Повышение эффективности использования минерального сырья. Грани проблемы

-кристаллизацией аморфных металлических сплавов

вконтролируемых условиях;

-рекристаллизационным отжигом интенсивно деформированных металлических сплавов.

Порошки металлов, карбидов, нитридов, оксидов и других металлических материалов получают физическими и химическими методами: испарением материалов в инертной или активной газовой среде; размолом с интенсивным переводом энергии в зону измельчения; синтезом порошка с использованием плазмы, лазерного нагрева, термического разложения (веществпредшественников) электролизом.

Порошки образуются в условиях, далеких от равновесия, поэтому их частицы являются неравновесными, в них запасена избыточная энергия по сравнению с обычным крупнозернистым материалом. Значительная доля избыточной энергии порошковых частиц обусловлена, во-первых, поверхностным слоем атомов, объем которого составляет десятки процентов от объема частиц. Во-вторых, под влиянием поверхностного натяжения материал частиц испытывает сжатие, и кристаллическая решетка оказывается упруго искаженной (в частности, при диаметре 10 нм и поверхностном натяжении 2 Н/м давление достигает 1 ГПа).

Концентрированный поток энергии создает условия для испарения графита с образованием метастабильных соединений с размерами частиц менее 100 нм. Это фуллерены — разновидность новой аллотропической формы углерода. Особенностью фуллеренов является упорядоченное размещение атомов углерода на сферической поверхности. Фуллерены, молекулы которых содержат 60, 70 и 82 атома углерода, устойчивы (их обо-

значают С60, С70 и С82). Молекулы фуллеренов представляют собой электронную оболочку диаметром ~1нм со

41

сравнительно большой внутренней плотностью (~0,7). Эти особенности строения используют для сорбирования молекул нефти и других масел в районе нефтепромыслов и нефтетранспортных сооружений с поверхности земли и водоемов.

Нанокристаллические материалы отличаются повышенной прочностью как у однофазных, так и у многофазных, полученных кристаллизацией аморфных сплавов: предел текучести в два-три, а временное сопротивление — в полтора — восемь с половиной раз выше, чем у соответствующих аналогов. Повышение прочностных характеристик наноматериалов используется для изготовления из них особо ответственных изделий, а также в тех случаях, когда требуется уменьшение габаритов конструкции. При этом снижается потребность

вколичестве расходуемого материала и, следовательно,

вобъемах исходного минерального сырья. Таким способом достигаются ресурсосбережение и сохранность минерального сырья в недрах.

Описанные свойства наноматериалов привлекают к ним внимание, однако не обходится без сложностей.

В2004 г. Лондонское королевское общество и Королевская инженерная академия создали рабочую группу для оценки состояния нанонауки и нанотехнологии и их роли в современном обществе. Итогом работы группы стал отчет, в котором затрагивались вопросы опасности нанобиоматериалов. Эксперты рекомендовали относиться к применению наночастиц с осторожностью, проверять их безопасность, подвергать коммерческие продукты научной экспертизе, подробно информи-

ровать потребителей о полученных данных и т. д. В 2007 г. британская неправительственная организация Soil Association, занимающаяся сертификацией органических продуктов, отказалась сертифицировать продук-

42

ты, содержащие наночастицы, считая их потенциально опасными для здоровья.

В 2005 г. Совет по научной политике Агентства по охране окружающей среды (США) опубликовал Белую книгу, в которой идет речь об опасности применения нанотехнологий. Эксперты отмечают тот факт, что, хотя наночастицы могут накапливаться в воздухе, почве и сточных водах, точное моделирование этих процессов практически отсутствует. Поскольку последствия неконтролируемого выброса наночастиц в окружающую среду являются немногочисленными, авторы подчеркивают необходимость заполнения этого информационного пробела. Наночастицы могут разрушаться под действием света и химических веществ, а также при контактах с микроорганизмами, но эти процессы плохо изучены. Наноматериалы легко подвергаются химическим превращениям и способны образовывать соединения с ранее неизвестными свойствами. Это обстоятельство заставляет уделять дополнительное внимание рискам, связанным с наночастицами.

Высокая проникающая способность наночастиц повышает их потенциальную опасность для здоровья человека. Сейчас уже не подлежит сомнению тот факт, что некоторые наночастицы могут оказывать токсическое действие на клетки различных тканей. Так, среди горняков распространены заболевания легких, называемые силикозом, антрокозом и асбестозом. Они являются следствием проникновения в легочные ткани мельчайших частиц кремния, угля и асбеста.

Сегодня тот факт, что наночастицы любых материалов обладают потенциальной токсичностью, является общепризнанным. Все согласны с тем, что наночастицы должны обладать более выраженным токсическим эффектом, чем макроскопические материалы. Напри-

43

мер, цитотоксичность частиц Ti резко увеличивается по мере уменьшения их размера. Все сказанное не ставит преград развитию производства и применения наноматериалов, но нацеливает на дополнительное изучение последствий их использования, исходя из известного медицинского принципа «не навреди».

Кадровая проблема

Описанные в предыдущих разделах технологии имеют важную общую черту: они базируются на использовании фундаментальных знаний из естественных и общественных наук. В этой связи следует обратиться к содержанию реформы образования применительно к высшей школе. Из программ обучения по многим техническим специальностям исключена химия. В их составе нет микробиологии и генной инженерии, сведен до минимума объем изложения физики и экономики, отсутствуют дисциплины по хозяйственному праву. Экономистам и менеджерам не читают дисциплины по основам технологий. В программы философских дисциплин для всех технических специальностей следует включить раздел по методологии инженерного творчества. Россия по-прежнему нуждается в специалистах широкого профиля.

Особо важной является задача кадрового обеспечения инновационной деятельности. Впервые систему подготовки кадров, нацеленных на создание и использование инновационных решений от исследователей до рабочих, создали в Японии. В этой стране удалось сформировать общественное настроение и понимание того, что в условиях почти полной зависимости экономики от импорта промышленного сырья можно выстоять в конкурентной борьбе только за счет технологических,

44

технических и организационно-управленческих инноваций, причем таких, которые по своим показателям опережали бы результаты других фирм и стран. Следом за Японией аналогичную систему создала Республика Корея.

Индия еще в 1960–1970 гг. развернула подготовку инженеров, выпуск которых превышал выпуск инженеров в СССР. Большинство из них не находило работы в Индии, и они вынуждены были искать работу за рубежом. Индийские специалисты на рынке туда котировались высоко, кроме того, соглашались на недостаточно оплачиваемую работу вдалеке от центров цивилизации. Они там приобрели хороший практический опыт работы в условиях рыночного ведения хозяйства. В современных условиях, когда Индия сравнялась по темпам экономического роста с Китаем, многие инженеры вернулись на родину и принимают участие в модернизации экономики, наращивании национального дохода. Накопленный Индией капитал позволяет ей приобретать предприятия за рубежом. Успехи Индии в космосе очевидны.

Китай шел другим путем. Из страны направляли на учебу в развитые страны по три миллиона человек в год. Руководство государства спокойно смотрело на то, что 30 % из них оседали за рубежом: китайский менталитет давал основания верить в их возвращение с хорошим интеллектуальным багажом. Китайские специалисты закрепились в престижных отраслях экономики. Среди них есть и лауреаты Нобелевской премии. Сейчас они обеспечивают высокие темпы развития своей страны.

В России неудачи реформы образования и низкий уровень жизни в переходный период привели к утечке мозгов, потере целых инженерных и научных школ. Предприниматели не спешат вкладывать деньги в науку и проектно-конструкторские разработки, особен-

45

но в условиях мирового финансово-экономического кризиса. Необходимо законодательное закрепление обязанности предпринимателей тратить установленный процент прибыли на финансирование научноисследовательских и проектно-конструкторских разработок. Понизилась квалификация кадров, и прежде всего тех, которые должны обеспечить масштабное внедрение инноваций. Менеджеры утратили навык организации серийного производства. Директор Института экономики РАН Р. С. Гринберг говорит: «…Пока не удается приостановить процесс примитивизации производства, деинтеллектуализации труда и деградации социальной сферы… Не оправдываются надежды на структурную перестройку и расширение выпуска высокотехнологичной продукции». Президент РАЕН О. Л. Кузнецов добавляет к этому «дебилизацию культуры». Заключенное с Китаем соглашение о стратегическом партнерстве в области нанотехнологий рискует обернуться тем, что российские ученые несомненно создадут в лабораториях образцы мирового уровня, а китайские специалисты обеспечат их масштабирование, в том числе для продажи в Россию.

Изучение опыта подготовки кадров с высшим образованием в США (Колорадская горная школа, Университет штата Пенсильвания) и ФРГ (Технический университет Клаусталь, Фрайбергская горная академия) позволило составить представление о системе подготовки кадров в странах Запада.

Поступившие в высшее учебное заведение студенты проходят подготовку в два этапа: заканчивают бакалавриат и магистратуру. Обучение в бакалавриате продолжается четыре года. По окончании этого обучения документ не выдается. Выпускник бакалавриата получает справку с указанием перечня прослушанных курсов и

46

сданных экзаменов. Он считается прошедшим общетеоретический курс обучения, что дает ему право претендовать на должность клерка в компании любого профиля. Фактически такая подготовка может быть приравнена к неполному высшему образованию. Желающие получить квалификацию инженера поступают в компанию стажерами на рабочую должность и проходят обучение по всем рабочим специальностям, существующим на данном предприятии, добиваясь такого овладения профессиональными навыками, которое позволяет им обучать вновь принятых рабочих. Поскольку в условиях рыночных отношений любая компания не заинтересована готовить кадры для конкурирующих организаций, такая подготовка рабочих носит индивидуальный характер и направлена на обеспечение потребности в рабочих кадрах данного объекта. Фактически многие обучающиеся в бакалавриате работают на предприятии уже во время студенческих каникул, и это учитывается при прохождении стажировки. Сроки прохождения стажировки не регламентируются. По опыту, они составляют от четырех до семи лет.

По завершении стажировки бакалавры выражают (или не выражают) желание сдавать инженерный экзамен. Те, кто не собираются экзаменоваться, переводятся на должности мастеров, фактически они приравниваются к лицам, имеющим среднее специальное образование. Если бакалавр, прошедший стажировку, не сдал инженерный экзамен, он также переводится на должность мастера.

Инженерный экзамен принимается не университетом, а комиссией, которую создают из представителей коммерческих компаний, работающих в данном округе. Экзамен включает не только подтверждение наличия навыков по рабочим специальностям, но и дан-

47

ные о ведении хозяйственной деятельности компании. Стремление к их пониманию понуждает соискателя инженерного звания не только в совершенстве овладевать рабочими профессиями, но и постигать практику функционирования руководящего персонала компании. Сдавшему инженерный экзамен открывается возможность быть зачисленным в менеджеры компании среднего звена и последовательного продвигаться по служебной лестнице вплоть до генерального директора и президента компании.

Магистратура предполагает теоретическую подготовку по циклу профильных специальных дисциплин. Будущие магистры также стремятся работать в компаниях по своей специальности в свободное от учебы время. Их готовят для работы проектантами, исследователями и специалистами в области информатики. По окончании обучения им вручают диплом магистра по избранной специальности. Последний выдается с учетом набранных баллов по сданным экзаменам. Перечень дисциплин, по которым будущий магистр экзаменуется, определяется им самим в рамках установленного перечня и с обязательным условием набрать необходимую сумму баллов. Таким образом, подготовка магистров в известной степени индивидуализирована.

Повышенное внимание уделяется приложению знаний, полученных в естественных и общественных науках, к решению проблем, существующих в конкретной отрасли производства. Для горных специальностей читают курсы физики, химии, микробиологии и генной инженерии в профильном технологическом преломлении. Для общественных дисциплин характерен уклон в сторону многоотраслевого менеджмента и изучения такой новой формы разделения труда, как аутсорсинг. Так, транснациональная корпорация «Бритиш Петроле-

48

ум» считает неэффективной переработку нефти в Европе, поскольку здесь достаточно высокая оплата труда при недостаточном уровне его производительности.

Дипломированный магистр может повышать свою квалификацию, защищая диссертации (thisis) на степень (гранд) доктора наук и доктора философии (по конкретному профилю). В германоговорящих странах доктора философии часто называют полным доктором (doctor habilitantus). Ознакомление с диссертациями на степень доктора наук показало, что эти работы, как правило, имеют объем 50–70 машинописных страниц, включают две главы, одна из которых содержит анализ состояния задачи исследования на практике и в науке, а другая — собственные изыскания автора на уровне специальной части российского инженерного дипломного проекта. Для защиты диссертации она тиражируется в полном объеме и рассылается по 100–150 адресам. По прошествии одного-двух месяцев, необходимых для получения отзывов, собирается диссертационный совет из трех человек. Процедура защиты предельно упрощена: поскольку члены совета ознакомились с работой, они заслушивают краткое сообщение в течение примерно 10 минут, задают вопросы и выслушивают ответы на них. Оппоненты могут выступать, а могут и воздержаться от выступления, если они представили письменные отзывы. Если со стороны или от оппонентов не поступило рекламаций, диссертационный совет принимает решение о присуждении ученой степени. Формальной процедуры голосования зачастую не проводится. Мнения о присуждении степени высказываются открыто.

Защиты диссертаций на соискание ученой степени доктора философии более представительны. Для обсуждения характерна дискуссия. Отличительной стороной таких работ является акцент на методологию соответ-

49

ствующего раздела науки. Соискатели ученых степеней заинтересованы в защите диссертации перспективами карьерного роста.

Таким образом, реализуется многоуровневая система подготовки кадров различного уровня квалификации — от рабочего до инженера, проектанта и исследователя высшей квалификации.

На авансцену вышел специалист информационнокоммуникационной эпохи — самоценность и важнейший элемент формирующейся новой экономики творчества, при которой не менее 60 % добавленной стоимости продукта создает интеллектуальный труд.

Ежегодный дефицит работников информационной сферы в США оценивается в 300 тыс. человек, в Австрии — 30 тыс., в Италии — 8 тыс. В целом по Европе в течение трех-пяти лет дефицит составит 600 тыс. человек.

Университеты являются важнейшим инструментом рекрутирования кадров (во всемирном масштабе). В США построено студенческих городков в 10 раз больше, чем в любой другой стране, что позволяет принимать самое большое количество иностранных студентов. На этом страна заработала в 2005–2006 гг. 13 млрд долл., в 2006–2007 гг. — уже 14,5 млрд долл. Ожидается удвоение дохода в течение ближайших 10 лет.

Наметившийся кризис образования в ведущих странах Запада, связанный со старением кадров, нехваткой преподавателей, ведет к замедлению экономического роста, углублению проблем. Свыше 10 % вакансий в 14 странах — членах Организации экономического сотрудничества и развития остались в 2003 г. незаполненными. Учащиеся зачастую лишены возможности изучать основные предметы, имеющие первостепенное значение в информационную эпоху: естествознание, математику, иностранные языки, технологии. В веду-

50