Инноватика

Глава 4. Закон смены технологических укладов

−развивающийся – « высокий», который стимулируется интенсивным наращиванием инвестиционной активности, так как формирование этого технологического уклада обеспечивает политику экономического роста;

−зарождающийся – « новый», который развивается за счет становления принципиально новых, так называемых

«критических» технологий.

Если данный принцип развития многоукладной экономики не выполняется, то распределение инвестиций на развитие всей экономики (без выделения развивающихся технологических укладов) приводит к «технологическому пату Менша3». Таким образом, основным вариантом антикризисного регулирования экономики является стратегия смены технологических укладов на основе развития базисных инноваций нового технологического уклада, что дает «лавинообразный» рост новых производств и формирование новых секторов (кластеров) инновационной экономики.

4.2. Развитие технологических укладов

Жизненный цикл технологического уклада, как выше уже было отмечено, имеет те же свойства, что и жизненный цикл любой технической системы:

−этапы зарождения, развития, деградации и гибели;

−волнообразный характер развития и смены технологических укладов;

−чередование этапов эволюционного совершенствования и революционной перестройки производства, в ходе которых осуществляется внедрение комплекса радикально новых технологий и замещение ими старых.

Научно-техническая (технологическая, инновационная) политика развития инновационной экономики должна предусматривать управление процессом замещения устаревшего технологического уклада новым, более конкурентоспособным.

Управление сменой технологических укладов предполагает перераспределение ресурсов для развития нового технологического уклада путем создания техники и технологий новых поколений, а

3 Mensh G. Stalemate in Technology: Innovation Overcome the Depression. Cambridge, Mass., 1979.

91

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

также строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения производств, для осуществления инновационной конверсии, внедрения прорывных инноваций, реновации основных производственных фондов, которые обеспечивают технологические сдвиги и введение новаций в экономический оборот. Если это условие не выполняется, то формируется менее эффективная модель многоукладной экономики, что вызывает межотраслевые диспропорции, возрастание экономических потерь и снижение в конечном счете эффективности и конкурентоспособности, как производства, так и государства с его неуклюжей инновационной политикой.

Фаза роста формирующегося технологического уклада имеет следствием снижение издержек производства, быстрое повышение эффективности производственных компонентов нового технологического уклада и его передовых технологий, что обеспечивает вытеснение технологий устаревшего технологического уклада и экономический рост. Эту фазу смены технологического уклада в научной литературе иногда называют технологической революцией, признаками которой является быстрое снижение затрат на производство, повышение качества продукции, резкое повышение технического уровня производственных технологий. Техническая революция сопровождается массовым обесценением капитала, задействованного в производствах устаревшего технологического уклада, его выбытием, ухудшением конкурентоспособности технологий устаревшего технологического уклада.

Взаимосвязи основных изменений в современных техноло-

гических укладах. Выше было сказано, что зависимость между количеством применяемых ресурсов и максимально возможным объемом выпускаемой продукции в единицу времени устанавливает производственная функция. Она обобщенно описывает всю совокупность технически эффективных способов производства (технологий). Производственные функции, как показывает практический опыт, могут быть использованы для математического моделирования процессов смены технологических укладов.

Нобелевский лауреат Р. М. Солоу (США), анализируя производственные функции, установил, что основная часть прироста национального дохода за длительные промежутки времени не может быть объяснена только увеличением объема труда либо капитала: ее следует приписать роли «остаточного фактора», каковым являются

92

Глава 4. Закон смены технологических укладов

нововведения. Эти нововведения в своем суммарном действии привели к формированию в развитых странах пятого технологического уклада и положили начало формированию шестого технологического уклада (табл. 4.1).

Практический вывод из концепции Р. М. Солоу состоял в том, что для долговременного экономического роста государственное регулирование научно-технического прогресса (инновационной деятельности) имеет значительно большее значение, чем регулирование только инвестиций или численности работающих.

Первая стадия зарождения пятого технологического уклада, которая появилась в промышленно развитых странах в 60–70- х гг. ХХ столетия, была связана с созданием коммерческих образцов и началом эффективного применения компьютеров. Эта стадия иллюстрируется первыми автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП) и автоматизированными системами управления предприятиями (АСУП). На этой стадии зарождения пятого технологического уклада появилось оборудование с числовым программным управлением, в этой связи произошло значимое высвобождение из производства рабочих благодаря более высокой производительности высокоавтоматизированного оборудования и широкому применению многостаночного обслуживания. Из управления предприятием также были высвобождены многие работники счетно-конторского персонала, которые осуществляли элементарные расчеты с помощью простейшей вычислительной техники (арифмометров, логарифмических линеек).

На второй стадии зарождения пятого технологического уклада, промышленное восхождение которого происходило в индустриально развитых странах в 80-е гг. ХХ в., получило начало не только применение персональных компьютеров, но и разработка с помощью компьютеров новых изделий, технологической документации и практически безостановочная реализация разработанной технологии в производственном процессе, в системах CAD/CAM-технологий 4. Эта стадия стала возможной благодаря развитию систем автоматизированного проектирования (САПР) и широкому применению в производстве оборудования с числовым программным управлением

4 Computer Aided Design – Система автоматизированного проектирования; Computer Aided Manufacturing – Система автоматизированной технологической подготовки производства.

93

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

(ЧПУ). На их основе получили развитие гибкие производственные системы (ГПС), обеспечивающие быструю переналадку производства на новую продукцию и освоение в производстве изделий, создаваемых на основе «безбумажного» проектирования и освоения «безлюдной» технологии.

Третья стадия развития пятого технологического уклада, быстрое распространение которой происходило со второй половины восьмидесятых годов прошлого столетия, привела к созданию интегрированных производственных систем (ИПС) – это функционирующие на основе гибких производственных систем предприятий комплексы, объединенные в технологически целостные сопряженные производства на основе средств телекоммуникаций. В России из-за неэффективной инновационной политики в 90-х гг. XX в. данная форма организации высокоавтоматизированного производства и объединения предприятий широкого применения не получила.

Дальнейшие этапы и стадии развития пятого технологического уклада тесно связаны с быстрым развитием CALS-технологий5, созданием интеллектуального («умного») производства. Они обеспечивают целостную компьютерную организацию процессов разработки изделий и их постановки на производство, совершенствование производства, послепродажного сервиса, эксплуатации изделий у потребителя на основе безбумажного электронного обмена данными между всеми участниками создания и потребления продукта.

Таким образом, пятый технологический уклад активно генерирует создание и непрерывное совершенствование не только микроэлектроники, компьютеров и информационных технологий на их основе, но также:

−новых машин и оборудования на базе встроенных ЭВМ (мехатронного оборудования, ЧПУ, роботов, обрабатывающих центров, различного рода автоматов);

−информационных систем (баз данных, локальных и интегральных вычислительных систем, информационных

языков и программных средств переработки информации),

5 Continuous Acquisition and Life Cycle Support — непрерывные совершенствование и поддержка жизненного цикла продукции.

94

Глава 4. Закон смены технологических укладов

содержащих описание продуктов и алгоритмов реализации многочисленных технологических процессов;

−сотовой связи и инфокоммуникационных технологий;

−интеллектуальных автоматизированных систем управления. Шестой технологический уклад согласно прогнозам начнет

интенсивно развиваться в 30-х гг. ХХI в. Наиболее вероятными ключевыми факторами такого технологического уклада станут:

−биотехнологии, в том числе и биоинформатика;

−космические технологии;

−тонкие химические технологии.

Рождение шестого технологического уклада будет сопровождаться завершением перехода от неоклассической рыночной экономики к инновационной экономике в подавляющем большинстве отраслей.

Россия в настоящее время не является страной-лидером формирования технологических укладов (за исключением четвертого технологического уклада – СССР, см. табл. 4.1.). Это связано с тем, что становление первого технологического уклада в России началось намного позже, чем в Европе, и внедрение его шло довольно медленно из-за демобилизующих возможностей традиционной экономики – экстенсивного развития на основе использования огромных неосвоенных территорий, изобильных природных ресурсов, дешевой рабочей силы. Внедрение новых укладов в России происходило путем не опережающего, а «догоняющего» развития.

Переход России к интенсивному пути развития экономики частично произошел в конце ХIХ в. при формировании третьего технологического уклада. Но на специфике формирования третьего технологического уклада в России в данном периоде сказались:

1)революция и гражданская война;

2)Вторая мировая война;

3)«холодная война».

Таким образом, Россия середины 70-х гг. ХХ в. не могла претендовать на роль страны-лидера технологического развития по чисто политическим причинам.

Наиболее ярким проявлением международной технологической политики того времени стало создание по инициативе США Комитета по координации экспорта (КОКОМ), призванного предотвратить поставки в социалистические страны технологий или

95

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

продуктов, которые могли бы способствовать повышению их обороноспособности. Хотя формально речь шла только о технике так называемого «двойного назначения», однако на самом деле КОКОМ возвел барьеры на пути поставок в социалистические страны подавляющей части новейших технологий. Попытки обойти этот барьер путем импорта новых технологий через «третьи страны» и их последующего копирования большого успеха не имели, а, напротив, привели к возрастанию технологической зависимости от развитых стран из-за прекращения собственных разработок (такие примеры можно найти в истории ряда отечественных отраслей, например, производства вычислительной техники).

Важным фактором, который способствовал консервации российской технологической многоукладности, стал мировой энергетический кризис. Он позволил России, эксплуатируя природные ресурсы страны и развивая предприятия добывающей промышленности, относящиеся к третьему технологическому укладу, получать для страны валюту и закупать на Западе продукцию четвертого уклада, что было дешевле, чем развивать собственные производства более высоких технологических укладов в гражданских отраслях экономики.

Таким образом, в мировом технологическом прогрессе России была отведена роль страны второго сорта. К концу 80-х гг. ХХ в.

вотечественной экономике отчетливо прослеживалось наличие одновременно третьего, четвертого и пятого технологических укладов, с преобладанием четвертого. За годы реформ 90-х г. ХХ в.

вроссийской промышленности произошло сокращение производства

вновых технологических укладах:

−произошло свертывание производств в области микроэлектроники, приборостроения;

−практически прекратило свое существование производство промышленных роботов;

−резко сократилось производство мехатронного оборудования

идругих средств труда для пятого технологического уклада. Наряду с этим получили сокращение:

−подготовка кадров специалистов, способных создать и поставить на производство технику и технологии новых поколений;

96

Глава 4. Закон смены технологических укладов

− проведение исследований в области создания собственных инноваций, в том числе в области информационных, телекоммуникационных систем и других разработок,

что характеризует собой размывание научно-технической базы современной инновационной экономики.

Таким образом, в настоящее время основной вариант развития экономики – это стратегия ухода от сырьевой неоклассической рыночной экономики путем смены технологических укладов на основе интенсивного развития инноваций новых технологических укладов. Для управления процессом смены технологических укладов и устранения устаревших технологических укладов важным становится моделирование и обоснованное управление процессами смены технологических укладов.

4.3. Моделирование процессов смены технологических укладов

Для исследования переходных процессов смены технологических укладов на основании изложенных предпосылок в работе6, предложена производственная функция (4.1). Она основана на функции Р. Солоу и исследованиях П. Ромера, Г. Манкива и Д. Вейла, ее отличает от других математических моделей производственных функций одновременный учет инвестиций и в основные производственные фонды, и в «человеческий капитал». Эта особенность характерна для современного этапа развития инновационной экономики передовых стран:

F(K, H, А(t),L)= Kα Hβ (Aejt L)1−α−β ,

(4.1)

где К – объем основных фондов; L – число занятых людей; H – функция изменения состава высокопрофессиональной рабочей силы с учетом вложений в «человеческий капитал» за счет формирования систем профессионального образования, основанных на инновационных образовательных технологиях и креативной

6 Селиванов С. Г., Паньшина О. Ю. Методы и модели управления сменой технологических укладов в системе научно-технологической подготовки производства // Вестник УГАТУ. 2010. Т.14, №1 (36). С.74 –79.

97

eф(t )

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

педагогике; α – коэффициент эластичности производства по K; β – коэффициент эластичности производства по H; α и β отражают роль названных факторов в приросте конечного продукта; A(t) = Aejt

– функция, отражающая влияние научно-технического прогресса на эффективность ресурса (ресурсов); А – константа по объекту анализа

(коэффициент эффективности производства); j –	вклад НТП; t –
текущее время.
Функцию изменения «человеческого капитала» можно
представить в виде (4.2) согласно:
H = eф(t ) L ,	(4.2)

где – функция, учитывающая эффективность единицы рабочей силы, имеющей профессиональное образование, с учетом соотношения численности высокопрофессиональной рабочей силы и общей численности занятых в экономике кадров.

На основе указанных выше условий можно построить математическую модель процесса смены технологических укладов, где инвестиции в смену технологических укладов можно осуществить в отношении названных трех этапов: накоплений, отдачи накоплений и завершения переходного процесса к новому технологическому укладу.

При этом важно иметь в виду начальные условия для построения производственных функций: α + β ≤ 1; 0 < α < 1.

Накопления связаны в первую очередь с изменением капитальных вложений. Это изменение (∆К) во времени происходит за счет износа и выбытия основных фондов старого технологического уклада и инвестиций в инновационные (инвестиционноинновационные) проекты развития производства новых технологических укладов за определенный промежуток времени ∆t:

K = −μ K t + I t ,

(4.3)

где µ – доля выбывших за год основных производственных фондов предшествующего технологического уклада; K – капитальные вложения в технологическом укладе; I – инвестиции, которые определяются как I = p (1 − a) F (K , H , A(t), L) ; а – коэффициент прямых затрат (доля промежуточного продукта в валовом выпуске); р – норма накопления (доля валовых инвестиций во внутренний валовой продукт).

98

Глава 4. Закон смены технологических укладов

Функция ф(t) (4.2) описана с помощью линейной зависимости и представлена в общем аналитическом виде следующим образом:

φ(t) = b + q t .

***

Справочные данные. Для дальнейшего математического моделирования процесса смены технологических укладов7 рассмотрим названные выше этапы смены i-го технологического уклада на (i+1) технологический уклад более подробно.

Первый этап – это этап накоплений (0 < t < τ1). Накопления происходят за счет сокращения удельного потребления в старом технологическом укладе до минимально допустимого уровня сmin, отдачи от вложений в новый способ еще нет, поэтому в этих условиях действует преимущественно старый способ производства – предшествующего технологического уклада.

I (t) = (c0 − сmin ) L0 t ,

(4.4)

где c0 – удельное потребление на начало процесса смены технологического уклада; τ1 – продолжительность первого этапа; L0 – число занятых людей в предшествующем технологическом укладе.

Второй этап – это этап отдачи накоплений (τ1 < t < τ2). Накопления старого способа производства (предшествующего технологического уклада), инвестированные в новый технологический уклад, начинают давать отдачу. Старый способ при этом постепенно прекращает накопления для нового, а новый способ начинает осуществлять накопления для своего самостоятельного развития, τ2 – продолжительность первого и второго этапов.

Темпы роста основных производственных фондов с учетом (4.3) и (4.4) удовлетворяют следующему дифференциальному уравнению

dK

=−μK

+ p(1−a) K

α

H

β

(A e

jt

L )

−α−β

+(c −c ) L

1

1

0 .

(4.5)

dt

1

1

1

1

0 min

Подставив известное соотношение K1

= k L1

в уравнение (4.5), получим

d (k L1 )

= −μ (k L ) + p (1− a) (k L )α

H

1

β ( Ae jt L )1−α−β + (c

0

−c

min

) L

dt

1

1

1

0 ,

(4.6)

7 Паньшина О. Ю. Методы и модели управления сменой технологических укладов в машиностроении. Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Спец. 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (в промышленности). Уфа, 2009. 178 с.

99

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

где k – фондовооруженность, показывающая объем основных фондов, приходящихся на одного работника (занятого).

Разделив уравнение (4.6) на k, получим с учетом (4.2)

	dL1	= −μL1	+ p(1−a) A1−α−β eβφ(t)+ j (1−α−β)t kα−1 L1	+	(c0 −cmin ) L0	,	(4.7)
	dt				k

при этом начальное условие формирования нового технологического уклада L1 (τ1 ) = 0 , где L1(τ1) – численность профессионально подготовленной рабочей силы нового технологического уклада на конец первого этапа, так как на этот момент в системе профессионального образования еще не сформированы новые инновационные образовательные технологии для широкомасштабной подготовки специалистов, ориентированных в своей профессиональной деятельности на развитие данного технологического уклада.

Преобразуем уравнение (2.10)

dL1

+(μ L1 − p (1−a) A1−α−β eβφ(t )+ j (1−α−β) t kα−1 L1 ) =

(c0 −cmin ) L0

.

(4.8)

dt

k

Введем обозначение

R =

p(1 − a) A1−α−β k α−1 e βb

,

(4.9)

β q + j(1 −α − β)

γ = βq + j(1 −α − β) .

(4.10)

Проинтегрировав уравнение (4.8), определим

его общее решение8 с

учетом (4.9) и (4.10):

(c0 −cmin ) L0

t

dξ +C) eR (eγ t −еγτ1 ) −μ (t−τ1 )

L1(t) = (

∫eμξ−R eγ ξ

(4.11)

k

τ1

.

Определим частное решение (4.11), удовлетворяющее начальному

= 0

условию L1

t =τ1

− cmin ) L0

τ1

0 =

(c0

∫e μ ξ −R eγ ξ

dξ

+ C e R

( eγτ1 −еγτ1 ) −μ (τ1 −τ1 )

,

k

τ

1

C = 0 ,

(4.12)

таким образом, получим

8 Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наукова думка,1974. 743 с.

100