540

шенствование технических устройств, процессов и технологий. Прикладные исследования – это инженерные исследования, характеризующиеся менее высоким уровнем новизны идей, предложенных на стадии фундаментальных исследований, и имеющие менее глобальный характер. Как и фундаментальные, прикладные исследования требуют творческого подхода к решению проблем, поскольку связаны с новыми идеями и поиском путей их реализации. Главной целью прикладных исследований является поиск новых областей и наилучших приемов использования знаний, полученных в результате фундаментальных исследований.

Прикладные исследования в свою очередь делятся на поисковые; научно-исследовательские; опытно-конструк- торские.

Поисковые исследования направлены на установление факторов, влияющих на объект, на поиск путей создания новых технологий, на создание новых идей.

Научно-исследовательские работы направлены на де-

тальную проработку технологий, процессов, идей, новых принципов работы аппаратов, приборов.

Целью опытно-конструкторских работ является раз-

работка наилучших конструкций аппаратов, опытная проверка аппаратов и технологий.

По степени важности для народного хозяйства научные исследования подразделяются на следующие виды:

1)работы, выполняемые по постановлениям правительства;

2)работы, выполняемые по планам министерств и ведомств;

3)работы, выполняемые по планам НИИ и РАН или по заказам предприятий.

Кроме того, НИР подразделяются по научным направлениям: технические, биологические, социальные, исторические, медицинские и т.п.

Структурными единицами научного направления являются проблемы, комплексные проблемы, темы и научные вопросы:

11

•проблема – совокупность сложных теоретических

ипрактических задач;

•комплексные проблемы – совокупность проблем,

объединенных общей целью.

Тема научного исследования является составной частью проблемы. В результате исследований по теме получают ответы по определенному кругу научных вопросов, охватывающих часть проблемы. Обобщение ответов по комплексу тем может дать решение научной проблемы. Под научными вопросами обычно понимают небольшие научные задачи, относящиеся к конкретной теме научного исследования.

Проблема может быть в зависимости от масштаба решаемых задач глобальной, региональной, межотраслевой, отраслевой и местной. Например, проблема охраны природы является глобальной, так как ее решение направлено на удовлетворение общечеловеческих потребностей. Кроме того, различаются общие (общенаучные, общенародные)

испецифические проблемы. Общие проблемы имеют обобщенный характер, а специфические проблемы характерны для отдельных производителей. Например, для калийных предприятий специфической проблемой является проблема утилизации солевых отходов, которых образуется в 4,5 раза больше, чем производится продукции, а для содовых заводов такой же проблемой является утилизация растворов хлорида кальция.

Выбор направления, проблемы, темы фундаментальных научных исследований и постановка научных вопросов является очень ответственной задачей. Актуальные направления и комплексные проблемы исследований формулируются в директивных документах правительства. Направление исследований часто предопределяется спецификой научного учреждения, отраслью науки, в которых работает исследователь. Конкретизация же направления исследования является результатом изучения состояния производственных запросов, общественных потребностей и состояние исследований в том или ином направлении на данном отрезке времени.

12

1.2. Этапы выполнения НИР

Научно-исследовательские работы выполняются в определенной последовательности. При решении фундаментальных и прикладных проблем она может отличаться, но в основном соблюдается следующая последовательность этапов выполнения НИР:

1. Вначале формулируется сама тема в результате общего ознакомления с проблемой и разрабатывается техни- ко-экономическое обоснование (ТЭО) темы. Финансирование предприятием-заказчиком НИР проводится только на основании ТЭО. В ТЭО указываются причины и необходимость разработки НИР, выполняется краткий анализ литературы, где также отмечается достигнутый уровень исследований. Указываются нерешенные вопросы, обосновывается актуальность и значимость работы народного хозяйства.

Такой обзор позволяет наметить методы решения, задачи и этапы исследований, определить конечную цель выполнения темы. На стадии составления ТЭО устанавливается область использования ожидаемых результатов НИР, возможность их практической реализации, определяется предполагаемый экономический или социальный эффект (рост производительности труда, качества продукции, повышение уровня безопасности, обеспечение охраны окружающей среды). ТЭО утверждается предприятием-заказ- чиком.

2. После утверждения ТЭО конкретизируются цели

изадачи исследований.

3.Проводится детальный анализ научно-технической

и патентной отечественной и зарубежной литературы, а также ранее выполненных НИР. Уточняются известные способы производства, технологические схемы, новые физические эффекты, которые могут интенсифицировать процессы, новые эффективные приемы утилизации тепла и отходов производства, новые конструкции аппаратов, новые материалы. В литературный анализ входит и поиск патент-

13

ной литературы, который позволяет познакомиться с новейшими идеями, определить патентную чистоту в данной области техники и определить целесообразность закупки лицензий на технологию.

4.Выполняются теоретические исследования. Цели теоретических исследований: установление закономерностей проведения процессов химических технологий, расчет теоретического (максимального) выхода продукта и определение условий, обеспечивающих достижение этого результата; определение факторов, влияющих нa скорость процессов и условий, обеспечивающих наибольшую скорость протекания процессов. Теоретические исследования проводятся на основании известных в научно-технической литературе данных путем анализа и расчетов. Теоретический анализ позволяет сократить объем экспериментальных исследований и правильно выбрать условия проведения экспериментов.

5.Выполняются экспериментальные исследования. Любая новая разработка в области химических технологий сопровождается проведением экспериментальных исследований. Для проведения таких исследований на основании анализа научно-технической литературы выбираются средства измерения и методики проведения экспериментов анализов. От правильности выбора методики исследований

зависит надежность полученных данных, длительность

итрудоемкость проведения исследований, а от класса выбранных средств измерения и анализа зависит точность проведенных измерений и в конечном итоге глубина новых знаний об изучаемом явлении или процессе.

Особенно это важно при проведении фундаментальных исследований. В то же время при проведении технологических опытов важным является моделирование условий, при которых будет протекать промышленный процесс.

6.Проводится обработка и анализ полученных результатов. После завершения теоретических и экспериментальных исследований проводятся математическая обработка

иобщий анализ результатов исследований, сравниваются

14

данные теоретического анализа с экспериментальными данными. В результате этого уточняются теоретические знания (модели) при фундаментальных исследованиях или параметры оптимальных технологических режимов проведения процессов химических технологий (при проведении прикладных исследований). Результаты исследований выдаются в виде научной статьи (при проведении фундаментальных исследований), в виде заявки на изобретение или в виде научного отчета (при проведении прикладных исследований).

7. Практическая реализация результатов НИР, как правило, осуществляется через какое-то время путем проведения прикладных исследований. Срок использования результатов фундаментальных исследований зависит от темпов научно-технического прогресса в стране и практической потребности общества в результатах исследований. Так, в США из-за высокой конкуренции фирм-производи- телей компьютеров и аудиоаппаратуры очень быстро была внедрена технология лазерных дисков-накопителей цифровой информации, хотя в СССР фундаментальные исследования по таким системам проводились давно и результаты исследований оставались невостребованными. Внедрение результатов прикладных научных исследований в значительной степени зависит от финансового состояния и заинтересованности заказчика, экономической эффективности разработанной технологии, степени готовности технологии к промышленному использованию. Поскольку внедрение химических технологий связано с большими, финансовыми затратами, то должна быть обеспечена высокая надежность достижения заданных технико-экономических показателей технологии в условиях промышленной эксплуатации. Поэтому разработанные в лабораторных условиях химические технологии проходят длительные и трудоемкие стадии масштабирования, т.е. поэтапные испытания на пилотных установках, а также в опытных и опытно-промышленных условиях. Как правило, в таких испытаниях принимают участие и авторы-разработчики технологии.

15

Внедрение НИР должно заканчиваться разработкой технической документации (технологический регламент, технические условия или сертификат на выпускаемую химическую продукцию), а также патента на новую технологию, на способ производства или новое вещество, который закрепляет приоритет разработки и права автора и страны на интеллектуальный продукт.

1.3. Задачи исследований на различных этапах проведения НИР

1. Задачи на стадии проведения поисковых исследований:

•определение принципиальной возможности безопасного протекания процесса с приемлемым для практических целей выходом продукта и степенью превращения;

•оценка скорости, химизма и механизма основных процессов в широком диапазоне условий проведения процессов, с различными видами сырья.

2.Задачи на стадии проведения систематических исследований:

• определение условий, обеспечивающих максимальный выход продукта с заданными свойствами и параметрами качества при строгом соблюдении условий на модельных экспериментальных установках.

3. Задачи на стадии опытных испытаний:

•выявление наиболее эффективного оборудования;

•изучение возможности обеспечения заданного гидродинамического режима в опытных аппаратах;

•установление наилучших условий тепло- и массообмена, условий циркуляции потоков;

•выявление лучших условий разделения продуктов реакции, выделения продуктов из реакционной среды, условий транспортировки, подачи реагентов в процесс;

•установление возможностей механизации и автоматизации процессов;

•выявление скорости коррозии оборудования;

16

•определение срока службы катализаторов;

•выявление влияния накопления примесей в циркуляционных потоках на выход и качество продукта.

4.Задачи на стадии опытно-промышленных испы-

таний:

•отработка оптимальных режимов получения продукции заданного качества на установленном оборудовании с использованием средств автоматизации, отработка пусковых, переходных и аварийных режимов;

•определение показателей и поиск оптимального режима работы новых типов оборудования и всего технологического модуля при различных режимах;

•определение эффективности средств управления технологическими процессами, средств пожаро-, взрывобезопасности.

1.4. Инженерные исследования на предприятиях

Эффективность работы предприятий во многом зависит от работы инженеров и менеджеров предприятия и проводимых инженерных исследований. К инженерным исследованиям можно отнести исследования, проводимые с целью совершенствования существующего производства,

иисследования, направленные на создание производств новых видов продукции. Исследования по совершенствованию производства должны проводиться непрерывно, так как любая технология, оборудование, средства контроля

иуправления процессами непрерывно развиваются в соответствии с темпами научно-технического прогресса. Такие исследования не могут прерываться на какой-то период, поскольку немедленно вызовут отставание уровня производства, приведут к проигрышу в конкурентной борьбе. Инженерные исследования по совершенствованию производства, как правило, требуют невысоких финансовых вложений, но эффективность таких вложений в конечном итоге всегда окупается за счет интенсификации процессов, повышения производительности или снижения потерь сы-

17

рья, улучшения качества продукции, снижения затрат на производство.

Исследования по совершенствованию существующего производства включают в себя:

•технологический и экологический аудит, оценку эффективности действующих технологий, работы существующего оборудования, средств контроля и управления процессами, используемых материалов и способов антикоррозионной защиты оборудования;

•оптимизацию процессов и существующих производственных установок, технологических линий, цехов и всего производства;

•технико-экономические исследования, направленные на повышение прибыли предприятия.

Кинженерным исследованиям по созданию производств новых видов продукции относятся:

•маркетинговые исследования, направленные на изучение рынка, развитие новых видов продукции;

• информационный поиск, патентные исследования

иразработка новых технических решений, улучшающих технологию, экологию, процессы, составы композиций, оборудование, средства контроля и управления;

•опытные и опытно-промышленные испытания новых технологий, нового оборудования, средств контроля

иуправления технологическими процессами, разработка технической документации на новую технологию.

Исследования по совершенствованию существующих производств начинаются с анализа (аудита) производства

ивыявления существующих недостатков. Технологический

иэкологический аудит включает в себя интегральную оценку отдельных стадий или всего производства по основным технологическим показателям – степени превращения (извлечения основных компонентов из сырья), выходу и качеству продукта, расходным нормам по сырью, реагентам, энергопотреблению, экологическим показателям. Конечная цель технологического аудита – выявление серьезных недостатков («узких» мест) производства и пу-

18

тей улучшения. Технологический и экологический аудит проводится опытными специалистами, обладающими знаниями существующих и перспективных технологий, новых технических решений и достижений в анализируемой области в России и за рубежом.

Исследования по оптимизации процессов и существующих производственных установок основываются на изучении статистических данных по работе аппаратов и установок, разработке математических моделей в виде регрессионных уравнений с последующим анализом уравнений и нахождением оптимальных условий.

Технико-экономические исследования включают в себя анализ эффективности организации и управления производством, всех затрат и себестоимости производства, показателей экономической эффективности, возможных путей повышения производительности труда, улучшения организации, снижения затрат и повышения прибыли предприятия.

Перед разработкой технологии получения новых видов продукции предприятия должны иметь надежную информацию об объемах потребления, показателях качества продукта, ценах на новую продукцию на внешнем и внутреннем рынке. Такая информация получается в процессе маркетинговых исследований. Полученная информация служит основой для принятия решений о развитии новых производств, т.е. стратегии дальнейшего развития предприятия.

Целью информационного поиска, патентных исследований является нахождение новых прогрессивных технических решений, идей, направленных на совершенствование существующих производств, улучшение технологии, экологии процессов, составов композиций, совершенствование оборудования, средств контроля и управления производствами.

Опытные и опытно-промышленные испытания новых технологий, образцов нового оборудования, средств контроля и управления технологическими процессами подтверждают и уточняют результаты лабораторных и укруп-

19

ненных лабораторных (пилотных) испытаний. Они проводятся на завершающем этапе разработки НИР.

После опытно-промышленной разработки технологии нового продукта жизненный цикл развития нового продукта выглядит в общем случае следующим образом:

1.Стадия технологической доработки и коммерческой оценки, во время которой объем производства будет незначительным, а издержки производства намного превысят выручку от продажи.

2.Стадия исследования рынка и проникновения на рынок, когда объем производства все еще невелик, но постепенно возрастает; издержки производства и цены высоки, а уровень прибыли растет от отрицательной величины

ккрупной положительной, причем скорость роста находится в прямой зависимости от преимуществ, которые сулят полезные свойства продукта, и в обратной – от трудности использования этих преимуществ.

3.Стадия быстрого роста спроса на данный продукт после освоения сфер его применения. В этот период, несмотря на расширение производства продукта ускоренными темпами, спрос на этот продукт превышает предложение, а уровень прибыли по-прежнему довольно велик; при этом издержки производства и цены снижаются. На этой же стадии производство продукта будет, по-видимому, освоено несколькими другими фирмами, купившими патент, особенно иностранными, хотя до прямой конкуренции дело вряд ли дойдет, ввиду сохранения привилегированного положения патентовладельцев, согласования политики цен между немногочисленными производителями и наличия состояния дефицита.

4.Стадия, достигаемая вскоре после того, как патентовладельцы начнут утрачивать свое привилегированное положение (примерно лет через двадцать после первоначального открытия), когда изготовлением данного продукта займется еще целый ряд фирм обычно на довольно крупных предприятиях, а иной раз и с помощью новых технологических процессов. На этой стадии выпуск продукции

20