Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы научных исследований и проектирования»
Скачать 2.26 Mb.
|
Социально-экономическая роль наукоемких отраслей и высоких технологий Наукоемкость определяется как расходы на НИОКР в расчете на единицу валовой, товарной или отгруженной продукции, а также добавленной стоимости или величину основных факторов производства. Для характеристики наукоемкости используются также такие показатели, как
Поскольку наукоемкость зависит от двух факторов – затрат на НИОКР и объемов производства продукции, то ее изменение носит циклический характер, соответствующий этапам ЖЦП. Понятно, что этап разработки и освоения новой техники и технологии, отличающийся высоким уровнем расходов на НИОКР, сменяется этапом структурной перестройки и последующим этапом расширения масштаба производства, что, как правило, отражается в тенденции показателя наукоемкости. Данный процесс характерен как для макроуровня, так и для уровня отдельных организаций. К примеру, IBM. Наукоемкость в этой компании рассчитывается, как отношение затрат на НИОКР к объему реализованной продукции.  Рисунок 1 – Динамика наукоемкости компании IBM в течение 20 лет Изменение показателя наукоемкости для IBM связано с уменьшением затрат на НИОКР на 36,7% и ростом доходов от реализации продукции на 14,4%. Наибольшие значения наукоемкости в США (исчисленной по совокупным ассигнованиям на НИОКР = федеральные ассигнования + расходы фирм + др. источники) имели:
Для сравнения: нефтяная и нефтеперерабатывающая пром-ть 0,7%; пищевая и легкая пром-ть 0,5%. Такие различия связаны, в том числе, и со структурой расходов на производство продукции. Для производств с высокой долей материальных затрат (ок 80%), например, легкая и пищевая, типична более низкая величина наукоемкости. Если же рассматривать абсолютные значения затрат на НИОКР, то наибольшие затраты характерны для фирм автомобильной промышленности. General Motors - ок. 8 млрд. долл, Ford – ок. 6 млрд долл. Тенденция к повышению наукоемкости в последнее время имеет место и в российской промышленности. Так, наукоемкость в 2000 г. по сравнению с 1999 г. с учетом инфляции увеличилась с 4,96 до 8,46%. Заметим, что повышение наукоемкости высоких технологий может как сопровождаться сокращением времени создания нового продукта (например, в основанной на химической переработке сырья фармацевтике), так и не сопровождаться им (например, в области биотехнологии). Для высоких технологий характерна и неявная связь между исследованиями и производственным внедрением, а также опора на неформальные организационные структуры. Например, согласно проведенным в Гарвардском университете исследованиям, эффективно работающая компания может опираться как на собственные исследовательские группы, так и на «внедренческие» группы, функционирующие в США и Европе. На основе анализа затрат на НИОКР и производства продукции в странах ОЭСР было предложено относить к наукоемким производствам те, показатель наукоемкости которых превышает 3,5%. В начале 90-х гг. среди наукоемких или высокотехнологичных отраслей стали дополнительно выделять ведущие наукоемкие технологии (leading-edge) и технологии высокого уровня (high level). При уровне 3,5 – 8,5% соответствующие продукты и производства относят к категории «высоких технологий», а если он превышает 8,5% - к ведущим наукоемким технологиям. [1,3] Таким образом, в настоящее время выделяют следующие высокотехнологичные отрасли промышленности:
Для справки: Бюро цензов США выделяет 10 направлений наиболее передовых технологий:
Определяющими признаками высоких технологий являются:
Производство принципиально новых товаров и услуг предопределяется фактически складывающимся составом высоких технологий. Помимо указанных выше, важные области высоких технологий - макро- и нанотехнологии. Под макротехнологией следует понимать совокупность всех видов инновационной деятельности по созданию принципиально новых видов продукции и услуг в отраслях, определяющих передовой технологический уровень страны. В СССР некоторые такие отрасли были созданы: авиация, космическая промышленность, ядерная энергетика, энергетическое машиностроение и т.д. Однако в годы кризиса (1991 - 1999 гг.) имело место значительное технологическое отставание в связи с известными причинами: отсутствием заказов, резким спадом НИОКР, износом оборудования. В настоящее время США уже освоили 22 макротехнологии. По имеющимся оценкам, при благоприятных условиях Россия до 2010 г. могла бы освоить 6 - 7 макротехнологий и до 2025 г. - 12 - 16. Внутри макротехнологий следует выделять критические технологии, т.е. такие технологии, отсутствие которых не дает возможности освоить макротехнологию. Например, в ядерной энергетике к критическим технологиям относятся технологии регенерации отработанного ядерного топлива, утилизации и захоронения радиоактивных отходов, в биотехнологии - биоинженерия, создание белковых препаратов и композитов с заданными функциональными свойствами. О значимости критических технологий можно судить, в частности, по следующему факту: при смене поколения современного самолета требуется создать от 80 - 90 до 170 новых технологий, а также модернизировать еще почти 400. В то же время, по данным Р.П. Вчерашнего и О.С. Сухарева, доля лучших критических технологий в России не достигает даже 20% от общего их числа в мире. Помимо указанного выше, к высоким технологиям относится и нанотехнология. Ее предметом являются структуры величиной до нанометра (одной миллионной части миллиметра). Нанотехнология основывается на bottom-up-принципе, принципе самоорганизации молекул и др. Bottom-up-принцип заключается в создании нужных структур путем композиции отдельных молекул, атомов, мельчайших частиц. Принцип самоорганизации молекул означает способность различных молекул формировать определенные структуры. Нанотехнологии позволяют строить вещество по заранее разработанному плану - взять отдельный атом и поместить его в нужное место. Физические свойства нанообъектов, измеряемых в миллиардных долях метра, значительно отличаются от характеристик привычных материалов. Разница иногда принципиальная, ведь в нановеществе активной является практически вся поверхность, в то время как в обычном веществе активная, внешняя поверхность составляет незначительную часть. Отсюда удивительные свойства наноматериалов. Примеры нанопродуктов - линзы для очков, неуязвимые для царапин, крошечные элементы для микрочипов, более эффективные катализаторы, нанопокрытия и др. Футурологи Института системной техники и исследования инноваций им. Фрауэнгофера в г. Карлсруэ считают нанометод технологией будущего, имеющей эпохальное значение. «Нанотехнология приведет к инновационному взрыву», - считает профессор Х. Курц из Центра микроэлектроники Рейнско-вестфальской высшей технической школы в г. Ахене. [3] Сегодня уже существуют наноматериалы, вышедшие за пределы научных лабораторий!. Лидируют среди них наноалмазы: они изготавливаются в промышленном масштабе - тоннами. Эти частицы углерода размером около четырех нанометров имеют структуру алмазной решетки, а значит, являются прекрасными абразивами. Используемые для полировки, они дают недостижимую прежде гладкую поверхность (в десятки раз выше самого высокого, 14-го класса чистоты обработки). Добавленные в смазочное масло, они продлевают жизнь трущихся деталей в сотни раз, поскольку полировка и “заделка” микротрещин происходит на уровне отдельных атомов. Казалось бы, алмазы должны быть очень дороги, но, как пояснил профессор В.Косушкин, сегодня самое дорогостоящее в производстве наноматериалов - создание особо чистых условий рабочей зоны. Оборудование и исходное сырье для новых технологий используются не слишком дорогие, а энергозатраты минимальны. Интересную работу представил коллектив авторов из московского Государственного НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов. Биологи занялись изучением галобактерий (Halobacterium salinarum), живущих в соленых озерах. Белок, образующий их внешнюю мембрану, - бактериородопсин - сохраняет свои свойства в самых экстремальных условиях: при действии многих растворителей, повышении температуры до 140 градусов, понижении содержания кислорода. Биосинтез при этом продолжается, поскольку бактериородопсин является фоточувствительным белком и для нормального функционирования в клетке ему хватает солнечных лучей. Используя фоточувствительный белок галобактерий, ученые России и других стран планируют получать “мясо без коровы” - синтезировать под действием света животный белок без участия живого организма. Cледует отметить сообщение профессора Государственного технического университета атомной энергетики (Обнинск) Виты Хмелевской. Она занимается изучением свойств наноструктурированных материалов при тепловом и радиационном облучении. Под их одновременным воздействием в аморфном сплаве на основе кобальта возникают центры кристаллизации - происходит фазовый переход. Если нагрев отключить, вещество возвращается в первоначальное аморфное состояние. Такое явление назвали самоорганизацией материи. По принципу самоорганизации получают многие современные композиционные материалы, например, кевлар - сверхпрочную ткань для бронежилетов. Внешне обычные тонкие майки непробиваемы для пули или ножа, и делают такие в МГТУ им. Н.Э.Баумана. На основе исследований ученых из Обнинска можно прогнозировать изменение прочности оболочки работающего атомного реактора. Точный расчет покажет, как под действием радиации перегруппируются атомы, вызывая ухудшение качества стали [5] Очевидно, что по мере развития науки и техники перечень высоких технологий будет расширяться, а структура - видоизменяться. С учетом факторов глобализации и информатизации современного мирового сообщества особую роль призваны играть информационные технологии (ИТ). Суть их отражает следующее определение: «ИТ - это технология, позволяющая обрабатывать значительные объемы информации, сокращающая время, необходимое для разработки новой продукции, а также способствующая ускорению инновационного процесса». Известно, что в США доля капитала, вложенного в информационные технологии, с 1960 г. утроилась. В составе высоких технологий могут быть выделены производство и применение компьютеров, программное обеспечение, телекоммуникации, а также Интернет. В 2002 г. объем рынка информационных технологий превысил 1 трлн. долл., в 2008 г. должен составить 2 трлн. долл. При этом более половины рынка составят программное обеспечение и информационные услуги. По оценкам экспертов “International Data Corporation”, с 1998 г. по 2003 г. оборот мировой интернет-индустрии увеличился в 26 раз, достигнув 1317 млрд. долл. Согласно опросам руководителей крупнейших компаний, прогнозируется увеличение производства персональных компьютеров в России, при этом в 2001 г. увеличение составило 15 - 25%. [3] Влияние развития информационных технологий на экономику может быть охарактеризовано, например, тем, что начиная с 1995 г. ИТ-индустрия обеспечивает США 21 - 31% прироста ВВП; 98% заказов фирмам поступает исключительно в электронном виде, за счет чего только на оперативных издержках американская промышленность экономит более 300 млн. долл. ежегодно. Необходимо также учитывать, что информационные технологии существенно влияют на условия работы и поведения человека, т.е. изменяют качество труда и социум. Значительно меняется организация НИОКР: в работе над одним проектом или научной программой могут участвовать ученые, конструкторы различных стран и регионов, не выходя из дома. При этом отпадает необходимость в создании макетов и стендов, строительстве ряда научных установок. Важное практическое значение имеет электронная система непрерывной интегрированной поддержки жизненного цикла продукта (CALS - Continuous acquisition and life cycle support), включающая поддержку всех элементов жизненного цикла продукта (замысла, проектирования, производства, транспортировки, хранения, продажи, утилизации). При этом используются CALS-технологии - методы работы с информацией о продуктах, процессах и среде, основанные на электронном представлении документации в формате, определенном международными CALS-стандартами. Значительно повышается кпд активных ученых, изобретателей, конструкторов, так как они затрачивают меньше времени на поиск информации, верификацию результатов исследований, анализируют больше информации.. Информационные технологии приводят к созданию «виртуальных» предприятий, т.е. группы производств, объединенных единой информационной системой. Создание «виртуальных» предприятий сопутствует развитию электронной коммерции - продаже товаров, услуг, валюты, ценных бумаг через Интернет, расчетам электронными деньгами и т.п. Все это находит отражение в новом деловом и психологическом облике работающих - трейдеров, маркетологов и т.п., в появлении новых профессий и видов деятельности. С развитием информационных технологий будет строиться все больше «умных», «информатизированных» зданий (интеллектуальные здания), оснащенных современными средствами связи и телекоммуникациями, регулирования температуры и влажности воздуха, шума и т.п. Высокотехнологичные товары делятся на «технику высокого уровня» и «технику высшего уровня». В стоимости «техники высокого уровня» доля затрат на НИОКР равна 3,5 - 8,5%, а в стоимости «техники высшего уровня» - более 8,5%. Проведенные исследования показывают, что в области продаж высокотехнологичных товаров наибольшие успехи, в порядке убывания, достигнуты США, Японией и Германией, в том числе в области продаж техники высокого уровня - Германией и Японией, США, техники высшего уровня - Японией, Германией. Что же касается России, то ее положение пока еще несопоставимо с развитыми странами. Так, в России в области высоких технологий задействовано лишь 0,1% национальной промышленности, тогда как в США аналогичный показатель - 40%. Доля России на мировом рынке высокотехнологичной продукции - 0,22-0,24 процента, и это притом, что в стране 854 тысячи занятых в науке работников, одна из лучших высших школ и разветвленная сеть научных организаций (почти 3300), часто с уникальной стендовой базой (данные ЦИСН), кроме того, в России сосредоточено 12% ученых мира. [4] В мировой практике уровень расходов на НИОКР наиболее активных компаний, функционирующих в области информационных технологий и телекоммуникаций, таких как “Microsoft”, “Pfizer”, “Ericsson Telefone”, “Glaxo Wellcome”, “Lucent Technologies”, “Motorola”, “Bell Canada Enterprise” находится на уровне 8,5 - 17% от объема продаж, а крупнейших нефтяных компаний, пользующихся традиционными технологиями - менее 1%. Помимо указанного выше, высокие технологии характеризуются быстрой сменой взаимозаменяемых направлений разработок отдельных видов продукции и моделей, характеризующихся гораздо большей производительностью, скоростью передачи информации и услуг, а также меньшей стоимостью и снижением цены оказываемых услуг. Например, оптоволоконная связь дает возможность увеличить в 200 раз число разговоров по сравнению с обычной связью (медный провод). Число транзисторов в расчете на микропроцессор увеличилось с 1 тыс. в 1973 г. до 1 млн. в 2000 г. Соответственно росла производительность и снижалась цена мощности и скорости компьютеров. Так, цена 1 МГц процессинговой мощности уменьшилась с 7681 долл. в 1978 г. до 0,17 долл. - в 1999 г., соответственно цена 1 Мб памяти с 5257 до 0,17, цена пересылки 1 трлн. бит - с 150000 до 0,12. Вместе с тем, возможности компьютеров на кремниевых транзисторах со временем будут исчерпаны. На смену им придут значительно более производительные компьютеры на квантовых транзисторах и на биочипах. Высокие технологии отличаются также сравнительно длительным затратным периодом и высоким риском. Это обстоятельство определяет специфику финансирования и стимулирования деятельности нарождающихся компаний. Все это – характерные черты так называемой «новой экономики». «Новая» экономика - это экономика, базирующаяся на знаниях (Knowledge based economy). Она представляет собой сплав высоких технологий, образования и человеческого капитала. Отсюда следует, что в «новую» экономику целесообразно включать наукоемкое здравоохранение и образование. Неслучайно в научном бюджете США на 2001 г. доля расходов на развитие национальных институтов здоровья составляла 22%, занимая второе место после расходов на оборону. По некоторым данным, эффект от вложений в медицинские исследования и человеческий капитал, способствующих увеличению активности и долголетия, намного превосходит выгоды, обусловленные информационными технологиями. Значительны усилия предпринимателей и мирового сообщества для информатизации и «интернетизации» образования. В США в 2001 г. в развитие дистанционного образования был вложен 21 млрд. долл. В России намечена программа информатизации образования стоимостью 56 млрд. руб., а в качестве первого этапа реализации проекта - компьютеризация сельских школ и создание единой информационной базы стоимостью 1 млрд. руб. Разумеется, это несопоставимо с мировыми масштабами, но, тем не менее, - важный шаг вперед. Функции высоких технологий
|
Похожие:
 | «Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы автоматизированного проектирования» |  | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Оборудование швейного... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Оборудование швейного производства и основы проектирования оборудования» составлен в... |
| Контрольные вопросы по дисциплине «основы научных исследований в ветеринарии» Цели и задачи учебной дисциплины «Основы научных исследований». Взаимосвязь курса с другими | | Учебно-методический комплекс дисциплины «автоматизация технологического проектирования» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| «основы научных исследований и инженерного творчества» Дисциплина «основы научных исследований и инженерного творчества» входит в цикл естественно-научных дисциплин направления 150600... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Методология научных исследований» Программы подготовки: «Банки и банковская деятельность», «Корпоративные финансы», «Корпоративный налоговый менеджмент» Форма подготовки... |
| Учебное пособие по дисциплине «Основы научных исследований» Основы научных исследований: Уч пос./ Сост. Яшина Л. А. Сыктывкар: Изд-во СыктГУ, Сыктывкар, 2007. 71 с | | Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов |
| Учебно-методический комплекс дисциплины по направлению подготовки... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы экономических учений» состоит из следующих элементов | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Методы маркетинговых исследований» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 3 Учение о гидросфере... Целью курса является знакомство с системой основных научных знаний в области гидрологии и методов исследований водных объектов | | Рабочая программа учебной дисциплины «Основы научных исследований,... Цель изучение магистром основных законов, принципов, тенденций становления и развития науки, изучение методов, используемых в сфере... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «основы психотерапии» Учебно-методический комплекс обсужден и утвержден на заседании кафедры клинической и специальной психологии | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы виктимологии» Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой «Уголовно-правовые дисциплины» (протокол №6 от 14. 11. 10г) |
| «Учебно-методический комплекс дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления» | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050202 Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Основы искусственного интеллекта» студентов очной формы обучения по специальности... |
