VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Актуальность работы. В настоящее время экономический потенциал России реализуется далеко не полностью - это является следствием деформации макроэкономических пропорций, нарушения объёмной и структурной сбалансированности развития промышленности и отсутствия целостной инвестиционной политики.

На сегодняшней день в отраслевой структуре страны формирование валовой добавленной стоимости происходит в большенстве за счет топливно-энергетического и металлургического комплексов. Из этого вытекает, что темпы экономического роста в значительной степени определяются влиянием внешних экономических факторов (ситуацией на внешнем рынке сырьевых ресурсов).

Главнейшей проблемой, стоящей перед российской экономикой, является структурная перестройка, обеспечивающая инновационно-техническое перевооружение и восстановление производственного потенциала промышленности.

Доминирующим фактором, который создает предпосылки для такой перестройки, является усиление роли образовательного и научного потенциала экономики и развитие инновационной сферы структурообразующих и инвестиционных отраслей машиностроения.

Объект исследования - инновационнные перспективы развития российского машиностроения.

Задачи исследования:

-показать роль инновационных технологий в машиностроении;

Что такое инноваии?

Инновация - конечный результат внедрения новшества (научного достижения) с целью удовлетворения потребностей рынка (производства) путем изменения объекта управления или получения экономического, социального, экологического, научно-технического или другого вида эффекта.

Новшество (научное достижение) – оформленный результат фундаментальных или прикладных научных исследований, разработок или экспериментальных работ, в какой либо сфере деятельности по повышении их эффективности.

Инновационные процессы, можно представить как совокупность прогрессивных, качественно новых изменений в техническом, организационном, экономическом, социальном и юридическом подходе к развитию субъектов хозяйствования и существования организационных систем.

Нововведения разрабатываются в научной среде, а развиваются в производственной сфере, образуя целостную, гармоничную, единую систему:

Финансовой базой развития инноваций является целостная система, состоящая из цепочки:

- фонд накопления - часть национального дохода, способствующая развитию производства;

- фонд возмещения - амортизационные отчисления, необходимые для восстановления физически изношенных и морально устаревших основных фондов.

Следует заметить, что все мероприятия необходимые для технико-экономического роста можно условно разделяются на традиционные и инновационные.

Традиционное развитие проводится в рамках сокращения производственного цикла, повышения надёжности и долговечности оборудования, улучшение качества продукции без существенного изменения базовой техники и технологии [2].

Инновационные процессы предусматривают развитие отрасли на качественно новом уровне, к ним относятся разработка и использование микроэлектронных схем, компьютеризация производства, автоматические металлообрабатывающие комплексы.

Инновационная деятельность это процесс введения и сопровождения научной идеи или технического изобретения до стадии практического использования, получения дохода и отражения социального эффекта.

Объектами инновационной деятельности являются:

- инновационные программы и проекты;

- новые знания и интеллектуальные продукты;

- производственное оборудование и процессы;

- инфраструктура производства;

- организационно - технические решения производственного, административного, коммерческого или иного характера, существенно улучшающие структуру и качество производства и социальной сферы;

- сырьевые ресурсы, средства их добычи и переработки ;

- товарная продукция;

- механизмы формирования потребительского рынка и сбыта товарной продукции.

Объекты инновационной деятельности выступают в форме инновационного проекта комплекса документов, определяющих процедуру и комплекс всех необходимых мероприятий по созданию и реализации инновационного продукта.

Основной отраслью промышленности, которая играет первостепенную роль в развитии народного хозяйства, является машиностроение.

Анализ последних исследований.

Следует отметить, что большинство научных работ отечественных и зарубежных ученых таких как: С.А. Воеводин, А.Ф. Паточный, А.В. Курочкин,В.А. Козловский В.М. Макаров , Т.В. Маркин , З.П. Румянцева Н.А. Саломатин, Р.А. Фатхутдинов, Р. Чейз т.п. .

Нерешенные части общей проблемы. Вышеупомянутыми учеными были предприняты попытки не только связать, но и определить роль и значение в обеспечении и разработке полной мере мероприятий по повышению конкурентоспособности, но проблема глубоких исследований внедрения инновационного потенциала на предприятия машиностроительного комплекса еще не рассматривалась. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- повысить конкурентоспособность машиностроительной продукции на основе использования новых технологий;

- улучшить инвестиционную привлекательность предприятий отрасли, в том числе для иностранных инвестиций;

- расширить рынки сбыта машиностроительной продукции, в том числе за счет совершенствования таможенно-тарифной политики и поддержки экспорта;

- реструктуризировать машиностроительный комплекс, в том числе отраслевые научные учреждения и организации;

- улучшить обеспечение высококвалифицированными научными и рабочими кадрами.

Указанные меры должны реализовываться в комплексе с принятыми и одобренными Правительством Российской Федерации программами, стратегиями и концепциями, а также межведомственными программами, соглашениями, крупными отраслевыми и межотраслевыми проектами.

Цель работы заключается в обосновании статистической информации об уровне развития инновационной политики в государстве и на основе данных внедрить инновационный потенциал в машиностроение в условиях международной конкурентной среды .

РЕЗУЛЬТАТЫ.Следует отметить, что активное внедрение инноваций в экономику сопровождается снижением материалоёмкости и энергоёмкости производства, ростом производительности труда повышением конкурентоспособности страны. В течении последних 40 лет ВВП 15 стран, входящих в Европейский Союз, увеличился более чем в 5 раз ,соответственно занятость в этих странах выросла всего на 20 % , экономия рабочего время сократилось на 18 - 25%.

По данным Госкомстата России, в 2012 - 2013 годах, внедрением инноваций в промышленности занялось 14 - 18% общего количества промышленных предприятий , что намного меньше, чем в ведущих странах ЕС, где значение в ведущих странах колеблется в пределах 60-70 %. При этом уровень инновационной активности вырос примерно на 40 % по сравнению с 2010г.

Россия относится к восьми ведущим странам мира с высоким научно - техническим потенциалом, необходимым для создания и производства современных моделей авиационной техники, входит в десятку крупнейших судостроительных стран мира.

Отечественная продукция энергетического машиностроения занимает одно из первых мест в мире, как правило, более активно внедряют инновации крупные предприятия с численностью работающих более 5000 человек.

Доля инновационной продукции в общей структуре промышленности страны является комплексным фактором, показатель развития которой может быть высоким только при условии соответствующего уровня развития образования, науки, информационных технологий, импорта технологий.

Анализ различных прогнозов развития науки, техники и технологии в последние время дает возможность сформулировать основные мировые тенденции развития машиностроения в том числе в его сердцевине - станкостроении, среди которых [ 6]:1 . Высокоскоростная ( High Speed ​​Cutting ) и высокопроизводительная ( High Production Cutting ) обработка на скоростях лезвийного обработки до 30 м / с , алмазо - абразивной до 150м / с , подачах до 0,5 мм /зуб благодаря прогрессивной конструкции режущего инструмента , использованию высокооборотных мотор- шпинделей ( до 15-20 тыс. об / мин . для токарной и 100 тыс. об / мин . и выше для фрезерной обработки ) , быстродействующих приводов перемещения узлов на скоростях 60-200м/хв . 2 . Разработка новых энерго-и ресурсосберегающих технологий за счет новых наукоемких и комбинированных методов обработки с максимальным приближением заготовки до готовой детали.

3 . Создание многофункционального, многоцелевого оборудования для реализации комбинированных методов обработки.

4 . Стремление к прецизионной ( High Precision Cutting ) и ультра прецизионной обработки ( нанотехнологии или субмикронные технологии).

5 . Агрегатно - модульный принцип построения оборудования и модульные технологии[ 1,3] Учитывая следующие тенденции, научные разработки должны быть посвящены не совершенствованию и теоретическому исследованию зарекомендовавших за рубежом, но отсутствующих в России современных станков, потому что это модно, а идеи создания станков и других технологических комплексов нового поколения, которые не уступают, а превышают лучшие мировые образцы.

Надо двигаться не в фарватере ведущих фирм и все время догонять, а искать и находить пути инновационного прорыва.

В духе указанных тенденций заслуживает внимания актуальная проблема создания станков с параллельной кинематикой, которые являются перспективной альтернативой традиционному оборудованию благодаря преимуществам механизмов параллельной структуры ( МПС ) [ 2,5] .

Сегодня в России практически не производятся и не эксплуатируются станки с параллельной кинематикой, в то же время около 10 стран мира расширяют их производство (рис. 1).

Рис . 1 . Количество моделей станков с параллельной кинематикой, изготавливаемых в разных странах.

В этих станках используют две принципиальные схемы МПС: со штангами переменной длины типа трипод и гексапод и штангами постоянной длины типа биглайд и гексаглайд, причем предпочтение отдано первой схеме на основе платформы Стюарта.

Один из первых станков - гексапод был разработан в начале 1980- х годов на кафедре металлорежущих станков и инструментов Новосибирского электротехнического института [ 1,4,5 ]. В таком направлении работает большинство фирм. В отличие от них, предложенная концепция основана на теории генетико - морфологического и эволюционного развития искусственных систем [ 7 ] по аналогии естественных биологических систем. Концепция также предусматривает применение каркасных и оболочечных конструкций несущих систем, модульного принципа и интеллектуальных компьютерных систем.

Для создания станков нового поколения с учетом их эволюционного развития предложено использовать пять генетических операторов : репликация, скрещивания , иинверсия, кроссинговер и мутация.

Для решения таких сложных задач на уровнях структурно - схемного синтеза предлагается использовать многоуровневый морфологический анализ [ 7 ] , что создает большое поле поиска - генетической информации (банка знаний ), например оборудования с параллельной кинематикой различного назначения в виде морфологической матрицы, которая дает много вариантов подобно множеству и разнообразию живых существ со своими генетическими кодами : свернутая. Использование основных принципов предложенной концепции дает новые нестандартные решения, даже такие, которые намного опережают время и позволяют преодолеть катастрофическое падение станкостроения в России за короткий срок .

Далее это рассмотрим на примерах. С помощью генетического оператора скрещивания как минимум двух компоновок с различной генетической информацией - традиционной (последовательная кинематика ) и современной ( параллельная кинематика ) получены гибридные компоновки станков с МПС токарной ( рис. 3 ) и сверлильно - фрезерной группы ( рис. 4 ) со своими кодами - морфологическими формулам [ 5 ] .

Сравнение компоновок токарных станков с ЧПУ : 1 - традиционной 2 - стержневой на штангах переменной длины; 3 - гибридной со штангами постоянной длины компоновки.

Рис . 4 . Сравнение компоновок сверлильно - фрезерных станков с ЧПУ : а - радицийнои б - стержневой на штангах переменной длины; в - гибридной на штангах постоянной длины На рис. 5 показан наиболее простой многоцелевой токарный станок одного таксона (семейства ) с инструментальной системой типа « паук », созданный из модулей и МПС типа биглайд или гексаглайд.

Реализация генетического оператора скрещивания позволяет существенно повысить производительность традиционных многоцелевых станков за счет введения технологического работа - « слесаря ​​» (патент № 35573 ), а также многошпиндельных токарных автоматов с ЧПУ (патент № 40861 ).

Область применения МПС благодаря предложенной концепции может быть расширена, поэтому возможные области применения, кроме металлообрабатывающих станков, роботов и робототехнических технических комплексов :

- Деревообрабатывающие станки;

- Текстильные машины;

- Полиграфические машины;

- Лазерные машины и станки для восстановления изношенных деталей;

- Сварочные машины;

- Сельскохозяйственная техника;

- Контрольно - измерительные машины ;

- Медицинское оборудование и другие.

Работы по созданию технологического оборудования нового поколения требуют значительных материальных затрат и государственной поддержки для реализации.

Примеры инновационых разработок с сфере машиностроения в России.

1.Создание газотурбинного двигателя.

Планируется создать модернизированный газотурбинный двигатель ГТД-110, мощность которого 110 МВт - ГТД-110М. Двигатель будет доработан и усовершенствован, запланировано создание камеры сгорания, которая обеспечит допустимый уровень вредных выбросов NОx 50 мг/м3. Итогом работ станет увеличение срока надежности изделия в эксплуатации. Также в производстве двигателя планируется использование технологий наноструктурированных покрытий, это повысит уровень надежности горячей части турбины, а также увеличит ресурс частей, которые наиболее изнашиваются, и всего двигателя в целом. ГТД-110М станет базой для создания российских парогазовых установок большой мощности.

2. Производство транспортников Ил-476

В Ульяновске открылось серийное изготовление транспортников Ил-476 на заводе«Авиастар-СП». По плану, первый из серии самолет будет передан ВВС России в 2014 году. Первая единица выпуска уже в процессе завершения монтажа, к фюзеляжу самолета стыкуют хвостовое оперение и крыло. В Жуковском тем временем испытывают летный образец военно-транспортного самолета.

Создание серийных Ил-476 происходит в рамках заказа Минобороны. Запланирован выпуск 39 самолетов, начиная с октября 2012 года. До 2020 года военное ведомство желает получить около ста транспортников, а 40 единиц из которых получат люди из гражданского числа заказчиков. На основании Ил-476 планируется разрабатывать для Минобороны воздушные командные пункты, строительство которых начнется в этом году.

Ил-476 – это модернизация военного транспортника Ил-76МД. Первый полет самолет, оснащенный двигателями ПС-90А-76 и модернизированным крылом, осуществил в сентябре 2012 года. Грузоподъемность транспортника составляет 60 тонн, а одним из его преимуществ является способность развивать скорость до 850 км/ч и преодолевать до 6 тысяч км.

3. Зонд отправится за новой информацией к Венере.

Запуск аппарата "Венера-Д", - российского зонда к Венере, который стал инновацией в России, - состоится не раньше 2024 года, проект по исследованию Меркурия проведут через 20 лет. Такая информация дается в проекте программы исследований Солнечной системы на период времени до 2025 года, который был подготовлен учеными Российской Академии Наук.

В документе отмечается, что необходимость возобновления промышленных технологий и техническая сложность проекта при разработке посадочного аппарата требуют достаточного количества времени. Запуск проекта "Венера-Д” запланирован не раньше 2024 года, учитывая эти факторы и загрузку промышленности. При этом нужно раннее и незамедлительное открытие НИОКР с целью технологий посадочного аппарата, возобновления испытательной базы и других возможных элементов космической миссии.

В качестве главных направлений Российская Академия Наук сделала выбор в пользу исследований Марса, Луны и астероида Апофис. Россия займется изучением Луны и Марса совместно с другими странами. На первом этапе в 2015 году спутник Земли будут исследовать зонды "Луна-Глоб" и "Луна-Ресурс". Один из них исследует Южный полюс, куда планируют высадить посадочный зонд России с индийским мини-ровером. На втором этапе, после 2020 года, на поверхности Луны будут работать "Луноход-3" и "Луноход-4" - новые луноходы.

Планы Российской Академии Наук, касающиеся исследований Красной планеты, предусматривают участие России в проекте "ЭкзоМарс" (Европа), раньше он был оценен в один млрд евро. Предполагается запустить к Марсу в рамках данного проекта в 2016 году исследовательский зонд, в 2018 году - марсоход. В проекте между Европейским космическим агентством и Роскосмосом подписание договора о совместном участии возможно до конца 2012 года. Ученые России также считают нужным сделать повтор попытки отправки миссии к спутнику Марса Фобосу.

Проект "Венера-Д" предполагает отправку российского посадочного модуля, орбитального аппарата, малого спутника. Комплекс планирует получить сведения о составе атмосферы и динамике планеты, геологических свойствах ее поверхности на новом уровне, сравнив с аппаратами серии "Венера" советского производства, которые успешно провели исследования планеты в 60 - 70 годы. Российская Академия Наук также надеется, что аппарат "Меркурий-П", запуск которого, по оценкам экспертов, возможен в начале следующего десятилетия, станет первым в истории космонавтики аппаратом, совершившим посадку на Меркурии. Но вначале российские приборы должны начать старт к Меркурию на борту аппарата BepiColombo (Европа) уже через два года.

4. В Челябинске будут делать двигатели для ё-мобилей.

Родиной для электромобилей станет Южный Урал. Именно здесь будет строиться завод по инновационному проекту для серийной сборки двигателей и генераторов электрокаров. Реализовывать проект Михаила Прохорова будут челябинцы, конкретнее фирма «Приводная техника». Вероятно, предприятие также станет базой и для сборки силовых модулей автомобиля. На сегодня ясно, что ДВС новых авто будет объемом в 1,4 литра.

Сотрудниками фирмы уже настраивается оборудование для пуска конвейера под серийное производство. Хотя, новые моторы, которые будут устанавливать на электромобили, смогут работать они также и на классическом топливе – газе и бензине. Собирать кары будут около Петербурга. Постройка завода под производство Ё-мобилей стартовала еще пару лет тому и подходит к завершению. Вскоре будет озвучен окончательный срок, в течение которого начнется выпуск первой партии авто. Она составит 400 штук. Однако, Челябинский регион можно называть родиной отечественного электрокара. Потому как мотор – сердце автомобиля.

Главный офис “Приводной техники» располагается в Челябинске. Однако цех сборки располагается в закрытом городе Снежинск.

5. Ледокол с боковой ударной силой.

Инновации в машиностроении позволили создать совершенно новый тип ледокола, который прорубает лед на ходу под углом в 30 градусов, что значительно расширяет фарватер для идущих за ним судов, в то время как обычным ледоколам необходимо проходить тот же путь по два и более раз. Исключением могут быть названы машины класса “Арктика”, но их в мире можно пересчитать по пальцам.

Российские судостроители разработали и начали изготовление облегченного ледокола асимметричной формы, которая позволяет ему двигаться под углом и ощутимо расширять проход во льдах. Строительство ледокола началось в конце июня нынешнего года. Судно имеет три водомётных двигателя в нижнем отсеке, что позволяет ему без труда проходить под любым углом в различных направлениях. В развороте на 30 градусов оно может расчищать проход шириной до 50 метров. Также в наличии три дизельных генератора, способных выработать 9 мегаватт, и двигатели, развивающие мощность в 7,5 мегаватт. Таких параметров должно быть достаточно, чтобы пробить лёд толщиной более полуметра при движении боком или толщиной в метр при движении носом или кормой.

По завершении строительства судно поступит в распоряжение Российского управления автотранспортом. Его главной задачей, помимо колки льда и сопровождения других судов, будут поисково-спасательные акции, а также устранение последствий разлива нефти в Финском заливе.

Заключение

Сегодняшние руководители государства должны четко осознать, что, если в ближайшее время отечественным производителям технологического оборудования в содружестве с учеными не покрываются благоприятные условия и поддержка , продукция наших заводов , некогда известных во всем мире, в принципе не сможет конкурировать с более эффективными зарубежными аналогами. Она (эта продукция) рискует просто исчезнуть. Необходимо восстановить интеграцию науки, образования и производства. Ориентируясь на молодую генерацию ученых, восстановив отечественное машиностроительное производство и используя креативный подход в подготовке специалистов в вузах разного уровня и рабочей молодежи (производителей) в ПТУ, возродить и поднять на современный уровень машиностроения.

Для прорывных перспективных разработок на государственном уровне целесообразно в различных отраслях народного хозяйства создать генетический банк знаний закрытого доступа.

Инновационная сфера российского машиностроения должна развиваться в направлении массового применения передовых технологий, которые обеспечат переход на качественно новый уровень промышленного производства. Массовое внедрение технологий и оборудования нового поколения позволит достичь такого уровня ресурсосбережения и качества выпускаемой продукции, которые будут способствовать максимальному импортозамещению и повысят уровень конкурентоспособности продукции машиностроения на внешнем рынке. Для этого нужно обеспечить одно условие - обеспечить реальный сектор экономики России доступными финансовыми ресурсами.

Литература.

1 . Агрегатно - модульное технологическое оборудование / у 3- х ч. - Кол . Авторов ; под ред . Ю.М. Кузнецова . - М.: - Имекс ЛТД , 2004 . - И ч. 442с . , II ч. - 286с . ; ИИИ ч. - 507с 2 . Афонин В.Л. , подзор П.В. , Слепцов В.В. Обрабатывающее оборудование на основе механизмов параллельное структуры / Под общ . ред . В.Л. Афонина . - М. : Изд - во МГТУ Станкин , Янус . - К. , 2006 . - 452с .

2. Технологии машиностроения. Ежемесячный журнал. М.: Издательский центр «Технологии машиностроения», 2004-2008.

3 . Базров Б.М. Модульные технологии в машиностроении. - М. :Машиностроение , 2001 . - 368с

4 . Крыжановский В.А. , Кузнецов Ю.Н. , Валявский И.А. , Скляров Р.А. Технологическое оборудование с параллельной кинематикой . - Кировоград , 2004.-449с .5 . Кузнецов Ю.Н. , Дмитриев Д.А. , Диневич Г.Ю. Компоновки станков с механизмами параллельной структуры . - Херсон : 1111 Вышемирский В.С. , 2009.-456с.6 . Кузнецов Ю.Н. Мировые тенденции развития станкостроения / / Сб. научных трудов по материалам научно - методической конференции «Высшее образование - 2010». - К. : НПУ им . Драгоманова , 2011 . - С . 45-55.

7 . Кузнецов Ю.Н. Генетико - морфологический принцип создания станков нового поколения / / Вестник СевНТУ «Механика , энергетика , экология» . Вып. 110. - Севастополь: Изд- во СевНТУ , 2010 . - С.3 -12.

8. Агентство по инновациям и развитию [Электронный ресурс]

URL: http://www.innoros.ru/.

9. Макарова В.И., Бобренева К.Л. Инновационно-инвестиционная деятельность стратегического развития предприятия // Машиностроитель, 2010. №8. С. 45-52.

Код для цитирования: Скопировать