Инноватика
.pdfС. Г. Селиванов, М. Б. Гузаиров, А. А. Кутин
ИННОВАТИКА
Учебник для вузов
3-е издание
Москва «Машиностроение»
2013
УДК 658.5:001(07) ББК 30.606(я73)
С29
Селиванов С. Г., Гузаиров М. Б., Кутин А. А.
С29 Инноватика: учебник для вузов / С.Г.Селиванов, М.Б.Гузаиров, А.А.Кутин. 3-е изд. – М.: Машиностроение. 2013.-640 с.
ISBN 978-5-217-03399-7
Представлено теоретическое обобщение законов, закономерностей, принципов, методов и технологий инноватики. Показаны пути их использования в инновационной деятельности, инновационном проектировании и в управлении проектами технологического перевооружения производства.
Учебник предназначен для студентов бакалавриата, магистратуры и подготовки дипломированных специалистов технических направлений и специальностей высшего профессионального образования. Учебник может быть использован для переподготовки специалистов, решающих проблемы научно-технического прогресса в машиностроении и приборостроении.
УДК 658.5:001(07) ББК 30.606(я73)
ISBN 978-5-217-03399-7
©С. Г.Селиванов, М. Б.Гузаиров, А. А. Кутин, 2013
©Издательство «Машиностроение», 2013
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение |
6 |
Раздел I. ИННОВАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ |
12 |
Глава 1. Системотехнические основы инноватики |
12 |
1.1. Дефиниции |
12 |
1.2. Системный подход |
17 |
1.3. Концепции производственных функций |
25 |
1.4. Математические модели производственных функций |
29 |
Глава 2. Инновационная экономика |
35 |
2.1. Развитие инновационной экономики |
35 |
2.2. Теория инновационной экономики |
37 |
2.3. Модель инновационной экономики |
50 |
Глава 3. Инновационная политика |
57 |
3.1. Стратегии инновационного развития |
57 |
3.2. Национальная инновационная система |
62 |
3.3. Государственные инновационные программы |
69 |
3.4. Международное инновационное сотрудничество |
72 |
3.5. Методы государственного управления инновациями |
76 |
Раздел II. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ |
85 |
Глава 4. Закон смены технологических укладов |
85 |
4.1.Технологические уклады |
85 |
4.2. Развитие технологических укладов |
91 |
4.3. Моделирование процессов смены технологических укладов |
97 |
Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений |
109 |
5.1. Жизненный цикл нововведений |
109 |
5.2. Управление жизненным циклом нововведения |
115 |
5.3. Закон эволюционного развития нововведений |
119 |
Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии |
130 |
6.1. Закон смены поколений техники и его проявление в энергетике |
130 |
6.2. Закономерности смены поколений авиационной техники |
133 |
6.3. Закономерности смены поколений технологического |
|
оборудования |
147 |
Глава 7. Закон распространения инноваций |
156 |
7.1. Закон распространения инноваций и закономерности диффузии |
156 |
технологии |
|
7.2. Математические модели диффузии технологий |
159 |
7.3. Упрощенные методы анализа развития и распространения |
|
технологий |
166 |
Раздел III. ЗАКОНОМЕРНОСТИ, ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ |
173 |
РАЗРАБОТКИ НОВОВВЕДЕНИЙ |
|
Глава 8. Принципы научно-технического творчества |
174 |
8.1. Принципы изобретательской и инновационной деятельности |
174 |
3
8.2. Принципы пифагорейского направления научно-технического |
176 |
творчества |
|
8.3. Механизмы прикладной «эвристики» Архимеда в техническом |
|
творчестве |
179 |
8.4. Принципы инновационной деятельности Т. Эдисона |
199 |
Глава 9. Законы и закономерности изобретательской деятельности |
203 |
9.1. Законы научно-технического творчества |
203 |
9.2. Патентное законодательство |
209 |
9.3. Законы и закономерности патентоведения |
217 |
Глава 10. Методы разработки нововведений |
231 |
10.1. Задачи технического творчества |
231 |
10.2. Методы разработки инновационных решений |
233 |
10.3. Метод поискового конструирования нововведений |
243 |
10.4. Метод анализа конкурентных преимуществ нововведений |
248 |
Раздел IV. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ |
254 |
Глава 11. Классификация технологий |
254 |
11.1. Технология как наука |
254 |
11.2. Классификации производственных технологий |
259 |
Глава 12. Критические технологии |
282 |
12.1. Парадигмы современных критических технологий |
282 |
12.2. Принципы физического моделирования критических |
|
технологий |
290 |
12.3. Математическое моделирование критических технологий |
298 |
Глава 13. Высокие технологии |
316 |
13.1. Основные сведения о высоких технологиях |
316 |
13.2. Разработка проектных технологических процессов |
318 |
13.3. Методы структурной оптимизации технологических процессов |
321 |
13.4. Анализ технического уровня технологии |
332 |
13.5. Оптимизация технологий по показателям технического |
|
уровня и экономической эффективности |
339 |
Глава 14. Методы развития технологий |
351 |
14.1. Техническая реконструкция |
351 |
14.2. Технологическое перевооружение |
371 |
14.3. Комплексная автоматизация |
387 |
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ |
414 |
Глава 15. Процесс инновационного проектирования |
414 |
15.1. Организация инновационного проектирования |
414 |
15.2. Управление предпроектной фазой |
424 |
15.3. Управление разработкой проекта |
432 |
15.4 Управление реализацией и завершением проекта |
459 |
4
Глава 16. Научно-исследовательские и опытно - конструкторские |
|
работы |
471 |
16.1. Научно-исследовательские работы |
471 |
16.2. Порядок проведения научно-исследовательских работ |
480 |
16.3. Порядок проведения опытно-конструкторских работ |
486 |
16.4. Автоматизация НИОКР при разработке техники новых |
|
поколений |
497 |
Глава 17. Технологическая подготовка производства |
510 |
17.1. Организация технологической подготовки производства |
510 |
17.2. Системы технологической подготовки производства |
|
предприятий |
516 |
17.3. Внезаводские системы технологической подготовки |
|
производства |
530 |
Глава 18. Организационная подготовка производства |
544 |
18.1. Инновационный маркетинг |
544 |
18.2. Инновационный менеджмент |
550 |
18.3.Формирование инновационных организаций и подразделений |
553 |
18.4. Реструктуризация производства |
557 |
18.5. Организация смены объектов производства |
560 |
Глава 19. Экономическая эффективность инновационных |
|
проектов |
566 |
19.1. Инвестиции в инновационную деятельность |
566 |
19.2. Эффективность инвестиций в инновационной деятельности |
576 |
19.3. Риски инновационных проектов |
591 |
Заключение |
607 |
Список рекомендуемой литературы |
615 |
Глоссарий |
618 |
Сведения об авторах |
640 |
5
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В условиях рыночной экономики главным двигателем её развития является конкуренция. Известно, что конкуренция – это процесс управления субъектом своими конкурентными преимуществами для достижения успеха, выживания или достижения других целей развития государства, региона, отрасли, организации, персонала или совершенствования товара (продукции, технологии или услуги). Конкурентоспособность, в конечном счете, – это способность национальных предпринимателей создавать, производить и продавать товары, ценовые и неценовые качества которых более привлекательны, чем у аналогичных зарубежных товаров.
Страны, регионы, предприятия и другие организации конкурируют по-разному. В начале XX в. на первом месте в решении проблем управления этим процессом стояли вопросы обеспечения совершенной формы конкуренции, решение проблем конкуренции олигополий и монополий, разработки антитрестовского законодательства Шермана, Клэйтона, Целлера-Кофовера. В 70–80- е гг. XX в. основная часть проблем управления конкурентными преимуществами сместилась в область обеспечения конкурентоспособности товаров по критерию соотношения их качества и цены. В 90-е гг. XX в. в области критериев конкурентоспособности рассматривались уже соотношения эффективности, качества, гибкости и оригинальности, решение проблем конкурентоспособности регионов и стран на основе управления конкурентными преимуществами средствами инновационной1 экономики.
В начале ХХI в. почти ни у кого не осталось сомнений, что конкурентоспособность определяется способностью предприятий к
1 Инновация – это итоговый результат творческого труда, получивший реализацию в виде новой или усовершенствованной продукции либо нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в экономическом обороте для получения прибыли или достижения иного полезного эффекта. Принято считать, что термин «innovation» является синонимом русского слова “ нововведение”, который в буквальном переводе означает “ введение новаций” или “ введение новшеств”.
6
Введение
инновациям2, т.е. постоянному совершенствованию продукции, технологий и менеджмента.
Динамика инновационной (технологической) структуры мировых рынков свидетельствует о непрерывном снижении роли сырьевой продукции, низкотехнологичной и даже среднетехнологичной продукции на фоне непрерывного возрастания доли высокотехнологичной продукции3.
Динамика развития стран по показателям темпов роста производства и экспорта высокотехнологичной продукции свидетельствует о впечатляющих успехах государств, переходящих от неоклассической рыночной экономики к инновационной экономике. В настоящее время все страны, включая не только развивающиеся, но и высокоразвитые, используют специальную инновационную политику для повышения своей конкурентоспособности на мировом рынке.
ВРоссийской Федерации сказанное определяется требованиями исполнения Указа Президента Российской Федерации № 596 от 7 мая 2012 г. «О долгосрочной государственной экономической политике», который определил цели развития национальной инновационной
системы в соответствии со Стратегией инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 г.4
Всоответствии со сказанным предполагается, что инно-
вационное развитие превратится в основной источник экономического роста, а экономический рост расширит возможности для появления новых продуктов и технологий, позволит государству увеличить инвестиции в развитие человеческого капитала.
2Термины инноватики объяснены в глоссарии, который в алфавитном порядке систематизирован в приложении к данному изданию.
3В начале ХХI в. наиболее высокие темпы роста на рынках промышленной продукции обеспечивали продажи следующих групп товаров из «великолепной семерки» наукоемких изделий: средств телекоммуникаций, компьютерной техники, оптических инструментов и приборов, электроэнергетического оборудования и приборов, медицинских и фармацевтических товаров, автотранспортных средств, газа.
4Стратегия инновационного развития РФ на период до 2020 г. (Распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2011 г. N 2227-р ) определила следующие индикаторы:
−доля предприятий промышленного производства, осуществляющих технологические инновации, вырастет до 40 –50% ( в 2009 г. – 9,4%);
−доля инновационной продукции в общем объеме промышленной продукции вырастет до
25-35% (в 2010 г. – 4,9%);
−затраты на исследования и разработки достигнут 2,5–3% ВВП (в 2010 г.– 1,3%).
7
Введение
Для реализации такой инновационной политики необходимо быстро развивать не только инновационную экономику средствами эффективного инвестиционного и инновационного проектирования, но и социальные составляющие факторов экономического роста. К таким важнейшим социальным факторам относятся вложения в «человеческий капитал».
На созидательный творческий труд, отличающийся поиском и созданием нового в различных сферах деятельности человека, ориентированы не только развитие науки, организация движения новаторов, изобретателей, рационализаторов, но также креативная педагогика и инновационные образовательные технологии. Государство в настоящее время поддерживает5 эти направления развития образования. Инновационные образовательные технологии при этом направлены на подготовку специалистов, способных создать технику и технологии нового поколения, высокие и критические технологии, конкурентоспособные на любых рынках. Инновационные образовательные технологии исходят из необходимости изменения всей системы образования, в том числе и высшего профессионального образования.
Цели и задачи дисциплины. Для обеспечения перехода к инновационным образовательным программам подготовки специалистов, способных создать конкурентоспособную продукцию и поставить на производство технику новых поколений, должна быть реализована новая концепция развития инновационных образовательных технологий. Она предусматривает:
−разработку программ непрерывной инновационной подготовки специалистов, бакалавров и магистров;
−преподавание новой дисциплины – « Инноватика»;
−включение в перечни дисциплин учебных планов и
образовательных программ дисциплин по изучению студентами новейших (высоких и критических) технологий, обеспечивающих прорывы в развитии техники и технологий.
Главной задачей «Инноватики» как новой научной дисциплины является формирование теоретического фундамента прикладной инновационной деятельности в различных отраслях производства.
5 Постановление Правительства РФ от 14 февраля 2006 г. № 89 «О мерах государственной поддержки образовательных учреждений, внедряющих инновационные образовательные программы»
8
Введение
Основой инновационной деятельности во всех названных направлениях инновационной политики, инновационной экономики, развития инновационных социальных технологий, в том числе креативной педагогики, должны стать фундаментальные законы науки, в частности инноватики, становлению которой призван содействовать данный учебник.
Научно-методический уровень. Инноватика – это наука (отрасль,
направление науки) о формировании и распространении новшеств на основе целенаправленной организации инновационной деятельности. Инноватика – это не только особая отрасль науки, но и ее инструмент, который обеспечивает превращение всех фундаментальных и прикладных наук в действенную производительную силу общества. С помощью инноватики наука оказывает прямое воздействие на все сферы человеческой деятельности в единой цепочке преобразования научных знаний в определенные ценности: фундаментальные исследования → поисковые НИР → прикладные НИР → прикладные НИОКР → технологии → производство → рыночная реализация.
Инноватика, в конечном счете, обеспечивает в любой стране создание (развитие) конкурентоспособной национальной инновационной системы – целеориентированной совокупности организационных компонентов, обеспечивающих эффективный прогресс инновационной экономики до уровня передовых стран мира. Научные знания в этой области также необходимы для формирования инновационной культуры, которая обеспечивает не только способность общества, его социально-экономической среды к восприятию инноваций, но и гарантирует живучесть и долговечность государства. Без инноваций, без научно-технического прогресса государство обречено только на хроническое отставание и гибель.
В данном учебнике с позиций системного подхода предпринята попытка теоретического обобщения научных законов, закономерностей, зависимостей, математических моделей, методов и технологий, используемых в инновационной деятельности. В издании показаны пути их использования в инновационном проектировании и управлении проектами технологического перевооружения производства.
Научно-методический уровень издания характеризуется также широким использованием отечественного и зарубежного опыта
9
Введение
организации инновационной деятельности, методов оптимизации проектно-технологических решений с использованием искусственного интеллекта, компьютерного моделирования, теории графов, линейного и динамического программирования, использования интегрального и дифференциального исчисления и других современных средств математического анализа.
Научная новизна. К научной новизне издания следует отнести:
−законы и закономерности (смены технологических укладов; развития техники и технологий на различных этапах и стадиях жизненного цикла нововведений; смены поколений техники и технологий; распространения высоких и критических технологий);
−методы (структурной оптимизации проектных технологических процессов; использования средств искусственного интеллекта в инновационной деятельности; технологической подготовки технического перевооружения производства и решения других задач постановки новых изделий на производство; непрерывной реконструкции и технического перевооружения производства, обеспечивающих подготовку производственных мощностей для выпуска новой продукции);
−математические модели (смены технологических укладов; управления инновационными проектами; технологического перевооружения производства, технической реконструкции,
комплексной автоматизации и механизации), необходимые для управления инновационными проектами.
Особая роль в данном издании отведена разработке новых технологий, в том числе высоким и критическим технологиям, теориям разработки инновационных решений и методам развития технологий в ходе технологического перевооружения производства.
Практическая полезность издания определяется возможностями использования разработок в решении конкретных проектных проблем технологического развития производства. В частности, внедрение ряда методов управления инновационной деятельностью на предприятиях авиационного комплекса с использованием рассмотренных ниже разработок показало реальное удвоение объемов выпуска новых изделий на тех же площадях и при той же численности работающих, обеспечившее за 5 лет постановку на производство 52 новых изделий авиационной и космической техники,
10