Инновационные методы и технологии

Фомин Никита Игоревич

Инновационные методы и технологии

Лекция 1.

Теория инновационного развития Й.Шумпетера. (188-1950) – Австриец, но жил в США.

Родоначальником теории инноваций считают австрийского экономиста Йозефа Шумпетера, которые предпринял первую попытку систематического анализа инноваций. Он впервые ввел в экономическую теорию термин «инновация». В работе «Теория экономического развития» (1912) он определяет инновации как любые изменения с целью внедрения и использования новых товаров, рынков и форм организации компании.

Ключевым фактором, влияющим на успех инноваций, по мнению Шумпетера, является новый тип руководителя-предпринимателя, названного им «новатор», который является связующим звеном между изобретением и нововведением.

- Главное качество новатора – риск!

- А так же умение работать в одиночку, преодолевая сопротивление незаинтересованных в обновлении групп работников. Концепция бережливого производства (фирма Тайота) – ужасная система оно – негативное первоначальное отношение, прижилась через 20 лет.

- Владение научными методами решения производственных и экономических задач;

- Умение убеждать других

- Способность «широкого предвидения» - форсайд компетенция

- Сочетание рациональности и иррациональности.

С новаторской деятельностью предпринимателя Шумпетер связывает также циклическую форму развития капиталистической экономики. В работе «Экономические циклы» (1939) он показывает, что внедрение новшеств не происходит равномерно, оно осуществляется рывками, как бы гроздьями.

Крупные новации, обеспечивающие предпринимателю-новатору высокую прибыль, влекут за собой грозди сопряженных нововведений. Начинается бум.

Такой период процветания постепенно себя исчерпывает наступает депрессия до новых открытий. Этот процесс «созидательного разрушения». Шумпетер считал жизнеопределяющей чертой капиталистического развития.

Первая волна (1780 по 1840): паровые двигатели, текстильная промышленность, металлургия.

Вторая инновационная волна с 1840 по 1900 железные дороги, развитие сталелитейной промышленности.

Третья инновационная волна 1900 по 1950 электричество, ДВС.

4 волна с 1950 по 1980 химическая промышленность, электроника, аэрокосмическая промышленность, паровые двигатели, текстильная промышленность, металлургия.

Пятая – с 1980 по 2017 интернет, программное обеспечение, мультимедиа и коммуникации.

Каждый всплеск инновационной активности состоял из трех фаз:

На первой фазе компании, специализирующиеся в области новых технологий (железнодорожный транспорт, автомобилестроение, интернет) получают огромные прибыли, вели активную конкурентную борьбу за лидирующие позиции в отрасли. Олигополии ведут борьбу за огромные прибыли (олигархи).

На втором этапе рынок становится более зрелым и прибыли постепенно сокращаются.

На третьем этапе (самом коротком) происходит резкий спад, после чего инвесторы переключаются на новые технологии.

Шумпетер выделил 5 разновидностей инноваций:

- Новое неизвестное в сфере потребления благо, либо новое качество блага

- Новый, более эффективный метод производства уже известной потребителю продукции

- Новые способы сбыта известной продукции. Например использование купонов скидочных на продукцию.

- Открытие новых источников сырья или производства полуфабрикатов

- Реорганизация производства, ведущая к подрыву сложившейся монополии.

 

Лекция 2.

Теория смены технологических укладов

По степени новизны

а) Радикальные инновации, которые относятся к принципиально новым видам продукции, услуг или процессам.

Б) Инкрементальные (или ординарные) инновации, связаны с усовершенствованием существующей продукции или услуги.

6. По технологическим параметрам: продуктовые инновации, преимущественно новые продукты. (б) Процессы инновации.

7. По типу новизны для рынка: (а) Абсолютные – новые для данной отрасли во всем мире. (б) Относительные – новые для данной отрасли в конкретной стране.

8. (а) Организационно-управленческие инновации, связанные с процессами управления и оптимальной организацией производства, коммуникаций, транспорта, сбыта и снабжения. (б) Информационные инновации, предназначены для организации рациональных информационных потоков и оптимального управления этими потоками (в) Социальные – направлены на улучшение условий труда, решение проблем здравоохранения, образования и т.д.

9. По характеру общественных целей: (а) Экономические инновации, ориентированные на прибыль (б) Экономические инновации не ориентированные на прибыль (социальные, связанные с культурными мероприятиями); (в) Специальные (военные, здравоохранение и образование).

10. По социальному фактору: (а) рациональные – позитивные нововведения, вызванные объективными потребностями. (б) Иррациональные – нововведения, которые могут быть вредными и не приносить пользу для общества.

 

Лекция 3

Композитная арматура

3. Фибробетон – бетон с упрочняющими добавками. Фибра – арматрура, расположенная хаотично равномерно в конструкции бетона, это может быть тонкая проволока, чешуйки металлические, стружка, пружинки металлические и пр.

4. Самоуплотняющиеся бетонные смеси – не очень широко используется в России, на Западе – рядовая строительная практика.

Технология (от греч. – искусство, мастерство, умение), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции, научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и другие закономерности, действующие в технологических процессах.

Нанотехнология – это совокупность методов получения продукции (изделий) посредством организации вещества на наноуровне, который занимает положение по метрической шкале: между атомами (1..3А, А 10^-10 м) и макромолекулами полимеров (10^-5м.). Такие «macromolecules» обладают свойствами, которые существенно отличаются как от свойств отдельных атомов (молекул), так и от свойств макротел.

 

Физические причины повышения свойств наноматериалов (см. слайд Фомина):

1) Большая доля при поверхностных атомов:

- ненасыщенность атомных связей у поверхности (связь между атомами слабая).

- Искажения решетки у поверхности

- Эффективный сток для кристаллических дефектов (сток – отсутствие микротрещины)

- Поверхностные эффекты механических свойств тонкие физические эффекты взаимодейтвия электронов со свободной поверхностью.

2) Увеличение объемов доли границ раздела:

- неравномерность границ зерен

- упругие дальнодействующие напряжения.

- Искажения кристаллической решетки у границ (вплоть до потери дальнего порядка)

- Повышение микротвердости

Вышеизложенное приводит к:

1) Облегченность миграции атомов.

2) Более выраженные силы притяжения между атомами.

3) Склонность к самоорганизации кластерных структур.

4) Зависимость процессов переноса от размера и формы при D<Lе (эффективная длина свободного пробега носителей (длина пробега дислокаций, диффузная длина и т.п.). Рассеяние, рекомбинация, отражение на границах.

 

Задачи стратегии 1.

1. Однородность распределения наноразмерных модификаторов по объему материала.

2. Выбор вспомогательных веществ, обеспечивающих агрегативную устойчивость коллоидных (неустойчивых) систем и реализацию потенциала наночастиц.

 

Пример реализации второй стратегии:

- наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток ВПС. Взаимопроникающие полимерные сетки (ВПС) на основе полиуретанов, эпоксидных смол и акрилатов, модифицированные в жидкой фазе наночастицами SiO2, TiO2 или другими окислами металлов.

- Нанокомпозитные на основе гибридной органосиликатной матрицы (органомодифицированной наноматрицы). Интересны, благодаря своим оптическим, механическим, электромагнитным свойствам, специфичны для неоргнанических кристаллов и химической функциональности характерной для органических компаундов.

Общие задачи нанотехнологии:

1) Разработка инструментария для оценки эффективности принимаемых рецептурных и технологических решений.

2) Разработка методики оценки технико-экономической эффективности нанотехнологии в строительстве.

 

 

 

Лекция от 26.10.16

Композитная арматура

По композитной арматуре специалисты в основном зарубежные.

Канадец Брахим Бенмокрэей – профессор кафедры гражданского строительства.

Есть углепластиковая, стеклопластиковая арматура, с элементами кевлара (например: полиамидный анкер).

Полиамидный анкер вставляют в кладку из силикатного кирпича в трех вариантах:

1) установка анкера в шов

2) необходимо стараться попадать в межпустотное прстранство

Блоки кладут не на холодный цементно-песчаный раствор, а на клеевую смесь.

Основная проблем, побудившая ученых заняться композитной арматурой –металлическая арматура корродирует.

Преимущественно СП – стеклопластиковая арматура. Базальтовая арматура стоит дороже. Плюс базальтовой арматуры – прочнее, стеклопластиковой.

ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для железобетонных конструкций». Диаметры 4-32мм.

СТО Ноострой 2.6.90-2013 «Применение в строительных конструкциях неметаллической композитной арматуры».

ПАВ – полимеры армированные волокнами = волокно смешанное со смолой, например эпоксидной. Применение ПАВ: арматурные стержни и преднапряженные элементы (конструкции нового типа); стержни, намотка и ламинаты (реализованные конструкции). Загибают стержни, пока не застыла смола.

Большой спрос на композитную арматуру в Японии.

Состав: волокна (армирующий материал) + смола (полимер) + прочие (наполнители и добавки – чаще всего коммерческая тайна).

Волокно – механическая прочность, смола – химстойкость.

 

 

Лекция

 

СТАЛЕФИБРОБЕТОН

Некрасов 1905 – первый патент на сталефибробетон.

Фибра – кусочки проволоки, стальная стружка.

«Battle develop.corp.» - 1950 год США – производство сталефибробетона.

1987 год Рекомендации по проектированию сталефибробетонных конструкций.

В практике производства стальных фибр известны 4 принципиально различных способа получения металлической фибры:

1) Рубка из проволоки 0,2-1 мм.

2) Фрезерования из сляба или блюма

сляб – толстостенная металлическая пластина

блюм – неровная поверхность

3) Экстрагирование из расплава металла (заливка металла в форму)

4) Рубка из стального тонкостенного листа толщиной 0,4-0,8 мм.

 

Задача 1

 

Коэффициент вариации принимаем общеотраслевой (ν= 0,135=13,5%)

= 30 МПа - среднекубиковая прочность

В =30*(1-1,64*0,135)=0,778*30= 23,34 – класс бетона

R_bn =23,34*0,75=17,505 МПа – нормативное сопротивление бетона сжатию

R_b =17,505/1,3=13,46 МПа – расчетное сопротивление бетона сжатию

 

Задача 2

Пример

 

Задание: Требуется подобрать состав сталефибробетона марки М500 жесткостью Ж = 20 секунд, при степени насыщения = 5% по массе.

Исходные данные:

Вяжущее – цемент марки М400

Заполнитель – кварцевый песок с максимальной крупностью зерен 5 мм.

Характеристики песка:

Модуль крупность М_кр= 2,49

Плотность песка фактическая γ_п(ρ_п)=1835 кг/м³

Пустотность песка α_п=0,294

Sп=8,83 м2/кг

ρ_f=7850 кг/м3

l_f = 30мм

d_f = 0,3 мм.

 

2 Шаг) В/Ц отношение

400 кгс/см²=400*10⁴ кгс/м²=400*10⁵ Н/м²=40*10⁶Н/м²=40МПа

Шаг 3) по графику в соответствии с В/Ц и Ж (принимаем 8 график) Ц/П = 1:4

- столько нужно цементного теста на кг заполнителя

 

f = 22 мкм – по графику

плотность стали = 7850 кг/м³ = 7850*10^-9 кг/мм³

ОТВЕТ: Vц=0,00035м³

 

Лекция

Лекция от 14.12.16

 

Варианты ненесущих ограждений гражданских зданий (ТЭП)

- Мокрый фасад

- Многослойная кладка

- Многослойные блоки

При технико-экономическом обосновании вариантов не берется во внимание вентилируемый навесной фасад, так как стоимость его сильно разнится.

Сметные цены (ТЭП) для Чебоксар:

Конструкция стены	Себестоимость, тыс. руб.	Трудоемкость (чел-ч.)
Слоистая кладка (многослойная)	1,5	5,3
Мокрый фасад (многослойная стена с лицевым слоем выполненным в штукатурке)	1,1	5,8
Многослойный блок	1,3	4,2

 

ТЕХНОЛОГИЯ

ТИП 1

Все многослойные кладки возводятся поярусно.

Перемычки в «Атомстройкомплекс» используют плюшевые перемычки.

Размеры на рисунках округлены, в действительности они будут кратны размерам кирпича и бетонных блоков.

 

ТИП 2

Если стенки выходит на балкон или лоджию – будет дверь.

Вогнутый, полукруглы шов – наиболее долговечный шов, выполняется металлической трубочкой «гладильней» шов выглаживается.

 

ТИП 3.1

Элемент «сапожок»

 

ТИП 3.2.

1 вариант) Делают регулярные проемы, которые потом закладываются трехслойной кладкой. Расстояние между стенками внутренними 3,3-3,6 м. (в стеновых системах).

2 вариант) Телескопические стойки РЕР 30. На консольной балке подвешивается металлическая кабинка. Решение элементов люльки – это локальное усовершенствование, которое запатентовала кафедра СПЭН.

 

ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ КАМЕНЩИКОМ ИНСТРУМЕНТ:

Мастерок (кельма)

Уровень

Молоток-кирочка – бьем кирпич, разделяя его на половинки и четвертинки.

Отвес

 

Для кладки из ГЗБ (не используется мастерок и кельма) используются зубчатые шпатели. Для подгонки не подходят стандартные металлические молотки, используются киянки. Чтобы разрезать блок используют ножовку для блоков.

Зубчатый шпатель

 

Кладка без внутреннего слоя утеплителя – нестандартные лицевые швы. Для выкладки нестандартных швов необходимо использовать шаблон (например: каменщики в Прибалтике используют «бусы», которые потом вытягивают они же выглаживают шов).

Для нестандартных швов так же можно использовать рейку металлическую с рисками. С одной стороны – риски для кирпича, с другой стороны риски для блоков.

 

Ирландский инструмент «bricky»

 

Фомин Никита Игоревич

Инновационные методы и технологии

Лекция 1.