автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизированное управление наукоемкими инновационными проектами

Л# 1 а. .»-* ¿ивт

У ^ ' ¿/ * / ......

" САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

НУРУЛИН Юрий Рифкатович

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ НАУКОЕМКИМИ ИННОВАЦИОННЫМИ ПРОЕКТАМИ

05.13.06 - Автоматизированные системы управления

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант Доктор технических наук

! президиум ВАК России ^Колосов

(решение от " " ^ 19 Ж, № ^Щ/Ь?

присудил ученую степень ДОКТОР А : _______

Начальник управления ВАК

т-гау:.--

р г-- -:. ■ -

Введение ...........................................5

Глава 1. Компьютерные технологии автоматизации этапов реализации инновационных проектов.....................13

1.1. Анализ современных средств автоматизации инновационной деятельности..................................... 13

1.2. Сетевые инновационные инфраструктуры................31

1.3. Концепция построения функционально-полной системы

автоматизации процесса реализации инновационных проектов 39

Выводы............................................62

Глава 2. Исследование процессов управления инновационными

проектами.........................................63

2.1. Наукоемкий инновационный проект как объект управления. . 63

2.2. Вероятностная модель функционирования инжинирингового предприятия......................................67

2.3. Управление развитием инжинирингового предприятия......74

2.4. Моделирование инновационной деятельности как основа построения системы поддержки принятия управленческих решений........................................ .79

Выводы............................................91

Глава 3. Моделирование процессов принятия решений при реализации инновационного проекта. ....................93

3.1. Принципы организации когнитивных систем..............93

3.2. Когнитивный объект................................98

3.3.Обучение КО.....................................101

3.4. Когнитивное моделирование принятия решений на этапе

организации инновационного проекта..................104

3.4.1 .Вербальная постановка задачи.....................105

3.4.2.Формальная постановка задачи...................106

3.4.3. Структура КО...............................109

3.4.4. Структура моделирующей системы...............111

3.5.Типовой проект как средство настройки модели.........115

Выводы...........................................120

Глава 4. Методика реализации наукоемких инновационных проектов и результаты ее применения....................121

4.1. Научно-технические достижения и инновационная деятельность .................................... 121

4.2. Применение методики реализации наукоемких инновационных проектов при создании гаммы систем ЧПУ с интерполяцией кусочно-полиномиальными функциями.................127

4.3. Формирование экспериментальной базы структур

наукоемкого инжиниринга.........................143

Выводы............................................152

Глава 5. Интегрирующие инновации в области

микротехнологий.............................154

5.1. Комплекс специализированного инжиниринга.............154

5.2. Тензорезистивные преобразователи...................163

5.2.1. Высокочувствительные тензорезисторы..............164

5.2.2. Высокотемпературные тензорезисторы и датчики давления на их основе..................................165

5.3. Вибрационные преобразователи......................169

5.4. Система для телевизионного ввода полутоновых изображений....................................173

Выводы............................................175

Глава 6. Идентификационные карты и инновационные проекты на их основе....................................... 177

6.1.Состояние и тенденции развития идентификационных карт.

6.2. Системы на основе идентификационных карт............190

6.2.1. Банковские платежные системы...................190

6.2.2. Платежная система Сбербанка России.............. 194

6.2.3. Системы поддержки социально-незащищенных слоев населения....................................196

6.3. Идентификационные карты как средство финансового управле-

ния инновационными проектами......................201

6.4. Инновационные проекты на основе идентификационных карт 209

6.5. Стандартизация и сертификация элементов и систем идентификационных карт..........................222

6.5.1. Международные организации по стандартизации

идентификационных карт........................222

6.5.2. Регистрация эмитентов идентификационных карт......225

6.5.3. Стандартизация чиповых карт....................227

6.5.3. Сертификация элементов и систем на основе

идентификационных карт........................229

Выводы............................................231

Основные результаты работы.........................233

Список литературы..................................236

ВВЕДЕНИЕ

Развитие мировой экономики наглядно демонстрирует зависимость благосостояния развитых стран от степени использования ими научно-технических инноваций (нововведений). Именно эта составляющая научно-техничского прогресса (другая его составляющая -научно-технические достижения) позволяет оживить экономику в период ее депрессии и сохранить конкурентоспособность в период нормального функционирования. Активные нововведения это - эффективное использование результатов предшествующего развития, когда был накоплен большой объем невостребованных знаний, достижений, технологий.

Проблема использования инноваций стоит в России особенно остро в связи с отсутствием комплексных исследований процесса управления инновационной деятельностью и неразвитостью инфраструктуры реализации наукоемких инновационных проектов. Следует отметить, что проблема управления инновациями состоит не в том, чтобы оптимально реализовать отдельные инновационные проекты, а в построении эффективного механизма реализации инноваций и разработке методик его использования.

Необходимость активизации инновационной деятельности неизбежно приводит к изменению традиционного представления о структуре организации, в рамках которой реализуются инновационные проекты. Промышленная модель иерархической структуры - разбиение работы на все более и более мелкие части таким образом, чтобы каждый работник выполнял только свою, определенную часть работы - вступает в противоречие с необходимостью мобильно реагировать на изменяющиеся требования рынка, активно проводить инновации. На передний план выходит социо-технический подход в структурах организаций. «Организация, управляемая заказчиком», «виртуальная инновационная организация», «кцбергкорпорация» - эти появляю-

щиеся термины и названия отражают изменения в структурных подходах к организациям. Сегодняшний мир экономики - корпоративный мир - становится слишком сложным для автократического (жестко административного) управления и слишком быстро меняющимся для бюрократического управления. Требуются методы управления, поддерживающие персональное вовлечение работников в созидательные усилия организации за счет формирования временных альянсов для выполнения какого-либо инновационного проекта.

Как показывает зарубежный опыт, наиболее адекватной проблеме использования научно-технических нововведений является организационная структура в виде сети инновационных центров. В России отсутствуют законченные исследования по разработке организационного обеспечения функционирования сетевых структур. В этих условиях резко возрастает актуальность задачи эффективного управления инновационными проектами и разработки совокупности правил (методик), а также комплекса инструментальных средств для автоматизированного планирования, контроля и координации осуществления инновационных проектов в рамках сетевой инфраструктуры.

Работа является результатом обобщения теоретических исследований и практических работ автора, выполненных в ходе реализации федеральной программы «Инжинирингсеть России» по созданию конкурентоспособной отечественной инфраструктуры для активизации инновационной деятельности.

Предметом исследования диссертационной работы является организационно-технический состав инфраструктуры для реализации наукоемких инновационных проектов, включая структуру и методы функционирования элементов сети инновационных центров, а также состав инструментальных средств для автоматизированного управления инновационной деятельностью и методы повышения эффектив-

ности его использования, включая методы принятия решения в со-цио-технических системах реализации инновационных проектов.

Целью работы является решение важной научной проблемы повышения эффективности использования научно-технического потенциала страны путем создания системы автоматизированного управления инновационными проектами, включая разработку технического, организационного и методического обеспечения процесса реализации комплексных наукоемких проектов в рамках сетевой инфраструктуры, имеющая большое народно-хозяйственное значение, связанное со стабилизацией экономики страны и дальнейшим ее развитием на основе использования мировых научно-технических достижений.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих частных задач:

■ анализ этапов жизненного цикла наукоемкого инновационного проекта, включая существующие методы и средства автоматизации управления инновационной деятельностью;

■ изучение мирового опыта построения сетевых структур и его адаптация применительно к задаче управления инновационной деятельностью;

■ исследование особенностей инновационной деятельности при реализации «портфеля» проектов в рамках сетевой инфраструктуры и разработка методов моделирования процесса принятия решений в ходе выполнения инновационного проекта;

■ разработка организационно-технической структуры инновационного подразделения универсального назначения;

■ разработка методики реализации наукоемких инновационных проектов и формирования на их основе новых направлений инновационной деятельности;

■ разработка принципов формирования экспериментальной базы для реализации наукоемких инновационных проектов.

В соответствии с поставленной задачей в процессе исследований в рамках данной работы выдвинуты следующие положения.

1. Предложенная методика формирования комплекса универсального инжиниринга, как типового узла сетевой инновационной структуры, обеспечивает комплексное решение задачи организационного, методического и технического обеспечения его деятельности, что позволяет резко сократить время реализации инновационных проектов и повысить их качество.

2. Предложенный подход к развитию сетевой инновационной структуры, основанный на сочетании комплексов универсального и специализированного инжиниринга, как элементов сети, обеспечивает инвариантность сети по отношению к предметной области инновационного проекта, что позволяет эффективно использовать имеющиеся научно-технические достижения и формировать новые направления инновационной деятельности, включая новые научные направления.

3. Комплекс специализированного инжиниринга микротехнологий, сформированный как элемент сетевой инновационной структуры и оснащенный комплексом инструментальных средств автоматизации инновационной деятельности, обеспечивает развитие микротехнологий, как научного направления и направления инновационной деятельности в приборостроении, основанного на применении микросистем, темпы развития которого в ближайшие десятилетия во многом будут влиять на темпы научно-технического прогресса.

4. Метод программного .управления, основанный на использовании аппарата эрмитовых параметрических кубических сплайнов, обеспечивает повышение производительности технологического оборудования, исполнительные органы которого в процессе работы перемещаются по сложным пространственным траекториям с высокой контурной скоростью, и является научной основой направления ин-

новационной деятельности в области управления подобным оборудованием.

5. Созданная инфраструктура реализации инновационных проектов систем на основе идентификационных карт, включающая в себя научно-методическое обеспечение процесса интеграции российских эмитентов идентификационных карт с международными системами, обеспечивает автоматизированное выполнение полного инновационного цикла от предпроектного обследования заказчика до сдачи системы «под ключ» и проведения процедур сертификации и регистрации системы в международных организациях.

Методы исследования основываются на теории организации инновационной деятельности, теории систем и аппарате нечеткой логики.

Научную новизну работы составляет следующая совокупность результатов исследований, моделей, методик и рекомендаций, позволяющая автоматизировать процесс реализации наукоемких инновационных проектов:

■ методика формирования типового узла сетевой инновационной структуры, обеспечивающая комплексное решение задачи организационного, методического и технического обеспечения его деятельности, и позволяющая сократить время реализации инновационного проекта и повысить его качество за счет использования инструментальных средств автоматизации управления всеми этапами жизненного цикла проекта;

■ методика формирования и развития межотраслевых и межрегиональных сетевых инновационных структур, основанная на сочетании комплексов универсального и специализированного инжиниринга, позволяющая эффективно использовать имеющиеся научно-технические достижения, а также формировать и профессионально развивать новые направления инновационной деятельности, включая новые научные направления;

■ модель процесса принятия решений в ходе реализации «портфеля» инновационных проектов, основанная на использовании аппарата нечеткой логики и позволяющая повысить качество принимаемых решений путем учета личных свойств субъекта инновационной деятельности и параметров инфраструктуры, используемой в ходе инновационной деятельности;

■ метод интерполяции в системах ЧПУ, основанный на использовании кусочно-полиномиальных функций, и в частностии, эрмитовых параметрических кубических сплайнов, применение которого в системах ЧПУ намоточными станками позволило для наиболее сложных изделий в 2-5 раз повысить производительность оборудования за счет обеспечения непрерывности координатных скоростей за весь цикл намотки изделия;

■ обоснование необходимости и принципы формирования специализированного инновационно-инвестиционного комплекса для развития научного направления микротехнологий, позволяющего проектировать и изготавливать опытные образцы электромеханических микросистем, развитие которых обеспечивает перевод на качественно новый уровень решение целого ряда проблем в различных областях науки и техники.

Практическую ценность работы представляют:

■ комплекс универсального инжиниринга, как типовое инновационное подразделение, созданный в рамках реализации федеральной программы «Инжинирингсеть России» на основе выводов и положений, полученных в данной работе;

■ комплекс специализированного инжиниринга микротехнологий, оснащенный аппаратно-программным комплексом инструментальных средств автоматизации управления инновационными проектами, включая соответствующую экспериментальную базу, что по-

зволило ему эффективно реализовать наукоемкие инновационные проекты в области микросистем;

■ гамма унифицированных терминальных систем управления 4С-02, использовавшаяся как для управления автономным технологическим оборудованием, включая намоточные и выкладочные станки, так и для управления модулями гибких производственных систем механообработки;

■ инфраструктура реализации проектов в области систем на основе идентификационных карт, обеспечивающая решение задач полного инновационного цикла от маркетинга и социологических исследований применения систем на основе идентификационных карт до проведения процедур сертификации этих систем и обеспечения их стандартизации, включая регистрацию систем в международных организациях;

■ инновационные проекты, реализованные на основе предложенных методов и подходов: автоматизированные системы управления технологическими объектами; системы различного назначения на основе микропроцессорных карт, включая локальную дисконтную систему для предприятий торговли; устройства на основе микротехнологий и системы на их базе, включая тензорезистивные и вибрационные преобразователи, а также системы для телевизионного ввода полутоновых изображений.

Реализация и внедрение результатов исследований. Предложенные методики, модели и рекомендации по разработке технического, методического и организационного обеспечения инновационной деятельности использованы в ходе федеральной программы «Инжини-рингсеть России» при создании сети инновационных центров, имеющей межотраслевой и межрегиональных характер и нацеленной на реализацию наукоемких проектов в различных предметных областях.

Предложенная структура типового инновационного подразделения реализована в Комплексе универсального инжиниринга (КУИ) и

в Комплексе специализированного инжиниринга микротехнологий (КСИМТ) Центра наукоемкого инжиниринга СПбГТУ. КУИ и КСИМТ оснащены интегрированным ком