Версия для печати
Вернуться к списку

«НАНОИНДУСТРИЯ 4.0» И СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ПРИМЕРЕ «СИСТЕМНОГО ИНЖИНИРИНГА» ПРИ РАЗРАБОТКЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Одним из ярких событий завершающегося лета в научной жизни России стало проведение Московской конференции Ассоциации стоимостного инжиниринга. Отечественные и зарубежные ученые и промышленники обсудили текущие вопросы и перспективы развития «системной инженерии» в РФ. Особое внимание было уделено стратегическим информационным технологиям и продукции наноиндустрии 4.0, применимым при создании суперкомпьютерных вычислительных систем.

Отделение нанотехнологий и информационных технологий (ОНИТ) старейшей отечественной Академии, – Российской академии наук (РАН), – как системный интегратор и научно-методический организатор и руководитель отраслевых исследований в сфере «нано и ИТ», обеспечивает необходимую поддержку академическим институтам, в частности, Институту проблем управления (ИПУ) им. В.А.Трапезникова РАН, основанному в июне 1939 года. Первоначально названный как «Институт автоматики и телемеханики АН СССР», он был создан на базе функционировавшей с 1934 года Комиссии по автоматике и телемеханике. Среди ученых, чья деятельность связана с ИПУ РАН – член-корреспондент АН СССР О.И.Авен, член-корреспондент АН СССР Б.А.Березовский, академик РАН С.Н.Васильев, сооснователь и гендиректор компании «Яндекс» А.Ю.Волож, академик АН СССР А.А.Воронов, член-корреспондент АН СССР М.А.Гаврилов, министр РФ по развитию Дальнего Востока А.С.Галушка, академик РАН В.А.Геловани, один из создателей шахматной программы «Каисса» (первого чемпиона мира среди шахматных программ) М.В.Донской, заместитель академика-секретаря ОНИТ РАН и академик АН СССР и РАН С.В.Емельянов, член-корреспондент АН СССР и генерал-майор инженерно-технической службы В.И.Коваленков, академик РАН С.К.Коровин, академик РАН Н.А.Кузнецов, академик АН СССР и генерал-майор инженерно-авиационной службы В.С.Кулебакин, член-корреспондент АН СССР А.Н.Ларионов, академик РАН О.И.Ларичев, член-корреспондент АН СССР А.М.Летов, академик АН СССР Н.Н.Лузин, академик РАН И.М.Макаров, академик АН СССР Б.Н.Наумов, член-корреспондент РАН Д.А.Новиков, член-корреспондент РАН П.П.Пархоменко, академик АН СССР Б.Н.Петров, член-корреспондент АН СССР В.В.Петров, академик РАН Ю.С.Попков, академик АН Грузинской ССР И.В.Прангишвили, член-корреспондент РАН Е.С.Пятницкий, эстонская и русская писательница (поэт и прозаик) Хелью Ребане, почетный член РАН и сооснователь ЦНИИКА В.В.Солодовников, академик АН СССР В.А.Трапезников, член-корреспондент АН СССР Я.З.Цыпкин и профессор колледжа Royal Holloway Лондонского университета А.Я.Червоненкис. Основав мощную всемирно-признанную научную школу, ИПУ РАН (ОНИТ РАН) параллельно стимулировал развитие множества других организаций и сообществ ученых, поэтому неудивительно, что летний форум Ассоциации стоимостного инжиниринга (AACE) открыл доклад ведущего научного сотрудника ИПУ РАН, генерального директора АО «ПМСОФТ», д.т.н., действительного члена АТН РФ, CPM IPMA и PMC PMAJ, президента Российского отделения AACE и Московского отделения PMI А.В.Цветкова. По мнению Александра Васильевича, миссией Ассоциации является распространение опыта и знаний в сфере комплексного управления сроками реализации инвестиционных проектов и программ и стоимостью продуктов и услуг. Для поддержки профессионального сообщества, в частности, предусмотрена помощь в запуске продуктовых решений и программ на базе Total Cost Management Nuclear Construction (ТСМ NC). Пример – программа ТСМ NC в Госкорпорации «Росатом».

В 2017 году был переведен на русский язык (и издан как вторая редакция) стандарт AACE «Основы комплексного управления стоимостью», содержащий подробную информацию по управлению стоимостью на всех стадиях жизненного цикла (как проекта, так и актива). Помимо карты процессов и методов стоимостного инжиниринга, он включает сводный глоссарий (русско-английский), гармонизированный с PMBOK, ISO 21500 и рядом других документов. В 2015 году AACE и НМЦ ЦНИИП Минстроя РФ была проведена совместная работа по созданию профессионального стандарта «Специалист по ценообразованию и стоимостного инжинирингу в градостроительстве». Годом позже AACE и НАИК и ГК «Росатом» приступили к разработке профессионального стандарта «Инженер-консультант в строительстве».

Детали взаимодействия ГК «Ростатом» и AACE по Программе «TCM NC» были представлены в выступлении директора Программы Г.С.Сахарова. Геннадий Станиславович отметил глобальный характер присутствия ГК «Росатом» на мировом рынке: госкорпорация занимает первое место по строительству АЭС за рубежом и второй место – среди атомных энергокомпаний мира с установленной мощностью 26,2 ГВт. Также второе место – по запасам урана, но первое – по его обогащению! Важность применения методов стоимостного инжиниринга в мировой «индустрии 4.0» характеризуется, в частности, тем, что в последнее десятилетие наблюдается тренд по существенному увеличению стоимости строительства АЭС. Например, оцененное в 2009 году в 3,2 млрд. евро строительство АЭС «OLKILUOTO-3» (Финляндия) подорожало в 2015 году на 181% до 9 млрд. евро, а оценка 3,3 млрд. евро в 2012 году АЭС «FLAMANVILLE-3» (Франция) выросла на 218% до 10,5 млрд. евро в 2015 году (отметим – в обоих случаях применяется один и тот же тип реактора EPR-1600!). Наряду со значительным ростом объемов строительства за рубежом в 5,4 раза, на атомном рынке усиливается конкуренция: в частности, РФ строит объект за 64-123 месяца, в то время как КНР – за 55-74 месяцев, а Республика Корея – за 50-77 месяцев! Сказывается и влияние Четвертой технологической революции, выразившейся, в частности, в развитии «Индустрии 4.0.» и ее зеркальном «нанотехнологическом отражении» - «Наноиндустрии 4.0», и в требованиях иностранных заказчиков по привлечению инвесторов с эффективной системой управления стоимостью проекта, построением системы информационных моделей и гармонизацией национальных стандартов с международными.

В рамках сотрудничества ГК «Росатом» и AACE 22.12.2016 ими был подписан Меморандум о взаимопонимании, и также в декабре 2016 года была проведена Отраслевая конференция по стоимостному инжинирингу. Запуск Программы TCM NC проведен в соответствии с решением Стратегического совета от 16 января 2017 года, Программа по внедрению Отраслевой системы комплексного управления стоимостью и сроками (TCM NC) определена приоритетной в ГК «Росатом». Распоряжение от 21 января 2017 года № 1-1/172-р о реализации Программы TCM NC было подписано генеральным директором ГК «Росатом» А.Е.Лихачевым. Двумя месяцами позже, 18 мая 2017 года было подписано Распоряжение № 1-8/288-Р об определении пилотных проектов в рамках реализации Программы TCM NC со строительством Курской АЭС-2, АЭС «Аккую» и АЭС «Ханхикиви-1». С марта 2017 года по декабрь 2018 года планируется разработать и внедрить систему комплексного управления стоимостью и сроками, с января 2017 года по март 2018 года – разработать систему оценки стоимости и расчета 17 блоков, с марта 2017 года по декабрь 2018 года – ввести информационную систему в эксплуатацию и автоматизировать процессы комплексного управления стоимостью и сроками. Два полных года (2017 и 2018) отводятся на внедрение проектного учета затрат в ГК «Росатом», к концу будущего года должен завершиться процесс сертификации на предприятии в сфере управления сроками и стоимостью.

Доклад Президента по международным практикам «OnTrack Engineering» и Директора региона № 9 «AACE International» Шона Томаса Регана был посвящен внедрению комплексного управления стоимостью (TCM) в международных проектах. Одной из важнейших проблем при реализации проектов является отсутствие согласованности между его участниками – заказчиками и пайщиками/акционерами, генподрядчиками и субподрядчиками, поставщиками продукции и услуг, и даже между специалистами по информационным системам. В докладе были представлены различные варианты гармонизированных практик стоимостного инжиниринга применительной к разным отраслям, повышающие эффективность реализации инвестиционных проектов.

Вопросы оптимизации управления требованиями, стоимостью и сроками в масштабных инвестпроектах капитального строительства рассматривались в выступлении к.т.н., технического директора «ENERSENSE INTERNATIONAL OY» В.Ф.Ермолаева. Виталий Федорович выделил три основные фазы при разработке и сопровождении жизненного цикла крупных объектов: предпроектные работы и планирование, проектирование и сопровождение сооружения, сопровождение эксплуатации и вывода из эксплуатации. При планировании и проектировании первоочередной становится задача по контролю и учету всех изменений. Требования нацелены на повышение эффективности функционирования проекта по мере его «развертывания», и уточнение его финансово-экономических параметров и технико-технологических характеристик. В числе ключевых показателей конкурентоспособности проекта – низкие затраты на эксплуатацию, удобство ремонта и обслуживания, экологичность и безопасность объектов, короткие сроки ремонтов и длительные межремонтные периоды, допустимость функционирования системы на частичном уровне производственной мощности, растущие резервы на расширение и модернизацию. После их учета на ранних стадиях проектирования, при выработке концепций и отработке технологических решений по базовым и дополнительным системам, добавлении компоновочных решений и требований к оборудованию, расчета режимов работы и надежности и безопасности при авариях, на стадии заключения контракта, при проведении строительно-монтажных работ заказчиком должны быть выставлены требования и приемочные критерии по всем показателям. При поставках оборудования и проведении пуско-наладочных работ необходимо обеспечить комфортное сопровождение как эксплуатации и обращения с отходами, так и возможные методы вывода из эксплуатации.

При управлении требованиями, изменениями и конфигурацией проекта ограничения по внесению в него изменений зависят от любой его части и периода времени. Сфера основных технологий – изменения в них необходимо согласовать лицензиаром по сложным процедурам, причем их локализация должна быть прописана в базовом проекте и технико-экономическом обосновании с последующим включением в отчеты по безопасности. Для сферы вспомогательных технологий изменения в автоматические и электротехнические и вентиляционно-кондиционные системы предполагают выбор одного из вариантов решений по поставкам в НИОКР, их согласование необходимо с заказчиком и лицензиаром. В сфере инфраструктурных технологий (подключение к энергосистемам, теплокоммуникациям и т.д.) все изменения согласуются с заказчиком.

После анализа окружающей обстановки на площадке размещения выбирается прототип, адаптация которого проводится по каждому технологическому модулю (порядка 250-300 для АЭС) с учетом планируемых изменений при локализации для конкретной площадки и создания адаптированного к конкретным условиям технико-экономического обоснования. До начала строительства необходимо сформировать контрактную схему и основную часть моделей и рабочей документации.

Система управления требованиями, изменениями и конфигурацией проекта содействует оптимизации контроля за реализацией проекта и минимизирует риски при поддержке управлением конфигурацией проекта на всем его жизненном цикле, контролирует исходную проектную информацию и сопоставляет ее с уточненной, исключает расхождения в требованиях различных документов. Также осуществляется управление требованиями и изменениями проекта с учетом идентификации совокупных и индивидуальных показателей допустимости отступлений с поддержкой введения в действие компенсационных процедур и валидация и верификация исполняемых и создаваемых проектных требований и решений по их изменению при реализации проекта и его эксплуатации.

Т.о., на этапе предпроектных работ система управления требованиями поддерживает и систематизирует постановку задач для проекта с проверкой учета всех подсистем в технических заданиях, формированием дополнительных требований, обеспечением выполнения НИОКР, организацией подготовки требований и технических заданий к проекту на базе стандартизированного подхода для исключения расхождений в требованиях различных документах. Для каждого требования идентифицируется его адресат (специалист или организация) и ведется учет всех согласованных внесений изменений в требования с определением для каждого из них первичного владельца для контроля изменений на всех этапах жизненного цикла проекта. Минимизация рисков для любого крупного контракта напрямую зависит от управляемости большим количеством количественных и качественных параметров составляющих его проектов, их внутренней и внешней непротиворечивости, гармонизации и синхронизации для диагностики и анализа решений. Для обеспечения конкурентоспособности каждого проекта необходима не только полноценная организация цифрового проекта на базе системы интегрированных моделей с контролем выполнения требований контракта и сопровождением полного жизненного цикла проекта, но и детализация конфигурации будущего проекта и всех его потребительских свойств на всем жизненном цикле с построением системы взаимоувязанных договоров и цепочек поставок продукции и услуг по всем частям проекта, а также создание эффективной и компетентной «проектной команды» для оперативного принятия решений и гибкого реагирования на изменение ситуации как при подготовке, так и при реализации проекта. На этапах разработки и реализации проекта возможна валидация и верификация планируемых и исполняемых проектных решений и их изменений, снижение рисков перерасходов затрат в контрактах на поставки и услуги по проекту, связанные с неточностями в данных, за счет системы единого хранения и распределения информации. Предусмотрен постоянный мониторинг возможных отступлений от схемы реализации проекта для выявления индивидуальных и совокупных показателей отступления от графика его выполнения с анализом степени их влияния на потребительские свойства проекта, продукции и услуг. При необходимости инициируется механизм поддержки выполнения компенсирующих мероприятий, их мониторинга и соответствующей корректировки первичных требований. Одним из важных результатов внедрения системы является повышение качества продукции и услуг по проекту и работ по контракту за счет постоянного контроля текущей документации с источником с созданием баз данных изменений по разным проектам, контрактам, продукции и услугам.

Также на конференции был представлен ряд других докладов, на которых вопросы внедрения практик стоимостного инжиниринга рассматривались на различных примерах взаимодействия с отраслевыми предприятиями и организациями, в тесной интеграции с российскими и зарубежными инвесторами и производителями, отечественными и иностранными научными и промышленными структурами и академическими институтами, реализующими проекты в сфере машиностроения, энергетики, наноиндустрии, стратегических информационных технологий и суперкомпьютерных вычислительных систем.

В завершении отметим, что в период бурной «нанотехнологизации» общества индустрия 4.0 становится наноиндустрией также «четвертого поколения»: наблюдаемая повсеместная миниатюризация средств и систем управления на наноэлементной базе и высокий уровень автоматизации производства и роботизации позволяет «в пику» недоверяющим «наноинновациям» и «наноинноваторам» рассуждать уже не только о нано-, но даже о «пикотехнологиях». Технологии индустрии 5.0 зарождаются в наше время: уже известно о фемтосекунных лазерах, приборах для регистрации аттосекундных величин и других разработках российских ученых. Российская промышленность нового поколения вырастает на достижениях предыдущего, и активное участие в ее созидании принимают отечественные академические институты и представители коллективов ученых и научных школ.

Выводы и рекомендации:

1. Методология стоимостного инжиниринга по финансово-экономической оценке активов и проектов и их управлению, равно как и аналогичные методологии инжиниринга в различных научно-производственных отраслях (в т.ч., атомной, нефтяной, газовой, наноиндустриальной, химической, материаловедческой, машиностроительной, биологической, медицинской, сельскохозяйственной) является проекцией одной из комплекса «межсистемных инжиниринговых моделей». «Системный инжиниринг» как совокупность отработанных и отшлифованных (на сотнях тысяч производственных объектов) методологий равноприменима в различных отраслях, но обязательно с набором граничных условий, присущих специфичным задачам, и с учетом отраслевой и региональной специфики! Давно ожидавшийся всплеск интереса в России и многих других странах к «системной инженерии» - логичное следствие подавления влияния национальных инженерных научных школ с последующим (намеренным?) привнесением (часто несистемным!) элементов инженерного образования «по западному образцу», далеко не всегда обеспечивающего решение поставленных задач. Одной из альтернатив являлась Система инженерного образования в СССР «золотого» периода «расцвета отечественной науки», частично воссозданная в КНР и обеспечивающая технологическое преимущество по многим направлениям, что может способствовать выходу экономики Китая на лидирующие позиции в мире в ближайшем десятилетии!

2. При разработке суперкомпьютерных вычислительных систем «системный инжиниринг» позволяет использовать как наноиндустриальные приложения «Экономики 4.0» (т.н. «Наноиндустрию 4.0»), так и стратегические информационные технологии. Дешевеющая наноэлектронная компонентная база и мультивариантность «софтверных» платформ могут использоваться для построения доступных программно-аппаратных решений в ряде гражданских отраслей, в частности, в ЖКХ, телекоммуникациях и логистике. Например, «системный инжиниринг» стратегических информационных технологий и «наноиндустрии 4.0» приведет к стимулированию развития промышленности суперкомпьютерных систем, растущая вычислительная мощность которых будет применяться в мегаполисах для решения различных задач (в т.ч., управления грузопассажирским трафиком и регулировкой энергопотребления с переброской резервных мощностей от региона к региону). Усилится конкуренция между государственными и частными компаниями – производителями дешевеющих суперкомпьютерных вычислительных систем, количество которых в ближайшие десятилетия может вырасти на 1-2 порядка (по некоторым оценкам – в 3-4 порядка).

Развитие производства суперкомпьютерных вычислительных систем на гребне поднимающейся «наноиндустриальной волны» и на фоне роста числа разработок в сфере стратегических информационных систем приведет не только к снижению стоимости их производства (соответственно, стоимости суперкомпьютерных продуктов и услуг), но и к значительному расширению сфер их применения. Одной из них будет посвящена следующая публикация.