Approaches to optimization of the strategy for innovative development in conditions of instability of external environment (for example, the russian manned space program)
Table of contents
Share
Metrics
Approaches to optimization of the strategy for innovative development in conditions of instability of external environment (for example, the russian manned space program)
Annotation
PII
S265838870000146-3-1
DOI
10.33276/S0000146-3-1
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Andrey Slavyanov 
Occupation: Senior researcher
Affiliation: CEMI RAS
Address: Moscow, Nachimovky prospect 47
Evgeny Khrustalev
Occupation: Chief Researcher
Affiliation: CEMI RAS
Address: Russian Federation, Moscow, Nakhimovky prospect 47
Edition
Abstract
The instability of the external environment caused by the anti-Russian policy of a number of economic States, trade wars, high volatility of prices in the world financial and commodity markets, and other factors determines the relevance of the problem of adjusting the strategy of innovative development of the domestic economy. On the example of the project "international space station" by methods of game theory the problem of optimization of the manned program in the conditions of instability of the environment is simulated.
Keywords
optimization, game theory, sanctions policy, manned program, rocket and space technology.
Received
14.01.2019
Date of publication
14.01.2019
Number of characters
21234
Number of purchasers
3
Views
358
Readers community rating
0.0 (0 votes)
Cite Download pdf

To download PDF you should sign in

1 Введение.
2 Нестабильность внешней среды, в которой функционируют отечественные промышленные предприятия, существенно влияет на результативность инновационных проектов и программ. Выбор наиболее эффективного пути решения проблем инновационного развития экономики является одной из самых актуальных задач управления. Особенно остро эти проблемы стоят перед наукоемким сектором экономики, зависимым от уровня международной кооперации, импорта материалов, комплектующих, курса иностранных валют и других факторов [1]. Одним из наиболее значимых инновационных проектов, реализованном в наукоемком секторе экономики, является создание и совместная эксплуатация Международной космической станции (МКС) Спроектированная в конце прошлого столетия станция уже прошла несколько периодов модернизации и в настоящее время проект вступает в свою завершающую стадию. Странам-участникам в ближайшее время предстоит выбрать наиболее эффективное с экономической, политической, научной и технической точки зрения решение о будущем пилотируемой космонавтики и орбитальной станции, в частности.
3 Технико-экономические параметры МКС. В настоящее время станция представляет собой уникальную лабораторию, в которой по разным направлениям проводят эксперименты ученые из стран Европы, Азии, Америки. По состоянию на 2018 год в состав МКС входит 15 основных модулей, из которых пять российские — «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет», к которым в 2019 г. планируется подключить многофункциональный лабораторный модуль «Наука», научно-энергетические модули «НЭМ-1» и «НЭМ-2», узловой модуль «Причал» и манипулятор «ERA».
4 Международная комиссия в 2015 г. оценила техническое состояние станции и приняла решение о продлении срока эксплуатации МКС до 2024 г. Было отмечено относительно хорошее состояние оборудование станции, которое при надлежащем обслуживании и модернизации может относительно безаварийно работать до 2024 г. Вместе с тем, физический и моральный износ приборов, экспериментального и научного оборудования продолжает нарастать. Особенно подвержены моральному и физическому старению энергетическое оборудование МКС, бортовые компьютеры и средства связи. С момента начала проектирования станции прошло более двух десятков лет и производительность процессоров, емкость запоминающих устройств, скорость передачи данных изменилась на несколько порядков. Наличие в околоземном пространстве космического излучения снижает надежность вычислительной техники[2].
5 Наиболее уязвимыми элементами для космического излучения являются солнечные батареи, которые не могут быть защищены корпусом КА. Попытки защитить эти источники энергии дополнительным слоем из кварцевого стекла и специальным легированием приводят к снижению коэффициента полезного действия батареи и увеличению ее веса [3]. Солнечные батареи, установленные на МКС десять лет назад, потребуют в ближайшее время ремонта и замены на новые радиационно стойкие элементы.
6 Корпус МКС постоянно подвергается не только жесткому излучению, но и ударам космической пыли, частиц космического мусора и микрометеоритов. особенно страдают иллюминаторы станции, прозрачность и прочность которых начинает падать.
7 Работы по поддержанию станции в технически исправном состоянии, ремонт оборудования, и его техническое обслуживание стало отвлекать значительные ресурсы и занимать достаточно много времени у экипажа. Следует отметить, что условия, в которых двадцать лет назад создавалась станция существенно изменились. Технический прогресс, проявляющийся в появлении новых видов техники и технологий, обострение отношений между партнерами на политической и экономической платформах, ставят под сомнение продление проекта на период после 2024 г.
8 Первоначально планировалось тесное научное сотрудничество всех участников проекта. Наибольший успех в этом сотрудничестве можно отметить в проведении совместных ЕКА и Роскосмоса, экспериментов в области исследования физики пылевой плазмы, медико-биологических экспериментов по изучению ионизирующих излучений, испытаний робото-технических комплексов для обслуживания МКС.
9 В настоящее время совместные исследования постепенно сворачиваются, российских космонавтов не допускают к участию в зарубежных научных программах и с ними практически не общаются члены зарубежных экипажей. Совместные работы предусмотрены только при тренировке и отработке внештатных ситуаций и во время полета на борту космического корабля „Союз“.
10 Несмотря на то, что Россия передала своим партнерам по МКС свой опыт и технологии, отработанные еще на станции «МИР», США доминируют в праве использования потенциала станции. Так, НАСА имеет преимущественное право на использование ферменных конструкций, позволяющих развивать и менять структуру станции, энергетическая система станции полностью контролируется американской стороной и т.д. Пилотируемая программа России, которая в настоящее время стала потреблять слишком много средств, должна быть пересмотрена.
11 Перспективы пилотируемой программы. После 2024 г., в соответствии с договоренностями, существует два варианта продолжения: проект вступает в ликвидационную стадию или выделяются дополнительные ресурсы для инвестиции для его модернизации. В случае принятия решения о ликвидации станции в 2024-2025 г. г. участники проекта должны будут провести ряд организационно-технических мероприятий по сведению МКС с орбиты, а также работы по эвакуации оборудования и экипажа станции. Поскольку закрывать пилотируемые программы никто в мире не собирается, не смотря на их кажущуюся неэффективность, то вероятнее всего, страны, входящие в космический клуб, будут пытаться создать собственную станцию. Россия может на определенных условиях присоединиться к зарубежному проекту или создать собственную станцию.
12 Американская космическая пилотируемая программа. В США уже полным ходом идет обсуждение проектов по созданию лунной орбитальной станции (Lunar Orbital Platform-Gateway - LOP-G). Миссией проекта является построение на Луне базы для высадки людей с последующей возможностью отправления с нее экспедиций к планетам Солнечной системы. Для этого предполагается размещение на орбитальной станции автоматических спускаемых аппаратов, которые смогли бы создать все необходимые условия для функционирования техники и жизни людей и подготовить экспедицию на другие планеты солнечной системы.
13 Китайская модульная космическая станция (КМКС). КНР планирует построить к 2020 г. новую космическую многомодульную пилотируемую станцию аналогичную по своим характеристикам и возможностям советской станции МИР.
14 Основным принципом китайской станции является ее экономическая эффективность и практическое применение результатов.
15 КНР рассматривает станцию в качестве оснащенной по мировым стандартам качества космической лаборатории, предлагающей выгодные условия для проведения исследований ученым из разных стран, отработки технологий и реализации научно-популярных и образовательных программ [4]. Учитывая тот факт, что скорее всего, после 2024 г. китайская орбитальная станция останется единственной в околоземном космическом пространстве, интерес к данному проекту растет с каждым годом.
16 Для России сотрудничество с Китаем представляет взаимовыгодный интерес. Китайское национальное космическое управление рассчитывает на российские космические технологии и поставки комплектующих для орбитальной станции, а Россия может получить в обмен участок космической лаборатории для проведения исследований. Недостатком может являться отсутствие возможности использовать российские системы запуска и космические корабли, Кроме того, придется воспользоваться китайской системой подготовки космонавтов, Возможна и утечка информации о результатах исследований, проведенных российскими космонавтами.
17 Российская орбитальная станция. Российская орбитальная станция (РОС) может быть построена на базе модулей, которые уже находятся в высокой степени готовности и планируются к запуску и пристыковке к российскому сегменту МКС. В настоящий момент идет подготовка к запуску и стыковке с МКС многофункциональный лабораторный модуль «Наука», научно-энергетический модуль «НЭМ-1», узловой модуль «Причал» и манипулятор «ERA».
18

Преимуществами строительства РОС можно считать следующее:

- независимость в проведении исследований по любым направлениям в интересах социально-экономического развития страны, бизнеса и обороны не только России, но и государств-союзников;

- отсутствие ограничений на сроки и цели использования станции;

- более удобный угол наклона орбиты, что сделает станцию более безопасной и экономически эффективной.

19

Оптимизация стратегии российской пилотируемой программы. По мере приближения даты закрытия МКС, Россия вынуждена будет решить проблему выбора стратегии развития своей пилотируемой программы. В настоящее время существует три наиболее приемлемых направления развития отечественной пилотируемой космонавтики:

- национальная орбитальная станция РОС;

- участие в американской пилотируемой программе LOP-G;

- участие на правах аренды в китайской программе КМКС.

20 Попытки продлить существование МКС, равно как и выкуп у других участников программы компонентов станции не рассматривается ввиду достаточно четкой позиции основного бенефициара и инвестора проекта – NASA.
21

Для выбора оптимальной стратегии пилотируемой программы следует определить цели и задачи, которые могут быть решены с помощью орбитальных станций. Исходя из Федеральной космической программы России такими целями могут быть следующие:

a) обеспечение защиты населения, территорий и других объектов от чрезвычайных ситуаций;

b) получение новых знаний в области астрономии, астрофизики и других наук, связанных с космосом;

c) испытания космической техники и отработка технологий в условиях космоса;

d) мониторинг земной поверхности и Мирового океана;

e) исследование планет и других объектов Солнечной системы;

f) освоение Луны и Марса.

22 В зависимости от эффективности и результата проведенных работ, присвоим им рейтинг от одного до трех, где один – результат слабый, два – соответствует ожиданиям, три – превышает ожидания.
23 В соответствии с методологией теории игр [5], стратегии пилотируемой программы могут быть осуществлены в различных состояниях внешней среды, в которых функционирует отечественная ракетно-космическая промышленность (РКП). Внешняя среда характеризуется состоянием мировой и внутренней финансовой системы, международной политической обстановкой и другими факторами. Внешняя среда может находится в стабильном и нестабильных состояниях – ухудшаться или улучшаться для отечественной РКП. Составим матрицу стратегий и состояний внешней среды иначе – платежную матрицу (табл. 1).
24

Таблица 1 Платежная матрица стратегий развития пилотируемой программы в условиях неопределенности

Стратегии отечественной пилотируемой программы Внешняя среда нестабильна - ухудшение Внешняя среда стабильна Внешняя среда нестабильна - улучшение ИТОГО
Национальная станция РОС

a.a.a

b.b.

c.c.

d.d.d.

e.e.

a.a

b.b.b.

c.c.c.

d.d.d.

e.e.

f.

a.

b.

c.

d.d.d.

e.e.

f.f.

5a

6b

6c

9d

6e

2f

Американская LOP-G

a.

b.b.

c.

d.

e.

f.

a.a.

b.b.

c.c.

d.d.

e.e.e.

f.f.

a.a.

b.b.b.

c.c.c.

d.d.

e.e.e.

f.f.f.

5a

6b

6c

5d

7e

6f

Китайская КМКС

a.

b.b.

c.

d.d.

e.e.

a.

b.b.

c.

d.d.

e.e.

a.

b.b.

c.

d.d.

e.e.

3a

6b

3c

6d

6e

25 В ячейки таблицы занесены возможные результаты при использовании той или иной стратегии.
26 В условиях обострения международных отношений, введения новых санкций и ограничений для российских компаний максимальный результат при отработке задачи по обеспечение защиты населения, территорий и других объектов от чрезвычайных ситуаций (п. а.) можно получить только при использовании национальной станции РОС. Вполне возможно блокирование части функций российского сегмента станции в этой ситуации, поэтому при реализации проекта LOP-G с участием NASA в ячейку записывается минимальный результат. Для освоения Луны и Марса (п. f.) следует ориентироваться на проект LOP-G, хотя, при неблагоприятном состоянии внешней среды результат, возможно, будет гораздо ниже ожидаемого.
27 В итоговом столбце таблицы суммируются результаты при всех возможных состояниях внешней среды, что дает представление об уровне достижения целей. Так, для цели с), максимальный результат может составлять 9с, но с учетом нестабильности внешней среды, в итоговой ячейке, соответствующей стратегии РОС, записано 5а, или в относительном выражении – 6/9 – (67%). Это означает, что ожидаемый результат будет скорее всего соответствовать планируемым показателям. В случае использования стратегии КМКС, этот относительный показатель достижения цели составит всего 3/9 или 33%, что является наихудшим результатом этой стратегии.
28 Для цели е) наилучшим результатом будет использование стратегии проекта LOP-G, где итоговый результат составит 7е, а относительный показатель достижения цели будет, по всей видимости, превышать ожидания – 7/9 или 78%.
29 В условиях неопределенности, для расчетов принимаем правило Лапласа, согласно которому, вероятность наступления событий или состояний внешней среды принимается одинаковым[6].
30 Результат проведенных расчетов занесем в таблицу (табл. 2).
31 Таблица 2 Уровень достижения целей по стратегиям пилотируемой программы
Цели Уровень достижения целей по стратегиям, %
РОС LOP-G КМКС
а) обеспечение защиты населения, территорий и других объектов от чрезвычайных ситуаций 55 55 33
b) получение новых знаний в области астрономии, астрофизики и других наук, связанных с космосом 67 77 67
c) испытания космической техники и отработка технологий в условиях космоса 67 67 33
d) мониторинг земной поверхности и Мирового океана 100 55 55
e) исследование планет и других объектов Солнечной системы 67 78 67
f) освоение Луны и Марса 33 67 0
ИТОГО, средний уровень достижения цели 64,8 66,5 45,5
32 Нижняя строка таблицы показывает незначительное преимущество стратегии, основанной на участии в американской программе LOP-G. Вместе с тем, следует отметить, что расчеты велись в условиях неопределенности, допуская, что вероятность трех состояний внешней среды будет одинаковой.
33 Оптимистический сценарий развития пилотируемой программы.
34 Оптимистический сценарий основан на том, что российская экономика в целом, международные экономические отношения и волатильность рынков достигли так называемого дна и вероятность ухудшения состояния внешней среды меньше, чем ее стабилизация и улучшение. Статистика показывает, что к текущему состоянию внешней среды российская экономика вполне адаптировалась, а улучшение международного климата, снижение уровня конфронтации, стабилизация мировых сырьевых и финансовых рынков позволит отечественной РКП, в сотрудничестве с зарубежными космическими агентствами, достичь еще более высоких показателей.
35 Оптимистический сценарий определяется вероятностью ухудшения состоянии внешней среды на уровне 0,3, вероятность того, что положение останется стабильным, оценим в 0,4 и улучшение состояния – 0,3.
36 Вероятность ухудшения внешней среды (0,3) более, чем в два раза ниже, чем ее стабильного и благоприятного состояния (0,7).
37 При благоприятном прогнозе, сотрудничество с NASA является оптимальной стратегией, так как уровень достижения большинства целей здесь несколько выше, чем в других вариантах.
38 Пессимистический сценарий развития пилотируемой программы. Для выбора оптимальной стратегии следует рассмотреть пессимистический сценарий развития событий, в котором следует проанализировать возможность введения новых антироссийских экономических санкций, обострение международной обстановки у границ России, нестабильность мировой финансовой системы и другие негативные факторы.
39 Пессимистический сценарий определяется вероятностью ухудшения состоянии внешней среды на уровне 0,7, вероятность того, что положение останется стабильным, оценим в 0,2 и улучшение состояния – 0,1.
40 Реализация пессимистического сценария дает предпочтение проекту российской орбитальной станции, который значительно опережает альтернативные варианты по числу набранных баллов.
41 Ожидаемый сценарий развития пилотируемой программы.
42

Наиболее вероятное состояние внешней среды характеризуется следующими факторами:

- антироссийские санкции имеют тенденцию к расширению, однако российская экономика уже смогла к ним адаптироваться и поэтому инициаторы ограничений скорее всего не будут их усугублять до критических уровней;

- финансовые рынки будут нестабильны в связи с переделом сфер влияния и торговыми войнами между США, КНР и ЕС;

- российский финансовый рынок будет подвержен несущественным для экономики колебаниям;

- сырьевые рынки стабилизируются, потребность в углеводородах имеет тенденцию к росту и это обстоятельство сможет компенсировать российской экономике негативные явления от санкционной политики США и их союзников.

43 С вероятностью равной 0,5 можно утверждать, что состояние внешней среды ухудшится, вероятность стабилизации составит 0,4, а вероятность улучшения ситуации оценим в 0,1.
44 Расчеты показывают, что при реализации ожидаемого (наиболее вероятного) сценария, оптимальным является проект строительства российской орбитальной станции на базе входящих в МКС российских модулей.
45

В зависимости от важности, цели могут быть ранжированы специальными коэффициентами приоритетов, которые могут находится в пределах от 1 до 3, где 1 – наименее значительная цель, 3 – имеющая существенное значение. Для высшей категории (Кприор= 3) отбираются цели, которые имеют особое значение для страны и могут быть достигнуты только с использованием пилотируемой космонавтики. К таким целям относятся:

- обеспечение защиты населения, территорий и других объектов от чрезвычайных ситуаций;

- испытания космической техники и отработка технологий в условиях космоса.

46

К менее важным, на данный момент целям, (Кприор= 2) можно отнести следующие:

- получение новых знаний в области астрономии, астрофизики и других наук, связанных с космосом

- освоение Луны и Марса.

47 Мониторинг земной поверхности и Мирового океана, исследование планет и других объектов Солнечной системы можно проводить с помощью беспилотных автоматических станций и орбитальных телескопов, для таких целей коэффициент приоритетности назначается Кприор= 1.
48 Пересчитаем полученные результаты с учетом приоритетности целей и полученные данные занесем в итоговую таблицу стратегий (табл. 3).
49

Таблица 3 Оценка результативности стратегий развития пилотируемой программы с учетом приоритетности целей

Стратегии Уровень достижения целей по стратегиям, %     Наихудший результат по стратегиям
    Сценарии    
  Оптимистический сценарий ожидаемый сценарий Пессимистический сценарий  
POC 64 69 66 64
LOP-G 66 56 50 50
КМКС 39 39 39 39
50 Итоговая таблица (табл.3) дает основание полагать, что уровень достижения целей с участием в американской программе превышает другие возможные стратегии только при реализации оптимистического сценария. В случае неблагоприятного состояния внешней среды или ее стабилизации, РОС в состоянии намного опередить американский проект по многим показателям. При выборе стратегии развития пилотируемой программы следует ориентироваться на возможность реализации пессимистического сценария, где участие России в международных проектах будет маловероятным. Участие в России в LOP-G и других проектах дает возможность оказывать на ее органы власти дополнительное давление.
51 Участие в проекте NASA, в условиях санкционых ограничений, представляется сомнительным. США уже (с 2019 г.) отказываются от совместных полетов к МКС и сворачивают сотрудничество с Россией в космической деятельности.
52 Участие в совместном проекте с КНР в качестве арендатора мест в научном модуле китайской станции можно рассматривать лишь в самую последнюю очередь, так как доставка на станцию космонавтов, их наземная подготовка к полету на китайском космическом корабле, языковые барьеры и другие проблемы влекут за собой разрушительные последствия для отечественной космонавтики. При реализации этого варианта придется закрыть Центр подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина в Звездном городке, перепрофилировать или закрыть ряд научных и производственных организаций, в число которых попадает РКК «Энергия», занятая разработкой и изготовлением космических кораблей.
53 Оптимальным для России будет развитие национальной орбитальной станции на основе находящихся в эксплуатации модулей МКС. Этот вариант дает возможность независимой реализации национальной пилотируемой программы, в которую входят ряд важных научных экспериментов по исследованию околоземного пространства и изучению свойств различных материалов в условиях космоса. Возможная кооперация со странами СНГ, Латинской Америки, Индией и другими развивающимися странами позволит повысить результативность российской пилотируемой программы и, соответственно, ее инвестиционную привлекательность.

References

1. Khrustalyov E.Yu., Elizarova M.I., Slavyanov A.S. Proizvodstvennye riski i ehkonomicheskie opasnosti sovremennykh naukoemkikh proizvodstv // Politematicheskij setevoj ehlektronnyj nauchnyj zhurnal KubGAU, 2016, № 3, s. 326-342.

2. Slavyanov A. S. Uchet ehkologicheskikh riskov blizhnego kosmosa pri formirovanii kosmicheskikh programm / Sbornik nauchnykh trudov po kontrollingu VIII Mezhdunarodnogo kongressa po kontrollingu: kontrolling v ehkonomike, organizatsii proizvodstva i upravlenii: ehkologicheskie aspekty, Nizhnij Novgorod, 2018 g. s. 177-186.

3. Slavyanov A. S., Feshina S. S. Ehkologicheskie riski proizvodstva i ehkspluatatsii raketno-kosmicheskoj tekhniki / Sbornik nauchnykh trudov po kontrollingu VIII Mezhdunarodnogo kongressa po kontrollingu: kontrolling v ehkonomike, organizatsii proizvodstva i upravlenii: ehkologicheskie aspekty, Nizhnij Novgorod, 2018 g. s. 186-193.

4. Lisov I. Kitajskij «Mir», kitajskij «Apollon» // Novosti kosmonavtiki №7, 2016 g. http://novosti-kosmonavtiki.ru/mag/2016/2578/31662/

5. Dixit A., Nalebuff B. The Art of Strategy: A Game Theorist's Guide to Success in Business and Life / W. W. Norton & Company, Jan 4, 2010 Business & Economics. 512 p.

6. Orlov A. I. Metody prinyatiya upravlencheskikh reshenij, M.: Knorus, 2018, 286 s.