параметры и граничные условия протекания процессов преобразования вещества, энергии и информации.
3.Технология в понимании технологического процесса рассматривает целенаправленные материальные воздействия человека и средств труда на предмет труда, которые вызывают в нем качественные и количественные изменения формы, размеров, свойств, пространственно-временных состояний.
Вопросы для самоконтроля
1.Что называют технологией?
2.Что изучает технология как наука?
3.Как классифицируют производственные технологии?
4.Что отличает обобщенную классификацию технологий инновационной деятельности?
5.Что предусматривают технологии формирования «человеческого капитала» и «инновационного капитала»?
6.В чем заключаются особенности организации технологий непрерывного производства?
7.В чем заключаются особенности организации технологий дискретного производства?
8.Какие вы знаете этапы и стадии разработки технологической документации дискретного производства?
9.Что включает понятие «комплект технологической документации»?
10.Какие вы знаете формы типовой технологической документации дискретного производства, которые входят в комплект технологической документации?
11.В чем вы видите основные отличия различных проектных технологий?
12.Какие технологические процессы ориентированы на обеспечение качества и конкурентоспособности продукции?
13.Какие вы знаете ресурсосберегающие технологические процессы?
14.Какие технологии называют «высокими»?
15.Какие технологии называют «критическими»?
281
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ
Глава 12. Критические технологии
12.1. Парадигмы современных критических технологий
Ранее уже было отмечено, что критическая технология – это принципиально новая технология, которая обеспечивает замену высокой технологии и смену поколения техники. В этот момент начинает формироваться новая S-образная кривая развития, но не на основе старого способа, метода или технологии, а на совершенно
новых принципах.
Организацию процесса
выбора критических технологий,
общенационального отбора таких новых направлений НИОКР, в ходе которого устанавливаются приоритетные критические технологии, обеспечивают национальные программы технологического (инновационного) развития. Набор приоритетных критических технологий может быть различным для разных стран. Он определяется целями инновационной политики государства его регионов и отраслей промышленного производства по обеспечению своей конкурентоспособности.
***
Справочные данные. Распоряжением
Правительства РФ №1243-р от
25 августа 2008 г. утвержден перечень
технологий, имеющих важное
социально-экономическое значение или важное значение для обороны страны и безопасности государства (критические технологии). Их условно можно разделить на группы.
А) Промышленные технологии, обеспечивающие создание новых поколений техники и технологии:
−Базовые и критические военные, специальные и промышленные технологии;
−Нанотехнологии и технологии создания наноматериалов;
−Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом;
−Технологии водородной энергетики;
−Технологии механотроники и создания микросистемной техники;
−Технологии новых и возобновляемых источников энергии;
282
Глава 12. Критические технологии
− Технологии производства металлов и сплавов со специальными свойствами, используемых при производстве вооружения и военной техники;
−Технологии производства топлив и энергии из органического сырья;
−Технологии создания биосовместимых материалов;
−Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов;
−Технологии создания и обработки кристаллических материалов;
−Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров;
−Технологии создания мембран и каталитических систем;
−Технологии создания новых поколений ракетно-космической, авиационной и морской техники;
−Технологии создания электронной компонентной базы;
−Технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных систем;
Б) Информационные технологии:
−Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации;
−Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления;
−Технологии распределенных вычислений и систем;
−Технологии производства программного обеспечения;
В) Биотехнологии:
−Технологии биоинженерии;
−Биоинформационные технологии;
−Биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии;
− Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения
и защиты человека и животных;
−Геномные и постгеномные технологии создания лекарственных средств;
−Клеточные технологии;
−Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания;
Г) Другие критические технологии:
−
Технологии мониторинга и прогнозирования состояния
атмосферы и
−
гидросферы;
Технологии обеспечения защиты и жизнедеятельности
населения и
−
опасных объектов при угрозах террористических проявлений;
Технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и
−
биосферы;
Технологии переработки и утилизации техногенных образований и
отходов;
−Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых;
283
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ
−Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии;
−Технологии создания новых видов транспортных систем и управления ими;
− Технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф.
***
Этот перечень не является каноническим, он постоянно пополняется как на федеральном уровне, так и критическими технологиями субъектов Российской Федерации, например, технологии:
−газотурбинных процессов трансформации природного газа в электрическую и тепловую энергию;
−обеспечения безопасности пищевых продуктов функционального назначения;
−освоения углеводородов континентального шельфа;
−трубопроводного транспорта угольной суспензии и т.д.
На федеральном уровне группировки инновационных проектов и программ по разработке критических технологий также периодически могут видоизменяться и дополняться, так, например, современная программа инновационного развития российской экономики предусматривает следующие направления разработки высоких и критических технологий:
1)энергоэффективность и энергосбережение;
2)ядерные технологии;
3)космические технологии;
4)медицинские технологии;
5)стратегические информационные технологии.
***
Справочные данные. Каждый из таких кластеров критических технологий обычно объединяет комплексы мероприятий по их разработке в виде инновационных проектов для коммерциализации разработок на практике. Например, технологии создания новых поколений ракетно-космической, авиационной и морской техники предусматривают технологии создания новых поколений авиационной техники. Цель – создание самолетов, вертолетов и иных транспортных систем на основе новых технических решений и нетрадиционных компоновочных схем, предназначенных для перевозки, доставки пассажиров и грузов с наибольшей экономической эффективностью.
284
Глава 12. Критические технологии
Основные задачи данного направления инновационного проектирования:
1.Использование в традиционных компоновочных схемах новых технических решений (например, самолетов с двигателями, работающими на криогенном топливе; применение несущего фюзеляжа; использование систем управления пограничным слоем; разработку авиационных двигателей нового поколения; проектирование тяжелых коммерческих самолетов с нагрузкой 75-100 т и более и дальностью полета порядка 13 тыс. км и т.д.; создание вертолетов с двигателями, работающими на сжиженном нефтяном газе т.д.);
2.Использование нетрадиционных компоновочных схем авиационных летательных аппаратов и иных транспортных систем (типа «летающее крыло», беспилотных летательных аппаратов);
3.Преодоление отставания в технологиях производства аэрокосмических конструкций из композитных и наноматериалов.
***
Аналогичные перечни разрабатываются и в отраслевых министерствах, например, в машиностроении такой перечень характеризуют данные табл.12.1.
Каждый из видов названных и других «критических технологий» подразделяется на кластеры, группы, подвиды, типы и другие таксоны1.
***
Справочные данные. Например, высокие и критические биотехнологии можно рассматривать в следующем перечне новых технологий:
− биополимеров клетки; − генодиагностики и генотерапии;
− технологий иммунокоррекции; − синтеза лекарственных средств и пищевых веществ;
− жизнеобеспечения и защиты человека в экстремальных условиях; − белковых препаратов и композитов с заданными функциональными
свойствами; − трансгенных форм растений и животных;
− рекомбинантных вакцин, питания и защиты растений (животных); − биотехнологических процессов производства и переработки
сельскохозяйственного сырья; − технологий хранения продовольствия;
− технологий искусственного выращивания ценных объектов аквакультур;
1 От гр. taxis – расположение в порядке.
285
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ
−технологий, обеспечивающих безопасность пищевых продуктов функционального назначения и т.д.
Информационные технологии, так же как и биотехнологии, в настоящее время проходят этап своего стремительного развития путем использования и создания различных классов таких технологий:
−использования многопроцессорных ЭВМ с параллельной структурой;
−вычислительных систем на базе нейрокомпьютеров, транскомпьютеров и оптических ЭВМ;
−систем распознавания и синтеза речи, текста изображений;
−применения искусственного интеллекта в виде искусственных нейронных сетей, генетических алгоритмов, средств эволюционной биокибернетики, экспертных систем, когнитивной графики, нечетких систем;
−систем математического моделирования и т.д.
Вобласти создания критических промышленных технологий также можно рассмотреть различные их группировки:
−Нанотехнологии и прецизионные технологии обработки, сборки и контроля
(нанотехнологии электрофизической и электрохимической обработки деталей; прецизионные технологии с применением сверхвысоких скоростей обработки и технологии обработки в нанометрическом диапазоне точности; технологии с применением сверхвысоких давлений и сверхпластичности для получения наноматериалов; сверхпрецизионные технологии и прецизионная контрольно-измерительная техника новых поколений, обеспечивающая измерения в субмикрометрическом и нанометрическом диапазонах и т.д.);
−Мехатронные технологии (вращательных и линейных перемещений путем интеграции средств прецизионной механики, электроники и электротехники; мехатронных технологий станочных и робототехнических комплексов; роботизированные технологии; мехатронные технологии измерительных машин, транспортных средств, средств газо- и нефтедобычи; технологии гексаподов – машин с параллельной кинематикой и т.д.);
−Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии (технологических лазерных комплексов формирования поверхностей деталей сложной пространственной формы; лазерного контроля технологического процесса сборки; технологии на основе использования электронных, фотонных и ионно-плазменных источников энергии для формирования поверхностного слоя деталей с заранее заданными свойствами, что обеспечивает многократное повышение их долговечности и показателей надежности машин, инструмента и т.д. );
−Технологии информационной интеграции и системной поддержки жизненного цикла продукции (CAD-, CAM-, CAE-, CALS-технологии) – это методы и средства повышения эффективности и конкурентоспособности продукции путем организации интегрированной информационной среды.
286
Глава 12. Критические технологии
Т а б л и ц а 12.1 Перечень высоких и критических технологий машино- и приборостроения
Кластеры
Основной перечень
1
2
Промышленные
базовые и критические военные, специальные и промышленные технологии; технологии создания новых
технологии,
поколений ракетно-космической, авиационной и морской техники; нанотехнологии и технологии создания
обеспечивающие
наноматериалов; технологии производства металлов и сплавов
со
специальными свойствами, исполь-
создание новых
зуемых при производстве вооружения и военной техники;
технологии
создания и
обработки
композиционных и
керамических материалов; технологии создания и обработки полимеров и эластомеров;
поколений
технологии создания
и обработки
кристаллических материалов;
технологии создания
новых видов
вооружений,
транспортных систем и управления ими; технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей
военной техники
для транспортных
систем; технологии водородной энергетики;
технологии
механотроники и создания
и технологии
микросистемной техники; технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации; технологии
двойного
производства программного обеспечения; технологии распределенных вычислений и систем; технологии
назначения
создания интеллектуальных систем навигации и управления; технологии создания электронной
компонентной базы; технологии производства топлив и энергии из органического сырья.
Критические
а) прецизионные и нанометрические технологии обработки, сборки, контроля, технологии на основе
производствен-
сверхпроводимости,
мехатронные
технологии, лазерные и
электронно-ионно-плазменные
технологии...;
ные технологии
б) технологии элементной базы микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров, опто-, радио-
общемашино-
и акустоэлектроники, оптической и СВЧ-связи; в) технологии новых материалов – технологии керамических
строительного
и стекломатериалов,
полимеров
и
композитов, металлов
и
сплавов со
специальными
свойствами,
синтетических сверхтвердых материалов, материалов для микро- и наноэлектроники, технологические совме-
назначения для
щаемые модули для металлургических мини-производств, нанотехнологии и наноматериалы; технологии
инновационного
создания и обработки полимеров и эластомеров; технологии создания и обработки кристаллических
проектирования
материалов со специальными свойствами, технологии создания композиционных и керамических материалов;
г) технологии атомной и водородной энергетики; технологии возобновляемых источников энергии;
технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных систем; технологии
создания энергосберегающих систем.
287
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ
Продолжение табл. 12.1
Специальные
а) технологии композиционных материалов – технологии биметаллов, термодиффузионного
критические
сращивания деталей, изготовления углерод-углеродных композиционных материалов, композитов на
промышленные
основе стекловолокна и полипропилена и т.д.;
технологии для
б) технологии литейного производства (литья под низким давлением, получения высокоточных
инвестиционного
отливок в формы на основе электрокорунда, литья под регулируемым давлением, технологии
и инновацион-
жидкой штамповки, технологии литья в графитовые и керамические формы, литья под электромаг-
ного проекти-
нитным давлением, литья методом направленной кристаллизации, литья выжиманием, литья в
рования
вакуумированные пресс-формы, плазменно-индукционной и электронно-лучевой плавки, литья в
технического
вакуумно-пленочные формы, литья в замороженные формы и т.д.);
перевооружения
в) технологии обработки давлением (взрывная штамповка, электровысадка, изотермическая штам-
предприятий
повка в режиме сверхпластичности, сферодвижная штамповка обкатыванием, штамповка на термо-
прессах, электрогидравлическая штамповка, высокоточные порошковые технологии и т.д.);
г) базовые технологии изготовления изделий: проектные и директивные технологические процессы
постановки на производство новой техники; технологии бесплазовой увязки деталей и
технологической оснастки летательных аппаратов; технологии производства длинномерных трубных
деталей на основе радиальной ковки, вакуумного ионно-плазменного азотирования, нанесения
эрозионностойких покрытий магнетронным способом и т.д.;
д) технологии высокоскоростной обработки, обеспечивающие многократное увеличение произ-
водственных мощностей предприятий (например, высокоскоростной: лазерной и гидроабразивной
резки заготовок, обработки металлов резанием, термообработки, химико-термической обработки и
гомогенизирующего отжига в условиях низкочастотных акустических воздействий, химико-
термической обработки отливок в жидкофазовом состоянии, химико-термической обработки в
условиях энергетической поляризации, ультразвукового и электрических полей, с использованием
скоростного: нанесения износостойких металлофторуглеродных покрытий в условиях
ультразвуковых воздействий, термодеформационного борирования, глубинного шлифования и т.д.)
288
Специальные е) технологии механообработки деталей – лазерные технологии (резки, перфорации, электроннокритические лучевые технологии, лазерное маркирование, лазерное скрайбирование), ультразвуковые технологии промышленные (размерной обработки, алмазного сверления, магнито-абразивной обработки), высокоскоростной технологии для обработки резанием, электрообработки (электроэрозионная, электроконтактное резание, электроинвестиционного механическая обработка, электрохимическая обработка) труднообрабатываемых металлов и сплавов, и инноватехнологии термоэнергетического и ультразвукового удаления заусенцев; технологии деформационного ционно-режущей механической обработки; проектирования ж) технологии высокоавтоматизированной обработки (роботизированные технологии, технологии
технического гибких производственных систем, интегрированного, интеллектуального («умного») производства, перевооружения технологии обработки на роторных автоматических линиях и роторно-конвейерных комплексах, предприятий автоматических линиях, станках-автоматах, многооперационных станках и т.д.);
з) технологии термической и химико-термической обработки и упрочнения деталей (газовые ионные процессы азотирования, нанесения многослойных газотермических покрытий, вакуумного напыления, осаждения покрытий в электростатическом поле из газовой фазы, технологии акустического старения металлов, технологии ионно-плазменной обработки, в т.ч. ионно-вакуумное азотирование, ионно-вакуумная цементация, ионная имплантация, ионное легирование, технологии малодеформационной закалки, в том числе в водорастворимых неионогенных полимерах высокомолекулярных изокислот, импульсная управляемая закалка с охлаждением в магнитных жидкостях);
и) технологии контроля и испытаний ( технологии неразрушающего контроля на основе акустической эмиссии и эффекта магнитоупругости, технологии контроля на координатно-измерительных машинах, лазерного контроля технологического процесса сборки, например, лопаточных решеток газотурбинных двигателей; технологии автоматизированного контроля и т.д.).
289
2
1
Глава 12. Критические технологии
Окончание табл. 12.1
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ
12.2. Принципы физического моделирования критических технологий
На каждом из названных выше этапов инновационной деятельности достаточно широко используются различные методы моделирования развития технологий (реальные, математические, символьные, мысленные, наглядные) в целях формирования рационального или оптимального в определенном смысле прообраза системы, устройства, способа, технологии или технологического процесса.
Реальное моделирование предполагает проведение различных экспериментов (физических, химических, биологических), отработку нового принципа действия, который часто называют новой концепцией технологии, на основе изготовления опытных образцов, опытных партий вплоть до установочных серий нового образца изделия. Для иллюстрации отличий таких принципов действия рассмотрим простейший пример технологии взвешивания тарноштучных грузов. Принципиальная схема весов, т.е. изделия, которое применяется в этой технологии, может иметь следующий вид
(рис. 12.1):
Х
Эi –
Y
эффекты
Рис. 12.1. Схема анализа физического принципа действия: Х – входная переменная – масса тела; Y – выходная переменная – тарированное значение силы тяжести; Эi – физический эффект, определяющий принцип действия
Физические эффекты – Эi, которые могут быть использованы для проектирования весов, а значит и принципы действия могут быть разными:
−Э1 – эффект рычага (рычажные весы);
−Э2 – эффект деформации пружины под нагрузкой (пружинные весы);
