Development of management tools for creating high-technology products

Leonov Aleksandr Vasilyevich Doctor of Economics Leading Scientific Associate, 46th Central Scientific Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation 129327, Russia, g. Moscow, pr-d Chukotskii, 10 alex.clein51@yandex.ru Pronin Aleksey Yurevich PhD in Technical Science Senior Scientific Associate, 46th Central Scientific Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation 129327, Russia, g. Moscow, pr-d Chukotskii, 10 pronin46@bk.ru

Batkovskiy Aleksandr Mikhailovich Doctor of Economics Advisor to Director General, Elektronika Central Scientific Research Institute 127299, Russia, g. Moscow, ul. Kosmonavta Volkova, 12 batkovskiy_a@instel.ru

Введение

В состав высокотехнологичной продукции (ВТП) входят изделия, при создании которых используются уникальные производственные процессы. Основой разработки данной продукции является технологическое проектирование, в ходе которого обосновывается рациональная совокупность функционально-технологических блоков (ФТБ), обеспечивающих требуемые уровни показателей проектируемой ВТП. При проектировании высокотехнологичной продукции необходимо знать:

- на каком уровне готовности находятся технологии, положенные в основу создания ВТП;

- какие задачи должны решаться на плановом отрезке времени с использованием создаваемой ВТП;

- способен ли существующий (альтернативный) вариант ВТП решать аналогичные задачи;

- каковы должны быть характеристики перспективного изделия ВТП для решения поставленных задач с минимальными затратами на реализацию его жизненного цикла и каким образом их можно достичь – модернизацией существующего изделия ВТП или разработкой изделия нового поколения.

Указанная информация позволяет рассмотреть разные варианты как разработки образца ВТП нового поколения, так и модернизации существующего высокотехнологичного изделия ^[9]. Такая многовариантность вызвана рядом обстоятельств и, прежде всего, практической потребностью проведения технико-экономических исследований при минимальном, как правило, объеме исходных данных. В этих условиях еще не обоснованы значения характеристик перспективного изделия ВТП, но достоверно известно, что будет осуществляться разработка изделия с улучшенными характеристиками, за счет совместного использования традиционных и новых технологий. Под новыми технологиями в рамках настоящей статьи авторами понимаются технологии, обеспечивающие решение принципиально новых задач человеческой деятельности, существенный прирост эффективности решения производственных и организационных задач или значительное снижение ресурсных затрат. В результате этого планируется реализовать в перспективном изделии ВТП либо всю возможную совокупность новых научно-технических решений (научно-технический задел), либо часть из них. Такое положение имеет место при разработке долгосрочных планов создания высокотехнологичной продукции, а также в том случае, когда при разработке долгосрочных плановых документов не предъявляется жестких требований к значениям характеристик перспективного изделия ВТП, а известны только диапазоны их возможных значений.

Процесс управления созданием ВТП предусматривает разработку и реализацию следующих проектных документов ^[17]:

- техническое задание, которое определяет требования к создаваемой высокотехнологичной продукции;

- техническое предложение. Оно содержит обоснование возможности создания продукции;

- эскизный проект, в котором представлены основные проектные решения и их обоснование;

- технический проект, который детализирует эскизный проект;

- рабочая документация, позволяющая начать процесс изготовления ВТП.

Указанные документы определяют основные этапы технологического проектирования ВТП, что позволяет осуществить технико-экономическое обоснование требуемых значений показателей высокотехнологичной продукции за счет совместного использования новых и традиционных технологий ^[6]. Проведение данных работ является предпосылкой для планирования работ по унификации и импортозамещению ^[10].

Развитие методологии и инструментария управления созданием ВТП должно, по нашему мнению, базироваться на реализации следующих принципов: минимума затрат, максимума эффективности, равнозначности показателей оценки и объективной полезности продукции и технологий. В современных условиях основными среди них являются критерии минимума затрат и максимума эффективности ^[1].

Анализ зарубежного и отечественного опыта оценки высокотехнологичной продукции

Проведенный анализ большого числа отечественных и зарубежных источников по рассматриваемой проблеме выявил высокий интерес исследователей к управлению технологическим проектированием, что свидетельствует о важности и актуальности данной темы. Многими авторами рассматриваются разные ее аспекты и предлагаются различные методические подходы к совершенствованию управления созданием высокотехнологичной продукции, а также решению сопутствующих данной задаче вопросов. Например, обоснованию принятия рациональных решений в процессе финансировании разработки высокотехнологичной продукции и новых технологий посвящены труды М. Кальдерона, А. Сальватейры, К Роордига ^{[20, 21]} и Б. Амендолы ^[19]. Проблемы и методические подходы к оценке и управлению затратами в процессе создания высокотехнологичной продукции и новых технологий рассматриваются в работах Э. Эли, П. Ван Цванберга, А. Стирлинга ^[24]. Анализу экономической целесообразности и выбору оптимального момента перехода от старой технологии к новой при создании ВТП с учетом оценки затрат на ее создание посвящены работы В. Вуртмана, Г. Ван Де Ветеринга, Е. Аданга ^[36]. Различные подходы к вопросам оценки коммерческого потенциала новых технологий, в том числе основанные на применении нечетких множеств, предлагаются в работах Г. Вея, Х Ванга, Х. Жао, Р. Лина ^[35].

Применение метода Дельфи для оценки коммерческого потенциала новых типов высокотехнологичной продукции и новых технологий исследуется в работах Дж. Чо и Дж. Ли. Указанными авторами предложена классификация факторов определяющих экономическую целесообразность финансирования работ по созданию новой высокотехнологичной продукции с учетом перспектив ее применения и потенциального успеха на рынке ^[22]. Проблема обоснования цены и контроля затрат в процессе разработки ВТП с учетом необходимости обеспечения эффективности ее создания рассматривается в работах И. Камае, Т. Сигимото, К. Ямабэ ^[26]. Вопросы предварительной экономической оценки эффективности научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при разработке новых видов ВТП с учетом возможности воздействия различных факторов неопределенности рассматриваются в трудах Л. Лейте, И. Тейхеры, С. Саманеза ^[27]. Проблемы оценки новейших технологий и высокотехнологичной продукции в аспекте финансирования их развития на базе подхода с применением реальных опционов рассмотрены в работах Р. Шишко, Д. Эблера и Г. Фокса ^[29], а также П. Стивенса и Е. Дугласа ^[30], Г. Виллани ^[34] и Ц. Ульриха ^[31].

Оценка готовности (зрелости) технологий составляет основную цель деятельности множества специализированных организаций в ведущих зарубежных странах ^[23]. В Европе, например, существует Европейская группа по оценке технологий (ETAG – European Technology Assessment Group), объединяющая 5 европейских научно-исследовательских институтов и выполняющая оценку и анализ технологий по заказу Европейского парламента.

Наиболее развиты и отработаны в методическом плане вопросы оценки зрелости технологий в США. Для этой цели в США используется понятие «уровень готовности технологии» (TRL – technology readiness level). Эта характеристика является мерой готовности технологии, которая используется рядом правительственных ведомств США для оценки новых (развиваемых) технологий (материалов, составных частей, комплектующих изделий и др.) перед их внедрением в создаваемую продукцию. Данные уровни оценки готовности технологий изначально были разработаны в НАСА в 1980-е гг. и включали тогда 7 уровней ^[28]. Далее этот подход был усовершенствован и обобщен, после чего принят в МО США. Требование о проведении оценок уровня готовности технологий предписывается директивными документами МО США серии D.5000 в ходе проведения закупок для данного министерства ^{[32, 33]}. Основная цель использования уровней готовности технологий – поддержка принятия управленческих решений в процессе их разработки и внедрения. В целом, оценка уровня готовности технологий направлена на обеспечение:

- общего подхода к определению статуса технологии;

- управления рисками при создании технологий ^[4];

- поддержки принятия решений при осуществлении финансирования программ по разработке технологий, передаче и внедрению технологий ^[5].

В документе МО США ^[25] вводится специальная вербально-числовая шкала, с помощью которой текущий уровень развития любой технологии может быть отнесен к одному из 9 существующих в настоящее время уровней готовности технологий, традиционно обозначаемых как TRL1 – TRL9.

Основной недостаток рассматриваемого подхода к оценке технологий достаточно очевиден: он недостаточно достоверен, так как основан на субъективных экспертных оценках ^[7]. Вместе с тем, большинство зарубежных специалистов считает, что упрощенный подход к оценке уровня готовности технологий сыграл важную роль на этапе зарождения методологии данного научного направления. На современном этапе ее развития существующие методология и инструментарий оценки должны быть усовершенствованы ^[2].

В целом, несмотря на широкий спектр работ по рассматриваемой проблематике и глубокое исследование отдельных ее аспектов, предлагаемые зарубежными авторами методические подходы к управлению созданием высокотехнологичной продукции характеризуются, с нашей точки зрения, рядом ограничений (например, отраслевыми особенностями). Кроме того, для их реализации в России необходима адаптация указанных методологии и инструментария под отечественные экономические реалии применительно к российским предприятиям.

В нашей стране управление созданием ВТП осуществлялась в различные периоды по-разному. 1970-1980-е гг. - в основном на базе отраслевых, межведомственных и общегосударственных методик, основанных на принятых в те годы концепциях и методах. Оценка эффективности ВТП проводилась по показателям экономии полной себестоимости работ, выполняемых с помощью рассматриваемого вида высокотехнологичной продукции, которые сопоставлялись с капиталовложениями, обеспечивающими эту экономию. Все экономические оценки ВТП рассчитывались по отдельным их видам, связанным с производством конкретных изделий, а также по процессам их разработки, освоения и модернизации. Наименее разработанной в экономической теории в те годы были вопросы, связанные с оценкой коммерческой эффективности реализации новых технологий, так как этот вопрос в условиях планово-директивной экономики практически не рассматривался. При решении указанной проблемы не было надежных статистических измерителей и четких определений используемых категорий, например, понятие «новизна» не имело четкого критерия оценки.

Около 30 лет назад начался переход к общепринятым в мировой практике методам экономической оценки технологий и ВТП, основанным на так называемой методологии Организации Объединённых Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) ^[18]. Процесс распространения методологии ЮНИДО в отечественной практике прошел 3 основных этапа. Первый этап был связан с введением в действие в 1988 г. «Комплексной методики оценки эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса» ^[16]. Второй этап – с введением в действие в 1994 г. «Методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования» ^[14]. Началом третьего этапа является ввод в действие в 2000 г. второго издания «Методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования» ^[15].

Несмотря на существенные различия между указанными методическими рекомендациями все они определяют порядок оценки эффективности ВТП, не рассматривая при этом комплексно вопросы коммерческой эффективности их реализации на рынке ^[3]. Отмеченное обстоятельство снижает научную обоснованность используемого в настоящее время инструментария управления создания ВТП, который слабо увязан с технологическим проектированием ВТП, а также оценкой технологий.

До 1970-х гг. оценка экономической эффективности создания новых технологий в Россиихарактеризовалась доминированием подходов, основанных на категории себестоимости. Типовой моделью оценки экономической эффективности была следующая:

, (1)

где Sб и Sо – полная себестоимость продукции (работ) по базовому и оцениваемому вариантам технологии; Кб и Ко - капиталовложения по базовому и оцениваемому вариантам.

С конца 1980-х гг. по настоящее время инструментарий управления созданием ВТП с учетом оценки экономической эффективности технологий базируется на концепции альтернативной стоимости и методологии ЮНИДО. Данная методология ориентирована на использование следующих основных показателей:

- чистого дисконтированного дохода (другие интерпретации этого показателя – интегральный эффект, чистая текущая стоимость, текущая стоимость аннуитета);

- индекса доходности дисконтированных инвестиций (индекса рентабельности дисконтированных капиталовложений);

- внутренней нормы доходности и др.

В настоящее время при формировании плановых документов рассматриваются, как правило, различные варианты создания изделий ВТП, отличающиеся характеристиками, сроками создания и объемами закупок. Сложность оценки стоимости реализации планируемых мероприятий по созданию высокотехнологичной продукции обусловлена следующими основными обстоятельствами ^[8]:

- разнообразием видов ВТП, создаваемой в ходе реализации указанных мероприятий на разных стадиях ее жизненного цикла;

- различным периодом упреждения оценки стоимости мероприятий (от одного года до десяти лет и более);

- наличием большого количества факторов, влияющих на стоимость создания высокотехнологичной продукции;

- различным составом и разной степенью достоверности исходных данных, используемых для оценки стоимости мероприятий;

- широким диапазоном варьирования длительности реализации мероприятий, которая может достигать десяти и более лет.

Таким образом, проведенный анализ показал, что существующие методики оценки затрат на создание ВТП не позволяют дать комплексную технико-экономическую оценку вариантам совместного использования новых и традиционных технологий для достижения требуемых показателей ВТП. Отмеченное обстоятельство обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования существующего инструментария управления созданием ВТП с учетом возможности совместного использования новых и традиционных технологий в условиях неопределенности значительного объема исходных данных.

Развитие экономико-математического инструментария управления созданием

высокотехнологичной продукции

Экономико-математический инструментарий управления созданием ВТП должен оптимизировать процесс ее технологического проектирования^[12]. Создаваемую высокотехнологичную продукцию можно представить в виде Sn() подсистем. Для их создания могут быть использованы некоторые традиционные и новые технологии:

, (2)

где: – число технологий, которые могут быть использованы для создания n-ой подсистемы ВТП (для каждой подсистемы оно может быть различным); - одна из технологий, которые используются в составе n-ой подсистемы ВТП; - уровень развития технологии, необходимой для создания ВТП; - затраты, необходимые создания технологии которая позволит производить требуемую ВТП.

В этом случае ВТП будет представлена как совокупность подсистем (). Каждая подсистема, в свою очередь, включает набор технологий , которые характеризуются определенным уровнем развития , а также затратами , связанными с созданием требуемой технологии. Проведенная структуризация процесса создания ВТП позволяет представить функционально-технологическую модель высокотехнологичной продукции в следующем виде (рис. 1)

Рисунок 1. Типовая функционально-технологическая модель высокотехнологичной продукции

Для повышения эффективности управления созданием ВТП все используемые при этом технологии целесообразно разделить на:

- новые технологии (), которые необходимы для производства ВТП;

- традиционные) технологии (), которые могут быть использованы при создании ВТП, т.к. они имеют высокий уровень технологической готовности.

Данное разделение технологий позволяет снизить объемы потребного финансирования на создание ВТП, а также использовать возможности унификации элементной базы создания высокотехнологичной продукции. Оценку уровня развития технологий (их готовности к

использованию при производстве ВТП) () можно проводить экспертными методами с использованием вербально-числовой шкалы ^[20].

Определение объема средств, которые требуются для перевода каждой технологии с

текущего уровня на требуемый уровень, осуществляется на основе следующей зависимости:

, , (3)

где: - требуемый уровень развития технологии; - текущий уровень развития

технологии.

Зависимость (3) строится на базе выборочной совокупности показателей разработок-аналогов. На основе данной зависимости могут быть определены затраты, необходимые для перевода технологии создания ВТП с текущего уровня готовности на более высокий уровень Для ориентировочных расчетов может быть применена типовая модель оценки показателей готовности, стоимости и риска разработки новых технологий, представленная в таблице 1.

Таблица 1. Типовая модель оценки готовности, стоимости и риска разработки новых

технологий, необходимых для создания высокотехнологичной продукции

В таблице 1 приведены возможные уровни и стадии развития технологий, технологические риски для каждого уровня развития технологии, затраты, необходимые для перевода технологии с низкого текущего уровня на более высокий – требуемый уровень развития . При использовании данной типовой модели зависимость можно представить в следующем виде:

(4)

Тогда, общие затраты, необходимые для разработки ВТП, будут определяться по следующей формуле:

, (5)

где - затраты, необходимые на перевод одной из технологий, входящей в состав первой подсистемы, с текущего уровня готовности на требуемый уровень для реализации заданных требований к показателям ВТП; - количество технологий, используемых в составе первой подсистемы; - затраты, необходимые на перевод одной из технологий, входящей в состав второй системы, с текущего уровня готовности на требуемый уровень; - количество технологий, используемых в составе второй подсистемы; - затраты, необходимые на перевод одной из технологий, входящей в состав -й системы, с текущего уровня готовности на требуемый уровень; - количество технологий, используемых в составе -ой подсистемы; - затраты, необходимые на доработку (модернизацию) каждой из подсистем, применяемой в составе ВТП.

Таким образом, практическая реализация предложенных выше этапов технологического проектирования позволяет проводить технико-экономическую оценку вариантов совместного использования новых и традиционных технологий при создании ВТП и выбирать варианты, обеспечивающие рациональное использование бюджетных средств, выделяемых на эти цели ^[13]. Модель, с использованием которой представляется возможным формализовать некоторые этапы технологического проектирования, в частности переход от сбалансированной системы требований к показателям ВТП к конкретному составу ФТБ, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Модель технологического проектирования высокотехнологичной продукции

Пусть известно множество J типов ФТБ, а также число блоков каждого типа zj ( z – целое число). Каждый ФТБ zj – го типа обладает присущим только ему определенными свойствами (параметрами) xij= xi(zj), В то же время существуют параметры (например, массо-габаритные, энергопотребление), присущие каждому блоку. Результат взаимодействия ФТБ проявляется в виде свойств ВТП, которые описываются функциональными зависимостями следующего вида:

Фr = Фr[xij(zj)],r = 1,2, ...,R(6)

Из множества показателей продукции важнейшими являются те, которые характеризуют эффективность ее использования (применения по функциональному назначению):

Wl = Wl [(xij (zj )], l = 1,2, ..., L, (7)

где Wl[(xij(zj)] – показатель эффективности решения l-ойфункциональной задачи.

Приведенное условие (10) позволяет судить о предпочтительности того или иного варианта функционально-технологического построения продукции. На параметры и показатели ФТБ накладываются следующие ограничения:

αiн ≤ xij(zj) ≤ αiв, (8)

ßrн ≤ Фr[xij(zj)] ≤ ßrв, , (9)

где αiн,αiв- допустимые нижняя и верхняя границы изменения значения параметра, соответственно (параметрические ограничения); ßrн, ßrв - допустимые нижняя и верхняя границы изменения значения показателя, соответственно (функциональные ограничения).

Полные затраты на проектирование продукции в общем виде можно записать в следующем виде

C = C(zj) + Скомпл , z – целое (10)

где C(zj) – затраты на создание ФТБ zj-го типа; Скомпл – затраты на комплексирование функционально-технологических блоков в составе продукции.

Выражение (10) учитывает все необходимые компоненты затрат и отражает специфику высокотехнологичной продукции, прежде всего, зависимость ее основных показателей от состава и порядка взаимодействия ФТБ zj с учетом их свойств xij, что обеспечивает появление между ними устойчивых связей в виде структуры изделия ВТП по r-му показателю. Это означает, что изделие ВТП может характеризоваться различными структурами, ориентированными на тот или иной показатель. При проектировании ВТП к функционально-технологических блокам предъявляются дополнительные требования, в частности: по стандартизации и унификации ФТБ и их элементов; по условиям целесообразности использования заимствованных элементов аналогичного или другого функционального предназначения.

Также должны учитываться требования, предъявляемые к функционально-технологическим блокам со стороны системообразующих блоков, определяющих его принципиальную физико-техническую новизну. Кроме того, в процессе технологического проектирования должны учитываться требования со стороны вышестоящей системы, в которой проектируемая продукция рассматривается как неотъемлемая составная часть.

Задача определения рационального состава ФТБ проектируемой продукции может быть сформулирована с использованием комплексного критерия «эффективность – затраты - реализуемость», принятого в современной методологии технико-экономических исследований ^[11]. В этом случае задача определения рационального состава ФТБ формулируется в трех вариантах:

1. Минимизация затрат.

Требуется найти такие значения z0j≥ 0, при которых полные затраты на проектирование ВТП минимальны, т.е. C(z) → min при следующих условиях:

а) эффективность решения l – ой задачи должна быть не меньше заданных (требуемых) уровней Wl[xij(zj)] ≥ (l = 1,2, ...,L);

б) сроки создания ВТП должны быть меньше заданных значений T ≤ Tзад. .

2. Максимизация эффективности.

Критерий оптимизации формируется оператором свертки К из показателей Wl, при этом учитываются требования к ВТП со стороны вышестоящей системы в виде требуемых значений эффективности . Оператор К максимизируется: К(Wl, ) → max при заданном уровне затрат на создание ВТП C(z) ≤ Сзад и сроков ее создания Т ≤ Tзад..

3. Оптимизации временных сроков создания ВТП.

При заданных (выделенных) объемах затрат C(z)≤Сзад на проектирование ВТП определяются ее оптимальные параметры и сроки полномасштабной отработки основных (базовых) технологий: Wl → opt, Т → opt.

Решение задачи в любом варианте ее формулировки позволяет получить рациональное число z0j ФТБ j – ого типа в проектируемой продукции.

Приведенные постановки позволяют более полно и корректно учитывать межуровневые иерархические технологические связи, возникающие между различными ФТБ, с учетом степени их технологической отработки.

Выводы

1. Проведен анализ зарубежного и отечественного опыта оценки высокотехнологичной продукции, который показал, что в настоящее время ведется широкий спектр работ по рассматриваемой проблематике и глубокое исследование отдельных ее аспектов. Предлагаемые зарубежными и отечественными авторами методические подходы к управлению созданием высокотехнологичной продукции характеризуются рядом ограничений (например, отраслевыми особенностями, разнообразием видов ВПТ и др.). Кроме того, для практической реализации разработанных подходов необходима их адаптация под современные экономические реалии предприятий оборонно-промышленного комплекса.

2. Разработаны предложения по развитию экономико-математического инструментария управления созданием высокотехнологичной продукции, включающие:

- функционально-технологическую модель ВТП, которая представляет собой взаимосвязанную совокупность относительно самостоятельных подсистем, для технической реализации которых используется конечное множество новых и традиционных технологий;

- модель оценки показателей готовности, стоимости и риска разработки технологий, учитывающую особенности проектирования ВТП и включающую следующие стадии отработки технологий:

а) фундаментальные исследования, направленные на получение новых научных знаний о природных явлениях, физико-химических эффектах, а также законах и закономерностях которые могут быть использованы в процессе создания ВТП;

б) поисковые исследования, направленные на разработку новых принципов и технологических основ создания ВТП;

в) прикладные исследования, направленные на создание технологических блоков, составных частей и конструкционных элементов изделий ВТП;

г) опытно-конструкторские работы по созданию изделий ВТП;

- модель технологического проектирования ВТП, позволяющую с учетом системы технических требований к показателям и выбранной стратегии создания продукции (минимизация затрат, максимизация эффективности и оптимизация временных сроков) определить ее рациональный вариант.

Заключение

Таким образом, предложенные модели базируются на современных методах оценки затрат, связанных с созданием ВТП, изложенных в отечественных и зарубежных источниках. По своей экономической сути, все они основаны на одной общей методологии оценки результатов и затрат в различных их сочетаниях и модификациях. В то же время существующие методики не позволяют осуществлять комплексную технико-экономическую оценку вариантов совместного использования новых и традиционных технологий для достижения требуемых показателей ВТП. Учет данного обстоятельства и обусловливает принципиальные преимущества и отличия разработанного методического инструментария от существующего инструментария управления созданием ВТП и результатов других исследований. Предложенные модели экономической оценки технологий и ВТП, имеют универсальный характер. Они могут быть использованы во всех отраслях российской экономики.

Для широкого практического применения разработанного инструментария необходимы дальнейшие исследования с целью решения ряда не рассмотренных в статье вопросов (оценки рисков разработки новых технологий, эффективности их импортозамещения, учета мероприятий по унификации и др.).