Инжиниринг металлургического оборудования

 
 
 
 
 
dz. ȅ. ǹȑȇȞȌȉ 
 
 
 
 
 
 
ǯǴǭǯǴǯǷǯǴǪ 
dzǬǹǧDzDzǺǷǪǯǾǬǸDZǵǪǵ 
ǵǨǵǷǺǫǵǩǧǴǯȆ 
 
ǺȞȌȈȔȕȌ ȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇ    ǩȕȒȕȊȋȇ 
«ǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ» 
2024 

Рекомендовано ученым советом ГОУВПО «Донецкий  
национальный технический университет» в качестве  
учебного пособия для обучающихся образовательных  
учреждений высшего профессионального образования 
(протокол № 8 от 29.11.2019 г.) 
УДК 669.01 
ББК 34.3+30.605 
Т48 
 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор высшей школы механики и процессов 
управления ФГАОУ ВО «СПбПУ Петра Великого» (г. Санкт-Петербург) 
Артюх Виктор Геннадиевич; 
доктор технических наук, профессор кафедры основ проектирования машин  
ФГБОУ ВО «ДонНТУ» (г. Донецк)  
Ченцов Николай Александрович; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инжиниринга 
технологического оборудования НИТУ «МИСиС» (г. Москва) 
Горбатюк Сергей Михайлович 
 
 
Ткачев, М. Ю. 
Т48  
Инжиниринг металлургического оборудования : учебное пособие / 
М. Ю. Ткачев. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 200 с. : ил., 
табл. 
 
ISBN 978-5-9729-1581-1 
 
Представлены сведения о процессе предоставления технических услуг, связанных 
с разработкой и обеспечением нормального хода этапов проектирования, производства, 
реализации и пуска в производственный процесс инновационной продукции машиностроительного профиля, предназначенной для предприятий металлургического комплекса. Рассмотрены правила подготовки технико-экономического обоснования необходимости создания и пуска в эксплуатацию металлургических машин и агрегатов. 
Для обучающихся по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Инжиниринг и технический менеджмент металлургического оборудования») квалификационного уровня «магистр», преподавателей образовательных организаций высшего профессионального образования. 
 
УДК 669.01 
ББК 34.3+30.605 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1581-1 
” Ткачев М. Ю., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ 
................................................................................................................. 6 
1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ .............................................................................................. 8 
ГЛАВА 1. Содержание и правовые аспекты инжиниринговых 
и консалтинговых услуг 
.............................................................................................. 8 
1.1. Теоретические основы инноватики. Классификация инноваций.  
Инновации как фактор экономического развития ............................................... 8 
1.2. Правовые аспекты предоставления консультационных услуг  
в промышленности 
................................................................................................ 10 
1.3. Объекты и характеристика инжиниринга  
металлургического оборудования ....................................................................... 12 
 
ГЛАВА 2. Основные подходы к планированию и управлению  
научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами ................. 16 
2.1. Организационные аспекты управления инновационной деятельностью. 
Трансфер и коммерциализация технологий ....................................................... 16 
2.2. Система источников финансирования инновационной деятельности ..... 19 
2.3. Планирование реализации инновационного проекта и распределение  
ответственности. Бизнес-планирование инновационных процессов .............. 22 
 
ГЛАВА 3. Управление инновационными проектами ........................................... 25  
3.1. Сущность и стадии инновационных проектов.  
Основные функции управления инновационными проектами ........................ 25 
3.2. SWOT-анализ инновационных проектов. Организационные формы  
управления инновационными проектами. Маркетинг инноваций как функция 
управления инновационными проектами ........................................................... 28 
3.3. Информационные системы разработки инновационных проектов.  
Проекты создания систем машин и агрегатов для металлургической  
промышленности 
................................................................................................... 31 
 
ГЛАВА 4. Инновационный менеджмент – система управления инновациями 
.... 33 
4.1. Интеллектуальная собственность: основные положения. Объекты  
интеллектуальной собственности 
........................................................................ 33 
4.2. Формы коммерциализации объектов интеллектуальной собственности. 
Оценка интеллектуальной собственности .......................................................... 36 
4.3. Выбор инновационной стратегии. Конкурентоспособность  
и инновационный потенциал организации. Риски инновационных  
проектов и их особенности 
................................................................................... 40 
 
ГЛАВА 5. Мероприятия предпроектного этапа .................................................... 46 
5.1. Проведение исследований рынка. Подготовка технико-экономического 
обоснования создания и внедрения инновационного продукта 
....................... 46 
5.2. Инженерные изыскания относительно ведущего замысла построения  
системы. Основы теории систем ......................................................................... 49 
5.3. Методы и приемы теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). 
Практика применения ТРИЗ ................................................................................ 52 
3 

ГЛАВА 6. Проектные изыскания ............................................................................ 55 
6.1. Креативные методы поиска новых идей при разработке инновационных 
проектов. Креативность и инновации ................................................................. 55 
6.2. Общий алгоритм разработки новых технических систем.  
Метод мозгового штурма. Метод синектики и аналогий.  
Метод морфологического анализа. Метод контрольных вопросов.  
Эвристические методы. Методы направленного поиска .................................. 56 
6.3. Функционально-стоимостный анализ 
.......................................................... 61 
6.4.Основы оформления конструкторской документации ............................... 64 
 
ГЛАВА 7. Послепроектные процедуры ................................................................. 70 
7.1. Производственно-организационный план 
................................................... 70 
7.2. Монтаж. Пусконаладочные работы и приемосдаточные испытания ....... 70 
 
ГЛАВА 8. Оказание специальных технических консультационных услуг 
........ 73 
8.1. Краткие сведения о консалтинговых услугах на этапе эксплуатации 
промышленного оборудования 
............................................................................ 73 
8.2. Краткие сведения о консалтинговых услугах на этапе утилизации 
промышленного оборудования 
...........................................................................  74  
 
2. ПРАКТИКУМ ...................................................................................................... 77 
 
ТЕМА 1. Система и порядок разработки и постановки продукции  
производственно-технического назначения на производство 
.............................. 77 
 
ТЕМА 2. Планирование научно-исследовательских и 
опытно-конструкторских работ ............................................................................... 79 
 
ТЕМА 3. Обеспечение научно-исследовательских  
и опытно-конструкторских работ ............................................................................ 81 
 
ТЕМА 4. Интеллектуальная собственность. Патентная чистота 
......................... 83 
 
ТЕМА 5. Простейшие приемы изобретательства 
.................................................. 86 
 
ТЕМА 6. Оперативные методы поиска решений технических задач ................. 88 
 
ТЕМА 7. Особенности проведения пусконаладочных работ в цехах  
металлургических предприятий 
............................................................................... 91 
 
ТЕМА 8. Особенности утилизации металлургического оборудования 
.............. 93 
 
3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА ........................................... 95 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 97 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................... 99 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Техническое задание 
............................................................ 108 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Уведомление о создании служебного изобретения 
 (полезной модели) .................................................................................................. 114 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Договор о передаче права на получение патента 
на служебное изобретение 
...................................................................................... 117 
 
4 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Договор между соавторами о вкладе в создание 
изобретения (полезной модели), о распределении 
расходов и прибыли от его использования 
........................................................... 121 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Заявление о выдаче патента на изобретение 
..................... 124 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Публикация заявки на изобретение ................................... 128 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Патент на изобретение ........................................................ 131 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Интернет-адреса международных организаций  
по интеллектуальной собственности и баз данных национальных патентных  
ведомств (промышленная собственность) 
............................................................ 154 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Отчет о патентных исследованиях 
..................................... 160 
 
ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Сборочные чертежи и чертежи общего вида 
рабочего проекта ..................................................................................................... 185 
5 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Машиностроительные предприятия горно-металлургического комплекса 
выпускают материало-, наукоемкую продукцию с высокой добавочной стоимостью. Уникальные производственные условия предопределяют особенности создания металлургического оборудования, в настоящее время сопряженные с реализацией программ импортозамещения. 
Разделение труда позволило значительно сократить временные затраты на 
производство машин, повысить квалификацию работников, а также качество 
выпускаемой продукции, ее конкурентоспособность и т. д. В настоящее высокотехнологичное время особую роль в создании инновационного промышленного оборудования играют знания в области синтеза технических систем, базирующиеся на всестороннем анализе научно-технической литературы и документации больших объемов. Одну из ведущих ролей в этих процессах стали играть высококвалифицированные специалисты, способные предоставлять технические консультационные услуги на всех этапах жизненного цикла инновационного оборудования. Аспекты их деятельности в машиностроительной и металлургической отраслях и являются предметной областью дисциплины «Инжиниринг металлургического оборудования». 
Актуальность рассматриваемого в учебном пособии комплекса вопросов 
предопределена также тем, что сейчас происходит пересмотр понятия «инжиниринг», получают все большее распространение новые формы контрактов 
(EPC, Engineering Procurement Construction – проектирование, поставка, строительство; EPCM – проектирование, поставка, управление строительством;  
ЕР – проектирование и поставка). Все эти процессы дополнительно сопряжены 
с переходом от плановых к инновационным видам организации процесса проектирования и строительства промышленных объектов, оборудования и т. д. 
Среди комплекса дисциплин, формирующих профессиональные компетенции обучающихся по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Инжиниринг и технический менеджмент металлургического оборудования»), дисциплина «Инжиниринг металлургического оборудования» занимает одно из центральных мест и является базой для 
многих других дисциплин учебного плана. Целью освоения дисциплины является формирование у студентов системы теоретических знаний относительно 
предоставления технических услуг, связанных с разработкой и обеспечением 
нормального хода этапов проектирования, производства, реализации и пуска в 
производственный процесс инновационной продукции машиностроительного 
профиля, предназначенной для предприятий металлургического комплекса. 
Задачей дисциплины является рассмотрение вопросов оказания технических 
консультационных 
услуг, 
планирования 
и 
управления 
научноисследовательскими и опытно-конструкторскими работами, управления инновационными проектами, реализации мероприятий предпроектного, проектного 
и послепроектного этапов, оказания специальных технических консультационных услуг, а также основ инновационного менеджмента. 
6 

В результате освоения дисциплины студент должен знать: 
– правила подготовки технико-экономического обоснования необходимости создания и пуска в эксплуатацию металлургических машин и агрегатов; 
– правовые основы оформления сопроводительной документации на различных этапах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; 
– правила проведения инженерных изысканий, касающихся ведущего замысла построения технических систем и источники используемой при этом 
информации; 
– перечень документации, а также ее форму, содержание, порядок и сроки 
подготовки, требуемые для своевременной реализации мероприятий предпроектного, проектного и послепроектного этапов создания инновационного продукта с высокой добавочной стоимостью, 
а также уметь: 
– предоставлять консультации на этапе разработки рабочих чертежей, технических спецификаций и другой проектно-конструкторской документации; 
– реализовывать авторский надзор за воплощением проекта (изготовление 
оборудования и шеф-надзор за его монтажом и наладкой); 
– проводить приемо-сдаточные работы и производственные испытания; 
– составлять заключительную документацию; 
– подготавливать инженерно-технический персонала и руководить пусконаладочными работами, а также выводом агрегатов на их производительность, 
предусмотренную проектом. 
Настоящее учебное пособие можно использовать для проведения лекций, 
практических занятий, при самостоятельной работе студента, а также выполнения им индивидуальных заданий. Все материалы практикума прошли методическую апробацию при подготовке инженеров-механиков по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Инжиниринг и технический менеджмент металлургического оборудования»)  
в рамках учебной дисциплины профессионального цикла «Инжиниринг металлургического оборудования». 
Учебное пособие содержит 8 глав для изучения основ теории рассматриваемой предметной области, после каждой из которых приведены вопросы для 
самоконтроля; материал практикума в виде содержания 8 практических занятий; а также рекомендации, касающиеся вопросов самостоятельной работы 
обучающихся. 
7 

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ 
 
ГЛАВА 1. СОДЕРЖАНИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ  
ИНЖИНИРИНГОВЫХ И КОНСАЛТИНГОВЫХ УСЛУГ 
 
1.1. Теоретические основы инноватики. Классификация инноваций. Инновации как фактор экономического развития. 
1.2. Правовые аспекты предоставления консультационных услуг в промышленности. 
1.3. Объекты и характеристика инжиниринга металлургического оборудования. 
 
1.1. Теоретические основы инноватики. Классификация инноваций.  
Инновации как фактор экономического развития 
 
Инжиниринг металлургического оборудования неразрывно связан с созданием и внедрением современных инновационных машин и механизмов. От эффективности реализации этих процессов непосредственно зависит конкурентоспособность выпускаемой продукции, что в свою очередь влияет на развитие 
экономики в целом. 
Существуют многочисленные трактовки понятия «инновация», которые 
были даны отечественными (М. И. Туган-Барановский, Н. Д. Кондратьев, 
А. И. Анчишкин) и зарубежными (Б. Твисс, Дж. Бернал) исследователями. Однако все многообразие определений разделяют по подходам к рассмотрению 
сути понятия. Если «инновация» понимается как результат инновационной деятельности (новые или модернизированные объекты, технологии), подход называют объектным, если в качестве системы (структурированной совокупности 
производственных факторов) – системный, если в виде процесса коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности – процессный. 
Воплощение в действительности сути первого подхода происходит в виде 
реализации инновационных процессов, процессов от возникновения идеи до 
внедрения и распространения [1, 2]. 
Общепринято разделение инновационного процесса на следующие стадии: 
– фундаментальные исследования; 
– прикладные научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР); 
– внедрение в промышленное производство и завоевание рынка (нововведение); 
– распространение и освоение; 
– снижение производства и реализации (проявление циклического системного характера инновационного процесса). 
Первая стадия, направленная на получение новых теоретических знаний 
(законов) для последующего создания и совершенствования технологий, может 
и отсутствовать в общем цикле инновации. В таком случае новшествам присущ 
8 

преимущественно характер модернизации, который в общем не затрагивает основополагающего принципа действия технической системы или технологии. 
НИОКР имеют особое значение для работы инновационной системы с хорошими технико-экономическими показателями. Особую роль играют при этом 
методы физического моделирования, потому что на первых этапах жизненного 
цикла объекта позволяют проверить работоспособность выдвинутой идеи, выявить особенности работы системы, машины или механизма, исследовать ее 
конструктивные, кинематические и энергосиловые параметры, обнаружить существующие недостатки с минимальными временными и материальными затратами. Итогом применения результатов фундаментальных исследований в 
прикладных НИОКР является новшество. 
Статистический учет и классификация инноваций. 
Успешное развитие экономики государства неразрывно связано с внедрением в производство инновационных технологий, машин и оборудования. Для 
понимания общего характера развивающихся в этой области тенденций, процессов необходимо постоянно проводить статистическое исследование инноваций. Полученные сведения позволяют, во-первых, правильно выстроить стратегическое государственное планирование, во-вторых, оценить место страны  
в мире в части развития и имеющегося в наличии для этого потенциала [3, 4]. 
Мировые функции в этих вопросах возложены на такие организации, как 
Евростат, ЮНЕСКО, Организация экономического сотрудничества и развития 
(ОЭСР). 
Статистика инноваций проводится по достаточно большому количеству 
показателей. Среди них особое внимание уделяется условиям, которые являются помехами для возникновения и внедрения инноваций; степени защиты авторских прав на результаты интеллектуальной деятельности; сведениям о выполненных НИОКР, в том числе с использованием инновационных технологий; 
численности и квалификации кадрового состава работников по областям исследований; информации о подготовке кадров наивысшей квалификации. 
Наиболее успешной классификацией инноваций можно считать ту, которая 
охватывает наибольшее количество ее аспектов. Таким требованиям в большей 
мере соответствует классификаций, разработанная В. Л. Бешенковским, который разделил инновации: 
– по причинам возникновения: реактивные (поддерживающие паритет  
с конкурентами) и стратегические (опережающие конкурентов); 
– по предмету и приложению: продуктовые, рыночные, инновациипроцессы; 
– по степени новизны: основанные на достижениях фундаментальных исследований или известных закономерностях; 
– по характеру удовлетворяемых потребностей: создающие новые или удовлетворяющие существующие потребности; 
– по роли в процессе производства: основные (порождающие новые отрасли и рынки) и дополняющие (развивающие существующие технологии); 
9 

– по масштабам распространения: для новой отрасли или используемые во 
многих отраслях; 
– по значимости: базисные (формирующие отрасли), видоизменения, псевдоинновации (видоизмененные в малой степени базисные); 
– по направленности воздействия на процесс производства: расширяющие, 
рационализирующие, замещающие (замена утративших актуальность технологий и морально устаревших объектов). 
Инновации как фактор экономического развития. 
Рост экономик наиболее развитых стран мира реализуется сегодня в условиях жесткой конкурентной борьбы преимущественно посредством интенсивных, а не экстенсивных методов хозяйствования. Другими словами, как правило, экономическое развитие происходит за счет качественных, а не количественных изменений. Наиболее успешными являются государства, в экономиках которых преобладают такие секторы, как машиностроение, приборостроение, производство электроники и микропроцессорной техники и т. д., т. е. отрасли, производящие наукоемкую продукцию с высокой добавочной стоимостью [5]. 
Поскольку экономическому развитию присущ циклический характер  
(7–11 лет), для этого процесса жизненно важным является постоянное внедрение инноваций. В противном случае на мировом рынке постепенно будет снижаться конкурентоспособность производимых отечественных товаров. 
Наряду с этим инновации, безусловно, непосредственно влияют и на смену 
технологических укладов, происходящих примерно через 50 лет. Эволюция 
комплексов взаимосвязанных производств невозможна без новых машин и механизмов. Ярким примером могут служить развивающиеся совмещенные металлургические процессы и оборудование, реализующее их [6]. Например, все 
большее распространение получают высокоэффективные литейно-прокатные 
модули – объединение в один технологический агрегат машины непрерывного 
литья заготовок (МНЛЗ) и прокатного стана. 
Предполагается, что начало шестого технологического уклада будет датировано 2030–2040 гг. Но уже в наши дни мы можем наблюдать его элементы: 
бурное развитие систем искусственного интеллекта, робототехники, нанотехнологий, информационных сетей, самообучающихся автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Разработка и производство инноваций, особенно на этапе НИОКР, становятся областью внедрения 
результатов интеллектуальной деятельности. 
 
1.2. Правовые аспекты предоставления консультационных услуг  
в промышленности 
 
В основе правового поля предоставления консультационных услуг в промышлености (инжиниринга), как правило, лежит Гражданский кодекс государства. В нем закреплены суть оказания информационных и консультационных 
услуг, правовая ответственность сторон, которую они несут в соответствии с 
заключенными договорами и законодательством и т. д. Важным фактом являет10