CC BY
66Методы анализа
УДК 338.28
ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ ИННОВАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАУКОЕМКИМИ ПРОИЗВОДСТВАМИ*
ЕЮ. ХРУСТАЛЁВ,
доктор экономических наук, профессор, ведущий научный сотрудник E-mail: [email protected] Центральный экономико-математический институт РАН
Ю.Е. ХРУСТАЛЁВ,
кандидат экономических наук, генеральный директор E-mail: [email protected] ООО «Трасса»
Ориентированное на рынок либеральное реформирование российской экономики перевело ее на сырьевой тренд развития и стимулировало деградацию наукоемкой и высокотехнологичной промышленности. Предложен математически обоснованный метод управления процессами инновационных преобразований наукоемких производств с учетом социально-экономических, технологических, научно-технических факторов, построен инструментарий оценки и оптимизации структурной перестройки отраслей обрабатывающей промышленности, корпораций и отдельных предприятий с учетом рыночного спроса на новую продукцию и услуги. Выполнено моделирование инновационного развития наукоемкого производства, разработаны методы адаптации наукоемкого производства, позволяющие принимать оптимальные решения путем концентрации на машиностроительных предприятиях производства однородной продукции.
Ключевые слова: наукоемкие и высокотехнологичные производства, инновационное развитие, рыночный спрос, экономико-математическое моделирование, структурные реформы, институциональные преобразования
* Статья подготовлена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (проект № 13-02-00281-а).
Введение
Адаптация наукоемкой промышленности к новым условиям хозяйствования представляет собой сложный, динамический, многоаспектный процесс. Предшествующее политико-экономическое развитие страны оказало решающее влияние на содержание адаптации, которое проявилось прежде всего в необходимости масштабного реформирования науки и промышленности, сформировавшихся по мобилизационному типу [1, 4, 7, 8, 11]. Предпринятые меры по реформированию российской экономики не способствовали положительной направленности ее реструктуризации, наоборот, проявилась четкая тенденция деградации имеющегося высокотехнологичного потенциала, перелом тенденции его постепенного роста и обвальное сокращение как по абсолютной величине, так и по отношению к другим менее развитым секторам промышленности: произошел откат потенциала к его величине 20-25-летней давности.
Результатом диспропорции в структуре наукоемких отраслей в пользу специфических, в большой мере узкоспециализированных оборон-
ных технологий стало то, что под воздействием политики шоковой терапии эти отрасли оказались в критической ситуации. Остро встали проблемы радикального сокращения государственных заказов, финансирования, реструктуризации и диверсификации производственных мощностей и научно-экспериментальной базы.
На региональном уровне инновационно ориентированное реформирование наукоемких производств очень чувствительно сказалось на социально-экономическом положении коллективов предприятий и регионов в целом, поскольку ее осуществление прямо связано с проблемами экономического роста, занятости высококвалифицированных кадров, сохранения и создания новых рабочих мест, увеличения налогооблагаемой базы, наполнения местных бюджетов и т.д.
Это означает, что многочисленные стратегии и программы по выводу из кризиса отечественного наукоемкого производственного комплекса обладают отличительными чертами крупных социально-экономических и научно-технических программ. К ним могут быть применены некоторые методологические принципы построения модельной информационно-аналитической технологии планирования и реализации проектов и программ, предложенные в ряде научных работ [2, 5, 10, 13, 18]. При этом следует исходить из того, что активизация усилий в оптимизации инновационных мероприятий на региональном и межрегиональном уровнях представляется более эффективной, нежели централизованное планирование, за счет средств госбюджета. Именно на местах ощутимее социально-экономический эффект преобразований, лучше известна конъюнктура рынка и производственные возможности реформируемых предприятий.
Способы распространения наукоемких технологий
Управление процессами инновационного преобразования осуществляется с учетом многих факторов - социально-экономических, военно-политических, финансовых, спросовых, производственно-технологических, информационных, организационных и др. Различают также уровни и ареалы инновационного реформирования - экономика, промышленность в целом, отрасль, регион, отдельные предприятия или организации и т.д. Альтернативность, вариантность организацион-
но-экономических мероприятий создают предпосылки для постановки проблемы выбора наиболее эффективных из них в условиях взаимодействия перечисленных факторов и заданных масштабов реформирования [14].
Например, конверсия предприятий оборонно-промышленного комплекса может осуществляться различными способами: реже - путем ликвидации оборонного производства; чаще - путем полного перепрофилирования производства с использованием новых и двойных технологий с передачей оборонного заказа другому производителю; путем уменьшения объема оборонного производства и соответствующего увеличения гражданского и т.д. Процессы диверсификации и конвергенции оборонных и гражданских предприятий в ходе либеральных реформ тесно взаимосвязаны и в определенной степени детерминированы, а диверсификация может являться одним из способов поддержания потенциала оборонных производств в периоды снижения оборонных заказов.
Основной целью данного вида конверсии является уменьшение государственных расходов и нагрузки на федеральный бюджет за счет снижения оборонного заказа, налаживания и расширения выпуска конкурентной продукции, пользующейся устойчивым спросом на внутреннем и внешнем рынках, создания новых рабочих мест, ресурсосбережения и др.
Оптимизация инновационных реформ на региональном уровне, уровне корпораций и отдельных предприятий требует разработки новых методов их реализации и технико-экономического обоснования в рыночных условиях. Ведь планируемые преобразования - это не только изменение пропорций в объемах производства оборонной и новой, конверсионной продукции, но и изменение экономической и социальной мотивации (основы) организации производства, т.е. оптимизация ассортимента, себестоимости и качества продукции, модернизация применяемых и внедрение новых технологий, в том числе двойного назначения, изменение организационной структуры производства и управления. Для обоснования и реализации подобных мероприятий требуется разработка соответствующих методических подходов, таких, например, как методика выбора наиболее подходящих для вывода на свободный рынок изделий на основе их классификации на группы методом кластерного анализа с последующим решением задачи максимизации экономичес-
кого эффекта - прибыли предприятия и сохранения рабочих мест [3, 6, 9, 12].
Проблемы инновационного прогресса наукоемких производств рассматриваются как часть общей проблемы экономического роста на основе стимулирования внедрения ресурсосберегающих технологий, развивается такой способ экономичного перехода к производству новой продукции, который с учетом эффекта технологической однородности изделий прежней и новой продукции позволяет снизить затраты на ее производство. Указанный способ дает также возможность определить наиболее экономичный план концентрации изготовления новых изделий в рамках наукоемких и высокотехнологичных предприятий региона, объединить их в единый технологический комплекс производств, занятых разработкой и изготовлением продукции определенного назначения уже не по отраслевому, а региональному принципу в соответствии с институциональными и структурными преобразованиями в экономике России.
Эффективность именно этого способа преобразований подтверждает и мировой опыт. После сокращения объемов производства оборонной продукции и резкого осложнения положения предприятий отдельные корпорации США пытались переориентироваться на выпуск гражданской продукции, но не смогли добиться существенных результатов и потому пошли по пути концентрации производства, слияния компаний, что позволило более гибко реагировать на конъюнктуру рынка и рациональнее использовать производственные мощности.
По мнению многих авторов, наибольший социально-экономический и ресурсосберегающий эффект при использовании предлагаемого метода может быть достигнут в отраслях наукоемкого машиностроения [9, 16].
Адаптация наукоемкого производства к спросовым требованиям рынка
Любая из перечисленных стратегий инновационного развития в той или иной мере направлена на решение вопросов устойчивого функционирования предприятий, составляющих абсолютное большинство в российском машиностроении [15, 17]. На этих предприятиях, в том числе и тех, на которых выпуск оборонной продукции прекратился полностью, наиболее эффективно выявить и организовать выпуск
новой гражданской продукции, технологически однородной с ранее производившейся, поскольку структура активной части основных производственных фондов в этом случае будет в максимальной степени соответствовать технологии производства новой продукции.
В последующем будем рассматривать научно-производственный комплекс машиностроения, выпускающий некоторый спектр (набор) сложной и дорогостоящей продукции, для которой в силу высоких затрат на ее изготовление существуют жесткие спро-совые ограничения: рынок сбыта заранее определен. Характер такого производства, как правило, единичный или мелкосерийный. Перечисленным условиям отвечает большинство современных предприятий, производящих наукоемкую продукцию высокого научно-технического уровня (авиация, космонавтика, судостроение, атомная промышленность и т.п.).
Будем полагать, что в результате преобразований происходят существенные структурные изменения, т.е. номенклатура продукции, объемы ее выпуска, состав предприятий-изготовителей могут подвергаться существенной деформации в направлении:
- снятия с производства некоторых изделий из указанного набора;
- снижения (как правило, резкого) объемов выпуска изделий, сохраняющихся в производстве;
- освобождения производственных мощностей и перемещения изготовления освоенной продукции на другие предприятия и мощности;
- освоения в производстве новой продукции, отвечающей рыночному спросу.
Характер производства - мелкосерийное - является существенным условием при рассмотрении предлагаемых методов, поскольку эффект концентрации производства в наибольшей мере проявляется для продукции с явно выраженной зависимостью темпов снижения финансовых, материальных и трудовых затрат от размеров партии изделий. В крупносерийном производстве показатели затрат стабильны и решение производственно-технологических вопросов является более прозрачным и очевидным -необходимо разрабатывать технико-экономическое обоснование и бизнес-план нового производства, причем квалифицированный, умелый маркетинг существенно способствует успеху конверсии.
Изучение комплексного влияния наиболее существенных факторов, таких, как серийность выпуска в сочетании со спросовыми ограничениями,
производственно-технологическая однородность продукции, эффект от ее концентрации, технологическая преемственность старых и новых изделий, обеспечение равномерности загрузки мощностей на размещение заказов и развитие производства, возможно с использованием методов моделирования и решения задач оптимального размещения заказов.
Наличие в различных изделиях технологически однородных элементов позволяет концентрировать их производство и тем самым повышать серийность. В этом случае, как правило, себестоимость одного изделия каждого наименования должна быть ниже себестоимости этого изделия в условиях его изолированного производства от других изделий при одном и том же масштабе выпуска, поскольку при этом снижаются как постоянная, так и переменная составляющие себестоимости (накладные расходы, расходы на переналадку оборудования и т.д.), или имеет место мультипликативный эффект.
Степень производственно-технологической однородности изделий поддается расчету, ее определение позволяет так планировать концентрацию выпуска изделий на предприятии, что их совместное производство может быть осуществлено с меньшими затратами.
Методической основой для определения степени производственно-технологической однородности изделий могут являться следующие основные положения:
1) производственную однородность изделий определяет однородность производственных процессов их изготовления;
2) производственный процесс изделий слагается из процессов изготовления элементов этих изделий и из производственных процессов последовательного объединения этих элементов в окончательно собранное, проверенное изделие;
3) наиболее существенной характеристикой производственного элемента, определяющего его специфику, являются технологическое оборудование и оснащение;
4) дифференциация производственного процесса изделия на элементарные производственные процессы проводится так, чтобы в каждом из них использовались только ему присущие технологическое оборудование, оснастка, способ организации производства;
5) степень однородности производственных процессов является производной от однородности элементарных производственных процессов
(производственных элементов) и их весомости в общем производственном процессе изделий;
6) весомость производственного элемента определяется его удельным весом в общей трудоемкости изготовления всего изделия. Для изделий машиностроения производственными элементами являются процессы получения заготовок и полуфабрикатов различными технологическими способами (литье, горячая штамповка и ковка и т.д.); специфические технологические операции (термообработка, гальванические покрытия, изготовление и нанесение теплозащитных покрытий и т.п.); изготовление деталей (нормализованного крепежа, резинотехнических и пластмассовых деталей, изготовление трубопроводов и т.п.); изготовление, сборка, испытания агрегатов, узлов, систем; общая сборка изделий; автономные и комплексные испытания изделий и др.;
7) под однородностью двух производственных элементов понимается техническая возможность и экономическая целесообразность использования технологического оборудования и оснащения одного производственного элемента при изготовлении другого элемента;
8) степень однородности двух производственных элементов определяется степенью совпадения технологического оборудования и оснащения, используемых в этих производственных элементах;
9) степень однородности одного производственного элемента А относительно другого производственного элемента В определяется как отношение, в котором числитель - совокупность технологического оборудования, рационально пригодного для изготовления как производственного элемента В, так и производственного элемента А, а знаменатель - вся совокупность технологического оборудования производственного элемента А;
10) мерой совокупности технологического оборудования и оснащения является их стоимость. Термин «рационально пригодное» означает, что
технологическое оборудование, принадлежащее производственному элементу А, технически возможно и экономически целесообразно использовать при изготовлении производственного элемента В.
Степень однородности двух производственных элементов определяется величиной коэффициента производственной однородности
, (О1 У у= $ '
где К1д - коэффициент однородности 1-го производственного элемента у-го изделия относительно д-го производственного элемента *-го изделия;
($3 )д - стоимость совокупности технологического оборудования и оснащения 1-го производственного элемента у-го изделия, рационально пригодного в изготовлении д-го производственного элемента *-го изделия;
- стоимость всей совокупности технологического оборудования и оснащения 1-го производственного элементау-го изделия. Для расчета данного коэффициента производственный процесс изделий разбивается на элементы, однородность которых между собой близка к нулю.
Пусть процесс производства нового изделия с номером у может быть представлен совокупностью производственных элементов в количестве L с номерами 1 = 1, ..., L.
Будем исходить из того, что в производственном процессе изготовления прежнего изделия с номером * существуют производственные элементы с номерами д = 1, ..., L, технологические особенности которых могут быть использованы при производстве нового изделия с номером у. Это означает, что коэффициенты однородности таких пар элементов Кд достаточно велики (близки к единице).
В этом случае коэффициент производственной однородности у-го изделия относительно *-го в целом определяется следующим образом:
К — У К1=д у1., у ¿.и у* 11 ' 1=1
где К * - коэффициент производственной однородности -го изделия относительно изделия *; у - коэффициент однородности 1-го производственного элемента -го изделия относительно одноименного производственного элемента (с номером q = 1) изделия у! - удельный вес трудоемкости 1-го производственного элемента -го изделия в общей трудоемкости изготовления этого изделия. Коэффициент однородности двух изделий обладает свойством манизотропности, т.е. для любой пары изделий и * существуют два значения коэффициента однородности К * и К* , причем в общем случае К Ф К .
Остановимся далее на оценке экономических показателей, характеризующих эффективность концентрации технологически однородных элементов при производстве новых изделий.
Предлагаемый метод позволяет реализовать два подхода к решению задачи об определении состава наиболее эффективных инновационных мероприятий.
Первый подход состоит в том, что для фиксированных объемов выпуска продукции производится анализ возможной экономии затрачиваемых средств (ресурсов) на основе использования свойства однородности прежних и изменяемых изделий. Этот подход в условиях ограниченного рынка сбыта новых изделий дает определенный экономический эффект - снижение совокупных затрат.
Второй подход предназначен для более свободной рыночной ситуации, когда более широкий спрос на новые изделия определен в некотором диапазоне или вообще не ограничен. В его основе лежит расчет количества изделий, которое может быть произведено на существующих производственных мощностях и при данном уровне текущих и капитальных затрат.
Прежде чем перейти к рассмотрению обоих подходов, перечислим факторы, определяющие количественный прирост продукции при условии ее производственно-технологической однородности.
Обозначим через i номер предприятия (/' = 1, ..., т), у - номер изделия / = 1, ..., п).
В условиях совместного производства на предприятии ряда изделий, обладающих определенной степенью производственной однородности, суммарный объем продукции, однородной изделию -го вида, будет равен
е*—У О) ,, О)
*=1
где О* - объем производства (в нормо-часах) на 7-м предприятии продукции, однородной производству изделия ;
у - часть объема производства на 7-м предприятии изделий *-го наименования, однородных производству изделия . С общим объемом производства $ изделий *-го вида эта часть связана соотношением
($) ,—$ кр , (2)
где К * - коэффициент производственной однородности изделия у относительно изделия
В соотношении (2) 0 < К. < 1; К = 0, если изделия * и не имеют общих элементов, и К * =.1. при 5 =у.
Выражение (1), которое представим в виде
0* = к*, (3)
¿=1
можно интерпретировать как объем гипотетического выпуска изделий ] с учетом их производственной однородности с другими изделиями 5 Ф]. Для случая однородных изделий 0* > , в противном случае для разнородных изделий
* Г1, если ] = 5
о* = О, при кр =]' \ (4)
[0, если ] Ф 5
Введя величины Т.. - средние значения тру-
доемкостей изделий вида ] на 7 -м предприятии (в
нормо-часах), можно записать:
& = Т,*х,*; = ТуХ*, (5)
где х.5 - объем производства изделий вида 5 на предприятии 7;
х* - эффективное количество изделий вида ], условно производимое на -м предприятии за счет наличия производства на нем близких по однородности изделий. Из выражений (3)-(5) следует
= 1
(
T
T Js
\
V i
= xi +
I
s=1 S* j
(
Tis
rp Js 1
V 1
\
(6)
Например, x* = 100 + (40/50)0,6x200 = 196, при n = 2, x = 100, T = 50, x =200, T = 40, K = 0,6.
ij i is Js js
И x¡ = 100 + (40/50)0,2 x 200 = 132, при тех же условиях и K = 0,2.
JS '
Таким образом, при одних и тех же затратах труда объем производства каждого конкретного изделия существенно зависит от наличия в этом производстве другой продукции, однородной этому изделию, и от степени однородности.
Сумма, прибавляемая к величине x j в выражении (6), определяет условный эффективный прирост производства изделий j на предприятии i за счет наличия на нем производства однородной продукции s Ф j. Наряду с другими возможными способами это иллюстрирует эффективность концентрации однородного производства. Объем x* превышает величину x.j на число изделий, производство которых возможно за счет более эффективного использования ресурсов в условиях концентрации однородной продукции. Соотношение (6) показывает, что при
100 90 80 70 -60 -50 40
30 + 20 10 0
a
одинаковых затратах на производство снижение себестоимости многономенклатурной продукции тем больше, чем сильнее взаимодействие трех факторов: запуск в производство изделий с большей степенью производственной однородности по отношению к изделиям, уже находящимся в производстве, одновременно с увеличением масштабов выпуска и при большей трудоемкости работ по отношению к изделиям, находящимся в производстве.
Моделирование процессов инновационного развития наукоемкого производства
Сущность задачи оптимального размещения заказов состоит в соизмерении положительного эффекта от концентрации однородных изделий с текущими и долговременными затратами производства продукции (особенно низкорентабельной или нерентабельной) вследствие снижения масштабов ее выпуска в результате изменения рыночного спроса.
Будем исходить из того, что в условиях концентрации однородной продукции зависимость себестоимости единицы продукции ф(х) от объема его выпуска х является монотонно убывающей (ф'(х) < 0) и имеет вид, представленный на рисунке.
В серийном производстве, как правило, объем продукции достаточно большой, что позволяет в практических расчетах полагать ф(х) = const. В зависимости от конкретных условий подобная аппроксимация с достаточной для практики точностью
-+-
-+-
-+-
Номер изделия -Факт
-Норматив
Изменение себестоимости изделий от объемов производства:
а - минимальный объем производства; Ь - заданная потребность продукции
x
s=1
b
может оказаться приемлемом и при мелкосерийном производстве, если технология изготовления изделий техники достаточно стабильная.
При мелкосерийном характере производства необходимо учитывать то обстоятельство, что «рабочим» участком кривой на рисунке является ее нелинейная часть в сегменте [a,b]. При формировании заказов на производство продукции высокого научно-технического уровня это типичная ситуация, а не исключение, поскольку по достижении стабильной технологии выпуск продукции, как правило, по различным причинам обновляется.
Рассмотрим два подхода, сформулированных ранее.
Первый подход. Задание объемов выпуска продукции в виде точных равенств. Оптимизация структуры производства в этом случае заключается в размещении продукции, модернизированной под рыночный спрос, по предприятиям в соответствии с критерием минимизации совокупных затрат.
Рассмотрим расчет себестоимости производства. Пусть ф.. (x) - функция изменения удельной себестоимости изделияj-го вида на предприятии i в зависимости от порядкового номера x производимого изделия (см. рисунок). Тогда себестоимость C(N) производства партии из N изделий (N > 0) равна C (N) = ф. (1) + ф. (2) +... + ф. (N) =
ф. (1) + ф. (2) +... + ф.. (N)
" "-ZJ^-L N = ф (N) N, (7)
где ф.(N) - среднее значение функции ф. (x) на отрезке 1 < x < N.
Доопределив функцию ф. (x) в нуле ф. (0) = ф0, получим следующее выражение для себестоимости производства на i-м предприятии:
C(X) = £ф.(x.) x., x. > 0. (8)
j=i
Если себестоимость производства каждого изделия - условно-постоянная величина, то можно предполагать ф.. (x .) = c. = const, и тогда выражение (8) - линейная форма. В общем случае коэффициенты при x.. в выражении (8) зависят от этих же величин, и мы имеем дело с нелинейной формой.
Формулы (7) и (8) в принципе позволяют вести расчеты для произвольных функций ф. (x).
На практике трудно иметь достаточные статистические данные, на основании которых возможно построить функции фу (x) с высокой точностью. Эта сложность усугубляется, если речь идет об экспериментальных или только проектируемых изделиях.
Рассмотрим один из наиболее часто встречающихся на практике случаев - линейное представление функций ф. (x) в области возможных заказов 0 < x. < A когда известны расчетная себестоимость первого изделия видаj и темп ее снижения P.- (x) от первого изделия к последнему изделию A...
Эффективность концентрации производства в общем случае проявляется двояко: посредством гипотетического увеличения выпуска продукции (6), а также посредством снижения себестоимости производства. Но со всей очевидностью этот эффект проявляется именно в нелинейном случае, когда ф.. (x.) Ф const, Р.. > 0. В линейном случае эффект концентрации не очевиден, он следует из результатов решения задачи, если оно приводит к концентрации производства. Соответственно, в линейных моделях нет необходимости использовать соотношения типа (6).
Таким образом, если функции ф.. (x.) линейные, не равные тождественно постоянной величине, то выражение для себестоимости производимой продукции получается в виде квадратичной формы. При других видах ф.. (x.) искомое выражение, разумеется, будет другим.
Определив себестоимость производства, перейдем к построению ограничений и формированию целевой функции задачи оптимального использования ресурсов в общем виде.
Введем следующие обозначения: r - индекс производственного или материального ресурса,. r = 1, ..., q; ur - цена единицы r-го ресурса; а..г - норма расхода r-го ресурса при изготовлении на i-м предприятии изделий вида j (полагаем а.г = const); b.r - фонд r-го ресурса на i-м предприятии в программном периоде осуществления структурных преобразований; B - общий лимит капитальных вложений на реализацию организационных мероприятий; P. - фонд рабочего времени основных производственных рабочих i-го предприятия в программном периоде; E - норматив экономической эффективности капитальных вложений; а - коэффициент, учитывающий плату за использование дополнительно вводимых производственных фондов.
Затраты r-го ресурса на i-м предприятии опре-
n n
деляются величиной ^ aijrxi:j. Если ^aprxp < bir, j=1 j=i то дополнительные капитальные затраты не требу-
n
ются. Если же ^ ai]rxj- > br , то на i-м предприятии
j=i
г-го ресурса недостаточно, и потребность в нем определяется следующим образом:
Уг = 0,5
f n
Z ajrxp - Ъгг + l j=1
Z ajrxj - b
j=1
(9)
Общие издержки на всех предприятиях, обусловленные дополнительными капитальными вложениями и приведенные к началу программного периода, независимо от вида у рассчитываются по формуле:
т д
R = (Е + а) ££ "Л.
1=1 г=1
Целевая функция, отражающая минимум совокупных затрат, приведенных к началу программного периода, имеет следующий вид:
¥ = С + Я =
Л
+
m n f n T
=zz с x - 0,5Zß ^T^x^
г =1 j=1 l 5=1 IfJ- y
q m
+(E + a)ZurZУгг ^min. (10)
r=1 i=1
Будем считать величины искомыми неизвестными наряду с Xj. Систему ограничений представим следующим образом:
- по заказу выпуска изделий j-го наименования
m
ZXj = Nj, j = 1, ..., n; (11)
i =1
по потреблению производственных и материальных ресурсов
i = 1,... , m, r = 1,
Za.. x. < b + v.
jr ij гг J ir j=1
- по потреблению ресурса труда
q; (12)
уг = 0 целевая функция (10) отражает минимизацию только текущих затрат.
Модель (10)—( 15) имеет квадратичный функционал и систему линейных ограничений. При этом мы отказались от непосредственного использования выражения (9).
Второй подход. Задание спросовых ограничений в некотором диапазоне, причем верхняя граница может быть сколь угодно велика, как и сам спрос. Тогда необходимо максимизировать объем производства при ограничениях на производственные, материальные, трудовые и финансовые ресурсы:
m n m n n rT
F = Z Z c..x.. -0,5Z Z Z b K -^x. x.. ^max,
Z—i j у ' Z—i Z—i у js t is У
i=1 j=1
i=1 s=1 j=1
где ср - цена единицы продукции 7-го вида у 1-го производителя.
Ограничения примут следующий вид:
- на объемы выпуска
m
Z xj * nj ,
j = 1,... , n;
ТТ„хр <р, 1 = 1,..., т; (13)
7=1
по капитальным вложениям на конверсионные мероприятия
д т
X «г !у, < В; а4)
Г=1 1=1
условия на переменные
у г > 0 для всех 1 и г; х .> 0 и целые для всех 1 и 7. (15)
Ограничения (13) выделяются потому, что в наукоемком производстве труд высококвалифицированных работников может являться одним из наиболее лимитирующих факторов. В ряде случаев может оказаться, что в программном периоде нет возможности расшивки узких мест производства за счет капитальных вложений. Применительно к данной модели это означает В = 0, тогда в силу (14)
- по потреблению ресурсов всех видов
п
Xаугху < ЬГ, 1= ^^ ^ Г = 1, ... , Я
7=1
Ограничения по фонду рабочего времени и на переменные х .. остаются неизменными.
По своему экономическому содержанию вследствие учета приведенных затрат построенные модели можно рассматривать и как модели задач перспективного программного планирования. Вопрос установления в практических случаях длительности программного периода, применительно к которому данная модель может быть приемлемой, должен решаться с учетом конкретных условий. По крайней мере с формальной стороны модели в большей степени относятся к задачам текущего планирования (к которым и следует отнести концентрацию производства), поскольку структура этого производства в основной своей части считается заданной.
Модель (10)-(15) относится к типу задач квадратичного программирования - простейшему обобщению моделей линейного программирования. Как и в общем случае нелинейного программирования, для нахождения глобального экстремума задачи квадратичного программирования не существует эффективного вычислительного метода, если не установлено заранее, что любой локальный экстремум является одновременно глобальным. Однако легко видеть, что рассматриваемая задача в общем случае является многоэкстремальной.
=1
Еще одно обстоятельство, учет которого может оказаться реально необходимым, - это целочислен-ность по крайней мере тех величин х для которых заказы N определяются в количестве нескольких изделий.
Таким образом, вычислительная проблематика в целом заключается в размерности задачи, много-экстремальности, целочисленности (всех или части) переменных.
Исследование этих вопросов проводилось применительно к группе машиностроительных предприятий, связанных корпоративными интересами в выпуске широкого спектра наукоемкой продукции.
На первом этапе решалась задача нахождения по крайней мере локального минимума квадратичного функционала без учета целочисленности переменных. Является ли найденный экстремум локальным или глобальным, можно установить опытным путем, начиная движение к экстремуму из различных начальных точек траектории изменения целевой функции.
Доведение решения до целочисленного в окрестности найденного экстремума может быть осуществлено путем локального перебора - случайного или направленного. Быстродействие современных ЭВМ позволяет реализовать и алгоритмы полного перебора возможных вариантов. Как показали практические расчеты, условие целочисленности соблюдается для 90-95% переменных, доведение оставшихся 5-10% переменных до целочисленных не составило больших затруднений. Для выполнения условия нежелательности размещения производства определенных изделий на конкретном предприятии себестоимость этих изделий С, искусственно завышалась многократно. Для выполнения условия несовместности производства двух каких-либо
изделий полагалось К = К =0.
у
При решении экономической задачи методами математического программирования специалисту часто важен не только полученный конкретный результат, но и понимание взаимосвязи (синтеза) конкретных производственных факторов, значимость ограничительных условий, влияющих на эффективность получаемых решений, что может быть получено при помощи экономико-математического анализа решения на основе оптимальных двойственных оценок ресурсов и продуктов задачи. Эти оценки могут показать степень неоптимальности внутренних цен для продуктов (изделий), рацио-
нальность приобретения и потребления ресурсов (производственных, материальных, трудовых).
Заключение
Рассмотренные методы адаптации наукоемкого производства по технологическому принципу позволяют принимать оптимальные решения путем концентрации на предприятиях производства однородной продукции, получать дополнительную информацию о степени используемых и привлекаемых ресурсов, оптимальности цен на производимую продукцию в различных условиях, определять эффективность оптимального решения по отношению к любому другому допустимому решению.
Получаемый в результате решения задачи экономический эффект проявляется в рассмотренных двух подходах по-разному. При первом подходе эффект проявляется непосредственно в сбережении материальных, производственных, трудовых, финансовых ресурсов предприятия. При втором подходе эффект проявляется в увеличении производства продукции за счет ресурсосберегающих технологий и соответствующего увеличения прибыли предприятия, улучшения загрузки его мощностей.
Решением задачи размещения заказов и концентрации производства инновационные мероприятия на производственном уровне не ограничиваются. Одновременно необходимо осуществить комплексное решение задач структурной и технологической перестройки предприятий: оптимизацию состава и структуры научно-промышленного потенциала; концентрацию усилий и ресурсов на создании унифицированной и стандартизированной техники; восстановление нарушенных технологических цепочек, обеспечивающих реализацию мер по совершенствованию интеграции и при необходимости -по переводу комплектующих изделий из других стран на российские предприятия; внедрение передовых базовых технологий, в том числе двойного применения.
Список литературы
1. Авдонин Б.Н., Хрусталёв Е.Ю. Методология организационно-экономического развития наукоемких производств. М.: Наука, 2010. 368 с.
2. Багриновский К.А., Бендиков М.А., Хрусталёв Е.Ю. Прогнозные стратегии развития потенциала предприятия (модельный подход) // Проблемы прогнозирования. 2000. № 2. С. 34-37.
3. Багриновский К.А., Бендиков М.А., Хрус-талёв Е.Ю. Информационная технология формирования и управления крупными научно-техническими проектами // Автоматика и телемеханика. 1999. № 8. С.154-162.
4. Багриновский К.А., Бендиков М.А., Хруста-лёв Е.Ю. Современные методы управления технологическим развитием. М.: РОССПЭН, 2001. 272 с.
5. БагриновскийК.А., ХрусталёвЕ.Ю. Методологические основы построения модельной информационно-аналитической системы планирования и реализации крупных социально-экономических проектов и программ // Экономика и математические методы. 1996. Т. 32. Вып. 4. C. 25-34.
6. БендиковМ.А., Сахарова И.В., Хрусталёв Е.Ю. Финансово-экономическая устойчивость предприятия и методы ее регулирования // Экономический анализ: теория и практика. 2006. № 14. C. 5-14.
7. БендиковМ.А., ФроловИ.Э. Высокотехнологичный сектор промышленности России: состояние, тенденции, механизмы инновационного развития. М.: Наука, 2007. 583 с.
8. Бендиков М.А., Хрусталёв О.Е. Механизм инновационного развития наукоемких высокотехнологичных производств и рынков // Экономический анализ: теория и практика. 2012. № 28. C. 2-13.
9. БендиковМ.А., Хрусталёв О.Е. Некоторые финансовые аспекты реализации научно-промышленной политики // Финансы и кредит. 2007. № 15. C. 2-8.
10. Калачанов В.Д., Мантуров Д.В. Организация разработки и производства новой техники в наукоемких отраслях промышленности России (на примере авиастроения) // Вестник Университета (Государственный университет управления). 2012. № 11.C. 105-113.
11. Маевский В.И., Кузык Б.Н. Условия развития высокотехнологичного комплекса // Вопросы экономики. 2003. № 2. C. 35-39.
12. Макаров Ю.Н., Хрусталёв Е.Ю. Организационно-экономические механизмы реализации программ и планов развития наукоемких сфер деятельности // Аудит и финансовый анализ. 2011. № 1. C. 1-11.
13. Рудцкая Е.Р., ХрусталёвЕ.Ю., Цыганов С.А. Методы накопления научного знания для инновационного развития российской экономики (опыт РФФИ) // Проблемы прогнозирования. 2009. № 3. C. 134-139.
14. Хрусталёв Е.Ю., Ларин С.Н. Использование информационных ресурсов и технологий для стимулирования инновационного развития экономики // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2011. № 32. С. 2-11.
15. Хрусталёв Е.Ю., Славянов А.С. Проблемы формирования инвестиционной стратегии инновационно ориентированного экономического роста // Проблемы прогнозирования. 2011. № 3. C. 19-30.
16. Хрусталёв Е.Ю., Хрусталёв О.Е. Моделирование жизненного цикла программы создания наукоемкой продукции // Экономический анализ: теория и практика. 2012. № 16. C. 2-12.
17. Хрусталёв Е.Ю., Хрусталёв Ю.Е. Оценка состояния экономической безопасности высокотехнологичных производств // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2006. № 2. C. 46-52.
18. Цыганов С.А., Рудцкая Е.Р., Хрусталёв Е.Ю. Принципы построения стратегии инновационного развития российской экономики // Экономический анализ: теория и практика. 2013. № 41. C. 2-14.
Methods of analysis
ECONOMICAL AND MATHEMATICAL TOOLS FOR INNOVATION MANAGEMENT OF KNOWLEDGE-INTENSIVE INDUSTRIES
Evgenii Iu. KHRUSTALEV, Iurii E. KHRUSTALEV
Abstract
The liberal market-oriented reforming of the Russian economy has shifted it to a raw-material development trend and stimulated degradation of the science-intensive and high-tech industry. The paper proposes
a mathematically sound method of innovation processes management of science-intensive industries, considering the socio-economic, technological, scientific and technical factors The authors introduce tools for assessment and optimization of manufacturing
industries restructuring, as well as corporations and individual businesses, based on the market demand for new products and services . The authors model the innovation development of high-tech industry; they develop methods for adapting of high-tech industry, which enable the better decisions by focusing on the machine-building enterprises' production of similar products
Keywords: high-tech industry, innovation development, market demand, economic and mathematical modelling, structural reform, institutional transformation
References
1. Avdonin B.N., Khrustalev E.Iu.Metodologiia organizatsionno-ekonomicheskogo razvitiia naukoem-kikh proizvodstv [The methodology of organizational and economic development of the knowledge-intensive industries]. Moscow, Nauka Publ., 2010, 368 p.
2. Bagrinovskii K.A., Bendikov M.A., Khrustalev E.Iu. Prognoznye strategii razvitiia potentsiala predpriiatiia (model'nyi podkhod) [A projected capacity-development strategy of the enterprise (a model approach)]. Problemy prognozirovaniia - Problems of forecasting, 2000, no. 2, pp. 34-37.
3. Bagrinovskii K.A., Bendikov M.A., Khrustalev E . Iu . Informatsionnaia tekhnologiia formirovaniia i up-ravleniia krupnymi nauchno-tekhnicheskimi proektami [Information technology of formation and management of major scientific and technological projects]. Avtoma-tika i telemekhanika - Automation and remote control, 1999, no. 8, pp. 154-162.
4. Bagrinovskii K.A., Bendikov M.A., Khrustalev E . Iu . Sovremennye metody upravleniia tekhno-logicheskim razvitiem [The up-to-date techniques of technological development]. Moscow, ROSSPEN Publ., 2001, 272 p.
5. Bagrinovskii K.A., Khrustalev E.Iu. Metodo-logicheskie osnovy postroeniia model'noi informat-sionno-analiticheskoi sistemy planirovaniia i realizatsii krupnykh sotsial'no-ekonomicheskikh proektov i programm [Methodological basics for construction of a model of information-analytical system for planning and implementation of major socio-economic projects and programs]. Ekonomika i matematicheskie metody -Economics and mathematical methods, 1996, vol. 32, no. 4, pp. 25-34.
6. Bendikov M.A., Sakharova I.V., Khrustalev E.Iu. Finansovo-ekonomicheskaia ustoichivost' pred-priiatiia i metody ee regulirovaniia [Financial and eco-
nomic sustainability of an enterprise and methods of its regulation]. Ekonomicheskii analiz: teoriia i praktika -Economic analysis: theory and practice, 2006, no. 14, pp.5-14.
7. Bendikov M.A., Frolov I.E. Vysokotekhnolog-ichnyi sektorpromyshlennosti Rossii [The hi-tech sector of the industry of Russia]. Moscow, Nauka Publ., 2007, 583 p.
8. Bendikov M.A., Khrustalev O.E. Mekhanizm innovatsionnogo razvitiia naukoemkikh vysokotekhnolog-ichnykh proizvodstv i rynkov [The mechanism for innovation development of high-tech industries and markets]. Ekonomicheskii analiz: teoriia i praktika - Economic analysis: theory and practice, 2012, no. 28, pp. 2-13.
9. Bendikov M.A., Khrustalev O.E. Nekotorye finansovye aspekty realizatsii nauchno-promyshlennoi politiki [Some financial aspects of the implementation of scientific and industrial policy]. Finansy i kredit -Finance and credit, 2007, no. 15, pp. 2-8.
10. Kalachanov V.D., Manturov D.V. Organizatsiia razrabotki i proizvodstva novoi tekhniki v naukoemkikh otrasliakh promyshlennosti Rossii (na primere aviastro-eniia) [Organization of development and production of new technology in the Russian science-based industries (a case study of aircraft construction)]. Vestnik Univer-siteta (Gosudarstvennyi universitet upravleniia) - Bulletin of University (State University of Management), 2012, no.11, pp.105-113.
11. Maevskii V.I., Kuzyk B.N. Usloviia razvitiia vysokotekhnologichnogo kompleksa [The development terms of a high-tech complex]. Voprosy ekonomiki - Issues on economics, 2003, no. 2, pp. 35-39.
12. Makarov Iu.N., Khrustalev E.Iu. Organizat-sionno-ekonomicheskie mekhanizmy realizatsii programm i planov razvitiia naukoemkikh sfer deiatel'nosti [The organizational and economic mechanisms for implementation of programs and plans for development of science-intensive areas of activity]. Audit i finansovyi analiz - Audit andfinancial analysis, 2011, no. 1, pp. 1-11.
13. Rudtskaia E.R., Khrustalev E.Iu., Tsyganov S . A . Metody nakopleniia nauchnogo znaniia dlia innovatsionnogo razvitiia rossiiskoi ekonomiki, opyt RFFI [Methods for accumulation of scientific knowledge for innovation development of the Russian economy (RFBR experience)]. Problemy prognozirovaniia -Problems of forecasting, 2009, no. 3, pp. 134-139.
14. Khrustalev E.Iu., Larin S.N. Ispol'zovanie informatsionnykh resursov i tekhnologii dlia stimuli-rovaniia innovatsionnogo razvitiia ekonomiki [The use
of information resources and technology to promote innovation development of the economy]. Natsional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'- National interests: priorities and security, 2011, no. 32, pp. 2-11.
15. Khrustalev E.Iu., Slavianov A.S. Problemy formirovaniia investitsionnoi strategii innovatsionno-orientirovannogo ekonomicheskogo rosta [Problems of formation of the investment strategy of innovation-oriented economic growth]. Problemy prognozirovaniia -Problems of forecasting, 2011, no. 3, pp. 19-30.
16. Khrustalev E.Iu., Khrustalev O.E. Mod-elirovanie zhiznennogo tsikla programmy sozdaniia naukoemkoi produktsii [Simulation software for life-cycle of the program on creating high-tech products]. Ekonomicheskii analiz: teoriia i praktika - Economic analysis: theory and practice, 2012, no. 16, pp. 2-12.
17. Khrustalev E.Iu., Khrustalev Iu.E. Otsenka sos-toianiia ekonomicheskoi bezopasnosti vysokotekhno-logichnykh proizvodstv [Assessment of the economic
security of high-tech industries]. Natsional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'- National interests: priorities and security, 2006, no. 2, pp. 46-52.
18. Tsyganov S.A., Rudtskaia E.R., Khrustalev E.Iu. Printsipy postroeniia strategii innovatsionnogo razvitiia rossiiskoi ekonomiki [The principles of construction of the innovation development strategy of the Russian economy]. Ekonomicheskii analiz: teoriia i praktika - Economic analysis: theory and practice, 2013, no. 41, pp. 2-14.
Evgenii Iu. KHRUSTALEV
Central Economics and Mathematics Institute, RAS, Moscow, Russian Federation stalev@cemi rssi ru
Iurii E. KHRUSTALEV
JSC Trassa, Moscow, Russian Federation
3K0H0MMHECKHft aha/1113: iwefw u n/mrm
13
