Введение
Актуальность темы исследования связана с внедрением и активным планированием инновационного производства в машиностроительных предприятиях Российской Федерации. Инновации, внедряемые в деятельность (основные и вспомогательные бизнес-процессы) машиностроительные компании Российской Федерации должны отвечать требованиям мировых стандартов качества. Авторами был выбран следующий объект исследования – среднетехнологичные и высокотехнологичные компании России, которые занимаются производством машин военного и гражданского назначения. Предмет исследования – инновации, которые активно внедряются в производственный процесс машиностроительных предприятий. Цель исследования – на основе проведённого системного анализа материала построить модель внедрения инноваций в деятельность машиностроительных компаний.
Материал и методы исследования
Для оценки инновационной деятельности машиностроительных предприятий целесообразно рассматривать следующие показатели:
1. Рост инновационных технологических линий.
2. Рост уровня прогрессивного оборудования и станков.
3. Использование робототехнических комплексов.
4. Внедрение роботов и искусственного интеллекта.
5. Применение нейросетевых технологий.
6. Наличие гибких технологических и автоматических линий.
7. Применение многопрофильных станков.
В научной статье были применены следующие методы научного познания материалов исследования: анализ, синтез, дедукция и др.
Степень изученности материалов исследования и обзор литературы. Тема исследования пользуется неизменным научным интересом у отечественных исследователей. Среди зарубежных и отечественных учёных занимающихся проблемами внедрения инноваций в деятельность промышленных предприятий следует выделить работы: А.А. Хачатурян представил научно-техническое обоснование развития высокотехнологичных компаний [1, c. 1–6]; Н. Крюх анализировал внедрение стратегии инноваций в деятельность промышленных компаний [2, c. 62–68]; В. Савченко и О. Козлянченко представили инновации в машиностроительных предприятиях Украины [3, c. 108–116]; Г.А. Абсалямова рассматривала организационные формы инновационных процессов в машиностроении и система управления ими на основе ситуационного подхода [4, c. 20–23]; У.В. Афтахова У.В., Е.С. Лобова построили многофакторную модель внутрифирменного планирования высокотехнологических отечественных компаний в индустриальных регионах [5, c. 213–222]; К.А. Воронова изучила технологичные инновации в машиностроении [6, c. 21–22]; Б.С. Воскобойников, М.И. Гречиков, В.А. Грушников, А.М. Петрина обозначили наиболее значимые мировые инновации в машиностроении [7, c. 34–44]; Р.А. Иманов, И.А. Стафеева занимались стратегическим планированием и контроллингом инноваций промышленного предприятия [8]; Д.И. Серебрянский исследовал развитие цифровой экономики: искусственный интеллект в отечественном промышленном производстве [9, c. 5–11]; С.Н. Николаев рассматривал повышение качества предприятий путём внедрения инноваций [10, c. 3–15]; И.В. Железнова И.В. дала научное обоснование системы многокритериального подхода к внутрифирменному стратегическому планированию собственного капитала промышленных предприятий [13, c. 431–441]; представила развитие внутрифирменного планирования собственного капитала промышленного предприятия [14, c. 7–15]; авторы научной статьи ранее изучили перспективы применения быстрореагирующего и безотходного производства в деятельности промышленных предприятий [15, c. 111–117]; Е.П. Дубровина провела внутрифирменное планирование фундаментальной и справедливой стоимости активов промышленного предприятия [16, С.89–96]; А.А. Павлович отразил стратегическое планирование производства готовой продукции и технологий двойного назначения высокотехнологичными предприятиями оборонно-промышленного комплекса России [17, c. 213–219]; А.А. Павлович анализировал специальный инвестиционный контракт (SIC) – инструмент импортозамещения, стратегического планирования и развития промышленных предприятий Российской Федерации [18, c. 208–212]; одним из авторов был проведён анализ и выбор эффективного распределителя мощности в трансмиссии легкового автомобиля и квадрицикла [19, c. 5–193]; Г.С. Празднов рассмотрел инновации в машиностроении [21, c. 1389–1398]; Т.Н. Тополева посвятила свой труд устойчивому развитию машиностроительного комплекса в конкурентной среде [22, c. 78–85]; Э.А. Швагерик изучил развитие инноваций в машиностроении [23, c. 135–137]; И.Р. Шегельман, Д.Б. Одлис, А.С. Васильев писал об организационных решений к технологическим инновациям в машиностроении [24, c. 326–327] и др.
Результаты исследования и их обсуждение
Перспективное направление развития силового привода транспортных машин к настоящему времени формируется на создании двухдвигательных схем. Особенно возрос интерес к таким передачам в связи с проблемами создания гибридных автомобилей, решением которых сегодня занимаются практически все ведущие автомобильные компании мира. В научной статье приведены результаты краткого обзора по проблемам создания гибридных автомобилей, выполненных в последние годы. Обзор выполнен, в основном, по материалам, размещенным в разделе «Авто» на сайте [11]. Также авторы анализировали данные Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации [12]. Рассмотрим инновационную активность среднетехнологичных, высокотехнологичных промышленных предприятий Российской Федерации, а также наукоёмких видов экономической деятельности в таблице.
Из таблицы следует, что наиболее высокая инновационная активность отмечается у высокотехнологичных компаний Российской Федерации. Рассматривая высокотехнологичные виды экономической деятельности, всплеск инновационной деятельности наблюдается в 2014 г. – 32 %, а минимальное значение в 2013 г. – 30,4 %. По среднетехнологичным видам экономической деятельности высокая инновационная активность отмечена в 2012–2013 гг. – 19,3 %, а в 2015–2016 гг. снижение данного показателя до 17,2 %. В наукоёмких видах экономической деятельности высокая инновационная активность была в 2012 г. – 8,9 %, а к 2016 г. наблюдается инновационная активность до 7,3 %. На современном этапе развития национальной экономики наблюдаем следующие данные в машиностроительном производстве в 2017 г. [12].
• производство машин и оборудования – 22 %;
• производство автотранспортных средств, прицепов и полуприцепов – 20,3 %;
• производство прочих транспортных средств и оборудования – 16,7 %.
Данные об инновационной активности наукоёмких, высокотехнологичных, среднетехнологичных видов экономической деятельности, % [Источник: составлено авторами по [12]
|
№ п.п. |
Виды экономической деятельности |
2012 г. |
2013 г. |
2014 г. |
2015 г. |
2016 г. |
|
1 |
Высокотехнологичные виды экономической деятельности |
31,3 |
30,4 |
32 |
31,7 |
30,8 |
|
2 |
Среднетехнологичные виды экономической деятельности |
19,3 |
19,3 |
18,9 |
17,2 |
17,2 |
|
3 |
Наукоёмкие виды экономической деятельности |
8,9 |
8,8 |
8,6 |
7,8 |
7,3 |
По данным федеральной службы государственной статистики Российской Федерации наибольшее значение приходится на производство машин и оборудования – 22 % [12].
Целесообразно отметить, что мировой лидер по производству гибридных автомобилей, крупнейший японский автопроизводитель Toyota, готовит новое семейство автомобилей на базе модели Prius. Дебют нового гибридного автомобиля состоялся в начале 2009 г. Ожидается, что гибридная силовая установка нового Prius будет включать в себя 1,6-литровый бензиновый двигатель (вместо прежнего 1,5-литрового) и модернизированные никель-металлогидридные аккумуляторы, которые в 2010 г. заменены на литий-ионные аналоги. Также ожидается появление на этом автомобиле солнечных батарей, питающих бортовую электронику. В городском режиме расход топлива Toyota Prius составит около 4,9 литра на 100 км пути, а на шоссе – 5,2 литра [11, 19].
Президент компании Toyota Томоаки Ниситани сообщил о намерении продавать Prius нового поколения в России. В настоящее время изучается влияние российского климата и дорог на гибридные автомобили. Следует отметить, что Toyota уже продает на нашем рынке гибридные машины марки Lexus – это седаны GS 450h и LS 600h, а также кроссовер RX 400h. [11, 19].
Дебют новой гибридной модели Lexus в 2009 г. в рамках автосалона в Детройте создан на базе методологии Toyota Prius следующего поколения, но получил более мощную силовую установку [20].
В 2010 г. батареи заменили на более высокоэффективные литий-ионные аккумуляторы. Этот автомобиль был разработан специально для рынка США. В декабре 2008 г. компания Honda представила серийную версию гибридного автомобиля Insight, который, по заявлению японского автопроизводителя, должен стать самой дешевой машиной подобного типа в мире. Пятиместный Honda Insight будет оснащаться гибридной силовой установкой, сочетающей в себе 1,4–литровый бензиновый мотор от модели Jazz и ЭД, получающий энергию от комплекта аккумуляторов, расположенных под полом багажника. Трансмиссия автомобиля вариаторная. Максимальная скорость Insight при передвижении только на электротяге – 50 км/ч. Уровень выбросов СО2 будет равен 100 граммам на километр пройденного пути. Компания Honda планирует выпускать 200 тысяч таких машин ежегодно. Стоимость гибридного автомобиля Insight в Японии составит около 18,5 тысяч долларов США. В настоящее время Honda выпускает и продает только один гибридный автомобиль – Civic. В 2006 г. было свернуто производство двухместного гибрида Insight, а в 2007 г. – гибридной версии автомобиля Accord. Отметим, что Toyota, которая выпускает основного конкурента для Honda Insight – гибридный автомобиль Prius, также намерена снизить цены на новое поколение этой модели, и планирует продавать около миллиона своих гибридов [11, 19].
Во время проведения летних Олимпийских игр в Пекине китайская компания Chery представила свои первые гибридные автомобили, созданные на базе седана А5. Гибридная силовая установка седана Chery A5 представляет собой 1,3-литровый бензиновый мотор, объединенный с ЭД 12 кВт, получающим энергию от установленного в багажном отсеке блока аккумуляторных батарей. По словам представителей компании Ricardo, разработавшей эту силовую установку, данная гибридная система обеспечивает такую же мощность и максимальный крутящий момент, как и обычный 1,6–литровый мотор, обладая при этой на 15 % лучшей топливной экономичностью [11, 19].
Американская компания Aptera Motors заканчивает создание трехколесного двухместного автомобиля, который будет выпускаться в двух версиях – полностью на электротяге и с подзаряжаемой гибридной силовой установкой [20]. Электромобиль Aptera сможет проезжать на одной зарядке до 160 км, а его гибридная версия будет расходовать меньше литра топлива на 100 км пробега. С нуля до 96 километров в час экологически чистая машина сможет разгоняться за 10 секунд, а ее максимальная скорость составит около 140 км/ч. Представители Aptera Motors заявили, что массовые продажи электромобилей по цене в 30 тысяч долларов в 2012 г. [11, 19].
Компания Peugeot представила свою вторую мировую премьеру на Парижском автосалоне 2008 года – это гибридный концепт Prologue. Автомобиль оснащен гибридной силовой установкой, суммарная мощность моторов составляет 200 л.с. [20]. Наличие ЭД позволяет снизить уровень вредных выбросов до 109 грамм на километр в смешанном режиме движения. Второй новинкой 2008 года от компании Peugeot стал прототип четырехдверного купе RC, оснащенный гибридной силовой установкой мощностью 313 л.с. с выбросами вредных веществ на уровне концепта Prologue [11, 19].
В сентябре 2008 г. команда Peugeot Sport представила гибридную версию гоночного болида 908 HDi FAP, получившего в названии дополнительный индекс HY. Одними из основных элементов гибридной силовой установки является тяговый ЭД мощностью 60 кВт, используемый также вместо обычного стартера, десять литий-ионных аккумуляторов и силовой электронный преобразователь, контролирующий поток энергии между батареями и ЭД [20]. Болид может ехать как на электротяге или только за счет дизельного мотора, а также могут использоваться в процессе движения оба двигателя одновременно. В гибридной установке реализована рекуперация энергии торможения и замедления. Гибридная версия болида по сравнению с полностью дизельным вариантом позволяет экономить от 3 до 5 % топлива [11, 19].
Компания Lotus также планирует создать спорткар с гибридной силовой установкой, в которой будут сочетаться технологии Lotus и Toyota [20].
Большинство современных серийных гибридных автомобилей до сих пор использует уже устаревшие никель-металлгидридные аккумуляторы (Ni-MH). Электротехническая промышленность мира выполняет большое количество исследований, направленных на создание более эффективных накопителей электрической энергии. Это важный вопрос, как для гибридных автомобилей, так и для электромобилей. В сентябре 2008 г. компания Continental открыла первый в мире завод по производству литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов для электрокаров. На заводе в немецком г. Нюрнберге начали выпускаться батареи весом 25 килограммов и мощностью 18 кВт. В первую очередь эти аккумуляторы будут использоваться в автомобилях Mercedes S400 Bluetec Hybrid, производство которых запланировано в середине 2009 г. В современных серийных электрических и гибридных автомобилях литий-ионная технология пока применяется редко из-за дороговизны и слишком сложного механизма контроля заряда таких батарей [19, 20].
Над созданием высокоэффективных литий-ионных батарей, которые станут безопаснее современных аккумуляторов и будут обладать большей емкостью, в настоящее время работает американская компания ActaCell [20].
Одной из основных причин применения гибридных энергосиловых установок в автомобилях является ужесточение требований экологической безопасности. В сентябре 2008 г. Комитет по экологии Европарламента отказался перенести дату ужесточения уровня выбросов СO2 с 2012 на 2015 г. Согласно ныне действующей норме автомобили должны выбрасывать в атмосферу не более 158 граммов углекислого газа на 1 км, а новый стандарт предполагает сокращение уровня СO2 до 120 граммов. За перенос сроков введения нового уровня СОа выступали представители автомобильной промышленности, считающие, что ужесточение экологических норм приведет к сокращению производства, к резкому сокращению прибыли и безработице. Ожидается, что борьба за смягчение экологических требований будет продолжена. Помимо решения не переносить вступление в силу новых экологических норм, Европарламент проголосовал за еще большее ужесточение требований к 2020 г. К этому времени автопроизводители должны будут выпускать машины с уровнем выбросов СO2 на уровне 95 граммов на километр, а за каждый грамм, превышающий данную отметку, компаниям придется платить штраф до 95 евро за лишний грамм СO2. Следовательно, интерес к гибридным автомобилям различных автомобильных фирм будет возрастать, т.к. такого типа автомобили позволяют, на ряду с существенным повышением топливной экономичности, обеспечивать высокие показатели экологических свойств. Отметим, что уровень выбросов у гибрида Toyota Prius на немного выше требований, планируемых к введению в Европе к 2020 г. [19].
Другой причиной, влияющей на необходимость расширения производства гибридных автомобилей, является существенная экономия топлива в процессе их эксплуатации. Американская организация J.D. Power and Associates подсчитала, что летом в 2008 г. новый гибридный автомобиль Toyota Prius в США находился в салоне дилера всего пять дней, прежде чем его купит клиент. Как утверждают аналитики, такая ситуация сложилась в США из-за роста цен на топливо. Автомобиль Toyota Prius считается в Северной Америке одним из самых экономичных. Эта машина, выпускаемая в настоящее время, оснащена 1,5–литровым бензиновым двигателем и ЭД суммарной мощностью 110 л.с, что позволяет гибридному седану расходовать в городском цикле движения менее четырех литров топлива на 100 км пробега [20].
Проведенный анализ показывает, что проблемы создания гибридных автомобилей в настоящее время являются одними из приоритетных для мирового автомобилестроения. Этими проблемами занимаются практически все ведущие автомобильные компании мира, выпускающие легковые автомобили [20].
В течение ряда лет в ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» проводились исследования по созданию научных основ расчета, проектирования и конструирования гибридных энергосиловых установок транспортных машин. При создании экспериментальных гибридных легковых автомобилей в качестве основных составляющих были взяты уже разработанные серийно выпускаемые агрегаты, не требующие дополнительных материальных и временных затрат на их проектирование, изготовление, испытание и т.д. В качестве теплового двигателя выбран ДВС ВАЗ-1111 (номинальная мощность 22 кВт, максимальный крутящий момент 44,1 Н•м), ЭД – электродвигатель постоянного тока ПТ-125–12 (напряжение питания якоря 120 В при токе якоря не более 120 А, крутящий момент 49 Н•м) [11]; [19]. Применение гибридной энергосиловой установки на автомобиле ИЖ-2126 позволило улучшить следующие эксплуатационные свойства, в сравнении с автомобилем аналогом, оборудованным штатным двигателем: топливная экономичность в зависимости от режимов движения повысилась на 25–32 %, выбросы токсичных веществ с отработавшими газами уменьшились более чем на 40 % [20].
Заключение
В результате проведенного анализа статистической и научной информации авторы научной статьи пришли к следующим выводам:
во-первых, производство машин и оборудования в машиностроительном производстве снижается;
во-вторых, инновационная активность в наукоёмких, высокотехнологичных и среднетехнологичных видах деятельности испытывает кризис;
в-третьих, машиностроительным компаниям целесообразно изготавливать готовую продукцию и технологии двойного назначения, в целях получения положительных финансовых результатов;
в-четвертых, машиностроительным компаниям необходимо заключать специальные инвестиционные контракты – инструменты импортозамещения, стратегического планирования и развития промышленных предприятий Российской Федерации, которые позволят привлечь дополнительные инвестиции в отрасль.
В результате проведённого исследования авторы пришли к следующему умозаключению – необходимо расширять производства гибридных автомобилей, так как наблюдается существенная экономия топлива в процессе их эксплуатации.