Учебно-методический комплекс дисциплины «Промышленные технологии и инновации» Направление подготовки бакалавров: 220600 Инноватика > Специальности: 220601 Управление инновациями
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебный план подготовки бакалавров по направлению 220600 «Инноватика» Целевая подготовка, 127.65kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины институциональная экономика направление подготовки, 576.23kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины маркетинг направление подготовки бакалавров, 492.73kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины деньги, кредит, банки направление подготовки, 575.74kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «Микроэкономика» Направление подготовки, 1978.69kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины международные валютно-кредитные отношения направления, 526.49kb.
- Направление 222000 Инноватика, 143.79kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины управление трудовыми ресурсами для студентов, 1936.99kb.
- Методические указания для проведения лабораторных занятий по дисциплине «Автоматизация, 598.59kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «история государства и права зарубежных стран», 1446.11kb.
ВВЕДЕНИЕВ настоящее время важнейшими проблемами народного хозяйства России являются: улучшение качественных характеристик производимой промышленной продукции, снижение ее себестоимости и повышение производительности труда, значительное расширение масштабов технического перевооружения действующих предприятий, оснащение их новой высокоэффективной техникой, внедрение прогрессивной технологии и современных методов управления. Снижение материалоемкости, повышение эффективности использования материальных ресурсов, применение прогрессивных материалов – одна из наиболее актуальных задач промышленного производства. Создание и освоение новых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками и стабильностью физико-механических свойств во времени позволит разработать принципиально новые образцы товаров широкого потребления и повышенного спроса, определяющих экономическое положение соответствующей отрасли и страны в целом.. Внедрение высокопроизводительного и прецизионного оборудования, качественно новых технологических процессов, базирующихся на инновационном принципе, – основной путь наращивания промышленных мощностей современного производства. Такое оборудование и процессы должны широко использоваться при изготовлении наукоемкой продукции, соответствующей лучшим мировым образцам и пользующейся повышенным спросом на мировом рынке. РАЗДЕЛ 1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В УПРАВЛЕНИИ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ И ИННОВАЦИЯМИ Тема 1. РОЛЬ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МИРОВОЙ СИСТЕМЕ ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ. КОНКУРЕНТНАЯ БОРЬБА ЗА ПЕРВЕНСТВО И МЕСТО РОССИИ НА МИРОВОМ РЫНКЕ Концепций и прогнозов, касающихся будущего России в ХХ1 веке, к его началу выдвинуто предостаточно. Подходы и мнения в них звучат самые разные. Некоторые из западных стран придерживаются точки зрения, которую высказал в одном из своих выступлений бывший премьер-министр Великобритании Джон Мейджор. Говоря о будущем России, он предрек ей роль кладовой ресурсов для нужд Запада, прибавив, что для этого хватит 40-50 миллионов населения. Если принять логику такого прогноза, то порожденная транснациональными корпорациями финансовая элита, которая, и правит миром, фактически уже сделала за Россию выбор – «кочегарка» и «прихожая». Но тогда этой самой элите придется приписать ряд довольно парадоксальных качеств – недальновидность, нерасчетливость, склонность к порождению очагов напряженности. Провоцируя нестабильность, уязвляя гордыню все еще ядерной державы, мировая финансовая элита, если таковая и существует, выглядит уж слишком отчаянной и злокозненной. Альтернативный сценарий основан на так называемой стратегии экономического роста. В ее фундаменте – ставка на активизацию конкурентных преимуществ российской экономики. Их оказывается восемь:
Для реализации всех этих преимуществ, разумеется, должна быть продумана система экономических и административных мер. Расчеты уже в среднесрочной перспективе обещают устойчивый экономический рост не менее чем на 7% в год, общее увеличение инвестиций – по меньшей мере на 15% в год, а в наукоемкую промышленность и новые технологии – до 30%. Инфляция также будет ограничена 30% в год… Главные надежды многие специалисты прямо возлагают на реализацию научно-промышленного потенциала страны. У России, располагающей 12% ученых мира, собственно, и нет другой серьезной альтернативы. На сырье, даже имея 28% мировых запасов, приемлемого подъема экономики достигнуть невозможно. По прогнозам, его потребление к 2015 году возрастет всего в 2 раза, а мы уже сейчас по внутреннему валовому продукту на душу населения (ВВП) отстаем от развитых стран примерно в 10 раз. Зато объем мирового рынка наукоемкой продукции сегодня составляет 2 трлн. 500 млрд. долларов (доля России – 0,3%). К 2015 году он достигнет примерно 4 трлн. долл. Даже десятая часть этой суммы примерно на порядок превышает потенциальный российский нефте-газовый экспорт. С другой стороны, шансы раскрутить инновационный процесс в национальном масштабе, отпустив инфляцию до 30% в год, представляются проблематичными. Из мирового опыта известно (Аргентина), что это предельный уровень, выше которого инфляция становится главным препятствием экономического роста. По всем основным показателям страна имеет ту же промышленную инфраструктуру, что и западные страны. И лишь по развитию технологической среды (системы обеспечения качества, стандарты, автоматизация разработок, компьютеризация производства и т.д.) мы очень сильно от них отстаем. Уровень развития технологической инфраструктуры – это и есть своего рода водораздел между индустриальными и постиндустриальными странами. Его-то и надлежит России преодолеть. Анализ мирового рынка показывает: производство наукоемкой продукции обеспечивают всего порядка 50 макротехнологий (макротехнология представляет собой совокупность знаний и производственных возможностей для выпуска на мировой рынок конкретных изделий – самолетов, реакторов, судов, материалов, компьютерных программ и т.п.). Семь наиболее развитых стран, обладая 46 макротехнологиями, держат 80% этого рынка. США ежегодно получают от экспорта наукоемкой продукции около 700 млрд. долл., Германия – 530, Япония –400. По 16 макротехнологиям прогноз на перспективу уже сделан (см. таблицу). Таблица
На мировом рынке происходит жесточайшая конкуренция. Так, за последние 7-10 лет США потеряли 8 макротехнологий и, соответственно, их рынки. В результате получили дефицит платежеспособного спроса в 200 млрд. долл. Причина этого в том, что примерно 15 лет назад европейцы сформировали общую программу с целью отвоевать часть рынка у США и Японии. Под нее были перестроены технологии, проведены фундаментальные исследования, реструктурирована промышленность. Сейчас аналогичную целевую атаку предпринимает европейский авиационный консорциум. Его эксперты определили возможность отвоевать 25% рынка тяжелых самолетов (300 млрд. долл.). Была сформирована соответствующая международная программа. Даже конкурентов-американцев в нее вовлекли, скупая их фирмы. России предложили создать совместный научный центр, заключили контракты с нашими заводами. В целом 20% от всего объема программы стали российскими. Словом, история этого крупнейшего транснационального проекта четко свидетельствует: при распределении заказов решающей, прежде всего, оказывается деловая целесообразность. По оценке наших специалистов за рынок 10-15 макротехнологий из тех 50, что определяют потенциал развитых стран, Россия вполне способна побороться. Выбор макротехнологических приоритетов в нашей стране должен осуществляться на совершенно новом для нас принципе. Поддержка десятков приоритетных научно-технических программ по всему фронту мыслимых исследований совершенно бесперспективна. Этого сегодня не может себе позволить даже самая богатая страна. Для присвоения той или иной макротехнологии статуса приоритетной для нашей страны предлагается сопостовлять затраты на формирование по ней базы знаний (полной или достаточной) и возможный эффект от реализации конкурентной продукции, созданной на ее основе. По каждой приоритетной макротехнологии формируются федеральные целевые программы. Заказы по ним правительство на конкурсной основе размещает в институтах и КБ. В результате промышленность получает связанный комплекс заданий по конструированию цельных технологических систем. (Кстати, по аналогичной схеме Россия, приняв лет 15 назад целевую программу «Истребитель-90-х», завоевала рынок объемом в 5 млрд.долл., подобная же аналогия напрашивается, если вспомнить программу по созданию ракетно-космической техники). Создается конкурентная, гармонизированная с мировыми стандартами технологическая среда. А поскольку все целевые программы заведомо ориентированы на конечную продукцию мирового уровня, их привлекательность для западных и российских инвесторов и кредиторов будет достаточно высока. Роль государства – гарантировать кредиты риска. Для России сейчас, как никогда, актуальна интеграция в мировой рынок наукоемкой технологии. В стране почти отсутствует платежеспособный спрос на часть наукоемкой продукции, что приводит к застою и старению наиболее передовой технологической базы (авиация, космонавтика, электроника, информатика, связь и т.п.). Согласно прогнозам, объем экспорта по приоритетным макротехнологиям уже в первом десятилетии ХХ1 века позволит в 2-3 раза повысить платежеспособность населения и обеспечить спрос на наукоемкую продукцию на внутреннем рынке. Это послужит стимулом дальнейшего экономического роста. Концепция национальных макротехнологических приоритетов встречена с интересом не только в среде специалистов, но и в правительстве. Это позволяет надеяться, что в ХХ1 веке мы все еще сами в состоянии сделать достойный выбор – не в пользу «кочегарки» и «прихожей». 2. Промышленные технологии и технический прогресс В современной технической (и не только) литературе широко используются различные варианты понятия "технология". Целесообразно как-то систематизировать эти определения и рассмотреть влияние технического прогресса на создание принципиально новых промышленных технологий. Технология (Тechnology ) – в дословном переводе наука о мастерстве. Существует ряд отечественных определений, из которых приведем только энциклопедические:
Зарубежное (западное) определение: применение (употребление) чего либо в индустрии, коммерции, медицине и других областях. Прогрессивная технология. Технология более высокой ступени развития (по сравнению с существующей), которая является результатом внедрения процессных инноваций. Эта категория включает технологии, базирующиеся на заимствованном передовом опыте, когда внедряются новые или усовершенствованные методы производства изделий, в т.ч. реализованные ранее в производственной практике в смежных областях одного предприятия, других предприятий и других стран и распространяемые путем технологического обмена (беспатентные лицензии, ноу-хау, инжиниринг и т.п.). Наукоемкая технология. Технология, основанная на новых или значительно усовершенствованных методах производства. Новой технологии соответствует понятие радикальной продуктовой инновации, а усовершенствованной – инкрементальной продуктовой инновации. Наукоемкие технологии – это технологии, ориентированные на выпуск продукции, выполнение работ и услуг с использованием последних достижений науки и техники, когда получаемая продукция соответствует по своим экономическим и эксплуатационным свойствам лучшим мировым образцам и вполне удовлетворяет новые потребности общества по сравнению с ранее выпускавшейся аналогичного назначения. Создание таких технологий включает проведение обеспечивающих научных исследований и разработок, что приводит к дополнительным затратам средств и необходимости привлечения к работам научного потенциала и персонала. Наукоемкость – показатель, отражающий пропорцию между научно-технической деятельностью и производством в виде величины затрат на науку, приходящихся на единицу продукции. Она может быть представлена соотношением числа занятых научной деятельностью и всеми занятыми в производстве (на предприятии, в отрасли и т.д.). Высокая технология ( High Technology ). Технология, базирующаяся на создании новых свойств изделий путем воздействия на материалы на межмолекулярном, межатомном, внутриатомном и т.п. уровнях. Примерами таких воздействий может быть использование энергии ядерного излучения (полимеризация высокомолекулярных соединений), космического излучения (получение сверхчистых материалов), лазерная, плазменная, ультразвуковая и т.п. виды обработки. Критическая технология. Технология, разработка которой обусловлена критической ситуацией, вызванной необходимостью срочного выпуска продукции в условиях ограниченного времени и ограниченных материальных ресурсов. Технология, далекая от оптимальной, когда главенствующим является не себестоимость изделий, а необходимость их изготовления к определенному календарному сроку. Повышение качества выпускаемой продукции, создание и внедрение в производство принципиально новых объектов техники и конструкционных материалов нередко связано с необходимостью разработки новых технологий. Новые технологии возникают и оказываются востребованными в периоды революционных технических преобразований, когда появление новых идей в тех или иных областях человеческой деятельности и знаний требует их материального или иного воплощения. Создание промышленных технологий неразрывно связано с использованием разнообразных физических эффектов (ФЭ), положенных в их основу. 2.1. Определение физического эффекта При взаимодействии объектов материального мира протекают физические процессы, сопровождающиеся различными эффектами. Для однозначности толкования понятия ФЭ принято следующее его определение: ФЭ – это закономерность проявления результатов взаимодействия объектов материального мира, осуществляемого посредством физических полей. При этом закономерность проявления характеризуется последовательностью и повторяемостью при идентичности взаимодействия. Разнообразие процессов и явлений, которые происходят в природе, обусловлено четырьмя типами взаимодействий: всемирным тяготением, электромагнитными, ядерными и слабыми взаимодействиями. Каждому взаимодействию соответствуют определенные физические поля. Каждое из этих полей имеет ряд модификаций, обусловливающих особенности взаимодействия материальных объектов. Например, электрическое поле может быть электростатическим, переменным, вихревым и т. д. Результаты воздействия – это эффекты, проявляющиеся на объектах или в окружающем их пространстве. Ими могут быть физические поля и изменения параметров объектов (размеров, формы, физико-механических свойств и т.д.). При постоянстве условий взаимодействия и свойств объектов проявляются одни и те же результаты воздействия. 2.2. Основные закономерности проявления ФЭ 1. При одном воздействии на объект может проявляться несколько результатов воздействия. Их число зависит от сложности структуры физического объекта. Поскольку от одного воздействия могут проявляться ФЭ на разных иерархических уровнях структуры объекта, то возникают внутренние воздействия. Последние широко используются в технике и технологии. Так, для нагревания заготовки может быть использована печь (внешнее воздействие) или пропускание через заготовку электрического тока (внутреннее воздействие). 2. На один объект может быть оказано несколько воздействий. Их можно разделить на основные и дополнительные. Основным является такое, результат от которого представляет другое, отличное от воздействия, физическое поле. Дополнительное – такое, которое приводит лишь к количественному изменению результата, получаемого от основного воздействия. Дополнительные воздействия не могут вызвать данного результата без основного воздействия (электро-химическая обработка). 3. На одном объекте могут проявляться несколько ФЭ. Любые два ФЭ или более, проявляющиеся на одном объекте, оказывают влияние друг на друга (комбинированная обработка, наростообразование при резании). 4. Значение результата воздействия может регулироваться: количественным изменением воздействия, введением новых основных и дополнительных воздействий, изменением структуры объекта, изменением параметров объекта. Это свойство лежит в основе технической реализации таких функций объектов техники, как усиление, ослабление, преобразование, модуляция, выравнивание, проводимость и др. Модель ФЭ характеризует зависимость результата воздействия (эффекта) от воздействия и должна удовлетворять следующим требованиям:
Для многих ФЭ пока не известны строгие математические зависимости между воздействием и результатом. В этом случае используются эмпирические зависимости, либо экспериментальные данные. Из модели ФЭ следует, что результат воздействия зависит от используемых марок веществ и материалов. В связи с этим поиск новых марок веществ и материалов следует считать важнейшей задачей инновационного процесса. Материал или вещество должны характеризоваться параметрами воздействия (основным и дополнительным), результатами воздействий и конструкторско-технологическими требованиями. Поэтому, желательна интеграция необходимой информации на основе баз данных по свойствам веществ и материалов. 2.3. Обобщенная схема создания промышленных технологий на основе ФЭ Рассмотрим примеры ФЭ, широко применяемых в технике и технологии. Одним из таких ФЭ является "эффект клина". Сущность эффекта заключается в преобразовании силы (по величине и направлению) при взаимодействии двух твердых тел путем использования поверхности контакта, наклоненной под острым углом к действующей силе. Когда человечество освоило процессы получения металлов из руды, возникла необходимость их переработки в изделия. Базируясь на "эффекте клина" и подобрав необходимые сопутствующие материалы (инструментальные, смазывающе-охлаждающие жидкости) удалось реализовать технологический процесс обработки металлов резанием, который в дальнейшем развился в великое множество его модификаций: точение, строгание, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, шлифование, полирование и т.д. и т.п. На рис. 2.1. представлена в общем виде схема появления новых технологий и ее модификаций.  Разновидности новых технологий | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||