CC BY
96
УДК 621.9
НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ НАУКОЕМКИХ ОТРАСЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
В.П. Мельников, В.П. Смоленцев
В статье рассмотрены концептуальные положения по технологической модернизации авиационной и космической отраслей, а также других отраслей промышленности, обеспечивающих технологическую модернизацию машиностроения. Оценены правовые, организационно-технические и экономические методы, а также методология оценки уровня технологического развития и его критериальные значения. Предложены основные инновационные подходы для региональной и отраслевой технологической модернизации: создание центров управления технологической модернизацией, применение методологии адаптивного маркетингового управления инновационной деятельностью, нетрадиционных технологических процессов, накладных шаговых информационно-технологических робототехнических систем широкого назначения и универсального применения, в том числе в ГПС. Рассмотрены перспективы применения антигравитационных технологий при создании современных ЛА и других транспортных средств. Обсуждены варианты решения технологической модернизации в наукоемких отраслях машиностроения
Ключевые слова: концепция, технологическая модернизация, отрасль, управление, нетрадиционные технологии, накладные шаговые системы, антигравитация, транспортные средства
Наиболее важная составляющая национальных интересов страны в технологической сфере [2,3] включает в себя развитие средств производства, их автоматизацию во всех отраслях промышленности и социальной сфере отечественной индустрии различного машиностроения. В современных условиях только на основе научнообоснованных прогностических решений опережающего характера можно построить стратегическую систему управления технологической модернизацией в условиях функционирования страны и решать проблемы технологического перевооружения промышленности, средств транспорта, коммуникаций, приумножения достижений отечественной науки и техники [1,4,5,6].
Следует воспользоваться имеющейся дисгармонией между высоким уровнем научного интеллектуального общечеловеческого потенциала, имеющегося в стране, и нынешним низким уровнем технологической базы, требуемой для возрождения технологического состояния промышленности и развития ее. Тем самым удастся осуществить технологический прорыв и занять достойное место среди мировых лидеров в технологической сфере.
Применительно к авиационной, ракетнокосмической и другим отраслям для достижения этого требуется:
- создать эффективное управление технологическим развитием по отраслям промышленности, либо во всей стране, обеспечив предварительно тщательный анализ технологического уровня;
- обеспечить государственную поддержку отечественных фундаментальных и прикладных исследований и разработок в машиностроении, прежде всего в области нетрадиционных технологий, носящих часто аномальный характер, но позволяющих осуществить ускорение эволюции технологического развития и не только в России;
Мельников Владимир Павлович - МАИ, д-р техн. наук, профессор, тел. 8 916 535 74 93
Смоленцев Владислав Павлович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: vsmolen@inbox.ru.
- развивать отечественную технологическую индустрию и повышать эффективность использования государственных ресурсов в области информационных технологий и техники;
- создать производство конкурентоспособных средств и систем машиностроения, расширять участие ведущих отечественных ученых в международной интеграции производителей этих средств и систем;
В методологии обеспечения технологического развития наукоёмких отраслей( в первую очередь авиации и космонавтики)можно выделить общие методы управления, которые следует разделить на правовые, организационно-технические и экономические.
К правовым методам обеспечения технологического развития указанных отраслей и всего машиностроения относится разработка нормативных правовых актов, регламентирующих отношения в технологической сфере и нормативных методических документов по вопросам технологического обеспечения страны. Наиболее важными направлениями этой деятельности являются:
- внесение изменений и дополнений в законодательство, регулирующее отношения в области обеспечения техникой и информационными технологиями (ИТ) в целях создания и совершенствования системы обеспечения технологического развития страны, устранения внутренних противоречий в федеральном законодательстве, противоречий, связанных с международными соглашениями, к которым присоединилась Россия, и противоречий между федеральными законодательными актами и законодательными актами субъектов, а также в целях конкретизации правовых норм, устанавливающих ответственность за правонарушения в области обеспечения технологического развития;
- разграничение полномочий в области обеспечения технологического развития страны федеральными органами государственной власти и
- органами государственной власти субъектов Федерации, определение целей, задач и механизмов
участия в этой деятельности общественных объединений, организаций и граждан;
- разработка и принятие правовых актов, устанавливающих ответственность юридических и физических лиц за несанкционированный доступ к ИТ ,противоправное копирование, искажение и противозаконное использование, преднамеренное распространение недостоверной информации в ИТ, противоправное раскрытие конфиденциальной информации, использование в преступных и корыстных целях служебной информации или информации, содержащей коммерческую тайну интеллектуального труда;
- уточнение статуса иностранных технологических агентств и инвесторов при привлечении иностранных инвестиций для развития технологической инфраструктуры;
- закрепление приоритета развития разработок отечественного производства.
К организационно-техническим методам обеспечения технологического развития можно отнести:
- совершенствование системы обеспечения технологического развития, органов исполнительной власти субъектов страны, предупреждение и пресечение правонарушений в технологической сфере;
- использование и совершенствование ИТ, средств защиты информации и методов контроля эффективности этих средств, развитие защищенных телекоммуникационных систем, повышение надежности специального программного обеспечения как регионально в отраслевом применении, так и в государственном масштабе;
- создание систем и средств предотвращения несанкционированного доступа к технологической информации и специальных воздействий, вызывающих разрушение, уничтожение, искажение ИТ, а также изменение штатных режимов функционирования систем и средств информатизации и связи;
- выявление технических устройств и программ, представляющих опасность для нормального функционирования; технологических, информационно-телекоммуникационных систем; предотвращение перехвата информации по техническим каналам; применение криптографических средств защиты информации при ее хранении, обработке и передаче по каналам связи; контроль за выполнением специальных требований по защите информации;
- сертификация средств ИТ, технологического оснащения различных производств и защиты информации; лицензирование деятельности в области технологического оснащения и функционирования защиты государственной тайны; стандартизация способов и средств защиты информации;
- совершенствование системы сертификации, технологических средств и ИТ, телекоммуникационного оборудования и программного обеспечения автоматизированных систем обработки информации по требованиям технологической модернизации;
- контроль за действиями персонала в защи-
щенных технологических системах; подготовка кадров в области обеспечения технологического развития наукоемких отраслей;
- формирование системы мониторинга показателей и характеристик технологической модернизации в регионах, отраслях, в наиболее важных сферах жизни и деятельности.
Экономические методы обеспечения технологического развития указанных отраслей включают в себя:
- разработку программ обеспечения технологического развития и определение порядка их финансирования;
- совершенствование системы финансирования работ, связанных с реализацией правовых и организационно-технических методов технологической модернизации; создание системы страхования информационных и технологических рисков физических и юридических лиц.
Оценка уровня технологического развития в каждой отрасли промышленности должна быть основана на достоверном статистическом материале по критериям оценки технологического состояния с учетом международной методологии оценок. При этом необходимо учесть уже имеющийся базовый задел по реализации технологической модернизации страны: документально утвержденный Президентом и правительством Российской Федерации и уже реализующийся.
Для комплексного решения этой проблемы целесообразно как на государственном, так и на региональном (отраслевом) уровнях создание единых центров управления технологической модернизацией с функциями:
- централизованного управления технологическим развитием РФ в науке, технологиях и технике под непосредственным контролем регионального или отраслевого руководства;
- самостоятельного сбора и анализа показателей технологичности развития в стране;
- правовой, финансовой, социальной и технической ответственности за реализацию приоритетных направлений и критических технологических решений на ближайшее и будущее время;
- ответственности и прав за концептуальное и стратегическое планирование и реализацию программ технологического развития, научно обоснованное прогнозирование развития науки, технологий и техники, как минимум на 10-15 лет;
- правового и финансового управления реализацией задач технологического развития;
- разработки предложений и рекомендаций по стратегическим направлениям технологического развития.
В области управления технологическим развитием целесообразно использовать новые научнообоснованные подходы к вопросам управления инновационной деятельностью [3]. Практически адаптивное маркетинговое управление технологическим развитием, а в ближайшие годы «технологической модернизацией», в регионах и отраслях может быть
построено с условиями изменяющейся мировой окружающей технологической среды и динамике управления с обратной связью на базе пяти основных принципов управления: системности, модульности, комплексности, интегративности и декларативности [4]. Целесообразно использовать обобщенную функциональную схему адаптивного маркетингового управления инновационной деятельностью в жизненном цикле организации, которая может быть скорректирована модернизацией наукоемких отраслей промышленности на базе инновационного подхода.
Учитывая, что развитие технологической базы (базового для машиностроения) в виде станкового и кузнечно-прессового оборудования и другого технологического оснащения по состоянию на 2012г в России, мягко говоря «желает лучшего» [1] и принятой в США и западных странах концепции технологического развития любого машиностроения, транспорта, приборостроения и т.д., а также по вооружению в направлении максимальной роботизации и безоператорного управления техническими средствами различного назначения целесообразно рассмотреть инновационные предложения по направлениям нетрадиционных технологий, которые разрабатываются либо в замену, либо в дополнение к традиционным, принятым в мире как базовые. Такие технологии имеются практически во всех видах производств и, в большинстве своем, решают самые трудные технологические задачи. Особенностью этих технологий являются повышенные технические и экономические характеристики, универсальность применения в любой промышленной отрасли и человеческой деятельности.
В стране насчитываются несколько научнотехнических школ по нетрадиционным технологическим процессам [7], но наиболее продуктивной и широко охватывающей по видам нетрадиционных технологий в машиностроении являются школы Воронежа, Казани, Ростова-на-Дону и других городов. Конкретно, как пример практического решения научно-технического развития специалистами школы Воронежа в направлении нетрадиционных технологических процессов с управляемыми электрическими полями можно констатировать:
1. Нетрадиционные технологические процессы значительно расширяют возможности разработчиков современной наукоемкой техники и являются необходимым звеном при создании конкурентоспособных изделий. Это, в первую очередь, относится к авиационно-космической отрасли.
2. В вопросах теории проектирования нетрадиционных технологических процессов Россия занимает ведущие позиции и такое положение следует удерживать путем выделения государством целевых грантов и программ для развития ведущих научных школ. Это прежде всего относится к Воронежу, Уфе, Рыбинску, Москве, Туле.
3. Для реализации разработок в области нетрадиционных технологических процессов в ближайшей перспективе России целесообразно приоб-
ретать оборудование у ведущих станкостроительных фирм (Япония, Швейцария, Германия, США, Испания и др.). Одновременно необходимо поручить вновь созданным КБ, научным центрам и заводам разработку отечественных станков и робототехнических технологических систем, базирующихся на достигнутом уровне современного мирового станкостроения, но с учетом запросов отечественных потребителей, прежде всего оборонных отраслей, и со стандартизацией средств технологической подготовки на базе единых требований к основным видам металлорежущего и другого оборудования.
4. Разработать обоснованные прогнозы потребности в оборудовании на ближнюю и дальнюю перспективу и на их базе начать сквозную подготовку инженерно-технических специалистов в заведениях, имеющих научные школы по нетрадиционным технологическим процессам.
Эту подготовку целесообразно организовать на базе региональных кустовых учебных центров, оснащенных современным оборудованием и исследовательскими приборами. Такие центры уже функционируют в Воронеже, Москве и других городах страны.
5. В каждом центре организовать сквозную подготовку и переподготовку специалистов возможно в рамках существующих специальностей со стимуляцией преподавателей и учащихся по аналогии с системой подготовки инженерных кадров для космической техники через авиационные вузы в 6080 гг прошлого века, когда вводились повышенные (до50%) стипендии студентам, снижалась нагрузка преподавателям, увеличивался срок обучения и др.
6. Современная структура высшего технического образования позволяет проводить повышение уровня подготовки специалистов путем обучения части специалистов в существующих учебных заведениях по направлениям от других регионов и для стран зарубежья по системе бюджетного финансирования через Минобрнауки РФ.
7. Организовать переподготовку специалистов всех уровней с учетом специфики изготовления продукции необоронных отраслей для использования нетрадиционных методов обработки при создании и выпуске патентозащищенной конкурентоспособной техники массового потребления.
Примером технологического развития направления, касающегося вопросов автоматизации любых технологических процессов, является применение теории и практики накладных шаговых систем и роботов (НШСиР) [5], которые были использованы при изготовлении изделия «Буран» и на заводах авиационно-космической отрасли. Это направление реализует универсальные концепции машиностроения XXI-XXП веков на базе нетрадиционных информационных гибких технологий контроля, управления и производства.
Они могут быть применены в любой промышленной отрасли и человеческой деятельности, предусматривают комплексный частный или локальный подход к объекту технологического взаи-
модействия и построены на основе применения накладных шаговых информационно-
технологических роботов с адаптивным управлением, информационных моделей технологических поверхностей и объектов, режимов взаимодействия роботов с ними и нетрадиционных, прогрессивных технологических процессов контроля, управления и производства.
На базе этой методологии могут быть построены высокоэффективные системы контроля и изго-
Особенностью накладных шаговых информационно-технологических систем (НШС) является новый принцип информационного взаимодействия, в котором устройство со своей локальной системой координат, базируясь на самой поверхности или рядом с ней, производит соответствующие технологические, либо контрольные операции. Используемые математические формализации шаговых способов и модели переработки информации могут быть основаны на методах конечных разностей, что позволяет осуществить программные решения различных прикладных задач, в частности создание новых типов станкового оборудования, транспортных систем, манипуляторов и т.д., универсальных нетрадиционных гибких технологий контроля, управления и изготовления любых по форме и размерам изделий и т.д.
Научные и практические стороны сформулированных мероприятий по сравнению с традиционными методами и средствами обладают рядом преимуществ:
- имеют повышенную гибкость для различных производств;
- обладают универсальностью автоматических средств и режимов их работы
по отношению к видам и размерам изделий;
- позволяют получить значительное снижение материалоемкости (в 100 и более раз) и габаритных размеров (в 10 иболее раз) технологического оборудования;
- имеют повышенную производительность контрольных операций (в2...5 раз), точность изготовления деталей и сборочных узлов (для крупногабаритных поверхностей в несколько раз);
товления изделий неограниченных размеров и форм, гибких производственных систем (ГПС), принципиально новых типов машин и устройств, обладающих малой материалоемкостью, высоким уровнем автоматизации и широкими областями применения за счет использования унифицированных модульных компоновок конструкций технологических роботов и устройств. Пример структурной схемы построения ГПС мехонообработки на основе НШСиР приведен на рисунке [5].
- дают возможность снижения трудоемкости технологических процессов.
Применение методологи и конструирования НШС позволяет осуществить разработку принципиально новых типов машин и устройств военного назначения: колесных, шагающих и летающих
транспортных средств боевого применения и разведки, имеющих различные габаритные размеры (от микро размеров до десантных судов земного и космического базирования), многофункциональных, мобильных и универсальных, адаптированных к различным видам рельефа поверхности по форме, прочности и расположению[2,5,6].
Новые нетрадиционные технологические процессы, которые дополнительно к перечню традиционных, могут быть применены как высокоэффективные на базе НШС:
1. Технологии применения композиционных диффузионно-твердеющих припоев для бесфлюсо-вой пайки конструкционных материалов, особенно для крупногабаритных изделий (разнородных металлических, неметаллических и композитов).
2. Электроэрозионная обработка материалов.
3. Лучевые методы обработки: электролуче-вая, светолучевая, плазменная.
4. Ультразвуковая обработка материалов.
5. Электрогидравлическая обработка и магнитоимпульсное формообразование.
6. Электрохимические процессы : обработки, анодирования, полирования и др.
7. Комбинированные методы обработки, основанные на сочетаниях различных процессов воздействия, например, химического с тепловым, механического с электрохимическим, постоянного и им-
пульсного и т.д.
8. Оптические и лазерные методы контроля и ориентации для автоматизации различных технологических процессов и управления движущимися объектами с повышенной точностью.
Результаты приведенных исследований в значительной степени апробированы и внедрены на предприятиях различных отраслей: машиностроительной, авиационной, космической и других. Имеются экспериментальные и серийные технологии, конструкции оборудования и образцы оснастки по нетрадиционным технологическим процессам. Однако, множество работок находятся в стадии патентования и исследований и для наиболее перспективных проектов необходим НИОКР.
Современное состояние наукоемких отраслей США и ряде стран Европы содержит большое количество «прорывных» технологий. К сожалению роль России в этой сфере снизилась, хотя все еще остается значимой как для нашей страны, так и для других стран, участвующих в освоении космического пространства.
Технологический прорыв России, учитывая сегодняшнее состояние, может быть осуществлен путем ускоренной реализации поисковоконструкторских и технологических работ по разработке аппаратов новых поколений, имеющих как военное так и гражданское назначение, на базе единого (типового) методологического подхода энергетического обеспечения и применения современных технологий изготовления.
По нашему мнению при планомерной, но интенсивной, реализации этого подхода Россия могла бы за 10-15 лет осуществить технологическую революцию не только в транспортных отраслях.
С учетом ключевых проблем и решений технологической модернизации наукоемких отраслей можно в области создания научно-технической продукции и современных технологий предложить следующие приоритетные направления технологического развития:
- разработка и апробация методологии адаптивного маркетингового управления инновационной деятельностью в ЖЦ организации, применительно к управлению технологическим развитием России на
ближайшие годы (рис.1) [3].
- разработка и реализация универсальной концепции машиностроения, приборостроения и других отраслей на базе как традиционных, так и нетрадиционных информационных и гибких технологий контроля, управления и производства.
- разработка гибких роботизированных производств крупногабаритных машин и изделий летательных аппаратов, судов, наземного транспорта, строительных сооружений и т.д., на основе новых технологий, например приведенных на рис. 1 [5,7].
- создание новых типов универсальных машин и устройств, оборудования с уникальными свойствами и характеристиками [2,6].
Литература
1. Грибков А.А. Развитие зарубежного и российского станкостроения / А.А. Грибков, С.Н. Григорьев, Д.В. Захарченко // Вестник Московского государственного технического университета «Станкин». 2012. №1(18), С.8-11.
2. Мельников В.П., Рогожин К.Л., Схиртладзе А.Г. Ключевые проблемы и решения технологической модернизации России. Модернизация России. Ключевые проблемы и решения / В.П. Мельников, К.Л. Рогожин, А.Г Схиртладзе // Ежегодник. Вып.7 / РАН ИНИОН. Отд. научн. сотрудничества и междунар. связей; Отв. ред. Ю.С. Пивоваров.-М.: 2013-4.2-С.61-70.
3. Аспекты адаптивного маркетингового управления инновационной деятельностью в жизненном цикле организации / В.П. Мельников, Н.А. Смирнова, С.А. Демина и др. // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012.Т.1. №7. С. 7-13.
4. Мельников В.П. Информационные технологии. Учебник для вузов. М.: ОИЦ «Академия», 2008.
5. Мельников В.П. Теория накладных шаговых систем. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009.
6. Мельников В.П Инновационный подход в развитии транспортных средств / В.П. Мельников, К.Л. Рогожин // Труды 1-ой международной научной конференции. 30-31 окт. 2012г: Перспективы скоординированного социально- экономического развития России и Украины в общеевропейском контексте. М.: ИНИОН РАН, 2013.
7. Смоленцев В.П. Нетрадиционные технологии в технике, экономике и социальной сфере // В.П. Смоленцев, В.П. Мельников и др. // Минвуз, сб. научн. тр. Вып. 2. Воронеж, Изд. ВГТУ, 2000.
Московский государственный технический университет Воронежский государственный технический университет
THE DIRECTION OF TECHNOLOGICAL MODERNIZATION OF HIGH-TECH MACHINERY INDUSTRY
V.P. Melnikov, V.P. Smolentsev
The article considers a number of conceptual provisions on technology-modemization of the aviation and space industries, and other industries, to ensure the success of the technological modernization of Russia. Describes legal, organizational -technical and economic methods, their tools, as well as the methodology of assessment of technological development and its criterion values. The basic innovative approaches to regional and sectoral technological modernization: the creation of centers of control of technological modernization, application of methodology of adaptive marketing of innovation management, non-traditional technological processes, invoices stepping information technology robotic systems of wide application of universal application, including GPS and etc. Also the prospects of application of antigravity technologies in the creation of modern aircraft and other vehicles, some of the provisions of the space policy of Russia and proposed key decisions of technological modernization in the aerospace industries
Key words: the concept of technological upgrading, industry, space, methodology, methods, , marketing management, innovative technologies, overhead stepping systems, antigravity, vehicles
