Практические аспекты реализации парадигмы  Национальной технологической инициативы России

А.С. Степанова,

магистр техн. и техн-ии, ser23n2005@yandex.ru,

С.Л. Степанов,

вед. инж.,

ОАО «Корпорация «Росхимзащита», г. Тамбов

Проведён системный анализ по разработке Национальной технологической инициативы, изменяющей между-народные стандарты. Особенности НТИ: рынок должен «весить» больше 100 миллиардов долларов за 20 лет и требуется вводить новые мировые стандарты. Описана структура глобальных возможностей зарубежных техно-логий будущего, обеспечивающая технологический скачок. Необходима подготовка к созданию «Фабрик будущего», для кастомизированной продукции. Приведен пример матрицы НТИ и тенденции снижения доходности.

 

The systems analysis on development of the National technological initiative changing is carried out international standards. Features of NTI: the market has to "weigh" more than 100 billion dollars in 20 years and it is required to enter the new international standards. The structure of global opportunities of foreign technologies of the future providing technological jump is described. Preparation for creation of "Factories of the future" is necessary, for the customized production the example of a matrix of NTI and a tendency of decline in yield Is given.

Введение

Актуальность. Национальная технологическая инициатива, заявлена Президентом Российской Федерации 4 декабря 2014 года в Послании к Федеральному собранию, как долгосрочная комплексная программа по созданию условий для обеспечения лидерства российских компаний на новых высокотехнологичных рынках, определяющая структуру мировой экономики в ближайшие 15-20 лет с целью развития за горизонтом обозримой перспективы [1,2]. В июне 2015 г. в Петербурге, на экономическом форуме, рассматривался вопрос: «Национальная технологическая инициатива» (НТИ), причем критериями отбора НТИ в России были приняты:

v рынок должен «весить» больше 100 миллиардов долларов в горизонте 20 лет;

v возможность устанавливать новые мировые правила (мировые стандарты). На новом рынке не должно быть принятых технологических стандартов, мы должны создавать их сами для всего рынка. Результатом является – необходимость геополитических изменений НТИ;

v  исчезновение посредников, при этом убираются посредники между потребителем и заказчиком;

v  рынки стремительно замещаются на новые;

v необходимость применения программирования для управления новыми системами/изделиями.

Национальная технологическая инициатива

Мировая технологическая революция замещает сложившиеся отрасли и создает новые рынки и принципиально новые технологии. Агентство стратегических инициатив России предложило направления развития НТИ. В табл. 1 показаны группы рынков и группы технологий [1].

Таблица 1

Национальная технологическая инициатива

Группа «Рынки»

Группа «Технологии»

Р1. EnergyNet (распределенная энергетика от personal power до smart grid, smart city)

Т1. Цифровое проектирование и моделирование

Р2. FoodNet (системы персонального производства и доставки еды и воды)

Т2. Новые материалы

Р3. SafeNet (новые персональные системы безопасности)

Т3. Аддитивные технологии

Р4. HealthNet (персональная медицина)

Т4. Квантовыe коммуникации

Р5. AeroNet (распределенные системы беспилотных летательных аппаратов)

Т5. Сенсорика

Р6. MariNet (распределенные системы морского транспорта без экипажа)

Т6. Мехабиотроника

Р7. AutoNet (распределенная сеть управления автотранспортом без водителя)

Т7. Бионика

Т8. Геномика и синтетическая биология

Т9. Нейротехнологии

Р8. FinNet (децентрализованные финансовые системы и валюты)

Т10. BigData

Т11. Искусственный интеллект и системы управления

Р9. NeuroNet (распределенные искусственные компоненты сознания и психики)

Т12. Новые источники энергии

Т13. Элементная база (в т.ч. процессоры)

 

Взрывное развитие и распространение новых технологий, их проникновение во все сферы человеческой деятельности приводят в настоящее время к быстрым и драматическим изменениям на глобальных рынках в самой структуре и характере современного промышленного производства и экономики, что определяет сценарий локального технологического лидерства. Возможны серии «нишевых» высокотехнологических проектов в тех

сферах, где страны-лидеры в силу недостаточных заделов, высоких рисков и пр. не проявляют активности [2].

В качестве примера, рассмотрим будущее глобальное изменение индивидуальных средств защиты (СИЗОД)

табл. 1, как составляющую глобальных изменений. Видно, табл.1, что развитие СИЗОД в НТИ возможно по группе Р3 - SafeNet (новые персональные системы безопасности) и по группам технологий Т1-Т6, Т10-Т11. Аналогично, для своего перспективного рынка и перспективных технологий, каждый должен выбрать свои нужные решения.

Старт НТИ происходит во время разворачивающейся глобальной технологической революции. Переход к новому технологическому укладу приведет к формированию в мире в течение ближайших 10–20 лет совершенно новых крупных рынков, предлагающих потребителям передовые технологические решения и принципиально новые продукты и сервисы [3].

Большинство западных технологических стратегий используют в качестве ключевой прогнозной точки 2035 год – ближайшие десять лет они отводят на доработку технологических решений и вывод на рынок новых продуктов, а следующие десять лет уйдет на раздел мирового рынка и замещение существующих технологий [4].

Центр изучения сложных процессов Университета национальной безопасности США полагает, что в современном мире, Америке противостоит новый класс сложных стремительных вызовов, которые опережают способность существующей системы управления ответить на них и «выиграть будущее» [5]. Сверхсложная структура этих вызовов, отягощенная скоростью протекающих изменений, представляет собой взаимопереплетённую, взаимозависимую сеть сложных событий и реакций на них ключевых игроков [3,5,6].

Для обеспечения сценария локального технологического лидерства, выдвигается стратегия нахождения новых возможностей, реализуемая в НТИ, позволяющая создавать новые ценности для потребителей, вместо стратегии достижения конкурентных преимуществ [7].

Объектом исследования являются Национальная технологическая инициатива.

Цель работы  – синтез новых высокотехнологичных рынков и технологий НТИ до 2035 года.

Задачами работы являются:

·      системный анализ в области технологий, обеспечивающих решения принципиально новых вопросов, осуществляющих прирост кпд системы и значительное снижение нужных ресурсов;

·      оценка существующих технологий для синтеза принципиально новых образцов с ранее недостижимыми возможностями, с оценкой альтернатив, включая обеспечение полного жизненного цикла и управления им;

·      обоснование подходов и разработка предложений по формированию требований к технологиям проекти-рования и управления, с обеспечением минимальных потерь (большей робастности), обеспечивающих технологический скачок – вытеснение старых технологий из производства и замена их более производительными.

·      подготовка к созданию «Фабрик будущего (Factory of Future, FoF)» - производственных площадок нового поколения по проектированию и созданию глобально конкурентоспособной и кастомизированной продукции нового поколения, высокотехнологичной продукции на основе цифрового моделирования и проектирования.

Решение

Академик Н. Н. Моисеев привлек внимание к принципиальному переходу от существующих технологий, неразрывно связанных с потреблением не возобновляемых ресурсов и иерархическими системами управления, к спектру технологий, позволяющих существовать не ближайшие десятилетия, а века, от иерархических структур к сетевым управляющим системам [7].

С капитализацией знаний ценности материального богатства медленно уступают место ценностям творчества [7]. Наименьшая доходность в добывающей промышленности, табл. 2. В табл. 2 показаны тенденции направления решений, предложенные в данной работе, в соответствии с рекомендациями [8]. Соответственно, организационные структуры бизнеса из вертикальных иерархий медленно преобразуются в горизонтальные холдинги. Главный же урок практики состоит в том, что в конкуренции побеждает тот, кто захватывает будущее, а не тот, кто контролирует пространство [8].

В современном высокотехнологичном изделии 80% его себестоимости это интеллектуальная составляющая, связанная с разработкой, и только 20% - материальная составляющая, связанная с его изготовлением.

Таблица 2

Выбор доходности при реализации Национальной технологической инициативы СИЗОД

 

В табл. 3 показан пример матрицы Национальной технологической инициативы СИЗОД. Выделены 10 основных будущих технологий СИЗОД, требующих государственной поддержки на проведение поисковых работ, НИОКР, ОТР для обеспечения мирового лидерство, для получения принципиально новых образцов, с ранее недостижимыми возможностями, обеспечивающие технологический скачок при резком повышении производительности труда, обеспечении минимальных потерь для создания «Фабрик будущего», по выпуску кастомизированной продукции отсутствующей на мировых рынках (создание новых рынков).

Таблица 3

Матрица «Национальная технологическая инициатива»

 

Для других систем/изделий могут быть выбраны другие технологии, обеспечивающие новые мировые рынки более 100 млрд. рублей за 20 лет и позволяющие создавать новые правила (Технологические коридоры) для всего мира во время разворачивающейся глобальной технологической революции.

Существуют два способа достижения конкурентных преимуществ при реализации НИОКР. Первый путь - сделать свои циклы действий более быстрыми. Второй путь - улучшить качество принимаемых решений, то есть принимать решения, в большей степени соответствующие складывающейся ситуации, чем решения конкурента.

Принимаем второй путь, так как это приводит к лучшим результатам, чем быстрые, но неадекватные или плохо просчитанные действия [9], рис. 1.

Известно, что для соответствия реальности необходимо выполнять действия в непрерывном цикле, особенно при долгосрочном планировании, во взаимодействии с окружающей средой, учитывая его постоянные изменения, принцип неопределенности Гейзенберга, вторую теорему К. Гёделя о неполноте и второй закон термодинамики [10].

Рис. 1. Сценарий локального технологического лидерства НТИ

При этом возможны серии «нишевых» высокотехнологических проектов в тех сферах, где страны-лидеры в силу недостаточных заделов, высоких технологических рисков и пр. не проявляют активности.

Международный уровень сравнения

Главным при оценке уровня НТИ России становятся сравнение глобальных возможностей зарубежных технологий будущего: DARPA, McKinsey, четвертой промышленной революции Германии. Мировыми тенденциями развития технологий являются создание центров превосходства по ключевым предметным областям, для лидирования на старых и вновь образуемых новых рынках принципиально новых технологий, систем и изделий. Разработка технологий и перспективных типов систем/изделий, отсутствующих на мировых рынках, должна соответствовать не только 6-му технологическому укладу, но и перспективным зарубежным технологиям будущего (США, Германия):

v 7-ми технологическим приоритетам - DARPA, МО США, до 2020 г. [11];                              

v 12-ти технологиям будущего – McKinsey Global Institute, до 2025 г., США [12];

v 16 технологий top-technology (метатехнологий) – RAND Corporation. до 2025 г., США [13].

Формализация

Модель предметной области функционирования, учитывающая изменение переменной h, назовем обобщенной моделью расширенного множества состояний функционирования (РМСФ) развивающейся системы (РС). Модель РМСФ задается в виде:

.                                                      (1)

В общем случае в модели (1) при изменении h могут меняться размерности и состав векторов Z, X и Y. Таким образом, в модели РС на множестве H учитываются два рода процессов. Процессы первого рода связаны с из-менением переменных, характеризующих необходимые операции/технологии, измеряемые значения показателей производительности системы (кпд). Состояние системы относительно этих процессов в каждый момент времени определяется вектором z, а требуемые значения выходной переменной y обеспечиваются вектором управления, входящим в состав x. Процессы второго рода отражают изменения параметров, структуры и условий фун-кционирования системы. Совместное рассмотрение процессов первого и второго рода позволяет более полно исследовать свойства систем, решая задачи повышения их эффективности и устойчивого развития.

Важной особенностью развивающихся систем РМСФ является то, что состав множества H  претерпевает из-менения во времени, то есть множество H следует рассматривать, как функцию H(t). Такое множество H(t) назовём динамичным или нестационарным. Изменение состава H(t)  может вызываться следующими причинами: добавление новых частей сложной системы или числа выполняемых функций, расширение сферы условий эксплуатации, появление новых угроз на пути эвакуации. При эволюции множества H соответственно изменяются и значения вероятностей состояний функционирования, как за счет появления новых значений h, так и вследствие степеней воздействия отдельных состояний.

В зависимости от особенностей РМСФ возможны разные классы моделей, используемых при решении задач управления развивающимися системами. Использованы наиболее часто востребованные модели [14]. Состав и формирование множеств  описаны в [15]. Для систем  понятие неизвестности траектории  следует понимать в том смысле, что либо новые состояния h не идентифицируются, либо изменения h не могут быть использованы для коррекции принятого в момент времени t0 решения.

Множества  и  имеют более сложную структуру, которая претерпевает изменения во времени. В основе нестационарного множества H(t) лежит множество  для начального момента времени t0 . Учитывая планируемые изменения архитектуры развивающейся системы, возможные проявления новых воздействий внешнего окружения, множество  дополняется новыми состояниями (множество ).

Введение новых состояний может быть связано с различными внешними факторами. Определение вероятно-

стей  для  множества  производится при каждом изменении состава , традиционно.

В отдельных случаях состав множества  может сохраняться во времени , однако вероятности состояний  изменяются. Это может быть связано, например, с возрастанием вероятности разрушений техногенного характера в зоне эвакуации.

В соответствии с рассматриваемой классификацией используют шесть классов моделей на множестве

.                                                    (2)

Модели  могут быть представлены дифференциальными уравнениями с разрывной правой частью (уравнения Каратеодори), в том числе, при задаваемых (программируемых) моментах переключений   и другими видами [14].      В общем случае модели системы при решении одних задач (или при одних ситуациях) могут иметь свойства одного класса, а при решении других задач - другого. Наиболее важными для исследования РС СИЗОД являются модели пятого и шестого классов. Их исследование имеет существенные особенности [14]. Главным признаком нашего подхода является доминирование роли сложной системы и сложного продукта: метатехнология и метасистема.

Системный подход к управлению не дает ответа на вопрос, почему система с аналогичным строением и в одной и той же внешней среде значительно отличается по результатам функционирования. Он ориентирует на объединение в целостную метасистему и/или объекта, на выявление многообразных типов связей и сведение их в единую картину. Эту проблему решают ситуационным анализом, используя различные методы и концепции с учетом ограничивающих факторов: технологических, человеческих, ограничения в постановке задач мирового лидерства (ограничения по ресурсам) и для  поставленных целей управления.

Заключение

Выбор в мире основных направлений для развития техники (технических систем) и технологий, в настоящее время, делается до 2035 года и далее, определяя  тенденциями развития ведущих мировых отраслей.

·      проведён системный анализ по использованию национальной технологической инициативы, обеспечивающей решение принципиально новых задач для высокотехнологичных изделий, при организации структур технических и программных средств проектирования и управления, изменяющие международные стандарты;

·      при разработке парадигмы национальной технологической инициативы следует применять стратегию нахождения новых возможностей, позволяющую создавать принципиально новые ценности для потребителей, вместо стратегии достижения конкурентных преимуществ;

·      сверхсложная структура глобальных возможностей зарубежных технологий будущего определяет необходимость оценки существующих технологий для синтеза принципиально новых образцов с ранее недостижимыми возможностями, с оценкой альтернатив, обеспечивающих технологический скачок;

·      возможны «нишевые» высокотехнологические проекты в тех сферах, где страны-лидеры в силу недостаточных заделов, высоких технологических рисков и пр. не проявляют активности;

·       при разработке новых технологий необходима подготовка к созданию «Фабрик будущего» по выпуску глобально конкурентоспособной и кастомизированной продукции нового поколения, высокотехнологичной продукции на основе цифрового моделирования и проектирования.

На основе глобальной науки и технологий, России необходимо выбрать опережающий спектр сложных систем и сложных продуктов в новой парадигме НТИ, а разработка мировых стандартов обеспечит ее доминирование.

Литература

1.  Агентство стратегических инициатив. – http://asi.ru/nti/

2.  Национальная технологическая инициатива. – http://www.nti.one/

3.  ИЦ "Центр компьютерного инжиниринга" СПбПУ. Национальная технологическая инициатива. –http://fea.ru/compound/national-technology-initiative

4.  Постановление Правительства РФ от 18 апреля 2016 года № 317 «О реализации национальной технологической инициативы». – http://government.ru/docs/22721/

5.  Вайно А.Э., Кобяков А.А., Сараев В.Н. Образ Победы. – М.: Институт экономических стратегий РАН, компания «GLOWERS», 2012. — 140 с.

6.  М.В. Ковальчук. Конвергенция наук и технологий – прорыв в будущее / «Российские нанотехнологии», № 1-2, 2011. – С. 13-23.

7.  Курдюмов С. П. Нелинейная динамика и проблемы прогноза/С. П. Курдюмов, Г. Г. Малинецкий // Вестник РАН.– 2001.– Т. 71, № 3. – С.210-232.

8.  Девятов А. П. Путь Победы в войне смыслов. – www.nebopolitica.ru

9.  Мусин М.М., Губанов С.С. Новая индустриализация. Прогресс или регресс. // Сверхновая реальность, № 6, 2013. – С. 20-27.

10.  Ивлев А.А. Основы теории Джона Бойда. Принципы, применение и реализация. –http://www.milresource.ru/Boyd.html

11.  Прогноз технологических  приоритетов DARPA до 2020 года. – http://www.darpa.mil/our_work/

12.  McKinsey Global Institute. Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy. URL: http://www.mckinsey.com/Insights/MGI (дата обращения 14.09.2016).

13.  The RAND Corporation. The Global Technology Revolution 2020, Executive Summary. Bio/Nano/Materials/ Information Trends, Drivers, Barriers, and Social Implications. URL: http://www.rand.org/pubs/monographs/ MG475.html

14.  Блохин А.Н. Моделирование развивающихся систем на множестве состояний функционирования // Вестник ТГТУ. 2009. - Том 15. № 1. – С. 17-20.

15.  Дворецкий С.И. Моделирование систем: учебник / С. И. Дворецкий, Ю. Л. Муромцев, В. А. Погонин, А. Г. Схиртладзе. - М.: Издательский центр «Академия». 2009. - 320с.