Лабораторный практикум
.pdfВведение
Научно-методический уровень. В данном издании разработан комплекс современных методов инновационной подготовки машиностроительного производства. Фундаментальной основой этих методов является системотехника, которая предусматривает применение дифференциального и интегрального вычислений, теории оптимизации, теории графов, линейного и динамического программирования, теории статистических решений, методов искусственного интеллекта и других современных методов математической теории систем.
Сказанное позволяет внести определенный вклад в формирование новой науки – инноватики. 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.
Современный научно-методический уровень издания характеризует не только применение новейших данных науки, но и широкое использование практического отечественного и зарубежного опыта организации инновационной деятельности.
Научная новизна. К научной новизне издания относятся:
− законы и закономерности, в том числе а) развития техники и технологий на различных этапах и
стадиях жизненного цикла нововведений; б) смены поколений техники и технологий;
в) распространения (диффузии) высоких и критических технологий;
− методы
а) выбора единых технологий для создания техники новых поколений;
б) автоматизации научных исследований на всех этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР);
в) оптимизации процессов АСТПП, в том числе с помощью методов непрерывной реконструкции и технического перевооружения производства;
г) использования средств искусственного интеллекта в
11
Введение
инновационной деятельности; д) структурной оптимизации проектных, перспективных и
директивных технологических процессов;
−математические модели
а) управления проектами НИОКР и выполнения опытнотехнологических работ;
б) управления инновационными проектами технического
(технологического) перевооружения производства, которые необходимы для управления инновационной деятельностью.
Практическая полезность лабораторного практикума определяется возможностями использования разработок в решении конкретных проектных проблем инновационного развития производства в машино- и приборостроении. В частности, внедрение ряда методов управления инновационной деятельностью на предприятиях авиационного комплекса с использованием рассмотренных далее разработок показало реальное удвоение объемов выпуска новых изделий на тех же площадях и при той же численности работающих путем постановки на производство более 50 новых изделий в течение пяти лет.
Издание предназначено для студентов, которые изучают проблемы инноватики в машино- и приборостроении и на практике осваивают методы инновационного проектирования (инновационной деятельности) для их использования в курсовом и дипломном проектировании, а также при подготовке дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавриата и магистерских диссертаций.
Издание может быть полезно для переподготовки специалистов промышленности, решающих задачи инновационного проектирования, в первую очередь в целях:
−создания инновационной продукции и технологического обеспечения конкурентоспособности изделий;
−разработки и оптимизации технологических инноваций, в том числе единых и узловых технологий, базовых технологий, новых высокоэффективных методов обработки;
−оптимизации проектных, перспективных и директивных технологических процессов изготовления изделий;
12
Введение
−выполнения опытно-технологических работ;
−разработки предварительных проектов технологической документации и комплектов технологической документации информационного назначения;
−проектирования технического перевооружения производства;
−создания АСНИ, САПР, АСТПП, PMIS-систем, в том числе
CAD-,CAM-,CAPP-,CAE-,PDM-,CALS-информационных технологий.
Для практической реализации сказанного и обеспечения
перехода к инновационным образовательным программам подготовки специалистов, способных создать конкурентоспособную продукцию и поставить на производство технику новых поколений, практикум основан на новой концепции развития инновационных образовательных технологий. Она предусматривает:
−разработку программ непрерывной инновационной подготовки специалистов, бакалавров и магистров;
−преподавание новой дисциплины – « Инноватика»;
−включение в перечни дисциплин вузовских компонентов образовательных программ дисциплин по инновационному проектированию и изучение студентами инноваций, обеспечивающих прорывы в развитии производства.
Авторами различных разделов и программных продуктов практикума являются проф., д.т.н. Селиванов С.Г. (все разделы); проф., д.т.н. Криони Н.К. (1.1; 1.2; 1.3;); к.т.н. Поезжалова С.Н. (разделы 2–7); к.т.н. Никитин В.В.(5.7); к.т.н. Селиванова М.В. (5.4;6.2;6.5); к.т.н. Селиванов К.С. (6.2); аспирант Бородкина О.А. (5.3; 5.6); магистр техники и технологий Кузнецова К.С. (5.2).
Представленное вашему вниманию издание относится к пилотным издательским проектам. В этой связи авторы будут признательны читателям за конструктивные предложения по дальнейшему улучшению структуры и содержания учебного пособия.
13
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
Раздел I. ДИДАКТИКА ИННОВАЦИОННОГО ПРАКТИКУМА
В современной экономике c помощью инновационной деятельности по подготовке новых средств производства – xi, повышения на этой основе эффективности затрат труда– L и сформированного инновационной системой государства человеческого капитала – HY обеспечивается выпуск предметов труда – Y или, как принято говорить в инноватике, инновационной продукции. Сказанное в математической модели инновационной экономики П.Ромера1 можно представить следующей производственной функцией:
∞ |
|
Y (HY , L, x) = HYα × Lβ × ∑ xi1−α−β, |
(1.1) |
i=1 |
|
где i – индекс, приписываемый каждому отдельному виду средств производства;
=∞
xx – список средств производства, используемых организа-
i=1
циями (предприятиями) для выпуска конечной продукции; α,β – некоторые технологические параметры.
Достигнутому уровню знаний в математической модели П.Ромера соответствует определенный уровень технологического развития. Его показателем служит количество используемых технологий. После того, как организация (предприятие, учреждение) приобретает и осваивает новую технологию, она стремится защитить патентом свое монопольное право на ее использование и налаживает выпуск соответствующих средств труда и инновационной продукции.
Из математической модели П. Ромера прямо следует, что темп экономического роста находится в прямой зависимости как от величины человеческого капитала, сосредоточенного в сфере получения нового знания, так и уровня развития технологий.
1 Romer P.M. Endogenous Technological Change // Journal of Political Economy.1990. Vol. 98. №.5
Инновационный менеджмент: концепции, многоуровневые стратегии и механизмы инновационного развития: учеб. пособие / под ред. В. М. Аньшина, А. А. Дагаева. М.:
Дело, 2006. С.114
14
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
1.1. Компетентностные модели в креативной педагогике
Формирование человеческого капитала, сосредоточенного в сфере получения нового знания, и рост уровня развития технологий в современной педагогике основывается на компетентностном подходе. Компетенция 2 – это круг полномочий какой-либо организации или лица3, круг вопросов, в которых данное лицо обладает познаниями и опытом.
Полномочия учреждений, предприятий и других организаций обычно делят по иерархическим уровням управления:
−государственного, регионального и муниципального управления;
−отраслевого управления, в том числе уровней управления департаментов министерств, например, промышленности, других народнохозяйственных комплексов в виде корпораций, промышленно-финансовых групп, холдингов, дивизионов, консорциумов и других крупных союзов или объединений предприятий;
−уровня управления организации, например, акционерного общества, научного учреждения, университета, товарищества, унитарного предприятия, фонда и других организаций.
Компетенции4, как заданные в вербальной (устной, словесной) форме целевые функции управления персоналом,
2от лат. competentia – принадлежность по праву
3В руководстве пользователя ECTS ( ECTS and Diploma Supplement – European Community Course Credit Transfer Systems – Европейская система взаимного признания зачетных единиц) компетенции определяются как динамическая комбинация характеристик, способностей и позиций, выступающих целью образовательных программ. В образовательных стандартах «компетенция – способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области».
4Понятие компетенции включает:
−знание и понимание (теоретическое знание предметной области, способность знать и понимать),
−знание как действовать (практическое и оперативное применение знаний к конкретным ситуациям),
−знание как быть (ценности как неотъемлемая часть способа восприятия и жизни с другими в социальном контексте).
15
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
можно распределять по названным иерархическим уровням управления. Сказанное позволяет ориентировать на формирование таких компетенций образовательные стандарты, программы, учебные планы и отдельные учебные программы по дисциплинам инновационного профиля5 учреждений высшего и среднего профессионального образования.
Учебно-методические комплексы по дисциплинам учебных планов, которые регламентированы федеральными государственными образовательными стандартами третьего поколения для университетов, реализуют новые компетентностные модели развития образовательных технологий в целях перехода к инновационным образовательным программам подготовки специалистов, способных создать конкурентоспособную продукцию и поставить на производство технику новых поколений.
На общегосударственном уровне при разработке компетентностных моделей6 обучения студентов и государственных образовательных стандартов, образовательных программ и учебных планов подготовки специалистов, бакалавров и магистров в качестве исходной информации можно применять рекомендации Еврокомиссии относительно важнейших ключевых компетенций, которыми должен овладеть каждый европеец.
Реализация компетенции в дисциплинах инновационного профиля призвана обеспечить:
5Государственные образовательные стандарты, учебные планы и образовательные программы вузов обычно предусматривают следующие дисциплины инновационного профиля: Инноватика; Инновационное проектирование; Управление инновационными проектами; Инновационная подготовка производства и другие.
6рекомендации Еврокомиссии относительно восьми ключевых компетенций, которыми должен овладеть каждый европеец:
1)компетенция в области родного языка;
2)компетенция в сфере иностранных языков;
3)математическая и фундаментальная естественнонаучная и техническая компетенции;
4)компьютерная компетенция;
5)учебная компетенция;
6)межличностная, межкультурная и социальная компетенции, а также гражданская компетенция;
7)компетенция предпринимательства;
8)культурная компетенция.
16
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
−фундаментальную техническую компетенцию на основе изучения студентом наиболее общих научных законов развития техники (смены технологических укладов, эволюционного развития нововведений, смены поколений техники и технологий, распространения (диффузии) новых технологий);
−компетенцию предпринимательства на основе изучения студентами методов инновационного проектирования, в том числе разработки высоких и критических технологий, проектов технического (технологического) перевооружения производства, бизнес-планирования;
−культурную компетенцию на основе изучения студентом направлений инновационной политики государства, истории науки и техники, артефактов – выдающихся образцов техники и технологии, которые внесли наиболее существенный вклад в развитие цивилизации, обеспечили не только экономический рост государств и жизненного уровня их граждан, но и переход к инновационной экономике.
Эти компетенции общеевропейского уровня реализуют Федеральные государственные образовательные стандарты и комплексы дисциплин учебных планов. В приложении к направлениям бакалавриата и магистратуры машиностроительного профиля компетентностные модели образовательных программ вузов можно определить с учетом следующих требований инновационной деятельности, табл.1.1.
Таблица 1.1
Основные требования ФГОС по видам профессиональной деятельности к формированию компетенций бакалавров и магистров в машиностроении
Виды |
Квалификация (степень) |
||
профессиональной |
бакалавр |
|
магистр |
деятельности |
|
|
|
|
150700Машиностроение |
|
17
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
Способность участвовать в А) работе над Научноинновационными
исследовательская проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-20)
Г) |
Способность |
Способность к работе в |
Оргнизационно- |
организовывать работу |
многонациональных |
управленческая |
малых коллективов |
коллективах, в том числе при |
|
исполнителей, в том числе |
работе над междисциплинар- |
|
над междисциплинарными |
ными и инновационными |
|
проектами (ПК-9) |
проектами (ПК-7) |
|
|
|
|
|
Способность выбирать |
|
|
оптимальные решения при |
|
|
создании продукции (ПК-8) |
|
|
|
|
|
Способность подготавливать |
|
|
заявки на изобретения и |
|
|
промышленные образцы (ПК-9) |
|
|
Способность разрабатывать |
|
|
планы и программы |
|
|
организации инновационной |
|
|
деятельности на предприятии, |
|
|
оценивать инновационные и |
|
|
технологические риски при |
|
|
внедрении новых технологий, |
|
|
организовывать повышение |
|
|
квалификации и тренинг |
|
|
сотрудников подразделений в |
|
|
области инновационной |
|
|
деятельности и координировать |
|
|
работу персонала при |
|
|
комплексном решении |
|
|
инновационных проблем |
|
|
(ПК-10) |
|
|
Продолжение табл.1.1 |
151900- Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
А) |
Спообностью использовать |
Способностью формулировать цели |
Проектно- |
основные закономерности, |
проекта (программы), задач при |
конструктор |
действующие в процессе |
заданных критериях, целевых |
ская |
изготовления |
функциях, ограничениях, строить |
|
машиностроительной |
структуру их взаимосвязей, определять |
|
продукции (ПК-1) |
приоритеты решения задач (ПК-1) |
|
Способностью участвовать |
Способность проводить оценку |
|
в постановке целей проекта |
инновационного потенциала |
18
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
|
(программы) (ПК-6) |
выполняемого проекта (ПК-11) |
|
||
|
Способностью участвовать |
Способность оценивать инновационные |
|||
|
в разработке обобщенных |
риски коммерциализации |
|
||
|
вариантов решения |
разрабатываемых проектов |
|
||
|
проблем, связанных с |
(ПК-13) |
|
|
|
|
машиностроительными |
|
|
|
|
|
производствами, выборе на |
|
|
|
|
|
основе анализа вариантов |
|
|
|
|
|
оптимального, прогнозиро- |
|
|
|
|
|
вании последствий решения |
|
|
|
|
|
(ПК-7) |
|
|
|
|
|
Способностью использо- |
|
|
|
|
|
вать информационные и |
|
|
|
|
|
технические средства при |
|
|
|
|
|
разработке новых техно- |
|
|
|
|
|
логий и изделий |
|
|
|
|
|
машиностроения |
|
|
|
|
|
(ПК-19) |
|
|
|
|
Б) |
|
|
Способностью разрабатывать и |
|
|
Производств |
|
|
внедрять эффективные технологии |
||
енно-техно- |
|
|
изготовления машиностроительных |
||
логическая |
|
|
изделий (ПК-14) |
|
|
В) |
|
|
способностью участвовать в разработке |
||
Организацио |
|
|
планов и программ организации |
|
|
нно-управ- |
|
|
инновационной деятельности на |
||
ленческая |
|
|
предприятии (ПК-42); |
|
|
|
|
|
способностью участвовать в |
|
|
|
|
|
управлении программами освоения |
||
|
|
|
новых изделий, технологий и техники, |
||
|
|
|
координации работы персонала для |
||
|
|
|
решения инновационных проблем |
||
|
|
|
(ПК-43) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г) Научно- |
|
|
Способностью |
использовать про- |
|
исследовате |
|
|
блемно-ориентированные |
методы |
|
льская |
|
|
анализа, синтеза и оптимизации |
||
|
|
|
процессов |
машиностроительных |
|
|
|
|
производств (ПК-58) |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл.1.1 |
|
|
151000 – Технологические машины и оборудование |
|
|||
Б) |
|
способен к работе в много- |
|
||
Организационно- |
|
национальных коллективах, в том |
|||
управленческая |
|
числе при работе над |
|
||
|
|
|
междисциплинарными и |
|
|
|
|
|
инновационными проектами (ПК-7) |
||
|
|
|
способен разрабатывать планы и |
||
|
|
|
программы организации |
|
|
|
|
|
инновационной деятельности на |
19
Раздел 1. Дидактика инновационного практикума
|
|
предприятии, оценивать |
|
|
инновационные и технологические |
|
|
риски при внедрении новых |
|
|
технологий, организовывать |
|
|
повышение квалификации и тренинг |
|
|
сотрудников подразделений в |
|
|
области инновационной |
|
|
деятельности и координировать |
|
|
работу персонала при комплексном |
|
|
решении инновационных проблем |
|
|
(ПК-10) |
В) |
способен |
|
Научно-исследо- |
участвовать в |
|
вательская |
работе над |
|
|
инновационными |
|
|
проектами, |
|
|
используя базовые |
|
|
методы |
|
|
исследовательской |
|
|
деятельности |
|
|
(ПК-20) |
|
На отраслевом уровне управления компетенции в дополнение к международным и общегосударственным требованиям образовательных стандартов должны также иметь конкретную предметную ориентацию на потребности отрасли или крупных союзов предприятий данной отрасли (корпораций, промышленно-финансовых групп, холдингов, дивизионов, консорциумов и других союзов предприятий). Уровни ответственности за формирование таких обобщенных требований к результатам образования формируют профессиональные сообщества.
В результате такой интеграции требований в ходе изучения дисциплин инновационного профиля студент должен:
знать:
−научные законы, закономерности и зависимости инноватики для их использования в инновационном проектировании;
−основное содержание инновационной деятельности, требования к инновационной продукции и технологическим инновациям, методы их разработки;
20