Чувин В.А. Создание КОНКУРЕНТОСПОСОБНОЙ продукции:
Концептуальный аспект. Изд. стереотип.

Содержание

Предисловие

Международное торговое сотрудничество предъявляет высокие требования к техническим показателям продукции, которая должна соответствовать наивысшему уровню, т.е. быть конкурентоспособной на мировом рынке. Решение этой важной политической, технико-экономической и социальной задачи немыслимо без использования в разработке продукции последних достижений научно-технического прогресса, без эффективного приведения в действие всех рычагов производственного процесса.

Практика деятельности предприятий-разработчиков показывает, что процесс создания новой техники не в полной мере соответствует решению задач "прорывного" характера, в результате которых создаются уникальные изделия, открывающие новые технические направления и остающиеся длительное время непревзойденными по техническим показателям и получаемому экономическому эффекту.

Традиционные методы в разработке нововведений страдают отсутствием многовариантного подхода к решениям поставленных задач, что приводит к фиксации внимания разработчика на первом "попавшемся" варианте, чаще всего не сильно отличающемся от уже реализованных. Такой подход к инновационной политике не обеспечивает создание конкурентоспособной продукции с длительным сроком морального старения.

Направленность разработчиков на создание модифицированной техники в известной мере объясняется стремлением действовать "наверняка", используя апробированные технические концепции. Именно этим можно объяснить все еще недопустимо малую долю в общем объеме новой техники пионерных разработок, определяющих лицо отрасли и экономики в целом. Обладая крупными научными разработками, передовыми идеями, мы зачастую слепо копируем чужие технические решения, отстаем от освоения прогрессивных технологий, даже тех, которые родились в нашей стране.

Недостаточная экономическая обоснованность отбора творческих идей для их практического использования ведет к колоссальным потерям, в связи с чем необходимо уделять особое внимание предварительному экономическому анализу и технико-экономическому обоснованию принимаемых решений. Если на этапе предварительных исследований не обеспечен необходимый минимум приращения технико-экономического уровня, то на стадиях производства и использования добиться существенного его приращения практически невозможно.

Значительная доля отмеченных выше недостатков может быть объяснена минимальным вниманием разработчиков к самым начальным этапам проектирования, когда, исходя из поставленной задачи, формируется концепция перспективной техники. Именно на этом этапе в основном должен предрешаться успех будущей разработки, должны закладываться основные показатели конкурентоспособности. Однако, в силу сложившихся методов проектирования, разработчики не уделяют должного внимания этапу концептуальной проработки либо из-за недостатка времени, либо из-за нежелания рисковать, что приводит к созданию образцов новой техники, не сильно отличающихся от своих уже реализованных аналогов.

Задача, поставленная автором, состоит не в том, чтобы дать детальное рассмотрение технической разработки системы, а скорее сконцентрировать внимание на недостающих звеньях в сложившейся практике проектирования новой техники, т.е. обеспечить переход от поставленной задачи к созданию концепции, наилучшим образом реализующей эту задачу.

Автор будет благодарен замечаниям и предложениям, которые могут последовать после издания книги.

Введение

Необходимость широкого использования принципиально новых технических решений на базе открытий фундаментальных наук, возрастающие требования, предъявляемые к новым разработкам со стороны вновь возникающих задач, усложнили процесс проектирования новой техники, показали недостаточность сложившихся традиционных форм и методов управления инновациями, потребовали дальнейшего совершенствования механизма управления нововведениями.

Несоответствие между сложностью объектов современной техники и устаревшими методами и средствами их проектирования является объективным препятствием для улучшения качества проектов и сокращения сроков и затрат на их разработку. Практика разработки новой техники показывает, что эта разработка, как правило, проводится в рамках уже существующих технических решений, т.е. носит не инновационный, а эволюционный характер, когда в лучшем случае решается задача модернизации конструктивных и параметрических показателей. Такой подход к разработке затрудняет получение принципиально новых технических решений "прорывного" характера, конкурентоспособных на мировом рынке.

Отлаженный процесс проектирования, предлагаемый в отраслевых методиках по разработке новой техники, не содержит важнейшего, на наш взгляд, этапа, связующего формулировку исходной задачи, потребности в создании новой техники с разработкой общей концепции (замысла, идеи, облика, образа) перспективной разработки, наилучшим образом реализующей исходную задачу.

Процесс создания концепции, т.е. концептуальное проектирование, должен являться исходным отправным пунктом всего процесса проектирования. Концепция представляет собой обобщенное структурное отображение системы и укрупненную взаимосвязь основных ее блоков, каждый из которых представлен на уровне "черного ящика". Концепция – это некоторый ведущий замысел, конструктивный принцип, обобщенное представление.

Попутно заметим, что понятие концептуального проектирования может быть применимо не только к техническим разработкам, которые будут являться предметом нашего рассмотрения, но и к выработке подходов в решении задач управленческих, финансовых, информационных, социальных политических, художественных и других видов деятельности.

Сам процесс построения концептуальной модели в наименьшей мере поддается формализации и в основном базируется на эвристических процедурах. Концептуальная модель разрабатывается на основе системно-логического анализа на уровне содержательного рассмотрения назначения системы, специфических особенностей ее основных конструктивных элементов и системных взаимосвязей между ними.

При разработке концепции новой техники необходимо решить следующие задачи.

1. Определить перспективную потребность в разрабатываемой технике. Проанализировать техническую возможность создания нового изделия в требуемые сроки при заданных заказчиком (либо оговоренных стандартом) основных технических требований (физическая реализуемость).

2. Учесть возможности обеспечения высокого технического уровня и надежности изделия, его изготовления в целом и его отдельных узлов на имеющемся или проектируемом оборудовании (технологическая реализуемость).

3. Определить необходимость, объем и возможность проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ целевого назначения, что позволяет связать рассматриваемую концепцию с последующими этапами жизненного цикла разработки (информационная реализуемость);

4. Рассчитать время и затраты на разработку и освоение новой техники. Определить показатели ожидаемых технических параметров и провести предварительный расчет эффективности с учетом представленных заказчиком обоснований отдельных важных технических требований (ресурсная реализуемость).

5. Определить соотношение между задачами, которые будут решены в результате реализации выбранной концепции, и потребностью общества в этих задачах (социальная реализуемость).

В итоге выполнения предпроектных работ определяется техническая возможность создания нового изделия, уточняются путем согласования между заказчиком и изготовителем отдельные требования и нормы, определяется экономическая целесообразность выполнения работы, а также создается концептуальная модель будущей разработки, которая укрупненно характеризуется заданием:

1) основных функциональных характеристик, например, повышение мощности, увеличение скорости обработки информации для информационной системы, создание материалов с заданными свойствами (в нанотехнологии) и т.п.;

2) основных структурных решений, например, выбор блоков с использованием интегральных схем, оптических элементов, устройств, использующих нанотехнологии;

3) основных функциональных и логических связей в системе,

4) основных экономических показателей, например, стоимость и время разработки, ожидаемый эффект, затраты на эксплуатацию.

Таким образом, концептуальное проектирование, как видно из названия, состоит в поиске концепций, или основных конфигураций системы, которые могут удовлетворить целям системы. На этом шаге необходимо составить как можно более полное множество синтезированных концепций с тем, чтобы не исключить альтернативы, которые могут оказаться эффективными.

Анализ методов подготовки и создания новой техники, процесса её развития показывает явно выраженную тенденцию повышения роли и значения концептуального проектирования, его влияние на развитие техники и технологии, на повышение эффективности реализации новых разработок. Творческий поиск на этих этапах с целью практической реализации научно-технических новшеств наиболее плодотворен и результативен.

По мере прохождения работ от поисковых до завершающих проектно-конструкторских этапов возможности приращения уровня эффективности новой техники снижаются. На этапе концептуального проектирования должна наиболее активно проявляться научная и инженерно-техническая творческая мысль с использованием глубоких специальных исследований, моделирования, вычислительной техники и т.п. Именно на этом этапе может быть эффективно оценено и использовано применение передовых достижений науки и техники (например, задача упрочнения материала может решаться химическими, механическими способами, с использованием методов нанотехнологии). Практически это обусловливает необходимость проведения анализа потребности в конкретных технических средствах и технико-экономическом анализе, в возможности удовлетворения этих потребностей, в оценке и анализе научно-технических новшеств (патентов, открытий, изобретений) с целью их использования при создании новых изделий. Важно отметить возможность на этом этапе значительного расширения числа альтернативных вариантов технических направлений, позволяющих повысить вероятность выбора наилучшего технического решения. Появляется возможность создания качественно новых образцов техники, базирующихся на новых принципах и обеспечивающих достижение высоких технико-экономических результатов. Таким образом, удовлетворяется одна из важнейших характеристик техники – характеристика технической новизны (разд. 3.), поскольку лишь в результате совершенствования техники возрастает ее роль как фактора, способствующего удовлетворению потребности общества.

Трудность проведения рассматриваемого этапа заключается в том, что зачастую разработчик не располагает достаточной информацией для создания функциональной (структурной) схемы, элементной базы и технического образа в целом, который можно принять за основу для дальнейшей разработки. Кроме того, имеющаяся в распоряжении разработчика информация отличается высокой степенью неопределенности. По мере дальнейшего продвижения разработки по стадиям жизненного цикла уровень неопределенности снижается, что позволяет перейти от рассмотрения концептуальных вопросов к техническим решениям, но в рамках уже выбранной концепции перспективного образца новой техники.

Таким образом, поэтапный процесс проектирования, создания и использования новой техники является процессом снятия неопределенностей, позволяющим выбрать и реализовать в производстве рациональный вариант новой техники по принятым критериям предпочтения.

Не следует считать, что на сегодня разработчик не предпринимает попыток поиска наилучших путей решения новых задач. Часто взятый за основу существующий аналог в результате модернизации преобразуется в образец техники, сравнимый по своим показателям с лучшими мировыми образцами. Результаты информационного поиска дают возможность найти техническую идею или уже созданный образец техники, который удовлетворительно решает поставленную задачу. Однако, разработчики неохотно предпринимают "рискованные" шаги по выбору принципиально новых решений, так как отсутствует единая методика такого выбора, "гарантирующая" сведение риска невыполнения условий исходной задачи к минимуму.

Процесс создания новых технических решений можно разделить на два принципиально разных этапа. Впервые такое разделение было предпринято в [1] и получило название этапов внешнего и внутреннего проектирования. На первом этапе создания и выбора концепции (этап внешнего проектирования) синтезируется все множество возможных альтернативных вариантов, которые оцениваются и по результатам полученных оценок выбирается вариант, который после реализации будет "наилучшим" образом выполнять поставленную задачу. На втором этапе (этап внутреннего проектирования) осуществляется проектирование в традиционном смысле этого слова, т.е. реализуются основные конструктивные и функциональные параметры выбранного на предыдущем этапе варианта, придающих последнему требуемые качества. Другими словами, в процессе создания новой техники можно выделить два достаточно самостоятельных этапа: выбор и организацию функций и структуры системы в целом и выбор и проектирование физических единиц оборудования, т.е. элементов системы с их функциональными связями.

Первый этап начинается с формулировки задачи и заканчивается составлением технического задания на разработку. Результатами этой работы обычно являются выполненные от руки эскизы, отражающие ряд альтернативных решений. Таким путем разработчик начинает представлять свои мысли на бумаге. Варианты не прорабатываются детально, а лишь регистрируются как возможные решения, нуждающиеся в проверке с помощью выбранных критериев.

Актуальность разбиения процесса создания новой техники на два этапа может быть объяснена тем, что неудачно принятые решения на первом этапе не могут быть компенсированы оригинальностью решений на этапе внутреннего проектирования, где возможны некоторые улучшения в рамках уже выбранного зачастую не "лучшего" варианта.

Функционирующая в настоящее время система управления научно-техническим прогрессом во многом недооценивает роль экономических факторов и критериев, включая их в действие слишком поздно, чаще всего на завершающих этапах жизненного цикла новой техники, когда все технические и производственные решения уже приняты. Перед экономической наукой ставится задача несколько иного плана, нежели та, которая решается нашими экономистами в настоящее время, справедливо отмечает акад. Д.С.Львов. Не обсчет того, что уже создано, а осознанный выбор технико-экономических параметров в связи с экономическими требованиями, которым они должны удовлетворять [2].

Успешно управлять сложным процессом создания и освоения современной техники невозможно без привлечения экономических критериев в проектировании. Это объясняется тем, что на этапе концептуального проектирования закладываются технико-экономические преимущества, формируется потенциал, предопределяется будущая экономическая эффективность. Именно на этом этапе возникает необходимость решать основные экономические и технические задачи оценки и планирования уровня эффективности вновь создаваемой техники, задачи нахождения наиболее эффективных направлений и вариантов технических решений, формирования технического уровня и качества.

Сложность рассмотрения экономической категории в процедуре концептуального проектирования заключается в том, что целесообразность с технических позиций не всегда приемлема с точки зрения экономических показателей. Зачастую поиск концепции ведется как чисто технический, часто одновариантный, без предварительного технико-экономического обоснования. Ставится цель оптимизации технических параметров, максимизации экономического эффекта и выбора на этой основе наиболее эффективных направлений и вариантов технических решений. Вместе с тем, недопустимо преувеличивать значение одних видов работ в ущерб другим. Только взаимосвязанный, комплексный, охватывающий все этапы разработки изделия технико-экономический анализ и поиск на его основе самых эффективных технических решений обеспечивает, в конечном счете, техническое совершенство и наибольший эффект использования вновь создаваемой техники.

В настоящее время ученые, экономисты, специалисты-проектанты, техники уже не оспаривают необходимость рассматривать проектирование как технико-экономический процесс (а не как прежде, чисто технический). Занимая промежуточное положение между наукой и собственно производством, работы, проводимые на этапе внешнего проектирования, призваны, с одной стороны, воспринимать от науки технические и экономические результаты, с другой – выдавать в производство материализованные в проектах и опытных образцах изделий достижения науки. Основные функции и задачи концептуального проектирования состоят в активном поиске наиболее эффективных научно-технических новшеств, в оценке меры их прогрессивности с целью практической реализации.

Новая техника может быть признана прогрессивной в том случае, если она не просто сравнительно более совершенна в техническом отношении, но, главное, приносит определенную экономическую выгоду. Так, например, своевременный отказ от некоторых завышенных показателей разрабатываемого изделия на стадии концептуального проектирования может обеспечить существенно большее сбережение, чем все меры по экономии при его производстве или эксплуатации.

Результаты анализа тем ценнее, чем на более ранних стадиях он проводится, что обусловлено размерами затрат на последующих этапах цикла. Практика показывает, что если в стадии создания концепции не выявилась ошибка в 1 руб., то при проектировании теряется 10 руб., а в производстве – 100 руб. [3]. Альтернативный характер концептуального проектирования позволяет рассчитывать на появление значительных резервов роста эффективности новых разработок.

В практике отраслевых НИИ концептуальное проектирование, которое включало бы целенаправленный научно-технический поиск, является пока больше исключением, чем правилом. Оно не отражено в документах по проектированию. Например, в тематическом плане исследований и разработок, проводимых научно-исследовательскими и проектными институтами, поисковые работы составляют незначительную величину (в среднем до 5% общего объема соответствующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок), что, естественно, затрудняет своевременную разработку перспективной техники и технологии.

Представляет интерес структура затрат рабочего времени по основным функциям конструкторов-разработчиков проектов прокатных станов. Итоги проведенного обследования показывают, что основные усилия разработчиков направлены непосредственно на процесс проектирования уже выбранного варианта – 70–80% затрат всего рабочего времени, в том числе конструкторская работа в традиционном смысле составляет 45–50%. И только незначительная часть затрат всего рабочего времени (до 10%) приходится на такую важную часть деятельности конструктора, как формирование научно-технических заделов, анализ и оценка вариантов технических решений, поиск оптимальных направлений конструирования [4].

Как видим, основное внимание со стороны разработчиков все еще уделяется этапу внутреннего проектирования, зачастую сводя к нему весь процесс проектирования. Это приводит к тому, что закладываются такие технические решения, за которые приходится "дорого платить", в результате чего недополучаем огромные суммы экономического эффекта.

Установить четкие границы между выбором концепции новой техники и последующими этапами разработки не всегда возможно. Однако, без вполне определенного представления о концептуальном проектировании как процессе комплексном, многостадийном, заходящем в различные сферы научной и производственной деятельности, успешно решать актуальные задачи по ускорению создания новой техники не представляется возможным.

Этап концептуального проектирования дает возможность оценить и проанализировать достигнутый в нашей стране и за рубежом технико-экономический уровень новой техники данного назначения, осуществить технико-экономический поиск и оценить эффективность научно-технических новшеств с целью их воплощения в новых проектах, выбрать наиболее эффективные направления в проектировании и реализации.

Все это свидетельствует о целесообразности начать подготовительные работы по некоторой переориентации научно-технического потенциала отраслей (подотраслей) в сторону повышения роли и удельного веса работ, охватываемых концептуальным проектированием. Концептуальное проектирование, как процесс многоплановый, предполагает создание таких организационных форм, которые охватывали бы комплексное решение следующих основных вопросов:

Необходимо наравне с другими этапами жизненного цикла ввести в нормативные документы по проектированию и этап концептуального проектирования как действенный инструмент в процессе создания конкурентоспособной техники.

Последующее изложение материала в определенной мере можно рассматривать как алгоритм создания и выбора для реализации концепции новой техники.

Об авторе

Окончил Московский энергетический институт. Работал в области разработок систем управления для ракетных комплексов. Участвовал в разработке систем памяти для ЭВМ. После окончания аспирантуры в Московском авиационном институте защитил кандидатскую диссертацию по диагностике информационных систем. Работал в Академии народного хозяйства при Правительстве РФ, где читал лекции по технико-экономическому обоснованию создания новой техники. Там же подготовил докторскую диссертацию, материалы которой частично были использованы при написании монографии "Создание конкурентоспособной продукции".