Информационные технологии в организации производства наукоемкой продукции

С.В. Краснов, О.Ю. Федосеева

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

НАУКОЕМКОЙ ПРОДУКЦИИ

S.V. Krasnov, O.Y. Fedoseeva

INFORMATION TECHNOLOGIES IN THE ORGANIZATION OF SCIENCE-CONSUMING MANUFACTURE

Ключевые слова: наукоемкое производство, организация наукоемкого производства, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), управление ресурсами предприятия, технологии поддержки жизненного цикла изделий, информационные технологии.

Keywords: science-consuming manufacture, organization of science-consuming manufacture, research and development work(R&D), enterprise resource management, technology of product life support, information technologies.

Аннотация: в статье рассмотрены основные особенности наукоемкого производства, показано, что организацию производства наукоемкой продукции необходимо осуществлять на базе современных информационных технологий.

Abstract: the article deals with the basic features of science-consuming manufacture.

Organizing science-consuming manufacture should be based on advanced information technologies.

В 80-е годы победить в конкурентной борьбе можно было за счет повышения качества продукции, в 90-е за счет реинжиниринга, в начале 21 столетия это возможно лишь за счёт повышения скорости обработки информации.

Б. Гейтс

Наукоемкое производство является основой экономики будущего, т.к.:

• обеспечивает повышение жизненного уровня;

• рост производительности труда;

• повышение эффективности использования невосполнимых природных ресурсов;

• создания восполнимых ресурсов.

Устойчивая тенденция возрастания роли наукоемких производств наблюдается в экономике всех ведущих стран мира.

Поскольку научные исследования и разработки наукоемкой продукции имеют приоритетное значение для ускорения научно-технического прогресса, наличие наукоемких отраслей становится наиболее важной характеристикой великой державы.

Годовой объем наукоемкой продукции на мировом рынке достиг нескольких трлн долл. и превысил затраты энергетических и сырьевых ресурсов. [1].

В нашей стране становление наукоемких производств происходит медленнее, чем в других промышленно развитых странах.

Это связано с тем, что создание высоких технологий происходит не самым эффективным образом:

• накопленный научно-технический, производственный, интеллектуальный и кадровый потенциал использовался не эффективно;

• эффективные приемы организационно-экономического построения процессов разработки наукоемкой продукции не получали достаточного развития;

• неполно использовались потенциальные возможности организаций;

• нерационально расходовались ресурсы;

• высокие доходы от продажи углеводородов.

В результате в России технологическая среда не отвечает современным требованиям (физически и морально устаревшее оборудование) и, соответственно, должна быть приближена к технологической среде промышленно развитых стран с устранением имеющейся диспропорции.

Только это способно обеспечить выпуск конкурентоспособной продукции.

Таким образом, эти проблемы, будучи актуальными всегда, приобрели особую значимость в настоящее время, когда Россия стоит перед историческим выбором стратегии своего развития на многие десятилетия вперед.

Предстоящее вступление России в ВТО поставило перед нашей страной дилемму: либо стать рынком сбыта любой продукции других зарубежных стран - членов ВТО, либо, внедряя новые технологии, увеличить выпуск наукоемких конкурентоспособных на мировом рынке товаров.

Второй путь возможен только в случае сопоставимости технологической среды России с развитыми странами.

Для России в ХХ! веке основной задачей является интеграция в мировые хозяйственные структуры, развитие тех отраслей промышленности, которые базируются на высоких технологиях и производят наукоемкую продукцию.

Исследования по проблемам производства наукоемкой продукции, ее сбыта, экономической оценки нашли отражение в работах А.З. Астаповича, К.А. Багриновского, А.Е. Варшавского, С.Ю. Глазьева, Н.И. Ивановой, А.А. Колобова, И.Н. Омельченко, Е.Ю. Хрусталева и других ученых.

Рассмотрим особенности наукоемкого производства, которые необходимо учитывать при его организации.

Наукоемким производством считают производство с высокими абсолютными и относительными затратами на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

Наукоемкая продукция — это продукция, в которой доля затрат на НИОКР в общей стоимости продаж составляет не менее 3,5%, т.е. так называемые высокотехнологичные товары.

Эти товары, в свою очередь, делятся на «технику высокого качества» и «технику высшего качества». В стоимости «техники высокого качества» доля затрат на НИОКР равна 3,5 - 8,5%, а в стоимости «техники высшего качества» - более 8,5% [2].

Продукция наукоемких отраслей имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при организации наукоемких предприятий:

• сложность технологических процессов и оборудования и широкий спектр технологических участков;

• необходимость анализа экономической эффективности НИОКР;

• сложность контроля и управления стадий жизненного цикла (ЖЦ) продукции;

• гибкость цикла производство - продажа;

• серьезные требования к квалификации персонала;

• организация работы поставщиков по обеспечению работы нового производства;

• высокие требования к качеству продукции;

• успешная деятельность малых и средних организаций научно-технологической направленности;

высокий темп модернизации продукции;

• повышенная сложность изделий;

• ресурсоемкость изделий;

• ужесточение конкуренции между производителями;

• расширение процессов кооперации и интеграции между участниками жизненного цикла продукции;

• высокие темпы роста;

• крупные объемы продаж;

• большая доля добавленной стоимости в продукции;

• высокий уровень заработной платы работников предприятия;

• крупные объемы экспорта;

• наличие инновационного потенциала;

• различные формы кооперации государства и частного сектора (ЧГП и т.д.);

• совместная работа на так называемой «доконкурентной» стадии;

• кооперация в международных масштабах (а также в национальных);

• тесная связь наукоемких предприятий с венчурными, т.е. рисковым капиталом.

На рост наукоемкого рынка влияют два обстоятельства: первое заключается в том, что рынок увеличивается за счет продаж продукции и услуг, соответствующих уровню передовой техники и технологии; второе - должна увеличиваться доля предприятий и населения, ориентированного на потребление высокотехнологичной продукции.

Развитие технологий и рыночных отношений на современном этапе выдвигает перед производством следующие задачи:

• создание наукоемкой продукции, состоящей из большого числа комплектующих, как правило разной физической природы;

• управление всеми ресурсами предприятия;

• поддержка изделия на всех стадиях жизненного цикла продукции.

Решение этих задач возможно лишь в том случае, если наукоемкое производство будет создаваться на базе современных информационных технологий (ИТ-технологий).

Третье тысячелетие началось в условиях глобализации экономики, которая в свою очередь возможна лишь при наличии информационных связей во всех сферах деятельности, соответственно и в создании наукоемкой продукции.

Высокие требования к качеству производимой продукции, большой объем выполняемых НИОКР, ускорение вывода новой продукции на рынок, сокращение сроков выполнения заказов, уменьшение издержек, оптимизация реализации управленческих функций -выполнение всех этих требований невозможно без использования современных информационных технологий.

Рассмотрим как на основе ИТ-технологий должны решаться указанные выше проблемы наукоемких производств.

При создании нового изделия успех во многом зависит от того, насколько удается оптимизировать сроки, затраты и повысить качество. Это касается не только проектирования, но и изготовления опытных образцов, испытания, доработки по результатам испытаний, подготовки серийного производства. Например, американские корпорации ушли от европейцев вперёд на десятилетие в области производства истребителей, благодаря тому, что одновременно с запуском в серию базовой модели, за счёт более значительных инвестиций в ИТ решения, они технологически могут себе позволить сразу начинать НИОКР по ее модернизации [2].

Отсутствие единого информационного пространства объединяющего производителей и разработчиков всех составных частей, образцов изделий, не позволяет сократить срок, необходимый для превращения идеи в серийное производство, также не позволяет оперативно видоизменять структуру изделия в соответствии с планируемой экономической целесообразностью и осуществлять системную модернизацию.

Таким образом,создание нового изделия: испытания, доработки по результатам испытаний, подготовка серийного производства и т.д. возможно только с помощью CAD/CAM/CAE систем:

• CAD (computer-aided design/drafting) - средства автоматизированного проектирования, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации;

• САЕ (computer-aided engineering) - средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий;

• САМ (computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (гибких автоматизированных производственных систем).

С помощью CAD-средств создаётся геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM, и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса.

Можно с уверенностью констатировать, что без этих систем ни одно наукоемкое изделие, состоящее из большого количества элементов разной физической природы и требующее методов параллельного проектирования, создать невозможно.

Большое количество разнородных материалов, комплектующих элементов требуется в нужном месте в нужное время для производства наукоемкой продукции, что в свою очередь требует организации всех логистических процессов на базе ERP - систем.

Использование ERP-систем позволяет проводить производственное планирование, моделировать поток заказов и оценивать возможность их реализации в службах и подразделениях предприятия, увязывая его со сбытом.

В основе ERP-систем лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю корпоративную бизнес-информацию и обеспечивающего одновременный доступ к ней любого необходимого количества сотрудников предприятия, наделённых соответствующими полномочиями.

Основные функции ERP-систем:

• ведение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав

производимых изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для

их изготовления;

• формирование планов продаж и производства;

• планирование потребностей в материалах и комплектующих, сроков и объёмов

поставок для выполнения плана производства продукции;

• управление запасами и закупками: ведение договоров, реализация централизованных закупок, обеспечение учёта и оптимизации складских и цеховых запасов;

• планирование производственных мощностей (от укрупнённого планирования до использования отдельных станков и оборудования);

• оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и осуществление контроля его исполнения, финансовый и управленческий учёт;

• управление проектами, включая планирование этапов и ресурсов.

Применение ERP-системы позволяет использовать одну интегрированную программу вместо нескольких разрозненных. Единая система может управлять обработкой, логистикой, запасами, доставкой и т.п.

В разработке наукоемкой продукции участвует множество специалистов. Если они работают в единой среде, видят работу друг друга, то это позволяет избежать неувязок и ошибок еще на стадии проектирования. Существенно сокращается и количество приближений к оптимальному в широком смысле варианту изделия и его стоимости за счет того, что многие процессы идут параллельно.

Из существующих на западном рынке систем, авторитетными экспертами выделена система мирового класса, которая способна решать перечисленные ранее задачи - это система BAAN и ее решение iBAAN for PLM.

О значимости данного фактора свидетельствует тот факт, что в ряде зарубежных стран фирмы без ERP-системы не допускаются к тендерам на производство наукоёмкой продукции по госзаказам.

Одним из важных факторов для производителей наукоемкой продукции становится не только стоимость продукции, но и поддержание надежности ее работы на этапе эксплуатации [1].

Обеспечение эксплуатационной надежности наукоемкой продукции служит необходимым условием заключения крупных контрактов на поставку НП.

От эффективности организационных систем, объединяющих множество участников ЖЦ НП в рамках единого информационного пространства, зависит возможность оперативного восстановления неисправности высокотехнологичной продукции, в конечном итоге - её надежность на этапе эксплуатации.

На предприятиях - мировых лидерах по производству наукоемких изделий весь жизненный цикл реализуется в единой информационной среде и в системе управления, построенной на основе ИПИ - технологий.

Необходимы ИТ-технологии, которые позволяют в едином информационном пространстве отследить изделие с момента его зарождения в сфере НИОКР, «провести» его через весь производственный и сервисный цикл и, наконец, «распрощаться» с ним в момент утилизации.

Идея информационной интеграции этапов ЖЦ стала базовой в подходе, получившем в США название CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла). Русскоязычный аналог понятия CALS может быть сформулирован как информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий (ИПИ) [3].

Суть концепции CALS (ИПИ) состоит в применении принципов и технологий информационной поддержки на всех стадиях ЖЦ продукции, основанных на использовании интегрированной информационной среды (ИИС), обеспечивающей единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Эти принципы и

технологии реализуются в соответствии с требованиями международных стандартов, регламентирующих правила управления и взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределён во времени и пространстве между многими организациями.

Главная проблема их построения - обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных, в случае ее решения становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделённых во времени и пространстве и использующих разные CAD/CAM/CAE-системы.

Главный принцип CALS: информация, однажды возникшая на каком-либо этапе ЖЦ, сохраняется в ИИС и становится доступной всем участникам этого и других этапов (в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией).

В ИИС информация создается, преобразуется, хранится и передается от одного участника ЖЦ к другому при помощи прикладных программных средств, к которым относятся системы CAE/CAD/CAM, PDM, MRP/ERP, SCM и др.

Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим без технологий CALS.

Задачи, решаемые при создании наукоемкой продукции, и применяемые для их реализации ИТ-технологии представлены в таблице 1.

Таблица 1

Стадии жизненного цикла продукции Решаемые задачи Применяемые ИТ-технологии

Маркетинг Исследование (изучение) рынка продаж CALS

Снабжение Изучение рынка поставщиков, заключение договоров на поставку ERP, CALS

НИОКР Моделирование (проектирование) и исследование систем и техпроцессов CAE/CAD/CAM, CALS, ERP

Производство Организация производства Техпроцесс Снабжение (организация производства поставщиков) CALS, MRP, ERP

Сбыт Продажа ERP, CALS

Эксплуатация Сервис CALS

Ремонт Поставка запчастей

Утилизация Утилизация CALS

Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и сбыта наукоемкой продукции.

Важнейшей проблемой, которую предстоит решать в ближайшее время в области ИТ, является электронное описание изделий на различных этапах ЖЦ. Эта проблема исключительно актуальна для предприятий, производящих наукоемкую продукцию. Предприятия, не предпринимающие конкретных шагов по оптимизации своего производственного процесса с помощью современных ИТ, в будущем не только не смогут расширить рынок сбыта своей продукции, но и рискуют потерять уже имеющийся объем выполняемых работ и услуг.

Библиографический список

1. Экономика инновационной деятельности наукоемких предприятий: Учебник /

А.А. Колобов, В.В. Кочетов, И.Н. Омельченко и др.; Под ред. А.А. Колобова, И.Н. Омельченко. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 384 с.

2. Проблемы организации и управления в наукоемких отраслях экономики России Хрусталёв Е.Ю.Источник: Менеджмент в России и за рубежом. №1 / 2001 http://www.dis.ru .

3. CALS-технологии: Основные направления развития. А. Давыдов, В. Барабанов, Е. Судов http://www.bizeducation.ru.