От систем проектирования и ТПП к мегасистемам систем проектирования нанопродукции (на примере наноплёнок)

А.С.Вохидов,

к.э.н.,

Л.О. Добровольский,

ООО «АВТОСТАНКОПРОМ», г. Санкт-Петербург

В абстрагированной от конкретных производственных проблем форме приводится взгляд на общее положение дел с созданием систем проектирования. Всё, что создаётся трудом человека, является воплощением проекта. Идеология и философия проекта любой системы должны отвечать морально-этическим нормам: для чего и во имя чего проект той или иной системы ( финансирования, безопасности, здравоохранения, налогообложения и т. д.). Совершенствование систем проектирования в перспективе может привести к возникновению мегасистем проектирования, способных создавать энергоэффективные механизмы и оборудования с применением нанотехнологий.

In abstracted from specific industrial problems is a form of opinion on the overall status of the creation of systems design. Everything that is created by human resourses, is the epitome of the project. Ideology and the design philosophy of any system must meet the moral and ethical standards, Why and for what the project of a system (finance, safety, health, taxation, etc.). The improvement of design in the future could lead to the design megasistem able to create effective mechanisms and equipment using nanotechnology.

Системы проектирования (СП), технологической подготовки производства (СТПП) и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (СУЭЖЦПП) – это всё объекты, к которым мы вправе прилагать мерки и критерии, установленные основателями учения о системах в обобщающем значении понятия «система». Реальность окружающего нас мира такова, что всё чаще и чаще мы слышим о масштабных сбоях в различных сферах деятельности, носящих (сбоях) именно системный характер, в том числе применение нанотехнологий.

Техногенные катастрофы, катастрофы на транспорте (в т.ч. аэрокосмическом), сбои в банковских и валютных системах, сбои в системах образования, налоговой, страхования, безопасности, миграционной политики и занятости населения и т.д. и т.п. – все эти сбои (в масштабах континента или отдельной зоны региона одной страны) в подавляющем числе случаев объясняются причинами, носящими системный характер. Когда сбой в системе становится очевидным, начинаются post factum поиски причин сбоя и на повестку дня выступает необходимость проведения системного анализа – последовательных действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы.

Объединяющим фактором для всех этих и других (в т.ч. прикладных – научных, производственных, учебных) систем является источник их происхождения – человеческий интеллект с присущей ему устремлённостью к совершенствованию и оптимизации, теперь – уже на уровне «нано». Появление новых материалов и технологий в наноиндустрии меняет облик и уровень техники и предметов потребления не только в сугубо гражданской (бытовой) сфере, но и, в бόльшей степени, в сфере создания специальной техники, средств связи и обнаружения. Одним из наиболее употребительных понятий в эпоху быстрых изменений становится понятие потенциала, тесно связанное с понятием человеческого интеллекта. Это чрезвычайно ёмкое понятие суммирует возможности роста в той или иной сфере, которые для своей реализации требуют тех или иных общественных (социальных, экономических, политических и т.д.) условий. Потенциал роста не всегда означает наличие роста в данный момент. Динамика движения количественных показателей потенциала дает возможность создания спектра, веера прогнозов. Каждый из них связывается с предположениями о том или ином воздействии внутренних и внешних факторов на рассматриваемый процесс (и, конкретно – на процесс замышления и реализации новых СП, СТПП и т.д.) с привлечением инструментария для расчётов математического ожидания и определения областей и размеров ожидаемого ресурса и погрешности, которая (погрешность) в случае непредсказуемо большой величины может привести к катастрофическим последствиям (особенно в сферах социальной политики).

Понятие потенциала употребляется все более широко: экономический, военный, промышленный потенциал, потенциал плодородия почв, демографический потенциал и т.д. Проектирование новых или реконструкция действующих систем в этих и других сферах неизбежно происходит на фоне или в отражении реально достигнутых показателей и неизменно соотносится с виртуально существующим, пугающим и притягивающим одновременно призраком-невидимкой, именуемым Потенциалом. Важнейшей чертой «экспансии» этого понятия является переход к интегральным показателям в понимании и измерении потенциала.

Наиболее известным и важным интегральным показателем, разработанным под эгидой ЮНЕСКО (1990 г.) и широко применяемым в международных сравнениях, является индекс развития человеческого потенциала (ИРЧП). Приобретенный при выработке ИРЧП опыт имеет для обсуждения проблем создания систем проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта существенное значение.

К примеру, при создании программ проектирования различных систем в алгоритм включается блок ресурсосбережения (обеспечение износостойкости, антикоррозионности, защиты от радиации, плесени и придания гидрофобности), имеющий существенное значение для расширения функциональных возможностей изделий на базе применения наноразмерных пленок (в том числе получаемых на основе фторсодержащих поверхностно-активных веществ — так называемых «эпилам»). Расширение сфер применения указанных плёнок – частный случай возможного применения последних достижений наноиндустрии в проектировании всевозможных систем (ТПП, повышения жизнеспособности промышленного продукта и др.), когда проектировщики рука об руку с технологами и конструкторами закладывают в проекты и новые материалы, и новую идеологию.

Разработана и научно обоснована обобщенная система показателей, характеризующая количественные и качественные характеристики социально-экономической дифференциации социального развития; в этой области особенно заметно влияние системы международных стандартов, определяющих уровень развития технологий в стране. Ориентация на требования этих международных стандартов может явиться системой маяков для российских авторов новых проектов, в том числе проектирования и производства - каких бы сфер они ни касались.

Проблемы создания совместных (межгосударственных) проектов систем (или совместных систем проектирования, говоря обобщённо) возникают, лишь только будущие вероятные партнёры приоткрывают свои карты на обозрение компаньонам свои разработки, демонстрируя на деле свой ИРЧП. ИРЧП рассчитывается ежегодно для межгосударственного сравнения и измерения уровня жизни, грамотности, образованности, технологий (инноваций) и долголетия как основных характеристик человеческого потенциала, технологии, инноваций конкретной страны.

Принятая международным сообществом система подсчёта ИРЧП сегодня оказывает непосредственное влияние на возможность/невозможность участия российских производственных предприятий и научных центров в проектах, финансируемых Евросоюзом. Декларируется, что программа (система получения грантов) 7РП открыта для участия ученых и исследователей со всего мира. При этом отмечается, что Россия занимает особое место среди «третьих стран», участвующих в 7РП (под «третьей страной» подразумевается страна, не входящая в ЕС, и не являющаяся ассоциированным членом 7РП). Эта особенность заключается в том, что Россия на протяжении многих лет является лидером среди «третьих стран» как по количеству проектов 7РП с участием своих ученых, так и по объему финансовых ресурсов, получаемых от ЕС. Также Россия имеет статус страны-партнера по международному сотрудничеству (International Cooperation Partner Country), поэтому российские организации имеют такое же право получать финансирование от ЕС, как и организации из Европы. Таким образом, казалось бы отвлечённые рассуждения о связи ИРЧП, интеллектуального потенциала страны, инноваций, технологий и равноправном участии вероятных партнёров в межгосударственных проектах (в т.ч. в проектах всевозможных систем, что является предметом обсуждения настоящей конференции) приводят к однозначному выводу: реальное падение ИРЧП и интеллектуального потенциала в России.

Непрекращающиеся диспуты теоретиков и производственников по ключевым проблемам организации производства и внедрения инноваций не прибавляют ясности в общей структуре систем проектирования и взаимоувязки многочисленных проектов – начиная от проектов законов и кончая рабочей документацией конкретного проекта промышленного объекта или проекта финансовой структуры.

Системы проектирования (СП) как объекты, определяемые в пространственных и временных координатах, могут рассматриваться как вечные заложники указанных обстоятельств. Предназначенные для проектирования «передовые», «высокие» и «нано» технологии, отвечающие требованиям (подчас не вполне сформулированным на момент начала проектирования) будущего потребителя, сами СП обречены постоянно обгонять время, быть на голову выше предыдущего поколения СП, что уже само по себе априори создаёт ряд проблем перед создателями СП.

Успех проектирования во многом определяется идеологией и философией направления зарождающегося проекта при включении указанных ресурсо-энергосберегающих параметров. Во имя чего и для чего задумываются проект и к нему система проектирования – вот основные вопросы. Иначе, сложноструктурированное изделие оказывается под угрозой при воздействии агрессивных сред окружающей среды и области применения. Соотносится ли предполагаемый результат проекта с провозглашаемыми морально-этическими ценностями, с потребностями социума и общим уровнем технико-экономического и инновационного развития общества в данном конкретном пространственно-временном квадранте – об этом задумываются в первую очередь идейные отцы крупных проектов.

Одно из самых простых и распространённых определений СП – комплекс технических средств для проектирования конструкций и технологий с применением компьютерной техники. В частности, в комплекс специализированного программного обеспечения и оборудования для эпиламирования входят данные, касающиеся в параметрическом виде таких элементов, как, например, платы печатного монтажа, чипы, микросхемы, электронные блоки, робототехника, детали авиакосмической отрасли, машиностроения, нефте-горнодобывающей промышленности и т. д. Составной частью проекта должны быть прогнозы последствий как реализации самого проекта (СП), так, в бόльшей степени, и ресурса продукта, получаемого и улучшаемого посредством этой системы проектирования.

рис. 1. Параметры модификации металлической и неметаллической поверхности

Не исключено, что в один прекрасный момент уровень создания систем проектирования позволит этим системам создавать себе подобные системы, что приведёт к лишению проекта живого содержания и участия в нём человека. Естественным направлением, оправдывающим такую ситуацию, окажется создание мегасистем систем проектирования с большой долей вероятности проявления тенденции к самоорганизации, характерной для объектов неживой природы; модели такой самоорганизации могут принять любые формы (Х.Бенар, Б.Белоусов и А.Жаботинский и др.) и по сути подвести к подготовке механизмов к бесперебойному функционированию аппаратов с помощью искусственного интеллекта. Примеры таких ситуаций дают история компьютерной и вычислительной техники и Интернета.

Особенно актуально применение методов синергетики, когда создаются СП для реформирования экономических, производственных, и иных структур и структур планирования производства в общегосударственном масштабе.

Мало кто способен предсказать, к чему приведёт новый виток человеческого познания и развития технологий. За чисто утилитарным характером каждого из них скрывается тьма глубоко неясных связей и характеристик.

Базовые представления о СП подверглись существенным изменениям за последние 20-25 лет, особенно в области практической экономики. Проектируя новые модели технологической системы производства, специалисты инноваций не учитывают того, что отдельные параметры, включенные в проект, позволяют увеличить ресурс деталей и механизмов в несколько раз, а то и более, тем самым обеспечивая значимый синергетический эффект – что как в механике, так и в экономике позволяет увязывать действия законов физики окружающей среды. Системы проектирования в разных секторах в состоянии создать действенные модели, применимые к условиям новых технологических укладов.

Говоря о СП с введенными параметрами применения нанопродукции (нанопленок) как о продуктах, к которым также применимы понятия жизненных циклов и критерия жизнеспособности, с теоретической точки зрения представляется необходимым чётко сгруппировать сферы применяемости СП по секторам и изучать проблемы дифференцированно с учётом объективных особенностей СП каждого сектора (износостойкость — для машиностроения, гидрофобность — для электроники, бактерицидность — для медицины, и т.д.). Идеальным представляется положение, при котором создание СП в отдельном секторе тесно увязано и согласовано по главным параметрам с СП других секторов, что может быть сравнимо с гармоничным, взаимоуравновешивающим влиянием всех элементов экосистемы в планетарном масштабе.

Расширительное, многоплановое толкование понятия СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ должно подвести участников конференции к необходимости в самом ближайшем будущем выработать действенные рекомендации для создания проектов в главнейших секторах с предложенной структурой проектирования, особенно учитывая провальное положение в оборонном комплексе и в вопросах внедрения технологий в производстве. Этот фактор должен стать определяющим для идеологии и философии систем проектирования (не только в узко утилитарном понимании) на ближайшее десятилетие.