Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Инноватика

.pdf
Скачиваний:
279
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
15.03 Mб
Скачать

С. 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