РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
2016, том 3, выпуск 4, c. 48–64
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ,
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ И СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕТРИИ
УДК 355/359
Формирование научно-технического задела
для разработки перспективных технологий
космического приборостроения
А. А.Романов
д. т. н., профессор
АО «Российские космические системы»
e-mail: romanov@spacecorp.ru
Аннотация. В статье представлен анализ основных подходов при создании научно-технического и технологического заделов
в организациях космического приборостроения, показано, что на современном этапе в ведущих корпорациях аэрокосмической
индустрии исследования и разработки сосредоточены в крупных корпоративных центрах, реализующих принципы системного
инжиниринга. Основными документами планирования инновацийявляются технологические дорожные карты по критическим
направлениям, на основании которых формируются проекты создания перспективных образцов космическойтехники, включающие
основные этапы жизненного цикла изделий.
Рассмотрен процесс обеспечения готовности технологических инновацийв компании AIRBUS DEFENCE AND SPACE.
Отмечается, что затраты на исследования и разработку соответствуют приблизительно 5% общего объема финансирования
компании.
Предложена концепция корпоративного центра исследованийи разработок в области космического приборостроения.
Обсуждены основные технологические тренды создания перспективных служебных и целевых приборов в интегрированнойструктуре
АО «Российские космические системы». Результаты представлены в своднойтаблице критических приборных
(системных) технологий.
Ключевые слова: научно-техническийзадел, космическое приборостроение, системныйинжиниринг, критические технологии,
технологическая дорожная карта
Development of a Science and Technology Basis
for Creation of Advanced Space Engineering Technologies
А. А.Romanov
doctor of engineering science, professor
Joint Stock Company “Russian Space Systems”
e-mail: romanov@spacecorp.ru
Abstract. The article offers an analysis of the main approaches to the building of a scientific, technical and technological base
in space device engineering organizations. It is noted that presently in the leading corporations of aerospace, the research and
development is mainly conducted in the major corporate centers that implement the principles of systems engineering. The main
innovation planning documents are the technological roadmaps for critical areas, on the basis of which the advanced space technology
development projects, that include the main stages of the product life cycle, are created.
The availability engineering of the technological innovation in the company AIRBUS DEFENCE AND SPACE is considered.
It is noted that the costs of research and development correspond to approximately 5% of the company’s total funding.
The concept of the corporate center for research and development in the field of space device engineering is suggested.
The main technological trends in the development of advanced service and target devices in the integrated structure of the Joint
Stock Company “Russian Space Systems” are discussed. The results are presented in the summary table of critical device (system)
engineering technologies.
Keywords: scientific and technical basis, space device engineering, systems engineering, critical technologies, technology roadmap
Стр.1
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 49
Введение
Переход к инновационному пути развития экономики
Российской Федерации на основе избранных
приоритетов, к которым отнесены «Транспортные
и космические системы», утвержден Указом
Президента Российской Федерации от 7 июля
2011 г. №899 [1]. При этом в число критических
технологийвошли «Технологии создания ракетнокосмическойтехники
нового поколения». Реализация
данного указа обеспечивается, в том числе,
решением задач Федеральнойкосмической программы
до 2025 г. (ФКП-2025), однойиз главных
целейкоторой является создание научно-технического
задела для перспективных космических комплексов
и систем.
Рядом отраслевых руководящих документов
за АО «Российские космические системы» закреплена
роль головнойнаучно-исследовательской организации
ракетно-космическойпромышленности
по разработке и созданию:
– технологийкосмического приборостроения;
– бортовых радиотехнических комплексов;
– наземных комплексов управления космическими
аппаратами,
а также по применению электрорадиоизделий
(электроннойкомпонентнойбазы), используемых
в комплексах и изделиях.
В результате выполнения ФКП-2025 будут
развернуты работы по созданию опережающего задела
по ключевым образцам бортовойцелевой аппаратуры
и служебных систем для наиболее перспективных
космических аппаратов различного целевого
назначения [2].
В работе [3] предложено толкование термина
«создание научно-технологического задела», используемое
для обозначения результатов всейсовокупности
научных исследованийи технологических
разработок, которые необходимо провести к моменту
перехода к стадии ОКР по созданию образца
космическойтехники. При этом подразумевается,
что основу для проведения прикладных исследованийи
технологических разработок по созданию материалов,
электроннойкомпонентнойбазы, составных
частей, модулей, блоков и других элементов, используемых
при проведении ОКР, составляют новые
знания о явлениях, эффектах, законах и закономерностях,
имеющих прикладное оборонное значение,
полученные в ходе проведения фундаментальных,
прогнозных и поисковых исследований.
Таким образом, основная идея создания научно-технического
задела для разработки сложных
технических систем очень проста: гораздо дешевле
инвестировать в разработку технологийи исследования,
используя методологии анализа миссии
или системного проектирования до начала разработки
системы, чем потом решать инженерные
проблемы, неизбежно возникающие при реализации
недостаточно хорошо проработанного проекта.
Другими словами, чтобы делать хорошие изделия,
сначала нужно понять, что они собойпредставляют.
Заблаговременное и разумное вложение инвестицийв
исследование альтернативных вариантов
и состояние завершенности конкурирующих технологийулучшает
качество управленческих решений
при разработке систем, а также точность оценок их
стоимости и сроков создания [4].
На разных этапах развития прикладных научных
исследованийцелевая функция создания научно-технического
задела формулировалась и реализовывалась
неодинаково. Авторы книги [5]
выделяют 5 этапов эволюции поколенийуправления
исследованиями и разработками, начиная
с 1950-х гг. и заканчивая современным этапом. На
самом раннем этапе доминировала линейная модель
управления, когда в корпоративных научноисследовательских
лабораториях получали новые
знания, которые затем преобразовывались в технологии
и новые продукты.
Следующее поколение относится к 1960–
1970 гг. Оно характеризуется переходом к удовлетворению
требованийрынка. При этом возрастающая
конкуренция определила главные приоритеты
ориентации НИОКР на рынок, что привело к доминированию
краткосрочных целейнад долгосрочными
задачами фундаментальных НИР. Линейная
модель управления НИОКР все еще работала, но
уже дополнялась элементами маркетинга, особенно
на начальнойи конечной стадиях работ. Научно-исследовательские
лаборатории интегрировались
в законченные организационные системы предприятийи
становились равноправными структурными
подразделениями наравне со всеми другими подразРАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.2
50
А. А.РОМАНОВ
делениями корпораций. Их главной задачей становилось
выявление требованийзаказчика и поиск новых
идей, необходимых для их удовлетворения.
Третье поколение управления НИОКР возникло
в семидесятые годы прошлого века как ответ
на два глобальных нефтяных кризиса, приведших
к скачкам инфляции и безработицы. Сложившаяся
ситуация подтолкнула к переориентации управления
НИОКР, когда компании пересматривали
свое стратегическое мышление в направлении более
рациональных действий, вследствие чего были
вынуждены консолидироваться, трансформируя ценовую
политику и минимизируя путь от новых знанийк
новым технологиям. Данный этап характеризуется
внедрением принципов проектного управления
в управление НИОКР.
Четвертое поколение управления НИОКР применялось
в восьмидесятые и девяностые годы, когда
сильные глобальные корпорации укрепляли
свою власть. Экономические показатели постоянно
улучшались. Такие промышленные гиганты, как
«Тойота», «Сони» и «Хонда», усиливали инвестиции
в НИОКР, перенося фокус с собственно проектов
на всю бизнес-систему.
Пятое поколение управления НИОКР внедряется
на современном этапе развития мировойэкономики.
При этом наблюдается интересное явление,
когда глобализация и ускоренное создание новых
технологийпривели к тому, что компании, конкурировавшие
в прошлом, начали совместно инвестировать
в перспективные НИОКР, создавая партнерские
кластеры. При подобном подходе исследователи
становятся одними из акционеров компаний
наравне с производителями, дилерами, пользователями
и поставщиками, а выполнение корпоративных
НИОКР в таких компаниях, как «Майкрософт»,
«Нетскейп» и «Делл», определяет будущий рынок
НИОКР [6, 7].
Следует отметить, что в большинстве случаев
управление НИОКР в Российской Федерации
все еще находится на уровне перехода от третьего
к четвертому поколению, поэтому проблема реформирования
этого процесса весьма актуальна и требует
тщательнойразработки.
В работе [8] показано, что современное мировое
состояние разработки технологийхарактеризуется
переходом от пятого в шестому технологическому
укладу, начало которого относят
к 2020 г. Основными направлениями разработок
шестого технологического уклада станут:
– биотехнологии, основанные на достижениях
молекулярнойбиологии и генной инженерии;
– нанотехнологии;
– системы искусственного интеллекта;
– глобальные информационные сети и интегрированные
высокоскоростные транспортные системы.
Дальнейшее
развитие получат гибкая автоматизация
производства, космические технологии,
производство конструкционных материалов с заранее
заданными свойствами, атомная промышленность
и авиаперевозки.
Очевидно, что поставщиками технологийдля
мировойэкономики станут только те страны, которые
уже сегодня начали переход к новому технологическому
укладу. Всем остальным уготована
участь потребителейразработок лидеров. Соответственно
для отечественнойнаукоемкой индустрии
данная проблема становится жизненно важной, поскольку
ведущие в технологическом отношении
страны будут продолжать политику доминирования
и вряд ли пойдут на активное сотрудничество
и совместную разработку инновацийс Россией.
Целью настоящейстатьи является проведение
сравнительного анализа существующих подходов
к организации корпоративного управления научнотехническойдеятельностью,
а также технологических
дорожных карт в области мирового космического
приборостроения и предложение путейорганизации
подобных работ в АО «Российские космические
системы».
Метод технологического дорожного
картирования
Методология дорожного картирования в настоящее
время широко используется различными организациями
и предприятиями, разрабатывающими
наукоемкую инновационную продукцию [9] для координации
и управления исследованиями и разработками,
а также обеспечения соответствия вложенных
инвестицийцелям и стратегии развития
компаний.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.3
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 51
Технологическое картирование первоначально
было предложено компанией«Моторола»
в 1970-е гг. для улучшения координации разработки
технологийи инновационнойпродукции за
счет обеспечения структурированного визуального
представления стратегии компании. Руководитель
компании «Моторола» в то время Боб Гэлвин предложил
следующее определение: «Дорожная карта
представляет собойразвернутое отображение
взгляда в будущее выбранного направления инноваций,
выражающее обобщенные знания и представления
о драйверах, наиболее влияющих на
стратегическое развитие компании».
В Российской Федерации используются следующие
определения дорожного картирования [10].
Дорожное картирование — систематический
подход, позволяющийвыявить критические потребности
в технологиях для того, чтобы удовлетворить
спрос на них. Картирование включает, как
правило, анализ рыночных или отраслевых тенденций,
текущих и будущих технологических возможностейи
выявление взаимосвязей между тенденциями,
необходимыми продуктами, технологиями
и текущими возможностями.
Дорожная карта — это стратегическийплан,
описывающийдействия, которые должна выполнить
организация, чтобы достичь указанных результатов
и целей. Карта четко очерчивает связи
между задачами и приоритетами для действий
в ближайшей, среднесрочной и долгосрочной перспективах.
Эффективная дорожная карта также
включает систему показателейи контрольные точки,
позволяющие регулярно отслеживать продвижение
к достижению конечных целей.
Технология — совокупность научно-технических
знаний, процессов, материалов и оборудования,
которые могут быть использованы при разработке,
производстве или эксплуатации образцов РКТ.
Отметим, что в целом понимание технологий
в нормативных документах различных космических
ведомств мира очень похоже. Документ NASA
ОМВ No.A-11 «Выполнение исследованийи разработки»
дает следующее определение термина «технология»:
решение, возникающее за счет применения
инженерных знанийпри создании прибора,
процесса или подсистемы и обеспечивающее получение
заданных характеристик [11]. При этом
подразумевается, что понятие технология включает
в себя прикладные исследования: систематизированное
изучение, улучшающее знания или понимание,
необходимые для определения средств,
используемых для удовлетворения заданных потребностей.
Также в данное понятие входит и разработка,
которая направлена на производство материалов,
приборов, а также систем или методов,
включая проектирование, совершенствование
и улучшение прототипов, а также новых процессов,
удовлетворяющих заданным требованиям.
В настоящее время используются разнообразные
формы дорожных карт, хотя все они обычно
фокусируются на многоуровневых схемах, привязанных
к единойвременной шкале, связывающей
разработку необходимых технологийс рыночными
тенденциями и драйверами.
Наиболее полное представление о шаблоне
технологическойдорожнойкарты можно получить
на примерерис.1.Подобныйтип дорожной карты
выражает видение как со стороны «требования»,
так и со стороны «поставлено», балансируя между
рыночными побудительными мотивами и технологическими
«прорывами».
Ключевые вопросы, на которые отвечает такая
дорожная карта:
1. Куда мы идем?
2. Где мы сейчас?
3. Как мы сможем достичь поставленных целей?
Верхняя часть дорожнойкарты (голубой цвет)
отражает рыночные тренды и запросы бизнеса, отвечая
навопрос: зачем все этонужно?Средняя часть
(желтыйцвет) отражает виды производимой продукции,
услуги или разрабатываемые системы, поясняя,
что мы создаем. И, наконец, нижняя часть
(зеленыйцвет) представляет разрабатываемые технологии,
выполняемые исследования и потребные
для этого ресурсы, объясняя, каким образом мы достигаем
поставленных целей. Таким образом, можно
сказать, что верхняя часть «подтягивает» среднюю,
в то время как нижняя часть ее «подталкивает».
Другими словами, верхняя часть дорожной
карты отражает коммерческие и стратегические
перспективы компании, средняя часть — состояние
и перспективы проектирования, разработки
и производства, а нижняя — необходимые перспективные
исследования и требуемые технологии.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.4
52
А. А.РОМАНОВ
Рис. 1. Многоуровневая дорожная карта
Следовательно, «дорожная карта» — это не только
сетевойграфик реализации проекта создания
инновационнойпродукции.
Почему данныйподход оказался таким востребованным?
Ответ на данныйвопрос достаточно
прост. Никого не интересуют результаты НИР сами
по себе. Еще хуже, когда разработка конструкторскойдокументации
в ходе выполнения ОКР
осуществляется без выполнения предварительной
прикладнойНИР. Зато всех интересует конечный
продукт заданного качества, оптимальныйпо цене
и доступныйв разумные сроки.
Именно поэтому на первыйплан и выходит
создание новых технологийразработки и производства
инновационнойпродукции, обладая которойпроизводитель
может обеспечить конкурентноспособность
и технологическую независимость
выпускаемых изделий. Реализация указанной цели
достигается применением стандарта «Уровни
технологическойготовности» (TRL), приводящим
в соответствие стадии жизненного цикла
изделийи технологическую зрелость разработки
[12]. Традиционно уровни TRL1–TRL3 соответствуют
инновациям раннейстадии и достигаются
в результате проведения научно-исследовательских
работ в вузах и институтах академийнаук,
TRL4–TRL5 обеспечиваются разработками критических
технологийв технологических компаниях,
и после демонстрации комплексных возможностей
на этапе квалификации системы TRL6 начинается
коммерциализация инноваций, соответствующих
TRL7–TRL9, которая проводится заинтересованными
бизнес-структурами.
Сравнительный анализ
технологических дорожных карт
мировой аэрокосмической
индустрии
В табл. 1 приведены типовые варианты программ
развития технологийNASA, поддержанных
в рамках финансирования различными фондами,
гд е иллюстриру
ютс я основные характеристики
этих программ по длительности, стоимости и достигаемым
уровням технологическойготовности.
Видно, чтопомереповышениядостигаемого
уровня TRL количество проектов уменьшается,
общий срок реализации инноваций от момента
валидации концепции до квалификации системы
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.5
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 53
Та б лица 1. Типовые варианты программ разработки технологийNASA
не превышает 5 лет. При этом схема финансирования
проектов предусматривает наличие софинансирования
разработки начиная с самых ранних
стадий.
Летом 2015 г. NASA выпустило 15 технологических
дорожных карт, рассматривающих широкийнабор
необходимых технологий, предложенных
к разработке в ближайшие 20 лет (2015–2035) [13].
Дорожные карты прежде всего сфокусированы
на проведении прикладных научных исследований
и разработок. Конечныйдокумент включает полныйнабор
дорожных карт (рис. 2) и содержит
вводную часть, описывающую ключевые взаимопроникающие
технологии, а также 15 технологических
областейкосмическойдеятельности, для каждой
из которых разработана своя дорожная карта.
Во введении выделены несколько технологий,
включенных более чем в одну технологическую область.
Ожидается, что разработка представленных
технологийобеспечит прорыв в обеспечении разнообразных
космических миссийNASA. В дополнение
разработка в NASA всех этих технологий
приведет к многочисленным приложениям для населения,
улучшающим состояние здравоохранения,
перевозки, безопасность жизнедеятельности и производство
товаров народного потребления.
Наиболее близкойк технологиям космического
приборостроения является дорожная карта ТА8
«Научное оборудование, обсерватории и датчиковые
системы», содержащая ключевые компоненты
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.6
54
А. А.РОМАНОВ
Рис. 2. Технологические дорожные карты NASA
космических приборов целевого наблюдения, включая
оптические элементы, зеркала, фокальную плоскость
с детекторами и электроникойобработки,
криогенные охлаждающие элементы и др. Полная
дорожная карта до 2030 г. по направлению ТА8 приведена
на рис. 3. На временнойоси отложены все
точки принятия важных решенийи ключевые события:
проведение независимых экспертиз, одобрение
выбранных решений, завершение этапов разработки
технологий, моменты достижения уровня TRL6,
а также ожидаемые технологические прорывы.
Аналогично дорожным картам NASA разработаны
дорожные карты ЕSА, JAXA и Китая [14–16].
Следует отметить, что финансирование технологических
разработок в ЕSА осуществляется как
в рамках обязательных программ, включающих
научную программу создания основных технологий(CTP)
и программу фундаментальных технологических
исследований(TRP), так и с использованием
дополнительных программ, куда входят:
1. Основная программа поддержки технологий
(GSTP).
2. Рамочная программа ДЗЗ (EOEP).
3. Прикладные телекоммуникационные исследования
(ARTES 3–5).
4. Европейская программа развития ГНСС
(EGEP).
5. Программа создания перспективных средств
выведения (FLPP).
6. Пилотируемая программа (THEP).
7. Программа автоматических спутников (ETP).
Полностью механизм финансирования технологических
разработок в ЕSА с привязкойк уровням
технологическойготовности представлен на рис. 4.
Отличительная особенность технологических
дорожных карт Японии состоит в том, что в них реализуются
сразу несколько различных стратегий.
СТРАТЕГИЯ 1. Продвижение применения
малых спутников в качестве подкрепляющей
меры увеличения частоты наблюдений
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.7
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 55
Рис. 3. Технологическая дорожная карта NASA ТА8
и дополнения функций к общей космической
системе Японии, главная часть которой создана
на КА средних размеров.
Реализация заданнойстратегии достигается
применением базовойсоставляющей орбитальной
группировки на основе среднеразмерных спутников,
включающейспутники массойоколо 2 т, применяемые
для наблюденийсуши/океана в глобальном
и региональном (Азия) масштабе с установкойвысокопроизводительных
сенсоров, имеющих
широкую полосу захвата и высокое пространственное
разрешение.
Малые спутники рассматриваются как дополнение
и могут применяться в миссиях, требования
которых будут удовлетворены простоймалогабаритнойаппаратурой.
Внастоящее
времяизучаются следующиеприменения:
1.
Космическая АИС (автоматическая идентификационная
система) для наблюдения судов
вокеане.
2. Миссия РСА (радиолокатор с синтезированнойапертурой)
с небольшойантенной, работающейтолько
на прием.
3. Миссия для изучения газового состава атмосферного
воздуха.
В перспективных приложениях рассматриваются
следующие варианты платформ малых космических
аппаратов:
– серии малых КА JAXA, например малыйдемонстрационныйспутник
и малый научный спутник;
– малые спутники, производимые национальными
университетами и компаниями, а также
– японскиймодуль на МКС.
СТРАТЕГИЯ 2. Сделать малые КА первопроходцами
на пути уменьшения размеров
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.8
56
А. А.РОМАНОВ
Рис. 4. Механизм финансирования разработки технологийв ЕКА
и веса спутниковых компонентов, применимых
на больших КА, что приведет к повышению технологической
конкурентности Японии.
Достижение целейданнойстратегии обеспечивается
путем выполнения НИОКР по уменьшению
размеров и веса спутниковых компонентов.
Это дает:
1. Повышение существующего отношения
массы полезнойнагрузки к общей массе спутниковойсистемы:
–
на10% для5 кг ПН @50 кгобщеймассы КА,
– на 20% для 100 кг ПН @ 500 кг общеймассы
КА.
2. Значительное улучшение весового коэффициента
будет достигнуто за счет уменьшения компонентов
спутниковойплатформы и ПН без ухудшения
параметров компонентов.
3. Целевое уменьшение веса приведет к тому,
что будут гарантированы:
– характеристики, аналогичные существующим,
– 40% уменьшения веса ПН,
– 20% уменьшения веса компонентов платформы,
– результирующее общее уменьшение веса спутника
от 20% до 40 %.
4. Полученные результаты НИОКР будут внедрены
на спутниках большейразмерности.
Подводя промежуточныйитог рассмотрения
программ разработки технологийв мировой аэрокосмическойиндустрии,
можно констатировать, что
метод дорожного картирования широко применяется
всеми ведущими космическими агентствами для
планирования, разработки и внедрения инноваций.
Подходы к организации
корпоративной научно-технической
деятельности
В настоящее время практически все крупные
мировые коммерческие компании имеют свои
собственные центры исследованийи разработок,
обеспечивающие их поступательное развитие, инкорпорированные
в структуру корпораций, а сами
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.9
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 57
Рис. 5. Процесс создания инновацийв компании Airbus Defence and Space
корпорации представляют собоймощные научнопроизводственные
объединения. При этом везде
реализуется наиболее принятая модель полного инновационного
цикла — непрерывного процесса получения
«добавочнойстоимости» продукции (генерация
знаний— трансформация знаний в опытные
разработки — коммерциализация технологий). Финансирование
новых разработок в таких компаниях
осуществляется за счет собственных инновационных
фондов, а также путем привлечения средств
госбюджета.
Рассмотрим теперь организацию работ в корпоративном
центре исследованийи разработок компании
Airbus Defence and Space [17].
Инвестиции в инновации в даннойкомпании
разделены на две категории:
1. Исследования и технологии (R&T).
2. Исследования и разработки (R&D).
Из категории R&T финансируется изучение
технологийна самых ранних стадиях готовности,
в то время как категория R&D использует выявленные
технологии для создания новых изделий
и услуг. При этом 80% работ в категории R&T
направлено на решение проблем соблюдения экологических
требований.
Ежегодно группа тратит более 3 млрд евро на
R&D. В 2014 г. 3,39 млрд евро было потрачено
на R&D из собственных средств (2013 г. —
3,16 млрд). Затраты на R&D соответствуют приблизительно
5% средств, потраченных на разработку
двух основных программ: A350 XWB
и A320neo.
Схема процесса создания инновацийпредставлена
на рис. 5. Отметим, что отбор идей, подлежащих
проведению исследований, осуществляется по
модели снизу вверх, когда тематика предлагается
нижестоящими коллективами.
Центр перспективных технологийкорпорации
Lockheed Martin представляет собойнаиболее
совершенныйпример, полностью интегрирующий
прикладные научные исследования и разработки
аэрокосмическойпромышленности США (рис. 6).
Центр включает 235 лабораторий, географически
распределенных в Силиконовойдолине в КалифорниииДенвере
[18],42изкоторых сосредоточены
на разработке аппаратуры. В центре работают более
700 инженеров, большинство из которых имеют
ученые степени по широкому спектру технических
дисциплин.
Начиная с 1950 г. центр сосредоточился на
обслуживании заказчиков корпорации Lockheed
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.10
58
А. А.РОМАНОВ
Рис. 6. Тематика центра перспективных технологийкорпорации Lockheed Martin
Martin, обеспечивая внедрение технологических
прорывов при реализации практических бизнесрешенийна
основе интегрированного междисциплинарного
подхода.
Далее проведем анализ возможных подходов
к организации корпоративнойнаучно-технической
деятельности АО «РКС» на примере реализации
инновационного цикла, упомянутого выше.
Блок «Генерация знаний»
На этапе генерации знанийвыполняются научно-исследовательские
работы, направленные на
выявление перспективных направленийразвития,
атакже формируетсяпрогноз появления новыхтехнологий,
обеспечивающих получение новой коммерческойпродукции.
Как правило, крупные корпорации
только частично сами выполняют подобные
исследования, в основном осуществляется поиск
уже полученных новых знанийпутем анализа
результатов исследований, финансируемых государственными
институтами развития.
В Российской Федерации таковыми являются
результаты исследованийинститутов РАН,
вузов и различных отраслевых НИИ, полученные
при выполнении ФЦП «Исследования и разработки
по приоритетным направлениям развития
научно-технологического комплекса России» [19],
а также поддержанных различными государственными
фондами и институтами развития (РФФИ,
фонд Сколково, Роснано, ФПИ и т. д.).
В Российском фонде фундаментальных исследований(РФФИ)
практикуется такая форма организации
поисковых ориентированных фундаментальных
исследований, как совместные конкурсы
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.11
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 59
на выполнение НИР в интересах различных отраслейнародного
хозяйства и крупных корпораций
(Роскосмос, Росатом, РЖД), когда тематика исследованийзадается
потенциальным потребителем
результатов с обеспечением долевого финансирования
работ (50% на 50%) [20].
Учитывая потенциальную значимость привлечения
к корпоративным исследованиям потенциала
РАН и вузов, имеет смысл проработать принципиальную
возможность организации такого подхода
и в интересах АО «РКС». В данном подходе заслуживает
внимания опыт создания в МФТИ корпоративного
бизнес-факультета компании IBS, обеспечившийнаполнение
корпоративного центра R&D
компании «головастиками», реализующими генерацию
знанийсобственными силами и при координации
бизнес-сообщества.
Несмотря на кажущуюся простоту и очевидность
подхода, указанная деятельность весьма ресурсоемка,
т. к. требует привлечения высокопрофессиональных
экспертов, деятельность которых
должна оплачиваться соответствующим образом.
В случае создания собственного Экспертного совета
(25 членов и 5 человек аппарата) годовая потребность
только на фонд оплаты труда может составить
около 100 мл .н руб.
Результатами деятельности данного блока являются:
–
методология средне- и долгосрочного прогнозирования
развития корпоративнойнаучно-техническойсферы
космического приборостроения
с учетом анализа российского и мирового уровней
развития;
– выявление потребностейв новых знаниях
и технологиях реальных высокотехнологичных секторов
корпоративнойэкономики, стратегических
задач и интересов развития корпорации, приоритетов
научно-технического развития АО «РКС» на
среднесрочную перспективу;
– формирование и корректировка с помощью
разработанного методического инструментария средне-
и долгосрочного прогноза развития научно-технических
направленийдеятельности АО «РКС»;
– оценка соответствия уровня технологической
готовности для последующейкоммерциализации
разработки, а также результатов соответствия реализуемых
проблемно-ориентированных поисковых
исследованийпрогнозу развития научно-техническойсферы;
–
отбор идейдля разработки потенциально
коммерциализируемых технологийв области космического
приборостроения;
– подготовка экспертных заключенийна реализуемые
проблемно-ориентированные поисковые
исследования с оценкойсоответствия их уровня
и результатов российскому и мировому.
При оценке результативности деятельности
в блоке генерации знанийявляются индикаторами
и учитываются:
– доля завершенных проектов научно-исследовательских
работ по утвержденнойпрограмме научно-техническойдеятельности
АО «РКС», перешедших
в стадию опытно-конструкторских работ
с целью разработки конкурентоспособных технологийдля
последующей коммерциализации;
– число публикацийв ведущих научных журналах,
содержащих результаты интеллектуальной
деятельности, полученные в рамках выполнения
проектов проблемно-ориентированных поисковых
исследований;
– число патентов (в том числе международных)
на результаты интеллектуальнойдеятельности,
полученные в рамках выполнения проектов
проблемно-ориентированных поисковых исследованийи
используемых в технологиях, разрабатываемых
для коммерциализации;
– число диссертацийна соискание ученых степеней,
защищенных в рамках выполнения проектов
проблемно-ориентированных поисковых исследований.
Блок
«Разработка технологий»
Для трансформации знаний, полученных в блоке
генерации, в корпоративных центрах наиболее
часто применяется проектныйподход с использованием
междисциплинарных команд создания интегрированных
продуктов (15–25 человек). При
этом восновуразработкиприкладныхтехнологий
положены принципы прикладного системного инжиниринга
[21], использующие применение методов
системного анализа и системного проектирования
конечнойкоммерциализируемойпродукции.
Реализуется основнойпринцип командной работы
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.12
60
А. А.РОМАНОВ
впроекте:«одна разработка —одинпроект». По завершении
разработки проект распускается или переходит
в другие проекты. Очень часто итогом работы
проектов является создание и выделение в самостоятельные
юридические лица высокотехнологичных
малых предприятийс самостоятельным направлением
деятельности по принципу spin-off (spin-out).
Результатом деятельности указанного блока
является создание опытных образцов предполагаемойк
коммерциализации продукции, подтверждающих
возможности перспективного использования
(proof of concept) с достижением уровня технологическойготовности
разработки, достаточного для
перехода к серийному производству и коммерциализации,
включая выпуск полного комплекта документации.
Подтверждением указанного уровня является
успешная реализация одного или нескольких
пилотных проектов на объектах потенциального
заказчика.
При реализации блока «Разработка технологий»
научно-технической деятельности корпоративного
центра проводится оценка соответствия
уровня и результатов научно-исследовательских
и опытно-конструкторских работ мировому уровню,
а также реализация эффективнойкорпоративнойполитики
в области учета, контроля и распоряжения
результатами научно-техническойдеятельности,
полученными как за счет собственных
средств АО «РКС», так и за счет средств государственного
бюджета.
Индикаторами выполнения предлагаемого подхода
являются:
– достигнутыйуровень технологической готовности
разработанных технологий;
– аналитические материалы по оценке конкурентоспособности
корпоративного сектора исследованийи
разработок;
– уточнение приоритетных направленийразвития
науки, технологийи техники в АО «РКС»;
– оценка результативности и эффективности
деятельности корпоративного центра исследований
иразработок;
– методология учета, правовойохраны и защиты
прав на результаты научно-техническойдеятельности
и предложения по ее совершенствованию;
– подготовка экспертных заключенийна реализуемые
научно-исследовательские и опытно-конструкторские
работы с оценкойсоответствия их
уровня и результатов мировому уровню.
Блок «Коммерциализация
технологий»
Данныйблок работ обеспечивает реализацию
инновационных проектов корпоративного значения,
представляющих собойкомплекс взаимоувязанных
по ресурсам, исполнителям и срокам мероприятий,
которые направлены на достижение необходимого
уровня экономическойэффективности — получение
значимого экономического эффекта, имеющего
значение для экономики АО «РКС» в целом, а также
на решение наиболее актуальных задач в социальнойсфере,
в первую очередь задач, связанных
с повышением качества жизни населения.
Основные особенности таких проектов заключаются
в следующем: проекты призваны обеспечить
конкурентоспособность продукции российских
производителей, а также способствовать усилению
их позицийкак на внутреннем, так и на
внешнем рынках.
В рамках каждого проекта предусматривается
реализация цикла работ от создания перспективного
инновационного продукта, имеющего
значительныйпотенциал для коммерциализации,
до освоения промышленного производства новой
и усовершенствованнойвысокотехнологичнойпродукции
и начала ее успешнойреализации на рынке.
Отобранные проекты предусматривают концентрацию
финансовых ресурсов в отношении ограниченного
числа приоритетных проектов.
Общийобъем финансирования проекта может
составлять 1–2 млрд рублей. Продолжительность
реализации проекта — не более 4 лет.
В соответствии с условиями заключенного
контракта исполнители проекта обязаны обеспечить
пятикратное превышение объемов продаж
созданной новойи усовершенствованнойвысокотехнологичнойпродукции
относительно затраченных
на проект средств. Таким образом, будет
осуществлена полноценная коммерциализация научно-технических
результатов и обеспечен рост
производства новойи усовершенствованнойвысокотехнологичнойпродукции.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.13
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 61
Индикаторами выполнения мероприятийданного
блока являются:
– число внедренных в практику передовых
технологий;
– число патентов (в том числе международных)
на результаты интеллектуальнойдеятельности,
полученные в рамках выполнения проектов;
– число публикаций, содержащих результаты
интеллектуальнойдеятельности, полученные
в рамках выполнения проектов;
– объем новойи усовершенствованной высокотехнологичнойпродукции,
произведенной в результате
реализации проектов;
– объем экспорта новойи усовершенствованнойвысокотехнологичной
продукции, произведеннойв
результате реализации проектов;
– число новых рабочих мест для высококвалифицированных
работников, созданных в рамках
реализации проектов.
Второе направление деятельности в рамках
блока коммерциализации предусматривает реализацию
инновационных проектов в интересах дочерних
организацийАО «РКС» по предлагаемой
им тематике на условиях частно-государственного
партнерства. Со стороны бизнеса в качестве инициаторов
проектов в рамках мероприятия выступают
высокотехнологичные промышленные организации
любых организационно-правовых форм и форм собственности,
а также инновационные промышленные
взаимосвязанные компании, научно-исследовательские
и образовательные организации, взаимодополняющие
друг друга и обеспечивающие конкурентные
преимущества. В рамках таких проектов
государство, как правило, финансирует часть научно-исследовательских
и опытно-конструкторских
работ при условии, что остальные расходы (подготовка
производства, расходы на рекламу, маркетинг
и др.) несут сами компании. При этом компаниям
предоставляется возможность непосредственно
участвовать в формировании конкурснойдокументации
и в экспертизе проектов. Тематика проектов
должна соответствовать приоритетным направлениям
утвержденнойпрограммы научно-технического
развития АО «РКС».
Срок реализации проекта составляет не более
3 лет. Объем финансирования проекта за счет
средств федерального бюджета — до 100 млн руб.
в год, уровень внебюджетного софинансирования
должен быть не менее 70% общего объема финансирования
проекта.
Возможная бизнес-модель для финансирования
НИР может включать выделение «инновационного
процента» из ежегоднойчистой прибыли
АО «РКС», направляемого на финансирование научных
разработок по основным направлениям научно-техническойдеятельности.
Критические
(системные)
технологии космического
приборостроения
Приведенные рассуждения особенно актуальны
в свете новых подходов, использованных при
формировании Федеральнойкосмической программы
России на 2016–2025 гг.:
1. Прежде всего в программу введен проектныйпринцип
выполнения работ: организационное
объединение в рамках одного проекта всейсовокупности
НИОКР, прочих затрат и государственных
капитальных вложений, направленных на решение
однойцелевойзадачи.
2. Обеспечены опережающее создание и летная
отработка новых ключевых технологий, приборов
и систем в рамках самостоятельных ОКР,
предусматривающих открытие перспективных ОКР
на создание космических комплексов только при
наличии новых ключевых технологий, приборов
и систем, подтвердивших свою реализуемость и эффективность.
3.
По всем направлениям НИОКР введены
НИР по анализу зрелости критических технологий
и их внедрению в разрабатываемые на стадии ОКР
космические комплексы и системы.
4. В Раздел II ФКП-2025 «Прочее» введены
услуги: по научно-техническому и технологическому
сопровождению на всех этапах жизненного цикла
космическойтехники, управлению программой,
размещению и исполнению государственного оборонного
заказа, контролю качества работ при создании
изделийракетно-космической техники, информационно-аналитическому
сопровождению разработок,
согласования и реализации ФКП-2025, авторскому
надзору и повышению надежности РКТ,
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.14
62
А. А.РОМАНОВ
Та б лица 2. Перечень критических технологийкосмического приборостроения
находящейся в серийном производстве и эксплуатации.
5.
Введены летные образцы КА. Увеличены
до 2 и более лет сроки их отработки до начала
развертывания орбитальных группировок.
6. Сокращены планируемые сроки выполнения
ОКР до 5–7 лет.
Сводныйперечень критических приборных
(системных) технологий, развиваемых в НИОКР
АО «РКС», приведен в табл. 2. Технологии сгруппированы
по направлениям, в которых АО «РКС»
назначено головнойнаучно-исследовательской организациейотрасли.
Основные технологические
тренды на долгосрочную перспективу показаны
на рис. 7.
Выводы и рекомендации:
1. В статье представлены новые подходы
к формированию научно-технического задела по
работам в организациях интегрированнойструктуры
космического приборостроения. Показано,
что переход в шестойтехнологическийуклад
невозможен без реорганизации механизма организации
и выполнения научно-исследовательских
и проектно-конструкторских работ.
2. Проанализированы дорожные технологические
карты космическойиндустрии США, ЕС,
Японии. Все перечисленные страны при разработке
технологийреализуют проектно-целевой метод, направленныйна
своевременное достижение необходимого
уровня технологическойготовности разработок
в рамках создания новойпродукции.
3. Отмечается наличие отдельнойдемонстрационнойстадии
в технологических миссиях,
обеспечивающейполучение необходимойлетной
квалификации инновационных разработок.
4. Показано, что ведущая группа аэрокосмических
компанийЕвропы (Airbus Defence and Space)
ежегодно тратит более 3 млрд евро на НИОКР.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.15
ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДЕЛА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ 63
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Рис. 7. Прогноз развития основных направленийтехнологического развития в АО «РКС»
Стр.16
64
А. А.РОМАНОВ
В 2014 г. было потрачено 3,39 млрд евро из собственных
средств (в 201 .г 3 —3,16 млрд евро). Затраты
на НИОКР соответствуют приблизительно
5%средств, потраченныхнаразработкудвухосновных
программ: A350 XWB и A320neo. Ряд компанийставит
вопрос о выделении на финансирование
НИОКР из собственных средств до 12–15 %.
5. Проведен анализ возможных подходов по
организации корпоративного центра исследований
иразработокАО«РКС». Представленыосновные
направления развития технологийкосмического
приборостроения по направлениям, в которых
АО «РКС» определено головнойнаучно-исследовательскойорганизациейГоскорпорации
«Роскосмос».
Представлены тренды развития перспективных
системных и производственных технологий,
определяющих пути развития ракетно-космического
приборостроения до 2030 г.
Список литературы
1. Об утверждении приоритетных направленийразвитиянауки,технологийитехникииперечня
критических
технологийРоссийской Федерации:
Указ Президента РФ от 7 июля 2011 г. №899.
[Сайт администрации президента России]. URL:
http://static.kremlin.ru/media/events/files/
41d38565372e1dc1d506.pdf
2. Федеральная космическая программа России на
2016–2025 гг.
3. Буренок В.М., Ивлев А.А., Корчак В.Ю.Программно-целевое
планирование и управление созданием
научно-технического задела для перспективного
и нетрадиционного вооружения. М.: ИД «Граница»,
2007. 408 с.
4. Mankins J.C. The critical role of advanced technology
investments in preventing spaceflight program cost
overruns // The Space Review, 2008.
5. Mikulskien˙
eB. Research and development Project
management, Study book. Mykolo Romerio universitetas,
2014. 109 p.
6. Jincao W. and Kleiner B.H.The evolution ofR&D
management // Management Research News, 2005,
vol. 28, No. 11/12. P. 88–95.
7. Kerzner H. A Project Management Maturity Model.
John Wiley & Sons, Inc., 2001.
8. Крюкова Т.М. Технологические уклады как основа
развития общественного производства и инновационнойдеятельности
путем реализации промышленнойполитики
в современных условиях хозяйствования
и управления, Труды Нижегородского
государственного технического университета
им. Р.Е.Алексеева, 2015, № 3(110). С. 287–293.
9. Phaal R. Roadmapping for strategy and innovation.
Centre for Technology Management Institute
for Manufacturing, University of Cambridge, 9 March
2015, P. 1–7.
10. Основные методологические подходы по разработ ек
дорожных карт по приоритетным направлениям научно-технологического
и инновационного развития
Минобрнауки РФ, 2011, г. Москва, 86 с.
11. OMB Circular A-11, Appendix J; NPR 7120.5 (latest
version), NASA Space Flight Program and Project
Management Requirements; EIA-748 Standard for
Earned Value Management Systems (see the Regulations/Requirements
webpage for further details).
12. Technology Readiness Assessment (TRA) Deskbook,
Department of defense of U.S., May 2005.
13. 2015 NASA Technology Roadmaps,
http://www.nasa.gov/offices/oct/home/roadmaps/
index.html
14. Ritter H., Marraffa L., Ferracina L., Longo J.ESA
Technology Roadmaps ongoing and planned developments.
7th European Workshop on Thermal Protection
Systems & Hot Structure, 8 April 2013.
15. Tsujihata A.Strategy and R&Dfor SpaceApplications
Mission. Microelectronics Workshop, 11 October
2010.
16. Huadong Guo, Ji Wu.Space Science&Technology
in China: A Roadmap to 2050, Science Press Beijing
and Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010, 24 p.
17. Responsibility made by AIRBUS GROUP, 2014 corporate
responsibility & sustainability report.
18. Space Systems Company Advanced Technology Center.
Building the Future through Innovation, 2007
Lockheed Martin Corporation, 45 p.
19. Концепция федеральнойцелевой программы «Исследования
и разработки по приоритетным направлениям
развития научно-технологического комплекса
России» на 2014–2020 гг., утверждена распоряжением
Правительства Российской Федерации
2 мая 2013 г. №736-р. 54 с.
20. Цыганов С.А., Рудцкая Е.Р., Хрусталев Е.Ю.
Принципы построения стратегии инновационного
развития российской экономики // Стратегия экономического
развития, 2013, 41(344). С. 2–14.
21. Романов А.А. Прикладнойсистемный инжиниринг.
М.: Издательство ФИЗМАТЛИТ, 2015. 556 с.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 4 2016
Стр.17