2.3.2. Методи науково-технічного прогнозування

Розмаїтість видів науково-технічних прогнозів і завдань, розв'язуваних з їхньою допомогою у системі керування, вимагає застосування різних систем і методів побудови прогнозів. Кожен прогноз виникає у результаті багатоступінчастого процесу одержання необхідної інформації, її переробки за допомогою спеціальних прийомів й оцінки вірогідності отриманих результатів. Сукупність цих трьох елементів і характеризує конкретний метод розробки науково-технічного прогнозу. Від того, які конкретні дані необхідні для розробки прогнозу, залежать вибір носіїв інформації, спосіб її одержання, процедура виконання спеціальних розрахунків з метою об'єктивної оцінки перспектив розвитку досліджуваного об'єкта.

Сучасна вітчизняна та закордонна практика нараховує більше 130 різних методів розробки прогнозів. Все різноманіття методичних прийомів науково-технічного прогнозування умовно можна звести до трьох найважливіших груп:

• методи екстраполяції;

• експертні методи прогнозування;

• методи моделювання (рис. 2.6).

Сутність методів екстраполяції полягає у тому, що, аналізуючи зміну окремих параметрів розроблювальних продуктів у минулому й досліджуючи фактори, що обумовлюють ці зміни, можна зробити висновки про закономірності розвитку й шляхи вдосконалювання техніки у майбутньому. У науково-технічному прогнозуванні прийнято виділяти два види завдань, розв'язуваних методами екстраполяції: завдання динамічного та статичного аналізу. У динамічному завданні головним та єдиним фактором розвитку виступає фактор часу. У цьому випадку прогноз розвитку наукового напрямку або виду техніки складається на основі ретельного аналізу тимчасових рядів, що відображають зміну того або іншого прогнозованого параметра у часі. Наприклад, аналізується зміна у часі таких параметрів, як потужність, швидкість, надійність, вагові та габаритні характеристики й ін. Динамічне завдання прогнозування припускає наявність еволюційних процесів у розвитку прогнозованих процесів з односпрямованою зміною основних параметрів. У цьому випадку прогноз зміни параметрів об'єкта в майбутньому будується за аналогією з ретроспективною практикою його розвитку.

Найчастіше для прогнозування технічних параметрів використаються функції виду:

де - прогнозований параметр;

t - рік у прогнозованому періоді;

b₀ й b₁ - розрахункові коефіцієнти апроксимуючої функції.

Найбільш часто у прогнозуванні застосовуються функції: лінійна, експонентна, ступенева, логарифмічна, поліномінальна та ін.

В аналітичному вираженні розвитку прогнозованого об'єкта (параметра) фактор часу розглядається як незалежна змінна, а значення параметрів виступають як функції цієї змінної. Однак стан техніки й відповідна зміна прогнозованих параметрів залежать від того, які фактори, у якому напрямку та з якою інтенсивністю впливали на їхній розвиток.

Методи науково-технічного прогнозування

Методи екстраполяції

Методи експертних оцінок

Методи моделювання

Динамічна екстраполяція

Статична екстраполяція

Індивідуальні експертні оцінки

Колективні експертні оцінки

Логічні моделі

Інформаційні моделі

Матеметичні моделі

Динамічна екстраполяція змінних

Метод комісій

Метод зважених оцінок

Економіко- математичні моделі

Екстраполяція залежних змінних

Метод мозкової атаки

Метод Дельфі

Статичні моделі

Екстраполяція за огинаючими кривими

Аналіз патентної інформації

Оцінка типу «інтерв’ю»

Моделі потоків наукових публікацій

Аналітичні експертні оцінки

Метод сценаріїв

Метод морфологічного аналізу

Історичні аналоги

Комплексні системи та методи науково-технічного прогнозування

Рис. 2.6. Класифікація методів і систем прогнозування

Зміна параметра у часі виступає як результат дії багатьох факторів. Тому надто важливо у процесі розробки прогнозу досліджувати залежності головних прогнозованих параметрів від факторів, що впливають на їхній розвиток. Статистичне прогнозування параметрів за факторами, що впливають на їхній розвиток, прийнято називати екстраполяцією залежних змінних. Воно здійснюється на основі методів кореляційного та регресійного аналізу. Типовим прикладом екстраполяції параметрів проектованої техніки методами кореляційного й регресійного аналізу є прогнозування значень трудомісткості розробки машин й агрегатів за сукупністю конструктивних, технологічних й експлуатаційних факторів.

Екстраполяція тенденцій припускає подібність умов, функцій і принципів дії прогнозованих об'єктів у минулому та майбутньому. Швидка зміна, зміна принципів дії створюваної техніки дуже впливають на якість прогнозів. Для прогнозування процесів та об'єктів, що швидко еволюціонують, застосовується метод екстраполяції змінних за огинаючими кривими. Зміст цього методу полягає у побудові огинаючої кривої, що приблизно відображає загальну тенденцію зміни прогнозованого параметра за даними, характерним для різних поколінь об'єктів одного функціонального призначення. Прогнозування за огинаючою кривою зводиться до екстраполяції точкових або інтервальних значень параметра на той або інший період. Схема побудови огинаючої кривої на основі сімейства кривих, характерних для виробів одного класу продуктів, представлена на рис. 2.7.

y

Огинаюча крива

y=f(x)

Сімейство

y=f(x)

x

Рис. 2.7. Побудова огинаючої кривої на основі сімейства кривих

Екстраполяція тенденцій відноситься до кількісних методів прогнозування. Для прогнозування якісних характеристик, а також об'єктів, розвиток яких не піддається формалізації та статистичному моделюванню, широко використовуюються методи експертних оцінок. Суть експертних методів науково-технічного прогнозування полягає у тому, що на основі апріорних оцінок кваліфікованих фахівців робиться висновок про шляхи розвитку техніки, перспективні напрямки наукових досліджень і розробок. Залежно від форми роботи з експертами розрізняють індивідуальні та колективні методи експертизи.

Індивідуальні методи експертизи передбачають персональну роботу з кожним експертом та одержання приватного, попередньо не погодженого з іншими думками, висновку експерта. Форма одержання експертних оцінок може бути різною. Нерідко опитування при індивідуальній експертизі проводиться методом інтерв'ю при безпосередній взаємодії з експертом. При цьому експерт керується в основному лише апріорними уявленнями про прогнозований об'єкт. Найчастіше експерти опитуються заочно шляхом завчасного пересилання підготовлених для них анкет (аналітичні експертні оцінки). У цьому випадку індивідуальні експертні оцінки носять аналітичний характер, тому що експерт має можливість одержати та проаналізувати всю необхідну інформацію про досвід розвитку та взаємозв'язки прогнозованого об'єкта. Однак і тут оцінка експерта виступає у більшості випадків як продукт його інтуїтивного мислення.

Серед методів індивідуальної експертної оцінки особливої уваги заслуговує метод морфологічного аналізу. Він передбачає строгу процедуру аналізу та оцінки можливих варіантів рішення складних, багатопланових технічних проблем. Суть цієї процедури полягає у розчленовуванні проблеми на окремі складові, у визначенні можливих їхніх станів у майбутньому та послідовному розгляді всіляких сполучень очікуваних станів з усіх складових проблеми.

Індивідуальні експертні оцінки рідко використовуються як самостійний метод розробки прогнозу. З метою підвищення обґрунтованості прогнозних висловлень індивідуальні оцінки декількох експертів найчастіше зіставляються та поєднуються, утворюючи колективну експертну оцінку. Методи, що передбачають таке об'єднання та зіставлення приватних оцінок, прийнято називати колективною, або груповою експертизою. Як правило, її застосування супроводжується підвищенням точності та глибини розроблювальних прогнозів. У той же час на груповій думці нерідко відображається колективна однобічність суджень, обумовлена спільністю культури, традицій, впливом чільного напрямку у розвитку техніки й т.ін. Тому колективна думка експертів може носити компромісний характер на шкоду одержанню цінного оригінального рішення. Перераховані недоліки колективної експертизи найбільшою мірою характерні для методу, що одержав назву «метод комісій».

Зміст різноманітних методів колективних експертних оцінок зводиться головним чином до того, щоб використати всі достоїнства групової експертизи, звівши до мінімуму її недоліки. Здійснюється це, насамперед, шляхом створення умов, які сприяють формуванню об'єктивних оцінок. Одну з найцікавіших спроб створення таких умов являє собою метод мозкової атаки. Сутність цієї процедури полягає у тому, що робота групи експертів розпадається на два етапи: на першому - генеруються ідеї, нові технічні рішення, на другому - провадиться практична оцінка отриманої інформації та відбір раціональних рішень. Ефективність мозкової атаки, проведеної з урахуванням певних правил, оцінюється за числом нових ідей, виявлених у процесі обговорення проблеми. На відміну від методів комісій та мозкової атаки процедура методу Дельфі передбачає повну ізоляцію експертів та анонімність їхніх думок. Опитування проводиться у формі анкет для з'ясування відносної важливості та термінів здійснення очікуваних подій у прогнозованій області. Групове рішення приймається не на думку більшості, а на основі статистичної обробки індивідуальних оцінок з урахуванням ступеня погодженості думок експертів, що характеризується відносною величиною розмаху індивідуальних оцінок.

Ряд методів відображає нормативний підхід до розробки науково-технічних прогнозів. При такому підході перспективи розвитку науки й техніки визначаються виходячи із заздалегідь установленої мети. У цьому випадку завдання прогнозу полягає у тому, щоб сформувати структуру взаємозалежних елементів, що забезпечують безумовне та найбільш раціональне досягнення встановленої мети. Структура взаємозалежних елементів утворює ієрархічну систему, графічне зображення якої називають «деревом цілей». На кожному його рівні розташовуються елементи, що розкривають зміст або засоби рішення проблем вищестоящого рівня. Прикладом нормативного підходу до розробки прогнозу розвитку науки й техніки на рівні галузі може служити метод зважених оцінок. Його зміст полягає у побудові дерева цілей, що складається з п'яти рівнів: загальні цілі розвитку, основні завдання розвитку наукових досліджень і розробок, головні науково-технічні проблеми та найважливіша тематика наукових і дослідно-конструкторських робіт. Елементи кожного рівня оцінюються через систему зважених оцінок.

Одним з найбільш перспективних підходів до розробки прогнозів вважається моделювання процесів розвитку техніки, тобто визначення перспектив зміни техніки на основі адекватних моделей її розвитку. За характером використовуваних моделей розрізняються логічні, інформаційні та математичні моделі прогнозування. Логічне моделювання включає ретельне вивчення внутрішньої логіки розвитку прогнозованого об'єкта та розробку на цій основі відповідних історичних моделей (зразків). Історичні аналогії використаються потім при рішенні конкретних ситуацій та завдань розвитку прогнозованого об'єкта. Практичний інтерес представляють методи побудови різних інформаційних моделей. Так, статистичний аналіз числа наукових публікацій, наукових журналів, частоти використання друкованих праць і т.ін. дає можливість судити про темпи та характер розвитку наукових дисциплін, тих або інших видів техніки.

На сьогодні розроблені та використаються методи науково-технічного прогнозування, засновані на аналізі інформаційних масивів, що містяться у заявках на винаходи та видані патентні документи. Окремі підходи передбачають комплексну оцінку технічної значимості й економічної доцільності використання аналізованих патентів і визначення перспективності різних технічних рішень. Математичні моделі прогнозування являють собою найбільш універсальні та досить строгі методи аналізу тенденцій розвитку техніки. Вони дозволяють дати кількісний опис динаміки розвитку реальних об'єктів прогнозування, вивчити характер і напрямки впливу різних факторів на їхню зміну. Для моделювання процесів науково-технічного розвитку особливо часто використовуються методи статистичного аналізу, дослідження виробничих функцій, динамічне програмування.

Відзначимо, що жоден з реально існуючих прогнозів не розробляється на основі тільки одного методу. Створення прогнозу розвитку конкретного виду техніки являє собою складне дослідження, у процесі виконання якого використовуються різноманітні методи та підходи, що утворюють комплексні системи прогнозування. У закордонній практиці прогнозування відомі такі системи, як ПАТТЕРН, ЦППО (Франція), ФОРКАСТ і КВЕСТ, Дельфі та ін. Система прогнозування розвитку науки й техніки включає створення прогнозів з пріоритетних напрямків науково-технічного розвитку країни, регіональних і галузевих прогнозів, а також прогнозів розвитку окремих видів техніки. Однак основна роль у науково-технічному прогнозуванні належить науковим організаціям і підприємствам, що використовують прогнози у маркетингових дослідженнях і при формуванні продуктових планів інноваційної діяльності.