CC BY
34
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Менеджмент, экономика, финансы
УДК 330.101.541
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ НАУКОЁМКИХ СПУТНИКОВЫХ БОЛЬШИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМАЛЬНОГО РИСКА
Ш.И. КАСЫМОВ
Статья представлена доктором экономических наук, профессором Репиной О.В.
Разработаны методы организации, управления и адаптивной стратегии оптимального внедрения инноваций НИОКР в большие научно- производственных комплексов по критерию обеспечения минимального техникоэкономического риска
Произведено математическое моделирование с применением ЭВМ, полунатурного экспериментального моделирования больших интеллектуальных систем (БИС), наукоёмких спутниковых информационно-технологических радиотехнических систем (РТС) радионавигации, управления и связи. Исследуются различного класса глобальные навигационные спутниковые системы ГЛОНАСС, GPS, Галилео, Интелсат, Инмарсат. В качестве исследуемых БИС рассмотрены ретрансляторы космических летательных аппаратов (КЛА) спутниковой системы многопозиционной информационной радиоэлектронной разведки (МИР), позволяющей решать народнохозяйственные и задачи по обнаружению, контролю, мониторингу, навигации и управления движением различных подвижных объектов (ПО); высокоэффективно и точно определять (ВТО) коордиаты воздушных и морских судов (ВС и МС) ПО, атомных подводных лодок (АПЛ) косяков рыб, предсказывать катастрофы, ураганы, подводные толчки дна океана и прочие аномальные природные явления. Реализация инновационных проектов связана с высоким риском, поэтому при разработке таких проектов требуется умение оценивать риск и на базе этих оценок, не уклоняясь от рисков, вырабатывать стратегию оптимизации выходных показателей в условиях приемлемого значения риска. Оптимизирован интегральный критерий качества, который характеризует уровень совершенства проектируемой системы. Обобщённая схема формирования инновационных проектов производственных и эксплуатационных показателей представлена на рис. 1.
Моделирование наукоёмких БИС, спутниковых РТС чрезвычайно сложно, требует высокой профессиональной подготовки, опыта и средств. Стоимость, продолжительность и риски НИОКР находятся в непосредственной связи со сложностью и новизной объекта планирования.
Разработаны различные варианты постановки задачи оптимизации системы.
1 вариант. За планируемый промежуток времени [0, Т] необходимо достичь заданных значений основных показателей Z с минимальными затратами ресурсов: найти такие мероприятия
X(t), чтобы Z(T) = f(T,X,{) = Z3AД, а затраты минимальны
G(U) =^min. (1)
2 вариант. При заданных ограничениях на ресурсы G* выбрать такую совокупность мероприя-
тий, при которых критерий качества (2) достигает максимального значения при t= T; X есть решение задачи
J(T,Z)^max (2)
при G(U) < G . Ограничение (2) более естественно заменить ограничением на ресурсы
вида G(U,trtr+1)<Gr, где (=1,2...) выделяемые в каждый промежуток времени. (3)
3 вариант. При ограничениях на затраты (3) из состояния 2„ перевести основные показатели дерева целей в состояние, по возможности близкое к состоянию 2зад в момент времени Т. Необходимо найти совокупность таких целереализующих мероприятий X при ограничении (3), чтобы
DJ(T,Z) = Yat(Zi - Zt(T)) ^ min
ЗАД
DJ(T,Z)=-£az^-Zi(T), Zaz,
или где (4)
заданная величина, поэтому минимизация функции А1(Т^) совпадает с максимизацией 1(Т^). Методика и этапы оптимизации функционала по целевому критерию качества создания инновационных наукоёмких информационных систем. 1 этап. Оптимизация распределения ресурсов
J(tZ)=YJu (M, MJ ® max
k,r
YM„r <Mk, Y.M„ <G'.
при условии, что r r
(5)
(6)
БОЛЬШИЕ ИНТЕЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Эксплуатационные свойства. Скорость и число каналов. Свойства конструкции системы комплекса. Цена, габариты, вес. Срок активной работы, пропускная способность канала, мощность.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ СПУТНИКОВОМ СИСТЕМЫ
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ, ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПО КРИТЕРИЮ МИНИМИЗАЦИИ ФИНАНСОВЫХ ПОТЕРЬ И РИСКОВ
--------------I-------------------1---------
СПУТНИКОВЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ: ГЛОНАСС, GPS, ГАЛИЛЕО, ИНМАРСАТ, ИНТЕЛСАТ. НИОКР, конструкции, технологии, рабочий процесс. Финансовые эксплуатационные затраты
Эксплуатационные показатели:
пропускная способность канала; скорость передачи информации; трафик, количество каналов связи; количество потребителей, абонентов
РЕСУРСЫ НАДЕЖНОСТИ БЕЗОПАСНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ И УДОБСТВА В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Часть эксплуатационных Производственные
показателей показатели
M
i=1
Рис. 1. Схема формирования структуры показателей спутниковых больших информационных систем
Многопозиционная итеративная оптимизация функции цели по целереализующим инновационным мероприятиям больших информационно-технологических систем (рис. 2).
Результаты
Маркетинговых
исследований
Результаты НТП
Результаты НИР Поставщики НТП
Конкуренты НТП ВХОД
Потребители Контактные ----------------►
аудитории
Стратегический план предприятия
В Н Е Ш Н Я Я
С Р Е Д А
Управляющая подсистема. Методы управления:
принуждения, побуждения, убеждения
Подходы менеджмента:
инновационный, системный, комплексный, процессный, маркетинговый, ситуационный, нормативный, оптими-зацион ный, воспроизводственны й , интеграционный, функциональный, структурный, ди намический, мотивационный, эволюционный, станд ар тиз ац и о нны й, директивный, поведенческий
т
Целевая
подсистема
Стратегия
НИОКР
Тактика
НИОКР
Норматив
конкуренто-
способности
Сроки
разработки
ВЫХОД
ГОЛОВНАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ ПОДСИСТЕМА
(Научно-технические центры, ГКБ, НИИ, ОКБ, управление разработки космического аппарата, управление разраб отки спутника, опытное производство, управление экспериментально-исследовательских работ, вспомогательные службы)
О б р а т н а я А с в я з ь
4-
Рис. 2. Схема системного подхода к разработке современного высокоэффективного проекта
Экономико-математические модели больших интеллектуальных информационно- технологических радиотехнических систем. Высокий уровень неопределенности и риска при разработке инновационных проектов создания наукоемких больших интеллектуальных систем (БИС), спутниковых информационных радиотехнических систем (РТС) потребовал новых методов обоснования экономических решений. Разработана методика оптимизации распределения ресурсов по подсистемам путём интерпретации целереализующих инновационных программ.
Разработаны методологические основы моделирования инновационных наукоемких технико-экономических процессов спутниковых информационно-технологиче^их систем.
Концепция многоэтапного адаптивного управления инновационными проектами моделирования больших наукоёмких интеллектуальных спутниковых систем по критерию минимального риска. Исследуемые в диссертации положения концепции адаптивного управления риском (АУР) и многоэтапного управления инновационными проектами являются уникальными. В проекте разработки и создании наукоемких больших интеллектуальных систем (БИС) “Разработка программы создания спутниковых информационных технологий” изготовления наукоём-
ких элементов сложных радиотехнических систем, использующих Глобальные СРНС” определения координат GPS, ГЛОНАСС, Галилео, спутниковые системы связи и управления “ССС”.
Апробирована и подтверждена эффективность структуры работ и последовательности этапов выявления, анализа, оценки и выбора инноваций на основе использования оригинальных научно-производственных принципов, научно-технической программы (НТП) как средства структуризации научно-технических и организационных аспектов неопределенности. Описание проблемной ситуации с ожидаемыми в будущем значениями функциональных показателей характеризуется элементами процесса формирования БИС: “Дерево целей” (ДЦ), “Целереализующая система” и “Целереализующие мероприятия” (ЦРС и ЦРМ). В инновационном проекте в основу модернизации положена разработка основных технико-экономических положений оптимизации спутниковых РТС на основе моделирования процессов неопределенностей, обусловленных поведением радиоэлектронного оборудования и изменениями влияния внешней среды.
НАЧАЛО АЛГОРИТМА
1.Определение детерминированных и стохастических факторов, влияющих на выходные показатели. Выбор управляемых параметров (производственных и и адаптационных х а)
2. Предварительный экспертный и статистический анализ точности детерминированной модели, точности информации и пределов разброса случайных величин Х
I _ _
3. Представление выходного параметра как случайной величины У=/(и Выбор критерия оптимизации случайной величины Ф(У)=¥(и,X а)
4. Процедура оптимизации на основе метода декомпозиции
4.1. Нахождение и к как приближенное решение и к задачи определения шахГ (и,х а, кЛ) при фиксированном X а, к_ь и е ^доп
U
Нет
4.2. Нахождение X а,к как приближенное решение X * а,к задачи определения max F(U к, X a) при фиксированном U к. X а е Qdon
t
4.3. Сравнение последовательных итераций: |и к -U K_i|<£, |X a, к- X а, K-i|<5
Да
5. Окончание процедуры оптимизации. Выбор управляемых производственных
параметров U = U K и
f
адаптационных
5.1. Экспертная оценка полученного результата
5.2.Выдача практических рекомендаций для ЛПР
5.3. Занесение данных проекта в базу знаний
Рис. 3. Логическая схема оптимизации по критерию адаптации риск-ресурс
Результаты внедрения предлагаемого подхода могут позволить повысить техникоэкономическую эффективность спутниковых РТС более чем в 3-4 раза. Обоснованы предложения формирования НТП на основе последовательно-параллельного принципа. Практическая реализация предлагаемого подхода к уменьшению неопределенности разработки ин-
новационных программ создания наукоемких технологий может позволить сократить время разработки программ в 2-3 раза, а потребность инвестиций в 1,5-2 раза. Аналитические исследования показали, что ускоренный экономический рост промышленного производства развитых стран вырос в 5-7 раза, в Германии в 12 раз, что выдвинуло её на 2 место в мире. Средства, вкладывались в НИРОКР. Производство Японии выросло в 22 раза. Китай увеличил ВВП в 5 раз, а на душу населения на 60 %. В середине 90-х доля Китая в мировом ВВП увеличилась до 12%.
Проведён анализ состояния, тенденции и перспективы инновационного развития НИОКР и производства информационно-технологических систем. Отношение национальных расходов на НИОКР к ВВП для развитых стран США, Японии и Германии установился на уровне 2,8%, во Франции и Великобритании 2,6 %, Италии и Канады 1,5%, России 0,8 %. Регионом ускоренного развития научно-технической сферы в истекшее десятилетие стала Юго-Восточная Азия, увеличили наукоёмкость ВВП в 2 раза. На каждую из этих отраслей приходилось до 15 % расходов на исследования и разработки в соответствующих отраслях хозяйства США, Японии, Европейского Союза. В ЕС на первое место переместилось электротехническое машиностроение - 15 %.
В Японии технологически приоритетными направлениями остаются электроника 19 %, электротехника 11 % и автомобилестроение 23 %. 1991-2001 гг. объемы выпуска наукоемкой продукции уменьшились, более чем в десять раз. Затраты на НИОКР на душу населения равны в России 40 $, тогда как в США - 660, Великобритании -373, Италии -235, Австралии -217, Португалии - 71. В 2001 г. расходы на науку в сопоставимых ценах составили всего 18 % от уровня 1991 г.
В США ежегодно тратится на эти цели 183 млрд. долл., причем 70 млрд. - из бюджета; в Германии - соответственно 40 и 16 млрд., в Японии - 83 и 18 млрд., в РФ - 9 и 6 млрд.
Ц - цели, С - целереализующие системы, М - мероприятия
Проектирование инновационной деятельности ПС. Структура инновационных разработок от общего числа инновационных разработок в 2005г.: энергетика и электрооборудование 11%,
информационные технологии 10 %, компьютеры и электроника 6 %, телекоммуникации 5 % , всего более 22 %. Доля России на инновационном рынке мира составляет 0,3% , США 39%, Японии 19%. Доля же России в фундаментальных исследованиях - 6 %. Доля инновационноактивных предприятий в 2000 г. составляет 6,2 % (в 1992г. 16 %), по прогнозным оценкам к 2010г. он достигнет 17% , а его пороговое значение 25 %. Доля инновационной продукции в общем объеме промышленной продукции в 2000г. составила 3,5 %. По прогнозным оценкам в 2010г. этот показатель составит 7 %; пороговое значение - 15 %. По прогнозу к 2010г. эта доля достигнет 2,5 %, что соответствует пороговому уровню, в 2 раза ниже, чем в среднем по странам ОЭСР.
Объем основных фондов за 1995-2005 гг. снизился более чем в 3 раза и составил 214 млрд.руб. Коэффициент обновления основных фондов научно-технической сферы снизился до 2% по сравнению с 11% в 1991 г. В Германии, федеральный бюджет вкладывает в исследования и разработки 37%, а более 60% наука получает от промышленности. В РФ же менее чем 5% предприятий промышленности внедряют научные разработки, несмотря на то, что 76% промышленных предприятий приватизированы. Прогноз финансового обеспечения науки развитых стран (доля расходов на НИОКР в ВВП) 2-3 %. Исследовано влияние внедрения инноваций в темпы роста экономики.
В глобальной экономической конкуренции выиграют страны с благоприятными условиями для разработки, распространения и использования инноваций. Семь ведущих государств мира, обладая 46 макротехнологиями, контролируют более 80 % рынка наукоемкой продукции.
Цели инновационного развития: выход на мировые рынки с имеющейся конкурентоспособной наукоемкой продукцией, широкое применение должны получить спутниковые информационные технологии двойного назначения больших информационных систем, GPS, ГЛОНАСС, Галилео.
ЛИТЕРАТУРА
1. Касымов Ш.И. Оптимальные расстановки частот в широкозонных дифференциальных подсистемах спутниковых системах радионавигации и связи / Наукоёмкие технологии 2005, № 6.
INTEGRAL OPTIMIZATION OF ARGUMENTS ИНОВАЦИОННЫХ OF THE DESIGNS THE HIGH TECHNOLOGY SATELLITE MAJOR INTELLIGENCE SYSTEMS,
BY CRITERION OF SECURITY OF ADAPTIVE MINIMIZATION OF HAZARD
Kasimov S.I.
The methods of architecture, control and adaptive strategy of an optimal intrusion in major scientific of industrial complexes by criterion of security of minimum technical and economic hazard are designed
Сведения об авторе
Касымов Шавкат Ильясович, 1949 г.р., окончил Новосибирский электротехнический институт (1976), доктор технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации радиотехнического оборудования и связи, автор более 100 научных работ, область научных интересов - оптимизация параметров и повышение технико-экономической эффективности инновационных исследований НИОКР спутниковых информационных систем радионавигации, управления и связи.
