Лабораторный практикум

Введение

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