Современные принципы и методы управления созданием высокотехнологичной продукции

Современные принципы и методы управления созданием высокотехнологичной продукции

Рассматривается возможность использования современных принципов и методов синергетического управления на этапах обоснования и формирования государственных программ по созданию высокотехнологичной продукции. Приводятся методы синергетического управления и практические примеры их использования

А.В. Леонов1

Российская академия ракетных и артиллерийских наук (РАРАН), д-р экон. наук, профессор, alex.clein51@yandex.ru

А.Ю. Пронин1

РАРАН, канд. техн. наук, доцент, pronin46@bk.ru

1 Москва, Россия

Для цитирования: Леонов А.В., ПронинА.Ю. Современные принципы и методы управления созданием высокотехнологичной продукции // Компетентность / Competency (Russia). — 2023. — № 6. DOI: 10.24412/1993-8780-2023-6-04-11

ключевые слова

синергетические методы, эффективность управления, многовариантность, принцип сбалансирования

овременная практика разработки проектов государственных программ по созданию высокотехнологичной продукции (ВТП) показывает, что существующие методы программного управления не в полной мере учитывают синергетический потенциал совокупности программных элементов1 (ПЭ) на этапах разработки государственных программ.

В синергетическом управлении значительное внимание уделяется отношениям (технологическим, техническим, экономическим и др.) между ПЭ. Управление такими отношениями становится важнейшим методологическим инструментом обоснования и формирования государственных программ по созданию ВТП. Совместное использование программных и синер-гетических методов призвано повысить эффективность управления. Именно поэтому использование принципов и методов синергетического управления является в настоящее время чрезвычайно актуальной задачей.

В этой связи в статье рассмотрены:

этапы программного управления созданием ВТП;

принципы синергетического управления;

методы синергетического управления и практические примеры их использования.

Этапы программного управления созданием ВТП

Основными этапами программного управления являются:  определение цели создания ВТП и обоснование к ней требований;

формирование исходного перечня ПЭ;

формирование множества возможных вариантов государственной программы (далее — программы) по созданию ВТП;

сбалансирование (упорядочение и согласование) ПЭ в вариантах;

обоснование выбора рационального варианта;

формирование проекта программы и его практическая реализация.

В обобщенном виде основные этапы программного управления можно представить в виде трех основных блоков, а именно:

определение потребности в изделиях ВТП;

определение возможности по созданию ВТП;

сравнительная оценка потребности с возможностями.

Блок сравнительной оценки потребности с возможностями является ключевым. Именно на этапах программного управления, входящих в данный блок, реализуются принципы и методы синергетического управления созданием ВТП.

Принципиальная схема этапов программного управления созданием ВТП, включающая в себя синергетические этапы, приведена на рис. 1.

Рациональное сочетание программного и синергетического управления, основанное на их методологической взаимосвязи и преемственности, — это современная тенденция в развитии методов управления созданием ВТП. В этой связи возникает необходимость использования интегрированного управления, одним из важных компонентов которого является синергетиче-ское управление.

Общая задача интегрированного управления на основе совместного использования программного и синер-гетического управления может быть представлена в виде следующего выражения:

ф2 = Фп +

где фП — задачи программного управления (в процессе управления не учитываются потенциальные возможности совокупности ПЭ);

фС — задачи синергетического управления (в процессе управления учитывается синергетический потенциал совокупности ПЭ).

Обе составляющие фП и фС в выражении (1) должны быть взаимодополняющими друг друга. Отметим, что задача интегрированного управления практически всегда возникает в ходе программно-целевого планирования и управления созданием любого вида высокотехнологичной продукции. При этом часть задач управления, например программного (фП), может быть уже известной или заданной, а другая часть (фС) должна быть дополнительно сформирована.

В этом случае для конструктивного использования в программном управлении синергетического потенциала совокупности ПЭ необходимо в задачу программного управления ввести дополнительные инварианты, обусловленные возникновением корреляционно-когерентных связей между ПЭ (синергетические регуляторы) в процессе их согласования и упорядочения на этапе сбалансирования вариантов программы.

Таким образом, в основу интегрированного управления положен объективный закон единства процессов программного и синергетического управления. Основное содержание си-нергетического управления сводится к максимальному учету отношений и связей между ПЭ, независимо от их природы.

Принципы синергетического управления созданием ВТП

Сформированная за последние 40-50 лет теория самоорганизации (синергетический подход) в течение короткого времени из теории неравновесных процессов превратилась в теорию управления сложными системами, которая к настоящему времени предстала как новая парадигма синергетического управления.

Управление синергетическими процессами в сложных системах является в настоящее время весьма актуальной и сложной проблемой, в том числе применительно к синергетическим процессам в программном управлении созданием высокотехнологичной продукции.

Главное преимущество синергети-ческого управления заключается в сокращении (редукции) избыточных степеней свободы системы. Оно основано на использовании принципов динами-

Рис. 1. Принципиальная схема этапов программного управления созданием высокотехнологичной продукции [Schematic diagram of program management stages of high-tech products creation]

1 Под программными элементами понимаются: материалы, технологии, функционально-технологические блоки, модули, новые изделия ВТП. Все они являются объектами программно-целевого планирования

Этапы синергетического управления

Пространство состояний совокупности программных элементов как сложной системы

Этапы программного управления

Рис. 2. Динамическая ческого асимптотического «расшире-

модель синергетического ния — сжатия» пространства состоя-управления ний сложной системы и инвариантного

[Dynamic model of synergetic многообразия [2, 3]. management] Применение принципов синер-

гетического управления значительно повышает эффективность методов программного управления. При этом предполагается, что возможность си-нергетического управления априори заложена в самом объекте управления, а точнее в его внутренних ресурсах, обусловленных совокупным потенциалом его элементов.

Чтобы использовать принципы си-нергетического управления, представим процесс обоснования и формирования государственной программы по созданию ВТП в виде динамической модели, приведенной в схематичном виде на рис. 2.

Этапы синергетического управления

Рассмотрим содержание принципов синергетического управления с использованием динамической модели (см. рис. 2). Данная модель отражает изменения в фазовом пространстве состояний совокупности ПЭ на этапах разработки программы, в том числе:

1 этап — анализ состава элементов программы, сформированной и сбалансированной в предыдущем программном периоде;

2 этап — обоснование цели создания ВТП в новом программном периоде с учетом внешних факторов и условий ее создания и развития на долгосрочную перспективу;

3 этап — обоснование исходного перечня ПЭ (фаза расширения — накопление синергетического потенциала совокупности ПЭ). Данный этап является наиболее важным, поскольку качество формирующейся программы обусловлено, в первую очередь, качеством новых ПЭ, то есть их инновационно-технологическими свойствами. В рамках этого этапа осуществляются управляющие воздействия по насыщению программы новыми ПЭ, исключению морально и физически устаревших элементов. Комплекс управляющих воздействий на данном этапе необходим для повышения уровня современности ПЭ, достижения требуемых значений их характеристик, повышения эффективности в рамках заданных ограничений по затратам бюджетных средств на программу. Формирование исходного перечня ПЭ базируется, как правило, на системе приоритетов и целей государственной политики в сфере социально-экономического и научно-технологического развития и обеспечения национальной безопасности Российской Федерации, а также единой системе исходных данных. Кроме того, при формировании исходного перечня ПЭ необходимы результаты анализа и оценки состояния существующего парка ВТП;

4 этап — формирование множества возможных вариантов программы (инвариантных многообразий) и их сбалансирование. При этом управление осуществляется на двух уровнях: программном и синергетическом.

На программном уровне мероприятия по формированию множества возможных вариантов программы, (многовариантность) являются способом преодоления существенных неопределенностей (особенно финансово-экономических), возникающих при разработке новой программы, с целью принятия необходимых и своевременных мер по их парированию. В целом

многовариантность практически реализуется посредством определенных вариантных технологий обоснования программ и может быть представлена в виде своеобразного механизма адаптации разрабатываемой программы к изменениям внешних и внутренних факторов, метода преодоления неопределенностей, имеющих место на начальном этапе обоснований, или метода обеспечения рационального использования ресурсов, выделяемых на создание ВТП.

В условиях существенных бюджетных ограничений использование вариантных технологий и технологий сбалансирования представляет собой по существу способ адаптации разрабатываемой программы к неопределенностям долговременного характера, новым факторам и условиям создания ВТП. Следует отметить, что этап сбалансирования является ключевым и он всегда присутствует в любом программном цикле управления. Управление процессом сбалансирования напрямую связано с решением ряда сложнейших задач по рациональному распределению ресурсов, выделяемых государством на создание ВТП;  5 этап — управление на синергети-ческом уровне предусматривает формирование (в рамках каждого программного варианта) синергетических вариантов программы и их сбалансирование на основе установления новых корреляционно-когерентных связей2 (ККС) между ПЭ (фаза сжатия — реализация синергетического потенциала совокупности ПЭ). На данном этапе также используется принцип формирования инвариантных многообразий. Под инвариантными много-образиями3 в данном случае понимается множество возможных вариантов (в рамках каждого программного варианта), сформированное за счет введения базовых синергетических регуляторов в пространство состояний совокупности ПЭ, которые формируют внутрисистемные динамические связи (синергии). В результате в фазовом пространстве системы возникают корреляционно-когерентные связи между

ПЭ (частями программы), которые позволяют определенным образом уменьшить (редуцировать) потенциальное множество возможных вариантов программы и тем самым снизить размерность задачи управления. При этом соблюдается принцип эквивалентности (сохранения) управления, который реализуется двумя важными свойствами процесса управления: сохранения управляющих воздействий на всех этапах программного управления созданием ВТП; трансформации управляющих воздействий, то есть их преобразования в некоторые «внутренние» управления, направленные на сжатие пространства состояний совокупности ПЭ;

6 этап — выбор рационального варианта программы лицом, принимающим решения (выбор инварианта);

7 этап — практическая реализация программы.

Таким образом, основными принципами синергетического управления являются: «расширения — сжатия» пространства состояний совокупности ПЭ; эквивалентности управления; формирования инвариантных многообразий. Все сформулированные принципы тесно взаимосвязаны между собой, и выполнение одного из них невозможно без выполнения двух других. Основные принципы синергетического управления показаны на рис. 3.

В соответствии с данными принципами процесс синергетического управления можно рассматривать с различных точек зрения: теоретической, математической, физической (энтропийной). Например, с теоретической точки зрения, управление — это процесс целенаправленного формирования инвариантов или избыточных степеней свободы системы, а затем, в результате перехода к синергетическим регуляторам, значительное сокращение (редуцирование) этих степеней свободы, при которых достигается выполнение заданных требований к системе (технических, технологических, экономических и др.). С физической точки зрения, на инвариантных многообразиях происходит своеобразный неравновесный фазовый

справка

Мероприятия по

сбалансированию предназначены для обоснования таких вариантов программы (сбалансирование осуществляется повариантно), при которых обеспечиваются требования заказчика к эффективности и качеству ВТП в условиях жестких ограничений на ассигнования. Кроме того, мероприятия по сбалансированию предполагают согласованное проведение всей совокупности работ по созданию ВТП, включая распределение ответственности и согласованность функционирования всех участников разработки программы. Отказ от принципа сбалансирования неизбежно приводит к диспропорциям в программе как на уровне отдельных изделий ВТП, так и всей программы в целом

2 Корреляционно-когерентные связи — это внутрисистемные динамические связи между ПЭ и частями программы

3 Конструирование инвариантных многообразий, отражающих потенциальные свойства совокупности ПЭ, представляет собой самостоятельную научную задачу, подробно рассмотренную авторами

в работе [4]

правка

Государственная программа —

это документ стратегического планирования, содержащий комплекс планируемых мероприятий, взаимоувязанных по задачам, срокам осуществления, исполнителям и ресурсам, и инструментов государственной политики, обеспечивающих в рамках реализации ключевых государственных функций достижение приоритетов и целей государственной политики в сфере социально-экономического развития и обеспечения национальной безопасности Российской Федерации [1]

Рис. 3. Основные принципы синергетического управления [Basic principles of synergetic management]

переход, в результате чего в фазовом пространстве системы возникают корреляционно-когерентные связи между ПЭ и частями системы (программы).

Основное предназначение синерге-тического контура управления:

повышение гибкости и эффективности механизма программного управления в современных условиях с учетом экономических закономерностей и особенностей создания ВТП, в том числе возможных рисков;

уточнение и корректировка (при необходимости) стратегии программного управления на основе отклонений реальных условий создания ВТП от оценок, использованных при ее обосновании и формировании;

выполнение некоторой совокупности необходимых действий с целью сглаживания возможного риска при реализации программ, вследствие возникновения неблагоприятных ситуаций и их последствий, в интересах предотвращения возможного ущерба или минимизации величины уже наступившего ущерба.

Ключевым этапом управления при обосновании и формировании государственных программ по созданию ВТП является этап сбалансирования. Актуальность управления на данном этапе обусловлена необходимостью выполнения требований заказчика к эффективности и качеству ВТП в условиях бюджетных ограничений. В этой связи далее рассмотрены методы синергети-ческого управления с учетом корреляционно-когерентных связей между ПЭ.

Методы синергетического управления и практические примеры их использования

Для решения задачи сбалансирования на синергетическом уровне управления, в принципе, можно построить уравнение сбалансирования, с использованием которого представляется возможным установить алгоритм упорядочения ПЭ в соответствии с заданными (требуемыми) внешними критериями сбалансированности. В наиболее общем виде уравнение сбалансирования можно записать в следующем виде:

Б* = 5 .., Rn),

где Б* — сбалансированная программа, в которой ПЭ строго упорядочены в соответствии с заданными внешними критериями;

R2, .., Rn) — п-мерный вектор, характеризующий текущее состояние упорядоченности ПЭ.

Следует отметить, что решение задачи сбалансирования может быть получено как с учетом, так и без учета ККС между ПЭ. При этом оценки уровня сбалансированности вариантов программы будут различными.

Построение и решение уравнения (2) с учетом ККС аналитическими методами представляет собой весьма сложную задачу. Теоретически можно показать, что решение аналитической задачи по учету множества запутанных взаимодействий ПЭ сводится к сумме многочисленных простых взаимодействий между всего лишь двумя ПЭ. Затем, объединив результаты решения частных задач, можно получить реше-

ние уравнения (2). Однако при решении практических задач сбалансирования в управлении созданием ВТП используют другой, оптимизационный метод. Суть данного метода заключается в следующем. Поскольку каждому состоянию упорядоченности ПЭ соответствует какой-то вариант программы, то решение уравнения (2), по сути, сводится к формированию множества возможных вариантов упорядочения ПЭ с учетом ККС между ними. В этой связи, принимая во внимание изложенные положения, представляется возможным сформулировать оптимизационные методы решения задачи синергетическо-го управления. Ниже в постановочном плане представлены прямая и обратная задача синергетического управления и методы их решения.

1. Прямая задача синергетического управления. Ее решение связано с необходимостью поиска такого распределения заданного объема выделенных бюджетных средств по ПЭ, чтобы обеспечивался максимальный уровень эффективности (качества). Здесь балансируемыми параметрами являются объемы бюджетных средств на создание отдельных ПЭ, а критерием сбалансированности — соотношение их показателей эффективности (качества).

Требуется найти такое распределение Sc заданного объема бюджетных средств Сзад по ПЭ, чтобы обеспечивался максимальный уровень W(Sc ) эффективности (качества).

В этом случае целевая функция будет иметь следующий вид:

W

где Sc — множество возможных вариантов распределения бюджетных средств на ПЭ с учетом KKc между ними.

В выражении (3) балансируемыми параметрами являются объемы бюджетных средств на создание ПЭ с учетом KKc между ними, а критерием сбалансированности — соотношение их показателей эффективности (качества).

2. Обратная задача синергетического управления. Решение данной задачи

связано с необходимостью минимизации затрат на создание ПЭ, чтобы обеспечивался заданный (требуемый) уровень их эффективности (качества). Здесь балансируемыми параметрами являются уровни эффективности (качества), а критерием сбалансированности — соотношение затрат на создание ПЭ.

Требуется минимизировать затраты на создание ПЭ, чтобы обеспечивался заданный (требуемый) W уровень эффективности (качества).

В этом случае целевая функция будет иметь следующий вид:

C

W

множество возможных ва-

где

риантов соотношения эффективности (качества) ПЭ с учетом ККС между ними.

В выражении (4) балансируемыми параметрами являются уровни эффективности (качества), а критерием сбалансированности — соотношение затрат на создание ПЭ.

Возможны и другие постановки задачи синергетического управления, например связанные с оптимизацией временных сроков создания ПЭ. Решение сформулированных задач возможно с использованием известных математических методов (например, линейного и нелинейного программирования, динамического программирования и других).

Приведем в общем виде конкретные примеры задач синергетического управления.

Пример 1. Управление качеством изделий ВТП при заданном уровне затрат на их реализацию.

При разработке изделий ВТП возникает задача максимального приближения качества создаваемого изделия к потенциально возможному уровню с учетом располагаемых финансовых ресурсов. В данном случае критерием сбалансированности является минимум отклонения реализуемого вектора качества от потенциально возможного вектора качества с учетом зависимости

справка

Основное предназначение синергетического контура управления — повысить гибкость и эффективность механизма программного управления в современных условиях с учетом экономических закономерностей и особенностей создания ВТП, в том числе возможных рисков. Сформулированы оптимизационные методы решения задачи синергетического управления, позволяющие обосновать рациональный вариант создания ВТП с учетом требований заказчика по ее эффективности (качеству) в условиях ограничений по бюджетным ассигнованиям. Приведены конкретные примеры задач синергетического управления

его компонент (показателей). Балансируемыми параметрами являются объемы финансовых средств для достижения требуемого уровня компонент качества.

Необходимость решения данной задачи синергетического управления возникает на этапах программно-целевого планирования создания и развития технологий, например: при обосновании перечня перспективных технологий, формировании программ по созданию ВТП и обосновании потребного объема их финансирования, а также перечня исполнителей технологической программы. Пример 2. Управление в условиях недостаточного объема финансирования создания изделий ВТП. В этом случае перед разработчиками ВТП возникает задача распределения ограниченного объема финансовых ресурсов по этапам создания ВТП.

Данный пример может быть использован при обосновании оптимальной стратегии регулирования экономической динамики создания ВТП на основе оптимального распределения финансовых средств на выполнение НИОКР по созданию нового типа изделий ВТП в условиях ограниченного финансирования и определение минимально допустимого уровня финансирования НИОКР.

Как правило, техническое задание на выполнение НИОКР предполагает поэтапное выполнение целого ряда конкретных задач:

анализа зарубежного и отечественного опыта создания изделий ВТП;

проведения патентных исследований;

разработки предложений по перспективным направлениям исследований;

разработки предложений по внедрению полученных результатов в новые типы изделий ВТП;

разработки экспериментальных (макетных) изделий и др.

Для выполнения в полном объеме всех перечисленных задач и достижения целей, поставленных перед НИОКР, обосновываются потребные для этого объемы финансовых средств как на всю НИОКР, так и на выполнение каждой ее

конкретной задачи. В случае когда объемы финансовых средств оказываются существенно ниже запланированных, возникает необходимость эффективного использования выделенных финансовых средств для решения всех задач НИОКР в максимально полном объеме и в требуемые сроки. Приведенная стратегия регулирования экономической динамики на основе алгоритма распределения финансовых ресурсов дает единственное решение, которое является оптимальным по критерию минимума квадрата отклонения выделенных ресурсов от планируемых для всей НИОКР в целом.

Таким образом, представленные принципы и методы синергетическо-го управления дополняют традиционные (классические) представления о программном управлении созданием ВТП. Эффективность синергетиче-ского управления проявляется в согласованности программного управления с внутренними потенциальными возможностями объекта управления. Именно поэтому использование методологического инструментария синер-гетического управления становится одной из важнейших задач управления созданием ВТП.

Заключение

Установлено, что многоэтапный процесс программного управления созданием ВТП включает в себя синергетические этапы. Рациональное сочетание программного и синергетического управления, основанное на их методологической взаимосвязи и преемственности, является современной тенденцией в развитии методов управления созданием ВТП в направлении использования интегрированного управления.

Сформулированы основные принципы синергетического управления, в том числе: «расширения — сжатия» пространства состояний системы; эквивалентности (сохранения) управления; формирования инвариантных многообразий, а их содержание рассмотрено с использованием динамической модели синергетического управления,

отражающей процесс согласования и упорядочения ПЭ в их пространстве по этапам разработки программы. Использование синергетических принципов призвано повысить эффективность программного управления.

Показано, что синергетическое управление должно рассматриваться как дополнительный инструмент и вспомогательный контур в общей структуре программного управления. Принципы и методы синергетического управления могут быть использованы: на этапе формирования научно-технического задела для создания ВТП; при разработке долгосрочных техно-

Статья поступила в редакцию 23.12.2022

логических программ; для снижения риска при их реализации; при определении способов и путей устойчивого инновационно-технологического развития страны; обеспечении обороны и национальной безопасности Российской Федерации.

Список литературы

1. Экономика и финансы оборонного комплекса России: учебное пособие. — М.: Вузовский учебник: ИНФРА-М, 2016.

2. Колесников А.А. Когнитивные возможности синергетики // Вестник Российской академии наук. — 2003. — Т. 73. — № 8.

3. Колесников А.А. Синергетические методы управления сложными системами: теория системного синтеза. — М.: КомКнига, 2006.

4. Леонов А.В., Пронин А.Ю. Управление созданием высокотехнологичной продукции в государственных программах и проектах. — М.: ИНФРА-М, 2020.

Kompetentnost / Competency (Russia) 6/2023 ТА Q| Л I Т|_|СЛЛС 4 4

ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2023-6-04-1 1 lUriCML 1ПЕМЕ

Modern Principles & Methods of High-Tech Products Creation Managing

A.V. Leonov1, Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences (RARAS), Prof. Dr. (Ec.), alex.clein51@yandex.ru A.Yu. Pronin1, RARAS, Assoc. Prof. PhD (Tech.), pronin46@bk.ru

1 Moscow, Russia

Citation: Leonov A.V., Pronin A.Yu. Modern Principles & Methods of High-Tech Products Creation Managing, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2023, no. 6, pp. 4-11. DOI: 10.24412/1993-8780-2023-6-04-11

key words

synergetic methods, management efficiency, multivariance, balancing principle

References

We have established that the multi-stage process of program management of high-tech products creation includes synergistic stages. A rational combination of program and synergistic management, based on their methodological relationship and continuity, is a modern trend in the development of methods for managing the creation of HTP in the direction of using integrated management. We believe that synergetic management should be considered as an additional tool and an auxiliary circuit in the overall structure of program management. The main purpose of the synergetic control loop is to increase the flexibility and efficiency of the program management mechanism in modern conditions, taking into account economic laws and features of the creation of an HTP, including possible risks. Optimization methods for solving the problem of synergistic control, we were formulated. They make it possible to substantiate a rational option for creating an HTP, taking into account the customer's requirements for its efficiency (quality) in the face of constraints on budget allocations.

1. Economics and finance of the Russian defense complex: textbook, Moscow, Vuzovskiy uchebnik, INFRA-M, 2016, 360 P.

2. Kolesnikov A.A. Kognitivnye vozmozhnosti sinergetiki [Cognitive possibilities of synergetics], Vestnik Rossiyskoy akademii nauk, 2003, vol. 73, no. 8, pp. 727-734.

3. Kolesnikov A.A. Sinergeticheskie metody upravleniya slozhnymi sistemami: teoriya sistemnogo sinteza [Synergetic methods for controlling complex systems: theory of system synthesis], Moscow, KomKniga, 2006, 240 P.

4. Leonov A.V., Pronin A.Yu. Upravlenie sozdaniem vysokotekhnologichnoy produktsii v gosudarstvennykh programmakh i proektakh [Managing the creation of high-tech products in government programs and projects], Moscow, INFRA-M, 2020, 360 P.