Текст книги "Современные системные технологии в отраслях экономики. Учебное пособие"

Представляется, что, независимо от используемой терминологии, все эти технологии объективно представляют собой составляющие единого, самостоятельного направления в рамках общей технологии машино – и приборостроения, суть которого более полно отражается в понятии высокие технологии.

Высокими (ВТ) следует считать такие технологии, которые обладая совокупностью основных признаков – наукоемкость, системность, физическое и математическое моделирование с целью структурно-параметрической оптимизации, высокоэффективный рабочий процесс размерной обработки, компьютерная технологическая среда и автоматизация всех этапов разработки и реализации, устойчивость и надежность, экологическая чистота, – при соответствующем техническом и кадровом обеспечении (прецизионное оборудование, оснастка и инструмент, определенный характер рабочей технологической среды, система диагностики, компьютерная сеть управления и специализированная подготовка персонала), гарантируют получение изделий, обладающих новым уровнем функциональных, эстетических и экологических свойств.

Именно новый уровень функциональных, эстетических и экологических свойств изделий при соблюдении экономической целесообразности интересует потребителя. Этим гарантируется конкурентоспособность новой продукции.

Достижению такого уровня свойств подчинены все структурные составляющие высоких технологий (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Структура высоких технологий

Наиболее общим и всеми воспринимаемым признаком высоких технологий является наукоемкость, отражающая то обстоятельство, что она базируется на новейших результатах фундаментальных и специальных прикладных исследований. Например, в химико-технологических процессах (ХТП) – это применение эффективных катализаторов, математическое моделирование, в техническом машиностроении – использование новейших инструментальных материалов, внедрение современных технологических способов обработки.

Системность предполагает диалектическую взаимосвязь, взаимодействие всех элементов технологической системы, всех основных процессов, явлений и составляющих. Системность особо важна как требование прецизионности и соответствие этим требованиям всех структурных элементов технологической системы обработки и сборки (оборудование, инструмент, обрабатываемый материал, оснастка, измерения, диагностика, работа исполнительных органов). Системный подход предполагает использование не отдельных математических моделей, а системы взаимосвязанных моделей с непременной параметрической и структурной оптимизацией. Например, параметрическая оптимизация в машиностроении преследует цель минимизации ряда характеристик процесса размерной обработки детали, прежде всего энергетических затрат, минимизации толщины срезов, силы резания, уровня температуры, интенсивности окислительных и диффузионных процессов и т. д.

Системность в технологии машиностроения определяется по строением структурных связей в последовательности конкретных технологических операций и отдельных этапов в реальном производстве (подробнее см. раздел 6.1).

Задача системного анализа в данном случае сводится к достижению максимальной эффективности функционирования производства. В теоретическом плане решение задачи оптимального управления производственным процессом возможно на основе теории динамического программирования с использованием принципа Беллмана.

Рабочий процесс является, безусловно, важнейшим признаком ВТ. Он доминирует во всей технологической системе и должен отвечать самым разнообразным требованиям, но, главное, быть потенциально способным обеспечить достижение нового уровня функциональных свойств изделия. Здесь богатыми возможностями обладают те устойчивые и надежные рабочие процессы, в которых эффективно используются физические, химические, электрохимические и другие явления в сочетании со специальными свойствами инструмента, технологической среды, например криогенное резание, диффузионное формообразование изделий из алмазов и т. п. Таким образом, рабочий процесс является базой создания высоких технологий.

Применительно к высоким технологиям требования к рабочим процессам, их роль и значимость не идентичны тем, которые приняты в традиционных технологиях. Принципиальным отличительным признаком рабочих процессов ВТ является их индивидуализация, более жесткая связь с требованиями, вытекающими из заданного уровня функциональных, экологических и эстетических свойств изделий.

Автоматизация, автоматизированные системы управления (АСУ), несомненно, являются существенным признаком ВТ. Они базируются на компьютерном управлении всеми этапами изготовления продукции (процессами проектирования, изготовления и сборки), на физическом, геометрическом и математическом моделировании, всестороннем анализе моделей процесса и его со ставляющих.

Наличие рассматриваемого признака требует системного подхода к ее компьютерно– интеллектуальной среде, т. е. перехода к системам CAD/CAM System (компьютерное проектирование, ЧПУ, АСУТП). Таким путем обеспечивается сочетание гибкости и автоматизации, прецизионности и производительности. Очевидно, специфика высоких технологий требует специализации таких систем на узкой группе изделий или признаков.

Для высокой технологии нужна высокая степень и «глубина» оптимальности для сравнительно узкого конкретного диапазо на условий и требований. Базой такой оптимальности могут быть только глубокие специальные исследования в этой области, разработка автоматизированных систем научного обеспечения, включая использование мирового опыта, специальных методов оптимизации, методов достижения прецизионности, технологического обеспечения функциональных свойств и др.

В современных условиях непременным признаком ВТ является их экологическая ориентация, гармонизация с окружающей средой.

Важную роль играет техническое обеспечение высоких технологий, в рамках которого в качестве основных условий реализации выступают прецизионность оборудования, инструмента, оснастки, системы диагностики и контроля. Все это происходит в рамках основных направлений развития, например технологии размерной обработки, прежде всего создания новых рабочих процессов, прецизионного оборудования и средств технологического обеспечения, новых форм построения технологических процессов. Результаты развития каждого из этих направлений в сочетании с новейшими достижениями науки и смежных областей техники являются естественными истоками высоких технологий. При этом прогресс в создании рабочих процессов ВТ, как и традиционных технологий, является определяющим и характеризуется наиболее высокими темпами:

Здесь каждое отношение составляет скорость разработки со ответственно РП – рабочих процессов, О – оборудования, СТО – систем технологического обеспечения, ФО – форм организации технологического процесса, r – время.

Особое место занимает специально подготовленный персонал.

Во взаимосвязанной системе «человек – техника – организация» человеческий фактор выдвигается на главенствующую роль и прежде всего в плане профессиональной подготовки, коммуникабельности, восприимчивости к новому, способно сти переучиваться.

Изложенное представление о высоких технологиях позволяет выделить их в качестве самостоятельного раздела технологии машиностроения. Область высоких технологий в этом плане, без условно, обладает своей спецификой, и многие общие принципы технологии машиностроения становятся крайне не достаточными, а потому затруднительно их использование. Например, принципиальным отличием высоких технологий от аналоговых является их ориентированная на объект индивидуализация, целевой характер, что обеспечивается организацией гибкого рабочего процесса с со ответствующими условиями его технического и технологического обеспечения.

2.3. Кибернетический подход в инновационной технологии

Все отмеченные и рассмотренные признаки высоких технологий объединяются наукой «кибернетика».

Кибернетика является молодой наукой, которая возникла в первые годы после Второй мировой войны и развивалась столь стремительно, что к настоящему времени завоевала прочные позиции во многих областях науки и техники. Своими успехами кибернетика обязана открытию ряда аналогий между функционированием технических устройств, жизнедеятельностью организмов и развитием коллективов живых существ. Эти аналогии, вытекающие из общих рассуждений методологического характера, кибернетика подкрепила созданием ма тематических методов, позволивших с количественной точки зрения описывать процессы в системах самой разнообразной физической природы. Принципы кибернетики находят широкое применение в автоматике и телемеханике, теории связи, в экономике и социологии, в биологии и медицине [Л. 1–5].

Сам термин «кибернетика» греческого происхождения. Древние греки обозначали этим словом искусство управления кораблем. В XVIII в. слово «кибернетика» встречается у выдающегося французского физика и математика А.М. Ампера, который этим термином определил науку об управлении государством. В современном понимании под кибернетикой понимают науку об управлении в самом широком смысле этого слова. Современный смысл термина «кибернетика» связан с именем крупного американского математика Н. Винера, книга которого «Кибернетика или управление и связь в животном и машине», вышедшая в свет в 1948 г., положила начало формированию этой новой научной дисциплины. Возникновение кибернетики как науки об управлении неразрывно связано с общим техническим прогрессом, характеризующим развитие производительных сил в современную эпоху.

До появления кибернетики основные направления развития техники характеризовались, во-первых, созданием устройств, служащих для получения и преобразования энергии (например, паровые машины, турбины, генераторы электрической энергии, электрические и другие виды двигателей и т. п.), и, во-вторых, созданием устройств, служащих для воздействия на окружающую природу. Основное внимание в таких устройствах обращается на энергетические соотношения, и важнейшим показателем их работы является коэффициент полезного действия. Сравнительная простота технических устройств не ставила проблему управления ими на особое место. Человек одновременно работал и управлял объектом своей работы. Необходимую для управления информацию он получал непосредственно от своих органов чувств, наблюдая за результатами работы.

Однако прогресс техники в середине XX века привел к созданию столь сложных технических систем, задачи управления которыми стали превышать физиологические возможности человека. В конце Второй мировой войны такой задачей явилась задача создания автоматической системы управления зенитным огнем, которая при скоростях самолетов, сравнимых со скоростью зенитного снаряда, могла бы без участия человека следить за курсом самолетов, осуществлять расчет их траекторий и наводку орудий. В подобных системах на первое место выдвигаются задачи получения информации об окружающей обстановке, обработки этой информации с целью извлечения из нее пригодных для управления данных и использования этой информации для осуществления целенаправленных действий, т. е. задачи создания устройств, служащих для связи и управления.

Несущественность энергетических соотношений в задачах связи и управления позволяет отвлечься от физических особенностей носителей информации и от физической природы систем, в которых эта информация используется. Поэтому кибернетика представляет собой общую теорию связи и управления, применимую к любой системе, независимо от ее физической природы.

Понятие системы, наряду с понятием управления, является фундаментальным понятием кибернетики. Любая реально существующая система состоит из конкретных объектов, в качестве которых могут выступать технические устройства, люди, управляющие этими устройствами, материальные ресурсы и т. п. Эти объекты связаны между собой и с окружающим миром определенными связями, представляющими собой силы, потоки энергии, вещества, информации. Однако кибернетика отвлекается от физического содержания свойств объектов и связей и рассматривает реальную систему как абстрактное множество элементов, наделенных общими свойствами и находящихся друг с другом в некоторых отношениях, определяемых характером существующих связей. Такое представление позволяет отказаться от привычного разделения систем на механические, электрические, химические, биологические и т. п. и ввести понятие абстрактной кибернетической системы как совокупности взаимосвязанных и воздействующих друг на друга элементов.

Рассмотрение системы как совокупности элементов дает возможность привлечь для ее математического описания аппарат теории множеств. При этом в ряде важных случаев связи между элементами удобно описываются с помощью аппарата математической логики.

Целью кибернетики является управление системами. Для суждения о путях решения этой задачи необходимо четко представить себе смысл термина «управление».

В широком смысле слова под управлением понимают организационную деятельность, осуществляющую функции руководства чужой работой, направленной на достижение определенных целей. Процесс управления состоит в принятии решений о наиболее целесообразных действиях в той или иной сложившейся ситуации. Человек, осуществляющий управление, принимает решения, оценивая окружающую обстановку с помощью информации, получаемой от своих органов чувств, измерительных приборов, других, лиц. Во многих случаях этой информации оказывается недостаточно для однозначной оценки обстановки. Тогда человек использует свой опыт, свои знания, память, интуицию. Замечательным свойством человека является способность принимать решения в условиях значительной неопределенности в отношении окружающей обстановки.

В теории современной технологии управление предусматривает решение практических производственных задач, на правленных на обеспечение максимальной эффективности производственного процесса за счет выбора организационной структуры производства, технической базы и технологических решений.

Как следует из приведенного выше определения понятия управления, любую управляемую систему можно представить в виде совокупности двух частей: управляемой части, называемой объектом управления, и управляющей части, называемой управляющим устройством или оператором.

На рис. 2.2 приведена структурная схема, показывающая основные потоки информации в управляемой кибернетической системе.

Рис. 2.2. Структурная схема оптимального управления современным технологическим процессом

Система управления технологическим процессом предусматривает разработку его математической модели в виде функциональной зависимости входных  и выходных параметров  состояния в виде математической модели  = f (). Модель может быть представлена в эмпирической, аналитической или аналоговой форме. Задача управления технологическим процессом предусматривает поиск условий оптимальности целевого критерия R→opt(min,max), что реализуется за счет выработки управляющего сигнала – отрицательной обратной связи (—)U. Отрицательная обратная связь направлена на «гашение» отклонения выходного параметра  от его расчетного значения . В частном случае в качестве критерия оптимальности можно использовать сумму квадратов отклонений расчетных и измеряемых параметров:

Управляющая информация получается путем переработки всех видов информации, поступающей к оператору. При этом часть информации может сохраняться с тем, чтобы быть использованной в дальнейшем. Функции оператора может выполнять или человек или либо, механическое, либо электронное устройство. За последнее время роль оператора часто выполняют универсальные или специализированные электронные вычислительные машины.

В объекте управления происходит процесс переработки управляющей информации, выражающийся в изменении характе ра движения объекта управления. Эти изменения передаются оператору в виде рабочей информации по каналу обратной связи.

Обратная связь играет важнейшую роль в осуществлении эффективного управления, так как дает возможность оператору не прерывно в процессе управления судить о том, насколько уже достигнута цель управления, и в соответствии с этим вырабатывать управляющие сигналы наиболее рациональным образом.

Наиболее актуально использование принципов кибернетики в разработке автоматизированной системы управления (АСУ) химико-технологическими процессами. В разделе 10 приведен пример разработки АСУ технологического процесса варки стали в кислородном конверторе.

2.4. Конкурентоспособность высокой (инновационной) технологии

Оценка конкурентоспособности является исходным элементом для производственно-хозяйственной деятельности предприятий в условиях рыночной экономики. При этом систематической оценке должна подвергаться не только конкурентоспособность производимой предприятием продукции, но и конкурентоспособность самого предприятия.

Важность такой оценки обусловлена целым рядом обстоятельств, среди которых:

♦ необходимость разработки мероприятий по повышению конкурентоспособности продукции;

♦ выбор предприятием партнера для организации совместного выпуска продукции;

♦ привлечение средств инвестора для организации конкурентоспособного производства;

♦ составление маркетинговых программ для выхода предприятия на новые рынки сбыта;

♦ своевременное принятие решения об оптимальных изменениях товарного ассортимента, разработке и производстве новых и модернизированных изделий, расширении и создании производственных мощностей и др.

Оценка конкурентоспособности продукции может проводиться в соответствии с разработанным алгоритмом.

На первом этапе должны быть определены цели анализа и оценки конкурентоспособности продукции. Оценка конкуренто способности продукции может проводиться на различных стадиях жизненного цикла продукта (разработка, изготовление, продажа и эксплуатация), соответственно цели оценки конкурентоспособности могут быть определены исходя из стадии жизненного цикла продукта.

Важнейший этап оценки конкурентоспособности продукции – проведение маркетинговых исследований по изучению рынка, включающих изучение рыночного потенциала (емкости рынка), анализ рыночной сегментации, исследование фирменной структуры рынка и позиций конкурентов, изучение информации о покупателях.

На основании маркетинговых исследований формулируются требования к изделию. Основными критериями при этом выступают:

♦ технический уровень и уровень качества продукции;

♦ стандарты, документы законодательных органов страны-импортера и специфические требования потребителя;

♦ соответствие уровня качества продукции требованиям нормативно-технической документации;

♦ затраты потребителя на приобретение продукции, оплату таможенных сборов, налоги, транспортирование, монтаж, наладку, оплату запчастей, обслуживание и ремонт изделия, оплату материалов, топлива, энергии и т. п.

Применительно к выпускаемой продукции конкурентоспособность представляет собой потенциальную возможность продукции быть успешно реализованной на рынке. Продукция может обладать лишь потенциальной конкурентоспособностью, о реальной конкурентоспособности следует говорить применительно к товару. Таким образом, конкурентоспособность продукции может проявиться только при ее реализации в условиях конкретного рынка, выступая при этом в виде конкурентоспособности товара. Следовательно, конкурентоспособность товара – это более широкое понятие, чем конкурентоспособность продукции, включающее наряду с факторами, образующими конкурентоспособность продукции, также ряд факторов, связанных с реализаци ей этой продукции на рынке.

Связь между предметной формой конкуренции и конкурентоспособностью продукции, конкурентоспособностью товара имеет явный характер. Выходя на конкурентный рынок со своей продукцией, производитель (продавец) предполагает наличие на рынке товаров-аналогов и соответственно учитывает это в процессе обеспечения конкурентоспособности своей продукции.

Взаимосвязь функциональной формы конкуренции и конкурентоспособности продукции имеет в определенной степени скрытый характер. При функциональной форме конкуренции в конкурентную борьбу включаются товары различных отраслей, удовлетворяющие различные потребности. В данном случае речь идет о взаимозаменяемых товарах, которые могут быть функционально однородными, т. е. предназначенными для выполнения определенных работ или получения определенного потребительского эффекта, или функционально разнородными, предназначенными для выполнения различных работ или получения различных потребительских эффектов, но способными заменять друг друга в отдельных областях применения. Кроме того, при снижении платежеспособного спроса покупателей и высоких ценах конкуренция может возникнуть среди функционально разнородных товаров, не являющихся взаимозаменяемыми, что связано с желанием потребителя максимизировать полезность при ограниченном доходе. Последняя разновидность функциональной формы конкуренции наблюдается на российском рынке товаров и услуг.

Таким образом, выходя на рынок, продавец должен предполагать, что его продукция столкнется с конкуренцией не только со стороны товаров-аналогов, но и со стороны как функционально однородных, так и функционально разнородных групп товаров.

Исходя из того, что конкурентоспособность продукции, товара определяется ее способностью выдерживать конкуренцию, со ставляющие элементы конкурентоспособности непосредственно вытекают из методов конкуренции: ценовых и неценовых.

Ценовая конкуренция предполагает продажу товаров по более низким цепам, чем у конкурентов. Ценовая конкуренция имеет многоцелевое назначение: низкая цена может служить инструментом проникновения на новые рынки; низкая цена используется фирмой как барьер против выхода на рынок конкурентов; в ряде случаев фирмы проводят снижение цен как ответ на действия конкурентов. В конечном счете ценовая конкуренция направлена на повышение конкурентоспособности товара на рынке, т. е. цена выступает составляющим элементом конкурентоспособности товара. Причем следует отметить, что покупателя интересуют полные затраты на приобретение и эксплуатацию (или потребление) данного изделия.

Неценовая конкуренция базируется на отличительных особенностях товаров по сравнению с товарами конкурентов. Эти отличительные особенности могут быть непосредственно связаны с качеством продукции, и поэтому производителя должны интересовать, в первую очередь те свойства продукции и уровень параметров, их определяющий, которые представляют интерес для покупателя и обеспечивают удовлетворение его потребностей.

В маркетинговых исследованиях применяется термин «прицельное качество», обозначающий тот уровень качественных параметров, который в наибольшей степени соответствует потребностям и возможностям потребителей соответствующего сегмента рынка. Тесно связан с «прицельным качеством» так называемый процесс индивидуализации товара, который направлен на максимальное его приспособление к требованиям конкретного потребителя.

Иллюстрацией «прицельного качества» может служить модель Нориаки Кано (Япония), отражающая восприятие качества потребителем и показывающая взаимосвязь качества продукции и его параметров.

Н. Кано в своей теории привлекательного качества [12] выделяет три составляющие профиля качества:

♦ базовое (основное) качество, соответствующее «определяющим» характеристикам продукции;

♦ требуемое (ожидаемое) качество, соответствующее «обязательным» характеристикам продукции;

♦ привлекательное (опережающее) качество, соответствующее «сюрпризным» характеристикам продукции, вызывающим восхищение.

Потребитель формирует в своем сознании некоторое «ожидаемое качество», которое, по его мнению, должно быть достигнуто в процессе покупки и использования товара.

2.5. Факторы конкурентоспособности современных технологий

Итак, функциональная зависимость конкурентоспособности инновационной технологии определяется системой основных факторов производственного процесса, таких как:

• КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ – уровень удовлетворения потребителя;

• ГИБКОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА – предметная форма конкуренции;

•ЦЕНОВАЯ КОНКУРЕНЦИЯ – экономическая эффективность производственного процесса.

Системное представление зависимости основных факторов конкурентоспособности инновационной технологии определяет высокий уровень их информационной взаимосвязи, когда изменение параметров одного из факторов функционально отражается на количественных показателях других факторов. Системная зависимость факторов инновационной технологии представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Системная взаимозависимость факторов конкурентоспособности современной технологии

1. КАЧЕСТВО продукции инновационного производства. Проводя сравнение товаров, предназначенных для удовлетворения одной и той же потребности, покупатель учитывает их потребительские свойства, выясняет степень соответствия собственным потребностям. Качество продукции должно удовлетворять спросу данного рынка потребления.

2. ГИБКОСТЬ производства – это предметная форма конкуренции, которая предполагает способность технологического процесса к переходу на выпуск новой номенклатуры продукции. Это обеспечивает предприятию преимущества в конкурентной борьбе между товарами-аналогами, предназначенными для удовлетворения одной и той же потребности, но различающимися по цене и уровню качества. В основе этой формы лежит явление дифференциации продукции. В частности, фирмы-изготовители стремятся каждый из выпускаемых предметов потребления поставить на рынок к разных вариантах исполнения, основываясь на вкусах, запросах и финансовых возможностях потребителей. Следует отметить, что дифференциация охватывает не только продукцию потребительского назначения, но и средства производства, что достигается углублением специализации, повышением доли мелкосерийного производства. В отраслях машиностроительного производства техническое и технологическое обеспечение гибкости технологического процесса реализуется организацией мелкосерийного производства на базе современного оборудования, такого как станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки оснащены револьверной головкой (РГ), укомплектованной большим числом сменных инструментов, делительной головкой и т. д.

Другой пример: обеспечение гибкости производства на химических, металлургических предприятиях достигается за счет внедрения автоматизированных систем управления (АСУТП) в процессе выпуска продукции широкой номенклатуры на установках периодического действия. Например, варка заданной марки стали в кислородном конверторе требует внедрения высокоинформатизированной автоматизированной системы управления, основой которой служит математическая модель технологического процесса, полученная в результате фундаментальных и прикладных исследований данной инновационной технологии (см. рис. 11.4).

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ производственного процесса – это целевая экономическая задача оптимизации результата в условиях социальной полезности и экологической безопасности.

Экономически полезный результат может выражаться в увеличении выпуска продукции, пользующейся спросом, повышении ее качества и конкурентоспособности, экономии всех видов ресурсов в расчете на единицу продукции (сырья, энергии, инструментов, расходных материалов), росте производительности труда. Социально полезный результат – это улучшение условий труда, ликвидация тяжелого физического труда, устранение причин профессиональных заболеваний и травматизма, повышение образовательного и культурного уровня работников. Экологически полезный результат производства проявляется в снижении объема отходов и минимизации воздействия на окружающую среду.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения терминам «система» и «технология».

2. Что является основной задачей технологии как науки?

3. Перечислите и охарактеризуйте основные системные принципы.

4. Какие технологии называют «высокими» и «наукоемкими»? Перечислите основные признаки наукоемких технологий.

5. Что такое кибернетика и в чем сущность кибернетического подхода в инновационной технологии?

6. Что такое отрицательная обратная связь?

7. В чем заключается задача управления технологическим процессом?

8. Назовите и охарактеризуйте факторы конкурентоспособности современных технологий.

9. Каким образом можно обеспечить гибкость производства?

Приведите примеры.

10. Что такое экономическая эффективность производственного процесса и в чем она выражается?