Основные направления научно-технического прогресса

2. Основные направления научно-технического прогресса

Основные направления НТП — это такие направления развития науки и техники, реализация которых на практике обеспечит в самый короткий срок максимум экономической и социальной эффективности.

Различают общегосударственные (общие) и отраслевые (частные) направления НТП. Общегосударственные — направления НТП, которые на данном этапе и на перспективу являются приоритетными для страны. Отраслевые направления — направления НТП, которые являются важнейшими и приоритетными для отдельных отраслей народного хозяйства и промышленности. Так, например, для машиностроительной промышленности характерны одни направления НТП, для сельского хозяйства другие, исходя из их специфики.

В экономике принято различать основные направления НТП и формы их проявления.

К ним относятся следующие направления: электрификация народного хозяйства; комплексная механизация и автоматизация производства; химизация производства; внедрение новейших технологий. Формами проявления направлений НТП являются следующие:

в производстве орудий труда — рост единичной мощности машин и агрегатов, переход от создания и внедрения отдельных машин к разработке и внедрению систем машин, целиком охватывающих весь технологический процесс, механизация и автоматизация трудоемких производств, прежде всего в отраслях, где значительное число рабочих заняты тяжелым ручным трудом; широкое внедрение робототехники, гибких автоматизированных производств (ГАП), роторных и роторно-конвейерных линий, электронизация производства;

в совершенствовании технологических процессов — развитие прогрессивной малооперационной технологии (бездоменной металлургии, безверетенного прядения, бесчелночного ткачества) и технологии, максимально экономящей исходное сырье, топливо, материалы и обеспечивающей охрану окружающей среды; прогрессивных базовых технологий;

в энергетике — строительство тепловых и гидроэлектростанций средней мощности, газотурбинных и парогазовых электростанций небольшой и средней мощности;

в производстве материалов — увеличение производства качественных сталей, особенно методами электрошлакового и вакуумного переплава, расширение сортамента проката, повышение доли алюминия, титана, полимеров в общем выпуске конструкционных материалов, производстве синтетических материалов с заранее заданными свойствами (синтетических, композиционных, сверхчистых и других, обуславливающих высокий экономический эффект в народном хозяйстве).

Важнейшим, или определяющим, из всех направлений НТП является электрификация, так как без нее немыслимы другие направления НТП.

Электрификация — процесс производства и широкого использования электроэнергии в общественном производстве и быту.

Материальной основой электрификации является электроэнергетика — отрасль промышленности, включающая в себя предприятия по выработке электроэнергии (электростанции) и объекты по приему и доведению ее до потребителей (подстанции и линии электропередач).

Развитие электроэнергетики характеризуется концентрацией производства электроэнергии на мощных станциях с крупными агрегатами, переходом на новые источники энергии, созданием единой энергетической системы страны, сочетанием производства электрической и топливной энергии, повышением производства технико-экономических показателей работы станций.

Значительное место в энергетическом балансе страны занимает атомная энергетика. Заменяя весьма дорогое и дефицитное топливо (нефть, газ, уголь) новым компактным видом энергоносителя, АЭС практически снимают проблему транспортировки топлива, могут размещаться в любом районе страны.

Практически все типы используемых реакторов обеспечивают более благоприятные показатели производства электроэнергии на АЭС по сравнению с конденсационными пылеугольными электростанциями. Развитие атомной энергетики идет по пути наращивания единичной мощности реакторов.

Все новые перспективы открывает научно-технический прогресс и в отношении возобновляемых источников энергии. Осуществляются опытные работы по прямому превращению тепла в электрическую энергию, использованию энергии солнечных лучей, морских приливов и отливов, температурных перепадов поверхностных и глубинных вод океана, энергии ветра. Подлинной революцией в производстве электроэнергии будет использование регулируемой термоядерной реакции. Одной из специфических особенностей электроэнергетики Российской Федерации является комбинированное производство электрической и тепловой энергии. Более трети в установленной мощности тепловых электростанций страны занимают теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Такая централизация теплоснабжения приносит значительную экономию (20—30 %) топлива, способствует охране окружающей среды. По масштабам теплофикации Российская Федерация занимает ведущее место в мире.

Эффективность централизованного теплоснабжения еще более возрастает с вводом атомных ТЭЦ и станций теплоснабжения.

В последнее время электроэнергетика находится в кризисном состоянии. В этой отрасли в 3—5 раз против предполагающихся уменьшились вводы генерирующих мощностей, около 45% активной части основных производственных фондов проработало более 20 лет.

Уровень электрификации характеризуют следующие показатели:

коэффициент электрификации, производства — отношение электрической энергии к массе всех видов энергии, потребляемой отраслью, подотраслью, объединением;

коэффициент электрификации привода — отношение электрической энергии к массе всех видов энергии, используемых для приведения в движение машин, оборудования и различных механизмов;

удельный вес электроэнергии, потребляемой непосредственно в технологических процессах, в общем объеме электроэнергии, потребляемой на производственные нужды;

электровооруженность труда — отношение установленной мощности, тыс. кВт к среднесписочной численности ППП (рабочих);

коэффициент централизации производства электроэнергии — отношение количества электроэнергии, выработанной районными станциями и энергетическими системами, к общему производству электроэнергии за год.

Анализ этих показателей в динамике позволяет судить о развитии электрификации.

Электрификация является основной для механизации и автоматизации производства, а также химизации производства, способствует повышению эффективности производства.

Другим важным направлением НТП является комплексная механизация и автоматизация производства.

Под механизацией понимается применение различных машин и механизмов, заменяющих или облегчающих труд рабочих. Различают механизацию частичную и комплексную.

Частичная механизация производства характеризуется заменой на основных операциях ручного труда механизированными инструментами или машинами.

Комплексная механизация производства предполагает применение систем машин, механизмов и других технологических средств, облегчающих использование операции по всему циклу производственного процесса без применения ручного труда, за исключением операций управления машинами и механизмами, их регулирования и наладки.

Комплексная механизация создает условия для перехода к автоматизации и комплексной автоматизации производства. Автоматизация процессов производства предусматривается применением машин, механизмов и приборов, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия работника, но под его контролем. Комплексная автоматизация — это автоматические системы машин, механизмов и средств автоматического контроля и управления операциями, которые обеспечивают выполнение производственного процесса по всему циклу без участия человека, но по заранее заданной программе. Роль работника состоит в подготовке этой программы, контроле за ходом процессов, работой оборудования и средств автоматизации.

Комплексная механизация и автоматизации производства являются главными средствами, обеспечивающими непрерывный научно-технический прогресс в производстве, во всем народном хозяйстве и на этой основе — повышение производительности труда, снижение себестоимости и улучшение качества выпускаемой продукции.

Автоматическое оборудование позволяет повышать производительность труда в 5—10 раз, а в отдельных случаях даже в 20 раз.

Работа по механизации и автоматизации производства осуществляется во всех отраслях промышленности.

Одна из особенностей современного этапа научно-технической революции — переход к целостным технологическим системам высокой эффективности, которые охватывают производственный процесс от первой операции до последней, предусматривая оснащения прогрессивными технологическими средствами как основных, так и вспомогательных, обслуживающих работ. Особую роль при этом призваны сыграть гибкие автоматизированные производства (ГАП) — новейшие технологии, в которых применяется самое современное технологическое оборудование, микропроцессорные управляющие вычислительные средства и робототехнические системы.

Внедрение гибкой технологии, позволяющей быстро и эффективно перестраивать производство на изготовление новой продукции, составляет сложнейшую задачу, стоящую перед наукой и практикой. Ее решение связано с переводом отраслей на принципиально новый уровень автоматизации. Не менее сложна экономическая сторона данной проблемы. Необходимо постоянно снижать стоимость автоматического оборудования, т. е. сочетать решение как технических, так и экономических вопросов. Важны и социальные аспекты: условия труда должны отвечать требованиям человека. Самого же рабочего следует готовить к производственному и творческому труду в новых условиях.

Организовать такое производство невозможно без использования самых последних достижений науки и техники, без применения принципиально новых технологий, В их числе лазерная, электронно-лучевая, плазменная, электрофизическая, электрохимическая технология, ультразвуковая и вибрационная обработка материалов, которым предстоит занять доминирующее положение. Возможности их очень велики. Скажем, электрохимические станки с адаптивно-программным управлением, в которых роль резца выполняет электрическая искра, обрабатывают детали любой конфигурации без доводочных операций. Их производительность в десятки раз больше, чем у фрезерных станков.

Современное состояние машиностроения — ведущей отрасли промышленности — препятствует повышению уровня механизации и автоматизации. Объем производства начиная с 1990 г. здесь сокращается. Сокращение промышленного производства в значительной мере обусловлено разрывом хозяйственных связей, хронической необеспеченностью производственных процессов материальными ресурсами, конверсией.

На ситуацию в машиностроении оказывало влияние уменьшение инвестиционной активности, вызвавшее снижение спроса на многие виды техники и оборудования.

Снижается технический уровень и качество производимой техники. Доля изделий, отвечающих мировому уровню, составляет лишь около 7 %. Инфляция, неуверенность в будущем заставляют предприятия отказываться от проектов, результаты которых появятся лишь через несколько лет. Теряет платежеспособность самый крупный заказчик — государство. Разрыв хозяйственных связей между предприятиями сильнее всего воздействует на снижение выпуска наиболее сложных, требующих широкой комплектации изделий. В результате из производственных программ вымываются прежде всего крупные и наиболее сложные проекты.

Крупные предприятия не имеют средств для приобретения высокоэффективного оборудования. Мелкие предприятия — устанавливают малопроизводительное оборудование низкого технического уровня. Это ведет к технологической инфляции — на станках низкого качества может быть произведена продукция только плохого качества.-

Основными показателями, характеризующими уровень механизации и автоматизации, являются:

Коэффициент механизации производства - величина, измеряемая отношением объема продукции, выработанной с помощью машин, к общему объему продукции.

Коэффициент механизации работ — величина, измеряемая отношением количества труда (в человеко- или нормо-часах), выполненного механизированным способом, к общей сумме затрат труда на производство данного объема продукции.

Коэффициент механизации труда — величина, измеряемая отношением количества рабочих, занятых на механизированных работах, к общей численности рабочих на данном участке, предприятии.

Коэффициент применения прогрессивных технологических процессов— объем продукции, изготовленной с применением прогрессивных технологических процессов, н-час, руб. к объему изготовленной продукции, н-час, руб.

Доля продукции, изготовленной на автоматизированном оборудовании, объем продукции, изготовленной на комплексно-автоматизированном оборудовании, н-час. к трудоемкости производственной программы, н-час.

Химизация производства — одно из важнейших направлений НТП, которое предусматривает совершенствование производства за счет внедрения химических технологий, сырья, материалов, изделий с целью интенсификации, получения новых видов продукции и повышения эффективности и содержательности труда, облегчения его условий.

Развитие химической индустрии превратилось в один из решающих факторов повышения эффективности общественного производства и ускорения научно-технического прогресса.

Темпы роста химической промышленности всегда опережали темпы роста промышленности в целом.

Значение ускоренного развития химической промышленности в химизации народного хозяйства заключается прежде всего в громадной экономии общественного труда, связанной с относительно меньшей трудоемкостью изготовления продукции. В среднем народнохозяйственная трудоемкость производства единицы валовой продукции химической промышленности на 30—40 % меньше трудоемкости производства единицы продукции в сырьевых отраслях народного хозяйства.

Химизация предоставляет неограниченные возможности для расширения и совершенствования сырьевой базы промышленности, содействует устранению дефицитности натуральных ресурсов. Замена натурального сырья синтетическим дает большой экономический эффект.

Химизация позволяет увеличить выпуск продукции при одновременном повышении ее качества и снижении издержек производства. Химические методы и химические материалы находят применение во всех отраслях промышленности и прежде всего в машиностроении, черной и цветной металлургии, строительной индустрии, лесной и деревообрабатывающей промышленности. Машиностроение является основным потребителем производимых в стране синтетических смол и пластмасс. Все возрастающий процесс замещения пластмассами черных и цветных металлов — одно из важнейших путей технического и экономического процесса в машиностроении. Химия создает не только полноценные заменители природных материалов, но и материалы с заранее заданными свойствами, не существующие в природе. Например, выпускаемый промышленностью сверхтвердый материал боразон не теряет своих режущих свойств даже при температурах, при которых алмаз сгорает. Не дает природа в готовом виде и материалов, так удачно сочетающих в себе эластичность, теплостойкость, прочность, как созданный химиками силиконокремний — органические полимеры, которые применяются, в частности, в авиации и электротехнике.

Внедрение химических методов и материалов в производство ведет к серьезным преобразованиям в технологии, улучшает и ускоряет технологические процессы, способствует дальнейшему совершенствованию конструкций машин, улучшает условия труда людей. В любой отрасли промышленности химические методы способны переработать отходы и отбросы в ценные продукты. Например, в лесной и деревообрабатывающей промышленности механическими способами удается превратить в изделия, обладающие потребительными свойствами, около 30 % заготовленного леса, тогда как химическая переработка позволяет утилизировать до 98 % всей древесины.

Огромно экономическое значение химизации сельского хозяйства. Химизация не только интенсифицирует сельское хозяйство, делает его высокопродуктивным, но и значительно улучшает и облегчает условия труда земледельца, создает благоприятные условия механизации, сокращает трудовые затраты на производство сельскохозяйственной продукции и повышает ее качество. По расчетам ученых в среднем применение 1 т минеральных удобрений в пересчете на 100 % содержание питательных веществ сберегает в сельском хозяйстве 275 чел. ч.

Рассматривая вопрос экономической эффективности удобрений, прежде всего следует иметь ввиду их агрономическую эффективность — прибавка урожая на единицу площади и в конечном счете их роль в повышении производительности почвы — основного средства сельскохозяйственного производства.

Одной из главных задач в земледелии является не только получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но также и их сохранение. Эта задача решается применением различных химических веществ (пестицидов), используемых для уничтожения тех или иных вредных организмов в растениеводстве. Расходы на защиту технических культур окупаются за счет сохраненного урожая в 15 - 18 раз.

К основным показателям, характеризующим уровень развития химизации, относятся:

доля продукции химической промышленности в общем объеме промышленного производства;

производство пластических масс и синтетических смол на душу населения;

доля искусственных и синтетических материалов в общем объеме потребленных материалов;

удельный вес химико-технологических процессов — количество продукции, полученной с применением химических методов, по отношению ко всему объему продукции;

доля пластмасс в общем весе конструктивных материалов — вес пластмасс, использованных за год на производство, тонн, к весу металлов, использованных на производство за год, тонн.

Рассматривая основные направления НТП в промышленности, особое внимание следует обратить на совершенствование технологических процессов.

Технология определяет порядок выполнения операций, выбор предметов труда, средств воздействия на них, оснащение производства оборудованием, инструментом, средствами контроля, способы сочетания личностного и вещественных элементов производства во времени и пространстве, отношение производства с окружающей средой.

Выделяются четыре приоритетных направления развития технологий: непрерывная разливка и внепечная обработка стали для получения металла с улучшенными свойствами и особо высокого качества, создание серии технологических лазеров и их применение для резки, сварки, раскроя, плазменная и детонационная технология нанесения упрочняющих, износостойких, антикоррозийных покрытий, технология с применением высоких давлений, вакуума, импульсных воздействий для синтеза новых материалов, газо- и гидроэкструзии изделий и фасонных профилей, формообразования и калибровки крупногабаритных изделий сложной формы.

Биотехнология — использование биологических процессов и агентов для целей производства.

Первоначально она была связанна лишь с отраслями агрокомплекса (хлебопечение, сыроварение, силосование кормов), затем включила промышленный микробиологический синтез физиологических активных препаратов: антибиотики, кормовой белок, витамины, стала использоваться при очистке сточных вод, извлечении металлов из руд и отходов для повышения нефтеотдачи пластов, получения биотоплива. Новый этап биотехнологии связан с генной инженерией. Особое значение имеет создание и освоение биологически активных веществ и лекарств для ранней диагностики и лечения заболеваний, новых технологий получения ценных пищевых, химических и других продуктов, технологий глубокой и эффективной переработки сельскохозяйственных, промышленных отходов для получения биогаза и удобрений.

Из-за несовершенства хозяйственного механизма безотходные технологии использовались до сих пор недостаточно. По ним перерабатывалась лишь половина мяса и молока. Коэффициент полезного использования стального проката на протяжении нескольких десятков лет составляет 0,7 (30 % металла идет в стружку). Современная технология позволяет увеличить его до 0,9—0,95. Замена резания металлов штамповкой, неэкономических отливок — сварными конструкциями экономит 25 % металла.

Особенно эффективна замена механической обработки материалов экономичными технологиями — прессованием, объемной штамповкой, лазерно-лучевыми технологиями. Непрерывные процессы изготовления проката повышают коэффициент использования металла до 0,95.

Перевод 1 млн т проката черных металлов с обработки резания на точное литье сберегает 200 тыс. т металла и труд 20 тыс. рабочих.

На современном этапе развития техники одним из важнейших направлений является гибкая интеграция производства (ГИП). Основу ГИП составляют:

централизация обработки деталей и сборки узлов;

гибкость оборудования и организации производства;

интеграция управления на базе электронизации и кооперирования.

Централизация обработки — это максимально полная обработка детали, сборка узла на одном рабочем месте, на одном станке. Если автоматические линии являются специальным оборудованием и нашли применение только в массовом производстве, то обрабатывающий центр (ОЦ) — универсальным оборудованием, применяемым как в массовом, так и в единичном производстве.

При использовании централизации обработки следует выполнять следующие привила:

конструкция деталей должна удовлетворять требованиям их обработки на ОЦ;

сегодня обрабатывать нужно те детали, которые завтра пойдут на сборку;

начатая в производстве обработка деталей, сборка узлов должна быть завершена на одном рабочем месте.

Гибкость производства — это возможность быстрого перехода к производству новых изделий, обработки различных деталей на одном и том же оборудовании с небольшой остановкой оборудования для переналадки или без нее. Гибкость — это такая организация производства, при которой можно повторно использовать если не все, то значительную долю существующих основных фондов, когда приходится полностью менять номенклатуру продукции.

Следует отметить, что гибкость производства присуща любому производству и оборудованию.

Третий компонент комплексной автоматизации — интеграция. Интеграция является более высокой ступенью ее развития на основе компьютеризации. Интеграция производства начинается с объединения различных функциональных составляющих производства в различные автоматизированные системы управления.

Полная интеграция производства не означает создание предприятия как какой-то единой автоматической машины; это будут отдельные машины, которые, оставаясь автономными, будут работать фактически как одна машина, управляемая единым комплексом автоматических систем управления.

Основными критериями оценки успеха интеграции являются: рост производительности технологического оборудования, повышение качества продукции, повышение надежности работы, увеличение периода безотказной работы, эффективность работы диагностических систем, сокращение простоев оборудования и систем, возможность анализировать простои по количеству и качеству, повышение суммарного времени работы технологических процессов в системах, способность переходить на изготовление новых изделий с минимальным временем для подготовки производства.