Введение

Перечень целей, определенных в документах уровня стратегического планирования, например, таких как Стратегия национальной безопасности РФ (Указ Президента Российской Федерации от 31 декабря 2015 года №683) [1], Стратегия инновационного развития Российской Федерации в период до 2020 года (Распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2011 года №2227-р) [2], Стратегия научно-технологического развития РФ - 2035 (Указ Президента Российской Федерации от 01 декабря 2016 года №642) [3], а также представленных в научной литературе, включает перевод экономики России на инновационный путь развития, развитие национальной инновационной системы, стимулирование и поддержку развития рынка инноваций и совершенствование государственной инновационной политики.

Конкурентоспособность современного предприятия связана с инновационной деятельностью и, как следствие, с выводом на рынок результатов этой деятельности, которые способны оказывать влияние на состояние экономической среды и состояние самого предприятия. Наиболее чувствительными к изменениям экономической среды являются последующие инновационные проекты (подрывные или поддерживающие). В связи с этим возникает актуальный вопрос выявления информационных, алгоритмических зависимостей между инновациями

и управления ими не только на этапе реализации проектов, но и на этапе коммерциализации (распространения).

Под распространением инноваций понимается процесс передачи инновации от ее источника к субъектам (конечным пользователям) внешних социально­экономических систем для внедрения или применения. Мерой процесса распространения инноваций предлагается считать количество продаж (внедрений) данной инновации.

Становление теории распространения инноваций датируется 60-мы годами прошлого века. В ее развитии можно выделить следующих исследователей: Ф. Басс, Дж. Вудлок, Як. Голденберг, М. Гудолин, П. Котлер, Б. Либай, Г. Лилиен, В. Махаджан, Дж. Мехиа, Н. Мид, В.М. Московкин, Дж. Мур, Э. Мэнсфилд, Р.М. Нижегородцев, К. Перес, Э. Роджерс, Л. Форт, Т. Хегерстранд, Ю.Д. Шмидт и другие [4-20]. Однако существующие теория и модели распространения инноваций используют то пространство параметров и труднодоступные метрики, которые не позволяют получить на их базе алгоритм и методы управления процессом распространения инноваций с учетом возможного взаимовлияния и формирующихся параметров социально-экономической среды на предприятии. Немногочисленные математические модели процессов распространения инноваций оперируют трудноизмеримыми показателями, не отражают в полной мере качественные особенности этих процессов.

Вопросы взаимного влияния инноваций затрагивались в работах таких ученых, как: С. Гросман, И.В. Демкин, М. Дикинсон, В. Ломакс, Л.А. Мыльников, Д.В. Перцев, С. Рамакришнан, Ш. Сринивасан, Г. Херде и др., публикации которых показали недостаточность полученных результатов для измерения уровня взаимодействия инноваций [21-27].

Системы управления инновационными процессами (СУИП), протекающими в социально-экономических средах, классифицируются как системы, в контуре которых присутствует оператор (или лицо, принимающее решение, далее - ЛПР). Это привносит особенность при разработке моделей и алгоритмов, на основании которых строится система управления на предприятии. Традиционно эта

особенность учитывалась включением в контур управления экспертных систем, готовящих варианты решений для ЛПР.

На основании проведенного сравнительного анализа публикаций по теме исследования можно указать на наличие противоречия, состоящего в том, что, с одной стороны, существуют возрастающие требования к управляемости процесса распространения инноваций, с другой стороны, отсутствием готовых алгоритмических решений и математических моделей по управлению этим процессом с учетом взаимного влияния инноваций.

В данном исследовании эффективность управления процессом распространения инноваций будем оценивать его результативностью: степенью приближения к поставленной цели через введенный измеримый показатель - количество продаж.

Таким образом, цель диссертационной работы состоит в повышении результативности управления инновационными процессами предприятия за счет учета взаимного влияния инноваций.

Научная задача диссертационной работы - разработать математические модели и метод управления процессом распространения инноваций на основе эконофизического подхода.

Для достижения сформулированной цели решены следующие частные задачи:

1. Провести сравнительный анализ, предложить классификацию существующих математических моделей и их возможностей для управления процессом распространения инноваций.

2. !Разработать математическую модель для управления процессом распространения инноваций с учетом их взаимного влияния, основанную на эконофизическом подходе.

3. Разработать метод управления процессом распространения инноваций.

4. !Выбрать средства моделирования и построить модели для управления процессом распространения инноваций.

5. !Провести имитационную проверку работоспособности метода управления процессом распространения инноваций.

Объектом исследования являются система управления инновационным процессом на предприятии.

Предмет - модели и метод управления процессом распространения инноваций с учетом их взаимного влияния.

Область исследования. Вопросы, рассмотренные в диссертации, соответствуют следующим пунктам паспорта специальности 05.13.10 -

Управление в социальных и экономических системах: п. 2 «Разработка методов формализации и постановки задач управления в социальных и экономических системах» в части разработки математической модели процесса распространения инноваций и формализации задач составления расписания запусков; п. 4 «Разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах» в части создания метода управления и имитационной модели распространения инноваций.

Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель распространения инноваций, построенная на базе развиваемого подхода эконофизики, а именно применении математического аппарата явлений интерференции и диффузии, протекающих в физических средах, для инновационных процессов, протекающих в социально-экономических средах.

2. Математические модели составления расписания для управления инновационными проектами, связанные с определением момента запуска инновационных проектов в портфеле на реализацию и запуска результатов инновационных проектов на рынок. Математические модели отличаются:

- учетом взаимного влияния инноваций и параметров среды, разбиением проектов на зависимые и независимые, учетом ограничений на ресурсы, на моменты запуска проектов и на планируемый суммарный эффект, а также возможностью выбора целевой функции, на стадии подготовки и реализации портфеля инновационных проектов;

- одновременным использованием в расчетах коэффициентов взаимовлияния инноваций и диффузии, совместно задающих внутренние и внешние связи между проектами и рыночной средой, на стадии выхода на рынок продуктов инновационных проектов.

3. Метод управления процессом распространения инноваций, построенный на базе предложенной математической модели и использующий результаты решений задач составления расписаний. Отличиями метода являются:

- учет взаимного влияния инноваций;

- наличие двух этапов жизненного цикла инновационного процесса, а именно этап разработки инновации и этап коммерциализации;

- использование предложенной имитационной модели на базе агентного подхода для экспериментальной проверки.

Методы исследования. При проведении исследований в диссертационной работе использованы методы управления в организационно-технических системах, системного анализа, теория принятия решений и экспертных оценок, теория математической статистики, теория расписаний, теория подобия, методы математического и имитационного моделирования. Для моделирования, обработки и анализа полученных данных применялись пакеты программ Microsoft Excel, AnyLogic 7.0.

Теоретическая и практическая значимость работы обусловлена тем, что результаты данного исследования повышают глубину и точность описания

инновационных процессов в социально-экономических средах. Предложенный подход позволяет выйти на другой уровень понимания особенностей инновационных процессов и, как следствие, поспособствует разработке законов управления процессами распространения инноваций и прогнозирования их течения. Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Предложенные классификационные признаки математических моделей распространения инноваций обеспечивают обоснованный выбор класса модели в зависимости от цели и задач исследований инновационных процессов.

2. Агентная модель распространения инноваций, разработанная на платформе AnyLogic 7. Модель позволяет ЛПР осуществлять анализ и генерацию различных сценариев в части оценки зависимости распространения инновации от параметров среды и определения управляющих воздействий в зависимости от параметров последующих поддерживающих инноваций. Получено увеличение результативности на 7% со значениями параметров, взятых из отчетов хозяйственной деятельности предприятий.

3. Программные приложения для MS Excel, разработанные для решения поставленных задач составления расписаний. Позволяют автоматизировать работу в части внесения информации о портфелях инновационных проектов и других параметров, а также запуска решения задач с помощью эволюционного метода.

4. Полученные результаты используются в учебных материалах дисциплин

«Теоретическая инноватика», «Управление инновационными процессами»,

«Имитационное моделирование в управлении инновациями» в Высшей школе киберфизических систем и управления СПбПУ.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных положений и выводов подтверждается корректным применением методов системного анализа, математического моделирования, статистических методов, методов принятия решений, а также публикациями по теме диссертации и их обсуждением на научно-технических конференциях и семинарах. Предложенные в работе модели и метод были проверены с помощью инструментов решения оптимизационных задач и имитационных экспериментов. Теория построена на

известных проверяемых фактах, идея базируется на обобщении передового опыта создания математических моделей обеспечения поддержки принятия решений.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных и практических конференциях и форумах различного уровня. В их числе: Международная научно-техническая конференция «Пром-Инжиниринг, ICIE - 2017» (Челябинск, Санкт-Петербург, 2017), Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям «SCM-2017» (Санкт-Петербург, 2017), Международная научно-практическая конференция «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, 2015, 2016, 2017), Молодежная научная конференция «Информатика и кибернетика» (Санкт-Петербург, 2015, 2017), Международная научно-методическая конференция «Современное образование» (Томск, 2016), Всероссийский форум «Наука и инновации в технических университетах» (Санкт-Петербург, 2015, 2016), Научно-практическая конференция c международным участием «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт- Петербург, 2010, 2012, 2014).

Результаты работы используются в учебном процессе Высшей школы киберфизических систем и управления Института компьютерных наук и технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого при проведении учебных дисциплин «Теоретическая инноватика», «Управление инновационными процессами», «Имитационное моделирование в управлении инновациями» (при подготовке бакалавров по направлению 27.03.05 «Инноватика» и магистров по направлению 27.04.05 «Инноватика»), что подтверждается актом о внедрении.

Предложенные модели внедрены в некоммерческой организации Агентства стратегических инициатив «Фонд развития интернет инициатив», о чем получен акт о внедрении.

Научные и практические результаты работы использованы в процессе выполнения работ по грантам Комитета по науке и высшей школе г. Санкт- Петербурга по теме «Развитие агентного подхода в управлении процессом распространения инноваций» (2017 г., диплом ПСП № 17400) и по теме

«Управление инновационными процессами в территориальных экономических системах» (2014 г., №194-14).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в их числе 5 статей в научных изданиях, рекомендуемых ВАК, 2 статьи в сборниках трудов международных конференций (на англ. языке), индексируемых Scopus и Google Scholar, в соавторстве 1 монография и 1 учебник (гриф ФУМО).

Личный вклад. Постановка задачи выполнена совместно с научным руководителем - д.т.н. Туккелем И.Л. В диссертации приведены результаты, в получении которых автору принадлежит основная роль. Автором предложены классификационные признаки математический моделей распространения инноваций, разработана математическая модель распространения инноваций, сформулированы задачи составления расписания, метод управления распространением инноваций, разработана имитационная модель, а также выполнены их экспериментальные исследования [28-31].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материал изложен на 156 страницах, содержит 30 таблиц, 26 рисунков, 223 литературных источника и 5 приложений.

Во введении аргументирована актуальность темы диссертационного исследования, представлена степень ее проработанности, поставлены цель и задачи исследования, определены объект и предмет, теоретическая и практическая значимость результатов, сформулированы научная новизна работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены теоретические доводы, необходимые для постановки задачи исследования: определения основных терминов, описание среды, в которой распространяются инновации, описание жизненного цикла инновации. Обоснована актуальность выбранной темы исследования, проведен обзор и сравнительный анализ существующих математических моделей распространения инноваций. Представлен комплекс классификационных признаков математических моделей распространения инноваций.

Во второй главе формулируются теоретические основы, необходимые для решения задачи управления инновационными процессами с учетом взаимного влияния инноваций: дана математическая модель распространения инноваций, приведена теорема о существовании взаимного влияния и ее следствие.

В третьей главе представлены положения, необходимые для построения метода управления распространением инноваций: даны цели и критерии управления, поставлены задачи составления расписания запусков инновационных проектов портфеля проектов и расписания запуска на рынок инновационных продуктов с учетом взаимного влияния.

В четвертой главе разработан метод управления распространением инноваций; приведены результаты экспериментальной проверки полученных теоретических положений; дается разработанная имитационная модель, построенная на базе агентного подхода.