Методы подготовки специалистов по инновационному проектированию в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Методы подготовки специалистов по инновационному проектированию в машиностроении

Селиванов С.Г.

д.т.н., профессор Уфимского государственного авиационного технического университета

Введение

Для обеспечения развития инновационной экономики Президентом [1] и Правительством [2] России определены основные мероприятия по созданию и модернизации к 2020 году 25 млн. высокопроизводительных рабочих мест, увеличению доли продукции высокотехнологичных и наукоёмких отраслей, увеличению в 1,5 раза производительности труда к 2018 году относительно уровня 2011 года. В области развития национальной инновационной системы намечено выполнение ряда государственных программ Российской Федерации, в том числе «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности», «Развитие авиационной промышленности», а также формирование инновационных территориальных кластеров.

Стратегия инновационного развития России на период до 2020 г. в дополнение к сказанному определила следующие индикаторы:

доля предприятий промышленного производства, осуществляющих технологические инновации, вырастет до 40-50%;

доля инновационной продукции в общем объеме промышленной продукции вырастет до 25-35% .

внутренние затраты на исследования и разработки достигнут 2,5-3% ВВП.

Предполагается, что инновационное развитие превратится в основной источник экономического роста.

Развитие с помощью инновационного проектирования машино- и приборостроения уже позволило наиболее динамично развивающимся странам сформировать высокотехнологичные кластеры предприятий пятого технологического уклада. Они определяют возможности быстрого завоевания рынков с помощью широкого применения в машиностроении различных инновационных технологий:

мехатронных, в первую очередь роботизированных технологий, технологий гибких производственных систем, интегрированного, интеллектуального («умного») производства;

лазерных и электронно-ионно-плазменных;

новых конструкционных материалов и сплавов со специальными свойствами, в том числе керамических и стекломатериалов, полимеров и композитов, синтетических сверхтвердых материалов, материалов для микро- и наноэлектроники;

нанотехнологий и прецизионных технологий обработки, сборки и контроля, в том числе технологий производства элементной базы микроэлектроники, наноэлектроники, нейро- и квантовых компьютеров, опто-, радио- и акустоэлектроники, оптической и СВЧ-связи;

высокоскоростной обработки, в первую очередь применения высокоскоростных методов обработки, высокоавтоматизированной обработки на роторных автоматических линиях и роторно-конвейерных комплексах, автоматических линиях, станках-автоматах, которые обеспечивают многократное увеличение производственных мощностей предприятий и существенное снижение технологической себестоимости;

информационных, в том числе CAD-, CAM-, CAE-, PDM-, CALS-технологий, которые имеют следствием ускоренную подготовку производства новой продукции;

других высоких и критических, ключевых и креативных Передовые инновационные технологии в Англии и США называют высокими и критическими, в Германии и во Франции - ключевыми и креативными., проектных и перспективных технологий.

1.Принципы инновационной подготовки производства в машиностроении

Главными принципами в инновационном проектировании и теории инновационной подготовки Конструкторско-технологического обеспечения инновационных проектов и программ, ориентированных на ускоренную постановку на производство конкурентоспособной продукции, техническое перевооружение предприятий, разработку и внедрение высоких и критических технологий. машиностроительного производства должны быть основополагающие, руководящие идеи и правила поведения новаторов в инновационной деятельности, которые должны удовлетворять следующим важнейшим требованиям.

Во-первых, обеспечения конкурентоспособности машиностроительного производства как на основе роста технического уровня новой продукции, так и на основе совершенствования технологий ее производства, гарантирующих рост качества, сокращение трудоемкости и себестоимости, рост прибыли.

Во-вторых, реализации принципа ускоренной подготовки производства. Он основывается на следующих данных. Практика ведущих мировых предприятий [3], а также опыт разработки и использования унифицированных систем технической подготовки производства в машиностроении ЕСКД, ЕСТПП, ЕСТД, СРПП. свидетельствует о необходимости существенного сокращения сроков создания и постановки на производство новой, конкурентоспособной продукции. Опыт передовых отечественных предприятий по внедрению новых методов управления ускоренной подготовкой производства на предприятиях авиационного и космического комплекса (кластера) также демонстрирует возможности интенсификации процессов подготовки производства новой техники. Решение такой задачи только на одном предприятии в ходе производственного эксперимента показало реальное удвоение объемов выпуска новых изделий на тех же площадях и при той же численности работающих, обеспечило за 5 лет постановку на производство 52 новых изделий авиационной и космической техники, конкурентоспособных на мировых рынках.

В-третьих, важнейшим принципом разработки современной системы инновационной подготовки машиностроительного производства должна быть подсистема технической подготовки «бережливого производства», которая в условиях организации выпуска новой конкурентоспособной продукции обеспечивает минимизацию затрат всех видов ресурсов.

В-четвертых, важнейшим принципом разработки системы инновационной подготовки машиностроительного производства должна быть современная системотехника, системный анализ и системный подход к решению всех задач инновационной деятельности. Значимость данного принципа заключается в том, что традиционные методы технической подготовки производства, которые сложились в период плановой экономики, были плохо ориентированы на использование теории систем. Для преодоления этой проблемы и разработки современной прогрессивной системы инновационной подготовки машиностроительного производства без использования современной системотехники [11] оптимизировать инновационные процессы просто невозможно.

В-пятых, 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.Ромера [5,6] можно представить следующей производственной функцией:

(1)

где i - индекс, приписываемый каждому отдельному виду средств производства;

- список средств производства, используемых организациями (предприятиями) для выпуска конечной продукции;

- 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.

2. Методы формирования человеческого капитала в вузах

Главной целью подготовки специалистов по инноватике и инновационному проектированию для машиностроительного производства является не только знание науки «Инноватика», но и практическое освоение современных методов разработки и управления инновационными проектами для повышения эффективности нововведений.

Для этого в технических университетах выпускники (специалисты, бакалавры и магистры) должны приобрести не только теоретические, но и практические навыки решения ряда задач:

Исследования научных законов инновационного развития производства, которые должны использоваться в инновационном проектировании для совершенствования процессов подготовки машиностроительного производства. Проблемно-ориентированная на инновационную деятельность система технической подготовки производства обеспечивает интеграцию конструкторской, технологической и организационной подготовки производства на принципах системотехнической (взаимосвязанной) инновационной деятельности, ориентированной на создание инновационной продукции и технологических инноваций высокого научно-технического уровня и эффективности.

Выполнения инновационных исследований и разработок на основе применения современных средств системотехники для выполнения в ходе НИР математического моделирования и оптимизации проектных решений, что обеспечивает на всех этапах и стадиях НИОКР, научно-технологической и организационно-технологической подготовки машиностроительного производства решение задач разработки и постановки на производство новой конкурентоспособной продукции. В ходе таких работ по математическому моделированию и многокритериальной оптимизации инновационной продукции и технологических инноваций студенты должны на практике освоить использование современных средств инновационной деятельности: экспертных систем, искусственных нейронных сетей, методов нечеткой логики, генетических алгоритмов и других средств искусственного интеллекта для применения в инновационном проектировании.

Системотехническое проектирование, разработку и управление инновационными проектами:

применения структурного и функционального моделирования процессов инновационного проектирования,

изучения автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) высоких и критических технологий,

использования методов системного анализа патентной документации единых технологий, в том числе для решения задач трансферта высоких технологий и технологического обмена,

разработки календарных план-графиков инновационных проектов,

использования имитационного моделирования и других методов компьютерного моделирования для бизнес-планирования, что обеспечивает высокую эффективность инвестиций в инновационной деятельности с учетом сокращения рисков инновационных проектов.

3.Требования к научно-методическому уровню подготовки специалистов по инновационному проектированию

В высшей школе в настоящее время разработан комплекс современных методов инновационной подготовки машиностроительного производства, которые являются научной основой учебников и практикумов для подготовки специалистов по инновационному проектированию [7,8,9,10,11].

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 для математического моделирования и оптимизации процессов инновационной деятельности и инновационного проектирования.

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 названных изданий [7,8,9,10,11] характеризует не только применение новейших данных науки, но и широкое использование практического отечественного и зарубежного опыта организации инновационной деятельности.

К научной новизне названного научно-методического комплекса по инноватике и инновационному проектированию относятся:

законы и закономерности (смены технологических укладов; развития техники и технологий на различных этапах и стадиях жизненного цикла нововведений; смены поколений техники и технологий; распространения (диффузии) высоких и критических технологий);

методы (выбора единых технологий для создания техники новых поколений; автоматизации научных исследований на всех этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; оптимизации процессов АСТПП - автоматизированные системы технической подготовки производства. АСТПП, в том числе с помощью методов непрерывной реконструкции и технического перевооружения производства; использования средств искусственного интеллекта в инновационной деятельности; оптимизации проектных, перспективных и директивных технологических процессов);

математические модели (управления проектами НИОКР и выполнения опытно-технологических работ; управления проектами технического (технологического) перевооружения производства), которые необходимы для управления инновационной деятельностью.

4. Практическая полезность преподавания инновационных дисциплин в вузах

инновационный проектирование машиностроение капитал

Использование названных учебников, учебных пособий и лабораторных практикумов [7,8,9,10,11] определяется задачами подготовки специалистов для решения конкретных проектных проблем инновационного развития производства в машино- и приборостроении. В частности было отмечено, что внедрение ряда методов управления инновационной деятельностью из числа названных выше на предприятиях авиационного комплекса 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.

Изучение студентами «Инноватики» и «Инновационного проектирования» позволяет выпускникам вузов освоить такие методы инновационной деятельности, стать компетентными специалистами в области:

создания инновационной продукции и технологического обеспечения конкурентоспособности изделий;

разработки и оптимизации технологических инноваций, в том числе единых и узловых технологий, новых высокоэффективных методов обработки;

оптимизации проектных, перспективных и директивных технологических процессов изготовления изделий;

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, названный учебно-методический комплекс по инноватике и инновационному проектированию [7,8,9,10,11] был основан на новой концепции развития инновационных образовательных технологий в вузах. Она предусматривает:

разработку программ непрерывной инновационной подготовки специалистов, бакалавров и магистров;

преподавание новых дисциплин - «Инноватика» и «Инновационное проектирование»;

включение в перечни дисциплин вузовских компонентов образовательных программ изучение студентами инноваций, обеспечивающих прорывы в развитии производства.

Формирование человеческого капитала, сосредоточенного в сфере получения нового знания, и рост уровня развития технологий в современной педагогике основывается на компетентностном подходе. Компетенция От лат. competentia - принадлежность по праву. - это круг полномочий какой-либо организации или лица В 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»., 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, корпораций, промышленно-финансовых групп, холдингов, дивизионов, консорциумов и других крупных союзов или объединений предприятий;

уровня управления организаций, например, акционерного общества, научного учреждения, университета, товарищества, унитарного предприятия, фонда и других организаций.

Компетенции Понятие 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)., как заданные в вербальной (устной, словесной) форме целевые функции управления персоналом, 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 профиля Государственные 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. 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 моделей Рекомендации 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. 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:

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, например, с учетом следующих требований инновационной деятельности (табл.1).

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.

Знания и умения, полученные студентом при изучении дисциплин инновационного профиля, должны содействовать выполнению высокотехнологичных инновационных проектов создания и постановки на производство новых изделий (инновационной продукции), обоснованию технологических инноваций, а также разработке на этой основе проектов технического (технологического) перевооружения производства.

Закреплению знаний и практических навыков служат не только лекционные курсы, лабораторные занятия, курсовое проектирование, но и производственная практика на базовых инновационно-активных предприятиях.

Таблица 1

Основные требования ФГОС по видам инновационной деятельности к формированию компетенций бакалавров и магистров в машиностроении

На уровне организации (предприятия, учреждения) к особенностям компетентностного подхода и разработке инновационных образовательных программ, например, в техническом университете, работающего по договору с предприятием-работодателем, относят следующие обстоятельства.

В учебных дисциплинах упор необходимо делать не только на изучение законов и закономерностей, но и на освоение конкретных методов проектирования высоких и критических технологий.

В качестве главной особенности разработки и освоения дисциплин инновационного профиля применительно к образовательным программам университета является их ориентация на конкретные производства, на решение конкретных инновационных проблем работодателя в целях обеспечения конкурентоспособности выпускника вуза (молодого специалиста) в сравнении с персоналом действующего предприятия (производства).

На основе получения знаний и приобретения навыков инновационного проектирования и управления высокотехнологичными инновационными проектами по названным направлениям научно-технического прогресса студенты приобретают также знания и умения по разработке проектов технического перевооружения производства.

Названные в табл.1 компетенции, реализуемые в дисциплинах инновационного профиля, в зависимости от специализации (профилизации) вуза, направления или специальности в образовательной программе, учебном плане или учебной программе могут уточняться с учетом распределения других компетенций ФГОС между дисциплинами.

Освоение компетенций должно осуществляться на современной научной основе путем применения, как в названном учебно-методическом комплексе [7,8,9,10,11], методов математического моделирования и оптимизации проектных решений:

дифференциальных и интегральных уравнений;

современных методов обработки статистических данных путем построения одно- и многофакторных регрессионных зависимостей, в том числе уравнений Ферми, логистических и билогистических зависимостей, полиномиальных зависимостей, функции Лапласа;

методов искусственного интеллекта, в том числе на основе использования генетических алгоритмов и искусственных нейронных сетей, применения методов кластерного анализа;

методов имитационного моделирования на ЭВМ инновационных проектов и других методов естественнонаучных дисциплин для совершенствования инновационного проектирования.

Важными средствами освоения названных компетенций являются также применение активных методов обучения в форме деловых игр, анализ практических ситуаций, изучение передового опыта и результатов инновационного проектирования в ходе изучения и анализа видеофильмов о передовых технологиях лучших машиностроительных заводов мира.

Полученные в вузе компетенции при реализации на предприятии компетентностного подхода детализируют до уровня организационного поведения молодого специалиста:

компетенции в данном случае - это не организационное поведение само по себе, а репертуар поведенческих моделей Коммуникационных - при ведении переговоров, активном влиянии на события, результативность работы в команде; деловых - при решении проблем, быстрой работы с информацией при анализе творческих и решении нестандартных задач; личностных - при решении инновационных задач и/или проявлении лидерских способностей; профессиональных - при организации эффективной работы в соответствии с должностью; корпоративных - при системной оценке проблем организации и анализе долгосрочных тенденций развития отрасли, по соблюдению корпоративных этических норм поведения…, которые позволяют одним специалистам эффективнее выполнять работу, чем другим;

компетенции на предприятиях (организациях) - это желаемое организационное поведение специалиста, т.е. то поведение, которое отвечает за получение необходимого результата;

компетенции на предприятии (организации) определяют в связи с их значимостью для выполнения конкретных работ, что позволяет оценивать работников при определении уровня заработной платы, отборе кандидатов на вакансии и формировании кадрового резерва;

компетенции, в конечном счете, - это примеры наивысшего уровня достижений и результативности в высокопрофессиональной работе, начиная от уровня базовых компетенций, полученных в вузе, и уровня соответствия молодого специалиста типовым требованиям к должности, до уровня высокого мастерства при обеспечении конкретных результатов развития предприятия или другой организации путем превышения ожидаемых требований к должности.

На предприятиях сказанное находит свое отражение в системах организации заработной платы специалистов. Таким образом, уровень освоения компетентностных моделей инновационной подготовки специалистов прямо связан с уровнем заработной платы молодых специалистов, что накладывает дополнительную ответственность на профессорско-преподавательский состав вузов за результаты своей профессиональной деятельности.

Заключение

Установлено, что темп экономического роста государств в современном мире находится в прямой зависимости как от величины человеческого капитала, сосредоточенного в сфере получения нового знания, так и уровня развития технологий. На эффективное решение этих важнейших задач необходимо ориентировать всю систему подготовки специалистов с помощью компетентностного подхода, разработки новых образовательных стандартов, программ, учебных планов и учебных программ по дисциплинам инновационного профиля как в учреждениях высшего, так и среднего профессионального образования.

Учебно-методические комплексы по дисциплинам учебных планов, которые регламентированы образовательными стандартами третьего поколения для университетов, позволяют реализовать 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.

Вместе с тем, фактическое состояние дел в этой приоритетной области развития государства, обеспечения его конкурентоспособности на мировом уровне еще далеко от совершенства и требует существенных совместных усилий, как органов государственной власти, так и университетов для обеспечения конкурентоспособности, как персонала, так и производства.

Список литературы и источников

Указ Президента Российской Федерации № 596 от 7 мая 2012 года «О долгосрочной государственной экономической политике».

Стратегия инновационного развития РФ на период до 2020 г. (Распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2011 г. N 2227-р).

Дитер И. Г. Шнайдер. Технологический маркетинг. - М.: Янус-К, 2003. - 478 с.

Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах. Том III-I. Технологическая подготовка производства. Проектирование и обеспечение деятельности предприятий / А. В. Мухин и др. - М.: Машиностроение, 2005. - 576 с.

Romer P.M. Endogenous Technological Change // Journal of Political Economy. 1990. - Vol. 98, N 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.

Кривошеев И. А., Селиванов С. Г. Компьютерное моделирование в инновационном проектировании авиационных двигателей. - М.: Машиностроение, 2010. - 332 c.

Селиванов С. Г. Технологическая инноватика. - М.: Наука.2004. - 283 с.

Селиванов С. Г., Гузаиров М. Б., Кутин А. А. Инноватика: учеб. для вузов. - М.: Машиностроение, 2008. - 721 с.

Селиванов С. Г., Криони Н.К., Поезжалова С.Н. Инноватика и инновационное проектирование в машиностроении: Практикум. - М.: Машиностроение, 2013. (план 2013 г.)

Селиванов С.Г., Гузаиров М.Б. Системотехника инновационной подготовки производства в машиностроении. - М.: Машиностроение, 2012. - 568 с.

Размещено на Allbest.ru