Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса 14
1.1 Математическое описание процессов гидродинамики и теплообмена турбулентного потока жидкости 14
1.1.1 Основные способы расчета турбулентной вязкости 16
1.1.2 Основные способы замыкания уравнения энергии 24
1.1.3 Другие способы моделирования турбулентного течения и теплообмена. Модели Рейнольдсовых напряжений. Методы LES и DNS 30
1.2 Течение и теплообмен жидких металлов в каналах 36
1.2.1 Основные эмпирические закономерности 36
1.2.2 Некоторые экспериментальные и расчетные исследования 39
1.2.3 Экспериментальная установка для исследования гидродинамики и теплообмена турбулентного потока ртути в кольцевом канале с закрученной ленточной вставкой 50
1.3 Выводы по главе 1 56
2 Численное моделирование гидродинамики и теплообмена турбулентного потока ртути в кольцевом канале с закрученной ленточной вставкой 59
2.1 Основные результаты численного моделирования 59
2.2 Выводы по главе 2 74
3 Исследование чувствительности расчетной модели по отношению к основным факторам неопределенности 76
3.1 Неопределенности геометрии 76
3.1.1 Влияние несоосности расположения нагревателя 76
3.1.2 Влияние условий на входе в опытный участок 79
3.1.3 Влияние условий на выходе из опытного участка 90
3.1.4 Влияние зонда 92
3.1.5 Влияние неидеальности геометрии в месте приварки ребра к внутренней трубке
3.1.6 Влияние шага закрутки ребра 103
3.1.7 Влияние ширины ребра 108
3.1.8 Влияние зазора между ребром и внешней трубкой 112
3.2 Неопределенности модели, теплофизических свойств и режимных параметров 119
3.2.1 Влияние модели турбулентности. Ламинарное течение и теплообмен 119
3.2.2 Влияние турбулентного числа Прандтля PrT 129
3.2.3 Влияние естественной конвекции 134
3.2.4 Влияние молекулярного числа Прандтля Pr 142
3.2.5 Влияние числа Рейнольдса Re 146
3.2.6 Влияние теплопроводности материала трубок и ребра 151
3.3 Выводы по главе 3 156
Заключение 161
Список используемых сокращений 163
Список условных обозначений 164
Список литературы
- Основные способы расчета турбулентной вязкости
- Некоторые экспериментальные и расчетные исследования
- Основные результаты численного моделирования
- Влияние неидеальности геометрии в месте приварки ребра к внутренней трубке
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Проблеме перевода отечественной
экономики на инновационный путь развития на протяжении уже многих лет
уделяется особое внимание на всех уровнях управления. Однако целый ряд
нерешенных в этой сфере проблем все еще сдерживает переход России на траекторию
устойчивого инновационного развития. Поиск возможных направлений для
осуществления инновационного прорыва стал в последнее время предметом
всестороннего обсуждения среди представителей деловых кругов, научного
сообщества и руководителей государственных структур управления. Центральное
место в проводимых дискуссиях отводится выбору таких приоритетов развития,
которые могли бы задать мощный импульс для инновационной модернизации
отечественной экономики и способствовали бы обеспечению
ее конкурентоспособности в современных условиях. Высшим руководством страны
в качестве одного из таких направлений предложено рассматривать повышение
энергоэффективности отечественной экономики. Во многом это объясняется тем, что
уровень потребления энергетических ресурсов на единицу валового внутреннего
продукта в России, по-прежнему, превышает аналогичный показатель в развитых
странах в два-три раза. Причем, за последние годы этот разрыв не только
не сокращается, но даже, напротив, имеет тенденцию к его увеличению. Поэтому
неслучайно, что в одном из своих выступлений на заседании Государственного
Совета в качестве Президента РФ Д.А. Медведев обозначил пять приоритетов
развития экономики, и, пожалуй, впервые определил в качестве самого главного
среди них энергетическую эффективность, которая, по мнению руководства страны,
должна носить системообразующий характер и пронизывать все остальные
приоритеты технологической модернизации. Однако четко обозначенный
руководством страны вектор приоритетного развития так и не получил соответствующей поддержки на различных уровнях управления отечественной экономикой. Предпринимаемые меры зачастую ограничивались только лишь формальными процедурами предоставления всевозможных отчетов руководителями различных уровней по многочисленным стратегиям, программам и мероприятиям в сфере энергосбережения, запрашиваемых вышестоящими структурами управления. Во многом сложившаяся ситуация может быть объяснена преобладанием в обществе достаточно традиционных подходов и несколько упрощенных взглядов относительно места и роли энергосбережения и повышения энергоэффективности только лишь с позиции решения текущих задач развития, оставляя вне сферы своего внимания стратегические вопросы инновационной модернизации отечественной экономики.
Все это предопределило актуальность решения целого ряда теоретических
и методических проблем, направленных на формирование механизма управления
энергосбережением и повышением энергоэффективности промышленных
предприятий в условиях их инновационного развития, и повлияло на выбор темы исследования.
Степень разработанности проблемы. Решению методологических
и методических проблем, связанных с развитием систем управления инновационной деятельностью на предприятиях различных сфер деятельности и форм собственности, посвящены работы Абрамешина А.Е., Авиловой В.В., Афоничкина А.И., Багаутдиновой Н.Г., Баранова В.В., Волковой И.О., Ворониной Т.П., Гершмана М.А., Гольдштейна Г.Я., Гусевой И.Б., Данилова И.П., Завлина П.Н., Иващенко А.А., Казанцева А.К., Кона М., Коффина М.А., Красновой Н.А., Мильнера Б.З., Миндели Л.Э., Молчановой О.П., Мухамедьярова А.М., Новикова Д.А., Орловой Т.М.,
Остервальдера А., Риса Э., Сафиуллина М.Р., Сафиуллина Н.З., Тебекина А.В.,
Тычинского А.В., Фатхутдинова Р.А., Шинкевича А.И., Шленова Ю.В. и целого ряда
других ученых. Однако, несмотря на значимость полученных ими результатов,
следует отметить, что проблемы энергосбережения и повышения
энергоэффективности не рассматриваются ими в качестве приоритетного направления инновационного развития предприятий.
Среди исследований, посвященных различным аспектам создания и внедрения инновационных энергосберегающих технологий на предприятиях, можно выделить труды Богомолова О.В., Балогун В.А., Гиацоне Е., Джанг Д., Кай Дж., Манко С., Мотевали А., Паламутцу С., Семенова А.В., Сун В., Физикопулуса А., Шевелева Л.Н. и других авторов. При всей важности проведенных исследований, следует отметить, что в них в основном рассматриваются проблемы, относящиеся к техническим аспектам разработки и внедрения технологических процессов и оборудования.
Широкий круг теоретических и прикладных проблем, связанных
с рассмотрением различных сторон управления энергосбережением и повышением
энергоэффективности в современных условиях, исследуется в трудах Абади Л.М.,
Азадеха А., Алкотта Х., Барла Ф., Башмакова И.А., Брюлхарта М., Бунсе К., Ворелла Е.,
Гнатюка В.И., Дюфлоу Дж.Р., Селиджера Г., Данилова О.Л., Кагно Е., Казаринова Л.С.,
Каравайкова В.М., Ке Дж., Коваль С.П., Кокшарова В.А., Лозенко В.К., Мешалкина В.П.,
Ратнер С.В., Сайгина Д., Сокка Л., Тиеде С., Тяглова С.Г., Флейтера Т., Херманн К.,
Хирцель С., Чернова С.С. и других исследователей. Однако процессы управления
энергосбережением и повышением энергоэффективности на предприятиях
рассматриваются в них, как правило, с позиции решения текущих задач развития, оставляя вне сферы своего внимания достижение стратегических ориентиров.
Энергоэффективность как фактор инновационного развития предприятий рассматривается в работах Абдулаева Ш.-С.О., Герцбергера В., Коста-Кампи М.Т., Кагно Е., Лозенко В.К., Макейкиной С.М., Мингалевой Ж.А., Ратнер С.В., Сохаг К. и некоторых других ученых. Однако в них не исследуются различные аспекты взаимного влияния процессов энергосбережения и повышения энергоэффективности и процессов инновационного развития и их отражения в системах управления промышленными предприятиями.
Все это свидетельствует о том, что разработанная к настоящему времени
методология управления энергосбережением и повышением энергоэффективности
на промышленных предприятиях сориентирована, прежде всего, на решение
оперативных задач их функционирования в результате повышения эффективности
работы существующего технологического оборудования и применяемых
технологических процессов. При этом недостаточно исследованными остаются вопросы влияния процессов энергосбережения и повышения энергоэффективности на достижение стратегических целей развития предприятий, включая повышение их конкурентоспособности на отечественном и зарубежном рынках. До настоящего времени мировой и отечественной наукой все еще не разработан широкий пласт научных проблем, связанных с формированием механизма управления процессами энергосбережения и повышения энергоэффективности в условиях инновационного развития предприятий.
Важность решения целого ряда теоретических и методических проблем
управления энергосбережением и повышением энергоэффективности
на промышленных предприятиях в условиях их инновационного развития предопределила необходимость проведения дальнейших работ по исследуемой тематике. Блок-схема исследования приведена на рис. 1.
Рисунок 1. Блок-схема исследования
Целью диссертационной работы является исследование теоретических вопросов и разработка методических основ формирования механизма управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на предприятии в условиях его инновационного развития.
Достижение цели исследования предопределило постановку и решение следующих основных задач:
теоретическое обоснование выбора приоритетов инновационного развития промышленных предприятий в современных условиях;
исследование сложившейся практики управления инновационной деятельностью на промышленных предприятиях;
анализ существующих подходов к управлению энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленных предприятиях;
исследование взаимного влияния процессов повышения энергоэффективности и инновационного развития на промышленных предприятиях;
анализ взаимного влияния энергетического фактора и инновационного развития региональных промышленных комплексов;
разработка концепции управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленном предприятии в условиях его инновационного развития;
разработка методических основ построения механизма управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на предприятии в условиях его инновационного развития;
разработка оптимизационного подхода к формированию программы энергосбережения и повышения энергоэффективности в условиях инновационного развития промышленного предприятия;
разработка организационного механизма управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленном предприятии в условиях его инновационного развития;
экспериментальная апробация разработанных подходов, проведенная для различных вариантов позиционирования энергосбережения и повышения энергоэффективности в системе стратегических ориентиров развития промышленного предприятия.
Объектом исследования является деятельность промышленных предприятий по управлению энергосбережением и повышением энергоэффективности в условиях их инновационного развития.
Предметом исследования выступают организационно-экономические отношения, возникающие в процессе управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленных предприятиях в условиях их инновационного развития.
Теоретической и методической основой проведения исследования послужили научные труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам управления инновационной деятельностью предприятий в современных условиях, по проблемам повышения эффективности использования энергетических ресурсов, а также по проблемам планирования и прогнозирования научно-технического развития хозяйствующих субъектов, экономического анализа их деятельности, финансового менеджмента и т.д. При решении теоретических и прикладных задач были использованы общенаучные методы исследования, включая методы систематизации и классификации, методы системного и ситуационного анализа, методы экономико-математического моделирования, статистические методы обработки экономической
информации, методы факторного и корреляционного анализа, методы оптимизации и организационного проектирования.
В качестве информационной базы диссертационного исследования были использованы материалы Министерства экономического развития Российской Федерации (РФ), Министерства энергетики РФ, данные Федеральной службы государственной статистики и Федеральной службы по тарифам, а также информация из зарубежных источников о состоянии мировой экономики на современном этапе ее развития, включая материалы Организации экономического сотрудничества и развития (OECD), Статистического бюро Европейского сообщества (Eurostat), Всемирного банка развития (WB), Международного энергетического агентства (IEA), Европейского банка реконструкции и развития (EBRD), Европейского агентства по окружающей среде (EEA), Промышленного исследовательского института (IRI), Всемирной организации по интеллектуальной собственности (WIPO), Всемирного экономического форума (WEF) и ряда международных информационных агентств.
Для анализа приоритетов инновационного развития российской экономики
были использованы стратегические документы, определяющие приоритеты развития
науки, техники и технологий в РФ, а также прогнозы научно-технологического
развития страны. При проведении экспериментальных расчетов по оценке взаимного
влияния инновационной деятельности и деятельности в сфере энергосбережения
и повышения энергоэффективности отечественных компаний с государственным
участием и государственных корпораций были использованы материалы,
размещенные на их официальных сайтах, включая годовые отчеты, ежеквартальную
и годовую бухгалтерскую отчетность, программы инновационного развития
и их паспорта, программы в сфере энергосбережения и повышения
энергоэффективности и другие организационно-регламентирующие документы. Правовой базой для выполнения исследования послужили законодательные и нормативно-правовые акты РФ, определяющие основные направления деятельности в сфере инновационного развития отечественной экономики и в сфере энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Содержание диссертационного исследования соответствует пункту
2. «Управление инновациями»: 2.3 «Формирование инновационной среды как важнейшее условие осуществления эффективных инноваций. Определение подходов, форм и способов создания благоприятных условий для осуществления инновационной деятельности. Пути улучшения инновационного климата»; 2.4 «Исследование интеграционных процессов в инновационной среде. Концепции обновлений и формы их практической реализации»; 2.12 «Исследование форм и способов организации и стимулирования инновационной деятельности, современных подходов к формированию инновационных стратегий» Паспорта ВАК России по специальности 08.00.05 – «Экономика и управление народным хозяйством».
Научная новизна проведенного исследования заключается в том, что содержащиеся в диссертации положения создают методологическую и методическую основу для создания механизма управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на предприятии в условиях его инновационного развития. К основным результатам, определяющим научную новизну, относятся следующие:
1) Предложены классификации методов управления инновационной
деятельностью на предприятиях и методов управления энергосбережением
и повышением энергоэффективности. Определено, что в существующих подходах
недостаточно внимания уделяется согласованию процессов управления
инновационной деятельностью и процессов управления энергосбережением
и повышением энергоэффективности, что ограничивает возможности снижения энергоемкости производства и является фактором, сдерживающим повышение конкурентоспособности продукции отечественных предприятий на отечественном и зарубежном рынках.
-
Выявлено взаимное влияние процессов энергосбережения и повышения энергоэффективности и процессов инновационного развития на различных уровнях управления экономикой. На основе проведенных экспериментальных расчетов на примере деятельности крупнейших отечественных предприятий доказано наличие тесной взаимосвязи между показателями эффективности процессов инновационной деятельности и процессов энергосбережения и повышения энергоэффективности. При этом было установлено, что решение проблем энергосбережения и повышения энергоэффективности все еще не входит в круг приоритетов их инновационного развития. Аналогичная взаимосвязь была подтверждена между исследуемыми процессами и на уровне региональных промышленных комплексов.
-
Разработана концепция управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленном предприятии в условиях его инновационного развития, которая предполагает дифференцированные подходы к решению задач управления для различных вариантов позиционирования энергосбережения и повышения энергоэффективности в системе управленческих приоритетов предприятия, основанных на установлении роли энергосбережения и повышения энергоэффективности с позиции реализации оперативных, тактических и стратегических задач его развития.
-
Разработаны методические основы построения механизма управления энергосбережением и повышением энергоэффективности на предприятии в условиях его инновационного развития, включающие проведение аналитической работы по выявлению целевых установок руководства предприятия с использованием разработанного классификатора вариантов позиционирования энергосбережения и повышения энергоэффективности, а также определение и математическое описание целевой функции управления в рамках выбранного варианта позиционирования, что позволяет существенным образом расширить круг возможных решений по достижению стратегических целей развития предприятия, не ограничиваясь при этом только лишь решением текущих проблем повышения энергоэффективности.
-
Предложен оптимизационный подход к формированию программы энергосбережения и повышения энергоэффективности в условиях инновационного развития промышленного предприятия, адаптированный к различным вариантам позиционирования энергосбережения в системе приоритетов инновационного развития предприятия. Формирование состава разрабатываемых мероприятий программы предложено проводить на основе решения оптимизационной задачи определения экстремума целевой функции управления в рамках выбранного варианта позиционирования, что позволяет оценить возможность эффективной реализации оперативных, тактических или стратегических задач развития предприятия и выявить организационные условия, необходимые для их практической реализации.
-
Разработан организационный механизм управления энергосбережением и повышением энергоэффективности при различных вариантах его позиционирования в условиях инновационного развития предприятия, включающий, в отличие от существующих подходов, во-первых, трансформацию взглядов руководства предприятия на его участие в процессах управления энергосбережением и повышением энергоэффективности при решении оперативных, тактических и стратегических задач развития предприятия; во-вторых, проведение организационных изменений при различных вариантах позиционирования, включая
изменение системы целей, организационно-функциональной структуры,
распределение ответственности, прав и полномочий, потоков информации
и документооборота, поведенческой системы отношений персонала предприятия;
в-третьих, регламентацию разработанного организационного механизма
в существующей системе организационно-распорядительных документов
предприятия.
Практическая значимость результатов исследования состоит в возможности
использования разработанных подходов для повышения энергоэффективности
отечественных промышленных предприятий в условиях их инновационного развития.
Разработанное научно-методическое обеспечение позволит повысить
конкурентоспособность предприятий за счет решения проблем энергосбережения
и повышения энергоэффективности с позиции их тесной интеграции с процессами
управления инновационной деятельностью. Универсальный характер разработанных
в диссертации алгоритмов и процедур управления энергосбережением и повышением
энергоэффективности позволит использовать их в практике управления
предприятиями различных отраслей и форм собственности.
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты исследования были доложены, обсуждены и получили одобрение на 10 международных и всероссийских научных и научно-практических конференциях и симпозиумах в Варне (2014, 2016 гг.), Москве (2013, 2016 гг.), Санкт-Петербурге (2012, 2014, 2016 гг.), Новосибирске (2014 г.), Казани (2014, 2016, 2017 гг.).
Диссертационное исследование проводилось в рамках выполнения работ по гранту РНФ №16-18-10227 «Разработка механизма активизации энергосбережения и повышения энергоэффективности как важнейшего направления инновационной модернизации отечественной экономики в условиях ее перехода к новому технологическому укладу развития» и по проекту №17-108 «Разработка механизма трансформации процессов управления инновационным развитием предприятий в системе мер по решению проблемы импортозамещения в современных условиях» в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ.
Разработанные в диссертации методические подходы к управлению энергосбережением и повышением энергоэффективности на промышленном предприятии в условиях его инновационного развития были апробированы на примере АО «Вакууммаш» (г. Казань) и использованы в практической деятельности ПАО «Россети» (г. Москва), ООО «Комплексное ЭнергоРазвитие-Инжиниринг» (г. Казань), ООО «Казанский Электрозавод» (г. Казань), АО «Завод Элекон» (г. Казань), Фонда «Центр стратегических разработок» (г. Москва), что подтверждается справками и актами о внедрении. Основные положения проведенного исследования используются в учебном процессе на кафедре инноваций и инвестиций ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» при чтении курсов лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Экономика и финансовое обеспечение инновационной деятельности», «Корпоративные модели управления инновациями» и «Зарубежный опыт управления инновационным бизнесом». По результатам проведенного исследования получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ по поддержке принятия решений в сфере управления приоритетами инновационного развития экономических систем №2017618051.
По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ общим объемом 9,15 п.л. (автора – 7,8 п.л.), в том числе 7 статей в журналах, включенных в рекомендуемый перечень периодических изданий ВАК РФ, а также 3 публикации в изданиях, которые входят в международные реферативные базы данных и системы цитирования Web of Science и Scopus.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 304 наименования, и 9 приложений.
Основные способы расчета турбулентной вязкости
Как уже отмечалось в разделе 1.1, турбулентные напряжения создают проблему незамкнутости системы уравнений (1.1-1.3). Используя гипотезу Буссинеска, предполагающую изотропность турбулентности, подлежащим определению параметром становится турбулентная вязкость juT из (1.8). В настоящий момент существует множество подходов к ее моделированию. Наиболее простыми моделями являются модели алгебраического типа, связывающие турбулентную вязкость с безразмерным расстоянием от стенки у+ = (где и + т V - скорость трения) - Мт=/{у+). Самой первой моделью р из данного класса можно считать двухслойную модель Прандтля, разделяющую область течения на две части - вязкий подслой и турбулентное ядро потока (область логарифмического закона скорости) [22]. Одной из последних, и наиболее совершенной моделью из данного класса, является модель Попова-Беляева [23], вводящая между двумя областями течения буферный подслой, со своим законом изменения турбулентной вязкости. При этом границы каждой области становятся зависимыми от числа Re.
Главными преимуществами моделей данного типа являются простота и вычислительная эффективность. Недостатки заключаются в узкой специализации этих моделей к геометрии задачи. Также с помощью алгебраических моделей турбулентности невозможно моделировать сложные течения с закруткой и отрывами.
Следующим этапом в развитии CFD стало появление однопараметрических моделей турбулентности. Особенностью моделей данного типа является появление дополнительного дифференциального уравнения переноса турбулентной величины (обычно этой величиной является к = -й 2 кинетическая энергия турбулентных пульсаций скорости). Турбулентную вязкость ут определяют как Vr _ 4кь, где L - линейный масштаб турбулентности с размерностью в единицах длины. Существует множество моделей данного класса, описанных в [24], [25] и даже относительно недавно появляются все новые, правда, уже в гораздо меньших количествах [26].
Транспортное уравнение для к в моделях для полностью развитой турбулентности вдали от стенок (высокорейнольдсовые модели) имеет вид: к дк —дк д dt К дхк дхк v + к j дк Зх dU — ц : р дх uik D 3/2 L (1.12) где cD и ук - полуэмпирические константы.
Среди преимуществ этих моделей по сравнению с алгебраическими, следует отметить, во-первых, возможность моделирования течений с отрывами и рециркуляцией, во-вторых, в транспортном уравнении для к можно физически обоснованно, введением дополнительных слагаемых, учитывать влияние массовых сил, и, в частности, термогравитационной конвекции. Существенными недостатками данных моделей являются вычислительные трудности - появляется одно дополнительное уравнение переноса, но самый главный недостаток - не универсальность алгебраических выражений для масштаба турбулентности - L.
Дальнейшее развитие привело к созданию двухпараметрических моделей турбулентности, в которых дифференциальное транспортное уравнение (1.12) дополняется дифференциальными уравнением переноса для скорости диссипации ;_ L дх, дх, к к В отличие от є = v кинетической энергии турбулентности k однопараметрических моделей турбулентности, где диссипативное слагаемое в (1.12) моделируется алгебраическим выражением є = cDk3/2/L.
Наиболее популярными моделями из этого класса на сегодня являются модели семейства к-є. Существует большое количество моделей данного типа. В качестве примера можно привести модели [27]-[29].
Запишем транспортное уравнение для є на примере стандартной к-є модели турбулентности [27]: д дє —дє dt К дхк дхк v + V. е) дє дх + к P -с є2 (1.13) где Р. = ии dU, дх порождение плотности кинетической энергии турбулентности. Численные значения стандартных констант: cs1 = 1.43, cs2 =1.92, УЕ = 1. 13; константа из уравнения (1.12) - erfc = 1 .0. Турбулентная вязкость находится из следующего алгебраического выражения, связывающего к и Є: с к2 К= —, (114) є где с = 0 09 - коэффициент пропорциональности.
Особенностью стандартной к - є модели является то, что она справедлива только лишь в областях развитой турбулентности и неприменима в областях около стенки, где турбулентность подавлена вязкостью и на оси, где она вырождается. Следовательно, необходимо те части, в которых она не работает рассчитывать по некоторым универсальным закономерностям.
Получим выражение для касательного напряжения на стенке, следуя определению [30]: -( \ ! Twall -\№ + №t)eff S (1.15) С учетом того, что размер контрольного объема S на стенке нулевой, получим выражение для эффективной динамической вязкости: (ll+ll) = / tp t, = (»+//) , (1.16) (м+М Ым+м.) Sw где Sw - расстояние от стенки до первого контрольного объема в жидкости; Sw+ =0 - размер контрольного объема на стенке; s, p - индексы принадлежности к контрольному объему на стенке и к первому контрольному объему в жидкости, соответственно. Считая, что uwall = 0, получаем [30]: up zwall=(jU + Mt) — (1.17) w Вместо задания граничных условий 1-го рода для скоростей («прилипание» на стенке), задается непосредственно само касательное напряжение т (граничное w условие 2-го рода). Это напряжение, при этом, определяется из известного безразмерного распределения скорости - логарифмического профиля скорости. Если попытаться извлечь информацию от из (1.16) то это, скорее всего, приведет к значительной ошибке при вычислении производной, т.к. точка у по / р требованию стандартной к-є модели должна располагаться в области развитого турбулентного течения, а это довольно-таки далеко от стенки.
Некоторые экспериментальные и расчетные исследования
Внешние факторы связаны с борьбой на рынке конечной продукции за потребителя. На внутреннем рынке острую конкуренцию испытывают хозяйствующие субъекты, производящие импортозамещающие товары. Это побуждает предприятия ориентироваться в своей инновационной деятельности на те приоритеты, которые обеспечены государственной поддержкой и позволяют производить продукцию, которая не уступает зарубежным аналогам. Экспортная ориентация предприятия также служит мощным фактором выбора таких приоритетов инновационного развития, которые позволят предприятию продвигать свои товары на глобальные рынки с высокой конкуренцией, повышенными ожиданиями потребителей и, как правило, значительной сложностью входа на новые рынки по причине уже сложившейся структуры взаимоотношений между производителями и потребителями. Внутренние факторы связаны с инновационным потенциалом предприятия, который определяет его инновационные возможности и восприимчивость предприятия к нововведениям. Инновационный потенциал зачастую определяют через следующие структурные компоненты: финансово-экономический потенциал, научно-технический потенциал, производственно-технологический потенциал, организационно-управленческий потенциал предприятия [112,119]. Ряд авторов выделяет еще кадровый, коммерческий [123] и некоторые другие аспекты инновационного потенциала, которые, по нашему мнению, могут быть сведены к вышеперечисленным. Следует особо отметить, что при выборе приоритетов инновационного развития важным аспектом является не только непосредственная оценка инновационного потенциала, но и возможность его эффективной реализации.
Среди факторов, ограничивающих возможность реализации инновационного потенциала и предопределяющих выбор приоритетов инновационного развития, можно выделить следующие. Во-первых, с позиции финансово-экономического потенциала ограничением выступает значительное разделение во времени процессов инвестирования и коммерциализации результатов инновационной деятельности, обусловленное длительным периодом её окупаемости. С одной стороны, инвестиции являются неотъемлемой частью инновационной деятельности предприятия, а с другой стороны, в современных условиях инвестиционный капитал является не столько источником финансирования, сколько индикатором инновационного развития [95]. Поэтому выбор приоритетов инновационного развития должен отражать высокую степень осознанности при принятии решения руководством предприятия, иметь долгосрочный характер и позиционировать предприятие среди его конкурентов для обеспечения инвестиционной привлекательности.
Во-вторых, с позиции научно-технического потенциала ограничением при выборе приоритетов инновационного развития выступают собственные интеллектуальные возможности (интеллектуальный капитал) предприятия. Следует отметить, что это ограничение во многом снимается за счет использования результатов интеллектуальной деятельности сторонних субъектов, что получило широкое распространение в рамках модели «открытых» инноваций, предполагающей активное взаимодействие предприятия с внешними источниками идей и технологий [17]. Такая практика позволяет предприятию сосредоточиться на ключевых для него приоритетах в области инновационной деятельности, исключить те направления, результаты которых можно будет приобрести на рынке, и выстроить необходимый баланс между собственными и сторонними источниками результатов научных исследований и разработок в ходе осуществления инновационной деятельности. Кроме того, необходимо иметь в виду, что коммерциализация результатов интеллектуальной деятельности, в зависимости от того, лежит в основе собственная или сторонняя интеллектуальная собственность, сопряжена с необходимостью решения ряда вопросов регулирования правовых взаимоотношений [128]. Создание объектов интеллектуальной собственности на предприятии включает вопросы обеспечения их правовой охраны и судебной защиты. Для интеллектуальной собственности, созданной вне предприятия, это вопросы приобретения и оплаты имущественных прав на ее использование. Помимо этого, необходимо решить вопросы, связанные с коммерческим использованием результатов интеллектуальной деятельности в качестве имущества, или, иначе говоря, нематериальных активов предприятия. Все это является дополнительной функциональной нагрузкой для предприятия, которую необходимо учитывать при определении системы приоритетов инновационного развития.
В-третьих, масштабы реализации производственно-технологического потенциала предприятия обусловлены высокорискованным характером внедрения инноваций в устоявшуюся производственно-хозяйственную деятельность предприятия. Особенно важным этот фактор становится в условиях высокого износа оборудования и отсутствия квалифицированных кадров. Поэтому при определении направлений инновационного развития необходимо учитывать готовность производственной инфраструктуры и способность сотрудников предприятия к изменениям.
В-четвертых, организационно-управленческий потенциал предприятия ограничен возможностями предприятия по изменению состава и повышению квалификации руководства предприятия, а также возможностями по совершенствованию методического, организационного и технического уровня обеспечения управления инновационной деятельностью. С позиции интеграции в действующую систему управления предприятия новых для него процессов инновационной деятельности одним из ключевых ограничений выступает наличие большого количества вновь возникающих взаимосвязей между приоритетами инновационного развития и другими приоритетами стратегической, тактической и операционной деятельности предприятия, которые нужно учитывать для эффективного достижения целей стратегического развития.
Все эти факторы оказывают влияние не только на стратегическое управление промышленными предприятиями в части выбора приоритетов инновационного развития. Они должны найти свое отражение в виде адекватных управленческих решений на всех уровнях управления инновационной деятельностью предприятия. В этих условиях система управления предприятием должна адаптироваться под изменение его стратегических приоритетов развития и гармонично интегрировать управление инновационной деятельностью на всех уровнях управления предприятием. С учетом специфики функционирования отечественных промышленных предприятий это предполагает необходимость формирования соответствующих подходов к построению системы управления инновационной деятельностью на предприятии.
Перед предприятиями, которые заинтересованы в инновационном развитии, в современных условиях открыт широкий ряд возможных направлений научно 23 технологической деятельности, которые можно структурировать по новым технологиям, продуктам, рынкам и т.д. Следует отметить, что в современных условиях предприятиям доступен широкий спектр источников информации, которые могут послужить обоснованием для выбора подобных приоритетов. Все эти источники можно разделить на две основные группы по характеру имеющейся информации.
Первая группа источников содержит прямую руководящую информацию непосредственно о возможных стратегиях и приоритетах инновационного развития. Она включает стратегические документы, разработанные на уровне правительства; результаты исследований, технологического прогнозирования («форсайта») и дорожные карты научно-технического развития научных организаций, национальных и международных институтов и ассоциаций; результаты анализа и обобщения стратегий успешных организаций от консалтинговых компаний и признанных в международном сообществе экспертов по вопросам управления, включая П.Друкера, М.Портера и др. Следует отметить, что проведенный нами анализ основных стратегических документов, разработанных правительством Российской Федерации, позволяет сделать вывод о том, что в проанализированных научно-технических прогнозах, прогнозах социально-экономического развития и стратегиях наряду с нано-, био- , информационными и ядерными технологиями отдельно выделяются энергоэффективные технологии. Среди приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в Российской Федерации [2] можно выделить, пожалуй, лишь два направления, которые носят сквозной системообразующий характер – это энергосбережение и повышение энергоэффективности и информационно-телекоммуникационные системы.
Основные результаты численного моделирования
На следующем уровне управления инновационной деятельностью, который охватывает средние и крупные предприятия, конечной её целью является обеспечение стратегического развития предприятия, включая повышение его конкурентоспособности, рост его экономической эффективности и т.д. Для этого уровня управления исследователями предлагаются рекомендации по системному подходу к управлению инновационной деятельностью. В этом случае под системой может пониматься совокупность элементов, задействованных в деятельности предприятия, находящихся между собой в некоторой зависимости и составляющих определенное единство, направленное на повышение эффективности функционирования предприятия на основе использования инноваций. В таком понимании система управления инновационной деятельностью предприятия является достаточно широким понятием и обычно представляется как совокупность двух подсистем: управляющей подсистемы (субъект управления) и управляемой подсистемы (объект управления) [13,87,125,131]. Субъектом управления может быть один или группа работников, которые осуществляют целенаправленное функционирование объекта
Концептуальная схема системы управления инновационной деятельностью (источник: [224]) управления. Объектом же управления являются инновации, инновационный процесс, экономические отношения между участниками рынка инноваций и т.д. Связь субъекта управления с объектом управления осуществляется посредством передачи информации, представляя собой важную часть процесса управления. Так, например, система управления инновационной деятельностью, по мнению Афоничкина А.И. [93], может быть описана следующей концептуальной схемой (рисунок 5). На данной схеме связь с внешней средой представлена входящей в систему внешней информацией. При этом обе основные подсистемы и связь между ними, описанная блоком «командная информация», представлены как «черный ящик», что оставляет большой простор для интерпретации такой модели при разработке научно-методического обеспечения процессов принятия управленческих решений.
Несколько другой подход к системному управлению инновационной деятельностью на предприятии предлагает в своем исследовании Мустафина О.Н. [86]. Она рассматривает управление инновационной деятельностью предприятия через иерархию подсистем в рамках системы инновационного развития. В число таких подсистем входит инновационная стратегия предприятия, определяющая стратегические направления развития его инновационной деятельности; программа инновационного развития предприятия, разработанная в соответствии с инновационной стратегией и регламентирующая порядок выполнения мероприятий, направленных на достижение определенных в инновационной стратегии целей за определенный период времени; и, наконец, базовая единица управления – инновационные проекты как составные элементы программы инновационного развития предприятия, включающие декомпозицию работ по закрепленным в ней мероприятиям (рисунок 6). Таким образом, инновационное развитие предприятия и соответствующая система управления инновационной деятельностью в целом связаны с изменениями позиций предприятия во внешней конкурентной среде за счет изменений управляющей, управляемой подсистем и архитектуры системы управления в целом, опирающихся на использование различных инновационных решений. Тем не менее, в ряде исследований отмечается, что до настоящего времени не существует универсальной системы управления инновационной деятельностью, которая могла бы быть адаптирована к любому предприятию. Поэтому система управления инновационной деятельностью на разных предприятиях может различаться по целому ряду параметров, включая периодичность нововведений, источники инновационных идей и разработок, используемые технологии, перечень процессов, тип организационной структуры и т.д. При этом Тычинский А.В. в своей монографии [184] отмечает, что, несмотря на многообразие исследовательских взглядов на проблему управления инновационной деятельностью, не до конца изученными остаются вопросы, связанные с комплексной интеграцией системы управления инновационной деятельностью в процессы стратегического управления и формирования долгосрочных целей развития российских компаний, функционирующих в высококонкурентной рыночной среде. Все это позволяет сделать вывод о том, что формирование системы управления инновационной деятельностью предприятия является сложной и не до конца формализованной на сегодняшний день задачей.
Влияние неидеальности геометрии в месте приварки ребра к внутренней трубке
Первый классификационный признак позволяет разделить управленческие подходы по уровню управления производственной системой. Подобное разделение представляется возможным на основе использования структуры производственной системы, предложенной Дж.Р. Дюфлоу [251]. Автором предлагается рассматривать производственную систему с точки зрения масштаба ее организации как систему, состоящую из нескольких уровней: уровень отдельных технологических процессов и операций, уровень промышленного предприятия, уровень кооперации промышленного предприятия с его поставщиками и подрядчиками. Однако, предложенная им классификация не учитывает сложившиеся управленческие практики на уровне отрасли, которые задают граничные условия функционирования предприятий и по своей сути являются рамочными для руководства предприятий. Поэтому, на наш взгляд, представляется целесообразным к уровням производственной системы Дж.Р. Дюфлоу добавить еще и отраслевой уровень.
Следует отметить, что дополнение классификации более высоким уровнем управления, например, международным, представляется избыточным. Объясняется это тем, что международные исследования носят, как правило, сравнительный характер управленческих подходов в разных странах [250,257,272] и зачастую не раскрывают механизмов межгосударственного управления энергосбережением и энергоэффективностью.
Первый уровень управления производственной системой относится к управлению отдельными технологическими процессами и операциями. Для этого уровня управления различными авторами предлагаются методические подходы, которые отличаются, прежде всего, дискретностью проводимого энергетического анализа и решаются они, как правило, в узких границах отдельных технологических установок, отражая тем самым оперативный характер реализуемых мероприятий. К таким работам можно отнести проведенные в западных странах исследования энергоэффективности процесса производства стали [301], процесса обработки хлопка [281], процессов микроволнового, вакуумного и инфракрасного высушивания [200], процесса лазерного сверления [233], процесса механической обработки [300], варки стекла и плавки чугуна [218] и т.д. Среди отечественных исследований можно отметить исследования в сфере повышения энергоэффективности процессов производства железобетонных изделий [31], животноводства [126], сельскохозяйственной продукции [114], производства в машиностроении и металлургии [136] и ряде других производственных процессов. Европейским бюро по предотвращению и контролю загрязнений подготовлен справочный документ [228] по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности по процессам сжигания, утилизации тепла, когенерации и электроснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, сушки, сепарации, концентрирования и многим другим технологическим процессам и операциям, применяемым в более чем 30 промышленных отраслях. Однако, несмотря на практикоориентированный характер таких исследований, при их использовании четко прослеживается так и нерешенная до настоящего времени проблема увязки стратегических и оперативных решений в единой системе управления энергосбережением на предприятии.
На следующем уровне управления производственной системой, который охватывает промышленное предприятие в целом, исследователями обычно либо предлагаются рекомендации по созданию системы энергоменеджмента на предприятии, либо уточняется базовое понятие энергоэффективности промышленного предприятия через показатели его измерения, включая, тепловую эффективность (thermal efficiency), удельный расход потребления энергии (specific energy consumption), индекс энергоемкости (energy intensity index) и другие. Следует отметить, что среди подходов к управлению, разработанных и описанных в различных исследованиях, все чаще и чаще рассматриваются вопросы, связанные с обоснованным принятием решений по выбору энергосберегающих мероприятий. Например, в исследованиях ученых из Германии предлагается методика по управлению энергоэффективностью на разных уровнях управления предприятием [209], классификация экономически эффективных мероприятий по повышению энергоэффективности, которая должна помочь промышленным предприятиям в выборе и применении энергоэффективных решений [297], а также методология планирования производственной деятельности для обеспечения эффективного энергопотребления [268]. При этом обращает на себя внимание тот факт, что исследователи из Швейцарии утверждают, что по итогам проведенного ими обзора научных публикаций можно констатировать существенный разрыв между практикой и теорией управления энергосбережением на промышленном предприятии [254]. Российское научное сообщество также продолжает исследовать управленческие методы и способы реализации имеющегося потенциала энергосбережения на российских промышленных предприятиях [41,102, 138], адаптации к их деятельности международных стандартов в сфере энергетического менеджмента [66,71,91,202], разработки энергетической стратегии промышленных предприятий [46,64,266,283] и т.д. Следует отметить, что ряд трудов отечественных исследователей посвящен исследованию энергоэффективности как фактора инновационного развития предприятия [82,83]. В них отмечается, что энергоэффективность производственного процесса является важным фактором инновационного развития предприятий. Кроме того, предлагается внедрение различных инновационных технологий в сфере энергетики [12,74,102,110] и обосновывается важность организационных механизмов для инновационного прогресса в управлении энергоэффективностью [72].