 |
Описание используемых программных комплексов
|
|
|
|
Исследование сигмоидальных закономерностей смены поколений техники и технологий (4 часа)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Инноватика»
Кумертау 2014
УДК
ББК
Составитель: В.П. Славненко
Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование сигмоидальных закономерностей смены поколений техники и технологий» по дисциплине «Инноватика» для студентов, обучающихся по направлению подготовки (специальности) 22.03.01.62 «Материаловедение и технология материалов» / Уфимский государственный авиационный технический университет; Сост.: В.П. Славненко. – Кумертау, 2014. – 30 с.
Методические указания содержат требования к выполнению лабораторной работы и оформлению отчета.
Предназначены для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения.
© Славненко В.П.
© Уфимский государственный авиационный
технический университет. Филиал в г. Кумертау, 2014
Исследование сигмоидальных закономерностей смены поколений техники и технологий
Содержание
Введение
1.Теоретическая часть
2. Описание используемых программных комплексов
3. Задание
4. Методика выполнения задания
5. Контрольные вопросы
6. Требования к отчету
7. Критерий оценки результатов
Список литературы
Введение
Объектом исследования является закон смены поколений техники и технологий.
Предметом исследования являются закономерности и математические модели развития и смены поколений самолетов и авиационных двигателей.
Методы исследования – методы математического моделирования. Цель исследования – определение математических моделей для анализа закономерностей смены поколений техники и технологий на примерах авиационной техники.
|
|
|
Задачи исследования:
1) изучение закономерностей смены поколений самолетов - истребителей;
2) построение линий регрессий развития самолетов - истребителей и авиационных двигателей в системе MS Excel 2007.
Теоретическая часть
Доминирующим фактором современного этапа развития промышленного производства являются технологические сдвиги, т.е. переходы к технике или технологии нового поколения путем разработки «критических технологий», которые позволяют перейти на новые S -образные (сигмоидальные1) кривые развития. Кроме того, из теории инновационной деятельности известно [1, 2], что начало жизненного цикла любой инновации – это разработка новой технологии. Только после этого рассматриваются остальные фазы жизненного цикла инноваций: − проектирование нового изделия, обеспечивающего эту технологию; − освоение (инновация) разработанного изделия в производстве; − диффузия (проникновение) новых изделий на рынок; − преодоление кризисной ситуации, которая связана с освоением нового изделия (товара) и новых технологий. Рассмотрим сказанное на примере моделирования развития авиационной техники и технологий2. Одним из основных научных законов инноватики является закон смены поколений техники и технологий3, т. е. изменения принципа действия (выполнения) технологической, энергетической и информационно-управляющей функции данного поколения техники или технологии для обеспечения роста их конкурентоспособности. Он гласит: «Для обеспечения долговечности и/или конкурентоспособности технических систем их поколения заменяют путем принципиального изменения технологий данной генерации4 систем». Этот закон инноватики следует из общенаучных законов онтогенеза и гомеостазиса, характеризующих развитие производственных систем. Приведенная иллюстрация общих законов развития основывается на теоретическом обобщении локальных научных закономерностей, в том числе развития реактивных самолетов-истребителей (рис. 1, а, б).
|
|
|
Рис.1, а. Закономерности смены поколений авиационной техники и технологий: линии трендов, экспериментальные точки приведены на рис. 1, б
На любой S -образной (сигмоидальной) кривой развития технической системы можно выделить пять участков (периодов), каждый из которых характеризует ту или иную стадию развития поколения самолетов-истребителей (рис. 1, б).
Рис. 1, б. S -образная кривая развития реактивной авиационной техники: экспериментальная S-образная зависимость для реактивных самолетов- истребителей
На первом участке происходит зарождение S -образной кривой
Второй участок – это период интенсивного развития авиационной техники, характеризующийся быстрым ростом тактико-технических характеристик изделий. Эта стадия развития завершается при достижении точки перегиба S- образной кривой развития (рис. 1, б). На третьем участке S -образной кривой после названной точки перегиба происходит этап дефлирующего развития рассматриваемой авиационной техники. Эта стадия характеризуется падением темпов роста главного параметра технического уровня в данном случае при появлении новых моделей самолетов-истребителей. Четвертый участок кривой – стадия перехода к застою развития техники анализируемого назначения. На данной стадии происходит малосущественное улучшение тактико-технических характеристик (параметров технического уровня и качества изделия). Принцип действия такой техники себя исчерпывает, а сами изделия рассматриваемого типа начинают переходить в стадию морального старения. Пятый участок S -образной кривой – стадия застоя в развитии анализируемой техники. На этой стадии, как правило, не происходит коренного улучшения параметров технического уровня или повышения качества изготавливаемой техники.
Объяснение закона смены поколений техники и технологий основывается на описании отличий нескольких волн развития (смежных S-образных кривых, рис. 1). Точки пересечения смежных S-образных кривых в границах технологий применения (назначения) техники называют «критическими точками». При этом следует иметь в виду, что «кризис» – это не фатальное деструктивное явление, приводящее к разрушению старой технологии. Дословный перевод термина «кризис»6 означает только то, что изменение принципиальной основы технологического способа (метода) позволяет решительно перейти к новой, более конкурентоспособной технологии, которая приходит на смену стареющей технологии того же назначения. Анализ «критических точек», «точек перегиба» и точек перехода к «застою» в развитии техники позволяет определить основные направления инновационной деятельности на каждом из рассматриваемых этапов развития.
|
|
|
Знание рассмотренных закономерностей позволяет заранее принять профилактические меры во избежание фатального перехода технической системы к стадиям ее деградации и гибели. Такие ситуации нередко наблюдаются на практике, если разработчики новой техники и технологии упрямо придерживаются в своих действиях только решения задачи эволюционного развития технологической системы даже в условиях перехода технологии в стадию застоя. При этом важно иметь в виду, что в инноватике такие мероприятия по улучшению или обновлению серийно производимой продукции (изделий) в фазе ее зрелости называют квазиинновациями. Приведенный краткий обзор закономерностей развития авиационной техники (самолетов-истребителей) можно проиллюстрировать в обобщенном виде на рис. 2. Приведенные на этом рисунке S -образные кривые развития обобщают (объединяют) множество точек, каждая из которых соответствует той или иной модели самолета-истребителя (рис. 3) конкретного поколения и конкретной технологии применения. За рубежом это могут быть, например, технологии:
− STEALTH TECHNOLOGY7 – технология производства военных самолетов, обеспечивающая пониженную радиолокационную, инфракрасную, оптическую и акусти- ческую заметность летательных аппаратов (рис. 4, а–в);
− STOVL – в этом случае самолет сможет взлетать вертикально или с укороченной взлетно-посадочной полосы и садиться вертикально (рис. 4, б).
|
|
|
Рис. 2. Обобщенные S -образные закономерности смены поколений реактивных самолетов-истребителей
| а | б | В |
Рис. 3. Примеры отечественных сверхзвуковых истребителей различных поколений: а – МиГ-21; б – МиГ-31; в – Су-27
| а | б |
| в |
Рис. 4. Самолеты-истребители пятого поколения ВВС и ВМС США (а, б) и России (в): а – F-22; б – F-35; в – Т-50
Из анализа приведенных S -образных кривых смены поколений авиационной техники можно сделать выводы о необходимости выполнения НИОКР для разработки принципиально новых конструкций авиационной техники рассматриваемого назначения, так как научно-технический потенциал существующих технологий совершенствования исчерпан. Такие исследования в значительной степени уже выполнены. Сказанное подтверждает новое поколение гипер- звуковых беспилотных самолетов и соответствующих им двигателей (рис. 5–7). Самолеты новейших технологий должны летать на гиперзвуковых скоростях, а для этого в их двигателях необходимо гармонично объединить черты авиационной и космической техники
| а | б |
| Рис. 5. Беспилотные самолеты Х -43 А (а) и Х -45 А (б) | |
| а | б |
| Рис. 6. Примеры гиперзвуковых самолетов с ракетоносителем (а) и ускорителем (б) |
Дальнейшим развитием данного типа летательных аппаратов в настоящий момент является X -47 Pegasus (Пегас) – беспилотный боевой летательный аппарат производства компании «Northrop Grumman».
| а | б |
| Рис. 7. Новые беспилотные боевые летательные аппараты X -47 А Pegasus (а) и X -47 B (б) |
По расчетам зарубежных экспертов, использование гиперзвуковых воздушно-космических систем обеспечит:
− существенное повышение оперативности и эффективности решения поставленных задач;
− возможность быстрого возврата на аэродром базирования; − значительное (примерно в 10 раз) снижение стоимости и риска доставки полезной нагрузки на околоземные орбиты по сравнению с имеющимися системами;
− рассредоточение средств вывода в космос на национальной территории;
− уменьшение зависимости от незащищенных стационарных стартовых комплексов и специального наземного оборудования, необходимых для запусков ракет-носителей. Названные факты позволяют сделать вывод о решающем значении инновационного проектирования для создания авиационной техники нового поколения.
Описание используемых программных комплексов
Расчеты и построение сигмоидальных закономерностей развития авиационной техники (S -образных зависимостей) выполняется в системе Microsoft Office Excel 2007, которая является графическим инструментом и языком макропрограммирования VBA (Visual Basic for Application).
|
|
|
Задание
1.Построить S- образные зависимости (линии регрессии) для известных поколений самолетов-истребителей на основании данных табл. П1-4 (прил.).
2.Проанализировать этапы смены поколений авиационной техники.
|
|
|
