В разговоре принимают участие:
Сергей Абрамов, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор Института программных систем им. А. К. Айламазяна РАН, ректор Университета города Переславля, научный руководитель (с российской стороны) проектов по разработке суперкомпьютеров СКИФ и российско-белорусского СКИФ-ГРИД, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники; в 2010—2011 годах — идеолог и организатор рабочего процесса по созданию Национальной суперкомпьютерной технологической платформы, нацеленной на развитие российской вычислительной отрасли.
Андрей Аксёнов, кандидат физико-математических наук, технический директор ООО «Тесис» (Россия), разработчика средств автоматического проектирования, в том числе FlowVision, успешного на мировом рынке российского программного пакета для математического моделирования и визуализации движения жидкостей и газов внутри и снаружи объектов. Работу над FlowVision начал в 1990-е годы в Институте автоматизации проектирования РАН вместе с группой единомышленников (А.Дядькин, А.Гудзовский, В.Похилко и А.Сельвачев).
Александр Собачкин, кандидат физико-математических наук, директор по разработке в подразделении механического анализа корпорации Mentor Graphics (США). В 1980—1990-е годы работал в Исследовательском центре им. Келдыша и Московском авиационном институте; с 1997 года руководитель группы разработчиков FloEFD — пакета для моделирования процессов аэрогидродинамики и теплообмена в среде CAD.
Павел Храмченков, старший инженер, Dassault Systemes Russia. Dassault Systemes — один из лидеров глобального рынка систем для трёхмерного моделирования и крупнейший идеолог PLM-систем; её программными платформами пользуются такие индустриальные гиганты, как DaimlerChrysler, P&G и Airbus.
Прежде чем на время исчезнуть из обихода, слово «инженер» долго девальвировалось. В советский период «простыми инженерами» становились все, кто сподобился сдать вступительные экзамены в непопулярный технический вуз «на положительные оценки». Большая советская энциклопедия сообщала: в 1975 году количество «дипломированных инженеров, занятых в народном хозяйстве», превысило 3,7 млн человек, что вместе с научными сотрудниками составляло четверть научно-технической интеллигенции мира. Победы в гонке технологий громкие цифры, однако, не принесли.
Сегодня экологическую нишу «специалистов, которых слишком много», занимают менеджеры. Численность управленцев, по данным Федеральной службы статистики, в 2004 году перевалила за 3,2 млн человек, подготовкой менеджеров занимается почти половина аккредитованных в РФ вузов. По мере перехода экономики от купли-продажи к попыткам что-нибудь произвести — от оконного профиля до приличного автомобиля — дисбаланс на рынке труда становится очевиден. Номинально инженерные вузы продолжают выпускать отряды дипломированных специалистов. Однако современному производству традиционный «фундаментальный специалист» у кульмана нужен примерно так же, как человек, в совершенстве освоивший кремневый топор. Мало уметь делать современные вещи, необходимо делать их современными способами. Компьютер и профессиональные программные пакеты не просто заменили кульман и логарифмическую линейку — они перекроили структуры техноёмких отраслей и изменили наши представления о техническом прогрессе.
«Подрывные технологии»: придумано головой
В условиях рынка и в его отсутствие под техническим прогрессом понимают разные вещи. Вне рынка прогресс часто толкуют в эмоциональных терминах вроде «достижений человеческой мысли». Рынок предпочитает пользоваться словом «инновация». В отличие от старого доброго «изобретения» — гениальной идеи, воплощённой, для наглядности, в опытном образце, — инновация — это просто новая вещь, которую можно продать выгоднее, чем старую. В поисках направления, в котором можно развивать продукт, маркетинг гоняется за потребителем, как охотник за оленем: изучает повадки, предвосхищает желания, приманивает пакетами преимуществ и улучшает своё предложение почти бесконечно. Этот процесс в равной степени относится к носкам, стиральным машинам, автомобилям, начинке компьютеров и атомных станций, системам розничной торговли и шифрования данных — во всех случаях гарантией инновационного качества продукта выступает не просто его новизна и гениальность, а возможность коммерциализации: захочет ли кто-то купить новинку на свои собственные деньги? Потребность в коммерциализации двигает вперёд прикладные исследования и разработки или расширяет область их применения. Стратегические государственные проекты оставляют себе бомбу или ракету, созданные на средства налогоплательщиков, но немедленно выпускают на рынок создавшую их инфраструктуру и получившиеся между делом высокие технологии, а сами, в свою очередь, подтягивают с рынка всё наиболее успешное.
Однако технический прогресс неоднороден. Его двойную природу описал гарвардский экономист Клейтон Кристенсен в ставшей классической «Дилемме инноватора» (1997): он ввёл в обиход понятие «подрывных» или «закрывающих» технологий, противопоставив их «поддерживающим». Поддерживающие технологии — это усилия производителя или разработчика по улучшению качества своего продукта: велосипед ещё быстрее, стиральный порошок ещё экономичнее, компьютер ещё производительнее... Подрывные технологии, напротив, нельзя оценивать по существующим параметрам качества: они выводят на рынок продукт с новыми свойствами, которых не было у предшественников.
Бесполезно пытаться узнать об этих свойствах от потребителя — он ещё не догадывается, что может их захотеть. Идея подрывной инновации никогда не приходит из отдела маркетинга, её двигателем становится инженер.
— Я часто вижу, как много времени производство теряет из-за того, что во главе компаний, выпускающих новую технику — автомобили, экскаваторы, ракеты, — стоят те, кого я называю «бухгалтерами», — говорит технический директор компании «Тесис» (Россия) Андрей Аксёнов. — Приоритет «бухгалтеров» — прибыль, она обеспечивает стабильное, но очень медленное, эволюционное развитие. Ничего принципиально нового в такой системе не возникнет. Даже если в каком-то гараже новые Джобс и Возняк собирают сейчас на коленке что-то прорывное, компания-гигант просто купит этот гараж и либо «задвинет», чтобы не мешал, либо встроит в свою эволюционную стратегию. Посмотрите на Apple, вот отличный пример того, что бывает, если во главе компании стоит технарь, который понимает, куда идти. Поэтому он делает, а остальные копируют. Настоящий прорыв не может придти из отдела маркетинга, потому что потребитель хочет только то, что уже существует. А инженер может придумать нечто принципиально новое. Пример Джобса, к сожалению, единственный в своём роде; мир работает по-другому. В западных компаниях огромное количество менеджеров, по 300 менеджеров на
100 инженеров, и начальники там, как правило, не технари, поэтому очень много времени уходит на всевозможные совещания и согласования. Начальнику надо принимать решение, а как он его примет, если не понимает, что эти технари делают, над чем возятся? Я месяц сидел в такой компании и наблюдал, и каждый день хотелось сказать: «ребята, а может поработаем?..»
В крупной организации прорывные инженерные разработки рождаются постоянно, но, пока маркетинг не видит явного и высокорентабельного рынка сбыта, менеджеры откладывают их на полку в ожидании, «пока рынок созреет». Часто оказывается, что таким способом большая организация выращивает внутри себя своего будущего могильщика: один или несколько фрустрирующих инженеров-разработчиков устают ждать и уходят в свободное плавание, унося свои идеи с собой: создают свою собственную маленькую, но зубастую компанию. В случае успеха она может создать новый рынок, на который бывший лидер с неизбежностью опоздает.
Так, появление настольных компьютеров, по Кристенсену, создало новый рынок относительно предшествующей им микро-ЭВМ, которая торжественно стояла в продвинутой организации в количестве одна штука и которую никто не дерзнул бы унизить именем «офисной техники». Ведущие производители настольных компьютеров, в свою очередь, не успели вовремя впрыгнуть в рынок ноутбуков, которые на момент своего рождения были по всем параметрам «хуже», чем персоналки, но зато их можно было возить с собой. По ёмкости и вычислительной мощности ноутбуки всё ещё отстают, но как только это будет преодолено — по мере развития либо ёмкости самих устройств, либо возможностей сетевых «облачных» сред, когда профессиональное программное обеспечение «живёт в сети» и доступно для работы везде, где есть сеть, — для стационарных настольных персоналок могут наступить трудные времена. С появлением интернета, социальных сетей и сетевых фотохостингов, позволяющих немедленно показывать фотографии друзьям или рассылать заказчикам, минуя цикл проявки и печати, цифровая фотография практически в одночасье покончила с плёночной. Аналогичным образом музыкальные компакт- и DVD-диски «убили» винил, а их, как и многое другое, в свою очередь, уже норовят «убить» гаджеты на основе флэш-памяти.
Парадоксально не то, что это происходит, а то, что практически во всех случаях техническое решение-«убийца» не превосходит свою «жертву» по качеству. Электронное звучание на слух знатока действительно беднее аналогового, и лучше не спрашивать у фотографа классической школы, чем стал для его искусства творческий союз «мыльницы» и фотошопа. Но подрывная технология потому и подрывная, что меняет саму систему критериев, заменяя, например, «высокохудожественно» на «можно тут же показать» или «сверхпроизводительно» на «можно носить в кармане».
Если посмотреть на высшую школу как на предприятие по производству инженеров, то её проблемы связаны, в полном соответствии с моделью Кристенсена, не столько с её собственными совершенствами и несовершенствами, сколько с приходом подрывной по отношению к ней инженерной мета-технологии: компьютерного проектирования, сменившего чертёжный кульман, и компьютерного математического моделирования: инженерных расчётных пакетов «вместо» человеческой интуиции, опыта и фундаментального образования. «Вместо» — разумеется, в кавычках, потому что инструмент не может заменить мастера. Но новые инструменты переписывают правила, особенно в части того, чему и как учить.
Подрывной продукт-альтернатива — компьютерная инженерия, — как полагается, поплоше и погрубее, зато он позволяет производству решать свои повседневные задачи лучше и гораздо быстрее, чем вручную. Как случилось, что он оказался для России неожиданностью?
— Многие российские инженеры продолжали идти по привычной дорожке, — говорит Александр Собачкин, руководитель коллектива разработчиков инженерного пакета FloEFD, принадлежащего с 2008 года компании Mentor Graphics (США). — Отечественную инженерную школу отличал упор на интуицию, на понимание сути явления; это позволяло нам обходиться без сложного трёхмерного компьютерного моделирования, давно привычного для специалистов из США, Японии, Франции, Германии и других стран. Однако, нравится нам это или нет, сегодня, в начале XXI века, подход с использованием компьютерных инженерных пакетов экономически побеждает. К сожалению, в своё время в СССР недооценили роль вычислительной техники и, как следствие, математического моделирования в инженерном процессе: мы (не имея необходимых вычислительных мощностей) полагались на эксперимент и на высококлассных инженеров, тонко чувствующих процессы, но не пытались связать процессы между собой и смоделировать изделие целиком. И пока у нас по старинке рисовали на кульманах, за океаном уже вовсю работали с трёхмерными моделями.
Сыграла свою роль и космическая гонка: мы первыми запустили спутник, потом Гагарина. В поисках адекватного ответа американцы не просто с блеском высадились на Луну, но и создали очень серьёзную инфраструктуру, обеспечившую эту высадку; индустрия компьютерных инженерных пакетов получила дополнительный импульс к развитию. С середины — конца 60-х годов в Америке, а потом и в Западной Европе, в первую очередь во Франции, уже обозначилась чёткая тенденция: конструировать не на кульманах, а на компьютерах и проводить трёхмерные расчёты изделий.
Фирм, выпускающих программы для моделирования, было сначала очень много, специализированных как по рынку, который они обслуживали, например только французский или только японский, так и по промышленности: одни CAD’ы (программные пакеты для трёхмерного проектирования, от английского Computer-Aided Design. — Прим. ред.) предназначались, например, приборостроению, другие — только судостроению или авиационной промышленности. Но довольно скоро начался неизбежный процесс укрупнения, курс на универсальность, компании-разработчики стремились работать для всех рынков и отраслей. Фирмы сливались, объединялись, и сейчас глобальный рынок делят четыре гиганта: американские Autodesk и PTC, французская Dassault Systemes и немецкая Siemens. Сегодня рынок инженерного софта — зрелый, ежегодный рост выручки на нём редко превышает 10%, причём существенная доля прироста достигается за счёт поглощений других компаний. Сохраняют свои позиции «лёгкие» CAD’ы: SolidWorks, Autodesk Inventor — и «тяжёлые», такие как Catia или NX. «Лёгкий» СAD отличается от «тяжёлого», как малолитражка экономкласса от навороченного внедорожника. «Лёгкая» система дешевле и не очень требовательна к компьютерным ресурсам, любая инженерная фирмочка может позволить себе её внедрить для решения не слишком сложных задач; это обойдётся дешевле работы за кульманом. У дорогих «тяжёлых» CAD-систем больше возможностей, прежде всего для моделирования сложных криволинейных поверхностей. Это делает их актуальными для техноёмких отраслей, особо требовательных к аэро- и гидродинамике и к дизайну (например, автомобилестроение). Кроме того, «тяжёлые» CAD-системы позволяют работать с очень большими сборками: например, до последнего винтика спроектировать и «виртуально собрать» авиалайнер или авианосец. С помощью такой системы над одним изделием могут одновременно работать сотни специалистов в разных странах.
Процесс слияний и универсализации шёл и на рынке программных пакетов для инженерного математического моделирования (CAE, от английского Сomputer-Aided Engineering), с той только разницей, что CAE-системы требовали от пользователя более серьёзной квалификации, так что их применение поначалу ограничивалось специализированными отделами на крупных предприятиях.
— И как приобщается к этим технологиям сегодняшний молодой инженер?
— К сожалению, далеко не во всех вузах уделяют достаточно внимания компьютерному проектированию и анализу. Конечно, студент волен заняться самообразованием, благо в литературе на прилавках и в описаниях недостатка нет, но обучения как такового молодой инженер может и не получить; он просто садится за программу и начинает её осваивать в «боевых условиях». Если он при этом не понимает и не чувствует каких-то процессов, их движущих сил, то спросить ему не у кого. Многие опытнейшие люди, которым сейчас за 60, эти программы не воспринимают. Рабочие процессы в создаваемых изделиях они чувствуют интуитивно, а в компьютерном расчёте часто — и не без оснований — видят подмену сути красивыми картинками, снижение планки. Разумеется, заменить инженера, обладающего внутренним пониманием процесса, никакая программа не сможет. Даже самые мощные программы до сих пор не в состоянии смоделировать многие по-настоящему тонкие эффекты. Программа, как те «двое из ларца» из старого мультфильма, делает то, что прикажут, и будет решать даже несуразно поставленные задачи. Если струя воды из шланга вдруг «начнёт бить» со скоростью 1000 м/сек (пользователь просто давление по ошибке не в тех единицах задал), программа не возмутится. Но игнорировать системы компьютерного проектирования и анализа уже невозможно. Трёхмерное моделирование, тем более в опытных руках, — это ключ к созданию конкурентоспособного техноёмкого продукта. Сравните «Жигули» и современный автомобиль. Различия между ними так радикальны ещё и потому, что «Жигули» проектировали на кульмане, а не с помощью инженерного программного пакета.
Сегодняшнюю инженерную высшую школу легко упрекать. В архаичности — для большинства преподавателей, которых ей удалось сохранить, компьютерная эпоха не родная. В попытках ручной, медленной и затратной подготовки специалистов экстра-класса там, где нужен быстрый и бесперебойный выпуск неплохих. В попытке жить вне времени: выпускать инженеров-классиков, «умеющих всё», на рынок, который остро нуждается в специалистах по технологиям, возникшим сегодня утром (и осознающих, что к вечеру их вытеснят новые). В непонимании — и часто нежелании понимать логику сегодняшнего заказчика. В надежде на решение всех проблем старинным способом: дадут финансирование, и волшебным образом восстановится ситуация тридцати-сорокалетней давности, когда сильнейшие вузы могли позволить себе выбирать лучших из лучших, и именно из этих избранных получались специалисты, о которых западные коллеги восхищённо говорили: «Между вашими и нашими инженерами — световые годы». Но и эта схема больше не работает, она прервалась в 1990-е, когда очередное поколение инженеров и академических преподавателей практически полным составом ушло из своих специальностей, переставших кормить, туда, где интеллект можно было «обналичить».
Термин «школа» по умолчанию принято понимать односторонне: предыдущее поколение передаёт накопленное понимание и опыт следующему, те — дальше. Но когда технологии меняются кардинально и многократно на протяжении трудовой жизни одного человека, поток информации становится двусторонним: обратная связь, которую новобранцы дают своей профессиональной среде, оказывается не менее значимой, чем багаж, исторически накопленный самой средой; дополняет опыт и интуицию отцов-командиров острой юношеской восприимчивостью к новому.
Потеря поколения означала, что некому сделалось связать фундаментальную и обстоятельную традицию отечественной инженерной школы с внезапно открывшейся глобальной, высокоскоростной гонкой технологий.
Скорость имеет значение
Производство автомобиля не сводится к сборке автомобиля из частей. За словом «технология» стоит то обстоятельство, что инженерные и производственные процессы невозможно отделить от процессов коммерческих, оторвать создание вещи от создания стоимости. В классической документальной книге Джона Трейси Киддера «Душа новой машины», посвящённой дорыночной истории компьютерного проекта Eagle (книга вышла в 1982 году, принесла автору Пулитцеровскую премию и, как считается, резко повысила престиж специальности программиста в США), есть характерный эпизод. Инженер, глава небольшой Data General, которая готовится торпедировать лидера рынка, крупную и перфекционистскую Digital Equipment Corporation, с помощью товарища попадает в помещения «врага», чтобы собственными глазами посмотреть на его новую разработку и оценить, насколько она опасна. Подняв кожух нового мини-компьютера, он выдыхает с облегчением, потому что видит отраженную в устройстве организационную структуру «вражеской компании»: блоки группируются в блоки следующих уровней аналогично тому, как соотносятся друг с другом подразделения самой компании; и делается понятно, что себестоимость этого совершенства слишком высока, а сроки его создания слишком затянуты.
Высокотехнологичный продукт отражает структуру создавшей его организации, и у истоков «науки об управлении» мы совершенно логично обнаруживаем не коммерсанта, а производственника: Фредерика Уинслоу Тейлора, инженера-гидравлика из семьи американских квакеров. Этот человек прошёл путь от помощника в насосной мастерской до главного инженера и к 1893 году стал независимым бизнес-консультантом по организации производственных процессов.
Четыре принципа «научного управления» по Тейлору сегодня вызывают улыбку своей очевидностью, тем удивительнее сознавать, что для конца XIX века они были прорывом в совершенно другую парадигму управленческих идей.
1. Замените методы работы, основанные на «так делают всегда», методами, разработанными на основе научного исследования задач.
2. Обоснованно отбирайте, обучайте и тренируйте каждого сотрудника, а не пускайте его обучение на самотёк.
3. Обеспечьте каждого рабочего подробным инструктажем и присмотром старшего относительно каждой конкретной задачи.
4. Поделите работу между менеджерами и рабочими так, чтобы менеджеры на основе принципов научного управления планировали задачи и контролировали выполнение, а рабочие их выполняли.
«Тейлоризм» довольно скоро стал неодобрительным синонимом «отношения к работнику как к механизму», но можно ли винить в этой аберрации инженера, посвятившего свою жизнь движению жидкостей по трубам?
Век спустя потребность в повышении эффективности производства стала только острей и породила вокруг средств создания интеллектуальной собственности над-системы, встраивающие инженерное решение в более широкий организационный и технологический контекст: к CAD’ам добавились системы PLM — Product Lifecycle Management, или управление жизненным циклом продукта.
— Процессы проектирования связаны с накоплением огромного количества информации, — объясняет Павел Храмченков, старший инженер Dassault Systemes. — Сначала, на основе исследований рынка, формулируется идея, потом делается её предварительная, черновая проработка, предварительный расчёт и анализ, потом начинается переход к проектированию. Предприятию важно не только создать цифровой макет изделия и провести его виртуальное тестирование, но и подготовиться к производству: от создания технологической карты изделия до логистики. Мы избежим многих проблем, если ещё на этапе разработки поймём, как должны ехать по конвейеру коробки, как расставить людей, чтобы на конвейере не было заторов, как грузовики будут вывозить готовую продукцию со склада, одним словом, если обеспечим людей, работающих над изделием, всей полнотой информации от и до. После того как изделие произведено, необходимы инструкции по его эксплуатации и обслуживанию и, наконец, схема его утилизации.
В словах «гонка технологий» ключевое — это гонка. В конкурентной среде (там, где она есть) улучшенные версии чего бы то ни было надо выпускать быстрее других — и не разориться на этих скоростях. Появление PLM-платформ ставит крупные отечественные компании перед стратегической дилеммой: окупятся ли выигрышем во времени и себестоимости средства, инвестированные в мучительный, затратный по времени, деньгам и усилиям процесс внедрения совершенно новых для организации управленческих и информационных систем. Особенно остро эта дилемма стоит перед производителями товаров для рынков, чувствительных к дизайну и беспощадных к «нафталину»: например, для рынка гаджетов, цифровой техники или автомобилей.
— Раньше на создание нового автомобиля, даже при наличии программ компьютерного проектирования, уходило до пяти-шести лет, — говорит Храмченков. — Платформы полного жизненного цикла сокращают этот срок до трёх-четырёх лет. Выигрыш очень серьезный, потому что только от момента, когда «замораживается» дизайн кузова, до попадания машины на рынок проходит два-три года. В новейшем выпущенном автомобиле мы видим не сегодняшнюю дизайнерскую идею, а как минимум двухлетней давности. Задача всех инженерных продуктов и решений — сокращать этот разрыв. Ошибки неизбежны, но мы стремимся снизить риск необходимости возвращаться на несколько шагов назад ради их исправления. Система, которая позволяет увидеть любой инженерный процесс и любую деталь в самом широком производственном, коммерческом и пользовательском контексте, и есть управление жизненным циклом изделия.
Разумеется, управление жизненным циклом изделия выходит за рамки задачи сделать его модным и красивым. Существуют штучные высокотехнологичные продукты — ледоколы, самолёты и атомные электростанции, где PLM-технологии на этапе использования, обслуживания и утилизации играют едва ли не более важную роль, чем на этапе разработки, позволяя вести своего рода «амбулаторную карту» изделия, адекватно отслеживать его ресурс и точнее диагностировать неполадки. CAD’ы, системы проектирования, интегрируются в платформы PLM как составная часть. Возможно, это и есть будущее инженерного инструментария?
— Далеко не во всех отраслях и не всеми компаниями востребованы средства PLM, — возражает Собачкин. — Эти сложные и дорогие системы адресованы, в первую очередь, крупным корпорациям. А на сегодняшнем инженерном рынке есть и огромное количество мелких и средних организаций. Скорее, сегодняшняя «точка роста» инженерного софта связана со стремлением разработчиков CAD’ов преодолеть зависимость от внешних, по отношению к проектированию, средств анализа. Развитие собственных инструментов анализа и математического моделирования, пожалуй, пока остается самым перспективным направлением во всей цепочке программных инженерных продуктов.
|
