядочить пространство . Формальная теория Т может быть представлена кортежем: Т(А^к, X, С, W), где А^к – аксиомы теории, Х – переменные, используемые в теории, С – константы, W – преобразования, допустимые в границах теории.

Логическая последовательность, отображающая со­держание научной деятельности, может быть представлена следующим обра­зом: .

Процесс научного познания происходит согласно известному высказыванию: «От жи­вого созерцания к абстрактному мышлению и от него уже к практике – таков путь познания истины». То есть необходимы наблюдение явлений и их описание, выявление противоречий и формулирование проблемы, формализация исследуемого информационного пространства, разработка гипотезы, содержащей вышеперечисленные элементы кортежа Т, планирование эксперимента, проведение эксперимента, сбор и обработка результатов экспери­мента, анализ результатов эксперимента и оценка их соответствия вы­бранной гипотезе, разработка теории, внедрение теории в общественное сознание, трансферт новых знаний в производство.

Задачи организационно-производственного обеспечения научной дея­тельности: разработка автоматизированной системы обеспечения научных ис­следований, проектирование и изготовление экспериментальной установки, проектирование автоматизированных рабочих мест (АРМ) для обработки результатов экспериментов.

Задачи социально-экономического обеспечения научной деятельности: финансирования научных исследований, внедрение новых знаний в общественное сознание, трансферт новых знаний в материальное пространство.

Метод естественного эксперимента применяют для исследования сложных и дорогостоящих систем. Особенности естественного эксперимента: исследования проводятся на действующей системе; зашумленность результатов эксперимента в силу многомерности задачи; ограничения, т.к. эксперимент не должен на­рушать функции системы; достоверность результатов, полученных в условиях реального про­изводства; направленность научных исследований на повышение эффективно­сти системы.

Этапы исследования отражаются в информационном пространстве: наблюдение → абстрагирование → установление закономерностей → практическое использование результатов исследований.

Процесс научного познания, с одной стороны, творческий процесс, носителем которо­го является исследователь, а с другой, производственный про­цесс, в котором широко используются проектные и технологические методы отображения информации, носители которого - проектировщик и технолог. Стороны процесса органически связаны, и наличие соответствующей технологической базы предопределяет полу­чение высоких научных результатов.

Рассмотрим систему с изменяющимися состояния­ми, которая представлена в материальном и ин­формационном пространствах. Лицо принимающее решение (ЛПР), исходя из личного опы­та и информа­ции об экономическом состоянии системы, способно прогнозировать ее динамику на несколько месяцев. Дальняя перспектива в условиях нестационарной ры­ночной среде оценивается как стихия.

Крупные корпорации прогнозируют развитие на большой период, используя модели () – взаимодействия с последовательно изменяющимися состояниями. Так как система является инерционным объектом, то модель () – взаимодействия должна постоянно корректи­роваться для компенсации проявления нестационарно­сти среды. Поэтому звено научного обеспечения задает модели последующих состояний системы на дальнюю перспективу и корректирует модели в зависимости от текущего состояния среды.

Звено научного обеспечения (НО) формирует информаци­онное пространство, в котором как информационные объекты представлены: новые знания, результаты научно-исследовательских разработок, новые идеи, патенты разраба­тываемого направления техники, стандарты и методики, поддерживающие НО, ноу-хау. Информационное пространство звена НО связано с общественным сознанием, а также с информационными пространства­ми рынка товаров и рынка объектов интеллектуальной собственности (ОИС).

Уровни научного отображения производства. Эволюционирующей микросистеме необходимы знания, обеспечивающие создание новых тех­нологий и изделий. В системе общественного разделения труда функцию из­влечения знаний выполняет наука (рис. 1). Фун­даментальная наука отражает природу в развитии путем формирования новых разделов, направлений и спе­циальностей с целью познание законов природы.

 

Рис. 1. Схема взаимодействий науки и производства.

 

Физическая основа природы - материальное пространство, ко­торое структурировано по отраслям и видам продукции. Отрасль нуждается в научном обеспечении и на базе фундамен­тальной науки формируется отраслевая наука с целью ана­лиз, синтез и оценки изделий, выпускаемых отраслью, а также создание условий для ее эволюции.

Микросистемы в составе отрасли для поддержания защищенности и конкурентоспособности совершенствует изделия, для чего необходимы новые знания, ко­торые формирует прикладная наука с целью оп­ределения границ информационного пространства, в котором микросистема способна выпускать изделия, обладающие KZ-свойством. Продукция звена НО - ОИС, которые измеряются востребованностью на рынке интеллекту­альной собственности.

Задачи прикладной науки: наблюдение и отображение процессов производства в научной форме; формирование и постановка проблем в форме, доступной для восприятия на фундаментальном и отраслевом уровнях; обеспечение трансферта новых знаний из фундаментальной науки на уровень микросистемы; формирование идей, способных изменить мо­дели производства; формирование объектов интеллектуальной собственности; формирование баз знаний, используемых для поддержания устойчивости микросистемы в среде.

Микросистемы заинтересованы в исполь­зовании (трансфере) новых знаний (НЗ), которые генерируют научные работники для повышения защищенности и конкурентоспособности изделий. Ученые заинтересованы, чтобы НЗ были использованы в про­мышленности, что подтверждает актуальность научного исследования. Ученый может получить в процессе рыночного обмена материальные ресурсы, пропорциональные его вкладу в развитие экономики.

Проблема трансферта НЗ решается на технологической основе, т.е. путем разработки инновационной технологии, носителем которой является организационная система R, например, региональный иннова­ционный центр (РИЦ) или технопарк.

Инновации и инвестиции. В системе управления НХ РФ осуществляются инноваци­онная и инвестиционная деятельность, направленная на создание KZ-изделий. Инновации связаны с привлечением НЗ, полученных в научном секторе региона, в разработку кон­курентоспособных технологий и изделий, а инвестиционная деятельность – приобретением разработок иных производителей, финанси­руя развитие науки и техники других регионов.

Рынок наукоемкой продукции. Структурные образования рынка по-разному воспринимают инновационную деятельность: рынок товаров отражает материальные отношения, существующие между производителем и потребителем; рынок интеллектуальной собственности отражает отношения в виде ОИС на перспективу. Поэтому для инновационной деятельности отношения на рынке интеллектуальной собственности явля­ются более важными, чем отношения на рынке товаров.

Конкурентоспособностью на рынке товаров обладают изделия, основанные на использовании НЗ, поддерживаемые пакетом патен­тов (табл. 1) [1].

 

Таблица 1.

Конкурентоспособность изделий.

Метод	Носитель метода	Защищенность продукции	Теоретическая ба­за
Инвестиций	Предпринима­тель	Не защищена	Маркетинг
Проектирования новых качеств (малых прира­щений)	Проектировщик	Низкая	Законы диалектики
Эвристик	Изобретатель	Высокая – патент	Теорема Геделя о формальной тео­рии
Использования новых знаний	Специалист по инновациям	Очень высокая -пакет патентов	Закон предельной эффективности

 

Процесс обновления продукции требует существенных инвестиций. Из опыта (табл. 2) [1] следует, что освоение новой продук­ции связано с риском. Рынок изделий, содержащих инновационные технологии, – это рынок риско­ванного, или венчурного, вложения капитала.

 

Таблица 2.

Показатели эффективности объектов собственности.

Объекты собственности	Показатели эффективности
Новая продукция	В США 30 % новых разработок заканчивают­ся неудачей, т.е. не приносят прибыли.
Новая идея	Из 100 новых предложений, рассматриваемых предприятием, прибыль приносят 3 – 5.
Новое направление рыноч­ной деятельности	Для защиты сектора рынка предприятию не­обходимо иметь не менее 100 патентов, из ко­торых «работают» не более 5.

 

Стратегия управления микросистемами. В теории эволюционирующих систем [2] рассматриваются 2 стратегии управления: малых приращений и свободы выбора решений. В первом случае, каждое состояние системы должно быть эффективнее предыдущего. Развитие системы представлено как цепь собы­тий, в результате которых более эффективное изделие сменяет менее эффективное. Во втором случае, оценка нового изделия носит случайный характер, для получения достоверного результата, производитель проек­тирует и выпускает малые партии изделий. Рыночный спрос опре­деляет, какое из новых изделий запустить его в массовое производство.

Степень восприимчивости рынков к инновациям. На рынке продукции массового про­изводства представлены крупные корпорации, изделия которого не закрывают все ниши рынка. Свободные ниши используют малые предприятия. Рост эффективности системы информационной безопасности (СИБ) ИС связан с повышением защищенности и конкурентоспособности изделий или освоением новых ниш рынка. Освоением новшеств выгоднее заниматься малым предприятиям, а вы­пуском массовой продукции – крупным корпорациям, имеющим производст­венные ресурсы. Структурирование рынка сделало актуальным венчурный бизнес, связанный с использованием НЗ.

Детерминированная модель инновационного процесса. Пусть микросистема S_i - венчурное предприятие, владеющее инновационными технологиями W (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема распределения прибыли венчурного предприятия.

 

Предприниматель осуществляет трансферт новых знаний Д^НЗ в изделие U(Q), приносящее прибыль ∆. Если инновации Д^НЗ оказались неэффективными, предприни­матель несет убытки, а если эффективными - получает прибыль ∆, которую распределяет между участниками инновационного процесса ∆ = ∆₁ + ∆₂ + ∆₃, где ∆₁, ∆₂, ∆₃ – части прибыли, ученого, предпринимателя и банка, фи­нансировавшего инновации, соответственно.

Изделие в информационном пространстве описывается множеством доку­ментов, задающих информационную модель жизненного цикла изделия. Применительно к инновационным технологиям W жизненный цикл (ЖЦ) изделия включает: разработку технической документации W⁽¹⁾, маркетинг W⁽²⁾, экономическое обеспечение разработок, формирование цены, рас­пределение прибыли W⁽³⁾, защита объектов интеллектуальной собственности W⁽⁴⁾.

Сетевая модель инновационного процесса W(W⁽¹⁾, W⁽²⁾, W⁽³⁾, W⁽⁴⁾) (рис. 3) отражает технологические этапы: W₁⁽¹⁾ – регистрация документа Д^НЗ и включение его в БД инновационного предприятия, W₂⁽¹⁾ – определение отраслей, в которых могут использоваться НЗ, W₃⁽¹⁾ – выбор серийных изделий, в которых будут использоваться НЗ, W₄⁽¹⁾ – разработка технического задания Д^ТЗ на инновационную продук­цию, W₅⁽¹⁾ – разработка конструкторской Д^СП и технологической Д^ТД доку­ментации, W₆⁽¹⁾ – изготовление и испытание опытных образцов изделий, W₇⁽¹⁾ – изготовление их малой серии и реализация изделий, W₈⁽¹⁾ – оценка результатов инновационного процесса.

 

Рис. 3. Сетевая модель процесса создания инновационной продукции.

 

Статистическая модель инновационного процесса. Вероятность достижения положительного эффекта в инновационном процессе составляет 0,05, поэтому отдельному предпринимателю невыгодно заниматься иннова­ционной деятельностью. Так как в регионе множе­ство предпринимателей, готовых выпускать конкурентоспособную продук­цию, и множество ученых, генерирующих НЗ, то возможен переход от схемы отношений «ученый – предприниматель» к модели «наука – РИЦ – промышленность» (рис. 4).

Микросистема позволяет ученому пред­ставить результаты исследований в виде новых знаний Д^НЗ в РИЦ и по­лучить заключение о возможности их использования. Всегда есть несколько эффективных проектов, которые позволят покрыть расходы ∆₄, необходимые для функционирования РИЦ.

Децентрализация. Каждый район имеет свои особенности, индивидуальные сильные и слабые стороны. Ответственные за принятие решений на местах совместно с мест­ными предприятиями могут лучше оценить потенциал роста, чем органы центрального регулирования.

 

Рис. 4. Схема распределения прибыли региональной инновационной системы.

 

Консенсус. Для создания технологических центров основными являют­ся совместные усилия предприятий, организаций, профсоюзов, муниципальных работников, локального кредитования и представителей вузов. Решения принимаются согласованно (на основе кон­сенсуса).

Макросистема для объединения производи­телей , потребителей  и университеты , использует рыночный механизм дифференциации рынков. Рынок находит отражение в общественном сознании, которое строит модели рынка и дает оценку рыночным отношениям. Стихийный рынок со временем дифференцируется: в рынок качественных товаров (РК), риско­ванный (венчурный) рынок (РР), рынок новшеств (РН), рынок объектов интеллектуальной собственности (РИ), рынок продукции высоких технологий, защищенный патентами (РВ).

Условия формирования рынков.

Стихийный рынок. Условия формируют производители и по­требители: .

Рынок качественных товаров обеспечивает свойства изделия не хуже заданных этало­ном качества: .

Рынок имеет организационную структуру, осуществляющую исследо­вания рынка, сертифи­кацию продукции и аккредитацию предприятий.

Рынок продукции рискованного (венчурного) производства. Экономическое звено микросистемы устанавливает порядок кре­дитования работ с учетом повышенного риска в получении результата работ. Производитель изделия U, ищет новые ниши Q_ij для его применения: .

Инновационный рынок. Товаром является новшество Д^∆ Задача производителя состоит в производстве новшеств, которым дает объективную оценку рыночная среда: .

Рынок требует координации действий социального, экономического, технико-технологического и научного звеньев микросистемы.

Рынок объектов интеллектуальной собственности оперирует с идеями, способными изменить произ­водственные отношения. Рынок инициирует доказательство истин­ности идей: , где Д^S – модель среды.

Рынок высоких технологий, защищенных ОИС: .

Организационная структура инновационная макросистема (рис. 5) содержит элементы товарного рынка, рынка ОИС, а также научные организации и звенья для трансферта НЗ из научной в производственную сферу. Она содержит множе­ства товарного рынка (М¹, М², М³), венчурного рынка - упорядоченные множества техно­логических центров (М⁴), венчурных инновационных предприятий (М⁵), ин­новационной продукции (М⁶), рынка ОИС - упорядоченное множество организаций, занятых в сфере рынка ОИС (М⁷), множества патентов и других ОИС (М⁸), носителей новых знаний - упорядоченное множество университетов (М⁹) и новых знаний, представленных в базах данных (М¹⁰), неупорядоченной составляющей рынка (М⁰).

 

Рис. 5. Структурная схема инновационной макросистемы.

 

В условиях стихии долгосрочные прогнозы не достоверны, поэтому необходима итерационная модель, например, мо­дель нестационарного ()–взаимодействия. Для моделирования нестационарной среды система должна иметь со­ответствующие организационные звенья – упорядоченную среду.

Обобщенная модель системы, функ­ционирующей в нестационарной среде, должна иметь звенья, способные отобра­зить среду и траекторию движения системы в этой среде (рис. 6). Функцию обеспечения эффективного ()-взаимодействия реализует ЛПР, а единство системы - административное звено (СУ-А).

Функциональные звенья системы предназначены для задания исходного, текущего и последующих состояний системы (ИАСУ); создания KZ-изделий, обладающих вектором превосходства по отношению к изделию-аналогу (СУ-Пр); проектирования и поддержания технологий (СУ-); экономического анализа и синтеза (СУ-Э), включающего управле­ние номенклатурой выпускаемых изделий (СУ-ПЭ) и управление финансо­выми потоками (СУ-ФЭ); хранения информационных объектов в информационном пространстве системы - БД, БЗ; накопления и хранения денежных ресурсов (БЭ).

Принципы функционирования системы.

1. Единства информационного, экономиче­ского и материального пространств системы и среды.

2. Иерархии управления - СУ-А имеет столько уровней управления, сколько необходимо для эффективного управ­ления системой.

 

Рис. 6. Структурная схема системы для нестационарной внешней среды.

 

3. Доступной инфор­мации - система может использовать только информацию, хранимую в БЗ, БД.

4. Информационного разнообразия - система может увеличивать показатели эффективности Ф(t) за счет до­полнительных звеньев управления по новым переменным.

 

Литература.

 

1.             Дружинин И. В. Информационно-технологические основы конку­рентоспособности производственных систем. – Ростов-н/Д: Изд.центр ДГТУ, 2001.

2.  Ивахненко А. Г. Принятие решений на основе самоорганизации. – М.: Сов. радио, 1976. 280 с.

 

Поступила в редакцию 03.09.2008 г.