Кроме того, рассматриваемые оптимизационные задачи часто имеют ряд особенностей, усложняющих их решение:

- использование смешанного типа данных, когда часть оптимизируемого ресурса учитывается целыми числами, а часть нет;

- наличие широкой номенклатуры ресурсов, подлежащих оптимизации;

- нелинейная целевая функция или ограничения.

В практике экономического планирования для нахождения оптимального решения задач такого типа чаще всего используются разновидности градиентных методов оптимизации [2,3,4]. Но данные методы не обеспечивают получение целочисленного решения.  В результате возникает проблема приведения полученного решения к целочисленному. Применение методов округления полученного решения либо нарушает граничные условия, либо «уводит» решение задачи от оптимума. В ряде случаев ситуация осложняется тем, что величина выделяемого ресурса каждого вида относительно невелика, что приводит к значительному отклонению получаемого решения от оптимальности при округлении.

В то же время, как показывает практика, у большинства прикладных задач подобного типа имеется одна специфическая особенность – некоторая доля от каждого из  подлежащих распределению ресурсов заранее выводится из распределения (резервируется). В подавляющем большинстве случаев, доля выделяемых в резерв ресурсов является относительно произвольной, изменяющейся в фиксированных границах величиной. Именно эту особенность предлагается использовать при решении экономических задач распределения разнородных ресурсов, фактически используя метод компенсации одной неопределённости за счёт другой. То есть, установив предварительно величину резерва по каждому виду ресурса, после решения оптимизационной задачи получить целочисленное решение из предварительного путём его округления за счёт уменьшения или увеличения части зарезервированного ресурса.

Предлагаемый метод решения предлагается рассмотреть на конкретном примере. Типичной задачей, сводящейся к вышеописанным, является задача распределения средств и ресурсов по объектам экономической деятельности. При больших объёмах разнородного ресурса, обеспечить решение такой задачи целочисленными методами проблематично. Применение для поиска оптимума нецелочисленных методов может приводить к появлению погрешностей округления, иногда существенно удаляющих получившееся целочисленное решение от оптимального. С учётом этого представляется целесообразным применить для получения оптимального решения предлагаемый компенсационный метод.

Алгоритм решения задач рассматриваемого вида в таком случае может быть следующим.

1)Для каждого из распределяемых видов ресурса R_j, устанавливаются предварительные размеры выделяемого резерва, которые задаются верхней и нижней границей резервирования R_jmaxи R_jmin(рисунок 1). Конкретные значения этих границ определяются условиями задачи и задаются исходя из минимально допустимой и максимальной величины резерва.

2)Определение параметров средней линии, относительно которой производится нецелочисленное решение задачи. Данное значение определяет предварительную величину принятого к распределению ресурса каждого j-го вида R⁰_j (см.рисунок 1). Предварительную величину распределяемого ресурса, служащую границей области допустимых решений, целесообразно определять исходя из принципа максимума неопределённости и условия сохранения остаточного пространства решений.

3)Производится поиск предварительного (опорного) решения с использованием любых известных нецелочисленных методов оптимизации. Округление результатов решения оптимизационной задачи для целочисленных видов ресурса осуществляется любым из известных методов.

4)После получения целочисленного решения производится уточнение величины выделяемого резерва w_jрез по всем видам ресурсов, с учётом остатков по результатам округления.

Таким образом, результатом решения задачи будет являться оптимальное распределение ресурсов по времени, задачам и объектам, а также уточнённая величина выделяемого резерва по каждому виду распределяемых средств.

Анализ особенностей математического аппарата разработанной методики показывает, что границы её применимости определяются двумя основными группами факторов.

Во-первых, практической применимостью в условиях решения задачи известных методов оптимизации.

Во-вторых, соотношением величины минимальной неделимой единицы распределяемого ресурса и разницы границ резервирования R_jmax – R_jmin. При разнице R_jmax –R_jmin меньше или равной величине единицы распределяемого ресурса методика однозначно неприменима. Во всех остальных случаях применение методики представляется возможным.

Предлагаемый метод апробирован при решении ряда прикладных распределительных задач в процессе разработки методического аппарата поддержки принятия решений [5,6,7],  программного обеспечения автоматизированных систем управления специального назначения [8,9,10], а также математических моделей различного назначения [11,12,13]  и подтвердил свою работоспособность. Анализ практических результатов использования разработанной методики позволяет утверждать о корректности предлагаемого математического аппарата и о возможности обеспечения повышения качества экономического планирования за счёт обеспечения его достоверности.

Разработка и  производство современной техники – очень сложный, науко- и ресурсоёмкий процесс. И каждое государство, имеющее свои интересы и пытающееся их отстаивать, тратит время и средства на формирование научно-технических заделов, разработку новой техники, в том числе двойного назначения,  и защиту своих производственных секретов.

В Советском Союзе, обладающим одним из мощнейших в мире военно-промышленным комплексом (ВПК), существовало требование о запрете использования зарубежных технологий при производстве вооружения и техники двойного назначения, в том числе авиационной. Впрочем, и западные страны старались защищать свои интересы в оборонной области. Примером служит принятый 19 января 1982 года КОКОМ (комитет по экспортному контролю) США пакет мер по ограничению импорта технологий двойного назначения.

Несмотря на наличие в СССР собственной военной науки и мощного ВПК, не всё можно было сделать в одной стране. Проблема заключается в том, что производство современной техники процесс не только дорогой и высокотехнологичный, но и крайне наукоёмкий [1,2,3]. В ряде случаев облегчить и удешевить этот процесс в необходимых случаях помогала промышленная разведка. Всем памятны операции советской разведки по добыванию материалов американского атомного проекта, доставку в СССР образцов американских противотанковых ракет и самонаводящихся ракет Sidewinder класса «воздух-воздух». Классической признана операция по вывозу через третьи страны новейшего на то время американского компьютера IBM 360 (System 360) и документации к нему. В итоге, по оценкам специалистов ЦРУ, советская разведка таким образом сэкономила для ВПК страны не менее 20 миллиардов долларов.

Прошло время, распался Советский Союз. Новое российское государство продолжило, обеспечивая свою оборону, эксплуатировать, производить и разрабатывать современное вооружение и технику. Как оставшуюся армии России от СССР, так и свою, собственной разработки. Но, после распада СССР, кроме имеющихся трудностей разработки и производства военной техники, возникла ещё одна. Дело в том, что для обеспечения эффективности производства и повышения его защищённости в случае войны, компоненты ВПК СССР были распределены по различным республикам. И после распада страны многие предприятия, производящие вооружение, оказались в разных странах. В России, как ранее в СССР, были приняты законы о запрете использования зарубежных компонентов и технологий, в том числе информационных, при производстве вооружения:  № 114-ФЗ от 19 июля 1998 года “О военно-техническом сотрудничестве Российской Федерации с иностранными государствами”,  №24-ФЗ от 24 февраля 1995 года “Об информации, информатизации и защите информации” и другие [4,5]. Правда, соблюдать их не всегда удавалось – слишком быстро и «по живому» был разделён наш ВПК при распаде СССР. Новая Россия постепенно шла к реализации этих законов, стараясь, не навредив экономике, повышать безопасность производства вооружения. Ускорить этот процесс потребовалось после введения против нашей страны экономических санкций.

Одна из самых высокотехнологичных и наукоёмких отраслей любой экономики – авиастроение. В мире не так много стран, способных реализовать полный цикл производства собственных самолётов. Примером такого процесса может служить производство для авиации России, как гражданской, так и военной, ближнемагистральных самолётов. Вообще производство самолетов является ярким показателем, своеобразной «лакмусовой бумажкой» эффективности любой экономики. Только страна с развитой наукой и мощной экономикой способна производить собственные самолёты. Россия – такая страна. Мы производим собственные боевые самолёты: дальней, бомбардировочной, штурмовой, истребительной авиации. В России производят среднемагистральные гражданские самолёты собственной конструкции Ту-204, «Сухой Суперджет 100» и МС-21. Не просто производят, но и продают их за рубеж.

Но, кроме боевых самолётов и реактивных гражданских машин стране нужны ближнемагистральные с куда как более скромными характеристиками: винтовые, неприхотливые, пусть с небольшой скоростью, но с высокой дальностью и продолжительностью полёта. В гражданской авиации это самолёты региональной авиации, в армии – вспомогательная авиация: самолёты разведчики, противолодочные, самолёты радиоэлектронной борьбы и другие. Эти машины не так заметны и эффектны, как скоростные и высотные реактивные самолёты, но без них невозможно представить современную авиацию, как гражданскую, так и военную.

До последнего времени в армии России роли таких машин выполняли самолёты конструкторского бюро (КБ) Антонова: пассажирский Ан-24, малый транспортный Ан-26, воздушный разведчик Ан-30. Для их замены в КБ разрабатывался Ан-148, производством которого был загружен Воронежский авиазавод. К сожалению, в ходе распада кооперации, само КБ Антонова осталось на Украине, осталось там и производство ряда комплектующих к Ан-148, в том числе авиационных двигателей.  Эти обстоятельства поставили под вопрос производство машин, которые должны были заменить стареющие Ан-24, Ан-26 и Ан-30 [6].

Параллельно с разработкой Ан-148 в российском КБ Ильюшина (г.Москва) разрабатывался аналогичный по характеристикам самолёт – Ил-114. Эта принципиально новая машина обладает уникальными аэродинамическими характеристиками, усиленным шасси, высокоэффективными турбовинтовыми двигателями ТВ7-117СМ с малошумными винтами СВ-34 и являет собой образец неприхотливого многофункционального самолёта [7]. К сожалению, в начале разработки машины её производство было размещено на Ташкентском авиационном производственном объединении им. В.П.Чкалова.  Первый полёт опытный образец самолёта совершил в марте 1990 года. В 1997 году самолёт завершил все испытания и был сертифицирован. На Ташкентском заводе предполагалось производить до 100 самолётов ежегодно. Но до прекращения производства в Ташкенте было произведено всего 17 машин. После распада СССР страны СНГ не проявили особого интереса к Ил-114. С 2012 года завод был переориентирован на другие заказы.

В июле 2014 года президент России В.В.Путин дал поручение правительству рассмотреть вопрос организации серийного производства самолёта Ил-114 в России. В октябре 2014 года вице-премьер России Дмитрий Рогозин сообщил, что Президент РФ поддержал идею разработки пассажирского самолёта на базе Ил-114. В настоящее время правительством России принято решение о переносе производства Ил-114 на Самарский завод «Авиакор» [8,9]. Машина будет производиться исключительно из отечественных комплектующих в пассажирской модификации, в варианте транспортного самолёта, самолёта радиотехнической и оптической разведки, радиоэлектронной борьбы, в вариантах морских патрульных и противолодочных самолётов.  По предварительным оценкам, Минобороны и МЧС России до 2030 года потребуется не менее 100 самолётов Ил-114, уже имеются предварительные заявки от 13 российских авиакомпаний на 48 пассажирских Ил-114. Интерес к участию в производстве Ил-114 проявляет Китай.

По сообщению пресслужбы Минобороны России, выпуск первых машин ожидается в 2018 году (на базе планеров, оставшихся на Ташкентском заводе), а начало крупносерийного производства намечается с 2020 года [10,11].

В результате реализации этого решения российские авиаперевозчики и армия России получат достаточное количество надежных и эффективных самолётов собственного производства.

Другим примером ситуации, когда пришлось срочно переводить военную технику и технику двойного назначения на импортозамещение – это применение авиационных двигателей для вертолётов Ми-8 и их модификаций [12].

Вертолётный двигатель ТВЗ-117 выпускался на предприятии «Мотор Сич» (г.Запорожье). И хотя, по данным ОАО «Вертолёты России» на складах имеется достаточное количество двигателей для производства этих машин, планируется замена двигателей вертолётов серии «Ми» и «Ка» на двигатели отечественной разработки.Это решение определяется тем, что современная техника требовательна не только к процессу производства, но и требует постоянного сопровождения при эксплуатации. Необходимы запчасти, замена блоков, обслуживание. Особенно это актуально при поставке техники на экспорт: ни один современный заказчик не закупит сложную боевую технику без гарантии её сопровождения разработчиком. В современных условиях, при крайне жесткой конкуренции на рынке оружия, никто не будет покупать технику, обслуживание и поставка запчастей к которой зависит от воли стороннего заказчика и политических прихотей его руководства [13].

С учётом этого, в России было создано собственное независимое производство вертолетных двигателей на базе ОАО “Климов” (г.Санкт-Петербург). В 2009 году на «Климове» собрали с использованием украинских комплектующих около 100 двигателей ВК-2500 (новая модифицированная версия двигателя ТВЗ-117), в 2010 году — уже 198, в 2011 году — 270. В 2011 году в Санкт-Петербурге заложен новый авиадвигательный завод — конструкторско-производственный комплекс «Петербургские моторы» [15]. В кооперацию по полной локализации двигателя входят также научно-производственных центр газотурбостроения «Салют», Московское машиностроительное предприятие имени В.В.Чернышёва и Уфимское моторостроительное производственное объединение. Таким образом, к настоящему времени в России полностью локализована версия двигателя ВК-2500. Как это ни печально для и без того снижающейся украинской экономики, но для экономики России это плюс – появилась возможность загружать заказами свои предприятия, тратить деньги Гособоронзаказа не на зарубежные закупки, а на зарплату свои рабочим. Деньги, которые потом вернутся в казну в виде налогов и прибыли с других покупок.

Таким образом, как показывает практика разработки и внедрения современных высокотехнологичных образцов авиационной техники, этот процесс имеет две основные составляющие. С одной стороны это максимальное использование всего мирового опыта и технологий. С другой стороны – максимальная ориентация на собственные технологии и ресурсы, в первую очередь в части разработки наукоёмкой продукции [16,17]. Гармоничное сочетание этих составляющих: основа эффективности разработки современной авиационной техники и снижении чувствительности экономики страны к внешнему санкционному давлению.

Как отмечалось в работах [1,2], производство самолетов, как и другой научно-ёмкой продукции [3,4], является ярким показателем, своеобразной «лакмусовой бумажкой» эффективности любой экономики. Только страна с развитой наукой и мощной экономикой способна производить собственную авиацию. Собственные самолёты выпускают США, Великобритания, Франция, Германия, Китай, Япония и ряд других промышленно развитых государств. Причём часть из них, для производства наиболее сложных моделей, вынуждена создавать научно-производственные кооперации. Россия – одна из стран, способных самостоятельно разрабатывать и производить практически весь спектр самолётов и вертолётов. Мы производим собственные боевые самолёты и вертолёты: дальней, бомбардировочной, штурмовой, истребительной авиации. В России производят летательные аппараты гражданского назначения собственной конструкции: Ту-204, «Сухой Суперджет 100» и МС-21, вертолёты «Ми» и «Ка». При этом в стране обеспечен полный цикл разработки авиационной техники: от проектирования новых машин до производства, эксплуатации и продажи внутренним и зарубежным заказчикам. Но организовать этот цикл в условиях распада многочисленных коопераций, существовавших на пространстве бывшего СССР было непростой задачей [5].

Гордость любой авиационной державы – крупные и скоростные реактивные машины. Но кроме боевых самолётов и реактивных гражданских машин стране нужны ближнемагистральные с куда как более скромными характеристиками: винтовые, неприхотливые, пусть с небольшой скоростью, но с высокой дальностью и продолжительностью полёта. В гражданской авиации это самолёты ближних линий, в армии – вспомогательная авиация: самолёты разведчики, противолодочные, самолёты радиоэлектронной борьбы и другие. Эти машины не так заметны и эффектны, как скоростные и высотные реактивные самолёты, но без них невозможно представить современную авиацию, как гражданскую, так и военную. Напомним, что по статистике, в годы Второй мировой войны этими «незаметными тружениками войны» было выполнено около трети от всех боевых вылетов.

Ранее в армии России в роли таких машин выступали самолёты КБ Антонова: пассажирский Ан-24, малый транспортный Ан-26, воздушный разведчик Ан-30. Для их замены в КБ разрабатывался Ан-148, производством которого быть загружен Воронежский авиазавод. Так случилось, что в ходе распада кооперации соисполнителей КБ Антонова осталось на Украине, осталось там и производство ряда комплектующих к Ан-148.  Эти обстоятельства поставили под вопрос производство машины, которая должна была заменить стареющие Ан-24, Ан-26 и Ан-30 в авиации России [6].

Одновременно с созданием Ан-148 в российском КБ Ильюшина (г.Москва) разрабатывался аналогичный по характеристикам самолёт – Ил-114. Эта принципиально новая машина обладает уникальными аэродинамическими характеристиками, усиленным шасси, высокоэффективными турбовинтовыми двигателями ТВ7-117СМ с малошумными винтами СВ-34 и являет собой образец неприхотливого многофункционального самолёта [7]. К сожалению, в начале разработки машины её производство было размещено на Ташкентском авиационном производственном объединении им. В.П.Чкалова.  Первый полёт опытный образец самолёта совершил в марте 1990 года. В 1997 году самолёт завершил все испытания и был сертифицирован. На Ташкентском заводе предполагалось производить до 100 самолётов ежегодно. Но до прекращения производства в Ташкенте было произведено всего 17 машин. После распада СССР страны СНГ не проявили особого интереса к Ил-114, и с 2012 года завод был переориентирован на другие заказы.

В июле 2014 года Президент России В.В.Путин дал поручение правительству рассмотреть вопрос организации серийного производства самолёта Ил-114 в России. В октябре 2014 года вице-премьер России Дмитрий Рогозин сообщил, что Президент РФ поддержал идею разработки пассажирского самолёта на базе Ил-114. В настоящее время правительством России принято решение о переносе производства Ил-114 на Самарский завод «Авиакор» [8,9]. Машина будет производиться исключительно из отечественных комплектующих в пассажирской модификации, в варианте транспортного самолёта, самолёта радиотехнической и оптической разведки, радиоэлектронной борьбы, в вариантах морских патрульных и противолодочных самолётов.  По предварительным оценкам, Минобороны и МЧС России до 2030 года потребуется не менее 100 самолётов Ил-114, уже имеются предварительные заявки от 13 российских авиакомпаний на 48 пассажирских Ил-114. Интерес к участию в производстве Ил-114 проявляет Китай.

По сообщению пресслужбы Минобороны России, выпуск первых машин ожидается в 2018 году (на базе планеров, оставшихся на Ташкентском заводе), а крупносерийное производство планируется с 2020 года [10,11]. В результате реализации этого решения российские авиаперевозчики и армия России получат достаточное количество надежных и эффективных самолётов собственного производства.

Одним из важнейших компонентов любого летательного аппарата является авиационный двигатель. На самолётах типа Ил-114 первоначального было решено использовать двигатели типа ТВЗ-117, такие же, какие применяются на вертолётах серии Ми-8/171 [12].

Вертолётный двигатель ранее ТВЗ-117 выпускался на предприятии «Мотор Сич» (г.Запорожье). И хотя, по данным ОАО «Вертолёты России», на складах имеется достаточное количество двигателей для производства этих машин, планируется замена двигателей вертолётов серии «Ми» и «Ка» на двигатели отечественной разработки. Это решение определяется тем, что современная техника требовательна не только к процессу производства, но и требует постоянного сопровождения при эксплуатации. Необходимы запчасти, замена блоков, обслуживание.

Особенно это актуально при поставке техники на экспорт: ни один современный заказчик не закупит сложную боевую технику без гарантии её сопровождения разработчиком [13,14,15,16]. В современных условиях, при крайне жесткой конкуренции на рынке оружия, никто не будет приобретать технику, обслуживание и поставка запчастей к которой зависит от воли стороннего соисполнителя и политических прихотей его руководства. Учитывая, что доля авиационного вооружения в общем экспорте российской военной техники в разные годы составляет 49-51% в процентном и свыше $7 млрд в денежном исчислении, вопрос весьма актуальный [17].

Учитывая указанные обстоятельства, в России было создано собственное независимое производство вертолетных двигателей на базе ОАО «Климов» (г.Санкт-Петербург). В 2009 году на «Климове» собрали с использованием украинских комплектующих около 100 двигателей ВК-2500 (новая модифицированная версия двигателя ТВЗ-117), в 2010 году — уже 198, в 2011 году — 270. В 2011 году в Санкт-Петербурге заложен новый авиадвигательный завод — конструкторско-производственный комплекс «Петербургские моторы» [18]. В кооперацию по полной локализации двигателя входят также НПЦ газотурбостроения «Салют», Московское машиностроительное предприятие имени В.В.Чернышёва и Уфимское моторостроительное производственное объединение. Таким образом, к настоящему времени в России полностью локализована версия двигателя ВК-2500.

С 2016 года объединенная двигателестроительная корпорация приступила к серийному производству новых двигателей ТВ7-117В, разработанных АО «Климов» для вертолетов Ми-38, турбовинтовые модификации которых могут применяться также на региональном самолете Ил-114 и легком военно-транспортном самолете Ил-112В. До 2020 года планируется выпустить более 200 двигателей семейства ТВ7-117В в турбовальных и турбовинтовых модификациях [5]. Разработчик уверяет, что  ТВ7-117В превосходит по техническим и эксплуатационным показателям двигатель американской фирмы Pratt&Whitney типа  PW127T/S, который раньше планировалось использовать на экспортных версиях самолётов МС-21 и вертолётах Ми-38: у него более высокие мощности на основных режимах, лучшие показатели массового совершенства и топливной экономичности [5]. Более того, двигатель ТВ7-117В может работать в любых климатических условиях — от тропиков до Арктики. С учётом этого, например, не потребуется создавать специальные арктические или тропические модели вертолётов, что обеспечит Ми-38, как и его предшественнику Ми-8/171, внушительный экспортный потенциал.

Появление авиационных двигателей российской разработки, наряду с развитием отечественных технологий производства других компонентов авиационной техники,  позволит провести полное импортозамещение продукции в стратегически важном для безопасности государства сегменте. И даст новый импульс к развитию авиационной промышленности и науки во всех областях:  в аэродинамике, производстве конструкционных материалов, авионики… А развитие каждой из этих областей, тесно связанных с остальными сегментами промышленности  науки, обеспечит развитие экономики страны в целом.

Разумеется, можно вспомнить мировой опыт международной кооперации для создания авиационных систем: самолётов “Эйрбас” (Airbus S.A.S), “Торнадо” (Tornado), “Еврофайтер” (Eurofighter Typhoon), вертолёта PAH-2 (Eurocopter  Tiger) и других. Тенденция к экономии средств и времени при создании сложных технических систем за счёт объединения усилий международных корпораций действительно существует. Но, во-первых, кооперация производится лишь с самыми надёжными союзниками. Во-вторых, как показывает практика разработки и внедрения современных высокотехнологичных образцов вооружения, в реальности этот процесс имеет две составляющие: с одной стороны это максимально возможное использование всего мирового опыта и технологий, с другой – максимальная ориентация на собственные технологии и ресурсы [19,20,21]. Гармоничное сочетание этих составляющих, основа эффективности разработки современной авиационной техники, в том числе таких сложных и наукоёмких изделий как авиационные двигатели. И вполне возможно, что реализуемый в рамках существующих мировых тенденций процесс импортозамещения в авиационной отрасли способен запустить тенденцию по изменению структуры экспорта страны от преимущественно сырьевой к наукоёмкой продукции и продаже возобновляемых ресурсов.