Распределение ресурсов государства между разработками в интересах разных платформ

Ведётся одновременная разработка всех платформ, на всю глубину стратегии. Естественно, на более близкие к внедрению платформы выделяется больше ресурсов. Проектирование архитектуры, разработку и реализацию можно в значительной мере осуществлять параллельно. Проектирование аппаратного и программного обеспечения тоже могут проходить параллельно.

Тем не менее, платформы внедряются не одновременно. После того как определён график их внедрения, можно составить график разработки. Какими бы жёсткими ни были сроки и ограниченными ресурсы, для того чтобы получить на выходе результат не стоит предполагать что разработанная платформа будет сразу применимой. Можно отталкиваться от разделения времени на четыре равные части: проектирование, изготовление, тестирование и отладка компонентов, системное тестирование и отладка. После документирования и выпуска платформы необходимо также предусмотреть существенные ресурсы на ее поддержку и сопровождение.

В результате, более поздние (и более сложные) платформы окажутся лучше проработаны даже при неизменном уровне и количестве разработчиков.

После того как очередная платформа становится активной, в течение 1-2 лет важно собрать информацию о ее практической эксплуатации для учёта в проекте следующей платформы. Поэтому проектирование следующей платформы продолжается в это время. За это же время на основе возможностей новой платформы подготавливается межплатформенная периферия.

В этом примере на разработку и поддержку каждой более далеко отстоящей (от актуальной) платформы тратится в несколько раз меньше ресурсов. Коэффициенты выбираются с учетом конкретики платформ и сдвигаются по мере активации платформ. При этом небольшие ресурсы, направленные на разработку платформ на ранеей стадии дают большой ориентирующий эффект и позволяют заранее предпринять долгосрочные шаги, такие как фундаментальные научные исследования. Освоение космоса в середине XX века было бы невозможно без заблаговременного тщательного осмысления ключевых вопросов космонавтики Циолковским, Цандером и др.

Полностью пластиковый электродвигатель. Прототип для полностью 3D печатных моторов платформы "Милли".

Формирование прикладной периферии платформ посредством форсирования инновационного предпринимательства

К прикладной периферии относятся продукты не жизненно важные, без которых государство может существовать. Тем не менее, человеческие потребности многообразны, так же как и творческая фантазия разработчиков. Именно это составляет обширную нишу инновационного предпринимательства.

В современных условиях существует немало барьеров для возникновения инноваций. Радикальной противоположностью этому является научно-техническая стратегия, которая включает в себя не только целевые государственные разработки, но и ускорение научно-технического прогресса путём широкомасштабного предоставления частным новаторам инструментов, ранее доступных только крупным и богатым корпорациям.

Сегодня процесс проектирования инновационных продуктов на базе какой-либо новой технологии или научного открытия бессмысленно и очень надолго отстаёт от их появления. О новых возможностях новаторы узнают по большей мере случайно, если вообще узнают.

В рамках научно-технической стратегии, параллельно с разработкой последовательности платформ публикуются программные CAD инструменты, позволяющие широким слоям населения проектировать продукты с учётом возможностей будущих платформ задолго до их фактического появления. Это служит и источником обратной связи для совершенствования как CAD систем, так и собственно платформ. А также создаёт деловое сообщество, заинтересованное в скорейшей и успешной реализации платформы.

Согласно популярному заблуждению, развитие науки и техники определяется объёмом инвестиций, количеством персонала и эффективностью менеджмента. Однако, в действительности, это не так. Выдающиеся открытия и изобретения делаются не институтами и не корпорациями, а творческими личностями.

Организации и бюджеты вырастают намного позже, когда основное дело сделано и остаётся пожинать плоды, внедряя в разные сферы уже зарекомендовавшее себя изобретение, рассматривая с разных сторон уже признанное открытие. Эта деятельность важна и необходима, но отнюдь не она определяет темп научно-технического прогресса. Комбинирование и трансформация старых идей на тысячи ладов может быть прибыльной, может смотреться "инновационно", но не имеет существенного смысла. Темп прогресса цивилизации задают отдельные творческие личности, посвятившие свою жизнь работе над достойной целью. Этот вопрос изучали в XX веке Г.Альтшуллер, Б.Злотин, А.Зусман и другие.

Мы признаем ценность вклада творческих личностей в создание новых научных направлений и отраслей. Большие коллективы, институты и корпорации включаются позднее, когда выгодность нового направления уже очевидна. Первопроходцам же, ранее других увидевшим или угадавшим перспективность теории или изобретения, почти невозможно обеспечить работу достаточными ресурсами. Ведь на ранних стадиях нет способа отличить гениальную идею от безумной, а при нынешнем централизованном производстве, основанном на глубоком разделении труда, им приходится прежде всего убеждать самых разных далёких от тематики изобретения людей в его ценности. Так многие идеи погибают на начальных этапах своего развития из-за того что не хватило ресурсов развиться во что-то заметное. Идеи, сильно опережающие свою эпоху, редко находят финансирование или признание, в их перспективности часто сомневается и сам автор.

Собственно, нет другого способа отличить бредовую научную или техническую идею от гениальной, кроме опытной проверки. Эксперименты дают пищу для переосмысления идеи, для планирования уже иных экспериментов и так далее. Сотни, тысячи опытов, установок, приборов бывает необходимо спроектировать, изготовить за свой счёт, в крохи свободного от заработка на жизнь и решения разнообразных суетных вопросов времени... и тут же разобрать, поняв, что нужно измерять или обрабатывать нечто совсем другое. Десятилетия проходят пока будут собраны необходимые знания, освоены нужные технологии, и неудивительно, что многие достойные цели не достигаются, а если достигаются, то намного позже, чем могли бы.

(продолжение 👇)

(продолжение. начало 👆)

При работе над масштабной целью в одиночку зачастую нет грани между исследованием и изобретением, между физикой и химией, биологией и математикой, программной и аппаратной частью установки, постройкой прибора и его эксплуатацией, выводом формулы и ее применением, обучением и действием, теорией и практикой, логикой и интуицией и т.п. Эти разделения жизненно важны на более поздних этапах, когда идею начинают развивать коллективы с присущими им разделением труда и опосредованной мотивацией.

Но номенклатура присутствующих на рынке материалов, оборудования и компонентов, технологии и приёмы работы, механизмы взаимодействия и финансирования, сама система образования и воспитания в современных государствах нацелены, конечно, на работу с чужими идеями, их изучение и тиражирование в каком-нибудь узком специальном аспекте а отнюдь не на генерацию и апробирование идей собственных. Это затрудняет и хаотизирует работу творца, создаёт всесторонний дискомфорт. Но в интересах осуществления научно-технической стратегии важно поддерживать именно создателей нового.

Научно-техническая стратегия уделяет большое внимание генерации большого числа компетентных разработчиков с мотивацией, видением перспектив развития науки и техники, большим опытом изобретательства (полученным в ходе образования и участия в различных проектах), и прямым доступам к технологическим возможностям платформ. Благодаря этому в единицу времени генерируется больше идей, и сами они имеют более практичный и интересный характер. А главное — учитывают технологические возможности платформы и могут быть немедленно проверены с ее помощью на прототипе. Таким образом, творческая личность сможет посвятить свои силы самому делу, а не попыткам убедить общество, бизнес или власти в его перспективности.

Риск и трудность превращения прототипа в продукт таким образом уменьшаются на несколько порядков, а вероятность успеха — растёт с каждой новой итерацией прототипа с исправленными ошибками. Многократная быстрая экономичная верификация может существенно компенсировать недостаток знаний, характерный для начинающих изобретателей. На прототипирование и эксперименты может уходить существенный процент производственных мощностей платформы. Переход от прототипа к продукту на базе платформы осуществляется мгновенно, ведь вложения для масштабирования производства не требуются.

Единая технологическая база инноваторов облегчает кооперацию между ними и масштабирование проекта, позволяет привлечь на любой стадии опытные кадры для расширения удачной разработки. В то же время, огромное число активных лабораторий, ведущих собственные разработки по разнообразным направлениям не позволяет автору инновации долго «почивать на лаврах», так как многократно обостряет конкуренцию в инновационной сфере.

Таким образом, происходит преодоление барьеров, сегодня мешающих разработке инноваций: психологический (неверие, нежелание, инерция, конформизм…), образовательный (невежество научное, техническое, методическое...) , технологический (недостаток оборудования и материалов), экономический ( недостаток денег/времени).

Технологический и экономический барьеры преодолеваются созданием копии ядра актуальной платформы (или доступом к ней если она достаточно громоздка для частного владения) Психологический и образовательный — получением большого практического опыта решения изобретательских и научных задач (и просто труда) в процессе образования.

Эти явления в совокупности призваны увеличить активность частных инновационных разработчиков продуктов на несколько порядков.

Системная отладка платформ

Каждый системный компонент платформы появляется сначала как прототип, работающий на испытательном стенде в узком диапазоне параметров сырья и окружения. В ходе отладки диапазон параметрво сырья и окружения постепенно растет. Для тестирования компонента нужно предусмотреть ресурсы чтобы подготовить достаточное количество тестов и тестировочного оборудования. Чтобы стать частью платформы, объект должен поддерживать точно определённые интерфейсы и обрабатывать идущие через них потоки. Он должен иметь определены объем, вес и другие характеристики, важные с точки зрения его интеграции в систему.

Каждый системный компонент необходимо протестировать вместе со смежными системными компонентами во всех сочетаниях, которые могут встретиться. Это тестирование может оказаться большим по объёму, поскольку количество тестируемых случаев растёт экспоненциально. Оно также занимает много времени, так как скрытые ошибки выявляются при неожиданных взаимодействиях отлаживаемых компонентов.

Системная отладка (в отличие от отладки компонентов) занимает больше времени, чем ожидается. Трудность системной отладки оправдывает тщательную систематичность и плановость. Системную отладку нужно начинать, только убедившись в работоспособности компонентов, (в противоположность подходу «свинти и попробуй» и началу системной отладки при известных, но не устраненных ошибках в компонентах). Во время системного тестирования компоненты добавляют по одному. Рекомендуется создать большое окружение и много проверочного оборудования, кода и «лесов» для отладки, возможно, больше, чем сам отлаживаемый продукт. Должны быть подготовлены контрольные испытания: с допустимыми входными параметрами, допустимыми на грани возможностей, и с явно недопустимыми.

Важно понимать и принимать тот факт, что в результате отладочных действий иногда приходится неоднократно возвращаться назад и начинать разработку компонента заново с самого начала.

Документирование платформ

Готовые компоненты платформ на каждом уровне должны быть задокументированы. Так как платформа готовится для широкого использования, хорошая документация способна сэкономить огромное количество народного времени. Более того, важная пользовательская документация должна быть вчерне написана до разработки платформы, поскольку в ней содержатся основные плановые решения.

Разным аудиториям предназначены разные части документации. Важно определит, что интересует различные группы пользователей, разработчиков, менеджеров и другие группы заинтересованных сторон. Определение аудитории показывает, какие типы документации необходимы, и какое количество деталей и объёма информации их устроят. В документации, которой будут пользоваться при модификации компонента, объясняйте не только «как», но и «почему» - назначение является решающим для понимания.

Каждый компонент должен иметь свою страницу или раздел в документации. Документация на компонент системы может начинаться с описания основной функциональности, а затем переходит к деталям каждого компонента, его функциональности, входных и выходных данных, процессов, алгоритмов и методов его работы и т. д. Документация часто страдает отсутствием общего обзора. Посмотрите сначала издалека, а потом медленно приближайтесь.

Важная часть документации - инструкции пользователей. Нужно добавить инструкции пользователя для каждого компонента системы. Они включают в себя функции и особенности, которые пользователям нужно знать, чтобы использовать систему. Это может включать в себя рекомендации по подключению, доступным действиям, особенностям различных элементов управления и т.д.

Также документация должна содержать общие руководства по эксплуатации и решению проблем. Они должны включать общую информацию о конфигурации, функциях безопасности, процессах развёртывания и свертывания, часто возникающих проблемах и способах их решения, и т. д. Эскизная документация подлежит тестированию и дополнительной корректуре, чтобы убедиться, что она содержит все необходимые детали и ясно и понятно излагает принципы работы системы.

Документация к платформе должна быть доступна пользователям и поддерживаться в актуальном состоянии. Рекомендуются регулярные обновления документации. При этом могут быть использованы методы самодокументирования для генерации документации по каждому компоненту в компьютерной модели государства при его разработке.

(параграф из первой части, написанный позже)

Статический подход к науке и технике как индикатор коррупции

Статический подход к науке и технике не является безобидным заблуждением, как может показаться. Он тесно связан с уровнем коррупции в обществе, и в истории наиболее коррумпированные периоды характеризовались наиболее активным отрицанием возможности и необходимости целенаправленного технологического развития.

Таковы, например, периоды заката Российской империи в XIX - начале XX века, застоя в СССР во второй половине XX века и весь период существования постсоветской РФ. Отсутствие целенаправленной научно-технической политики сочеталось в эти периоды с пропагандой бессмысленности и бесперспективности развития науки и техники (и, соответственно, нужного для их развития качественного образования), и превращением соответствующих министерств в систему «кормления» чиновников и их свиты.

Напротив, несколько десятилетий после большевистской революции дали пример яркого динамического подхода к науке и технике: уже в 1918 году в голодной и ведущей войну за выживание с сомнительным исходом РСФСР по личным указам Ленина создаются институты и организации для разработки вопросов атомной энергетики, электрификации, освоения месторождений, авиации, аэрофотосъемки, радиотехники, и т. д. во главе которых оказываются талантливейшие люди своего времени: Жуковский, Вернадский, Ферсман и т.д. Последовавшие в середине века победа в Великой Отечественной войне, успехи механизации сельского хозяйства, гражданского строительства, атомной и космической отрасли были прямым следствием такого подхода.

Достижения СССР сходили на нет по мере выстраивания заново разрушенной революцией коррупционной системы. В противоположность этому, государственный переворот 1991 года не разрушил коррупционной системы - и не привёл к научно-техническому подъёму.

Существует целый ряд причин, по которым коррупционеры могут противиться инновациям (системным, а не декоративным). Существует страх утраты власти и контроля, поскольку новые технологии могут перенести власть и контроль на другие уровни и структуры. Изменения экономики и общества могут разрушить сложившиеся годами коррупционные связи и сети, привести к кадровым перестановкам и организационным изменениям в госаппарате в ходе которых придётся заново выстраивать коррупционные отношения с новым окружением, в том числе и состоящим из непонятных и невыносимых (а главное - невыгодных) для коррупционеров людей, зарабатывающих честным путём.

Фундаментальные технологические сдвиги могут запросто стать и причиной социальных революций, именно тем с большей вероятностью, чем больше злоупотреблений имеет место в государстве.

(продолжение 👇)

(продолжение. начало 👆)


Сказывается и привычка работы в традиционных, иногда неэффективных, но привычных и понятных условиях, которые коррупционеры «чувствуют» и могут использовать к своей выгоде. При необычных и непредсказуемых изменениях ситуации, система лжи, которой коррупционеры покрывают свои дела, рискует быть неожиданно нарушенной.

Новые процессы могут требовать совершенно иных компетенций и менталитета. Этот фактор, являющийся для добросовестного чиновника рядовым вызовом, может подвигнуть коррупционера, ставящего личные интересы превыше государственных, к действиям саботажного характера, наносящим государству и обществу ущерб на многие порядки больше получаемой коррупционером выгоды.

Осознавая свою неспособность к созданию сложных высокотехнологичных систем, коррупционные сообщества всячески избегают того, чтобы «сверху» или «снизу» такие работы инициировались, чтобы избежать ответственности за проекты с чёткими критериями успеха и провала. Вместо этого, коррупционеры стараются направить государственные ресурсы на старые проекты с максимально расплывчатыми критериями успеха (в идеале — абсолютно бессмысленные), по которым наработан как механизм их выполнения, так и механизм «откатов».

Получив «сверху» конкретную инновационную задачу коррупционер оказывается перед дилеммой — потратить больше ресурсов по назначению (и проиграть в конкуренции с себе подобными) или больше украсть (создав одну лишь видимость работы).

При этом, коррупционерам невыгодно и поручение государством инновационных разработок сторонним организациям (и даже их волонтерская работа за свой счет) — деньги при этом проходят мимо них, а эффективность добросовестных исполнителей создаёт яркий контраст с их скромными результатами.

Сама перспектива достижения государством высокого технологического уровня, особенно по сравнению с конкурентами является невыгодной и опасной для коррупционера — подобно тому как биологические паразиты обычно заводятся в ослабленных организмах. Это особенно справедливо для тех случаев когда коррупция заключается в оказании предпочтения закупкам иностранных товаров и услуг для нужд государства, или содействии иностранным спецслужбам в выполнении их задач. Ведь сильное самостоятельное государство постарается пресечь и расследовать деятельность коррупционеров сразу или в будущем.

Это же касается и сферы образования: для создания инноваций нужны активные волевые принципиальные люди с творческим, критическим мышлением. Трудно представить себе заинтересованность в подготовке таких людей со стороны коррупционеров.

Таким образом, коррупционное сообщество в широком смысле этого слова — от высокопоставленных казнокрадов и изменников, до мелких преступников и бездельников, занявших «хлебные места» - и всех, кто питается «с их руки» - имеет коллективный интерес в научно-технической стагнации общества и непрерывно принимает на этот счёт меры различной степени активности вне зависимости от степени осознания этого. А так как в руках коррупционного сообщества сосредотачиваются значительные ресурсы, это не может не влиять на культуру, образование и информационную повестку общества.

Именно здесь берет своё начало нескончаемый поток пропаганды статического подхода к науке и технике, в корне противоречащий интересам общества и государства.

Упорядочение научно-технических задач при помощи причинно-следственных сетей

До того как начнётся процесс решения научно-технической задачи, она должна быть сформулирована на основе (как правило) расплывчатой изобретательской ситуации. Мощным инструментом выявления и структурирования недостатков, достоинств и причинно-следственных связей в технической системе является причинно-следственный анализ (ПСА).

Построение причинно-следственной сети формализует известную информацию, вызывает дополнительные уточняющие вопросы и служит базой для декомпозиции сложной проблемной ситуации на «простые» изобретательские задачи. ПСА позволяет корректно разбивать множество всех мыслимых направлений решения задачи на осмысленные подмножества. Кроме того, ПСА позволяет упротстить и автоматизировать документирование, а главное - включать в документацию информацию, отвечающую не только на вопрос «как?», но и «почему?», объясняя мотивацию принимаемых решений.

ПСА со времени своего создания претерпел значительную эволюцию. Изначально строились линейные цепочки причинно-следственных связей (на каждом шаге выбиралась самая важная или самая доступная для воздействия причина). Затем выяснилось, что цепочки можно разветвлять (по принципу И/ИЛИ), что расширило возможности для сознательного выбора «слабого звена» в проблемной ситуации. Также появилась потребность указывать ценность звеньев, дифференциация блоков на вредные, полезные и нейтральные. Это сделало ПСА более целенаправленным и позволило выявлять разнообразные причинно-следственные сети и циклы.

Практической работе с ПСА предшествует глубокое ознакомление с ситуацией и «настройка» на неё. Рассмотрение ее с разных, зачастую фантастических сторон, переформулирование разными способами и приёмами. Выявление доступных изобретательских ресурсов. Немаловажная цель этого состоит, в формировании «доминанты Ухтомского», загрузки ситуации в «оперативную память» где знания о ней актуальны для человека и он способен их быстро творчески обрабатывать.

Решение элементарных изобретательских задач всегда связано с «изобретательскими ресурсами». Задействуя ресурс, можно создать какой-то полезный эффект, устранить вредный. Есть и обратная операция - отъем, вычитание ресурса из системы: «задеваем за железяку — отпилим ее, чтобы не задевать». Таким образом, решение задач сводится к применению, «деприменению» или замене некоторого ресурса.

Решение противоречия требуется когда на причинно-следственной диаграмме некоторый узел вызывает и пользу и вред. Процесс решения противоречий можно свести к углублению причинно-следственной модели и работе с ресурсами на открывшемся при этом более низком системном уровне. Причина эффективности данного подхода в том, что он вынуждает сменить язык и системный уровень, на котором описана проблема. Раскрывать механизмы следует в одной и той же модели, так как при этом открываются не указанные изначально связи с блоками, на первый взгляд, казалось бы, к делу не относящимися.

Попытки внедрения, опыты, озарения, уточняющая информация о системе ведет к уточнению ее причинно-следственной модели. Модель системы меняется в результате решения, на основе новых данных, попыток внедрения каких-то решений. Поэтому имеет смысл работать не с одной, а с группой моделей: одна или несколько моделей «больных» (при наличии разных гипотез возникновения проблемы) и соответствующие каждой наборы моделей «здоровых», т.е. решений. Это создаёт предпосылки для автоматизации и обеспечения прозрачности процесса решения.

Автоматизация работы с причинно-следственными сетями

Решение реальной задачи идет одновременно во многие стороны по многочисленным ветвям (решение вторичных, третичных и т.д. задач, связанных со слабыми местами решений первичных подзадач). При ручной работе легко забыть и потерять многие из них, растеряться «где» находишься и что сейчас решаешь. А часто бывает полезно на время оставить ветку решения в покое и вернуться к ней позже. Далеко не все из "веток решения", идущих из исходной ситуации (число которых лавинообразно растёт по ходу решения) стоит одинаково усердно исследовать.

Поиск решения предполагает выбор минимального набора узлов или связей причинно-следственной диаграммы, решение задач, относящихся к которым, позволит обеспечить требуемый конечный результат. Стратегия выбора минимальных наборов подзадач (и автоматическое ранжирование их при наличии нескольких вариантов) оправдана при работе с большим количеством разнородных «многоходовых» задач.

ПСА позволяет алгоритмически построить рейтинг направлений решения. Например, если одна причина вызывает кучу нежелательных эффектов, то ее устранение имеет выше рейтинг, чем устранение каждой из группы причин, независимо вызывающих один и тот же нежелательный эффект. Разумно сильно "вкладываться" на ветках имеющих высокий рейтинг, а низкие - пробежать взглядом или вообще игнорировать.

В рейтинге "ростков решения" одновременно находятся все точки от которых можно продолжить направленное решение, разного уровня вложенности. В том числе и ростки решения вторичных задач, со своими диаграммами, иногда вовсе не связанными с исходной ("дырочка диаметром 10 мкм решит основную проблему, но как ее просверлить?"). Если процесс решения задачи ведется на сервере то несколько решателей могут подключаться к разным веткам и развивать их.

Так формируется дерево концепций решения. Точки - ветвления - места возможного объединения идей, списки задач в ветке - места обязательного объединения идей. Одним из критериев сортировки (определения наиболее перспективной ветки для решения задачи) может быть минимум «висящих» в конце ветки задач.

Если в ходе решения помечать, хотя бы кликом мыши в элементы диаграммы, какая идея решает какие проблемы, то можно динамически менять рейтинг "веток" решения, пододвигая вверх ветки, рост которых ускорит формирование решения всей проблемы в целом. Тут важно различать идею дающую сильное решение по конкретной ветке (указать) или же просто творческую мысль "для затравки" направлений будущих поисков. Этот прием можно каскадно применять сколько угодно раз и разными вариантами, порождая новые ветвления процесса решения.

Е. Гильбо в книге "Постиндустриальный переход и мировая война" даёт интересный политэкономический анализ нынешних событий (и прогноз), приходя во многом к тем же выводам, что и мы.

Архитектура и реализация

Ввиду сложности реальных ТС и ограниченности человеческого внимания и памяти, охватить их структуру сразу в целом и осмысленно с ней работать бывает трудно а то и невозможно. Поэтому важнейшим требованием к представлению структуры ТС является поддержка декомпозиции, то есть возможность разбивать сложную систему на простые, доступные для понимания и работы части — в каждой из которых были бы, желательно, единицы-десятки разнородных элементов.

Таких частей получается очень много, поэтому, чтобы не потеряться среди них, их приходится упорядочивать в иерархическую структуру.

Декомпозицию и иерархию хорошо поддерживает отображение ТС в виде модулей и интерфейсов между ними. Модули могут быть объединены в систему если они поддерживают один и тот же интерфейс, например ноутбук и карта флеш-памяти поддерживают USB интерфейс и поэтому можно их объединить в систему.

Когда число уровней иерархии тоже становится большим, становятся более привлекательными подходы к описанию структуры систем, позволяющие описывать все уровни иерархии, а также разнородные структуры на одном уровне более-менее одинаковым способом.

С программной точки зрения архитектура может быть представлена в виде базы данных «модуль-компонент». То что выглядит как «И/ИЛИ» соответствует развилкам «компоненты модуля» или «модули компонента», так как например двигатель на базе электричества или бензина — это разные двигатели. Но его может использовать один и тот же или разные автомобили в зависимости от их архитектуры.

Архитектура должна стремиться быть такой, чтобы «развилка» затрагивала как можно меньшую её часть (принцип инкапсуляции). Разработка каждого объекта идёт двумя путями - снизу и сверху — чтобы стараться создать и исключить проблемные компоненты одновременно.

Достигается это также при помощи идентификации и решения технических противоречий (разработка разъёмов, интерфейсов, крепежей, стыковочных узлов с высокими характеристиками и надёжностью)

Существует структурное, функциональное и пространственное описание систем. А также требования и возникающие в связи с невозможностью той или иной версии продукта удовлетворить всем предъявляемым к ней требованиям противоречия. Эти противоречия оформляются как сети причинно-следственных связей и описывают логику переходов между версиями систем.

Сам процесс перехода (решения противоречия) нуждается в автоматизации для отслеживания многочисленных направлений решения задачи порождающих новые системы, для навигации среди них в поисках кратчайшего пути к решению.

Отделение разработки архитектуры от реализации является эффективным способом достижения концептуальной целостности, особенно при работе над крупными проектами. Дисциплина полезна искусству. Получение архитектуры извне стимулирует, а не подавляет творческую активность исполнителей.

Правильно осуществляемое нисходящее проектирование позволяет избегать ошибок. При этом на каждом шаге используются как можно более абстрактные формулировки, чтобы выделить понятия и скрыть детали, пока не станет необходимым дальнейшее уточнение (например, не «шаговый двигатель», а «двигатель»).

Детальная и старательная проработка архитектуры не только упрощает использование продукта, но также облегчает его разработку и делает менее подверженным ошибкам. Очень многие неудачи связаны именно с теми аспектами, которые были не вполне специфицированы. Особенно важно явно определить те части архитектуры, которые не прописаны столь же тщательно, как остальные — вероятно, за ними кроются неразрешенные вопросы, порой глубокие.

Необходимо иметь как формальное описание продукта — для точности, так и текстовое — для понимания. Одно из них выбирается в качестве стандарта, а второе является производным. Важно, чтобы архитектор отвечал исполнителям на их вопросы. Нужно регистрировать эти разговоры в журнале и доводить их до общего сведения. Даже в большой команде проектировщиков оформление результатов нужно поручить одному или двум людям, чтобы обеспечить согласованность мини-решений.

(продолжение 👇)

(продолжение. начало ☝️)

Концептуальная целостность является наиболее важным соображением при проектировании систем. Для ее достижения проект должен создаваться одним человеком или группой единомышленников. Если вы хотите, чтобы система обладала концептуальной целостностью, кто-то один должен взять руководство концепциями. Концептуально целостные системы быстрее разрабатываются и тестируются.

Задолго до всякого конструирования спецификация должна быть передана сторонней группе тестирования для тщательного рассмотрения полноты и ясности. Сами разработчики сделать это не могут. Лучший друг руководителя проекта — и его постоянный противник - независимая организация, тестирующая продукт.

Архитектору важно помнить, что ответственность за творчество, проявляемое при реализации, несет строитель, поэтому архитектор только предлагает. Он должен быть всегда готов предложить некоторый способ реализации своих замыслов и быть готовым согласиться с любым другим способом, который не хуже. Выдвигая такие предложения, следует действовать тихо и частным образом чтобы не бросать тень на компетентность исполнителя в глазах других. Коммуникации, выстроенные на ранних этапах разработки проекта и продолжающаяся непрерывно, может дать архитектору верную оценку стоимости, а разработчику — уверенность в проекте, не снимая при этом чёткого разграничения сфер ответственности.

Большой опасностью для крупных проектов является склонность отдельных исполнителей и целых подразделений производить оптимизацию в своих узких интересах, не думая о конечном эффекте. На всем протяжении реализации системные архитекторы должны постоянно проявлять бдительность с целью непрерывного обеспечения целостности системы. Воспитание общесистемного (и ориентированного на пользователя) подхода является главной задачей управления разработкой.

Стремление к полной автоматизации платформ

Кроме способности к воспроизводству, необходимо стараться придать платформе как можно большую степень автоматизма, в идеале — полного вытеснения человека. Ведь именно из затрат человеческого труда складывается стоимость любой продукции, а значит полная автоматизация позволяет неограниченно воспроизводить ядра и периферию платформ без каких-либо затрат вообще, подобно тому как живые организмы — например, бактерии, растения или животные заполняют доступное им пространство без всякой помощи человека.

Собственно, автоматическая способность к воспроизводству является существенным признаком живого и таким образом мы стоим на пороге создания искусственной природы, подчиненной нуждам человека. Сам факт существования громадных объемов живого вещества на нашей планете (2.4 триллионов тонн) с производительностью около 150 млрд. тонн сухого вещества в год (вдвое больше всей мировой промышленности) без каких-либо кредитов, инвестиций, инфляций, да и самих денег, является прямым укором модным экономическим теориям.

Способность живых организмов работать в суровых условиях десятилетиями, а иногда и столетиями без особенных сбоев, восстанавливаться и адаптироваться, а также расширять свое присутствие ообусловлена ни чем иным, как способностью к автоматическому воспроизводству на разных уровнях: молекул, клеток, тканей, организмов.

Применительно же к технике полная автоматизация означает целый ряд преимуществ, ведущих к сокращению сроков, энерго- и материалоемкости и стоимости производства:

• Уменьшение ошибок и повышение качества изготовления за счет точности и стабильности производственных операций, строгого соблюдения технических норм и стандартов, вместе с улачшиением контроля качества и возможностью отслеживать индивидуальную историю каждого изделия.
• Высокая производительность и эффективность, работа в непрерывном режиме, 24/7, уменьшение вероятности возникновения простоев, круглосуточная доступность сырья и продукции.
• Возможность высокой степени синхронизации и планирования работ, ведущей к уменьшению объема заасов промежуточной продукции, обычно используемых для компенсации неравномерной и непредсказуемой работы различных стадий переработки.
• Повышение безопасности труда за счет отсутствия человека в агрессивной среде — и, благодаря этому, дальнейшая интенсификация производства за счет перехода к предельно агрессивным средам: сильные окислители, крайне высокие и низкие температуры, агрессивные биологичесике среды, громадные давления и плотности радиации и т.д. - не сдерживаемого и не удорожаемого необходимостью защиты от этих факторов человека. Возможномть широкого использования процессов выходящих за рамки допустимых для человека по дргуим параметрам: масштаб, скорость, сложность, точность, параллелизм и т.д.
• Простота переналадки на другие технологические операции или выпуск другой продукции, внедрения новых технологий, без проблем связанных со специализацией и обучаемостью персонала и его готовностью переобучаться. Возможность частой и мгновенной перестройки на выпуск различных видов изделий.
• Отсутствие рисков, связанных с человеческим фактором: саботаж, шпионаж, коррупция, лень, ложь, недобросовестная конкуренция, конфликты, нездоровые отношения, интриги и пр. Отсутствие завимости от персонала обладающего специфическим опытом или уникальными компетенциями.

(продолжение 👇)

(продолжение. начало 👆)

В свою очередь, сами станки и оборудование для безлюдной производственной среды являются более компактными, простыми и дешевыми ввиду исключения из них рабочего места, органов управления и контроля, систем жизнеобеспечения и защиты оператора, а также обеспечивающих их работу вторичных систем.

В XX веке попытки создания безлюдных производств не были полными именно в силу того, что производить, устанавливать, ремонтировать, заменять, утилизировать вышедших из строя роботов должны были люди. Это приходилость делать по причине неспобности производств того времени к воспроизводству себе подобных. Подход же, основанный на самовоспроизводящихся технологичнеских платформах, привносит в концепцию автоматизации недостающее звено: способность производственного комплекса воспроизводить вышедшие из строя компоненты, или создавать новый подобный себе. Такова роль самовоспроизводства для достижения полной автоматизации.

Важным аспектом полной автоматизации производства для стран с низким уровнем научной и технической компетенции и культуры населения является возможность развязать достижимые темпы роста производства от темпов образования и переподготовки населения. Это особенно актуально в странах, находящихся в ситуации наподобие современной России, когда военная ситуация требует многопланового наращивания производства в короткий период времени, а переобучение и перевоспитание значительных масс населения, как и подготовка нового поколения кадров может затянуться на несколько десятилетий.

Планирование и управление реализацией научно-технической стратегии

Наиболее современным методом планирования и управления проектами и программами можно назвать метод критической цепи (англ. critical chain project management, CCPM), базирующийся на теории ограничений Э. Голдратта.

Особенностью методологии является то, что делая усилия над управлением очень малым количеством аспектов системы, можно достичь эффекта, нелинейно превышающего результат одновременного воздействия на все или большинство проблемных областей системы сразу или поочерёдно. Подход теории ограничений основан на том, чтобы выявлять это ограничение (при помощи причинно-следственного анализа) и управлять им для достижения поставленной цели. Подходы Голдратта имеют много общего с ТРИЗ и согласуются с ней.

Метод критической цепи обычно противопоставляется своему предшественнику — методу критического пути. Он так же использует сетевые диаграммы вроде PERT, однако учитывает не только логические связи между задачами («крышу можно строить после стен»), но и ресурсные («электрик не может оборудовать щит А и щит Б одновременно»). Это делает переход от сетевой диаграммы к таблице распределения ресурсов и календартному плану менее тривиальным и однозначным, но в итоге приводит к более реалистичным и адекватным планам, имеющим гораздо больше шансов быть выполненными в срок.

Сущностью метода явлется достоверный учет ресурсных ограничений и их оптимальное распределение. При планировании ведется поиск задач, которые идут параллельно для одного ресурса, для таких задач производится создание дополнительных «ресурсных связей». Может использоваться перебор разных вариантов установки ресурсных связей и определение наиболее короткого расписания среди вариантов. Идентифицируется «критическая цепь», то есть критический путь с учётом ресурсных связей - последовательность задач, которые не имеют запаса по времени выполнения и срыв их срока срывает срок всего проекта. Как правило, критическая цепь оказывается существенно длиннее критического пути. Первая диаграмма критической цепи всегда ужасна, и для создания второй приходится проявить много изобретательности (которую при традиционном методе критического пути приходится применять уже посдле срыва сроков проекта).

Для сокращения длительности проекта применяется «первый закон Паркинсона в управлении проектами»: всякая задача занимает всё отведённое ей время. Предлагается считать, что длительности задач по оценке исполнителей имеют внутри себя «буферы подстраховки» на 50 % их длительности, что соответственно примерно 50 % вероятности завершения задачи в срок если из неё изъять «резерв». Для того, чтобы исполнитель с учетом этой практики не завышал неадекватно оценки сроков исполнения задач, требуется определенная высокая культура поведения руководителя и персонала, активное использование коммуникаций и обратной связи. Получить правдивую картину состояния дел в любом проекте нелегко, поскольку у подчиненных бывают основания не делиться своими данными. Неправильными действиями начальник может обеспечить утаивание всей картины состояния дел; напротив, тщательное рассмотрение отчетов без паники и вмешательства поощряет честный доклад.

(продолжение 👇)

(продолжение. начало 👆)

Исполнитель должен быть уверен, что срыв номинального срока задачи (установленного как 50% от добросовестно оцененного им) не бросает на него тень. Сотрудник, который усердно использует рабочее время на 100% по назначению, сразу же берется за задачу, как только она стала доступна для выполнения и немедленно передает результаты на следующий этап, предлагается считать добросовестным вне зависимости от фактического срока выполнения задачи. Особенно это актуально в сфере НИОКР, где фактические сроки выполнения предсказать невозможно.

Изъятые из задач резервы Голдратт предложил организовать следующим образом: резервы задач на критической цепи собрать в «буфер проекта», помещаемый перед крайним сроком завершения проекта, а буферы задач, находящихся не на критической цепи собрать около неё. Так обеспечивается защита сроков выполнения задач на критической цепи и крайнего срока завершения проекта. Срабатывание рисков визуализируется диаграммой «трендов проникновения в буферы», что позволяет заранее понять, где именно срабатывают риски и оперативно реагировать на истощение буферов. Методология критической цепи указывает на недостатки популярного управления по контрольным датам и рекомендует управление по ключевым событиям.

Объем связанных с этим данных и вычислений подразумевает использование программного обеспечения, хотя может при необходимости вестись и вручную на бумаге. Однако программные средства позволяют автоматически генерировать многобразную полезную информацию о доступных задачах по времени и исполнителеям и т.д.

Задание 3.1. Ознакомьтесь с книгой Л.Лича «Вовремя и в рамках бюджета», представляющей собой учебник по освоению и применению методологии критической цепи в управлении проектами.

Управление научно-технической информацией

Для эффективного участия граждан в реализации научно-технической стратегии государства должен быть разработан способ хранения и изучения научных знаний, обеспечивающий эффективный охват каждым человеком всего накопленного наукой багажа по мере возможности и необходимости, без каких-либо искусственных препятствий и ограничений.

Высочайшие характеристики биологических организмов как машин обусловлены отчасти и тем, что в каждой клетке организма хранится полная копия молекулы ДНК, описывающей весь организм целиком. Это позволяет клеткам воспроизводиться, работать, реагировать на внешние воздействия без немыслимой сети коммуникаций, которая понадобилась бы в противном случае для «доставки конструкторской и технологической документации из централизованных хранилищ». И конечно же, живой организм долго бы не протянул, если, как в нынешней цивилизации клетки имели бы платный доступ к каждому кусочку информации, а получали питание не за качественный а за количественный информационный вклад в общую базу данных.

Конечно, каждый экземпляр ядра технологической платформы должен содержать полный набор всех научно-технических знаний, накопленных человечеством. Это позволяет ему автономно развиваться, обеспечивает лёгкое восстановление знаний после уничтожения даже большей части ядер во время войны а также быстрый и устойчивый доступ к этой информации.

Система управления научно-технической информацией может быть создана в следующем порядке:

1. Определить виды информации, которые необходимо хранить.

2. Разработать систему классификации для каждого вида информации, чтобы легко найти нужный документ в будущем. Основания класификации задаются целями использования документов и тем, какие пользователи будут использовать систему классификации и как они будут искать информацию. Система классификации должна допускать дальнейшую модификацию и развитие.

3. Создать электронный архив для каждой категории информации. Это может быть база данных или файловая система, которая позволяет быстро и легко искать и находить нужную информацию.

4. Установить правила и процедуры для добавления новой информации в архив, включая мониторинг, сбор, проверку на достоверность и качество, реинжениринг и взаимоувязку. Сюда относятся протоколы приема и распространения информации, получаемой от многочисленных ядер платформы, а также конкурентная научно-техническая информация (о научно-технических стратегиях других государства и прогрессе в их выполнении), формируемая на основе данных разведки.

5. Создать механизм обеспечения доступа к информации всех заинтересованных лиц путем ее копирования в каждую новую копию ядра. Каждая платформа содержит в составе ядра вычислительные машины, используемые в том числе и для разработки новых продуктов. В соответстви с архитектурой производимых вычислительных машин, для них должны быть разработаны операционные системы и прикладное программное обеспечение. К нему относятся не только системы цикла CAD/CAM/CNC/CAX/CAE, но и коммуникационные инструменты, позволяющие связывать заказчиков и исполнителей НИОКР, формировать профессиональные сообщества и коллективы единомышленников. Механизм доступа к информации включает и генерацию ее человеко- и машиночитаемых представлений. Для ускоренного и глубокого, инструментального восприятия людьми, научно-техническая информация можеть интегрироваться в интерактивнй онлайн-курс. Для машин можно предположить специальные типы информации и связи между ними, например:

(продолжение 👇)

(продолжение. начало 👆)

6. Разработать процедуры безопасного и достоверного распространения обновлений архивов между ядрами в реальном времени.

7. Осуществить первичное наполнение архива. Объем накопленной сегодня человечеством научно-технической информации можно оценить порядка 100 Тб. Эта цифра не включает в себя массивы т. н. «больших данных» а только базу данных Sci-hub, патентную базу за всю историю, технические стандарты и некоторые другие данные. После отсеивания дублирующей и бессмысленной информации объем может сократиться до 1 Тб. При переводе информации из графического формата в текст, объем может сократиться примерно ещё в сто раз до примерно 10 Гб. С учётом размером файлов FreeCAD, ядро платформы может занимать около 1 Гб. Периферия платформы из 10000 продуктов средней сложности может занимать порядка 1 Тб. Вся эта информация должна храниться в каждом ядре, наряду с информацией о новых разрабатываемых платформах.

8. Регулярно обновлять и проверять архив, чтобы сохранять актуальность информации и избежать дублирования документов.