CC BY
79
Кластерное моделирование трудоёмкости НИОКР в аэрокосмической
отрасли
Cluster modeling of labor input of research and development in aerospace
industry
Калошина Марина Николаевна, кандидат экономических наук, доцент, кафедра «Финансовый менеджмент» МАИ (НИУ),
[email protected] Kaloshina Marina Nikolaevna Cand. of Econ. Sci., Associate Professor, Chair of financial management, Moscow Aviation Institute (National Research University),
[email protected] Ермакова Ольга Викторовна, старший преподаватель
кафедра «Экономика инноваций и управление проектами» МАИ (НИУ)
over [email protected] Ermakova Olga Viktorovna Senior Lecturer, Chair of Economics of Innovations and Project Management, Moscow Aviation Institute (National Research University),
over [email protected]
Аннотация
В работе рассмотрена возможность использования методологии кластерного анализа для группировки видов работ в ходе оценки трудоёмкости выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в аэрокосмической отрасли. Проведённые исследования позволили сформулировать общий перечень требований и рекомендаций по формированию структуры методики оценки трудоёмкости НИОКР в аэрокосмической отрасли с использованием кластерного моделирования. Представлен разработанный алгоритм оценки трудоёмкости НИОКР.
Annotation
In article possibility of use of methodology of the cluster analysis for group of types of works is considered during an assessment of labor input of performance of Research and development (R&D) in aerospace industry. The conducted researches allowed to formulate the general list of requirements and recommendations about formation of structure of a technique of an assessment of labor input of R&D in aerospace industry with use of cluster modeling. The developed algorithm of an assessment of labor input of R&D is presented.
Ключевые слова: НИОКР, аэрокосмическая отрасль, этапы и виды работ, трудоёмкость, кластер.
Keywords: Research and development (R&D), aerospace industry, stages and types of works, labour input, cluster.
Важнейшей задачей развития аэрокосмической отрасли, в частности авиационной промышленности, является создание научно-технического задела, обеспечивающего лидерство в авиационных технологиях [1]. Выполнение НИОКР требует больших финансовых и материальных затрат. Важнейшими элементами заключаемого договора на выполнение НИОКР являются трудоёмкость и стоимость работ. Трудоёмкость каждого вида исследовательских работ рассчитывается исходя из объема ставящихся в техническом задании задач и нормативов трудоёмкости работ. Серьезной проблемой проверки обоснованности рассчитанной трудоёмкости является сложность и многообразие задач и видов работ и отсутствие нормативных значений. Исследование процессов моделирования трудоёмкости и стоимости выполнения НИОКР в аэрокосмической отрасли позволило выявить, что серьезной проблемой в данной области является точность и обоснованность расчетов.
Анализ основных существующих отраслевых и межотраслевых методик оценки трудоёмкости и стоимости НИОКР в промышленности и коррелирующих сферах деятельности подтвердил наличие объективной
потребности российских инновационных предприятий промышленности, в частности, аэрокосмической отрасли, в усовершенствованной методике оценки трудоёмкости НИОКР. Основным недостатком используемых методических материалов является недостаточная проработанность процедур оценки трудоёмкости выполнения НИОКР, отдельных этапов, видов, набора работ.
Проведенные исследования позволили сформулировать общий перечень требований и рекомендаций по формированию структуры методики оценки трудоёмкости выполнения НИОКР в аэрокосмической отрасли с перечислением основных элементов.
Наиболее важными акцентами рекомендуемой усовершенствованного варианта Методических рекомендаций являются:
- Элементы общей части - основные понятия в области НИОКР, термины и определения, элементы законодательного регулирования взаимоотношений в научной и научно-технической деятельности, место НИОКР в жизненном цикле продукции, границы стадий жизненного цикла, источники и методы поиска информации;
- Этапы и виды работ - формулировка признаков работ, соответствующих НИР, ОКР и ОТР, этапы НИОКР и их характеристика, рубрикатор работ;
- Оценка трудоёмкости НИОКР - основы организации нормирования труда при проведении НИОКР, понятия норма времени (трудоёмкость), норматив трудоёмкости, методы нормирования труда, правила обоснования трудоёмкости и сроков выполнения работ в рамках затратного метода, методы определения трудоёмкости на основе трудоёмкости базовой НИР, нормативы трудоёмкости, используемые для расчета стоимости разработки, доработки и развития автоматизированных систем и программных продуктов.
В структуру обновленной Методики предлагается дополнительно включить:
- в раздел - Элементы общей части - основные понятия аэрокосмической отрасли понятие, принципы формирования кластеров работ;
- в раздел - Этапы и виды работ - Понятие вида работ, ключевые слова для формулирования видов работ;
- в раздел - Оценка трудоёмкости НИОКР - Использование нескольких методов определения трудоёмкости, учет особенностей аэрокосмической отрасли при определении трудоёмкости, сведение результатов расчетов в интегральный показатель с учетом интервальной неопределенности, формирование и оценка трудоёмкости кластеров работ.
Рассмотрим возможность применения современного подхода к объединению работ при выполнении НИОКР в аэрокосмической отрасли с использованием кластерного анализа.
Для того чтобы разработать принципы формирования кластеров на основании этапов и видов НИОКР в аэрокосмической отрасли дадим определение этапа и вида работ.
Под этапом понимается такая самостоятельная часть НИР и ОКР, которая является обязательным объектом планирования, финансирования, контроля и учета. Этапы традиционно состоят из перечня работ.
По видом работ НИОКР будем понимать - часть этапа выполнения НИОКР, в формулировке которой используются ключевые слова, представляющие собой действие, предмет, объект, характеристику, трудоёмкость, стоимость и другие количественные и качественные параметры, необходимые и достаточные для того, чтобы работа могла иметь понятный для исполнения и завершенный по ее результатам характер. Отдельные виды работ объединяются в совокупности, которые могут представлять собой подэтапы, этапы, стадии выполнения НИОКР. Современной категорией объединения является кластер.
Кластер (от англ. cluster - кисть, пучок, скопление, группа) - объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами [2].
Кластеризация (или кластерный анализ) — это задача разбиения множества объектов на однородные группы, называемые кластерами. Кластер
представляет собой группу объектов, имеющих общие признаки. Внутри каждой группы должны оказаться «похожие» объекты, а объекты разных группы должны быть как можно более отличны от других кластеров. Цель кластеризации - поиск существенных структур.
Применение кластерного анализа в общем виде сводится к следующим этапам:
1) Отбор выборки объектов для кластеризации. Применительно к НИОКР - формирование совокупности видов работ.
2) Определение множества переменных, по которым будут оцениваться объекты в выборке. Применительно к НИОКР - формирование различных характеристик для формирования вариантов кластеров.
3) Вычисление значений меры сходства между объектами. Применительно к НИОКР - оценка кластеров по критериям.
4) Применение метода кластерного анализа для создания групп сходных объектов (кластеров). Формирование кластеров по признакам и критериям.
5) Представление результатов анализа. Разработка кластеров видов работ для реализации исполнителями и соисполнителями.
6) После получения и анализа результатов возможна корректировка выбранной совокупности кластеров до получения оптимального результата.
Существуют следующие типы входных данных задач кластеризации, которые вполне соответствуют и дают возможность использовать теорию кластеризации видов работ при выполнении НИОКР:
• Признаковое описание видов работ. Каждая работа описывается набором своих характеристик, называемых признаками. Признаки могут быть числовыми или нечисловыми;
• Матрица расстояний между видами работ. Каждая работа описывается трудоёмкостью выполнения работы, которая является расстоянием до всех остальных видов работ.
Общие цели кластеризации также соответствуют целям объединения, группирования видов работ НИОКР:
• Понимание сущности данных путём выявления кластерной структуры. Разбиение выборки на группы схожих видов работ позволяет упростить и ускорить выполнение НИОКР в целом.
• Сжатие процесса выполнения НИОКР. Если исходная выборка видов работ избыточно большая, то можно сократить её, оставив по одному наиболее типичному представителю в каждом кластере.
•Обнаружение новизны. Выделяются нетипичные виды работ, которые не удаётся присоединить ни к одному из кластеров.
Предлагается рассматривать три подхода к количеству формированию концепции количества необходимых для выполнения НИОКР кластеров:
- в первом случае число кластеров минимизируется по количеству предполагаемых соисполнителей;
- во втором случае для обеспечения высокой степени сходства и однородности видов работ внутри каждого кластера количество кластеров не ограничивается;
- в третьем случае наибольший интерес представляют отдельные виды работ, не вписывающиеся ни в один из кластеров, при этом в зависимости от степени важности таких видов работ они могут составлять отдельный кластер, который в дальнейшем разбивается на подвиды работ.
Во всех этих случаях применяется идея иерархической кластеризации, когда крупные кластеры дробятся на более мелкие, те в свою очередь дробятся ещё мельче, и т. д. Такие задачи называются задачами таксономии.
Можно выделить две основные классификации алгоритмов кластеризации:
- Иерархические и плоские. Иерархические алгоритмы (алгоритмы таксономии) строят не одно разбиение выборки на непересекающиеся кластеры, а систему вложенных разбиений. Плоские алгоритмы строят одно разбиение объектов на кластеры.
- Четкие и нечеткие. Четкие (непересекающиеся) алгоритмы каждому объекту выборки ставят в соответствие номер кластера, т.е. каждый объект
принадлежит только одному кластеру. Нечеткие (или пересекающиеся) алгоритмы каждому объекту ставят в соответствие набор вещественных значений, показывающих степень отношения объекта к кластерам [3].
Мы предлагаем выделить следующие признаки кластера, которые позволяют объединить различные виды работ для выполнения НИОКР:
1) внутренняя однородность - виды работ внутри одного кластера должны быть максимально схожи между собой с точки зрения различных признаков; при этом в качестве признаков предлагается учитывать:
а) принадлежность к одному этапу выполнения НИОКР - в кластер объединяются те виды работ, которые соответствуют тематическому традиционному подходу к группировке работ по этапам НИОКР; при этом критериями отнесения к кластеру по этому признаку могут служить следующие позиции:
- использование ключевых слов, которые необходимо разработать, для формулирования названия традиционных видов работ;
- принадлежность к вариантам поименованных этапов выполнения НИОКР, традиционно используемых в различных Методиках, для унификации процесса идентификации принадлежности видов работ к соответствующему этапу;
б) профессиональную компетенцию разработчика и его соисполнителей -в кластер объединяются только те виды работ, которые может выполнить соответствующий исполнитель; при этом критериями отнесения к кластеру по этому признаку могут служить: наличие опыта выполнения подобных работ; аргументированное обоснование; собственный задел по теме работ; оценка возможности выполнения независимыми экспертами; публикации по предмету исследования;
в) направленность на достижение одного научно-технического результата; при этом критериями отнесения к кластеру могут служить следующие позиции: технико-технологические характеристики, документация, чертежи, концепция, промышленный образец и др.;
г) непрерывность процесса выполнения - в кластер объединяются только те виды работ, которые обеспечивают исполнителю процесс выполнения НИОКР без каких-либо длительных перерывов и ожиданий; при этом критериями отнесения к кластеру могут служить следующие позиции: минимум суммы времени ожидания между видами работ, отнесенных к кластеру; минимум времени выполнения кластера в целом;
д) логическую последовательность работ выполнения - в кластер объединяются только те виды работ, которые обеспечивают исполнителю процесс выполнения НИОКР, в котором последующая работа использует результаты предыдущей работы; при этом критериями отнесения к кластеру по этому признаку могут служить: возможность построения логическоой цепочки типа «вход - процессор - выход - процессор - выход...»; все работы направлены на один и тот же результат;
2) внешняя изолированность - виды работ из одного кластера должны быть как можно меньше схожи с видами работ из другого кластера [4]; при этом критериями отнесения к кластеру могут служить следующие позиции: один вид работ с одними и теми же характеристиками встречается только один раз в одном кластере; неповторяемость работ в различных кластерах; в одном и том же кластере нет одинаковых работ.
Для кластеризации выполнения НИОКР необходимо выполнить унификацию ключевых слов для формулировок видов работ по этапам.
При обосновании трудоёмкости работ необходимо учесть следующие моменты:
- необходимость выполнения всех этапов НИОКР, предусмотренных соответствующими нормативными документами;
- обоснование необходимости проведения всех видов работ;
- обоснование максимальной или минимальной продолжительности работ;
- логическая и хронологическая увязка работ;
- детальный расчет наиболее трудоёмких работ;
- трудоёмкость каждой работы и этапа в целом должны рассчитываться в человеко-месяцах (человеко-днях).
Разработанный алгоритм оценки трудоёмкости кластеров работ НИОКР в аэрокосмической отрасли представлен на рисунке 1.
В зависимости от наличия необходимого объема исходной информации можно использовать различные методы определения трудоёмкости. Если существуют нормы и нормативы, типовые отраслевые нормативные материалы трудоёмкости НИОКР для выполнения необходимых работ, то рекомендуется использовать аналитические методы определения трудоёмкости (метод нормативного калькулирования).
При использовании аналитических (нормативных) методов трудоёмкость определяется как функция параметров разрабатываемого изделия и выполняемых работ на основе норм и нормативов. Необходимо сформировать базу расчета: нормативные материалы с разной степенью укрупнения или статистические результаты времени выполнения работ. Далее следует этап изучения содержания предстоящих работ. Нормируемая работа делится на составные части и технологические элементы. Трудоёмкость НИОКР рассчитывается как сумма затрат времени нормируемых и ненормируемых работ на каждом этапе.
Норматив времени на единицу работы определяется исходя из конкретных особенностей НИОКР с учетом групп сложности, степени новизны и особенностей распределения трудозатрат по типам выполнения работ различных групп исполнителей. Необходимые нормативы могут быть взяты из соответствующих нормативных документов либо рассчитаны исходя из опыта реализации аналогичных проектов и соответствующих среднестатистических данных по отраслям.
Трудоёмкость ненормируемых работ определяется с помощью экспертных оценок с учетом объема выполняемых работ.
К нормативам времени применяются поправочные коэффициенты с целью учета факторов, связанных с конкретным видом работ.
Определение состава и содержания работ на каждом этапе НИОКР в соответствии с их целями, задачами и конечными результатами (разбивка комплекса работ на отдельные виды)
11 Определение норматива времени на выполнение вида работ с учетом степени сложности, новизны и групп исполнителей (применить нормативы из ссылок в [1], из [7])
12 Экспертная оценка ненормируемых работ с учетом объема выполняемых работ
Экспертная оценка: —коэффициента сложности вида работ
— коэффициента новизны вида работ;
- коэффициента ценности результатов работ;
— коэффициента масштабности вида работ;
— коэффициента качества вида работ
кСЛ кн кЦ кМ кК
19 Расчет обобщающего коэффициента
сложности [7]
кс — ксл х кн х кц х км х кк
20 — кс ■ ТБ
21 T i _ ^ ' _ х 1J j
— x,т;1ш11 тниокр — кс ' тниокр
25 Построение сетевой модели процесса
«исследования - разработки»(календарный план-график, оперативно-календарный план), выделение этапов и работ, трудоемкость которых необходимо определить
Проведение экспертного опроса
28 Обоснование минимальной и максимальной продолжительности работ
— X Т;
Формирование кластеров работ
31 Сведение результатов расчетов трудоемкости НИОКР. Расчет интегральной оценки с учетом интервальной неопределенности.
Оценка трудоемкости кластеров работ
НВР — H * K * к, * к2...* к
n
Т — Н * V
1 н 11 вр у ;
i— 1
Т — Т +Т
1 э 1 н нн
Рисунок 1 - Алгоритм оценки трудоемкости кластеров работ при выполнении НИОКР
Если не достаточно нормативных данных, то смотрим, имеются ли аналоги выполняемой НИОКР или работ в рамках НИОКР. Если да, то для оценки трудоёмкости используем опытно-статистические методы (методы аналогов), то есть будем определять трудоёмкость путем обработки статистической информации, накопленной по аналогичным работам, выполненным в прошлом. Статистические методы рекомендуется применять к части прикладных НИР и при определении трудоёмкости большинства ОКР.
Трудоёмкость работ определяется по статистическим данным о затратах труда, путем сравнения нормируемой НИОКР с аналогичной, трудоёмкость которой известна, и введения при необходимости корректирующих коэффициентов. При этом учитывается состав и квалификация исполнителей НИОКР и отдельных частей этих работ. Базой этого метода является аналог (базовая НИР). Корректирующие коэффициенты, учитывающие сложность работ, определяются на основе сравнительного анализа задач, решаемых в оцениваемой и базовой НИОКР (этапа НИОКР), с использованием процедуры экспертных оценок.
Если данных об аналогичных НИОКР нет, то проводится экспертиза оценки трудоёмкости работ. Экспертные методы используются при определении трудоёмкости работ, отличающихся принципиальной или значительной новизной, выполнение которых сопряжено с большими трудностями. К таким работам относятся практически все фундаментальные и поисковые НИР, значительная часть прикладных научных исследований и небольшая часть особо сложных ОКР.
При использовании метода экспертных оценок необходимо учитывать все факторы, оказывающие влияние на выполнение работ: состав и квалификация единственных и привлеченных исполнителей, наличие материально-технической базы, трудоёмкость выполнения работ, потребность в материальных ресурсах и составлять плановую калькуляцию по каждому этапу НИОКР.
Если расчеты трудоёмкости НИОКР проводились различными методами, то интервальные оценки трудоёмкости предлагается использовать для оптимистического и пессимистического прогноза, а далее результаты расчетов сводятся в интегральную оценку, которая позволяет учитывать интервальную неопределенность результатов.
После этого формируются кластеры работ по выбранным признакам и проводится оценка трудоёмкости кластеров работ.
Библиографический список
1. Постановление Правительства РФ от 15.04.2014 № 303 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013 - 2025 годы».
2. Карпов В.В., Лизунов В.В. Кластерная политика в экономике России (часть 1)// Научный журнал «Национальные приоритеты России». № 1(1), 2009.
3. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия. — М.: Финансы и статистика, 1988. — 345 с.
4. Кутуков Д. С. Применение методов кластеризации для обработки новостного потока / Д. С. Кутуков // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.).— СПб.: Реноме, 2011. — С. 77-83.
Bibliography
1. Resolution of the Government of the Russian Federation from 15.04.2014 No. 303 «About approval of the state program of the Russian Federation development of the aviation industry in 2013 - 2025».
2. Karpov V.V., Lizunov V.V. Cluster policy in the Russian economy (part 1)// Scientific journal «National priorities of Russia». № 1(1), 2009.
3. Jambu M. Hierarchical cluster analysis and correspondence. - M.: Finance and statistics, 1988. - p. 345.
4. Kutukov D. C. Application of clustering methods for handling news / A. C. Kutukov // Technical science: problems and prospects: proceedings of the Intern. scient. proc. in St. Petersburg, March 2011).- SPb.: Reputation, 2011. - p.p. 77-83.
