Бесплатный фрагмент - Инновации от идеи до рынка

Предисловие

Эта книга содержит набор практических сведений по шагам разработки и внедрения на рынок инновационных высокотехнологичных продуктов и систем. Перспективные разработки жизненно необходимы для общества, а также имеют существенное значение для бизнеса. Одним из самых важных достижений человечества является удвоение средней продолжительности жизни человека, в чем большую роль сыграли инженерные проекты создания крупномасштабных социальных систем. Например, водоподготовка и доставка, очистка сточных вод, виды моторизованного транспорта, включая сельскохозяйственные машины, крупномасштабное производство и поставка электроэнергии, доступное холодильное оборудование, консервирование и методы массового хранения пищевых продуктов, улучшение здравоохранения, включая оснащение разнообразными технологиями диагностики и лечения. Эти работы создают новые методы и новые продукты, улучшают инфраструктуру жизнедеятельности, приносят прибыль, и др.

Инновации активно меняют повседневную жизнь. Они лежат в основе высоких технологий, потому что разработчики должны постоянно вводить новшества для достижения заданных целей. Идеи инноваций являются ключом к реализации уникальных программ, они позволяют осуществить мечты, открывают новые пути развития. Человечество в разных областях деятельности стремится к успеху в исследованиях и открытиях, ищет новые способы взглянуть на планету, на экологию, на окружающую инфраструктуру, и на самих себя. Инновации также внедряются в процессы, изобретаются новые способы управления проектами и их финансирования, более эффективные способы мониторинга эффективности работ. Внедряются инновации еще и там, где анализируют, оценивают, верифицируют и сертифицируют новые продукты и услуги, применяют передовые технологии виртуального моделирования и анализа. Предлагаются и реализуются лучшие способы испытаний и процессы, которые удовлетворяют потребности все более сложных систем. Цифровые двойники и «умные производства» способствуют развитию инноваций и их выводу на рынок. Чтобы этот процесс продолжался в соответствии с целями и задачами организаций и участников работ, следует заниматься инновациями в процессах и технологиях, и по возможности активно продвигать их в условиях предприятия.

Используемые в инновациях методы существенно зависят от применения новых технологий для достижения успеха проекта. Важной составляющей работ также является управление инженерными проектами, где внимание сосредоточено на процессе и методе, с помощью которых создают НИОКР. Под управлением здесь понимаются планирование и организация действий, которые позволят создать желаемый конечный продукт или услугу.

В данной книге изложены практические рекомендации по реализации инновационных проектов и программ на основе высокоэффективного и проверенного многолетней практикой во всем мире системного подхода. Есть множество проектов, которые включают системы и ведут себя в соответствии с законами систем, что связано со спецификой инженерных программ. Новые подходы к поиску и разработке инноваций позволяют осуществить эффективное проектирование под заданную стоимость, разработку продуктов устойчивого развития, параллельного инжиниринга, учета человеческого фактора, и использовать другие способы сокращения интервала времени от замысла инновационной ОКР до выхода на рынок.

Методы традиционного управления проектом направляют общее планирование, организацию, контроль, управление ресурсами, однако не детализируют основное содержание управления программами разработки сложных технических систем. Управление сложными проектами в рамках системного подхода ликвидирует указанный пробел, предоставляет руководство и инструменты для отслеживания и управления техническими аспектами программной деятельности, отслеживает и контролирует технический прогресс проекта и адаптирует процессы, специфичные для инженерной программы, с целью оптимального удовлетворения потребностей заказчика. Сведения об управлении стоимостью жизненного цикла продукта или услуги подскажут читателю, как удержаться в рамках располагаемого бюджета проекта.

Понимание и применение принципов системного подхода при создании инноваций сегодня является самым мощным профессиональным навыком, которым могут обладать инженеры и менеджеры в современном мире. Системная инженерия оформилась на рубеже веков как организованный набор принципов, правил и процедур создания высокотехнологичных продуктов на основе опыта и достижений технических и управленческих наук. Данные материалы были формализованы, реализованы в стандартах (включая ряд российских ГОСТов) и инструкциях. Внедрение методологии многократно усилено за счет применения информационных технологий. В международном сообществе системных инженеров INCOSE недавно вышло 5-е издание справочника «Systems Engineering Handbook».

Книга построена в следующем порядке.

Первый раздел освещает вопросы поиска инноваций для использования в НИОКР.

Второй раздел включает краткое изложение основных положений системного подхода в ОКР.

В третьем разделе рассмотрены управленческие вопросы реализации инновационных программ.

Четвертый раздел книги посвящен повышению эффективности инновационных ОКР, включая вопросы стоимости жизненного цикла, параллельного инжиниринга, производства под заданную стоимость, создания систем для устойчивого развития, бережливого производства.

Пятый раздел содержит рекомендации по реализации в инновационных продуктах привлекательных потребительских свойств: качества, надежности, ремонтопригодности, безопасности, устойчивости, человеческого фактора.

Шестой раздел кратко излагает оценки коммерческой целесообразности цифровизации процессов для использования в ОКР.

В седьмом, заключительном, разделе суммированы итоги эффективности системного подхода и рекомендации по его применению в инновационных ОКР.

В конце книги для удобства читателей приведен сводный словарь терминов, встречающихся в тексте.

В основу текста книги положены фрагменты успешного многолетнего инновационного опыта автора, более 50 лет работавшего в первых рядах создателей советских и российских высокотехнологичных разработок. Кроме того, выполнявшего контракты ведущих иностранных компаний на трех континентах в Европе, Азии, Северной Америке, изобретателя СССР, имеющего около 40 авторских свидетельств.

Автором ранее опубликованы семь книг по теории и практике реализации системного подхода при создании инновационной продукции.

Книга [1], написанная совместно с доктором экономических наук, содержит сквозное изложение этапов разработки, производства, эксплуатации и модернизации высокотехнологичной продукции на примере авиационной отрасли.

В книге [2] дано популярное краткое введение в методологию системной инженерии, как наиболее эффективного инструмента создания сложных систем.

Книга [3] является методическим пособием на основе учебного курса, прочитанного в МФТИ, и включает пошаговое изложение основ системной инженерии для обучения практикующих специалистов.

В книге [4] основное внимание уделено специфике управленческих процессов системного подхода для менеджеров.

Книга [5] посвящена вопросам подготовки руководящих кадров различных уровней для высокотехнологичных отраслей с привязкой к системно-инженерной методологии.

Книга [6] содержит материалы для практического применения процессов и методов при реализации НИОКР в рамках системного подхода, в том числе, описание некоторых результатов, полученных под руководством автора на предприятиях СССР и РФ.

В книге [7] изложен ряд примеров применения системной инженерии в реальных проектах СССР, РФ и зарубежных контрактах, на фоне мемуаров 50-летнего профессионального пути автора.

В данной книге описаны процессы реализации инновационных ОКР, расширяющие и дополняющие материалы работы [6].

Все издания, перечисленные в приложенном списке рекомендуемой литературы, доступны в сети Интернет.

---

Книга будет полезна всем категориям читателей, интересующихся современными успехами человеческого разума, принимающих личное участие в разработке, управлении, продвижении на рынок, обслуживании в эксплуатации, доработках новой инновационной продукции, управленцам-практикам; менеджерам и инженерам по системам, производству и обслуживанию; молодым специалистам, ищущим точки приложения своих знаний; а также руководителям всех уровней в отраслях разработки и производства инновационной продукции и услуг (в авиации, космической, автомобильной, химической, нефтегазовой, атомной, транспортной, электронной, коммуникационной, машиностроительной отраслях, медицинской технике, службах развития городской инфраструктуры, других отраслях; в министерствах, ведомствах и государственных корпорациях). Ее также могут использовать студенты, аспиранты и сотрудники университетов, готовящих специалистов различных отраслей применения высоких технологий.

Глава 1. Поиск инноваций

1.1 Возвратить технологический суверенитет РФ

Успешная и оперативная реализация НИОКР является критически необходимым элементом развития нашей страны на фоне событий в мире, которые, как недавно казалось, невозможно было даже предположить. Российская Федерация снова, как 200 и 100 лет назад, борется с объединением стран-агрессоров за свое существование, за установление справедливого миропорядка на земле. С 2022 г., продолжая безудержную политику расширения агрессивного блока НАТО вокруг Российской Федерации, около 50 западных стран на фоне экономической рецессии и проблем поддержания капиталистического миропорядка под властью США провозгласили своей целью уничтожить Россию, русский мир. РФ сегодня мешает внедрению власти рабовладельческого по сути строя «золотого миллиарда» на фоне проблем перенаселенности Земли, нехватки минеральных, водных, продовольственных ресурсов, продолжающегося обнищания стран третьего мира. Специальная военная операция происходит на фоне бездействия ООН, односторонних нарушений заключенных ранее договоров между странами в торговле, здравоохранении, безопасности, стремления к распространению ядерного оружия, активной разработки биологических военных программ лабораториями США в ряде стран мира, внедрении сотен неправомерных санкций против неугодных гегемону стран, и др.

На 2022 г Россия занимала 9 место в мировом рейтинге стран, лидеров экономики, с суммой 2.1 трлн. $ США, или 2.1% совокупного мирового валового внутреннего продукта (ВВП). Причем 67,8% ВВП РФ приходится на сферу услуг (близко к показателям других развитых стран), 26,6% вырабатывает промышленность, 6,6% занимает сельское хозяйство. Напомним, что в 1992 г. Россия находилась по ВВП на 35 месте в мире, в 1999 г. поднялась на 22 место, в 2013 г. на 8-е. В 2023 г. экономика РФ выдвинулась на первое место среди стран Европы.

По итогам 2022 г. доля высоких технологий в ВВП РФ составила 21,5%. Лидерами здесь являются Северо-Западный (25.3%), Приволжский (24.1%) и Центральный (22.9%) округа. К высоким технологиям в экономике относят отрасли высокого и среднего технологических уровней, а также наукоемкие отрасли (по классификации Росстата):

• Высокий технологический уровень — производство компьютеров, электронных и оптических изделий; летательных аппаратов, включая космические, и соответствующего оборудования, и т. д.

• Средний технологический уровень — производство электрического оборудования; медицинских инструментов и оборудования, и т. д.

• Наукоемкие отрасли — деятельность воздушного и космического транспорта; образование; научные исследования и разработки, и т. д.

В 2020—2021 гг. доля экспорта наукоемких отраслей РФ составила 7%. В том числе:

• производство транспортных средств (кроме нефтегаза) — 2.1%,

• деятельность по архитектуре и инженерному проектированию — 1%,

• разработка программного обеспечения — 1%,

• производство компьютеров, электронных и оптических изделий — 0.3%,

• деятельность в области ИТ — 0.3%,

• деятельность в сфере телекоммуникаций — 0.3%,

• производство машин и оборудования (кроме нефтегаза) — 0.2%,

• производство электрического оборудования — 0.2%,

• производство автомобилей — 0.2%,

• научные исследования и разработки — 0.1%.

Нашей стране сегодня необходимо ускоренно развивать наукоемкие технологии. Напомним о некоторых потерях технологического сектора РФ за 30 лет после распада СССР. Исчезли различные направления электронной промышленности, резко свернулось станкостроение, где СССР был в пятерке мировых лидеров. Сдали ведущие позиции предприятия, активно работавшие над специализированным программным обеспечением, в том числе в рамках информационной поддержки жизненного цикла изделий. Не получили необходимого развития созданные пакеты прикладного и специального программного обеспечения. Рынок инженерных приложений захватили продукты «Autocad» и «Siemens». Область трехмерных расчетов прочностных, тепловых, газодинамических инженерных задач оккупировали западные программы ANSYS, ABAQUS, NASТRAN-PATRAN, MATLAB, и др. При этом стоимость лицензий на оснащение одного рабочего места в РФ в 5…15 раз превышала расценки, установленные для западных лидеров рынка (General Electric, Airbus), как плата за утерю собственных компетенций.

В ходе реформы высшего образования в ВУЗах РФ исчезло направление «системотехника», которое сегодня активно развивается в высокотехнологичных отраслях на западе под названием, переводимым в нашей прессе как «системная инженерия».

Основные надежды отечественного гражданского авиастроения вместо развития внушительных достижений эпохи СССР стали связывать с идеей возможности эффективной конкуренции с западными производителями на западных рынках путём продвижения продуктов, собранных из импортных комплектующих, на импортном оборудовании, с помощью импортированных технологий и программного обеспечения. Заявленные в автомобилестроении и энергетическом турбинном секторе программы локализации иностранной продукции не были доведены до выпуска собственной продукции на отечественных предприятиях (в отличие, например, от Ирана и Китая). Принятая в 2008 г. концепция созданной Объединенной Авиастроительной Корпорации (ОАК) ставила цель к 2025 г. обеспечить долю российских гражданских самолётов в 12…15% мирового рынка, с ежегодным производством 250…300 машин. На практике среднегодовые показатели ОАК в 2020–2021 гг. упали от заявленных в два десятка раз из-за невыполнения взятых обязательств. При этом были инвестированы огромные средства в разработку и производство самолетов SSJ, контроль за поставкой комплектующих к которым находился в руках прямых конкурентов. После новых санкций со стороны зарубежных поставщиков в РФ с 2022 г. стали срочно развертывать и наращивать выпуск собственных моделей самолетов, комплектующих, автомобильных изделий, обрабатывающих станков без иностранных компонентов недружественных стран.

Сокращение доступности ресурсов резко повысило цену ошибочных управленческих решений, которые в сложившихся условиях могут привести к утрате компетенций по разработке и серийному выпуску конкурентоспособной гражданской и военной продукции.

Руководством государства поставлена и активно поддерживается задача возвращения частично утраченных со времен СССР позиций технологического суверенитета в ряде отраслей промышленности, сельского хозяйства, здравоохранения, оборонных технологий, и др. В рамках реализации перечня поручений Президента Российской Федерации утверждена «Концепция технологического развития на период до 2030 года» (распоряжение правительства РФ от 20.05.2023 г. №1315-р).

В документе введен термин «высокотехнологичная продукция», куда включены товары, относящиеся к следующим продуктовым группам в соответствии со Стандартной международной торговой классификацией ООН: вооружение, измерительные инструменты, научные и оптические приборы, компьютерная и офисная техника, космические и иные летательные аппараты, включая беспилотные, неэлектрические машины и оборудование, лекарственные препараты и медицинские инструменты, химические продукты и материалы, электрические машины, электроника и телекоммуникационное оборудование. Также сформулировано понятие «проекты технологического суверенитета», куда входят проекты полного инновационного цикла по производству высокотехнологичной продукции на основе собственных линий разработки с использованием критических и сквозных технологий, охватывающие все стадии инновационного цикла и включающие, в том числе, кадровые и регуляторные аспекты.

Перечислены некоторые угрозы текущего момента. Первой из них названа недостаточная способность национальной экономики адаптироваться к глобальным трендам, имеющим системный характер:

• резкое ускорение процесса создания и распространения качественно новых технологий, в том числе цифровых, радикально меняющих рынки и производственные системы;

• усложнение технологий, особенно в области микроэлектроники, вычислений, новых материалов, системотехники, требующее развития соответствующих компетенций и глубокой кооперации исследований;

• системные нарушения баланса спроса и предложения на ряде глобальных товарных рынков, включая рынки энергоносителей, металлов, удобрений, продовольствия;

• формирование в наиболее развитых странах новых стандартов уровня и качества жизни, в том числе в сфере здравоохранения, образования, жилья и безопасности.

Отмечено, что Российская Федерация находится в первой десятке стран по патентной и публикационной активности в области технологий генерации и передачи энергии, квантовых технологий и новых материалов. В середине второго десятка в области цифровых технологий и искусственного интеллекта, новых производственных технологий, перспективных мобильных сетей связи, интернета вещей, а также медико-биологических и фармацевтических технологий.

Второй угрозой названо отставание от наиболее развитых стран в темпах инновационно ориентированного экономического роста, что обусловлено низкой мотивацией разработчиков технологических решений к созданию соответствующих производств в силу недостатка финансовых ресурсов и относительно небольшой емкости внутреннего рынка высокотехнологичной продукции. Компании и корпорации не мотивированы к исследованиям и технологическим инновациям, прежде всего в силу низкой конкуренции и возможности покупки готовых технологических решений за рубежом (до применения санкций).

Необходимо радикально менять условия деятельности бизнеса в сфере технологических инноваций с целью повысить мотивацию компаний и корпораций и обеспечить их требуемыми ресурсами для разработки и внедрения технологий как основного фактора роста прибыли и капитализации компаний и корпораций.

Также угрозой является разрыв производственных цепочек под воздействием санкционных ограничений в области технологий. Производство и потребление ряда жизненно необходимых товаров обеспечиваются в значительной степени импортируемой техникой и программным обеспечением, которые в Российской Федерации не производятся. Если же эта техника производится на территории страны, то по зарубежным технологиям (конструкторской и технологической документации), с критической долей импортируемых комплектующих и материалов, на импортируемом производственном оборудовании (включая компьютерные средства проектирования и обеспечения технологических процессов).

В документе отмечено, что Российская Федерация обладает значительным кадровым потенциалом и существенными научно-техническими заделами по важнейшим направлениям развития технологий, что определяет следующие ключевые возможности для ускорения технологического развития РФ:

• локализация производств в высокотехнологичных отраслях в условиях сокращения импорта и ухода иностранных компаний;

• использование и внедрение в отраслях экономики научных результатов благодаря имеющимся научно-технологическим заделам по ряду сквозных технологий и созданию опытных образцов, опытных и экспериментальных производств, масштабированию производства и выходу в серийное (массовое) производство;

• привлечение к масштабным задачам технологического развития профессиональных инженерно-технических кадров. В РФ имеются исторически сильные инженерные и естественно-научные школы, и высокий уровень базового физико-математического образования, что позволяет удерживать высокие позиции в сфере создания и развития программного обеспечения, в области физики и математики.

Согласно документу приоритетом технологической политики становится достижение технологического суверенитета: наличие в стране под национальным контролем критических и сквозных технологий собственных разработок. Объективно требуется формирование системы технологических приоритетов и их последовательной «сквозной» реализации на всех стадиях научно-технологического жизненного цикла.

Требование достижения технологического суверенитета предполагает формирование взаимовыгодного партнерства с дружественными странами в научной и технологической сферах, исходя из собственных технологических приоритетов.

Среди главных принципов реализации политики отмечены:

• принцип целостности инновационного цикла, предусматривающий в рамках экосистемы технологического развития предоставление и обеспечение «бесшовности» мер поддержки на всех стадиях создания и внедрения технологий от научных исследований и разработок до внедрения в реальный сектор экономики;

• принцип экономической целесообразности технологических разработок, предусматривающей сочетание экономичности (минимизации затрат времени и иных ресурсов на выполнение технологических разработок), продуктивности (экономической эффективности технологических разработок) и результативности (степени достижения конечных целей деятельности).

Поставлена задача достижения к 2030 году трех ключевых целей:

1. Обеспечение национального контроля над воспроизводством критических и сквозных технологий.

2. Переход к инновационно-ориентированному экономическому росту, усиление роли технологий как фактора развития экономики и социальной сферы.

3. Технологическое обеспечение устойчивого функционирования и развития производственных систем.

При этом количественными ориентирами являются рост несырьевого неэнергетического экспорта (в сопоставимых ценах) в 1,5 раза, и увеличение доли высокотехнологичной промышленной продукции, произведенной на территории Российской Федерации, в общем объеме потребления такой продукции, до 75 процентов. Необходимо выстроить инфраструктуру трансфера технологий, обеспечивающую внедрение технологий в реальные производственные силы.

Указана необходимость реализации крупнейших проектов (мега-проектов) по производству линеек нового сложного оборудования, мобильной техники и лекарственных средств в ряде отраслей: авиа- и судостроение, электронная и радиоэлектронная промышленность, двигателестроение, железнодорожное и транспортное машиностроение, станкостроение, тяжелое машиностроение, фармацевтическая и медицинская промышленность, и др.

В качестве первоочередных мега-проектов названы производство линейки гражданской авиатехники, включая беспилотные авиационные системы, разработку и производство средне- и высокооборотных дизельных двигателей, станков и робототехники, оборудования для производства сжиженного природного газа, турбин, микроэлектроники, малотоннажной химии и фармацевтических субстанций.

Импортозамещение путем развертывания собственных производств конечных продуктов, комплектующих изделий и сырья по тем видам, которые попали под санкционные ограничения, широкой номенклатуры продукции и комплектующих изделий будет обеспечено за счет ряда мероприятий, в том числе:

• формирования и утверждения перечня продукции, комплектующих изделий и сырья, требующих локализации с учетом требований унификации и стандартизации;

• развертывания необходимых научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, в том числе в рамках обратного инжиниринга;

• предоставления льготных займов на развитие производств в соответствии с перечнем локализуемой продукции.

Комплексный подход к организации полного инновационного цикла будет осуществляться путем развертывания и поддержки приоритетных проектов технологического суверенитета в ключевых отраслях экономики, включая:

• охват всего цикла исследований и разработок, выпуск опытных образцов и создание серийного производства с использованием критических и сквозных технологий; создание сервисов для использования (эксплуатации) продукции на всем ее жизненном цикле;

• кадровое обеспечение разработки, производства и эксплуатации продукции в части научно-исследовательских, инженерных и рабочих профессий, с использованием лучших мировых практик при подготовке кадров.

В приложении к документу приведен предварительный перечень приоритетных сквозных технологий (технологических направлений), которым следует руководствоваться при выборе направлений НИОКР.

1. Технологии обработки и передачи данных.

• Искусственный интеллект, включая технологии машинного обучения и когнитивные технологии.

• Технологии хранения и анализа больших данных.

• Технологии распределенных реестров.

• Нейротехнологии, технологии виртуальной и дополненной реальностей.

• Квантовые вычисления.

• Квантовые коммуникации.

• Новое индустриальное и общесистемное программное обеспечение.

• Геоданные и геоинформационные технологии.

• Технологии доверенного взаимодействия.

• Современные и перспективные сети мобильной связи.

2. Технологии в сфере энергетики.

• Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем.

• Системы накопления энергии.

• Развитие водородной энергетики.

3.Новые производственные технологии.

• Технологии компонентов робототехники и мехатроники.

• Технологии сенсорики.

• Микроэлектроника и фотоника.

• Технологии новых материалов и веществ, их моделирования и разработки.

4.Биотехнологии и технологии живых систем.

• Технологии управления свойствами биологических объектов.

• Молекулярная инженерия в науках о жизни.

• Бионическая инженерия в медицине.

• Ускоренное развитие генетических технологий.

5.Технологии снижения антропогенного воздействия.

6.Перспективные космические системы и сервисы.

Высокотехнологичные отрасли являются генератором развития сопредельных направлений машиностроения. Например, работа предприятий авиационной промышленности создаёт дополнительный спрос объёмом до 9% ВВП России. Помимо сотен тысяч человек, непосредственно занятых в авиапромышленности, она косвенно обеспечивает до 3 миллионов рабочих мест в металлургии, электронной промышленности, химии композитов и новых материалов, приборостроении, и т. п.

Среди слабых сторон российских инновационных НИОКР можно отметить:

• утрату стратегических идей из-за минимизации поисковых НИР, нехватки проектов для выявления и продвижения талантливых конструкторов, инженеров и управленцев;

• архаичные подходы к разработкам, препятствующие выполнению проектов вовремя и в рамках бюджета, применению современных технологий обучения персонала;

• старение кадров и угрозу утраты инженерных школ, в том числе с опытом современной реализации высокотехнологичных инженерных проектов, с обеспечением послепродажного обслуживания требуемого уровня;

• слабые позиции в сегментах гражданской продукции мирового рынка;

• неудачную реформу технического регулирования, что привело к выводу из обязательного оборота множества национальных стандартов;

• медленно продвигающееся импортозамещение базовых компонентов инновационной продукции (подшипники, электронная компонентная база, станкостроение, полимерные и металлокерамические материалы);

• монополию на высокотехнологичных продуктах комплектаторов 2…4 уровня, что рушит рентабельность инновационных проектов;

• устаревшую ценовую политику гособоронзаказа, неполное возмещение необходимых затрат при закупке изделий и систем, что влечет за собой привлечение значительной доли банковских кредитов при исполнении ОКР, отсутствие прибыльности поставок, требуемого качества перспективных видов продукции, демотивацию исполнителей.

Все это подрывает конкурентоспособность российских отраслей на мировом и национальном рынке, способствует развитию кризисных явлений в экономике, повышению стоимости кредита, снижению занятости населения, особенно молодежи и сотрудников предпенсионного возраста.

Напомним, что, например, стоимость продукции, произведённой за один час специалистами авиастроения, оценивается на мировом рынке на уровне в $250, тогда как в производстве технически сложных товаров широкого потребления не превышает $3…5. Современная стоимость 1 кг гражданского самолёта составляет примерно 2000 $/кг, а 1 кг автомобиля представительского класса в 15…20 раз меньше. Высокие технологии обеспечивают существенную добавленную стоимость в валовом национальном продукте, что делает их стратегически важным продуктом для выхода страны из бремени «сырьевой» экономики.

Чтобы достичь успеха инженерного проекта, необходимо соблюдать четыре ограничения:

1. В отведенное время.

2. В рамках запланированной стоимости.

3. При надлежащих возможностях и уровне производительности.

4. При этом риски находятся под контролем.

Дополнительно следует обеспечить, чтобы продукт был быстро выпущен на рынок, оказался удобен и понравился пользователям. Все работы должны выполняться при соблюдении применимых законов, нормативных актов и политики конкретной компании. Сегодня создатель инновационного продукта часто должен одновременно с проектированием новых свойств и функций технического комплекса проектировать и новую технологию его промышленного производства.

Реализация инновационных ОКР одновременно решает еще один важнейший на сегодня вопрос для молодого поколения: с каких примеров делать жизнь? Ускорение темпов создания новой высокотехнологичной продукции требует подготовки и пополнения предприятий современными профессиональными кадрами. При этом ВУЗы не очень поддерживают обучение персонала, который начнет давать отдачу через 5…8 лет, потому что предприятия не очень хотят платить авансы, так как не уверены в качестве подготовки. Поэтому наиболее реалистичным путем для молодого специалиста является обучение системному подходу в процессе реальной работы над инновационными проектами, рядом с профессионалами, овладевая опытом решения технических проблем, вооружаясь ИТ-инструментами, результатами прошлых уроков, используя систему управления знаниями. Системная инженерия помогла состояться миллионам специалистов во всем мире, в том числе и в нашей стране, где по-прежнему ценятся умельцы космоса, атомщики, авиаторы, создатели сельскохозяйственной техники, электроники, химических процессов, ИТ-специалисты и многие другие.

Провалы программ НИОКР говорят об управленческой несостоятельности назначенных менеджеров, неверном выборе рынка или продукта, ошибках в расчётах сроков разработки или окупаемости изделий, подборе и контроле партнёров или инвесторов и т. п.

Настоящая книга включает изложение всей цепочки вопросов эффективной реализации инноваций, практического решения задач, поставленных правительством РФ и жизнью.

1.2 Определение системного подхода

Инновации определяют как «итеративный процесс, инициированный восприятием нового рынка или новой возможности обслуживания для технологического вмешательства, которое приводит к задачам разработки, производства и маркетинга, для обеспечения коммерческого успеха продукта». Отсюда следует, что инновация должна появиться, и быть успешно внедрена и принята на рынке. Циклы инноваций повторяются, и их улучшенные версии могут постоянно выводиться на рынок.

Если сложность системы требует новых методологий, приходится вводить новшества в работе. По опыту, способность к инновациям не требует усилий для одних, но трудна для других. Она может быть поддержана извне и легче задействована, если есть среда, которая способствует инновациям внутри команды. Поддержка инноваций позволяет предлагать и внедрять альтернативные решения, приемы нестандартного мышления и экспериментирование. Она позволяет избежать разочарования со стороны недоброжелателей, отвергающих предложения просто потому, что они новы или не опробованы.

Инновации сегодня имеют ключевое значение для организаций, которым приходится выживать, адаптироваться к быстро меняющимся обстоятельствам, и возглавлять более широкие экономические и социальные изменения. Без инноваций компании подвергаются большому риску исчезновения в краткосрочной или среднесрочной перспективе. В то же время реализация инноваций затруднена из-за высокой степени неопределенности. Грамотное управление инновациями увеличивает шансы на успех. Излагаемая в книге методология системного подхода может быть эффективно применена к различным областям.

Наши соотечественники оставили миру большое количество изобретений и открытий. В России и СССР были впервые в мире созданы угольный комбайн, гусеничный трактор, аппарат искусственного кровообращения, зерноуборочный комбайн, миномет, автомат, голография, телевизор, оптический прицел и артиллерийский дальномер, искусственный спутник Земли, бензиновый двигатель, атомная электростанция, искусственный каучук, лампа накаливания, порошковая металлургия, электрический трамвай, видеомагнитофон, радио, квантовый генератор, вертолет, фотоэлемент, сверхзвуковой пассажирский самолет, крекинг нефти, трансформатор, и многие другие новинки техники и науки.

Достижения человечества в области технологических инноваций предоставили фантастические возможности для построения инфраструктуры будущего. Напомним перечень великих инженерных достижений XX века:

1. Электрификация.

2. Автомобили.

3. Самолеты.

4. Водоснабжение и водораспределение.

5. Электроника.

6. Радио и телевидение.

7. Механизация сельского хозяйства.

8. Компьютеры.

9. Телефоны.

10. Кондиционирование воздуха и охлаждение (холодильные технологии).

11. Автомобильные дороги.

12. Космические корабли.

13. Интернет.

14. Изображения разных видов.

15. Бытовая техника.

16. Оздоровительные технологии.

17. Нефтехимические технологии.

18. Лазерная и оптоволоконная оптика.

19. Ядерные технологии.

20. Высокоэффективные материалы.

Поиск новых способов жить в условиях ограниченности ресурсов планеты, создание приемлемого будущего для энергетических и экологических потребностей общества требует изменений в транспорте, производстве, сельском хозяйстве и организации инфраструктуры обитания.

Здравоохранение объединяет множество заинтересованных сторон, систем и областей, куда вовлечены пациенты, врачи, медсестры и инженеры. Сфера здравоохранения имеет сложную инфраструктуру, включающую современные технологии доступа к врачам, диагностики и лечения, страхование, организацию больниц, человеческий фактор, социальные услуги и медицинское обслуживание на дому. Из-за их взаимовлияния при разработке решений для удовлетворения потребностей заинтересованных сторон необходимо учитывать комплексную перспективу.

Транспорт выставляет уникальные потребности, для обеспечения которых требуются новые инфраструктуры и системы, предоставление возможностей для интеграции с существующими системами. Необходимо удовлетворить потребности самых перегруженных городов и отдаленных сельских районов. По мере изменения способов транспортировки необходимо будет комплексно мыслить, проявлять творческий подход и приспосабливаться к изменениям. При развитии городской транспортной сети нужно синхронизировать потребности с доступной инфраструктурой и окружающей средой, с учетом возможного использования существующего природного ландшафта. В целях обеспечения безопасности гражданского населения необходимо будет улучшать отказоустойчивость и адаптацию деградации системы в ответ на природные и техногенные катастрофы для разработки надежной системы. При этом должен учитываться круг пользователей, услуг и условий эксплуатации.

Окружающая среда и критическая инфраструктура служат обществу в таких отраслях как энергетика, водоснабжение, связь, финансы и транспорт. Решение проблем в крупном масштабе (большой город или область) будет сложной задачей при моделировании, анализе и тестировании на городском уровне, уровне предприятия и отдельной системы. Включение взаимозависимостей между различными секторами может помочь системному мышлению в обнаружении будущих необходимых возможностей.

Роли Интернета вещей и кибербезопасности растут с развитием цифровизации процессов и услуг. Увеличение количества подключенных устройств в обществе может помочь улучшить качество жизни всех граждан. Однако улучшения в области безопасности должны идти в ногу с противодействием угрозам, чтобы гарантировать, что данные не будут повреждены и сохранена исходная информация. Системы, принимающие решения, должны учитывать системную, физическую, экономическую и социальную безопасность при разработке продуктов и услуг. Для большого количества взаимозависимых систем, соединенных вместе, которым требуются каналы питания и связи, необходимо решать проблемы с определением меняющихся требований, архитектуры и дизайна в крупных масштабах при ускорении времени развертывания в эксплуатацию.

Автономные интеллектуальные системы, к которым относятся беспилотные транспортные средства, робототехника, беспилотные летательные аппараты, заводские разработки и сборка, доставка лекарств человеком и системы интернет-торговли финансами, нуждаются в методических данных для решения сложных социальных и этических проблем, возникающих во время их разработки и эксплуатации. Этим системам необходимо реагировать на неожиданные, недетерминированные изменения в среде эксплуатации. Системный подход поможет безопасной реализации таких систем, меняющих окружающий мир.

Сегодня развивается внедрение «умных» производств, для соответствия растущим и меняющимся требованиям пользователей. Производственные организации и системы должны адаптироваться к идущим изменениям в скорости и масштабе для удовлетворения спроса. Новые продукты должны будут взаимодействовать с существующими системами, быть совместимыми, учитывать интерфейсы и обмен данными. «Умный цех» хранит, структурирует и анализирует большие объемы производственных данных, контролирует обеспеченность заказа перед запуском и сроки его исполнения. Система регистрирует оператора станка, выдает сменное задание, фиксирует состояние и загрузку оборудования, отображает текущее и расчетное время изготовления деталей или сборки узлов, наличие материалов и качество продукции. Комплекс позволяет анализировать причины простоя, фиксировать отклонения от расчетных технологических режимов и своевременно оповещать об этом ответственные службы производства. Кроме того, система помогает поддерживать исправное техническое состояние оборудования, следить за эффективностью работы персонала. Удается исключить человеческий фактор при получении и обработке информации от производственного ресурса (станок, материалы, персонал, качество). При этом на всех уровнях управления используются объективные данные, без человеческого фильтра в реальном масштабе времени.

Ностальгические предложения о возвращении в РФ советских управленческих структур, инженерных школ прошлого все еще находят место в средствах массовой информации, но прогресс диктует свои условия развития. Сегодня инженерная школа, как субъект технологического продвижения, должна подразумевать активно работающий коллектив, делающий реальную инновационную продукцию, исправляющий ошибки, набирающийся современного опыта и достигающий позитивных результатов. Процесс передачи опыта и способов решения проблем из поколения в поколение для становления инженерных школ существенно изменился и ускорился со временем. Интернет, системы управления знаниями, искусственный интеллект, цифровизация качественно изменили и продолжают трансформировать традиционные подходы к реализации высоких технологий. Растут скорости передачи информации, усвоения и передачи знаний, разработки новых продуктов, систем и услуг.

Сегодня в РФ набирает силу возвращение ведущей роли созидающих промышленных отраслей и специальностей, хотя недавно оставалось мало желающих терпеливо осваивать секреты творческой профессии участников создания инноваций. Разработка и внедрение на рынок высокотехнологичных изделий является коллективным интеллектуальным творчеством. Но нужно знать и понимать, что создание новой продукции включает только 5% творчества, на 95% это четко организованный труд команды «ремесленников» различной квалификации. Эти задачи подвластны каждому желающему. Конечно, будущие творческие успехи и высокие заработки даются непросто, ежедневным напряжением сил и упорным решением рутинных проблем, которые везде и всегда появляются в неожиданном количестве.

Инженеры и менеджеры высокотехнологичных отраслей занимаются разработкой продуктов, изделий или систем. Они строят инфраструктуру окружающего нас мира. Не существует волшебного решения или процесса для создания любого сложного продукта. Даже создание такого простого изделия, как отвертка, из двух компонентов (стального хвостовика и пластиковой ручки), потребует рассмотрения многих вопросов по определению формы и размеров, характеристик поверхности, материалов для ручки и хвостовика, производственных процессов, и др. Сложность заметно растет для многофункциональных продуктов, таких как компьютеры, автомобили, самолеты, производственная нефтеперерабатывающая линия, где на производственных и сборочных предприятиях используется множество различных материалов, производственных процессов, сотни рабочих мест, инструменты, машины и люди.

Для реализации инноваций предприятие должно разработать стратегию. Стратегия определяет, чего фирма хочет достичь и как она хочет это сделать. Этим документом фирма отличается от своих конкурентов и планирует создать конкурентные преимущества в будущем. Бизнес-модель определяет реализацию стратегии. Например, продажа продуктов через Интернет или аутсорсинг производства относятся к выбору бизнес-модели поведения компании. То есть, бизнес-модель и стратегия различны, но находятся в тесном взаимодействии.

В стратегии нужно указать критерии, которые будут использоваться для отбора инновационных идей. Важными критериями являются новизна и осуществимость. Фактически, они немного противоречивы, так как более новые и оригинальные идеи, как правило, будут менее осуществимыми. Поэтому удобно рассматривать осуществимость как граничное условие, которое не должно быть ниже определенного уровня. И еще одним важным критерием является ожидаемая ценность продукта, поскольку компаниям больше нравятся инновации, приносящие высокие доходы. При этом масштаб идеи должен быть в пределах досягаемости ресурсов и возможностей компании.

Различают ряд категорий инноваций:

• базовые инновации, то есть новые продукты для рынков;

• новые продукты начинающих предприятий для рынка, который уже обслуживается существующими продуктами;

• новые продукты для текущего рынка, предлагаемые существующим клиентам;

• расширение или улучшение существующих линеек продуктов;

• высокая заметность изменения стиля существующих продуктов.

Как правило, инноваторы часто создают неопределенность в начале проекта, но обычно стараются уменьшить ее как можно скорее. На этапе реализации фокус приходится на соблюдение сроков, управление проектами, рекламу и практический стиль управления, ориентированный на исполнение. Постепенные инновации означают, что фирма вносит небольшие изменения в существующие продукты, услуги или бизнес-модели. Радикальные инновации означают, что фирма выходит на совершенно новые рынки, применяет новые компетенции и более радикально отходит от существующих продуктов, услуг и бизнес-моделей. Уровень неопределенности относительно низок в первом случае и относительно высок при радикальных инновациях.

Технологические инновации могут являться новыми, при этом выполнять ту же функцию, что и существующие продукты. Например, цифровые часы были технологической инновацией по сравнению с традиционными аналоговыми часами, они выполняли ту же функцию для тех же клиентов, но применяли другую технологию. Первый iPhone был радикальной инновацией, в частности, за счет объединения технологий, ранее не использовавшихся вместе, и создал новый рынок, поскольку клиенты приобретали продукт с совершенно новыми функциями. Архитектурные инновации радикально меняют интерфейсы. Например, лежачий велосипед является архитектурной инновацией по сравнению с традиционным, поскольку в нем используются те же компоненты, но они устроены по другому. Модульные инновации меняют компонент, не меняя при этом большинство интерфейсов. Например, вегетарианский бургер является модульной инновацией по сравнению с гамбургером, где мясо заменяется, а все остальное (хлеб, обслуживание) остается прежним.

Инновации в сфере услуг фундаментально отличаются от инноваций в продуктах. Основные факторы отличий услуг от продуктов:

• неосязаемость;

• неотделимость услуги от поставщика;

• неоднородность;

• скоропортящиеся (ограничения во времени);

• права собственности.

Приведем пример услуг, предоставляемых телекоммуникационными компаниями. Новый телефон является продуктом, а доступ к телекоммуникационным услугам посредством SMS и данных осуществляется через определенный тарифный пакет, который является нематериальной услугой. Услуга также неотделима от компании, поскольку потребитель должен стать подписчиком конкретного оператора мобильной сети, прежде чем он сможет пользоваться услугами. Качество услуги может различаться для разных типов мобильного телефона и пользовательского интерфейса. Услуги по своей природе являются скоропортящимися, производятся и потребляются одновременно. Право собственности на услугу не передается клиенту.

Услуги более уязвимы от конкуренции, чем товары. Их можно относительно легко скопировать, поскольку стоимость разработки услуг считается низкой, а содержание не защищено патентом. Радикально новый инновационный продукт копируется медленно. Технологическими барьерами, препятствующими быстрому копированию продуктов, могут стать новые операционные системы, потребность в значительных инвестициях, внедрение сложных продуктов, требующих специальных технологий ограниченного доступа.

Рассматривается ряд инновационных тем для реализации в XXI веке. Например:

• Гибридные солнечные элементы с повышенной эффективностью.

• Управление циклом использования азота, умные удобрения.

• Обеспечение доступа к чистой воде, опреснение, рекуперация воды, интеллектуальное орошение.

• Улучшение городской инфраструктуры, транспортных систем.

• Усовершенствованная информационная система здравоохранения, удаленный мониторинг пациентов, электронные медицинские карты.

• Разработка более эффективных лекарств, системы быстрой диагностики.

• Искусственный интеллект.

• Организация самовосстанавливающихся компьютерных систем, устойчивых к кибератакам.

• Обучающие образовательные системы открытого типа.

При этом следует понимать, что лидерство страны в области науки, техники и экономики не зависит от того, насколько интенсивно её граждане играют в компьютерные игры, заказывают еду по интернету или делают покупки онлайн.

Системным подходом называют комплексную методологию решения проблем разработки и управления системами. Он фокусирует внимание на общей картине и конечной цели, восприятии свойств системы в целом, а не ее отдельных частей. Системный подход поддерживает понимание того, что поведение любого элемента системы может влиять на другие элементы, и ни один элемент не может эффективно функционировать без помощи других.

Системный подход к решению сложной задачи рассматривает её как систему, в которой выделены компоненты, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты функционирования, а цели каждого из компонентов определены, исходя из общего предназначения объекта. Реализация системного подхода осуществляется путём выполнения определённых действий при проведении исследований, однако в каждом действии этот подход должен присутствовать для представления всех внешних и внутренних факторов в виде единого интегрированного целого.

Системный подход определяет элементы системы. Это включает определение подсистем, компонентов и частей создаваемой конечной аппаратной или программной системы, а также рабочих задач, ресурсов, организации и процедур проекта. Проектирование новой системы требует знания не только ее элементов, но и понимания того, как они взаимодействуют. Модели системы используют, чтобы понять, как взаимодействуют элементы, и как изменение элементов и их отношений влияет на поведение и результаты системы.

Наконец, системный подход уделяет важное внимание управлению системой, той функции, которая учитывает все другие аспекты системы (цели, окружающую среду и ограничения, ресурсы и элементы) при планировании и контроле.

---

Комплексный взгляд на ситуацию позволяет результативно учесть следующие факторы:

1. Цели и критерии эффективности системы в целом.

2. Окружающая среда и ограничения системы.

3. Ресурсы системы.

4. Элементы системы, их функции, свойства и показатели эффективности.

5. Взаимодействие между элементами системы.

6. Управление системой.

В системном подходе часто используют два технических приема. Декомпозицией называют иерархическое деление сложной задачи на ряд частных подзадач, объединённых общей целью, для облегчения совместной обработки всей информации с требуемой степенью точности решения задачи. Разделение проектирования и производства системы на функции и подфункции гарантирует, что система будет спроектирована и построена для удовлетворения ее целей и требований. Разделение проекта на небольшие рабочие элементы или задачи лучше гарантирует, что проект будет спланирован и управляться для достижения целей проекта.

Итеративный подход к решению дает возможность избегать ошибок и добиваться требуемой точности решения задачи. То есть при решении задачи используют несколько итераций, или многократный повтор с внесением новой информации, полученной на предыдущих циклах.

Системное мышление выросло из системного подхода, согласно которому системы рассматривают как открытые; чтобы увидеть, как они действуют в едином целом в своей среде и контексте (содержимом).

---

Выделяют две части системного мышления:

• Системное мышление, которое означает думать о системе в целом, чтобы понимать ее. Система, которая должна быть понята, объясняется с точки зрения ее роли или функции в содержащей системе. Большая картина включает содержание для системы, окружающей среды и предположений. Оперативность отражает, что делает система, как описано в сценариях.

• Систематическое мышление дополняет предыдущее методичным, шаг за шагом, обдумыванием задач. Например, понимание проблемной ситуации, определение причины нежелательности ситуации, предложение вероятного решения проблем, связанных с устранением такой ситуации.

С функциональной точки зрения системное мышление, и умственные способности индивида вообще, можно декомпозировать на четырех уровнях:

1. Восприятие: способность наблюдать и использовать внимание.

2. Сохранение: способность запоминать и вспоминать.

3. Рассуждение: умение анализировать, визуализировать, сравнивать и решать.

4. Креативность (творчество): способность предвидеть и генерировать идеи.

Ключевые точки системного мышления включают:

• осознание зависимостей инженерного проекта, то есть ограничений дизайна и то, как продукт будет использоваться;

• непрерывное взаимодействие с заинтересованными сторонами для сопоставления входных данных и последствий принятия решений проекта;

• учет неопределенности, ее последствий, использование информации, когда возникают проблемы, оценку сопутствующих рисков на уровне технологии, уровне интеграции и системном уровне;

• управление процессами и людьми, и взаимодействием между ними, чтобы сбалансировать обратную связь, рассматривая систему в ее широком окружении и среде эксплуатации;

• использование итераций и обратной связи, циклический подход с суммарными результатами;

• инженерную культуру как нормы поведения команды «я могу это сделать», приоритет доверия к участникам команды, и эффективные каналы связи с возможностью признания лучшего решения;

• документирование управления знаниями, результатов верификации и валидации;

• устойчивость к неудачам, адаптацию фактов и размышления о причинах неудачи, вместо того, чтобы тратить время на поиск виноватых.

В системе есть много мест, где можно вмешаться, используя системное мышление при исправлении ситуации. Вмешательства более низкого уровня могут быть привлекательными, однако не обязательно приводят к изменениям в структуре системы, то есть не меняют ее характер поведения с течением времени. Вмешательство на самых высоких уровнях системы является более трудным, поскольку для этого требуются более высокие уровни сложности и сопутствующие способности. Такой путь с большей вероятностью приведет к системным изменениям с течением времени.

Для решения сложных проблем на уровне организации и высоких систем крайне важно, чтобы команды могли учиться вместе. Именно команды, а не отдельные люди, являются фундаментальной единицей обучения организационных систем. Чтобы успешно ориентироваться в сложных условиях, людям необходимо иметь возможность отказаться от своих привычных моделей отстаивания того, во что они верят, и поиска единственного правильного ответа в пользу коллективного исследования и совместного мышления. Хотя обучение на системном уровне может оказаться трудным, оно жизненно важно для процесса воздействия на устойчивые изменения.

Продукт можно определить как аппаратное обеспечение, программное обеспечение, или их интегрированную комбинацию, которые люди используют для выполнения одной или нескольких функций. Выполняя свои функции, изделие расширяет возможности людей по выполнению определенных задач. Например, швейная игла помогает сшивать и шить одежду. Гаечный ключ позволяет затянуть гайку. Холодильник позволяет хранить продукты для продления срока их хранения и замораживать продукты. Автомобиль позволяет путешествие на дальние расстояния. Таким образом, любой продукт должен удовлетворять потребности своих клиентов, клиенты должны любить его и получать удовольствие от его использования.

Для удобства разработки сложных изделий их можно разложить на компоненты по функциям. Молоток представляет простое изделие, которое состоит из двух компонентов: головки молотка и рукоятки. Более сложный продукт, бытовой холодильник, состоит из десятков модулей: корпус (с отделениями, дверцами и уплотнениями, ручками, изоляцией и колесами); система охлаждения (хладагент, компрессор, трубки, теплообменник); электрическая система (проводка, электродвигатель, лампочки и выключатели); и система управления (термостат, датчики температуры и исполнительные механизмы). Легковой автомобиль обычно состоит из примерно 10 тысяч компонентов и содержит множество систем, таких как система кузова, система трансмиссии, система шасси, электрическая система, топливная система, система климат-контроля, система освещения, и т. д. Вертолет может насчитывать до 70 тысяч деталей.

Программный продукт содержит набор строк кода (инструкции для компьютера). Сложные программные продукты также можно разделить на различные модули, подпрограммы для выполнения определенных функций и вычислительных задач, а также для управления их разработкой, отладкой и работой. ПО может храниться во внутренней памяти компьютера или в жестком изделии, типа карты флэш-памяти. Существуют и другие виды востребованной продукции, такие как продукты питания, химикаты, энергоносители, сопутствующие товары (например, бензин, электрогенераторы) и сложные произведения искусства (например, предметы декора зданий и помещений).

Клиентами называют людей, которые покупают и используют продукты. Каждый участник цепочки производства, получающий компонент от поставщика, может считаться покупателем. Затем система поставляется следующему покупателю, который собирает ее в свой продукт и продает конечному пользователю. В некоторых случаях покупатель может отличаться от фактического пользователя продукта. Например, грузовой автомобиль приобретается владельцем автопарка, который, в свою очередь, предоставляет грузовик для вождения сотруднику, как конечному пользователю. Лица, которые работают с продуктом для ремонта или обслуживания, также являются клиентами. Следовательно, продукт может включать множество поставщиков и клиентов, и при разработке продукта необходимо учитывать потребности всех клиентов. Основная цель разработчиков продукта должна состоять в том, чтобы тщательно определить своих клиентов и заинтересованные стороны, чтобы обеспечить удовлетворение их требований и проблем.

Процессом называют последовательность событий выполнения работ. Он обычно состоит из серии шагов или операций, которые выполняются с деталью (или заготовкой) или продуктом (или оборудованием) одним или несколькими операторами, такими как оператор-человек, робот, компьютер или оборудование. Операторы также могут использовать один или несколько инструментов (например, ручной инструмент, электроинструмент или программное приложение) при выполнении любой из задач.

Например, процессы разработки автомобильного продукта и последующей поддержки в эксплуатации включают следующие этапы:

1. Определение потребностей клиентов.

2. Планирование продукта, определение характеристик автомобиля и подготовка бизнес-плана.

3. Дизайн, создание концепции продукта.

4. Исследование рынка.

5. Выбор поставщиков и их интеграция в команды разработчиков продукта.

6. Доработка дизайна и подготовка плана верификации (проверки) продукта.

7. Проектирование автомобиля.

8. Детальный инжиниринг и тестирование.

9. Производственные (изготовительно-сборочные) процессы и проектирование технологической оснастки.

10. Создание прототипов для проверки.

11. Адаптация сборочного производства.

12. Проведение верификационных тестов на производственных прототипах.

13. Серийное производство и сборка автомобилей для продажи.

14. Испытания продукции для проверки качества.

15. Обучение дилеров и продажа автомобилей в автосалоны.

16. Маркетинговые акции, выпуск брошюр о продуктах, реклама и обучение дилеров.

17. Продажи клиентам.

18. Обслуживание, ремонт, гарантийные расходы и опросы клиентов.

19. Планирование обновлений модели или вывода продукта из эксплуатации.

Очень важно для выполнения работы спроектировать каждый процесс таким образом, чтобы он был эффективным для достижения наилучшей возможной производительности.

Разработка продукта (его конфигурация, размеры, компоненты, материалы, обработка поверхности, метод сборки, и т.д.) определяет процесс его производства. Затраты на производственное оборудование и инфраструктуру, как правило, намного превышают затраты на разработку продукта. Поэтому очень важно спроектировать продукт так, чтобы его можно было легко изготовить и собрать с наименьшими затратами и разбросом характеристик, которые влияют на его клиентов.

Одной из важных характеристик сложного продукта массового исполнения является большое количество общих компонентов, подсистем и даже систем с другими подобными продуктами (или семействами продуктов). Этот подход называют стандартизацией и унификацией. Например, шины, сиденья, двигатели, подвески, тормозные системы, электрические системы, источники освещения или даже автомобильные платформы в ряде автомобильных продуктов могут быть общими для многих моделей одного и того же производителя автомобилей и его компаний-партнеров. Аналогично поступают в конструкциях гражданских самолетов, компьютерной техники, и др.

Совместное использование компонентов и систем позволяет снизить затраты во всех категориях (например, проектирование и разработка продукта, производство, эксплуатация, ремонт и техническое обслуживание) в течение жизненного цикла продукта. Стандартизованные компоненты выигрывают от экономии затрат, поскольку они могут использоваться во многих продуктах многими производителями продуктов и во многих отраслях. Снижение затрат достигается за счет увеличения объемов производства общих компонентов и систем, и распределения постоянных затрат на большее количество производственных единиц.

1.3 Рождение замысла инновации

Каждый процесс разработки нового продукта начинается с генерации идеи инновации. Это процесс, в котором творческое мышление используется для создания замыслов различных новых продуктов. Исследования и разработки (далее НИОКР) в высокотехнологичных отраслях могут привести к созданию интеллектуальных прав, оформлению патентов, товарных знаков, или прорывным открытиям с долгосрочными преимуществами для компании.

Существуют различные варианты реализации НИОКР. Например, многопрофильная компания General Electric организовала единый исследовательский центр, где первичные НИР финансируются из прибыли управляющей компании. Далее результаты демонстрируют подразделениям бизнеса по принадлежности, и, в случае достижения соглашения, ОКР финансирует заинтересованный сектор компании. Например, владельцы интернет-магазина Amazon потратили значительные суммы на разработки в сегменте облачных вычислений и своего магазина без кассиров.

Модель, часто применявшаяся в СССР, подразумевала создание и деятельность в компании так называемого перспективного отдела. Он состоял из инженеров, которым поручались прикладные опережающие исследования в технических или промышленных областях по принадлежности бизнес-интересов компании. В отделе проводили собственные разработки и поиски во внешнем мире подходящих идей для создания будущих продуктов или улучшения уже выпускаемых изделий.

Сегодня существуют бизнес-инкубаторы и акселераторы, где корпорации инвестируют в стартапы (начальные этапы реализации инновации), предоставляют финансовую помощь и рекомендации предпринимателям в надежде, что в результате появятся инновации, которые они смогут использовать в своих интересах. Также возможны слияния и поглощения, или партнерства корпораций с малым и средним бизнесом, чтобы объединить усилия в использовании удачных разработок.

Руководителю проекта или программы необходима позиция по поводу инновационности принимаемых решений. Статистическое исследование, насколько разработчик должен быть изобретателен при создании системы, провел советский инженер Г. Альтшуллер, автор теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Сделан вывод, что большинство концепций и проектов есть модификации предыдущих с относительно малой новизной. Их следует разыскивать первыми. В качестве одного из ярких сегодняшних примеров можно привести появление в 2010 г. на рынке планшетного устройства компании Apple, стремительно завоевавшего умы покупателей в возрасте от 3 до 90 лет. В его конструкции не было использовано ни одного нового компонента. Планшет был собран с учетом правильно определенных требований будущих пользователей из известных на тот момент времени модулей.

Различают фундаментальные и прикладные НИР. Первые направлены на изучение фундаментальных основ явлений и идей. Прикладные исследования включают получение специфических знаний с определенной целью. Результатами могут стать определение и разработка новых продуктов, систем, эксплуатационных процессов, для последующей реализации. Успехи в области инноваций могут привести к повышению производительности продукции компании, что поможет увеличить прибыли на рынке, создавая дополнительное преимущество в опережении конкурентов, предвосхищая потребности или тенденции клиентов. В данной книге рассматриваются только задачи ОКР создания новых продуктов и систем с выходом на рынок.

Процесс генерации идей должен быть непрерывным, иметь конкретную цель, вовлекать всю компанию, включая ее клиентов, использовать различные методы, и не оценивать собранные идеи. На этом этапе нельзя критиковать идеи других, нужно быть свободным от шаблонов и генерировать как можно больше идей. Идеи для новых продуктов часто могут исходить от клиентов компании путем сбора информации об их потребностях и предпочтениях. Для этого следует задавать правильные вопросы, которые могут дать полную картину их предпочтений. Процесс сбора идей нужно дополнить исследованием рынка. Поставщики компании, дилеры, посредники или партнеры также могут быть бесценным источником идей для новых продуктов, поскольку именно они ежедневно сталкиваются с клиентами и могут получать от них информацию о продуктах компании и ее конкурентов.

По принципу отношения к конкурентной продукции инновации могут быть замещающими (предполагают полное вытеснение устаревшего продукта новым и тем самым обеспечение более эффективного выполнения соответствующих функций); либо прорывными (создают средства или продукты, не имеющие сопоставимых аналогов или функциональных предшественников). В части глубины замысла инновационный потенциал можно оценивать как радикальный, либо улучшающий (модифицированные продукты или услуги).

Часто создание оригинальных продуктов основано на появлении новых технологий. Стратегия компании должна определить, какие технологии развивать (определяется их влиянием на конкурентное преимущество продуктов), стремиться ли к технологическому лидерству или учиться у других, и следует ли использовать лицензионные (заимствованные) технологии, разработанные конкурентами. Управление технологическими инновациями включает набор установленных процессов и процедур, ориентированных на жизненный цикл использования товара или услуги для конечного пользователя или покупателя в среде, которая создается в результате разработки продуктов и услуг. Используют существующие требования для улучшения, изменения или иного продления жизненного цикла данных активов или находят альтернативные более дешевые товары и услуги, которые будут реализовать требования с похожей или аналогичной формой, соответствием и функциями. Инновации ориентированы на использование, а не на разработку, и цели поиска должны быть применимы к эксплуатации и техническому обслуживанию, а также продлению срока службы.

Поиск инноваций можно разделить на три фазы. Этап разведки включает в себя планирование и сбор данных, их обзор и интеграцию. Технический анализ часто опирается на несколько источников информации, чтобы создать надежную картину достижений в науке, технологиях и инновациях. Полезно провести первичную очистку собранных данных, использовать списки и таблицы для создания кратких полезных сводок собранных данных.

Этап технологического анализа включает получение знаний из данных, собранных для решения конкретных проблем инноваций или управления технологиями. Патенты включают много общего с другими источниками технологической информации, но имеют некоторые особенности и ограничения.

Этап выбора включает выдвижение вариантов на основе анализа технологий, а затем выбор правильных инновационных возможностей для организации. Ключом к выбору является создание конкретных метрик или оценочных карт для оценки доступных вариантов с использованием критериев, которые наиболее важны для целевых пользователей.

Области поиска можно сужать, конкретно выбирая, например, новый продукт (его конструкция или устройство, система и механизм), технологию (методы, способы); материалы, вещества; информационный продукт; постройку здания или сооружения; услуги различного типа.

Эмпирически обоснованное результатами поиска управление технологиями и выбор направлений работ лучше, чем исключительно интуитивное принятие решений. Выбор технологий опирается на сетевые источники НИОКР и пользователей, включая публикации по патентам. Эффективный анализ технологий достигается за счет целостного рассмотрения продукта, процесса, прогноза развития.

Основные результаты выполненных анализов включают дорожные карты; технологические индикаторы; исследования перспектив развития технологий; конкурентную разведку; прогнозирование и оценку технологий. В процессе поиска и отбора инноваций должны участвовать все заинтересованные лица:

• Специалисты по стратегическому планированию, для отбора новых технологий, имеющих ключевое значение.

• Руководители ОКР и спонсоры, для выявления пробелов в портфеле проектов, оценки достоинств новых предложений, информирования и взаимодействия.

• Разработчики и проектировщики новых продуктов, для помощи в выборе технологических альтернатив.

• Служба закупок, для помощи в оценке альтернативных продуктов и поставщиков.

• Менеджеры процессов, для консультирования по внедрению технологий.

• Менеджеры по поддержке эксплуатации продуктов, для выявления причин, лежащих в основе вероятных проблем с ППО.

• Маркетологи, для выявления новых возможностей использования продуктов и услуг.

• Специалисты по интеллектуальной собственности, для помощи в оценке возможностей патентования.

Для обеспечения конфиденциальности полученной информации технологический поиск должен выполняться собственными силами организации.

При рассмотрении вариантов предложений важно обращать внимание на ключевые моменты отбора технологий:

A. Решение «сделать или купить» технологию или ее компонент.

B. Оценку риска и его возможного снижения с точки зрения результата, а также стоимость, объем работ, сроки (позволит ли рентабельность инвестиций сделать что-то лучше, быстрее, дешевле конкурентов).

C. Приобретение технологии, как она закупается, доставляется, передается для использования, включая юридические ограничения, и требования к ресурсам для эксплуатации.

D. Эксплуатацию и техническое обслуживание, например, необходимость ежедневного технического обслуживания, объемы и интервалы ТОиР для поддержания товара или услуги в рабочем состоянии.

E. Общие критерии оценки инновации: потенциальную прибыль, существующую и потенциальную конкуренцию, размер и темпы роста рынка, уровень инвестиций, уровень неопределенности и степень риска.

F. Маркетинговые критерии: соответствие маркетинговым возможностям, маркетинговые коммуникации, привлекательность существующих рынков, анализ новых рыночных ниш, жизненный цикл продукции, устойчивость к сезонным воздействиям спроса.

G. Производственные критерии: соответствие производственным возможностям, время до начала коммерческой реализации, простоту и стандартизацию производства, доступность трудовых и материальных ресурсов, выбор технологических процессов, возможность производства по конкурентоспособным ценам.

Хорошие новые продукты не продаются сами по себе. Интегрированный успешный выход на рынок является результатом точного и умело выполненного маркетингового плана. Работы должны быть надлежащим образом обеспечены людьми и деньгами. Часто отличный новый продукт не достигает своих целей по продажам из-за нехватки достаточного количества ресурсов для запуска. Решающее значение имеет также эффективное послепродажное обслуживание. Участники этапа запуска инновационного продукта (отдел продаж, специалисты технической поддержки) должны быть членами проектной команды для понимания плана стартовых усилий, доступности ресурсов, критически важных для успешного запуска.

Чтобы новые продукты пользовались спросом, полезно ставить следующие цели:

1. Уникальный продукт должен обладать существенными преимуществами и ценностным предложением для клиента, а также фактором прибыльности.

2. Важен учет мнения клиентов и надежный маркетинговый план для ориентированного на рынок процесса создания нового продукта.

3. Выполнение предварительной проработки проекта является ключом к успеху, окупается комплексная проверка возможности реализации концепции до начала разработки.

4. Скорость выхода на рынок является важным фактором прибыльности. Нужно использовать способы ускорить разработку проектов, при сохранении качества исполнения.

5. Обеспечить хорошее соотношение цены и качества для клиента, снизить его общие затраты (стоимость владения или высокая ценность использования).

6. Получить превосходное качество продукции по сравнению с конкурентами. Быстро реагировать на меняющиеся потребности клиентов, при необходимости адаптировать исходный план действий. Продукт здесь означает не только физический продукт, но и весь набор связанных преимуществ, включая систему, сервис и поддержку продукта.

7. Реализация функций продукта относится к вопросам стоимости для разработчика. За преимущества продукта клиенты платят деньги. Часто эти два направления не совпадают. Полезно при определении преимуществ продукта учитывать те, которые клиенты считают ценными для себя.

Важным конкурентным преимуществом компании при продвижении на рынок высокотехнологичной продукции являются ссылки на ранее поставленную компанией на рынок продукцию, или референции. Это служит гарантией технологической готовности и надежности конструкции, подтверждая способность производителя создавать серийные модели сложных систем, выпускаемой в установленные сроки серии оборудования на высоком качественном уровне, обеспечивать монтаж и обслуживание продукции в течение всего жизненного цикла по конкурентоспособным ценам.

Иногда в моей практике инновационные решения обнаруживались в неожиданных местах. В 1990-е годы довелось решать задачу обеспечения электромагнитной совместимости при работе агрегатов авиадвигателя и самолетного борта. Встреча с представителями кабельного космического предприятия дала возможность решить задачу путем применения в конструкции готовой экранированной кабельной проводки. Несколько лет назад при создании системы нейтрального газа для самолета нам понадобился датчик измерения процента содержания кислорода в топливном баке. Требования осложнялись труднодоступным местом в баке для установки датчика, специфической атмосферой вокруг него, высокой точностью измерений и высокой надежностью в работе. Объявили тендер на инновацию. Две организации предложили некие решения, стоимостью выше всей системы в целом. Работа затормозилась из-за отсутствия ключевого датчика. На очередной выставке технического творчества молодежи нашли на стенде похожий по функциям датчик в виде керамической пуговицы с клеммами для вывода проводов. Коллектив кружка инноваций студентов Московского технологического университета во главе с преподавателем кафедры через месяц преподнес под ключ готовое решение нашего датчика, с комплектом нужной документации и материалами испытаний в заданной среде. Короткие сроки, скромная стоимость проведенной ОКР и цена датчика как продукта позволили успешно завершить важный контракт. Здесь сказалось, что прошлые конкурсанты брались за новую для них работу. Повезло, что удалось точечно попасть к профильным специалистам, да еще с готовым аналогом.

Для стратегической оценки высокотехнологичного проекта желательно прояснить несколько ключевых вопросов.

A. Защита прав интеллектуальной собственности, чтобы организация могла получить свои выгоды в виде ренты. Источником защиты могут быть патенты, торговые марки, коммерческие секреты, авторские права для доминирования на рынке.

B. Эволюционный или революционный дизайн. Во втором варианте нужно иметь возможность наблюдать довольно резкие изменения в предпочтениях клиентов.

C. Стоимость и скорость прототипирования. Чем быстрее фирма может экспериментировать с образцами новой продукции, тем выше ее шансы остаться впереди конкурентов или захватить большую часть рынка.

D. Важность наличия достаточных активов при реализации преимуществ, предоставляемых проектом, которые обеспечивают проникновение на рынок.

Как только преимущества продукта будут определены, можно инвестировать с опережением конкурентов, предпочтительно реализуя стратегическую ориентацию на поиск новой территории, а не на конкуренцию за установившийся сегмент рынка. Конечно, разработка продуктов с новыми идеями и технологиями рискованна, требует экспериментов и может потерпеть неудачу.

Одним из многих примеров инноваций в моей практике явилась разработка авариестойкой топливной системы для вертолетов. Большинство аварий вертолетов происходит на небольших высотах, и главную опасность для пассажиров представляет возникновение пожара из-за разлива топлива. Согласно международным правилам авиаперевозок конструкция топливных баков при заданной величине аварийной перегрузки не должна иметь разрушений, которые могли бы вызвать течь топлива и его возгорание. Задача ОКР состояла из нескольких частей: собственно разработка системы с заданными требованиями и необходимыми конструктивными особенностями, подбор соответствующих отечественных материалов, интеграция всех компонентов и испытания авариестойкой топливной системы. Были проведены поиски стойких к разрыву и проколу резиноподобных материалов, которые обеспечат работоспособность топливного бака при заданных условиях нагружения, и в широком диапазоне температур окружающей среды. Новые требования для агрегатов, расположенных вне баков, заключались в том, что они не должны были допускать разлива топлива при повреждении трубопроводов. При превышении рабочей нагрузки агрегат должен разрушиться только в заданном конструктором месте. Провели испытания разрушаемых узлов, фитингов и различных клапанов на герметичность, течи при открытом и закрытом положении клапанов. В различных климатических условиях проводили виброиспытания и испытания на разрушение конструкции. После интеграции провели испытания системы в целом путем сброса с заданной высоты на бетонную площадку. Работы были завершены успешно.

Инвестирование финансов в ОКР само по себе не гарантирует коммерческого успеха. Фирмы определяют, куда направить свои ресурсы, чтобы обеспечить коммерческую отдачу от своих инвестиций, какие соображения необходимо учитывать при формулировании продуктовой стратегии. Для решения таких вопросов руководству компании требуется найти баланс между следующими соображениями:

• Организация должна иметь представление о рыночных возможностях нового продукта, на каких конечных пользователей можно ориентироваться, и с какими конкретными преимуществами.

• Организация должна оценить возможности создания нового продукта, направленного на использование данной рыночной ниши. Существует рыночная неопределенность, воспримут ли потребители существенные преимущества, которые новый продукт может предоставить. Техническая неопределенность связана с тем, что проблемы разработки могут привести к увеличению расходов или задержке сроков внедрения. По статистике примерно 45% новых продуктов терпят неудачу на стадии создания работающего продукта. Еще 35% новых продуктов, которые были технически завершены, терпят неудачу из-за отсутствия признания на рынке.

• После преодоления двух вышеприведенных барьеров новый продукт компании столкнется с конкуренцией на рынке. Присутствие или потенциальная угроза со стороны конкурентов может существенно повлиять на решения фирмы по использованию и стоимости нового продукта.

На пути развития инноваций существуют различные риски. Определенные преимущества, но повышенные риски в прогнозировании принятия рынком влечет применение в новых продуктах радикальных инноваций. Под ними понимают решения, которые включают существенно отличную основную технологию, и обеспечивают прорывные потребительские преимущества по сравнению с предыдущими продуктами в отрасли. Например, компания General Electric (GE) активно занялась созданием новых бизнес-направлений, связанных с разработкой и выводом на рынок собственных цифровых решений, а также их использованием для повышения эффективности традиционного бизнеса. Было создано подразделение GE Digital, насчитывавшее несколько тысяч работников. Основными цифровыми продуктами компании стали системы, предназначенные для сбора данных в производстве и управления производственными процессами, и платформа промышленного интернета для сбора и анализа больших данных с выходом на многокритериальную предиктивную аналитику. Многомиллиардные инвестиции в создание и развитие цифровых продуктов ухудшили результаты компании значительно ниже ожиданий акционеров, что привело к негативным последствиям для менеджмента компании. Основными причинами неудачного опыта стали излишняя сфокусированность GE на масштабировании цифрового направления, а не на его качестве; необоснованно большие инвестиции в развитие; не оправдавшая себя ставка на расширение продуктовой линейки вместо повышения эффективности и ценности традиционного бизнеса за счет применения цифровых технологий.

Другой пример относится к семейству новых авиадвигателей, в которых компания Pratt-Whitney применила радикальную инновацию с расположением редуктора между вентилятором и турбиной внутри двигателя. Наряду с очевидными техническими преимуществами реализации такого решения (выше топливная эффективность, ниже шум), в эксплуатации компания столкнулась с многочисленными проблемами досрочного выхода из строя двигателей из-за нового компонента. Это повлекло большое количество внеплановых ремонтов и задержки поставок двигателей в авиакомпании, с выплатой штрафных санкций.

Предложение по созданию или разработке нового продукта обычно делают в формате бизнес-плана для получения согласия высшего руководства на утверждение программы продукта. Бизнес-план описывает детали предлагаемого продукта, временного плана реализации продукта, и потребностей в корпоративных ресурсах для его создания. В разработке участвуют отделы планирования продукции, проектирования, маркетинга и финансов компании.

Можно рекомендовать примерный набор шагов для выбора оптимальной позиции нового продукта:

1. Определить параметры продукта, наиболее важные для выбора потребителя в данном сегменте рынка.

2. Оценить предпочтения потребителей, чтобы понять, как каждый атрибут нового продукта влияет на общую полезность для покупателя, и важность компромисса между характеристиками и ценой.

3. Определить конкурентную среду, т.е. какие бренды и их продукты находятся в группе внимания потребителей.

---

4. Оценить долю рынка в текущих условиях для каждой конкурентной альтернативы. То есть, подсчитать в процентах число потребителей в выборке предпочтений продукта каждого конкурента, деленное на общую выборку.

Концепция нового продукта может быть нацелена в область, где он доминирует, или в область, где не доминирует ни одна из существующих альтернатив. При этом следует учесть, что потребители будут выбирать разные марки изделий, даже если цены на все марки будут равны.

Во многих случаях преимущества для конечных пользователей очевидны из физических свойств или характеристик продукта (например, более высокая скорость процессора компьютера экономит время и повышает производительность, больший объем памяти на жестком диске обеспечивает удобство хранения). В других случаях это не столь очевидно. Тогда может потребоваться изобретательность инженеров, чтобы преобразовать полученные выгоды в привлекательные физические атрибуты или функции. Например, желание, чтобы программное обеспечение было «более удобным для пользователя», чтобы автомобиль был «более безопасным», ноутбук был более легким или «эстетически привлекательным».

Занять выгодное положение на рынке могут внедренные продукты, которые воплощают в себе превосходные характеристики или качество по определенной шкале; или наиболее благоприятны с точки зрения потребительских вкусов; или которые продаются по более низкой цене. Примером является завоевание рынка корейскими автомобилями 2000-х годов за счет высокого качества и низких цен. Сегодня цены на корейский автопром поднялись, а по пятам шагают китайские поставщики с той же стратегией.

Следует уделять внимание следующим принципам обеспечения стратегического развития инноваций:

1. Разработка идентификации приоритетных отраслей с высокими показателями инновационной емкости;

2. Разработка и контроль системы материального стимулирования авторов инноваций;

3. Разработка создания пакетов инноваций, полученных на разных стадиях жизненного цикла изделий;

4. Разработка и контроль оценки конкурентоспособности планируемых, создаваемых и используемых инноваций;

5. Разработка системы ценообразования и капитализации инноваций.

Эти направления будут способствовать повышению конкурентоспособности экономической деятельности в высокотехнологических компаниях.

Часто преодолеть препятствие на пути создания объекта помогало очередное изобретение. В СССР на предприятиях под руководством всесоюзного общества изобретателей и рационализаторов всех желающих обучали теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). После обучения автор книги получил свидетельства почти на 40 изобретений. В разы больше заявленных идей оказались ранее запатентованы, но удовольствие от изобретательства было ощутимым мотиватором деятельности многих моих коллег.

В 1970-е годы при разработке двигателя для крылатой ракеты первого поколения не получалось решить задачу быстрого запуска двигателя при сбросе объекта. Из-за подачи большого количества топлива двигатель попадал в помпаж (аварийный режим), а при снижении порции пускового топлива запуск не успевал произойти до падения объекта на землю. Решить задачу помогло изобретение. Его идея заключалась в применении саморегулирования потоков воздуха между контурами компрессора в нужном направлении. Внутри двигателя в кольцевой разделительной перегородке между потоками воздуха на расчетном расстоянии от входа были выполнены отверстия определенного размера. В полете давление в потоках с обеих сторон отверстий было одинаковым, воздух протекал, не реагируя на отверстия. На режиме запуска давление в контуре внутри перегородки было выше, чем снаружи. «Лишний» воздух теперь не приводил к помпажу компрессора, а перетекал наружу перегородки по отверстиям в заданном размерами количестве, реализуя перепуск воздуха с авторегулированием, без движущихся частей.

В другой ОКР, по созданию мощного авиационного газодинамического лазера, нашей группе удалось реализовать ряд улучшений, важных для обеспечения работы системы, и оформить более десятка изобретений. В одном посредством оригинальной конструкции козырьков на выходе резонатора получилось защитить оптические зеркала от высокотемпературного потока газа, чтобы снизить их тепловую деформацию и повысить точность фокусировки мощного лазерного луча на выходе. В другом случае лопатки решетки диффузора при каждом запуске сильно подгорали на входе. На передних кромках лопаток температура торможения набегающего гиперзвукового потока при скорости в пять чисел Маха составляла 1400° С. Лопатки имели угол раскрытия входного клина всего 12°, чтобы уменьшить аэродинамические возмущения. С учетом прошлого опыта было принято решение обрезать клин на входе диффузорной лопатки. Набегающий поток «ощущал» через поле давлений геометрию последующей части тракта и самостоятельно перестраивался с минимальными потерями. Клинья лопаток перестали перегреваться, дефект был ликвидирован без применения охлаждения.

Многие корпорации расширяют традиционный круг инновационных интересов, в попытках найти новые прибыльные направления бизнеса. Например, европейский авиационный гигант Airbus интересуется следующими направлениями НИОКР:

• беспилотные летательные аппараты,

• спутниковая фотосъемка,

• телекоммуникации,

• технологии блокчейна и анализ данных,

• искусственный интеллект,

• кибербезопасность,

• системы виртуальной и дополненной реальности,

• робототехника,

• хранение и преобразование электроэнергии,

• новые производственные технологии,

• сенсоры и датчики,

• новые материалы,

• космические и спутниковые технологии.

Глава 2.Особенности системного подхода в ОКР

2.1 Системы и их жизненный цикл

Основными объектами создания инновационной продукции являются системы.

Системой называют интегрированный сплав людей, продуктов и процессов, обеспечивающий возможность удовлетворить требуемые нужды или цели.

Определение стандарта ISO/IEC/IEEE 15288 (2023 г.) уточняет это положение.

«Система — это совокупность частей или элементов (продукта или услуги), которые вместе демонстрируют поведение или значение, которых нет у отдельных составляющих».

Определение международного некоммерческого общества системной инженерии INCOSE (2019) дополняет формулировку.

«Спроектированная система разработана или адаптирована для взаимодействия с ожидаемой эксплуатационной средой для достижения одной или нескольких намеченных целей при соблюдении применимых ограничений. Может состоять из любого или всех следующих элементов: людей, продуктов, услуг, информации, процессов и натурных элементов».

Полноразмерная система включает все сопутствующее оборудование, средства, материалы, компьютерные программы, встроенное ПО, техническую документацию, услуги и персонал, необходимые для эксплуатации и поддержки в степени, необходимой для самостоятельного использования в предполагаемой среде.

Системы включают несколько типов:

• Физические системы, например смартфоны, планшеты, вертолеты, автомобили, поезда, самолеты, космические спутники, телевизоры, мосты, бытовая техника.

• Абстрактные системы, используемые людьми для понимания или объяснения идеи или концепции. Примеры: различные модели, уравнения, мысленные эксперименты, компьютерные игры.

• Системы общественной деятельности групп людей, взаимодействующих для достижения общей цели. Примеры: политическая система, социальные услуги, коммунальные службы, система здравоохранения, и т. д.