Современные системные технологии в отраслях экономики. Учебное пособие
Юсуф Исмагилович Азимов
Вера Аркадьевна Павлова
Шамиль Махмутович Валитов
В учебном пособии рассматриваются принципы управления современными технологическими системами в отраслях экономики, основанные на использовании информационного подхода в анализе производства. Книга учит принимать экономически оптимальные решения с точки зрения организации эффективного производственного процесса и обеспечения конкурентоспособности производимой продукции. Предназначается для студентов вузов, обучающихся по специальностям экономического профиля на уровне бакалавров. Может также быть полезна для магистрантов, аспирантов и преподавателей.
Ш. М. Валитов, Ю. И. Азимов, В. А. Павлова
Современные системные технологии в отраслях экономики
Учебное пособие
ebooks@prospekt.org
Информация о книге
УДК 658.014.1
ББК У30-55
С56
Авторы:
Валитов Ш. М., профессор, заслуженный экономист Республики Татарстан (2000), заслуженный деятель науки Республики Татарстан (2005), возглавляет кафедру «Экономика производства» Казанского (Приволжского) федерального университета;
Азимов Ю. И., доктор технических наук (1988), профессор (1989), действительный член МАНН экологии и безопасности жизнедеятельности, заслуженный деятель науки и техники РТ, с 1980 по 2011 г. заведующий кафедрой технологии отраслей КФЭИ, в настоящее профессор К(П)ФУ;
Павлова В. А., кандидат технических наук, доцент.
Рецензенты:
Уваров С. А., доктор экономических наук, профессор, зав. кафедрой управления цепями поставок и товароведения ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный экономический университет»;
Гарифуллин К. М., доктор экономических наук, профессор кафедры управленческого учета Казанского (Приволжского) федерального университета.
В учебном пособии рассматриваются принципы управления современными технологическими системами в отраслях экономики, основанные на использовании информационного подхода в анализе производства. Книга учит принимать экономически оптимальные решения с точки зрения организации эффективного производственного процесса и обеспечения конкурентоспособности производимой продукции.
Предназначается для студентов вузов, обучающихся по специальностям экономического профиля на уровне бакалавров. Может также быть полезна для магистрантов, аспирантов и преподавателей.
УДК 658.014.1
ББК У30-55
© Коллектив авторов, 2015
© ООО "Проспект", 2015
ВВЕДЕНИЕ
Предметом учебного пособия является научная дисциплина, определяющая основные принципы принятия технологических решений в управлении экономической эффективностью производственных процессов в отраслях экономики. Изложенный материал дает возможность информационного анализа технологических способов производства продукции в условиях системного представления технологических процессов.
Промышленность – главная, ведущая отрасль материального производства, в которой создается преобладающая часть валового внутреннего продукта и национального дохода. Ведущая роль промышленности обусловлена и тем, что от успехов в ее развитии зависит степень удовлетворения потребностей общества в высококачественной продукции, обеспечение технического перевооружения и интенсификация производства.
В настоящее время мировая экономика базируется на современных высокоэффективных технологиях, ориентированных на производство конкурентоспособной продукции. Интенсивное нарастание конкуренции на международном рынке подтверждается стабильным ростом производства в экономически развитых странах – США, Японии, Германии и др. Еще большим потенциалом экономического развития обладают развивающиеся страны Востока – Китай, Малайзия и т. п., а также страны Южной Америки – Бразилия, Аргентина… Доля же России на мировом рынке менее 1 %. При этом – более 50 % внутреннего рынка России уже занято импортной продукцией, как изделиями машиностроения, так и продуктами потребления.
В этой связи актуальной является подготовка высококвалифицированных экономистов, владеющих фундаментальными технологическими знаниями и современными принципами маркетинга в отраслевой экономике. Авторы считают, что необходимо го профиля знаний технологии. Главная цель учебного пособия – формирование специалистов, которые могут решать технико-экономические задачи современной технологии, что может быть реализовано в процессе изучения дисциплины «Современные системы технологии» (ССТ).
Основополагающими факторами достижения конкурентоспособности выпускаемой продукции являются:
• качество продукции;
• гибкость производства – выпуск широкой номенклатуры продукции, удовлетворяющей спрос рынка;
• эффективность производственного процесса, выражающаяся в минимизации издержек или обеспечении максимальных показателей получаемого дохода.
Принятые в книге принципы управления технологическими процессами предполагают поиск условий оптимальности, которые при обеспечении гибкости производства, в качестве ограничений предусматривают обязательное выполнение требований по производству продукции заданного качества. В отраслях химико-технологической направленности гибкость обеспечивает малотоннажное производство продукции в аппаратах периодического функционирования (ПХТП). В отраслях машиностроения гибкость производства успешно реализуется на современных станках числового программного управления (ЧПУ).
Технология как способ производства реализуется в виде структурной сетевой последовательности технологических процессов, проводимых с использованием усовершенствованного оборудования, эффективных аппаратов, качественных инструментов. Современная технология предусматривает информационное представление параметров предмета труда, запись математической модели и разработку автоматизированной системы управления (АСУТП), что требует использования результатов фундаментальных научных исследований. При этом обеспечивается возможность реализации современных информационных принципов управления системными технологическими процессами для оптимизации их функционирования.
Рассмотренные в книге принципы (подходы) экономического анализа современных технологий ориентированы на обеспечение минимизации издержек или максимизации прибыли. Рассматриваются задачи минимизации материалоемкости, энергопотребления, трудовых затрат, снижения амортизационных отчислений. Задача максимизации эффективности состоит в поиске оптимальных режимов работы оборудования и аппаратов, технологических способов, обеспечивающих выход конечной продукции, выполнения программы выпуска продукции, ритмичности производства, возможности механизации, роботизации трудоемких процессов.
Учебное пособие содержит 14 разделов.
В первом разделе рассматривается технология как фактор экономического роста государства, особенности технологического развития России.
Во втором разделе даются основные понятия, термины, факторы и признаки современных технологий, в третьем – характеристика и классификация производственного и технологического процессов.
Четвертый раздел посвящен технологическим принципам управления качеством промышленной продукции на примере металлов и сплавов.
В пятом разделе рассматривается термообработка как способ управления качеством конструкционных материалов.
Разделы с шестого по девятый посвящены ведущей отрасли промышленности – машиностроению.
В десятом разделе приводится характеристика химико-технологических производств, в качестве примеров рассматриваются конкретные технологические процессы – производство стали и переработка нефти.
В одиннадцатом разделе рассматриваются современные технологии в аграрном производстве.
Двенадцатый раздел содержит информацию о состоянии современной энергетики и прогнозах развития мирового топливно-энергетического баланса. Рассматриваются перспективы использования альтернативных источников энергии, новых технологий генерирования электроэнергии, а также технологий энергосбережения.
Последние разделы учебного пособия посвящены развитию новейших технологий в современной экономике – биотехнологии и нанотехнологии.
Для проверки качества усвоения материала в конце каждого раздела даются контрольные вопросы.
Учебное пособие предназначено для студентов – экономистов широкого профиля. Оно может быть рекомендовано и студентам, специализирующимся в других областях экономики.
Хочется надеяться, что книга вызовет интерес и внесет определенный вклад в улучшение подготовки экономистов.
Авторы
Раздел 1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ КАК ФАКТОР ЭКОНОМИЧЕСКОГО РОСТА РОССИИ
1.1. Роль и место новых технологий в экономическом развитии государства
Роль и значение каждой страны в мировой экономике и политике в будущем будет определяться тем, насколько эта страна владеет высокими технологиями. Промышленно развитые страны и те, кто хотел бы вступить в эту группу, интенсивно занимаются созданием и реализацией специальных проектов и программ, направленных на движение в общем потоке всемирного научно-технического прогресса.
В Китае, например, разработана государственная программа развития науки и техники на ближнюю и дальнюю перспективу – до 2020 года. Ее создание было связано с общей проблемой национальной безопасности, поскольку безопасность и независимость государства тесно связаны с уровнем его технологического развития. Эта принципиальная установка становится в настоящее время фундаментальной основой промышленной политики многих стран.
В России также разработана государственная программа указанной направленности, которая называется «Национальная технологическая база». Ее содержание составляет описание способов перехода от стратегии первоочередного развития оборонной промышленности к комплексному развитию производства в общенациональном масштабе, ориентированного на создание высокотехнологичного и высокоорганизованного научно-промышленного ядра для решения общих проблем экономического развития [8].
Реализация этой программы позволит России выйти на уровень более высоких технологий в ведущих отраслях и добиться выравнивания с ними гражданского сектора, отставание которого практически не дает возможности конкурировать с иностранными производителями. Основной замысел программы может быть выражен достаточно кратко:
– дальнейшее развитие технологий, в которых Россия сильна традиционно (авиакосмические, сверхчистые материалы, высокочастотная техника и др.);
– поддержание в динамике надлежащего уровня в тех технологических областях, где отставания нет;
– инновация, технологии, в которых имеется отставание, но без которых нельзя обойтись, сохранить на существующем уровне. При этом практически не предусматривается закупка или приобретение другими способами зарубежных технологий, поскольку эти операции в области высоких технологий всегда связаны с серьезными неэкономическими ограничениями.
Недостаточное внимание к развитию национальной технологической базы является опасным для государства, поскольку отставание в этой сфере, в конечном счете, лишает страну экономической независимости и, как следствие, значительной роли в мире.
1.2. Ресурсоемкость российской экономики. Природно-продуктовые вертикали. Устойчивое развитие
Проблема разработки и внедрения высоких наукоемких и ресурсосберегающих технологий имеет для экономики России первостепенное значение.
В настоящее время Россия относится к числу наиболее ресурсоемких стран мира. Расчеты показывают, что начиная с 20-х годов XX столетия, потребление производственных ресурсов росло быстрее, чем конечная продукция. В результате сейчас один из важнейших показателей использования ресурсов – энергоемкость в расчете на единицу национального дохода – в России в два раза выше, чем в США, и в 3,5 раза выше, чем в Западной Европе.
Реализация ресурсосберегающей политики во всех отраслях экономики даст возможность:
а) значительно уменьшить затраты на добычу топлива, которые в последние годы стали резко возрастать;
б) направить сэкономленные средства на осуществление инвестиционных проектов, предназначенных для совершенно необходимой структурной перестройки экономики, создания современной инфраструктуры производства;
в) существенно повысить технологический уровень промышленного производства путем перехода к современным методам использования ресурсов на всех его стадиях.
Следует заметить, что повышение эффективности использования сырьевых и производственных ресурсов, переход к малоотходным и безотходным технологиям являются необходимыми условиями достижения экономического роста и повышения уровня жизни народа. Дело в том, что высокий уровень обеспеченности российской экономики природными ресурсами, помимо очевидных преимуществ, имел и отрицательные последствия, поскольку вызвал к жизни ресурсорасточительные способы производства и значительное отклонение в пользу развития отраслей добывающей промышленности.
Эта тенденция особенно усилилась в последние годы, когда удельный вес топливно-сырьевого комплекса в ВВП России повысился с 25,4 % в 1990 г. до 45–50 % в 2010 г. Следует заметить, что в 1981–2005 гг. тот же самый показатель составлял в США 10,9 %, в Западной Европе – 11,8 %, в Японии – 12,2 %.
Такое повышение доли добывающей промышленности, рост энерго- и материалоемкости национального дохода являются совершенно бесперспективными, поскольку они приводят к исчерпанию лучших запасов сырьевых ресурсов. Еще более опасным является потеря производственного потенциала реальной экономики. Дальнейшее развитие экономики в этом направлении ограничено отсутствием инвестиций, которые требуются для поддержания и увеличения производства в топливно-сырьевых отраслях, а также постоянно усиливающимися экологическими требованиями и запретами.
Об отсутствии в России жесткой связи между ростом потребления природных ресурсов и экономическими результатами говорит и зарубежный опыт. Очевидно, что дело не в объемах используемых ресурсов и производства промежуточной продукции, а в экономических структурах, их использующих.
Россия является крупнейшим в мире производителем углеводородного сырья – в стране самые высокие в мире объемы добычи нефти и природного газа, однако эффективность их использования чрезвычайно низка. Эффективность использования природных ресурсов можно оценить при помощи принципа ПРИРОДНО-ПРОДУКТОВЫХ ВЕРТИКАЛЕЙ (ППВ).
Принцип ППВ предусматривает природно-продуктовый технологический процесс, обеспечивающий многоступенчатый передел природного сырья в полупродукты и конечные изделия, поставляемые на рынок и имеющие максимальную добавленную стоимость. Только в этом случае страна будет получать природную ренту. Например, ППВ в технологии переработки углеводородного сырья (нефти) включает ряд этапов:
Нефть ? Низкомолекулярные нефтепродукты ? Высокомолекулярные материалы (полимеры, каучуки) ? Изделия из пластмассы (шины, пластмассовые детали).
При этом каждый этап производственного процесса увеличивает стоимость производимых полупродуктов. Так, при переработке нефти по цене 5–6 тыс. руб. за тонну, стоимость получаемых из нее нефтепродуктов составляет 18–25 тыс. руб., дальнейшая переработка в полимерную продукцию дает уже 50–60 тыс. руб., а производство пластиковых изделий на основе этих полимеров позводяет получить 100–200 тыс. руб. Кроме стоимостных показателей эффективность глубокой переработки природного сырья выражается в решении социально-экономических задач, таких как занятость населения, налоги, страхование и др.
Сравнительные данные газоперерабатывающей промышленности России и США (табл. 1.1) показывают недопустимое отставание нашей страны и потери возможности рационального и экономически эффективного использования добываемых сырьевых ресурсов за счет организации производства дорогостоящей конечной продукции и отработки прибавочной стоимости в процессе производства.
Таблица 1.1
Сравнение газоперерабатывающей промышленности России и США, начало 2000-х гг. [4]
Как показано в таблице, Россия, имея уровень добычи природного газа, соизмеримый с показателями США, по количеству конечной продукции (а значит, и ВВП) отличается от 6 до 23 раз.
В таблице 1.2 представлены данные по росту добавленной стоимости производимой из природного газа продукции. Все это показывает наше отставание, потери, а также снижение потенциала страны, если не инвестировать в инновационное развитие.
Для России повышение эффективности переработки нефти и получение высококачественных нефтепродуктов и ценнейших полимерных материалов является чрезвычайно актуальной задачей. В реальности нефтепереработка на передовых предприятиях мира обеспечивает выход дорогостоящей легкой фракции нефтепродуктов до 90–95 %, а на заводах России – только 65–70 %.
Такое отставание отраслевого производства просматривается по многим позициям. Например, в результате переработки древесины можно получить пиломатериалы, мебель, а также такой дорогостоящий материал как целлюлоза, которая используется в качестве исходного сырья в бумажной, лакокрасочной, оборонной промышленности.
Таблица 1.2
Рост стоимости продукции по мере увеличения глубины переработки сырья по состоянию на 2005 г.
В чем причина отставания России по показателям эффективности и объемам промышленной переработки добываемых в стране природных ресурсов? Причин несколько:
– сырьевая направленность российской экономики не обеспечивает глубокую переработку добываемых ресурсов; слабо работает институциональный потенциал экономики.
– банковская система кредитования не способствует росту производственного капитала.
– слабая теоретическая база экономики не стимулирует внедрение в производство наукоемких технологий, не обеспечивает рост эффективности труда.
Для традиционного экстенсивного мышления объемы используемых природных ресурсов являются важнейшими показателями. Между тем эти ресурсы являются лишь начальным или промежуточным звеном в длинной цепи, связывающей природу и продукцию, поступившую к потребителю. Для последнего все равно, сколько используется природных ресурсов, главное – объемы и качество поступившей к нему продукции. В настоящее время необходимо программировать и регулировать общественное производство не от природных ресурсов, от того, сколько их можно использовать, а, наоборот, от потребителя к ресурсам. Этот программно-целевой подход является существенным признаком «интенсивного» типа мышления.
Реализация подобного программно-целевого подхода к использованию природных ресурсов предполагает построение для каждого природного ресурса или группы ресурсов своей природно-сырьево-продуктовой вертикали, соединяющей первичные природные факторы производства с конечной продукцией (ППВ). Движение природного вещества и продуктов его обработки в данных вертикалях осуществляется с помощью интегрированной цепочки видов деятельности, принадлежащих к различным сферам и отраслям, но объединяемых технологически для производства и реализации конечной продукции.
Рис. 1.1.Природно-продуктовая система
Решение любого вопроса в природно-продуктовой цепочке неизбежно скажется на ситуации с природными ресурсами, возможно и опосредованно. Построение такой цепочки позволяет оценить и выявить в каждом ее звене огромные резервы природных ресурсов, которые сейчас используются нерационально.
Вопрос об эффективности использования природных ресурсов можно анализировать при помощи ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ (ПФ). Производственная функция в теории общественного развития представляет собой математическое выражение зависимости результатов производственной деятельности (например, ВВП) от основных факторов производства. Теория производства начинается с техники и технологии. При прочих равных условиях уровень эффективности производства определяется ими. Однако этот уровень зависит от реально существующей или возможной комбинации средств производства и труда. При этом для каждого отдельного периода всегда существует максимальный объем выпуска продукции, который можно получить благодаря оптимальной комбинации данных факторов.
Производственная функция в экономической теории и экономических исследованиях техногенного типа развития имеет вид:
Y = f (K, L), (1.1)
где Y – результаты производственной деятельности; K – производственный капитал; L – трудовой (интеллектуальный) капитал.
В соответствии с (1.1) в экономический теории вне рассмотрения оставались природные ресурсы (N) – базовый фактор экономики, а также последствия экономического развития в виде различного рода загрязнений, деградации окружающей среды и ресурсов (рис. 1.1). Не изучалось и обратное влияние, обратные связи между экологической деградацией и экономическим развитием, состоянием трудовых ресурсов, качеством жизни населения. Такую экономическую систему, в которой имеются неограниченные территории, ресурсы и т. д. называют фронтальной экономикой, или, по известному определению американского экономиста К. Боулдинга, «ковбойской экономикой».
Устойчивое развитие. Традиционная модель экономического роста промышленно развитых стран во многом исчерпала себя и не может быть предложена для других стран в качестве образца. Эта мысль проходит в документах ООН, во многих выступлениях на международных конференциях. В них, в частности, отмечается, что западная модель развития более не подходит ни для кого и единственная возможность решения глобальных проблем сегодняшнего дня – переход к УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ. Сложившаяся модель развития и соответствующий характер производства и потребления не являются устойчивыми для богатых стран и не могут быть повторены бедными. Об этом говорит хотя бы тот факт, что потребление природных ресурсов и объемы загрязнений на душу населения в развитых странах превосходят аналогичные показатели в развивающихся странах в 20–30 раз. Для достижения всеми странами мира уровня развития и потребления передовых стран понадобилось бы увеличить использование природных ресурсов и количество загрязнений еще в десятки раз, что невозможно в силу ограниченности ресурсов и естественных экологических ограничений.
В самом общем виде устойчивое развитие во времени с учетом основных параметров можно представить так:
F
(L,K, N, I) ? F
(L,K, N, I), (1.2)
где F
(L,K, N, I) – функция устойчивого развития; N – природные ресурсы; I – институциональный фактор; t – время (t?0).
В определенной степени функция устойчивого развития в (1.2) является «расширением» производственной функции (1.1). Однако включенные новые параметры – природные ресурсы и институциональный фактор являются принципиально важными.
Соотношение (1.2) показывает необходимость сохранения и увеличения во времени некоторого интегрального производственного потенциала, определяемого главным образом тремя видами капитала. Здесь природный капитал может уменьшаться до тех пор, пока это уменьшение компенсируется за счет применения искусственно созданных средств производства (заводы, технологии, дороги и пр.), повышения квалификации работников и т. д.
С учетом критического природного капитала соотношение (1.2) устойчивого развития может быть дополнено ограничением на исчерпание во времени критического природного капитала:
N = N
+ N
, (1.3)
где N
– критический природный капитал,
N
– природный капитал, который можно заменить искусственным.
Переход к устойчивому развитию делает необходимым включение экологического фактора в систему основных социально-экономических показателей. Для этого необходима разработка и учет на глобальном и национальном уровнях индикаторов устойчивого развития. Они должны включаться в международные и национальные программы устойчивого развития, планы и программы развития экономики и действий по охране окружающей среды.
Имеющиеся сейчас традиционные макроэкономические показатели – валовой внутренний продукт (ВВП), валовой национальный продукт (ВНП), доход на душу населения и пр., оценивающие экономическое развитие, игнорируют экологическую деградацию. Рост этих показателей сегодня может базироваться на техногенном природоемком развитии. Тем самым создается опасность резкого ухудшения экономических показателей в случае истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды. Для устойчивого развития в соответствии с (1.2) макроэкономические показатели следует выражать с учетом изменения общественного богатства. Богатство это включает невоспроизводимые природные ресурсы, производственные активы, человеческий и управленческий капитал. По оценкам Росстата российское богатство составляет почти 400 трлн. долларов: россиянин в среднем вдвое богаче американца, вшестеро немца, в 22 раза японца. Однако эти оценки включают только природные ресурсы (80–85 %), производственные фонды (10–12 %), домашнее имущество и материальные оборотные средства, причем по балансовой, а не по рыночной стоимости. Между тем, по данным Всемирного банка 65–75 % богатства постиндустриальной экономики составляют человеческий и управленческий капиталы. Они в России не учитываются ни на балансах предприятий, ни в масштабах страны, хотя информация стала основным производственным ресурсом. В отличие от других ресурсов информация не уничтожается, а прирастает в процессе использования.
Природоемкость экономики. Для решения экологических проблем, выхода экономики на траекторию устойчивого, ресурсосберегающего эколого-экономического развития необходима новая система взглядов, новая методология. Современные подходы отталкиваются от природных ресурсов, от объемов их использования. Традиционное эколого-экономическое мышление можно описать моделью «черного ящика», представляющего собой народное хозяйство. На вход «черного ящика» подаются природные ресурсы, а в качестве выхода берутся конечная продукция и различного рода загрязнения и деформация окружающей среды, отходы и т. д. (рис. 1.1).
Так как произведенной продукции не хватает, то, исходя из традиционной логики, очевидна необходимость подавать на вход больше природных ресурсов. При этом механизм функционирования «черного ящика» – экономики внутри – остается вне рамок рассмотрения. Борьба с загрязнениями окружающей среды, отходами, деградацией природных ресурсов на «выходе» экономики представляет собой, по существу, борьбу со следствиями техногенного экономического развития.
Важным показателем эффективности функционирования природно-продуктовой системы является ПРИРОДОЕМКОСТЬ. Этот показатель хорошо характеризует тип и уровень эколого-экономического развития. Величина природоемкости зависит от эффективности использования природных ресурсов во всей цепи, соединяющей первичные природные ресурсы, продукцию, получаемую на их основе, и непосредственно конечные стадии технологических процессов, связанных с преобразованием природного вещества.
Можно выделить два типа показателей природоемкости:
а) Удельные затраты природных ресурсов в расчете на единицу конечной продукции (e
). Здесь величина природоемкости зависит от эффективности использования природных ресурсов во всей цепи, соединяющей первичные ресурсы и конечные результаты.
б) Удельные величины загрязнений в расчете на единицу конечной продукции (e
)
Природоемкость рассматривается на двух уровнях:
– макроуровень (уровень всей экономики)
– продуктовый (отраслевой) уровень
На первом уровне это могут быть показатели природоемкости, отражающие макроэкономические показатели: затраты природных ресурсов (ресурса) на единицу валового внутреннего продукта, национального дохода и т. д. Измерение этих показателей может производиться как в стоимостной форме (руб. /руб.), так и в натурально-стоимостной (т/руб.). Например, на макроуровне показатель природоемкости валового внутреннего продукта (ВВП) можно определить как затраты используемых природных ресурсов (или ресурса) (N) на единицу ВВП:
Второй тип показателей природоемкости на этом уровне определяется как объем загрязняющих веществ Z на единицу ВВП:
Сравнение природоемкости российской экономики и развитых стран дают показательные результаты. Так, энергетические затраты (энергоемкость) на единицу конечной продукции в России больше по сравнению с развитыми странами в 2–3 раза (табл.1.3)
Таблица 1.3
Энергоемкость стран мира
Россия – северная страна, и поэтому расход энергии должен быть выше, чем в более южных. Однако такой разрыв в показателях энергоемкости нельзя объяснить только географическим местоположением, здесь существенную роль играет технологическое отставание.
Характерной для российской экономики является картина расходования лесных ресурсов на производство бумаги и картона по сравнению с ведущими лесными державами мира. Показатель природоемкости в этом случае равен частному от деления объема вывезенной древесины на объем производства бумаги и картона.
Таблица 1.4
Количество вывезенной древесины (м
) в расчете на производство 1 тонны бумаги и картона
По затратам лесных ресурсов на производство 1 т бумаги Россия превосходит развитые страны в 4–6 раз (табл.1.4), т. е. в стране для выпуска единицы бумажной продукции и картона требуется срубить в несколько раз больше леса, чем это требуется по современным технологиям.
1.3. Структурная перестройка экономики России
Необходимость решения задач структурной перестройки экономики России делает актуальным определение новых концептуальных подходов к формированию и управлению выполнением крупных научно-технических проектов и целевых комплексных программ, направленных на развитие и применение новых технологий. Ориентация современного механизма реализации проекта на его оценку с точки зрения потребителя (заказчика) требует учета возможных изменений основных параметров проекта во время его подготовки и в ходе выполнения в связи с изменением, например, условий рыночного спроса, финансирования проекта и т. п. В связи с этим в разработках и реализации основных фаз жизненного цикла проектов возникают проблемы в принятии правильных, наиболее эффективных с экономической и технической точек зрения управленческих решений. В особенности эти проблемы актуальны для наукоемких отраслей, таких как электронная, аэрокосмическая, судостроительная, сложное аппарато- и приборостроение и другие.
В сфере научных исследований и разработок изменение содержания планирования выражается, прежде всего, в усилении координирующих начал центров управления программами и отмического стимулирования наиболее эффективных из них. В то же время, сама процедура планирования, становясь менее детерминированной, резко усложняется, поскольку она должна, сохраняя определенную логику и творческую сущность, предусматривать возможность и необходимость повторения отдельных этапов планирования, возврата к каким-то исходным моментам программы и повторения всех расчетов с учетом новых целей и условий. Таким образом, планирование в новых условиях хозяйствования и управления должно быть максимально гибким, адаптивным к меняющимся внешним условиям и целевым установкам хозяйствования и развития техники.
Выход в преодолении этих проблем видится в создании специальных компьютерно-ориентированных процедур формирования и управления проектом или программой в целом, оценки состояния их выполнения и рассогласования, принятия управленческих решений в соответствии с техническими и конструктивно-технологическими особенностями отдельных мероприятий проекта, экономическими обоснованиями и оценками их реализуемости и эффективности.
Достаточно четко определяются общие качественные характеристики проекта или программы: динамическая сбалансированность между запасами ресурсов и потребностями в них; продолжительность достижения целей проекта; стоимостные характеристики, связанные с уровнем затрат и прогнозируемого эффекта, эффективностью инвестиций; рентабельность и другие показатели. На практике сбалансированность является одним из важных критериев оценки качества проекта или программы. Однако общая оценка вариантов реализации планируемых работ и мероприятий по их сбалансированности и согласованности является недостаточной мотивационной основой методов принятия эффективных управленческих решений.
В настоящее время Россия стоит перед выбором стратегии развития в XXI веке. По оценкам экспертов страна обладает 28 % мировых минерально-сырьевых запасов и к 2015 г. увеличит их внутреннее потребление и внешние поставки в два раза. Пути развития на этой основе приведут к некоторому росту ВВП, но радикальное улучшение экономического благосостояния общества не произойдет – по этому показателю на душу населения Россия сейчас отстает в десятки раз от высокоразвитых стран мира. Значит, как уже было отмечено выше, нужны иные подходы, присущие высокоразвитым экономикам.
Объем мирового рынка наукоемкой продукции сегодня составляет более 2,3 трлн. долл. (доля России – 0,3 %) и через 15 лет достигнет 4 трлн. долл. Один процент этой суммы примерно равен потенциальному нефтегазовому экспорту.
По прогнозным оценкам Национального института авиационных технологий (НИАТ РФ) российские наукоемкие технологии (так называемые макротехнологии, представляющие собой совокупность знаний и производственных возможностей для выпуска конкретной продукции – самолетов, реакторов, судов и т. д.) обладают следующими потенциальными возможностями (табл.1.5 [8]):
Таблица 1.5
Рынок макротехнологий России (в млрд. долл.)
1.4 Экономические аспекты технологического развития
Основой современного социально-экономического развития страны является ее научно-технический потенциал, который служит предпосылкой перехода общества в постиндустриальную информационную эпоху. Эта проблема представляет чрезвычайную важность для современной России. Безотлагательность перехода ее экономики на инновационный путь развития требует мощной активизации инновационной деятельности, создания соответствующего научно-технического потенциала. Это позволит реорганизовать национальное хозяйство на основе наукоемкого производства, повернуть вспять тенденцию огромного и все нарастающего отставания России от развитых стран мира в различных сферах – экономической, социальной, современных технологий (электроники, вычислительной техники, программных средств, телекоммуникаций, роботостроения, информационных услуг), организации управления. По данным Министерства образования и науки, удельный вес России на мировом рынке продукции наукоемких отраслей составляет около 0,3 %, в то время как этот показатель для США равняется 36 %, Японии – 30 %, Китая – 6 %, Германии – 16 % [1]. Основная доля в затратах на инновации российских предприятий (свыше 60 %) приходится на приобретение машин и оборудования, зачастую устаревших моделей, вместо собственно инновационной деятельности предприятий – разработки и освоения новой продукции.
Усиленное внимание к исследованию проблем развития промышленного производства в России вызвано тем, что предстоит напряженная работа по органичному и достойному вхождению российской экономики в мировое хозяйство. Преодоление отставания практически во всех отраслях и производствах предполагает усиление инновационного характера предпринимательской деятельности, формирование особой инновационной сферы с присущими ей субъектами.
Приоритетной задачей в этой связи становится формирование национальной экономической системы, представляющей собой совокупность институтов, занимающихся производством и трансформацией научных знаний в новые виды конкурентоспособной продукции и услуг. Целью этой системы является обеспечение социально-экономического развития страны на современном уровне с переориентацией производства от приоритета сырьевых отраслей, занятых добычей и первичной переработкой сырья, к экономике знаний и инноваций.
Инновационный процесс, т. е. процесс создания, распространения и потребления субъектами национального хозяйства научно-технических, производственных, организационных, управленческих и других новшеств, является основным содержанием модернизации экономики и общества в целом. Это справедливо и для такого понятия, как научно-технический прогресс, широко применяемого для описания различий в экономическом развитии тех или иных стран.
В начале третьего тысячелетия человеческий и научно-технический прогресс превратился в основной фактор экономического развития. Опыт экономического роста в развитых странах свидетельствует о том, что наибольший успех ими достигается при вложении инвестиций в человека – новые знания, воплощенные в образовании, новых технологиях и оборудовании, организации и управления. На их долю в этих странах приходится от 70 до 90 % прироста ВВП. Все это свидетельствует о том, что единственно приемлемым для России типом развития, потенциально обладающим реальной перспективой на будущее, является инновационный. В ином случае возникает опасность подрыва основ экономической безопасности, самостоятельного и устойчивого развития страны.
Интенсивность научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ во многом определяет сегодня уровень экономического развития: в глобальной экономической конкуренции выигрывают страны, которые обеспечивают благоприятные условия для развития человека, научных исследований и научно-технического прогресса. В этой сфере велика роль государства.
Проблемы освоения современных технологий в производстве являются ключевыми для большинства индустриально развитых стран мира. Меры, принимаемые для реализации национальной научно-технической и инновационной политики этих стран, направлены на обеспечение технологической безопасности, повышение конкурентоспособности высокотехнологичных производств, регулирование доступа зарубежных конкурентов к информации о передовых научно-технических достижениях. Роль государства не ограничивается традиционными рамками поддержки фундаментальной науки и целевых исследований, а напрямую ориентирована на обеспечение экономического роста и конкурентоспособности национального хозяйства.
Наибольший вклад в будущую прибыль дают те стадии инновационного цикла, которые связаны с нематериальными компонентами – научными исследованиями и опытно-конструкторскими разработками, использованием прав на интеллектуальную собственность, эффективным управлением на всех этапах жизненного цикла продукта. Именно здесь монопольное обладание теми или иными знаниями позволяет создать значительную добавочную стоимость, которая затем может трансформироваться в сверхприбыль. Этот вклад знаменитый австрийский ученый Й. Шумпетер в своей работе «Теория экономического развития» называет инновационной премией, и его с определенной долей условности можно назвать инновационной рентой.
Инновационная деятельность сопровождается становлением новых комбинаций факторов развития, которые выходят за рамки обновления процесса производства в привычном смысле и связаны с изменением, трансформацией производства, рынка, человеческого потенциала. Сюда можно отнести:
– формирование человеческого капитала как особого фактора экономического развития;
– внедрение продукции с новыми свойствами;
– использование новой техники или улучшенной техники, новых или улучшенных технологических процессов, нового рыночного обеспечения производства (покупка – продажа);
– появление новых рынков сбыта;
– использование нового вида сырья;
– изменения в организации управления производством и его материально-техническом обеспечении.
Все это приводит к тому, что инновационный процесс встраивается в систему общественного воспроизводства, а экономика становится открытой инновационному пути развития.
1.5 Инновационная система постиндустриальной экономики
Уже несколько веков Россия, располагая уникальными природными и интеллектуальными богатствами, отстает от наиболее развитых стран по уровню технологии, производительности труда и качеству жизни населения на 40–50 лет. Сегодня соревнование идет на разных полях. Развитые зарубежные страны живут в постиндустриальном обществе, используя 5-й и 6-й технологические уклады, считая от промышленной революции XVIII в. Россия до сих пор живет в индустриальной экономике, где преобладают технологии 3-го, в лучшем случае 4-го уклада, характерные для середины прошлого века. Сократить отставание, копируя чужие достижения, уже нельзя, нужен прорыв.
Нужен ли России и возможен ли переход к постиндустриальной информационной экономике? Какова роль государства и рыночного механизма в создании необходимой для этого перехода инновационной системы? Как реформировать социальные институты, обрекшие Россию на отставание? Эти вопросы широко обсуждаются в литературе.
Впервые термин «постиндустриальное общество» был употреблен в труде Даниела Белла «Грядущее постиндустриальное общество», который был опубликован в 1973 г.
Белл выделяет три типа общества: доиндустриальное, индустриальное и постиндустриальное. Доиндустриальное общество организовано вокруг взаимодействия человека с природой: ресурсы обеспечиваются добывающими отраслями промышленности, а общество подчиняется законам снижающейся отдачи и низкой производительности. Индустриальное общество – это взаимодействие человека с преобразованной природой, которое основано на взаимоотношениях человека и машины и использует энергию для превращения естественной окружающей среды в техническую. Постиндустриальное общество основано на «игре между людьми», в которой на фоне машинной технологии доминирующую позицию занимает технология интеллектуальная, основанная на информации.
Постиндустриальное общество основано на услугах. Если индустриальное общество определяется через количество товаров, определяющее уровень жизни, то постиндустриальное общество характеризуется качеством жизни, измеряемым услугами и различными удобствами, – здравоохранением, образованием, отдыхом и культурой. Неадекватность рынка для удовлетворения потребностей людей в нормальном окружении, равно как в лучшем здравоохранении и образовании, ведет к развитию функций государственной и муниципальной власти. Рост технических потребностей и профессионального мастерства делает образование, и в частности доступ к высшему образованию, условием вхождения в постиндустриальное общество. Информация становится основным ресурсом, а внутри организации – источником силы. Профессионализм превращается в основной критерий общественного положения. Постиндустриальное общество в той же мере является информационным обществом, в какой индустриальное общество – товаропроизводящим.
Постиндустриальное общество представляет собой общество знаний в двояком смысле:
Во-первых, источником инноваций все в большей степени становятся исследования и разработки, основанные на теоретическом знании.
Во-вторых, прогресс общества однозначно определяется успехами в области знания.
В индустриальном обществе главной экономической проблемой была проблема капитала: как институционализировать процесс накопления достаточных сбережений и превратить их в инвестиции. В постиндустриальном обществе главная проблема заключена в организации науки, а важнейшим институтом становится университет или научно-исследовательская лаборатория. Постиндустриальное общество является также коммунальным обществом, где социальной единицей выступает скорее отдельное сообщество, нежели индивид, и целью служит достижение «социального решения», отличного от простой суммы индивидуальных решений. Как игра между людьми общественная жизнь становится сложнее, поскольку множатся политические требования и гражданские права, а быстрота социальных перемен и норм поведения стирает традиционные ценности.
Эволюция технологических укладов. Ученые, изучающие проблемы социально-экономического развития стран, пришли к выводу, что, во-первых, развитие происходит волнообразно, в соответствии с теорией длинных волн Н. Кондратьева, во-вторых, уровень социально-экономического развития определяется воздействием множества факторов: технологических, социальных, политических, культурных и др., в-третьих, движущей силой развития страны является уровень технологического и информационного развития.
Например, И.В. Липсиц и А.А. Нещадин [2] отмечают, что согласно теории длинных волн Н. Кондратьева научно-техническая революция развивается волнообразно с циклами протяженностью примерно в 50 лет. Известно 5 технологических укладов (волн).
Первая волна (1785–1835 гг.) сформировала технологический уклад, основанный на новых технологиях в текстильной промышленности, использовании энергии воды.
Вторая волна (1830–1890 гг.) связана с развитием железнодорожного транспорта и механического производства во всех отраслях на основе парового двигателя.
Третья волна (1880–1940 гг.) базируется на использовании в промышленном производстве электрической энергии, развитии тяжелого машиностроения и электротехнической промышленности на базе использования стального проката, новых открытий в области химии. Были внедрены радиосвязь, телеграф, автомобили, самолеты, начали применяться цветные металлы, алюминий, пластические массы и т. д. Появились крупные фирмы, картели, тресты. На рынке господствовали монополии и олигополии. Началась концентрация банковского и финансового капиталов.
Четвертая волна (1930–1990 гг.) сформировала уклад, основанный на дальнейшем развитии энергетики с использованием нефти и нефтепродуктов, газа, средств связи, новых синтетических материалов. Это эра массового производства автомобилей, тракторов, самолетов, различных видов вооружения, товаров народного потребления. Появились и широко распространились компьютеры и программные продукты для них, радары. Атом используется в военных и затем в мирных целях. Организовано массовое производство на основе фордовской конвейерной технологии. На рынке господствует олигопольная конкуренция. Появились транснациональные и межнациональные компании, которые осуществляли прямые инвестиции на рынках различных стран.
Пятая волна (1985–2035 гг.) опирается на достижения в области микроэлектроники, информатики, биотехнологии, генной инженерии, новых видов энергии, материалов, освоения космического пространства, спутниковой связи и т. п. Происходит переход разрозненных фирм к единой сети крупных и мелких фирм, соединенных электронной сетью на основе Интернета, осуществляющих тесное взаимодействие в области технологии, контроля качества продукции, планирования инноваций, организации поставок по принципу «точно в срок».
Каждый из укладов в своем развитии проходил различные стадии, отличающиеся мерой его влияния на общий экономический рост в стране. Устаревшие уклады, теряя свое решающее влияние на темпы роста, оставляли в составе национального богатства страны созданные производственные, инфраструктурные объекты, культурное наследие, знания и т. п.
Продолжительность некоторых волн больше 50 лет в связи с совпадением периода спада уходящей волны с периодом роста новой волны. В связи с ускорением НТП в будущем продолжительность волн (укладов) будет сокращаться.
Экономическая и технологическая история XXI века предстает, с точки зрения кондратьевской теории, следующим образом: начало XX века связано со становлением IV технологического уклада, локомотивными отраслями которого были массовое производство, тяжелое машиностроение, автомобилестроение, самолеты, электрические машины. Истинный смысл сталинских пятилеток, советской программы индустриализации, состоял в освоении возможностей IV технологического уклада. Еще в далекие 30-е годы XX века И.В. Сталин предвидел, что Вторая мировая война будет войной моторов, и оказался прав. Победа определилась тем, кто сможет их сделать больше, лучше и эффективно использовать.
Локомотивами V технологического уклада в начале XXI века стали компьютеры, малотоннажная химия, телекоммуникации, электроника, Интернет. Россия, втянувшаяся в бесплодные разрушительные реформы, упустила возможности, предоставленные отраслями этого уклада. Именно эти возможности позволили взлететь экономике Японии и Южной Корее.
С системной точки зрения, причина нынешнего мирового финансового кризиса состоит в том, что отрасли V технологического уклада, по-видимому, станут биотехнологии, нанотехнологии, новая медицина, робототехника, высокие гуманитарные технологии, полномасштабные системы виртуальной реальности, новое природопользование. Именно сейчас, в эти несколько решающих лет, происходит «Пересдача карт будущего». Решается, какие страны и регионы станут продавцами, а какие покупателями, кому в ближайшие 40 лет суждено быть ведущим, а кому ведомым. Именно сейчас мир проходит точку бифуркации, выбирает один их альтернативных сценариев своего будущего развития.
По оценкам, которые делаются в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (и согласуются с оценками многих экспертов), развитые страны переведут значительную часть своей промышленности на рельсы VI технологического уклада в 2014–2018 гг. Отсюда ясна важнейшая задача российской модернизации – вскочить в последний вагон уходящего поезда VI технологического уклада. Это не вопрос экономической выгоды и даже не вопрос национальной безопасности. Это вопрос самого существования нашей страны!
Структура технологического уклада. Академик С. Глазьев, определяя технологический уклад как целостную устойчивую совокупность связанных между собой производств, в рамках которой происходит замкнутый цикл, состоящий из добычи первичных природных ресурсов, всех стадий их переработки и выпуска соответствующих конечных продуктов, считает, что его ядром выступает определенный набор базисных технологических процессов, лежащих в основе базисных технологических совокупностей и сопряженных посредством дополняющих технологических процессов, применяемых в течении достаточно длительного периода времени фактически во всех отраслях экономики, а также базовый комплекс отраслей экономики и определенный тип инфраструктуры.
Таким образом, структура технологического уклада включает три элемента: базисные технологии, базовый комплекс отраслей и инфраструктуру.
Ю.В. Яковец [6,7], определяя технологический уклад как совокупность взаимосвязанных научно-технических направлений, выражающих ядро, генотип определенного этапа в развитии технической базы общества считает, что структура технологического уклада представляет собой научно-технические направления, охватывающие три основных элемента:
– ядро или базовые инновации, наиболее полно отражающие качественные признаки уклада;
– направления производственной техники, которые образуют основу перестройки сферы материального производства – орудий и средства труда, источников энергии, транспорта;
– направления непроизводственной техники, используемой в сфере услуг, в личном потреблении, а также в военном деле.
К ядру V технологического уклада он относит микроэлектронику, микропроцессорную технику; генную инженерию, биотехнологии; информатизацию первого уровня: компьютеризация, базы и сети данных.
В число производственных технологий соответственно входят: робототехника, гибкие системы; малоотходные технологии; энергосберегающие технологии, газ, АЭС; новые материалы, композиты, керамика, пластмассы; промышленные биотехнологии; телекоммуникации, космическая связь; базы данных, информационные системы.
Технологии непроизводственной сферы: компьютерная наука, САПР (система автоматизированного проектирования), АСУ (автоматизированная система управления), компьютеризация, лазерные технологии, биомедикаменты; коммерческие информационные системы, информационные услуги; информационные технологии в образовании и культуре; бытовая радиоэлектроника.
По данному прогнозу (табл.1.6) ядром VI технологического уклада, вероятнее всего, будут наноэлектроника, IT-технологии, фотоника, генная инженерия и биотехнология животных, а затем и человека; содержательные информационные системы глобального уровня (научные, экологические, образовательные, социокультурные). Что касается эпицентра волны базисных инноваций, то, скорее всего, лидеры пятой волны – США, Западная Европа, Япония и Австралия – в основном сохранят свое лидерство, но к ним будут приближаться и новые индустриальные страны – Южная Корея, Китай, Сингапур, Бразилия. На дальнейшей периферии технологического переворота будут находиться большинство стран африканской, мусульманской и латиноамериканской цивилизаций.
Таблица 1.6
Ядро VI технологического уклада
С.Ю. Глазьев, Д.С. Львов, Г.Г. Фетисов [8] в технологическое ядро V технологического уклада включает Японию, США, Германию, Швецию, страны ЕЭС, Канаду, Южную Корею, Австралию. К элементам V технологического уклада относятся следующие.
Ядро технологического уклада: электронная промышленность, вычислительная техника, программное обеспечение, авиационная промышленность, телекоммуникации, оптические волокна, роботостроение, информационные услуги, производство и потребление газа.
Ключевой фактор уклада: микроэлектронные компоненты.
Формирующееся ядро нового технологического уклада: биотехнологии, космическая техника, тонкая химия.
Основные преимущества по сравнению с предыдущим IV технологическим укладом: индивидуализация производства и потребления, повышение гибкости и расширение разнообразия, преодоление экологических ограничений на энерго – и материалопотребление на основе автоматизации производства, деурбанизация размещения производства и населения в малых городах на основе новых транспортных и телекоммуникационных технологий и др.
В.И. Маевский [8] структуру ядра технологического уклада рассматривает с позиций экономической генетики и трактует ее как «… набор машиностроительных и строительных отраслей, обладающих способностью, с одной стороны, своим совместным действием воспроизводить в натуре самих себя, с другой стороны, создавать орудия труда для других отраслей машиностроения (не участвующих в вещественном саморазвитии) и для всех отраслей хозяйства».
Ю.В. Перевалов [8] к специфическим характеристикам современных технологий относит следующие:
• узкая специализация;
• быстрая устареваемость;
• необходимость постоянного развития;
• высокая рискованность финансовых ресурсов;
• быстрая распространяемость по всему миру;
• разработка и внедрение «ноу-хау»;
• развитие при тиражировании;
• невозможность распространения только с помощью документации и др.
Эти свойства создают неопределенность и неравномерность НТП, постоянное появление «ниш», в которые могут встроится аутсайдеры, сложность сохранения позиций лидерства и монополизма в технологической сфере.
Используя разработанные в мире передовые технологии, отмечает Ю.В. Перевалов, можно перейти лишь на стадию инвестиционного развития. Стадия инновационного развития предполагает определенный технологический монополизм, получаемый в результате собственных разработок и изобретений.
Однако уже в начале XXI в. развитие науки и техники будет не целью, а средством социально-экономического развития стран.
Как отмечает Ю.Г. Волков [9], будущее человечества должно быть связано не с технотронным обществом, а с гуманистическим обществом, основанным на достоинстве, знаниях, свободе личности. Гуманист – это и есть достойный человек, стремящийся к знаниям, добру и красоте.
Важнейшей, определяющей основой гуманистического общества будет являться идеологическая структура – определенная система философских, научных, художественных, нравственных, правовых, политических, экономических, социологических знаний и ценностей о мире, о месте человека в нем, о смысле жизни и личности в мироздании
В процессе становления гуманистического общества должна осуществляться переориентация общества с производства материальных благ на производство духовных ценностей. Поэтому одной из главных задач общества гуманизма является производство знаний. Высшей целью общества является формирование и развитие личности.
Например, в промышленно развитых странах накопление человеческого капитала в конце XX в. в 3–4 раза превысило накопление капитала в материально-вещественной форме, значительно возросли расходы на строительство новых музеев, библиотек, театров, спортивных сооружений.
1.6. Россия в преддверии постиндустриальной информационной экономики
За последние годы Россия добилась успехов в макроэкономике. Профицит бюджета позволил увеличить золотовалютные резервы, создать стабилизационный фонд, сделать устойчивым курс рубля, с опережением платить долги России и бывших братских республик, хотя заводы и порты, построенные на эти деньги, находятся теперь за рубежом.
В 2007 г. ВВП России вернулась на уровень 1990 г. – года начала реформ. По расчетам Всемирного банка по размерам ВВП (582 млрд. долл.) Россия в 2004 г. была на пятнадцатом месте в мире (позади стран большой семерки, а также Китая, Испании, Индии, Южной Кореи, Мексики, Австралии и Бразилии) [4]. Если считать по паритету покупательной способности, экономика России – на 10-м месте в мире, впереди Канады. По темпам роста ВВП Россия опережает многие крупные страны (Россия – 6 %, США – 3 %, Франция, Италия и Германия – менее одного процента). По душевому ВВП (8,9 тыс. долл. в год) Россия занимает 86-е место среди 231 страны, опережая Казахстан (6,3), Беларусь (6,1), Украину (5,4) и другие страны СНГ. Россия лишь к 2008 г. вернулась по продукции обрабатывающей промышленности, инвестициям и НИОКР на уровень двадцатилетней давности, который другими странами давно пройден.
Основные черты постиндустриальной информационной экономики исследованы в работах отечественных и зарубежных авторов. Профессор Л.С. Бляхман [4] выделяет десять основных черт этой экономики:
1. Научная, техническая и производственная революции, что означает воздействие средств труда не на поверхностные свойства, а на физико-химическую, атомно-молекулярную и генную структуру предмета труда.
2. Глобализация – развитие мирового рынка информации и технологий, товаров и услуг, капиталов, рабочей силы, выбросов в окружающую среду на базе Интернета и электронной торговли.
3. Изменение качества экономического роста – переход на информационную экономику. Страны с такой экономикой получают более 80 % прироста ВВП за счет созданных ими новых знаний, воплотившихся в новые продукты, технологии, методы организации производства и управления.
4. Изменение структуры общественного богатства. Богатство это включает невоспроизводимые природные ресурсы, производственные активы, человеческий и управленческий капитал (см. раздел 1.2).
5. Изменение структуры общественных потребностей и мирового рынка. За последнее пятилетие доля рынка высоких технологий в общем объеме мировой торговли выросла с 20 до 25 %. Доминирующую роль на этом рынке (2,5 трлн. долларов) занимают США (39 %) и Германия (16 %), растет доля Южной Кореи, Китая, ставшего крупнейшим экспортером бытовой техники, Индии (программное обеспечение и компьютерные услуги) и других стран. Доля России на этом рынке за последние 15 лет резко сократилась и составляет менее 1 %. В России трудятся около 10 % научных работников мира, им принадлежит 7–8 % публикаций по естественным и техническим наукам, но эта информация бесплатно используется зарубежными компаниями. Россия экспортирует не только природное, но и научное сырье.
6. Превращение сферы услуг в основную (60–70 %) сферу занятости и производства ВВП. По оценке экспертов, если исключить эффект трансферных цен, доля сферы услуг в России составляет лишь 40 %, причем в ней преобладают торговые и посреднические, а не инжиниринговые и другие инновационные услуги.
7. Появление нового класса работников, управляющих знаниями (knowledge worker), – творческих, обладающих развитым интеллектом специалистов, способных к самостоятельному поиску и анализу огромных массивов информации, к самостоятельному обоснованию, принятию и реализации инновационных решений.
8. Основным звеном экономики становится не предприятие, специализированное на определенных видах продукции или стадиях технологического процесса, а транснациональные интегрированные бизнес-группы (ИБГ), а также предпринимательские сети.
9. Возрастание роли общественных благ и производящих их отраслей образования, здравоохранения, культуры, социальных услуг, которые относятся преимущественно к некоммерческому или государственному сектору экономики.
10. Основой конкурентоспособности стала собственность на нематериальные активы, которые часто невозможно отделить от их носителей и экспроприировать.
Постиндустриальную экономику нельзя противопоставлять индустриальной. До 2001 года ряд зарубежных авторов полагал, что «новая экономика» имеет совершенно иные законы и с кризисами покончено. В 2006–2010 гг. российский ВВП рос быстрее мирового (соответственно 5,5–6,0 и 4,3 %) за счет экспорта сырья (71 % общего экспорта) и вызванного этим потребительского спроса. Быстро расти (на 6–8 % в год) будут отрасли, не испытывающие влияния зарубежной конкуренции, – торговля (здесь развернутся зарубежные сети), транспорт и коммуникации, строительство, продажа и обслуживание недвижимости, пищевая промышленность (вслед за пивом и сигаретами и другие продукты в России будут производить иностранные компании). Рост добывающей промышленности замедлится, а в машиностроении останется в основном сборка иностранной техники.
Доказанных запасов нефти в России по оценкам экспертов хватит лишь на 18–20 лет, а разработка арктических запасов рентабельна лишь при сохранении нынешних цен, что маловероятно, учитывая бурное развитие водородной энергетики. По оценке Министерства природных ресурсов рентабельных запасов многих других видов сырья осталось на 10–15 лет. Инновационный потенциал – единственный способ сохранить роль России в Евразии. За последние 20 лет доля региональных объединений в мировом ВВП выросла с 27 до 75 %, а в экспорте – с 43 до 75 %. СН Г было инструментом цивилизованного развода, а теперь стало переговорной площадкой, но не полноценным экономическим союзом, СН Г не сцементируют льготные поставки газа: ФР Г платит за 1000 кубометров 160 долларов (правда, до недавнего времени две трети получали не производители, а перекупщики), страны Балтии – по 70–90, а ряд стран СН Г – по 40–60. Единственный способ навсегда связать нас (в хорошем смысле этого слова) – единая инновационно-образовательная система, предлагающая странам СНГ приспособленные к местным условиям нововведения, а их молодежи – нужную специальность в вузах, техникумах и ПТУ с правом последующей работы в России.
Эксперты ООН считают, что Россия не только должна, но и пока еще может создать инновационную экономику. Из 100 основных направлений науки по 17-ти Россия еще сохраняет лидерство, а по 22 может вернуть его за 5–7 лет. На Ганноверской выставке 2005 г. были представлены не имеющие мирового аналога биометрические и авиационные системы, фильтры для воды, микрочипы на основе нанотехнологий, базальтовое волокно для выпуска легких, жаропрочных и вечных труб и другие уникальные технологии.
По прогнозу Goldman Sachs к 2050 г. Китай, Индия, Россия и Бразилия опередят по совокупному ВВП шестерку нынешних постиндустриальных лидеров, Россия обгонит по уровню жизни Италию и Германию, а по размерам ВВП – также Францию и Великобританию. Но это произойдет лишь в том случае, если будет создана инновационная система. Велосипед российской экономики не имеет заднего хода и должен быстро двигаться вперед, чтобы не упасть.
1.7 Инновационная система как социальный институт
Инновационная система – организационно-экономический конкурентный механизм с соответствующей инфраструктурой, ориентирующий научные организации на достижение коммерческого и социального эффекта разработок, производственные организации – на постоянное обновление продукции, технологии, организации производства, труда и управления на основе использования этих разработок, а органы власти и гражданского общества – на развитие массовой инновационной активности.
Проблемы формирования и развития инновационной системы исследовали Л. Абалкин, Д. Львов, В. Маевский, Ю. Яковец, Б. Кузык [4] и ряд других авторов, в том числе Н. Бекетов, В. Семенов, В. Бузырев, А. Кот, С. Стрижков. Однако многие теоретические вопросы еще не разработаны. В индустриальной рыночной экономике инновационные системы создавались только на корпоративном уровне. У России нет особого опыта коммерциализации научных разработок. Яблочков создал электротехнику одновременно с Эдиссоном, но американец учредил корпорацию, привлек инвестиции, что позволило построить электростанцию и линию электропередачи. Попов опубликовал схему радиоприемника и передатчика раньше, чем Маркони, но итальянец запатентовал изобретение, выгодно продал патент созданной им компании, нашел рынок сбыта на британских судах, учредил дочерние фирмы по радиосвязи и производству оборудования в США. В итоге Нобелевскую премию получил Маркони и учредитель германского Телефункена, а о русском первопроходце никто не вспомнил.
В программе создания инновационной системы должны быть указаны ее цели, затраты и результаты, показатели динамики научного потенциала и эффективности его использования, необходимые институциональные и организационные преобразования. Цель системы – достижение и поддержание конкурентоспособности национальной и региональных экономик, предприятий и работников, т. е. их способности реализовать на мировом рынке товары и услуги, добавочная стоимость которых достаточна для обеспечения устойчивого экономического роста, обновления производства и повышения качества жизни народа. К сожалению, этими оценками до сих пор занимаются в основном зарубежные, а не российские центры. По данным The Global Competitiveness Report e World Economic Forum Россия занимала в2004 г. 59-е место среди 170 стран, она уступала Китаю (33) и Индии (46), хотя намного превосходит их по душевому ВВП, уровню жизни и образования населения. Низкие цены на российские экспортные продукты объясняются временными факторами – низкой оплатой труда, экономией на экологии и инвестициях, использованием результатов труда советских геологоразведчиков и конструкторов. В Индии в 2000–2004 гг. средняя зарплата проектных менеджеров выросла с 13,6 до 31,1 тыс. долл., программистов – с 4,1 до 6,6 тыс. долл. в год, при этом экспорт компьютерных программ и услуг вырос более чем в 5 раз (с 4,8 до 25,5 млрд. долл.), в Китае – в 76 раз (с 0,2 до 15 млрд. долл. – «Business Week» 14 августа 2005 г.). В России этот экспорт лишь к 2007 г. превысил 1 млрд долл.
1.8. Основные направления создания инновационной системы в России
1. Выбор 10–12 критически важных технологий (KBТ) в области энергетики, авиации и космонавтики, новых материалов, плазменных, лазерных, информационных, нано – и биотехнологий, которые государство обязуется всемерно поддерживать и пропагандировать, финансировать развитие инфраструктуры. Россия не может размазывать вложения по всем 50–55 признанным в мире КВТ (45–46 из них монополизировали 7 ведущих стран), не может разрабатывать и выпускать, как это было раньше, все типы летательных аппаратов. Нельзя также декретировать государственные инвестиции на 182 направления фундаментальных и 3700 – прикладных исследований, как это было до сих пор. В то же время по прорывным КВТ необходимо не копировать и догонять другие страны, а добиваться опережающего прорыва.
Так, в военной области планируется не только совершенствование боевых платформ (танков, судов, самолетов), но, прежде всего, оснащение их средствами бесконтактного боя, высокоточного дистанционного поражения с помощью радиоэлектронных и космических средств разведки, защиты, целеуказания и управления боем, квантовых и лазерных технологий. Учет расходов и доходов от передачи этих технологий в гражданские отрасли и экспорта оружия позволит уйти от принципа «пушки вместо масла» при перевооружении армии.
Космические и авиационные технологии, в которые уже вложены десятки миллиардов долларов и труд целых поколений, остаются национальным приоритетом. Прорывными здесь являются криогенные авиакосмические системы на основе сжиженного природного газа и жидкого водорода. Российские разработки в этой области при условии достаточного финансирования и использования композитных материалов позволяют резко повысить экономичность и экологичность авиации, а также могут быть использованы в энергетике, металлургии, химии, других видах транспорта.
Нанотехнологии позволяют не только революционным образом расширить номенклатуру материалов, и создать новую отрасль экономики, новую медицинскую и другую технику, открыть совершенно новые перспективы для малого инновационного бизнеса, избавив его от громоздкого оборудования и дорогостоящих зданий. Прорывные технологии в энергетике связаны прежде всего с водородными и метановодородными технологиями, топливными элементами, новыми способами использования солнечной, ветровой и приливной энергии.
2. Мониторинг инновационного развития. О динамике научного потенциала свидетельствуют показатели развития человеческого капитала, объема и структуры вложений в НИО КР, число публикаций и патентов, развитие информационных технологий и средств связи. Россия в 90-е годы потеряла 54 % (1 млн) исследователей, средний возраст оставшихся превысил 49 лет. Если в 1990 г. зарплата в этой сфере была на 12 % выше, то сейчас она намного ниже средней и в 40–50 раз ниже, чем в развитых зарубежных странах. Тем не менее, число исследователей в России на одну тысячу занятых в экономике практически такое же, как в странах ОЭСР (6,5 и 6,6). В России сохранились НИИ мирового класса, коллективы компетентных ученых и инженеров, хорошее качество школьного, а в ведущих вузах и высшего, естественного и математического образования.
В последние годы растут затраты на НИО КР, хотя доля частного сектора составляет всего 20 % (в странах ОЭСР – 55 %, в Японии – 70 %). По общей сумме затрат Россия находится на уровне Тайваня, Италии и Бразилии, намного уступая лидерам – США (282 млрд долл. в 2003 г.), Японии (104 млрд долл.), Китаю (60 млрд. долл), Германии (54 млрд долл.) и Франции (30 млрд долл.).
К ведущим экономикам, которые используют, в основном, собственные, а не заимствованные или скопированные технологии, относят те, где число патентов на 1 миллион жителей выше 15. К ним относятся США, Япония, страны ЕС, Канада, Австралия, Израиль, Швейцария. За последние годы в эту группу вошли Тайвань, Сингапур и Южная Корея, а Россия, напротив, переместилась в группу второстепенных по степени инновативности экономик. Доля России в мировом фонде публикаций сократилась с 19 до 8 %, хотя, если учитывать бывших россиян, которые работают за рубежом, это число даже увеличилось. Эти люди помогли создать вертолетостроение в Южной Корее, производство недорогих беспилотных самолетов, способных выследить и уничтожить террористов в Израиле. Они составляют четверть кадров в знаменитой Силиконовой долине. Ежегодные потери России от утечки мозгов оцениваются в 50 млрд. долл., между тем для модернизации российской науки, по оценке академика Д. Львова, достаточно 5 млрд. долл.
Об эффективности использования научного потенциала свидетельствует производительность труда, в том числе в высокотехнологичном секторе, доля научно-технического прогресса в приросте ВВП, а высокотехнологичной продукции – в общем производстве и экспорте, доля страны на мировом рынке высоких технологий, число предприятий, разрабатывающих и осваивающих нововведения. В России к их числу относятся всего 10–12 %, причем речь идет часто лишь о закупке бывшего в употреблении зарубежного оборудования, а в США и Японии – 80 % фирм.
3. Реформа российской науки, которая финансируется в основном из бюджета и практически отделена от производства. Коммерческой инновационной деятельностью в США занимаются 75 %, а в России только 6 % НИИ. Из 450 институтов РАН по оценке Министерства образования и науки эффективно работает не более 50. Предстоит ликвидировать разделение науки на академическую, вузовскую, отраслевую и заводскую, а организаций – на научные, конструкторские, проектные и технологические. Основным звеном новой системы станут комплексные организации, способные предложить заказчикам не научный отчет или техническую документацию, а реализацию проекта «под ключ», включая заказ и монтаж оборудования. Они будут выступать заказчиками или вступать в альянсы с автономными некоммерческими институтами и университетами. Акционирование многих государственных НИИ позволит им наряду с фундаментальными исследованиями на основе грантов легально выполнять коммерческие заказы. Средства при этом выделяются не учреждению на основе фиксированного штатного расписания, а конкретной научной группе во главе с признанным лидером за выполнение конкретного проекта.
За рубежом академические институты давно объединены с университетами. Инновационно-образовательные центры становятся основой региональных кластеров, наподобие Силиконовой долины в США, а фирмы ежегодно посылают туда своих сотрудников на обучение. В России за последние годы создано более 300 юридических (90 из них в Москве) и еще большее число экономических вузов и факультетов. Половина выпускников не находит и даже не ищет работу по специальности. Упорядочение сети вузов позволит найти средства для воссоздания разрушенного профтехобразования, без которого не заработает инновационная система.
Необходимо законодательно определить механизм передачи государственной интеллектуальной собственности малому инновационному бизнесу. Тогда специалисты не будут ожидать подачек от государства, а сами заработают деньги за счет развития и коммерческого использования этой собственности. Исчезнет поле деятельности для фирм, которые скупают и контрабандой увозят технические идеи.
Развитие малого инновационного бизнеса особенно важно в условиях, когда крупные торговые сети вытесняют частников из торгового, челночного и ресторанного бизнеса. Нужна программа переориентации малого бизнеса на инновации. Целесообразно освободить его на стартовый период от налогов, как это делается в Казахстане.
4. Стимулирование инновационной активности предприятий на базе реальной конкуренции, рыночного ценообразования и дифференцированного налогообложения. Самое слабое место российской рыночной системы – отсутствие конкуренции, обеспечивающей победу передовых технологий над отсталыми. «Широко процветает практика предоставления индивидуальных налоговых и других льгот, а также необоснованных преференций при распределении подрядов, финансовых и материальных ресурсов. За этим, как правило, стоят интересы конкретных чиновников», – эти слова В.В. Путина, сказанные в сентябре 2005 г., относятся не только к Южному федеральному округу, но и к другим регионам, где рынок монополизировали фирмы, принадлежащие родственникам, друзьям или спонсорам главы администрации. Свою лепту в подавление конкуренции вносят вертикально интегрированные и государственные компании, которые безо всяких инноваций имеют конкурентные преимущества перед обычным бизнесом.
С 2006 г. расходы на НИО КР впервые исключены из налогооблагаемой базы, государство стало страховать некоммерческие риски при экспорте высокотехнологичной продукции, но этого недостаточно. Нужно хотя бы частично компенсировать процентную ставку по кредитам на обновление производства (их доля в банковском портфеле составляет всего 4 %), стимулировать вывод ценных бумаг на фондовый рынок (соотношение привлеченных и собственных средств у российских предприятий составляет один к двенадцати, а у зарубежных – один к одному), вернуть инвестиционную льготу при налогообложении.
5. Развитие инновационной инфраструктуры – посредников между разработчиками и коммерческими заказчиками. За рубежом на одного исследователя приходится 10, а в России – всего один менеджер информационно-маркетинговых, венчурных и других центров, которые отбирают идеи, патентуют, организуют финансирование и продвигают их на внутренний и внешний рынки. При этом организационно-финансовые аспекты инновационной системы тесно связаны с институциональными.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте роль и место технологий в экономическом развитии России.
2. Перечислите главные задачи государственной программы РФ «Национальная технологическая база».
3. Какова роль структурной перестройки экономики в решении экономических задач?
4. В чем причина технологического отставания и высокой ресурсо – и энергоемкости российской экономики?
5. Какие возможности дает стране реализация ресурсосберегающей политики во всех отраслях экономики?
6. Какова в настоящее время доля России на мировом рынке наукоемкой продукции?
7. Решение каких задач предполагает развитие инновационной деятельности в России?
8. Сколько отраслевых уровней сформировалось в настоящее время в экономике страны? Охарактеризуйте их.
9. Что такое природоемкость экономики? Какие показатели ее характеризуют?
10. Что такое природно-продуктовые вертикали?
11. Сравните технологическую и инновационную политику России и других государств (США, Западной Европы, Японии и др.). Приведите цифры.
12. Назовите и охарактеризуйте типы общества с точки зрения технологического развития.
13. Что такое информационное общество?
14. Что такое технологический уклад?
15. Поясните, как происходила эволюция технологических укладов.
16. Какова структура технологического уклада?
17. Что является движущей силой («локомотивом») IV и V технологических укладов?
18. Какие отрасли экономики станут ведущими отраслями V технологического уклада?
19. Охарактеризуйте ядро VI технологического уклада. Какие проблемы развития страны при этом будут решаться? Возможные варианты решения?
20. На какие группы делятся страны мирового сообщества с точки зрения уровня развития, международной кооперации и интеграции?
21. Каковы специфические характеристики современной технологии?
22. Какова главная задача становления гуманистического общества?
23. Выделите особенности современной технологии в России:
а) преобладание в структуре экономики доли добывающих отраслей;
б) преобладание в структуре экономики доли перерабатывающих отраслей;
в) высокая ресурсоемкость;
г) низкая энергоемкость;
д) высокая доля России на мировом рынке наукоемкой продукции;
е) низкая доля России на мировом рынке наукоемкой продукции.
24. В чем причина технологического отставания России?
а) высокий уровень обеспеченности российской экономики природными ресурсами;
б) ресурсорасточительные способы производства;
в) значительное отклонение в пользу развития отраслей добывающей промышленности;
г) недостаточное внимание к развитию научной технологической базы;
д) инвестирование наукоемких отраслей промышленности;
е) все ответы верны.
25. Доля России на мировом рынке наукоемких технологий:
а) 1 %;
б) 0,1 %;
в) 0,3 %;
г) 0,5 %;
д) 5 %.
26. Взаимодействие человека с преобразованной природой, которое основано на взаимоотношениях человека и машины и использует энергию для превращения естественной окружающей среды в техническую характерно для общества:
а) доиндустриального;
б) индустриального;
в) постиндустриального.
27. Общество, основанное на услугах, где доминирующую позицию занимает интеллектуальная технология, базирующаяся на информации, – это общество:
а) доиндустриальное;
б) индустриальное;
в) постиндустриальное.
28. Развитие тяжелого машиностроения и электротехнической промышленности, использование стального проката, открытий в области химии, внедрение радиосвязи, телеграфа, автомобилей, самолетов – это сущность? технологического уклада:
а) III;
б) IV;
в) V;
г) VI.
29. Развитие энергетики с использованием нефти и нефтепродуктов, газа, средств связи, синтетических материалов, массовое производство автомобилей, тракторов, различных видов вооружения, использование энергии атома – это сущность? технологического уклада:
а) III;
б) IV;
в) V;
г) VI.
30. Достижения в области микроэлектроники, информатики, биотехнологии, генной инженерии, создания новых видов энергии, материалов – это сущность? технологического уклада:
а) III;
б) IV;
в) V;
г) VI.
Раздел 2
СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ: ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ, ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ И ПРИЗНАКИ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
2.1. Технология и общественный прогресс
Основные (ключевые) термины – «СИСТЕМА» и «ТЕХНОЛОГИЯ». Термин «технология» происходит от греческого techne – искусство, мастерство, умение и logia – слово, учение. Под ТЕХНОЛОГИЕЙпринято понимать совокупность приемов и способов получения, обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов или изделий, осуществляемых в различных отраслях промышленности; это также научная дисциплина, разрабатывающая и совершенствующая приемы и способы получения продукции. Технологией (или технологическими процессами) называют также сами операции добычи, обработки, переработки, транспортирования, складирования, хранения, которые являются основной частью производственного процесса. В состав современной технологии включается и технический контроль производства. Технологией принято называть описание производственных процессов, инструкции по их выполнению, технологические правила, требования, карты, графики и др.
Современная технология предусматривает выбор максимально эффективного способа производства, высокопроизводительного оборудования, системы управления. Технологию обычно рассматривают в связи с конкретной отраслью производства – технологией горных работ, технологией машиностроения, технологи ей строительства – либо в зависимости от способов получения или обработки определенных материалов (технология металлов, технология волокнистых веществ, технология тканей и пр.). В результате осуществления технологических процессов происходит качественное изменение обрабатываемых объектов. Так, химическая технология основана на процессах, осуществляемых в результате химических реакций и ведущих к изменению состава, строения и свойств исходных продуктов; технология механической обработки в машиностроении связана с изменением формы и некоторых физических свойств обрабатываемых деталей. Важнейшие показатели, характеризующие технико-экономическую эффективность технологического процесса: удельный расход сырья, полуфабрикатов и энергии на единицу продукции; выход (количество) и качество продукции (изделий); уровень производительности труда; интенсивность процесса; затраты на производство; себестоимость продукции. Задачей технологии как науки является выявление физических, химических, механических и других закономерностей с целью определения и использования на практике наиболее эффективных и экономичных ресурсов. Так, предметом исследования и разработки в технологии машиностроения являются основы проектирования технологических процессов (виды обработки, выбор заготовок, качество поверхностей обрабатываемых изделий, точность обработки и припуски на нее, базирование заготовок); способы механической обработки поверхностей (плоских, фасонных и др.); методы изготовления типовых деталей (корпусов, валов, зубчатых и др.); процессы сборки (характер соединения деталей и узлов, принципы механизации и автоматизации сборочных работ); основы конструирования приспособлений.
Технология различных производств постоянно обновляется и изменяется по мере развития техники и инновационных про цессов. Совершенствование технологии всех отраслей и видов производств – важное условие ускорения технического прогресса в народном хозяйстве. Основные направления развития современной технологии: переход от прерывистых (дискретных, циклических) технологических процессов к непрерывным поточным процессам, обеспечивающим увеличение масштабов производства и эффективное использование машин и оборудования; внедрение «замкнутой» (безотходной) технологии. Для наиболее полного использования сырья, материалов, энергии, топлива особое значение приобретает совершенствование технологии добычи полезных ископаемых с целью повышения эффективности их извлечения из природной среды. Это даст возможность свести к минимуму или полностью ликвидировать отходы производства и осуществить мероприятия по оздоровлению окружающей среды. В обрабатывающих отраслях промышленности, особенно в машино- и приборостроении, внедрена в 1995 г. «Единая система технологиче ской подготовки производства» (ЕСТПП). Она предусматривает единый порядок разработки технологической документации применения типовых технологических процессов, унифицированного оборудования и стандартной оснастки. Реализация ЕСТПП позволяет в 2–2,5 раза сократить время на подготовку производства при одновременном повышении производительности труда и улучшении качества выпускаемой продукции.
Развитие техники и технологии связано с ростом производительности труда. Повышение производительности труда является главным, решающим критерием технического прогресса. Но технический прогресс нацелен и на развитие человека, и на организацию его условий труда, и на экологическую чистоту промышленного производства. Поэтому он имеет социальную значимость.
В новых условиях научно-технический прогресс (НТП) представляет собой процесс постоянного качественного обновления производства и создания новой техники, передовой технологии. Этот процесс влияет на благосостояние и всестороннее развитие всех членов общества.
Научно-техническая революция характеризуется крупнейшими скачками в совершенствовании орудий труда, переходом к автоматам, автоматизированным поточным линиям, промышленным роботам, автоматическим системам управления с использованием компьютерной техники.
НТП имеет определенные закономерности. Он играет ведущую роль в развитии современного общественного производства. Когда наука была мало связана с производством, она только теоретически объясняла уже сложившиеся технологические процессы. Теперь наука разрабатывает теорию того или иного технологического процесса, ищет пути создания новой техники и технологии средств механизации и автоматизации. Развитие фундаментальных и прикладных наук опережает развитие техники и технологии, а следовательно, и общее развитие общественного производства.
С одной стороны, НТП оказывает положительное влияние на развитие экономики, с другой – развитие экономики влияет на развитие науки, техники, технологии. Эффект, полученный от научно-технического прогресса в производстве, оказывает на него активное воздействие в качестве источника финансирования.
Необходимость применения передовой технологии (инноваций) обусловлена тем, что в настоящее время технология наряду с организацией приобретает первостепенное значение в развитии общественного прогресса. Техника неотделима от технологии производства. Она существует только совместно с определенной технологией и проявляется через нее, т. е. технология становится силой научно-технического прогресса, играет по отношению к орудиям труда активную роль.
Термин «СИСТЕМА» происходит от греческого systema целое, составленное из частей, соединение. Следовательно, система – это множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образуя определенную целостность, единство.
Претерпев длительную историческую эволюцию, понятие система с середины XX века становится одним из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. В современном научно-теоретическом знании разработка проблематики, связанной с исследованием и конструированием систем разного рода, проводится в рамках системного подхода, общей теории систем, различных специальных теорий систем, в кибернетике, системотехнике, системном анализе и т. д.
При определении понятия «система» необходимо учитывать теснейшую взаимосвязь его с понятиями целостности, структуры, связи, элемента, отношения, подсистемы и др. Поскольку понятие «система» имеет чрезвычайно широкую область применения (практически каждый объект может быть рассмотрен как система), постольку его достаточно полное понимание предполагает построение семейства соответствующих определений – как содержательных, так и формальных. Лишь в рамках такого семейства определений удается выразить основные системные принципы:
– целостность (принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого; зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функции и так далее внутри целого);
– структурность (возможность описания системы через установленные ее структуры, то есть сети связей и отношений системы; обусловленность поведения системы поведением ее от дельных элементов и свойствами ее структуры);
– взаимозависимость системы и среды (система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, являясь при этом ведущим активным компонентом взаимодействия);
– иерархичность (каждый компонент системы может рассматриваться как система, а исследуемая в данном случае система представляет собой один из компонентов более широкой системы);
– множественность описания системы (в силу принципиальной сложности системы ее адекватное познание требует по строения множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь определенный аспект системы).
Существенным аспектом раскрытия содержания понятия системы является выделение различных ее типов (при этом разные типы и аспекты системы – законы их строения, поведения, функционирования, развития и т. д. – описываются в соответствующих специализированных теориях систем). Предложен ряд классификаций систем, использующих различные основания. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные. Материальные (целостные совокупности материальных объектов), в свою очередь, делятся на системы неорганической природы (физическая, геологическая, химическая и т. д.) и живые системы, куда входят простейшие биологические системы, а также очень сложные биологические объекты типа организма, вида, экосистемы.
Абстрактные системы являются продуктом человеческого мышления; они также могут быть разделены на множество раз личных типов (особые системы представляют собой понятия, гипотезы, теории, последовательная смена научных теорий и т. д.). К числу абстрактных систем относятся и научные знания о системах разного типа, как они формулируются в общей теории систем, специальных теориях систем и др.
Научно-техническая революция привела к необходимости разработки и построения автоматизированных систем управления народным хозяйством (промышленностью, транспортом и т. д.), автоматизированных систем сбора и обработки информации в национальном масштабе и т. д. Теоретические основы для решения этих задач разрабатываются в теориях иерархических, многоуровневых систем, целенаправленных систем (в своем функционировании стремящихся к достижению определенных целей), самоорганизующихся систем (способных изменять свою организацию, структуру) и др. Сложность, многокомпонентность, стохастичность и другие важнейшие особенности современных технических систем потребовали разработки теорий систем «человек и машина», сложных систем, системотехники, системного анализа.
В качестве показателей эффективности системы выбирают числовые характеристики, оценивающие степень соответствия системы задачам, поставленным перед ней, например, для систем производственных процессов – среднее число изделий, выпускаемых за смену.
В целях унификации технологических средств, методов и терминологии разработана и с 1975 г. введена в действие в качестве государственного стандарта Единая система технологической документации (ЕСТД).
Таким образом, в курсе «Современные системы технологий» рассматриваются различные технологические системы как нечто единое целое, оцениваемое производительностью труда, воздействием на окружающую среду, качеством выпускаемых изделий или услуг и т. д. Уделяется особое внимание технологическим инновациям.
Поскольку наша страна, как и все развитые страны мира, вступила на путь построения информационного общества, значительное внимание уделяется информационной технологии.
2.2. Сущность современных систем высоких технологий (ВТ)
Каждое изделие, поставляемое в условиях жесткой конкуренции на внутренний и в особенности на внешний рынок, должно обладать новым уровнем свойств и отвечать все возрастающим требованиям, предъявляемым потенциальным потребителем к функциональным, экологическим и эстетическим свойствам.
Эти тенденции повышения требований потребителей к качеству изделий нашли свое отражение в международных стандартах серии ISO–9000. Получение такого уровня изделий все больше связывают с нетрадиционными конструкторскими и технологическими решениями, реализация которых не всегда возможна на основе использования технологии, оборудования, оснастки общего назначения и т. д., то есть на основе всего того, что составляет суть традиционных технологий.
В связи с этим все большее внимание специалистов привлекают современные и нетрадиционные технологии, созданию которых предшествует накопление обширных данных фундаментальных и прикладных наук. В отличие от традиционных, чаще аналоговых, такие технологии называют «наукоемкими», «высокими», «прецизионными», «ультрапрецизионными», «нанотехнологиями» и др. Эти названия новых технологий связаны с тем или иным при знаком технологического процесса или свойствами изделия, который принят авторами в качестве определяющего, при этом во внимание чаще всего берется предельная точность, обеспечиваемая данным рабочим процессом.
Представляется, что, независимо от используемой терминологии, все эти технологии объективно представляют собой составляющие единого, самостоятельного направления в рамках общей технологии машино – и приборостроения, суть которого более полно отражается в понятии высокие технологии.
Высокими (ВТ) следует считать такие технологии, которые обладая совокупностью основных признаков – наукоемкость, системность, физическое и математическое моделирование с целью структурно-параметрической оптимизации, высокоэффективный рабочий процесс размерной обработки, компьютерная технологическая среда и автоматизация всех этапов разработки и реализации, устойчивость и надежность, экологическая чистота, – при соответствующем техническом и кадровом обеспечении (прецизионное оборудование, оснастка и инструмент, определенный характер рабочей технологической среды, система диагностики, компьютерная сеть управления и специализированная подготовка персонала), гарантируют получение изделий, обладающих новым уровнем функциональных, эстетических и экологических свойств.
Именно новый уровень функциональных, эстетических и экологических свойств изделий при соблюдении экономической целесообразности интересует потребителя. Этим гарантируется конкурентоспособность новой продукции.
Достижению такого уровня свойств подчинены все структурные составляющие высоких технологий (рис. 2.1).
Рис. 2.1.Структура высоких технологий
Наиболее общим и всеми воспринимаемым признаком высоких технологий является наукоемкость, отражающая то обстоятельство, что она базируется на новейших результатах фундаментальных и специальных прикладных исследований. Например, в химико-технологических процессах (ХТП) – это применение эффективных катализаторов, математическое моделирование, в техническом машиностроении – использование новейших инструментальных материалов, внедрение современных технологических способов обработки.
Системность предполагает диалектическую взаимосвязь, взаимодействие всех элементов технологической системы, всех основных процессов, явлений и составляющих. Системность особо важна как требование прецизионности и соответствие этим требованиям всех структурных элементов технологической системы обработки и сборки (оборудование, инструмент, обрабатываемый материал, оснастка, измерения, диагностика, работа исполнительных органов). Системный подход предполагает использование не отдельных математических моделей, а системы взаимосвязанных моделей с непременной параметрической и структурной оптимизацией. Например, параметрическая оптимизация в машиностроении преследует цель минимизации ряда характеристик процесса размерной обработки детали, прежде всего энергетических затрат, минимизации толщины срезов, силы резания, уровня температуры, интенсивности окислительных и диффузионных процессов и т. д.
Системность в технологии машиностроения определяется по строением структурных связей в последовательности конкретных технологических операций и отдельных этапов в реальном производстве (подробнее см. раздел 6.1).
Задача системного анализа в данном случае сводится к достижению максимальной эффективности функционирования производства. В теоретическом плане решение задачи оптимального управления производственным процессом возможно на основе теории динамического программирования с использованием принципа Беллмана.
Рабочий процесс является, безусловно, важнейшим признаком ВТ. Он доминирует во всей технологической системе и должен отвечать самым разнообразным требованиям, но, главное, быть потенциально способным обеспечить достижение нового уровня функциональных свойств изделия. Здесь богатыми возможностями обладают те устойчивые и надежные рабочие процессы, в которых эффективно используются физические, химические, электрохимические и другие явления в сочетании со специальными свойствами инструмента, технологической среды, например криогенное резание, диффузионное формообразование изделий из алмазов и т. п. Таким образом, рабочий процесс является базой создания высоких технологий.
Применительно к высоким технологиям требования к рабочим процессам, их роль и значимость не идентичны тем, которые приняты в традиционных технологиях. Принципиальным отличительным признаком рабочих процессов ВТ является их индивидуализация, более жесткая связь с требованиями, вытекающими из заданного уровня функциональных, экологических и эстетических свойств изделий.
Автоматизация, автоматизированные системы управления (АСУ), несомненно, являются существенным признаком ВТ. Они базируются на компьютерном управлении всеми этапами изготовления продукции (процессами проектирования, изготовления и сборки), на физическом, геометрическом и математическом моделировании, всестороннем анализе моделей процесса и его со ставляющих.
Наличие рассматриваемого признака требует системного подхода к ее компьютерно- интеллектуальной среде, т. е. перехода к системам CAD/CAM System (компьютерное проектирование, ЧПУ, АСУТП). Таким путем обеспечивается сочетание гибкости и автоматизации, прецизионности и производительности. Очевидно, специфика высоких технологий требует специализации таких систем на узкой группе изделий или признаков.
Для высокой технологии нужна высокая степень и «глубина» оптимальности для сравнительно узкого конкретного диапазо на условий и требований. Базой такой оптимальности могут быть только глубокие специальные исследования в этой области, разработка автоматизированных систем научного обеспечения, включая использование мирового опыта, специальных методов оптимизации, методов достижения прецизионности, технологического обеспечения функциональных свойств и др.
В современных условиях непременным признаком ВТ является их экологическая ориентация, гармонизация с окружающей средой.
Важную роль играет техническое обеспечение высоких технологий, в рамках которого в качестве основных условий реализации выступают прецизионность оборудования, инструмента, оснастки, системы диагностики и контроля. Все это происходит в рамках основных направлений развития, например технологии размерной обработки, прежде всего создания новых рабочих процессов, прецизионного оборудования и средств технологического обеспечения, новых форм построения технологических процессов. Результаты развития каждого из этих направлений в сочетании с новейшими достижениями науки и смежных областей техники являются естественными истоками высоких технологий. При этом прогресс в создании рабочих процессов ВТ, как и традиционных технологий, является определяющим и характеризуется наиболее высокими темпами:
Здесь каждое отношение составляет скорость разработки со ответственно РП – рабочих процессов, О – оборудования, СТО – систем технологического обеспечения, ФО – форм организации технологического процесса, r – время.
Особое место занимает специально подготовленный персонал.
Во взаимосвязанной системе «человек – техника – организация» человеческий фактор выдвигается на главенствующую роль и прежде всего в плане профессиональной подготовки, коммуникабельности, восприимчивости к новому, способно сти переучиваться.
Изложенное представление о высоких технологиях позволяет выделить их в качестве самостоятельного раздела технологии машиностроения. Область высоких технологий в этом плане, без условно, обладает своей спецификой, и многие общие принципы технологии машиностроения становятся крайне не достаточными, а потому затруднительно их использование. Например, принципиальным отличием высоких технологий от аналоговых является их ориентированная на объект индивидуализация, целевой характер, что обеспечивается организацией гибкого рабочего процесса с со ответствующими условиями его технического и технологического обеспечения.
2.3. Кибернетический подход в инновационной технологии
Все отмеченные и рассмотренные признаки высоких технологий объединяются наукой «кибернетика».
Кибернетика является молодой наукой, которая возникла в первые годы после Второй мировой войны и развивалась столь стремительно, что к настоящему времени завоевала прочные позиции во многих областях науки и техники. Своими успехами кибернетика обязана открытию ряда аналогий между функционированием технических устройств, жизнедеятельностью организмов и развитием коллективов живых существ. Эти аналогии, вытекающие из общих рассуждений методологического характера, кибернетика подкрепила созданием ма тематических методов, позволивших с количественной точки зрения описывать процессы в системах самой разнообразной физической природы. Принципы кибернетики находят широкое применение в автоматике и телемеханике, теории связи, в экономике и социологии, в биологии и медицине [Л. 1–5].
Сам термин «кибернетика» греческого происхождения. Древние греки обозначали этим словом искусство управления кораблем. В XVIII в. слово «кибернетика» встречается у выдающегося французского физика и математика А.М. Ампера, который этим термином определил науку об управлении государством. В современном понимании под кибернетикой понимают науку об управлении в самом широком смысле этого слова. Современный смысл термина «кибернетика» связан с именем крупного американского математика Н. Винера, книга которого «Кибернетика или управление и связь в животном и машине», вышедшая в свет в 1948 г., положила начало формированию этой новой научной дисциплины. Возникновение кибернетики как науки об управлении неразрывно связано с общим техническим прогрессом, характеризующим развитие производительных сил в современную эпоху.
До появления кибернетики основные направления развития техники характеризовались, во-первых, созданием устройств, служащих для получения и преобразования энергии (например, паровые машины, турбины, генераторы электрической энергии, электрические и другие виды двигателей и т. п.), и, во-вторых, созданием устройств, служащих для воздействия на окружающую природу. Основное внимание в таких устройствах обращается на энергетические соотношения, и важнейшим показателем их работы является коэффициент полезного действия. Сравнительная простота технических устройств не ставила проблему управления ими на особое место. Человек одновременно работал и управлял объектом своей работы. Необходимую для управления информацию он получал непосредственно от своих органов чувств, наблюдая за результатами работы.
Однако прогресс техники в середине XX века привел к созданию столь сложных технических систем, задачи управления которыми стали превышать физиологические возможности человека. В конце Второй мировой войны такой задачей явилась задача создания автоматической системы управления зенитным огнем, которая при скоростях самолетов, сравнимых со скоростью зенитного снаряда, могла бы без участия человека следить за курсом самолетов, осуществлять расчет их траекторий и наводку орудий. В подобных системах на первое место выдвигаются задачи получения информации об окружающей обстановке, обработки этой информации с целью извлечения из нее пригодных для управления данных и использования этой информации для осуществления целенаправленных действий, т. е. задачи создания устройств, служащих для связи и управления.
Несущественность энергетических соотношений в задачах связи и управления позволяет отвлечься от физических особенностей носителей информации и от физической природы систем, в которых эта информация используется. Поэтому кибернетика представляет собой общую теорию связи и управления, применимую к любой системе, независимо от ее физической природы.
Понятие системы, наряду с понятием управления, является фундаментальным понятием кибернетики. Любая реально существующая система состоит из конкретных объектов, в качестве которых могут выступать технические устройства, люди, управляющие этими устройствами, материальные ресурсы и т. п. Эти объекты связаны между собой и с окружающим миром определенными связями, представляющими собой силы, потоки энергии, вещества, информации. Однако кибернетика отвлекается от физического содержания свойств объектов и связей и рассматривает реальную систему как абстрактное множество элементов, наделенных общими свойствами и находящихся друг с другом в некоторых отношениях, определяемых характером существующих связей. Такое представление позволяет отказаться от привычного разделения систем на механические, электрические, химические, биологические и т. п. и ввести понятие абстрактной кибернетической системы как совокупности взаимосвязанных и воздействующих друг на друга элементов.
Рассмотрение системы как совокупности элементов дает возможность привлечь для ее математического описания аппарат теории множеств. При этом в ряде важных случаев связи между элементами удобно описываются с помощью аппарата математической логики.
Целью кибернетики является управление системами. Для суждения о путях решения этой задачи необходимо четко представить себе смысл термина «управление».
В широком смысле слова под управлением понимают организационную деятельность, осуществляющую функции руководства чужой работой, направленной на достижение определенных целей. Процесс управления состоит в принятии решений о наиболее целесообразных действиях в той или иной сложившейся ситуации. Человек, осуществляющий управление, принимает решения, оценивая окружающую обстановку с помощью информации, получаемой от своих органов чувств, измерительных приборов, других, лиц. Во многих случаях этой информации оказывается недостаточно для однозначной оценки обстановки. Тогда человек использует свой опыт, свои знания, память, интуицию. Замечательным свойством человека является способность принимать решения в условиях значительной неопределенности в отношении окружающей обстановки.
В теории современной технологии управление предусматривает решение практических производственных задач, на правленных на обеспечение максимальной эффективности производственного процесса за счет выбора организационной структуры производства, технической базы и технологических решений.
Как следует из приведенного выше определения понятия управления, любую управляемую систему можно представить в виде совокупности двух частей: управляемой части, называемой объектом управления, и управляющей части, называемой управляющим устройством или оператором.
На рис. 2.2 приведена структурная схема, показывающая основные потоки информации в управляемой кибернетической системе.
Рис. 2.2.Структурная схема оптимального управления современным технологическим процессом
Система управления технологическим процессом предусматривает разработку его математической модели в виде функциональной зависимости входных
и выходных параметров
состояния в виде математической модели
= f (
). Модель может быть представлена в эмпирической, аналитической или аналоговой форме. Задача управления технологическим процессом предусматривает поиск условий оптимальности целевого критерия R?opt(min,max), что реализуется за счет выработки управляющего сигнала – отрицательной обратной связи (—)U. Отрицательная обратная связь направлена на «гашение» отклонения выходного параметра
от его расчетного значения
. В частном случае в качестве критерия оптимальности можно использовать сумму квадратов отклонений расчетных и измеряемых параметров:
Управляющая информация получается путем переработки всех видов информации, поступающей к оператору. При этом часть информации может сохраняться с тем, чтобы быть использованной в дальнейшем. Функции оператора может выполнять или человек или либо, механическое, либо электронное устройство. За последнее время роль оператора часто выполняют универсальные или специализированные электронные вычислительные машины.
В объекте управления происходит процесс переработки управляющей информации, выражающийся в изменении характе ра движения объекта управления. Эти изменения передаются оператору в виде рабочей информации по каналу обратной связи.
Обратная связь играет важнейшую роль в осуществлении эффективного управления, так как дает возможность оператору не прерывно в процессе управления судить о том, насколько уже достигнута цель управления, и в соответствии с этим вырабатывать управляющие сигналы наиболее рациональным образом.
Наиболее актуально использование принципов кибернетики в разработке автоматизированной системы управления (АСУ) химико-технологическими процессами. В разделе 10 приведен пример разработки АСУ технологического процесса варки стали в кислородном конверторе.
2.4. Конкурентоспособность высокой (инновационной) технологии
Оценка конкурентоспособности является исходным элементом для производственно-хозяйственной деятельности предприятий в условиях рыночной экономики. При этом систематической оценке должна подвергаться не только конкурентоспособность производимой предприятием продукции, но и конкурентоспособность самого предприятия.
Важность такой оценки обусловлена целым рядом обстоятельств, среди которых:
? необходимость разработки мероприятий по повышению конкурентоспособности продукции;
? выбор предприятием партнера для организации совместного выпуска продукции;
? привлечение средств инвестора для организации конкурентоспособного производства;
? составление маркетинговых программ для выхода предприятия на новые рынки сбыта;
? своевременное принятие решения об оптимальных изменениях товарного ассортимента, разработке и производстве новых и модернизированных изделий, расширении и создании производственных мощностей и др.
Оценка конкурентоспособности продукции может проводиться в соответствии с разработанным алгоритмом.
На первом этапе должны быть определены цели анализа и оценки конкурентоспособности продукции. Оценка конкуренто способности продукции может проводиться на различных стадиях жизненного цикла продукта (разработка, изготовление, продажа и эксплуатация), соответственно цели оценки конкурентоспособности могут быть определены исходя из стадии жизненного цикла продукта.
Важнейший этап оценки конкурентоспособности продукции – проведение маркетинговых исследований по изучению рынка, включающих изучение рыночного потенциала (емкости рынка), анализ рыночной сегментации, исследование фирменной структуры рынка и позиций конкурентов, изучение информации о покупателях.
На основании маркетинговых исследований формулируются требования к изделию. Основными критериями при этом выступают:
? технический уровень и уровень качества продукции;
? стандарты, документы законодательных органов страны-импортера и специфические требования потребителя;
? соответствие уровня качества продукции требованиям нормативно-технической документации;
? затраты потребителя на приобретение продукции, оплату таможенных сборов, налоги, транспортирование, монтаж, наладку, оплату запчастей, обслуживание и ремонт изделия, оплату материалов, топлива, энергии и т. п.
Применительно к выпускаемой продукции конкурентоспособность представляет собой потенциальную возможность продукции быть успешно реализованной на рынке. Продукция может обладать лишь потенциальной конкурентоспособностью, о реальной конкурентоспособности следует говорить применительно к товару. Таким образом, конкурентоспособность продукции может проявиться только при ее реализации в условиях конкретного рынка, выступая при этом в виде конкурентоспособности товара. Следовательно, конкурентоспособность товара – это более широкое понятие, чем конкурентоспособность продукции, включающее наряду с факторами, образующими конкурентоспособность продукции, также ряд факторов, связанных с реализаци ей этой продукции на рынке.
Связь между предметной формой конкуренции и конкурентоспособностью продукции, конкурентоспособностью товара имеет явный характер. Выходя на конкурентный рынок со своей продукцией, производитель (продавец) предполагает наличие на рынке товаров-аналогов и соответственно учитывает это в процессе обеспечения конкурентоспособности своей продукции.
Взаимосвязь функциональной формы конкуренции и конкурентоспособности продукции имеет в определенной степени скрытый характер. При функциональной форме конкуренции в конкурентную борьбу включаются товары различных отраслей, удовлетворяющие различные потребности. В данном случае речь идет о взаимозаменяемых товарах, которые могут быть функционально однородными, т. е. предназначенными для выполнения определенных работ или получения определенного потребительского эффекта, или функционально разнородными, предназначенными для выполнения различных работ или получения различных потребительских эффектов, но способными заменять друг друга в отдельных областях применения. Кроме того, при снижении платежеспособного спроса покупателей и высоких ценах конкуренция может возникнуть среди функционально разнородных товаров, не являющихся взаимозаменяемыми, что связано с желанием потребителя максимизировать полезность при ограниченном доходе. Последняя разновидность функциональной формы конкуренции наблюдается на российском рынке товаров и услуг.
Таким образом, выходя на рынок, продавец должен предполагать, что его продукция столкнется с конкуренцией не только со стороны товаров-аналогов, но и со стороны как функционально однородных, так и функционально разнородных групп товаров.
Исходя из того, что конкурентоспособность продукции, товара определяется ее способностью выдерживать конкуренцию, со ставляющие элементы конкурентоспособности непосредственно вытекают из методов конкуренции: ценовых и неценовых.
Ценовая конкуренция предполагает продажу товаров по более низким цепам, чем у конкурентов. Ценовая конкуренция имеет многоцелевое назначение: низкая цена может служить инструментом проникновения на новые рынки; низкая цена используется фирмой как барьер против выхода на рынок конкурентов; в ряде случаев фирмы проводят снижение цен как ответ на действия конкурентов. В конечном счете ценовая конкуренция направлена на повышение конкурентоспособности товара на рынке, т. е. цена выступает составляющим элементом конкурентоспособности товара. Причем следует отметить, что покупателя интересуют полные затраты на приобретение и эксплуатацию (или потребление) данного изделия.
Неценовая конкуренция базируется на отличительных особенностях товаров по сравнению с товарами конкурентов. Эти отличительные особенности могут быть непосредственно связаны с качеством продукции, и поэтому производителя должны интересовать, в первую очередь те свойства продукции и уровень параметров, их определяющий, которые представляют интерес для покупателя и обеспечивают удовлетворение его потребностей.
В маркетинговых исследованиях применяется термин «прицельное качество», обозначающий тот уровень качественных параметров, который в наибольшей степени соответствует потребностям и возможностям потребителей соответствующего сегмента рынка. Тесно связан с «прицельным качеством» так называемый процесс индивидуализации товара, который направлен на максимальное его приспособление к требованиям конкретного потребителя.
Иллюстрацией «прицельного качества» может служить модель Нориаки Кано (Япония), отражающая восприятие качества потребителем и показывающая взаимосвязь качества продукции и его параметров.
Н. Кано в своей теории привлекательного качества [12] выделяет три составляющие профиля качества:
? базовое (основное) качество, соответствующее «определяющим» характеристикам продукции;
? требуемое (ожидаемое) качество, соответствующее «обязательным» характеристикам продукции;
? привлекательное (опережающее) качество, соответствующее «сюрпризным» характеристикам продукции, вызывающим восхищение.
Потребитель формирует в своем сознании некоторое «ожидаемое качество», которое, по его мнению, должно быть достигнуто в процессе покупки и использования товара.
2.5. Факторы конкурентоспособности современных технологий
Итак, функциональная зависимость конкурентоспособности инновационной технологии определяется системой основных факторов производственного процесса, таких как:
• КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ – уровень удовлетворения потребителя;
• ГИБКОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА – предметная форма конкуренции;
•ЦЕНОВАЯ КОНКУРЕНЦИЯ – экономическая эффективность производственного процесса.
Системное представление зависимости основных факторов конкурентоспособности инновационной технологии определяет высокий уровень их информационной взаимосвязи, когда изменение параметров одного из факторов функционально отражается на количественных показателях других факторов. Системная зависимость факторов инновационной технологии представлена на рис. 2.3.
Рис. 2.3.Системная взаимозависимость факторов конкурентоспособности современной технологии
1. КАЧЕСТВО продукции инновационного производства. Проводя сравнение товаров, предназначенных для удовлетворения одной и той же потребности, покупатель учитывает их потребительские свойства, выясняет степень соответствия собственным потребностям. Качество продукции должно удовлетворять спросу данного рынка потребления.
2. ГИБКОСТЬ производства – это предметная форма конкуренции, которая предполагает способность технологического процесса к переходу на выпуск новой номенклатуры продукции. Это обеспечивает предприятию преимущества в конкурентной борьбе между товарами-аналогами, предназначенными для удовлетворения одной и той же потребности, но различающимися по цене и уровню качества. В основе этой формы лежит явление дифференциации продукции. В частности, фирмы-изготовители стремятся каждый из выпускаемых предметов потребления поставить на рынок к разных вариантах исполнения, основываясь на вкусах, запросах и финансовых возможностях потребителей. Следует отметить, что дифференциация охватывает не только продукцию потребительского назначения, но и средства производства, что достигается углублением специализации, повышением доли мелкосерийного производства. В отраслях машиностроительного производства техническое и технологическое обеспечение гибкости технологического процесса реализуется организацией мелкосерийного производства на базе современного оборудования, такого как станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки оснащены револьверной головкой (РГ), укомплектованной большим числом сменных инструментов, делительной головкой и т. д.
Другой пример: обеспечение гибкости производства на химических, металлургических предприятиях достигается за счет внедрения автоматизированных систем управления (АСУТП) в процессе выпуска продукции широкой номенклатуры на установках периодического действия. Например, варка заданной марки стали в кислородном конверторе требует внедрения высокоинформатизированной автоматизированной системы управления, основой которой служит математическая модель технологического процесса, полученная в результате фундаментальных и прикладных исследований данной инновационной технологии (см. рис. 11.4).
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ производственного процесса – это целевая экономическая задача оптимизации результата в условиях социальной полезности и экологической безопасности.
Экономически полезный результат может выражаться в увеличении выпуска продукции, пользующейся спросом, повышении ее качества и конкурентоспособности, экономии всех видов ресурсов в расчете на единицу продукции (сырья, энергии, инструментов, расходных материалов), росте производительности труда. Социально полезный результат – это улучшение условий труда, ликвидация тяжелого физического труда, устранение причин профессиональных заболеваний и травматизма, повышение образовательного и культурного уровня работников. Экологически полезный результат производства проявляется в снижении объема отходов и минимизации воздействия на окружающую среду.
Контрольные вопросы
1. Дайте определения терминам «система» и «технология».
2. Что является основной задачей технологии как науки?
3. Перечислите и охарактеризуйте основные системные принципы.
4. Какие технологии называют «высокими» и «наукоемкими»? Перечислите основные признаки наукоемких технологий.
5. Что такое кибернетика и в чем сущность кибернетического подхода в инновационной технологии?
6. Что такое отрицательная обратная связь?
7. В чем заключается задача управления технологическим процессом?
8. Назовите и охарактеризуйте факторы конкурентоспособности современных технологий.
9. Каким образом можно обеспечить гибкость производства?
Приведите примеры.
10. Что такое экономическая эффективность производственного процесса и в чем она выражается?
Раздел 3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССЫ В ОТРАСЛЯХ ЭКОНОМИКИ
3.1. Термины, определения
Выпуск продукции предусматривает разработку производственного процесса в соответствии с выбранной технологией.
Технология, как было определено ранее, это наука, систематизирующая совокупность приемов и способов переработки сырья или обработки материалов, полуфабрикатов соответствующими орудиями производства в целях получения готовой продукции заданного качества. Современная технология предусматривает реализацию следующих факторов конкурентоспособности производства:
• Обеспечение заданного качества выпускаемой продукции;
• Выполнение условий гибкости производства, обеспечивающей выпуск продукции заданной номенклатуры;
• Оптимизацию технико-экономических показателей производства (критерия эффективности), в частности:
– минимизацию издержек производства – расхода сырья, энергии, трудовых и производственных затрат. Это осуществляется за счет механизации и автоматизации производства (АСУТП), роботизации операций, использования вторичных ресурсов.
– обеспечение максимального выхода продукции, внедрение безотходного производства, использование совершенного оборудования, инструментов, материалов и т. д.
Определяющим в создании конкурентоспособного производства является выбор СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА.
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА – это совокупность всех операций, которые проходит сырье до получения из него продукта. Способ производства представляется как последовательное описание операций, протекающих в соответствующих машинах и аппаратах. Такое описание называют технологической схемой.
Технологическая схема описывается или в тексте, или последовательным схематическим изображением связанных между собой машин и аппаратов, или же последовательным условным обозначением связанных между собой операций. Операция происходит в одном или нескольких аппаратах (машинах), она представляет собой сочетание различных технологических процессов. В каждом аппарате может протекать один или совокупность процессов. В химических аппаратах-реакторах, как правило, одновременно протекают гидравлические, тепловые, диффузионные и химические процессы.
3.2. Производственный процесс и принципы его рациональной организации
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС – совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС – является частью производственного процесса, содержащей целенаправленные действия по изменению и определению состояния предмета труда.
Законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, называется ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИЕЙ.
СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА (рис. 3.1) включает ряд производственных процессов, таких как:
• основные, предназначенные для изменения формы или состояния материала, состава и структуры продукции, являющейся в соответствии со специализацией предприятия товарной, например в машиностроительном производстве – это процессы изготовления сборочных деталей и сборки из них узлов, агрегатов; на инструментальных заводах – это изготовление инструмента; на химических предприятиях – это производство химической продукции, например, полимерной (каучуков, полиэтилена и др.).
• вспомогательные, в результате которых получается продукция, как правило, используемая на самом предприятии, для обеспечения нормального функционирования основных процессов, например, изготовление средств технологического оснащения, средств механизации и автоматизации собственного производства, запасных частей для ремонта действующего оборудования, производство на предприятии всех видов энергии (электроэнергия, пар, газ и др.);
• обслуживающие, обеспечивающие основные и вспомогательные процессы услугами, необходимыми для их нормального функционирования, например транспортные и складские, технлогические службы, службы маркетинга, менеджмента, экономический и финансовый отделы.
Рис. 3.1.Структура производства: на входе – сырьевые, материальные, энергетические ресурсы, на выходе – продукция производства; 1 – комплексная производственная система; 2 – основные технологические процессы; 3 – вспомогательные технологические процессы; 4 – обслуживающие подразделения производства
Основные, вспомогательные и обслуживающие производственные процессы имеют специфические особенности и связанные с этим разные тенденции развития и совершенствования. Так, многие вспомогательные производственные процессы могут быть переданы специализированным предприятиям, что в большинстве случаев обеспечивает экономически более эффективное производство инструмента, технологической оснастки, запасных частей. С повышением уровня автоматизации основных и вспомогательных процессов обслуживающие процессы постепенно становятся неотъемлемой частью основного производства, играют организующую роль в автоматизированных и особенно в гибких автоматизированных производствах.
Как пример организации машиностроительного производства можно рассмотреть ОАО «КамАЗ», в структуру которого входят:
• 10–12 основных производств (литейный завод, завод шасси, завод двигателей, сборочный завод и т. д.);
• 5–6 вспомогательных производств (ремонтно-механический завод, энерго-тепловое хозяйство, АСУС Х – автоматизированное складское хозяйство и т. д.);
• 4–6 обслуживающих производств (отделы маркетинга, менеджмента, главного технолога, главного конструктора, финансовая служба и т. д.).
В отраслях химической промышленности структура производственного процесса, например, нефтехимического комбината ОАО «Нижнекамскнефтехим» включает:
• 10–15 основных производств по переработке нефти и получению продукции (цех подготовки сырья, завод по производству мономеров, полимеров – каучука, полипропилена и др.);
• 4–5 вспомогательных производств, таких как цех подготовки воды, очистные сооружения, паро- энергоснабжение и т. д.
• 3–4 обслуживающих подразделений: отдел главного технолога, главного инженера, служба производственной безопасности, экономический, финансовый отделы.
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ различают такие производственные процессы:
• заготовительные, в результате которых могут быть получены литые, сварные, кованые заготовки;
• обрабатывающие – это обработка резанием, термическая обработка деталей;
• сборочные, обеспечивающие сборку узлов и машин.
Разделение функций между человеком и машиной (механизмом) позволяет ПО СТЕПЕНИ АВТОМАТИЗАЦИИ выделить такие процессы:
• ручные (немеханизированные), выполняемые без помощи механизмов, например слесарные работы, ручная разметка заготовки и др.;
• механизированные, роботизированные, выполняются рабочим (оператором) с помощью средств, снижающих величину физических нагрузок, например работа на универсальном токарно-винторезном станке;
• автоматизированные, частично выполняются без участия человека, за которым могут остаться только функции загрузки, корректировки, наблюдения, например при работе на полуавтоматическом станке;
• автоматические, полностью высвобождающие рабочего от выполнения операций, оставляя за ним функции наблюдения за ходом производства, загрузки заготовок и выгрузки готовых деталей.
ПО ХАРАКТЕРУ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА различают:
• простые процессы, состоящие из последовательно выполняемых операций, примерами которых могут быть изготовление одной детали, партии одинаковых деталей, группы разных по конструкции деталей, но имеющих технологическое сходство и обрабатываемых на одном рабочем месте, участке, линии, а также процессы сборки изделия или его элемента. Структура такого процесса (порядок выполнения операций) определена технологией изготовления детали или сборки;
• сложные процессы, состоящие из последовательно и параллельно выполняемых операций. Примером таких процессов может быть изготовление сборочной единицы из нескольких деталей или всего изделия, которое включает определенное количество деталей и сборочных единиц. Структура сложного процесса зависит как от состава технологических процессов изготовления и сборки, так и от порядка их выполнения, определяемого конструкцией сборочной единицы или изделия.
Организуя производственный процесс во времени и пространстве, следует исходить из принципов, правильное использование которых обеспечивает повышение эффективности работы предприятия, рациональный уровень расходуемых ресурсов. Значение и важность этих принципов в конкретных условиях производства могут меняться. В связи с развитием и совершенствованием машиностроительного производства возникают новые принципы или утрачивают силу прежние. ОСНОВНЫМИ ПРИНЦИПА И являются:
Принцип дифференциации предполагает разделение производственного процесса на отдельные технологические процессы, операции, переходы, приемы, движения. При этом анализ особенностей каждого элемента позволяет выбрать наилучшие условия для его осуществления, обеспечивающие минимизацию суммарных затрат на выполнение всех видов работ.
При использовании высокопроизводительного гибкого оборудования – станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, роботов и т. д. – принцип дифференциации переходит в принцип концентрации операций и интеграции производственных процессов. Операции становятся более объемными, сложными, выполняются на прогрессивном оборудовании в сочетании с бригадным принципом организации труда.
На поточных линиях в едином комплексе решаются задачи обработки, сборки и транспортировки деталей и изделий. Эффективность гибких производственных систем обеспечивается за счет взаимной координации, процессов проектирования, изготовления, транспортирования, контроле складирования, обслуживания и управления всей сложной производственной системой.
Принцип специализации основан на ограничении разнообразия элементов производственного процесса. В частности, выделяются группы рабочих, специализирующихся по профессиям, что способствует росту их квалификации и производительности труда. Однако целесообразная организация производства в некоторых случаях требует овладения смежными профессиями, чтобы обеспечить взаимозаменяемость рабочих в процессе производства. Иногда переключение рабочих с одного вида работ на другие позволяет снизить нагрузки, вызванные монотонностью и однообразием операций. Уровень специализации характеризуется коэффициентом закрепления операции:
К
= n
/ с
, (3.1)
где n
– число наименований технологических операций, выполняемых за плановый период (например, месяц);
– расчетное число загруженных рабочих мест цеха (участка);
t
– плановая трудоемкость изготовления i-й позиции из номенклатурного плана производства цеха (участка);
N
– объем выпуска 1-й позиции за плановый период, шт.;
m – число номенклатурных позиций в плане производства;
F
– эффективный (действительный) фонд времени за плановый период, ч.
При закреплении за рабочим местом нескольких деталеопераций или отсутствии постоянного закрепления возникают потери времени при переходе рабочего с одной операции на другую, замедляется выработка трудовых навыков. Специализация производственных участков, цехов, заводов предполагает ограничение номенклатуры деталей или изделий, обрабатываемых (или собираемых) в этих производственных подразделениях. Если объем выпуска и трудоемкость детали или изделия одного наименования обеспечивают полную загрузку рабочих мест, создаются однопредметные поточные линии, предметно-замкнутые участки или даже специализированные заводы.
Принцип пропорциональности предполагает относительно равную пропускную способность всех производственных подразделений, выполняющих основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. Нарушение этого принципа приводит к возникновению «узких» мест в производстве, пли, наоборот, к неполной загрузке рабочих мест, участков, цехов, снижению эффективности функционирования всего предприятия.
Коэффициент пропорциональности
k
= 1 – n
/ n
, (3.2)
где n
– число участков (или групп оборудования), являющихся «узким местом», т. е. их фактический коэффициент загрузки
k
= Q / F
с > k
, (3.3)
где Q – загрузка участка по трудоемкости работ, ч.;
с – число рабочих мест;
k
– плановая загрузка участка (1, 2 или 3 смены).
Принцип прямоточности заключается в обеспечении кратчайшего пути движения деталей и сборочных единиц в процессе их производства. Не должно быть возвратных движений объектов производства на участке, в цехе, на заводе. Для соблюдения такого порядка оборудование на участке располагается по ходу технологического процесса. Наиболее полно этот принцип воплощается в массовом производстве или при организации групповых методов обработки в серийном и единичном производствах. Одним из основных показателей рационального расположения на территории завода складских помещений, заготовительных цехов, участков, оборудования являются минимальные суммарные грузопотоки:
где n
– количество транспортных участков внутри цехов или между ними; n
– количество объектов, перемещаемых в процессе производства внутри цехов или между ними; G
; – масса i-го объекта производства (заготовки, детали или изделия); l
– протяженность маршрута i-го объекта производства.
Принцип параллельности заключается в максимально возможном совмещении отдельных производственных процессов во времени, что может существенно сократить время от запуска в производство до выпуска готовой продукции, т. е. производственного изготовления изделия. Для оценки параллельности процессов применяют коэффициент
где Т
– общий производственный цикл изделия, ч; Т
– сумма циклов узлов, деталей, входящих в данное изделие, ч.
Принцип непрерывности предполагает сокращение до возможного минимума перерывов в процессах производства. Перерывы могут возникать по технологическим или организационным причинам.
К технологическим перерывам, например, относятся перерывы, связанные с несинхронностью операций. Они могут быть уменьшены или ликвидированы за счет синхронизации, т. е. такой дифференциации операций, при которой удается обеспечить равенство t
с
. Степень непрерывности можно оценить коэффициентом
где t
, – трудоемкость последовательно выполняемых операций, ч;
Т
– производственный цикл, ч.
Затраты времени на транспортирование, складирование и другие подобные операции, которые могут рассматриваться как перерывы во времени изготовления деталей и сборки, сокращаются за счет применения механизированного и автоматизированного транспорта, автоматизированных складов, роторно-конвейерных линий и др.
Перерывы по организационным причинам устраняются, в частности, путем совершенствования систем оперативного планирования производства, позволяющих работать в режиме «точно вовремя», т. е. подавать заготовки, детали, сборочные единицы точно во время, определенное расчетами и графиком производственного процесса.
Принцип ритмичности, определяющий массовый тип производства, заключается в выпуске равных или равномерно нарастающих в соответствии с планом объемов продукции предприятием или отдельным рабочим местом, участком, цехом за определенную единицу времени. Ритмичность позволяет наиболее полно использовать производственную мощность предприятия и каждого его подразделения.
Принцип автоматичности является одним из важнейших в деле повышения эффективности производства, его интенсификации. Общий уровень автоматизации процессов производства определяется долей работ в основном, вспомогательном и обслуживающем производствах, выполняемых автоматизированным или автоматическим способом, в общем объеме работ предприятия. Уровень автоматизации определяется коэффициентом
k
= t
/ t
, (3.7)
где t
– трудоемкость работ, выполняемых автоматическим или автоматизированным способом; t
– общая трудоемкость работ на предприятии за определенный период.
Коэффициент может рассчитываться как суммарно по всему предприятию, так и по каждому подразделению отдельно.
Принцип гибкости обеспечивает эффективную организацию работ, дает возможность мобильно перейти на выпуск другой продукции, входящей в производственную программу предприятия, или на выпуск новой продукции при освоении ее производства. Он обеспечивает сокращение времени и затрат на переналадку оборудования при выпуске деталей и изделий широкой номенклатуры. Наибольшее развитие этот принцип получает в условиях высокоорганизованного производства, где используются станки с ЧПУ, дорабатывающие центры, переналаживаемые автоматические средства контроля, складирования, перемещения объектов производства.
3.3. Классификация технологических процессов в отраслях экономики
Учитывая характерные структурные составляющие современных производств, все виды производств, все технологии можно разделить на две группы (рис. 3.2):
– Механические (отрасли обрабатывающих производств);
– Химические (отрасли перерабатывающих производств).
Рис. 3.2.Классификация технологических процессов в отраслях экономики
I. МЕХАНИЧЕСКИЕ (МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА (МТП). Это производства, в которых изменяется форма, геометрические размеры, физическо-механические свойства материала, выполняется соединение деталей в сборочные единицы и изделия, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.
Структура машиностроительных (механических) производств предусматривает проведение следующих этапов (подробнее см. раздел 6.1):
• выбор материала;
• изготовление заготовок;
• обработка заготовок и производство деталей;
• сборка изделия.
Исходя из данной структуры производства, к МТП можно отнести такие отрасли как:
– все виды машиностроения: производство сложных механизмов, приборов, оборудования, бытовой техники и т. д.;
– мебельное производство;
– производство изделий легкой промышленности.
II. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА – процессы коренного изменения молекулярного состава и внутренней структуры веществ, и, как следствие, изменение свойств веществ. В результате прохождения химико-технологических процессов (ХТП) образуются новые вещества.
На химических предприятиях из природного сырья вырабатывают в основном средства производства: кислоты, щелочи, соли, синтетический каучук, пластмассы и др. Так, поваренная соль является природным сырьем в производстве соды, но сода в основном применяется не как предмет потребления, а как средство производства, например, при получении алюминия из бокситов или в производстве едкого натра.
В структуре ХТП протекают непрерывные, дискретно-непрерывные и периодические тепловые, массообменные, гидро-механические процессы и химические реакции.
Это характерно для таких отраслей промышленности как:
– производство органических, неорганических веществ, высокомолекулярных (полимерных) соединений, переработка нефти;
– биохимические производства, к которым, в частности, относится производство пищевых продуктов, очистка воды;
– металлургия;
– производство строительных материалов (цемента, извести, гипса);
– фармацевтическое производство и др.
3.4. Характеристика и типы машиностроительного производства
В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска продукции различают три типа машиностроительного производства: ЕДИНИЧНОЕ, СЕРИЙНОЕ, МАССОВОЕ.
Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций – отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест:
К
= О/Р, (3.8)
где О – число различных операций; Р – число рабочих мест, на которых выполняются различные операции.
Следует отметить, что на одном предприятии и даже в одном цехе можно встретить сочетание различных типов производства. Следовательно, тип производства завода или цеха в целом определяется по признаку преимущественного характера технологических процессов.
При массовом и крупносерийном производстве 1 = К
<10, при среднесерийном 10 <К
<20, при мелкосерийном 20 <К
< 40, при единичном производстве К
не регламентируется.
3.4.1. Единичный тип машиностроительного производства (ЕП)
ЕДИНИЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается.
Единичное производство в современной инновационной технологии машиностроения имеет ряд особенностей:
1. Внедрению инновационных проектов предшествует этап научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), которые проводятся на участках ЕП, при этом окончательно утверждаются основные факторы эффективности проекта и оптимальная конструкция нового изделия.
2. Осуществляется выпуск опытной партии нового изделия, его «пилотный» образец
3. Единичное производство предназначено обслуживать другие виды промышленных производств – серийное, массовое – изготавливая по их заказу специальную оснастку и дополнительное оборудование, обеспечивая оснащение основных производств средствами механизации, дополнительными технологическими устройствами (штампы, модельные литейные формы…), приспособлениями (кондуктора, крепеж) и т. д. В целом, это предопределяет широкую гибкость современного машиностроения, играющую значительную роль в рыночной экономике. В ЕП изготавливаются специальные инструменты для основных производств.
4. Единичное производство – это проведение ремонтных работ в структуре основного производства. Оно является необходимым подразделением хозяйствующего субъекта любого уровня.
Например, ОАО «КамАЗ», наряду с десятками основных производств, имеет в своей структуре такое важнейшее подразделение, как ремонтно-механический завод (РМЗ), который за счет изготовления спецоснастки, специнструментов в единичных экземплярах для основного производства обеспечивает устойчивость жизненных циклов производственного процесса по выпуску конкурентоспособной продукции.
Техническое обеспечение ЕП. На рабочих местах в единичном производстве выполняют разнообразные операции без их периодического повторения на универсальном технологическом оборудовании. Универсальные станки, универсальная оснастка и универсальные инструменты (тиски для крепления деталей, угольники, прихваты и т. п.; стандартные резцы, сверла, фрезы и т. п.; универсальные измерительные средства: штангенинструмент, микрометры, нутромеры и т. п.) обеспечивают эффективное выполнение технологических операций обработки металлов резанием в процессе изготовления изделий в единичных экземплярах.
Единичное производство обслуживают высококвалифицированные станочники, слесари сборщики-универсалы. Рабочие, которые трудятся в единичном производстве, имеют высокую квалификацию т. к. в ЕП нередко требуется изготовить уникальное изделие.
3.4.2. Массовое производство (МП)
МАССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО характеризуется большим объемом выпуска изделий узкой номенклатуры в течение продолжительного времени, при этом на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция т. е. для массового производства, как правило, К
= 1. МП обеспечивает стабильное качество и низкие издержки производства.
Структура производственного процесса (ПП) в массовом производстве с учетом принципа дифференциации записывается:
где ТП – технологический процесс; ТО – технологическая операция; ТПерех – технологический переход; РХ – рабочий ход (технологический проход).
Выделение коротких по длительности операций позволяет упрощать организацию и технологическое оснащение производства (механизацию, роботизацию, автоматизацию работ), совершенствовать навыки рабочих, увеличивать производительность их труда и качество производимой продукции.
Однако чрезмерная дифференциация повышает утомляемость рабочих на ручных операциях за счет монотонности и высокой интенсивности процессов производства. Большое количество операций приводит к излишним затратам на перемещение орудий труда между рабочими местами, установку, закрепление деталей и снятие их с рабочего места после окончания операции. Вместе с тем обеспечивается возможность механизации и роботизации технологических переходов и операций.
Принцип дифференциации технологического процесса в массовом производстве определяет возможность решения ряда задач повышения эффективности процесса, в частности:
– Механизации и автоматизации операционных переходов, что приводит к повышению производительности труда, снижению трудовых издержек.
– Роботизации выполняемых действий за счет установки на рабочем месте робота вместо человека. Роботу передается функция выполнения рабочего хода или технологического перехода, определенной технологической операции, технологического процесса. Роботизация обеспечивает реализацию инновационного технологического процесса и позволяет решить ряд социальных и экономических задач производства. В частности:
– роботы имеют возможность выполнять рабочие переходы в условиях опасных для жизни человека (сварка изделия, покраска, физико-химическая обработка и др.);
– роботы выполняют физически тяжелые, ритмично повторяющиеся изнуряющие виды работ;
– роботы обеспечивают качество выполнения операции;
– роботы минимизируют трудовые издержки.
Классификацию и виды промышленных роботов рассмотрим в разделе 3.5.
Техническое обеспечение МП. В массовом производстве применяют высокопроизводительное оборудование: специальные – дорогостоящие станки, изготовленные по спецзаказу и предназначенные для изготовления конкретной детали изделия; специализированные и агрегатные станки; станки для непрерывной обработки, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; автоматизированные производственные системы, управляемые от ЭВМ, автоматические линии.
Широко применяется многолезвийный и наборный специальный режущий инструмент, быстродействующие, автоматические и механизированные приспособления, измерительные инструменты и приборы. Для технологических процессов характерен высокий уровень использования средств автоматизации и комплексной механизации.
Типичным примером массового производства являются предприятия, на которых изготовляются автомобили, тракторы, мотоциклы, подшипники качения, велосипеды, швейные машины и т. д.
В крупносерийном и массовом производстве широко применяют поточную организацию производства. Она характеризуется расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса с определенным интервалом выпуска изделий.
Для организации поточного производства требуется одинаковая или кратная производительность на всех операциях. На линии поточного производства обработанные заготовки или собранные узлы выпускаются через строго определенный интервал времени, называемый тактом выпуска. Такт выпуска (мин/шт.) определяется по формуле
r = 60Ф
/ N, (3.10)
где Ф
– действительный фонд времени в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), ч; N – производственная программа на этот же период, шт.
Действительный фонд времени Ф
работы оборудования меньше номинального Ф
или календарного на размер потерь времени на ремонт оборудования, т. е.
Ф
= Ф
?. (3.11)
Номинальный годовой фонд времени работы оборудования при односменной работе равен 2070 ч, при двухсменной – 4140 ч, при трехсменной – 6210 ч. Коэффициент потерь времени ? для металлорежущих станков составляет 0,98–0,96.
Ритм выпуска – количество изделий или заготовок определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени (ГОСТ 1109–82); представляет собой обратную величину такта.
Ритмичность выпуска изделия в массовом производстве успешно реализуется в условиях применения принципа дифференцирования технологических операций путем совокупной системы организации рабочих мест поточного производства. В частности, в условиях, когда такт выпуска определяется исходя из длительности одного выполнения одного из определяющих переходов ТО, выполнение других переходов обеспечивается их параллельным выполнением путем подбора рабочих мест.
Поточное производство является наиболее прогрессивным и экономичным. По этому принципу строятся автоматические линии обработки (сборки). Особенность автоматического производства – выполнение операций без непосредственного участия рабочего либо под его наблюдением и контролем.
Инновационный подход в организации технологического процесса в массовом производстве предусматривает возможность глубокой механизации, роботизации, выполнения технологических операций, что реализует достижение заданного качества изделия, снижения трудовых издержек, выведение станочников, рабочего контингента из зоны, опасной для здоровья и освобождение от выполнения физически тяжелых видов операций. Для этого инновационный подход к организации технологического процесса в массовом производстве предусматривает использование принципа дифференциации технологических операций до элементарного рабочего хода, выполнение которого можно механизировать, автоматизировать, роботизировать.
3.4.3. Серийное производство (СП)
СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО характеризуется заданной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися производственными партиями (сериями) при заданном объеме выпуска.
Производственной партией называют группу заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени. Понятие «серия» относится к числу машин, запускаемых в производство одновременно. Число деталей в партии и число машин в серии могут быть различными.
В серийном производстве реализуется главное преимущество современных МТП – гибкость производства т. е. способность перехода на выпуск новой партии изделия.
Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства, и предприятиями этого типа выпускается 75–80 % всей продукции машиностроения страны. Объем выпуска предприятия серийного типа – от десятков до сотен и тысяч регулярно повторяющихся изделий.
Серийное производство условно разделяют на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Серийность производства характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом. Если за одним рабочим местом закреплено от 2 до 10 операций, т. е. коэффициент К
=2?10, то такое производство считают крупносерийным; при К
= 10?20 – среднесерийным, при К
>20 – мелкосерийным.
Техническое обеспечение СП. Серийному производству свойственны следующие особенности: необходимость переналадки станков с операции на операцию, поскольку за одним рабочим местом закреплено несколько операций; расположение оборудования по потоку (в крупносерийном производстве) или по групповому признаку – группы токарных, фрезерных и других станков (в мелкосерийном производстве).
Условие гибкости в СП в современной технологии машиностроения реализуется благодаря введению в структуру металлообработки цифровых информационных технологий. Используется универсальное и специализированное оборудование: станки с ЧПУ (числовым программным управлением), обрабатывающие центры, станки, комплектуемые револьверной головкой.
Цифровое представление режимов резания на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), введение программы в вычислительные блоки станка позволяют задавать движения инструментов в 3-х координатном (и не только) виде и выполнить любую операцию программы выпуска в СП (рис. 3.3).
Рис. 3.3.Компактный токарный автомат с ЧПУ
Станки с ЧПУ в современном машиностроении представляют самое перспективное направление станкостроения, способное обеспечить высокую интенсивность труда и, что еще важнее, качество изделий.
Еще более перспективным в СП является использование ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ, которые позволяют одновременно обрабатывать несколько поверхностей сложной заготовки.
Например, на заводе двигателей ОАО «КамАЗ» одной из основных операций является обработка блока цилиндров, которая выполняется на специальном станке – обрабатывающем центре «БЛОК». Работа такого станка обеспечивает выпуск высококачественных двигателей для грузовиков «КамАЗ».
Высокая производительность станков ЧПУ обеспечивается их комплектацией РЕВОЛЬВЕРНОЙ ГОЛОВКОЙ. Револьверная головка – это механизм, в котором закреплено большое количество инструментов и имеется возможность быстрой замены инструмента на шпинделе станка (рис. 3.4).
Рис. 3.4.Револьверная головка на станках Haas (время смены инструмента 1,6 сек)
Применяются гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанные с ЭВМ, групповые поточные линии и переменно-поточные автоматические линии. Технологическая оснастка универсальная. Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном. Квалификация станочника требует владения информационными технологиями. Технологическая документация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболее сложных и ответственных заготовок при одновременном применении упрощенной документации и опытно-статистического нормирования простейших заготовок.
Трудовые издержки серийного производства. Для СП характерна высокая производительность труда за счет использования станков ЧПУ и, особенно, обрабатывающих центров. Вместе с тем, в серийном производстве при расчете норм времени на партию необходимо учитывать подготовительно-заключительное время.
Подготовительно-заключительное время r
затрачивается перед началом обработки партии заготовок или партии сборочных единиц и после окончания задания. К подготовительной работе относится: получение задания, ознакомление с работой, программное обеспечение ТП, наладка оборудования, в том числе установка специального приспособления; к заключительной работе относится: сдача выполненной работы, снятие специального приспособления и режущего инструмента, приведение в порядок оборудования и т. д. Подготовительно-заключительное время зависит от сложности задания, в частности от сложности наладки оборудования, и не зависит от размера партии.
В массовом производстве в силу повторяемости одной и той же операции необходимость в работах, выполняемых в подготовительно-заключительное время, отпадает.
В единичном производстве подготовительно-заключительное время включается в штучное время.
В серийном производстве норму времени на обработку партии заготовок или сборку партии сборочных единиц рассчитывают по формуле
r
= r
·n + r
, (3.12)
где n – размер партии.
Штучное время и подготовительно-заключительное время на выполнение операции над одной деталью образуют норму штучно-калькуляционного времени
r
= r
+ r
/n, (3.13)
На основе норм времени определяют расценки выполняемых операций, рассчитывают потребное количество оборудования для выполнения программы, осуществляют планирование производственного процесса.
3.4.4. Экономическая эффективность технологии машиностроения
Типизация в технологии машиностроения определяет взаимосвязь серийности производства и издержек на реализацию технологического процесса.
Рис. 3.5. Экономическая эффективность использования станочного оборудования в типовых технологиях машиностроения:
ЕП – единичное производство; МСП – мелкосерийное производство; ССП – среднесерийное производство; КСП – крупносерийное производство; МП – массовое производство; 1 – универсальные станки; 2 – станки с револьверной головкой; 3 – станки с ЧПУ; 4 – станки обрабатывающие центры; 5 – специальные станки; 6 – гибкие автоматизированные производства (ГАП)
Очевидно, чем выше программа выпуска изделия, тем более широко используются высокопроизводительные станки, информатизация производства, механизация, автоматизация и поточная система, что в конечном итоге создает условия минимизации издержек. Зависимость экономических издержек в машиностроении в условиях соответствующего типа производства и рационального применения станочного оборудования представлена на рис. 3.5.
Из рис. 3.5 видно, что правильное определение характера проектируемого ТП и степени его технической оснащенности, наиболее рациональных для данных условий конкретного серийного производства, является очень сложной задачей, требующей от технолога понимания реальной производственной обстановки, ближайших перспектив развития предприятия и умения проводить серьезные технико-экономические расчеты и анализы.
3.5. Классификация и виды промышленных роботов
П р о м ы ш л е н н ы й робот (ПР) – это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Промышленный робот ные роботы обеспечивают с основными видами движений
Благодаря быстрой переналадке промышленнаибольший эффект в условиях частой смены объектов производства, а также при автоматизации ручного низкоквалифицированного труда. Применение промышленных роботов в массовом производстве позволяет в короткие сроки комплектовать средствами автоматизации автоматические линии различного назначения.
Как показывает опыт, комплексное применение промышленных роботов позволяет повысить производительность труда, сменность работы оборудования, а также существенно улучшить ритмичность и общую культуру производства.
Использование роботов открывает перспективы создания принципиально новых технологических процессов, не связанных с ограничениями, налагаемыми непосредственным участием человека.
Управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека, при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом, называется манипулятором. В зависимости от метода управления манипуляторы могут быть с ручным, автоматическим и интерактивным (комбинированным) управлением. Манипулятор с ручным управлением – устройство, в процессе управления которым непрерывно участвует оператор. Манипулятор с интерактивным управлением – устройство, в процессе управления которым автоматический и ручной методы управления чередуются во времени.
Автоматический манипулятор обеспечивает выполнение двигательных функций без участия оператора. Автооператор – неперепрограммируемый автоматический манипулятор.
Основными структурными составными частями ПР являются исполнительное устройство, система управления и информационная система (рис. 3.7). Исполнительное устройство ПР выполняет его двигательные функции. В состав ПР входит манипулятор и устройство передвижения.
Система управления – совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих средств управления, обеспечивающих обучение (программирование), сохранение программы и ее воспроизведение (считывание информации и передачу управляющих сигналов исполнительным органам ПР).
Информационная система – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, обеспечивающих получение, преобразование, обработку и передачу информации о состоянии ПР и внешней среды.
В зависимости от выполняемых функций ПР подразделяются на подъемно-транспортные (вспомогательные), производственные (технологические) и универсальные.
Рис. 3.7.Структурная схема промышленного робота, основные элементы конструкции и движения рабочих органов
Подъемно-транспортный ПР предназначен для выполнения вспомогательных переходов или операций перемещения; выполняет действия типа взять-положить при обслуживании основного технологического оборудования на операциях транспортирования, установки заготовок н снятия деталей, инструмента и приспособлений, очистке баз деталей и оборудования, а также на транспортно-складских операциях.
Производственный (технологический) ПР предназначен для выполнения технологических операций переходов; он непосредственно участвует в технологическом процессе в качестве производящей или обрабатывающей машины, выполняющей основные технологические операции (гибку, сварку, окраску, сборку и т. п.).
Универсальный ПР может выполнять функции подъемно-транспортного (вспомогательного) и производственного (технологического) промышленных роботов.
Функциональные возможности ПР во многом определяются типом системы программного управления (СНУ) и характером отработки программ.
В ПР применяются три типа СПУ, классифицируемые в соответствии с характером и дискретностью перемещений степеней подвижности: позиционные – от точки к точке, контурные – по непрерывной траектории, когда положение рабочих органов определено в каждый момент времени, и комбинированные (универсальные).
По способу представления задающей информации СПУ можно разделить на электромеханические, цикловые (ЦПУ), аналоговые (АПУ), числовые (ЧПУ) и аналого-числовые (гибридные).
В электромеханических системах информация задается положением упоров, настройкой реле времени, кулачками распределительного механизма, копирами и т. п.
В системах ЦПУ управляющие команды задаются в числовом виде, а геометрическая информация – положением механических упоров или подключением конечных выключателей.
В аналоговых СПУ информация задается в виде потенциалов. В качестве элементной базы в таких системах используются решающие и операционные усилители постоянного тока.
В системах ЧПУ (позиционных и контурных) информация представлена в виде цифровых кодов, хранящихся на быстросменных носителях.
В гибридных СПУ может использоваться информация, представленная в различном виде – числовом, аналоговом и т. д.
3.6. Характеристика типовых принципов функционирования химико-технологических систем (ХТС)
По принципам функционирования ХТС принято делить на следующие классы [2]:
1. НХТС – ХТС с непрерывной организацией технологического процесса (непрерывные) – химические производства, работающие безостановочно в течение длительного времени. Остановка и перезапуск таких производств связаны с большими материальными и временными затратами.
2. ПХТС – ХТС с периодической организацией технологического процесса (периодические) – химические производства, реализующие химические процессы в аппаратах периодического действия циклически. Обычно это производства малотоннажной химии.
Как правило, не бывает ХТС первого или второго типа в чистом виде. Обычно, на непрерывных производствах отделения подготовки исходных компонент функционируют по периодической технологии, а на многих химических производствах с периодической организацией технологического процесса можно выделить участки с непрерывной технологией. Особенностью этих участков является то, что временная остановка и перезапуск аппаратов непрерывного действия не влечет больших производственных затрат, что позволяет им работать периодически, то есть это аппараты дискретно-непрерывного действия. Следует выделить такие производства в отдельный класс химико-технологических систем – дискретно-непрерывные ХТС (ДНХТС). Таким образом, ДН ХТС – динамическая система, совмещающая свойства производств как с периодической, так и с непрерывной технологией. К классу ДН ХТС относятся большинство производств фармацевтической промышленности, предприятия спецхимии и биотехнологии, отделения приготовления исходных компонентов непрерывных ХТС.
ДН ХТС облегчает организацию отдельных стадий, этапов, операций производства и дает возможность совмещения преимуществ НХТП (высокие объемы производства) и ПХТП (гибкость производства, выпуск широкой номенклатуры продукции). Например, производство лаков и красок в условиях ДН ХТС и компьютерного подбора исходных ингредиентов обеспечивает практически неограниченный колер красок.
3.6.1. ХТП непрерывного принципа функционирования
Непрерывными (НХТП) называют процессы, в которых поступление сырья в аппарат и выпуск продукции происходят непрерывно (или систематическими порциями) в течение длительного времени. При этом технологические процессы протекают одновременно со вспомогательными и транспортными операциями. Простоев оборудования нет, производительность аппаратов выше. В каждой точке аппарата соблюдается заданный температурный режим, концентрация веществ, давление и т. п., поэтому легко вести наблюдение за работой аппаратов, механизировать загрузку сырья и выгрузку продукта, автоматизировать процесс на основе математического моделирования. При непрерывном процессе обеспечивается высокая производительность и стабильное качество продукции, за счет использования вторичной энергии и отходов производства достигается минимизация экономических издержек.
Основные достоинства НХТП:
• НХТП характеризуются огромной единичной мощностью производства. Вспомогательные операции в реакторе не проводят; рабочее время на них не затрачивают. Поэтому достигается максимальная интенсивность и производительность работы реактора. Например, современный нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) имеет мощность до 12–18 (20) млн. тонн нефти в год, обеспечивая нефтепродуктами целые регионы потребителей. Другой пример, доменный процесс – процесс варки чугуна из железной руды. Работая в непрерывном режиме, аппарат варки чугуна – домна – обеспечивает производительность 5–7 млн. тонн чугуна в год.
• НХТП обеспечивает стабильное качество производимой продукции. В свою очередь, в выборе технологии производства химической продукции следует ориентироваться на инновационные технологии, базирующиеся на информационных методах управления качеством. Можно реально обеспечивать стационарные режимы осуществления процессов. В силу этого параметры непрерывных процессов легче оптимизировать. Например, актуальная проблема – производство очищенного от экологически опасных компонентов бензина, дизельного топлива стандарта качества «ЕВРО-4» и «ЕВРО-5». Проведение процесса в режиме НХТП обеспечивает получение продукции заданного по регламенту качества.
• НХТП – экономически высокоэффективное производство. В непрерывных процессах легче реализовать энерготехнологические схемы, т. е. обеспечить энергосбережение. Непрерывная технология производства позволяет успешно решать задачи минимизации производственных затрат на выпуск продукции (сырья, энергии) за счет использования принципа рецикла (возврата) энергетических ресурсов, использования вторичной энергии или рекуперации отходов производства.
• Можно более гибко и эффективно управлять процессом. В НХТП успешно внедряются высоко информатизированные автоматизированные системы управления (АСУТП), базирующиеся на результатах фундаментальных и прикладных научных исследований. Это позволяет значительно улучшить конечные показатели производства. Например, глубокая переработка нефти на НПЗ США (90–95 % нефти перерабатывается в легкую фракцию, в отличие от НПЗ РФ, где этот показатель равен 65–70 %) достигается за счет применения новейших разработок по гидрокрекингу тяжелых фракций нефти с использованием современных эффективных катализаторов.
• НХТП показывают исключительно высокую рентабельность инвестиций на совершенствование производства. Например, НПЗ, имеющий мощность по переработке 10 млн. т нефти вырабатывает продукцию на 10 млрд. руб. При внедрении инновационного совершенствования с затратами 100 млн. рублей обеспечивается рост выпуска продукции на 0,2–0,5 %, т. е. рентабельность составляет 200–500 % от суммы инвестиций.
Негативным моментом внедрения НХТП являются высокие инвестиционные издержки. Строительство современных крупных предприятий требует огромных капиталовложений. Например, строительство НПЗ – «ТАНЕКО» (Татарстанская нефтяная компания) потребовало более 7 млрд. долл. США. При мощности 7 млн. тонн в год срок окупаемости должен составить 3–3,5 года.
3.6.2. ХТП периодического принципа функционирования (ПХТП)
Периодическим называют процесс, в котором порции сырья загружаются в аппараты, проходят в нем ряд стадий обработки и затем выгружаются все образовавшиеся вещества. Таким образом, от загрузки сырья до выгрузки продукта проходит определенный период времени (цикл). Аппарат не работает (простаивает) во время загрузки и выгрузки. Эти операции связаны с дополнительными затратами времени. Механизация загрузки и выгрузки затруднена, так как требуются периодически действующие дополнительные механизмы. Еще более высокие требования предъявляются к системе управления ПХТП (АСУТП). Периодические процессы труднее автоматизировать, так как параметры режима, по которым производится управление, т. е. температура, давление и концентрация веществ, меняются в течение всего периода реакции. Аппарат работает с неполной интенсивностью при выводе на режим, вместе с тем достигается заданное качество продукции. Периодические процессы сложны в обслуживании; качество продукции нередко сильно меняется в зависимости от режима обслуживания. Время цикла, т. е. продолжительность периодического производственного процесса, всегда больше, чем непрерывного; энергетические затраты выше.
Периодические процессы имеют следующие преимущества перед непрерывными:
– относительная независимость отдельных технологических стадий, их пространственная и временная обособленность;
– возможность промежуточной, постадийной корректировки технологических параметров, и, следовательно, возможность управления качеством промежуточных продуктов;
– инвариантность технологических стадий относительно аппаратурного оформления, т. е. возможность реализации данной стадии в аппаратах разных типов, различающихся конструктивно, и использования одного и того же аппарата для разных стадий процесса;
– отсутствие “жестких” материальных и энергетических связей между отдельными аппаратурными стадиями.
– простота организации технологического процесса и невысокие издержки производства.
Главное и основное преимущество проведения химико-технологических процессов в периодическом режиме – это ГИБКОСТЬ производства.
Гибкость ПХТП – способность технологического процесса к выпуску продукции широкой номенклатуры, сортности, вида, состава продукции. Например, в машиностроении используются сотни марок металлов и сплавов, поэтому возможность удовлетворения спроса потребителей может быть реализована только на установках периодического действия. Стали и другие виды, марки, сорта сплавов выплавляются в мартеновских печах, кислородных конверторах и способом электродуговой переплавки в аппаратах периодического действия.
Итак, основные недостатки ПХТП.
• Сложность управления технологическим процессом. Отличительной особенностью ПХТП на современном уровне развития является разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП) на базе математической модели.
• Низкий коэффициент использования основного оборудования (простои оборудования), обусловленный несогласованностью функционирования взаимодействующих аппаратурных стадий химико-технологической системы и, как следствие, неэффективность использования фонда времени.
• Нестабильность качества выпускаемой продукции.
• Малотоннажность производства.
• Сложность обслуживания процесса.
• Высокие энергетические затраты.
ПХТП имеет самое широкое применение в производстве продукции, обладающей специфическими потребительскими свойствами. ПХТП обеспечивает малотоннажное производство продукции во многих направлениях химической промышленности (спецхимия, химия высокомолекулярных соединений), фармакологии, биотехнологии, в производстве строительных материалов, пищевой промышленности и др.
Контрольные вопросы
1. Дайте определения понятиям:
– Способ переработки;
– Технологическая схема;
– Производственный процесс;
– Технологический процесс;
– Технологическая операция.
2. По каким признакам классифицируются производственные процессы?
3. Перечислите основные принципы организации производственного процесса.
4. Каким показателем характеризуется уровень специализации рабочего места? Приведите формулу.
5. В чем заключается принцип пропорциональности, ритмичности, гибкости?
6. Классификация технологических процессов в отраслях экономики. Приведите схему.
7. Приведите примеры механических и химических технологических процессов.
8. Что характеризует коэффициент закрепления операции?
9. Дайте характеристику единичному, серийному и массовому производству.
10. Что такое подготовительно-заключительное время?
11. Приведите формулу для расчета штучного времени в серийном производстве.
12. Охарактеризуйте непрерывный и периодический типы ХТП. Укажите их достоинства и недостатки. Приведите примеры.
13. В чем основное преимущество периодических ХТП?
14. Коэффициент закрепления операции К
– это:
а) число наименований технологических операций, выполняемых за плановый период;
б) трудоемкость последовательно выполняемых операций;
в) число операций, выполняемых на одном рабочем месте;
г) потери времени на рабочем месте при переходе с одной операции на другую.
14. Как называется часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте над изготовляемым изделием?
а) работа;
б) операция;
в) установка;
г) прием.
15. Как называется производство, при котором процесс изготовления изделий ведется партиями?
а) единичное;
б) серийное;
в) массовое;
г) индивидуальное.
16. Какой тип производства заготовок характеризуется высокой квалификацией рабочих?
а) массовое;
б) серийное;
в) единичное;
г) квалификация одинакова.
17. Какой из показателей характеризует массовое производство?
а) годовой объем выпуска деталей; б) такт выпуска; в) количество деталей в партии.
18. Для какого производства коэффициент закрепления операций К
= 1?
а) единичного; б) серийного; в) массовое.
19. Как называется совокупность всех действий людей и орудий труда, направленных на превращение сырья, материалов и полуфабрикатов в изделие?
а) механический процесс;
б) технологический процесс;
в) производственный процесс;
г) рабочий процесс.
20. Какой тип производства заготовок характеризуется самой низкой себестоимостью изготовления заготовки?
а) массовое;
б) серийное;
в) единичное;
г) себестоимость одинакова.
21. Чему равен коэффициент закрепления операций для среднесерийного производства?
а) более 40;. б) от 20 до 30; в) от 10 до 20.
22. Какой из показателей характеризует серийное производство?
а) годовой объем выпуска деталей; б) такт выпуска; в) количество деталей в партии.
23. Для какого производства коэффициент закрепления операций К
> 40?
а) единичного; б) серийного; в) массовое.
24. К МТП относится:
а) нефтепеработка:
б) автомобилестроение;
в) мебельное производство;
г) легкая промышленность;
д) производство лекарств;
е) производство цемента.
25. Для ПХТП характерно:
а) огромная единичная мощность производства; б) малотоннажность производства; в) стабильность качества производимой продукции; г) нестабильность качества производимой продукции;
д) сложность автоматизации е) высокая рентабельность инновационных инвестиций; ж) простои оборудования
з) сложность обслуживания процесса; и) высокие издержки производства; к) невысокие издержки производства; л) простота оборудования.
26. К ХТП относится:
а) нефтепеработка;
б) автомобилестроение;
в) мебельное производство;
г) легкая промышленность;
д) производство лекарств;
е) производство цемента.
27. Для НХТП характерно:
а) огромная единичная мощность производства; б) малотоннажность производства; в) стабильность качества производимой продукции; г) нестабильность качества производимой продукции; д) сложность автоматизации; е) высокая рентабельность инновационных инвестиций; ж) простои оборудования; з) сложность обслуживания процесса; и) высокие издержки производства; к) невысокие издержки производства; л) простота оборудования.
28. По какой формуле вычисляется такт выпуска изделия?
а) r =60Ф
/N;
б) r =60N/Ф
;
в) r =360Ф
/N;
г) r =0,6Ф
/N.
Раздел 4.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
4.1. Качество как фактор конкурентоспособности современной технологии
Современная система высоких технологий рассматривает задачу технологического обеспечения качества поставляемой на рынок продукции как важнейший фактор конкурентоспособности. Управление качеством является системной экономической задачей, решение которой предусматривает использование современных информационных технологий, прогрессивных материалов, передового технологического оборудования и инструментов.
КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ – совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
В современных условиях качество продукции охватывает не только потребительские, но и технологические свойства, конструкторско-художественные особенности, надежность, уровень стандартизации и унификации деталей и узлов и др.
Управление качеством продукции осуществляется путем систематического контроля соответствия показателей качества стандартам, техническим условиям и другой нормативно-технической документации, а также целенаправленным воздействием на качество документации, оборудования, инструмента, сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, на уровень квалификации изготовителей. Большое значение при этом имеют экономические методы, которые охватывают вопросы планирования, стимулирования, ценообразования и др.
Важный элемент в управлении качеством продукции – установление обоснованных заданий на выпуск продукции с определенными значениями показателей, которые должны быть достигнуты в процессе производства выпускаемой продукции.
Особое место в обеспечении высокого качества продукции принадлежит стандартизации. Комплексная стандартизация сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и готовой продукции – эффективное средство планомерного пвышения качества. Стандартизация устанавливает оптимальные показатели качества, его параметрические ряды, приемы контроля и испытаний, режимы технического обслуживания, методы ремонта, нормы запасных частей и т. п. На каждое разрабатываемое изделие составляют технические условия (ТУ) – документ, входящий в комплект технической документации на промышленную продукцию (изделие), в котором указывают комплекс технических требований к продукции, правила ее приемки и поставки, методы контроля, условия эксплуатации, транспортирования и хранения. Технические требования определяют основные параметры и размеры, свойства или эксплуатационные характеристики изделия, показатели качества, комплектность и т. д. Существуют ТУ как на отдельные виды продукции (изделия), так и на несколько видов сразу – групповые ТУ.
Системно-комплексный подход к организации работ по улучшению качества продукции воплощается в создании систем управления качеством продукции на уровне промышленных предприятий. В этих системах высокие показатели закладываются при проектировании. Они базируются на стандарты предприятия, которые разрабатываются в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов. Стандарты предприятия организовывают и регламентируют проведение всех мероприятий по повышению технического уровня и качества продукции, устанавливают порядок действия и ответственность каждого исполнителя, укрепляют производственную и технологическую дисциплину, организацию и механизм деятельности по улучшению качества продукции на предприятии. Документацию на конкретные методы и средства повышения качества продукции разрабатывают в cоответствии с Единой системой государственного управления качеством продукции (ЕС ГУКП). Главная цель ЕС ГУКП заключается в планомерном обеспечении всемерного использования научно-технических, производственных и социально-экономических возможностей для достижения постоянных высоких темпов улучшения качества всех видов продукции в интересах повышения эффективности общественного производства, наиболее полного удовлетворения потребностей людей, обороны страны и экспорта. Эта цель достигается в процессе решения конкретных задач. В ЕС ГУКП такими основными задачами являются: разработка, подготовка и развертывание в необходимом количестве в кратчайшие сроки производства новой продукции, отвечающей по своим показателям требованиям высшей категории качества; своевременное снятие с производства, замена или модернизация морально устаревшей продукции; сохранение качества продукции; сохранение качества продукции в процессе ее доведения до потребителя, полное и эффективное использование качества продукции в процессе потребления.
Показатели качества. Качество машин характеризуется рядом показателей, которые можно разделить на следующие три группы.
1. Технический уровень, определяющий степень совершенства машины: мощность, КПД (коэффициент полезного действия), производительность, экономичность и др.
2. Производственно-технологические показатели (или показатели технологичности конструкций), фиксирующие эффективность конструктивных решений с точки зрения обеспечения оптимальных затрат труда и средств на изготовление изделия, его эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт.
3. Эксплуатационные показатели: а) надежность изделия; б) эргономическая характеристика или степень учета комплекса гигиенических, физиологических и других потребностей человека в системе человек – машина – среда; в) эстетическая оценка, т. е. совершенство художественной композиции, внешнее оформление изделия и др.
При оценке качества изделия следует также учитывать степень его патентной чистоты.
Признак продукции определяется качественной или количественной характеристикой любых свойств или состояний продукции. К качественным характеристикам, например, относятся формы изделия, способ крепления деталей изделия (сварка, склейка, клепка и пр.), наличие на поверхности детали определенного покрытия (защитного, декоративного и пр.).
Показатели качества позволяют дать количественную характеристику всех ее свойств. Количественный признак продукции является ее параметром. Параметр продукции количественно характеризует любые ее свойства, в том числе входящие в состав качества продукции. Следовательно, показатель качества может быть частным случаем параметра продукции.
Для оценки качества продукции необходима четкая система показателей и методов их определения. В соответствии с принципами ЕС ГУКП установлена следующая номенклатура основных групп показателей качества по характеризуемым ими свойствам продукции: показатели назначения; показатели надежности (безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность); эргономические показатели; эстетические показатели; показатели технологичности; показатели транспортабельности; показатели стандартизации и унификации; патентно-правовые показатели; экологические показатели; показатели безопасности.
Надежность является одним из основных свойств промышленной продукции. НАДЕЖНОСТЬ – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность объекта – сложное свойство, состоящее в общем случае из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Основным понятием, которое используется в определении надежности, является отказ. Отказом называют событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта, т. е. такого состояния, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.
БЕЗОТКАЗНОСТЬ – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки, которое определяется продолжительностью или объемом работы объекта.
Количественные методы оценки качества, которые используются для обоснования решений, принимаемых при управлении качеством продукции и стандартизации, объединены в науку, которая называется КВАЛИМЕТРИЕЙ.
ПОКАЗАТЕЛЕМ КАЧЕСТВА продукции называют количественную характеристику одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, рассматриваемую применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления. Номенклатура показателей качества зависит от назначения продукции. Показатель качества продукции может выражаться в различных единицах (например, километрах в час, часах на отказ и т. д.), а может быть безразмерным. Показатели качества продукции характеризуются непрерывными или дискретными величинами. Они могут быть абсолютными, относительными и удельными.
Единичный показатель качества продукции – показатель, характеризующий одно из ее свойств. Примером единичного показателя двигателя может быть число цилиндров, мощность и др.
Комплексным называют показатель качества продукции, характеризующий несколько ее свойств.
Примером комплексного показателя качества продукции является коэффициент готовности Кг, который для определенного вида изделий определяют по формуле:
где Т – наработка изделия на отказ (показатель безопасности); Т
– среднее время восстановления (показатель ремонтопригодности).
Из формулы (4.1) видно, что К
характеризует два свойства изделия – безотказность и ремонтопригодность.
Интегральный показатель качества продукции U позволяет с экономических позиций определить совокупность свойств изделий. При наибольшем значении интегрального показателя качества продукции обеспечивается наибольший полезный эффект, получаемый на каждый рубль затрат. Он определяется отношением суммарного полезного эффекта эксплуатации или потребления продукции к суммарным затратам на ее создание или потребление:
U = Э / (З
+ З
), (4.2)
где Э – суммарный полезный эффект от эксплуатации или потребления продукции (например, пробег грузового автомобиля в тоннокилометрах за срок службы до капитального ремонта); З
– суммарные затраты на создание продукции (разработку, изготовление, монтаж и другие единовременные затраты); З
– суммарные затраты на эксплуатацию продукции (техническое обслуживание, ремонт и другие единовременные затраты).
Наряду с интегральным показателем качества продукции можно применять величину, обратную ему и называемую удельными затратами на единицу эффекта.
Базовое значение показателя качества продукции принимают за основу при сравнительной оценке ее качества. За базовые показатели могут приниматься значения показателей качества лучших отечественных и зарубежных образцов, по которым имеются достоверные данные об их качестве, планируемые значения показателей перспективных образцов и др.
Относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении ее с соответствующей совокупностью базовых показателей, называется УРОВНЕМ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ. При оценке уровня качества используются как технические, так и экономические данные.
Технический уровень продукции определяется относительной характеристикой, основанной на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемой продукции с соответствующими базовыми значениями.
Экономические показатели уровня качества продукции представляют собой особую группу показателей, характеризующих затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции. Примерами экономических показателей могут служить затраты на разработку, изготовление и испытание опытных образцов; себестоимость изготовления продукции.
Оценка уровня качества продукции является основой для выработки соответствующих решений в системе управления качеством продукции.
Определяющим называют показатель качества продукции, по которому принимают решение оценивать ее качество. Комплексный определяющий показатель качества продукции называют обобщенным. Комплексный показатель качества продукции, относящийся к одной группе ее свойств, называют групповым.
Классификация показателей качества продукции по числу характеризуемых свойств приведена на рис. 4.1.
Рис. 4.1.Классификация показателей качества продукции
Относительное значение показателя качества продукции определяется отношением значения показателя качества оцениваемой продукции к базовому значению этого показателя и выражается безразмерной величиной или в процентах.
Оптимальный показатель качества продукции – это такой, при котором достигается либо наибольший эффект от эксплуатации или потребления продукции при заданных затратах на ее создание и эксплуатацию или потребление, либо заданный эффект при наименьших затратах, либо наибольшее отношение эффекта к затратам.
4.2. Зарубежные модели управления качеством промышленной продукции
На современную теорию и практику управления качеством серьезное влияние оказали разработки всемирно известных зарубежных ученых в области качества. Среди них прежде всего можно выделить концептуальные разработки У. Шухарта, Э. Деминга, Г. Тагути, Дж. Джурана, Ф. Кросби, Л. Фейгенбаума, К. Исикавы, Дж. Ван Эттингера и Дж. Ситтига, представляющие собой сформированные в теоретическом плане модели управления качеством, впоследствии получившие широкое практические применение и развитие [13].
У. Шухарт (1891–1967) – американский ученый и области математической статистики. Главной идеей модели управления качеством У. Шухарта было улучшение качества за счет уменьшения изменчивости (вариабельности) процессов. Он первым указал на жизненную важность непрерывного и осознанного устранения вариаций из всех процессов производства продукции и услуг.
Ученым разработана концепция производственного контроля. Практическим результатом этой концепции стала разработка карт статистического контроля качества (контрольных карт Шухарта). У. Шухартом также было предложено использование статистических методов для управления затратами на качество. Новаторские идеи по использованию статистических методов для снижения затрат на качество позволили многим специалистам считать его основоположником экономического подхода к управлению качеством.
Работы Шухарта оказали большое влияние на У. Э. Деминга (1901–1993) – всемирно известного ученого в области математической статистики и менеджмента. Творчески развив и обогатив идеи У. Шухарта, Э. Демипг впервые разработал программу менеджмента качества.
В этой программе наиболее системными являются разделы «Цепная реакция» и «Принцип постоянного улучшения».
«Цепная реакция». Цель раздела – показать руководству и персоналу предприятия взаимосвязь качества труда, эффективности производства и стабильности положения работников предприятия. Эта взаимосвязь представлена в виде диаграммы (рис. 4.2), в которой показано, что повышение качества в конечном счете приводит к сохранению рабочих мест, что улучшает мотивацию работников и, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению качества.
Рис. 4.2. Цепная реакция Деминга
? планирование – план (Plan);
? выполнение работ – выполнение (Do);
? проверка результатов – контроль (Check);
? корректирующие действия – действие (Action).
«Принцип постоянного улучшения (цикл Деминга)» приобрел широкую известность в менеджменте качества. Именно по циклу Демингаосуществляется управление и обеспечение требуемого качества и дальнейшее его улучшение.
Цикл Деминга (РДСА) включает четыре этапа работ в области менеджмента качества (рис. 4.3):
Рис. 4.3. Цикл Деминга
С именем Э. Деминга в определенной степени связаны возрождение и развитие экономики Японии. В конце 1940-х гг. экономика Японии находилась в кризисном состоянии. Производимые японскими предприятиями товары отличались дешевизной и низким качеством. Однако в руководстве нескольких крупных компаний в 1948–1949 гг. обратили внимание на то, что повышение качества естественно и неизбежно вызывает повышение производительности. Наблюдение это было результатом работы групп японских инженеров, изучавших американскую литературу по контролю и управлению качеством, которые стали организаторами Японского союза ученых и инженеров (Union of Japanese Scientistsand Engineers – JUSE). По инициативе JUSE и при поддержке правительства Японии в 1950 г. для чтения лекций был приглашен Э. Деминг, который впоследствии еще несколько раз приезжал в Японию для чтения лекций.
Слова Э. Деминга, которые он произнес на семинаре в 1950 г. в Токио, выступая перед японскими инженерами, оказались пророческими: «Слушайте меня, и через пять лет вы будете конкурировать с Западом. Продолжайте слушать до тех пор, пока Запад не будет просить защиты от вас».
В 1960-х гг. японские товары появились на рынке большинства стран, а к началу 1980-х Япония уже производила 40 % от мирового производства цветных телевизоров, 75 % – транзисторных радиоприемников и 95 % видеомагнитофонов. С 1970-х гг. мир заговорил о «японском экономическом чуде».
Методы статистического контроля качества, проповедуемые Э. Демингом, были быстро и с энтузиазмом восприняты японскими инженерами, особенно на уровне производственных предприятий.
Среди американских специалистов, приглашенных для чтения лекций и консалтинга в Японию, также был известный американский специалист в области управления качеством Джозеф М. Джуран (род. 1904).
Дж. Джуран первым обосновал необходимость перехода от контроля качества к управлению качеством. Дж. Джураном разработана знаменитая «спираль качества» («спираль Джурана») – вневременная пространственная модель, определившая основные стадии непрерывно развивающихся работ по управлению качеством (рис. 4.4) и ставшая прообразом многих появившихся позже моделей управления качеством.
Рис. 4.4. Спираль Джурана
1 – исследование рынка; 2 – разработка проектного задания; 3 – проектно-конструкторские работы; 4 – составление технических условий; 5 – разработка технологии и подготовка производства; 6 – материально-техническое снабжение; 7 – изготовление инструмента, приспособлений и контрольно-измерительных средств; 8 – производство; 9 – контроль процесса производства; 10 – контроль готовой продукции; 11 – испытание рабочих характеристик продукции; 12 – сбыт; 13 – техническое обслуживание; 14 – исследование рынка
Дж. Джуран – автор концепции AQI (Annual Quality Improvement), концепции ежегодного улучшения качества. В философии менеджмента качества непрерывное улучшение подразумевает, что на смену политике стабильности приходит политика изменений. В концепции AQI основное внимание сосредоточено на стратегических решениях, более высокой конкурентоспособности и долгосрочных результатах. Этот ученый впервые сформулировал подход к обеспечению качества, классифицировав затраты на обеспечение качества, выделив четыре основные категории затрат: затраты на предупреждение дефектности, затраты на оценку качества, издержки вследствие внутренних отказов и издержки изза внешних отказов.
Вывод: теоретические положения менеджмента качества как основного фактора современного инновационного развития определяют системность задач в управлении производственными процессами. Современная постиндустриальная система экономического развития ориентирована на технологические принципы управления качеством продукции. Высшая степень культуры производственного процесса проявляется в рассмотрении и анализе совокупности всех составляющих элементов инновационной технологии.
4.3. Технологическое управление качеством конструкционных материалов
4.3.1. Атомно-кристаллическое строение металлов
Металлы – кристаллические вещества. В твердом состоянии их атомы располагаются в пространстве в строго определенном порядке, образуя атомно-кристаллическую структуру. Под атомно-кристаллической структурой понимают взаимное расположение атомов, существующее в кристалле. Правильное, закономерное расположение атомов в пространстве характеризует кристаллическое состояние. В кристалле каждый атом имеет одно и то же количество близлежащих атомов-соседей, расположенных на одинаковом от него расстоянии. В кристалле правильное чередование атомов на одинаковых расстояниях сохраняется для сколь угодно далеко удаленных атомов, то есть существует так называемый дальний порядок в расположении атомов.
Если кристалл рассечь плоскостью, то мы увидим, что атомы расположены упорядоченно (рис. 4.5). Это так называемая кристаллографическая плоскость, многократное повторение которой в пространстве образует кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/vera-arkadevna-pavlova/sovremennye-sistemnye-tehnologii-v-otraslyah-ekonomiki-uchebnoe-posobie/) на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.