Техника как средство деятельности

Аналогичную картину растущей интенсивности используемых в технике процессов можно наблюдать на примере развития паровых турбин. В начале 20 века новые турбины работали со средним давлением пара в 10 - 15 атмосфер при температуре 200 - 300 градусов С. В середине сороковых годов давление пара в турбинах уже достигло 30 атмосфер и температуре 400 градусов С. Ныне гидроэнергетика осваивает сверхвысокие параметры - 300 атмосфер и 650 градусов С и даже выше.

Растущую интенсивность используемых в технике процессов нельзя выдавать за единственную в технике тенденцию. Наряду с ней, все более прояваляется противоположная возможность - использование в технике процессов которые протекают в живой природе при весьма умеренных параметрах. Техника будущего, видимо, будет разумно сочетать эти противоположные тенденции в своем развитии. Создавая, к примеру, космические корабли с около световой скоростью движения, люди будут строить технические устройства работающие при обычных параметрах свойственных человеческому организму.

Наконец, закономерностью этого класса является постоянное увеличение степени целенаправленности используемых процессов. Техника создается людьми для того, чтобы как можно рациональнее, с меньшими усилиями и затратами направить определенный технологический процесс для достижения намеченных целей. На этом пути неизбежны определенные потери, связанные с несовершенством наших знаний и их конструктивным воплощением в технические устройства, с особенностями применяемых материалов и энергии, с условиями функционирования техники. Эффект полезного действия практически очень далек от теоретического. Образуется резерв повышения эффективности данного технического устройства путем его совершенствования. При исчерпании этого резерва возникает задача замены наличной техники новой, имеющей большую эффективность достижения поставленной цели. Так, производство электрической энергии как цель электротехники прошло длительный путь от тепловых электростанций с паротурбинными установками до современных электростанций, что позволило почти в 10 раз повысить их КПД. Ныне в энергетике разрабатываются новые схемы преобразования тепловой энергии в электрическую без промежуточных устройств, что позволит повысить КПД электростанций примерно на 15%.

Таковы закономерности, выражающие сдвиги в энергетике и других процессах, используемых в технике. Но создание, развитие и функционирование техники невозможно без применения людьми определенных знаний об объективной реальности - природе и той второй форме объективной реальности, которая создана людьми - техносферы. Практическое использование знаний, воплощение их в технических устройствах на протяжении всей истории развития техники имеет определенные закономерности. Мы не будем здесь подробно останавливаться на освещении проблемы технического использования знаний, этому посвящена следующая глава. В аспекте рассматриваемой в данном случае проблемы мы выделим лишь две закономерности этого процесса, ярко проявляющихся на протяжении всего технического прогресса.

Одну из таких закономерностей можно сформулировать как неуклонное возрастание объема воплощаемого в технике человеческого знания. Человек всегда развивал технику используя определенные знания .Но объем знаний, используемых в технике, неуклонно повышался на протяжении истории. Орудия первобытного человека создавались и совершенствовались на том незначительном запасе знаний, которыми располагали люди первобытной общины. Появление сложных орудий зиждилось уже на опытном знании о различных явлениях и процессах. Крупное машинное производство потребовало практического применения огромного объема знаний. Компьютерная техника, автоматика и робототехника делает возможным техническое применение всего того объема человеческого знания, величина которого ныне удваивается каждые 20 месяцев против 50 лет во времена Маркса.

Вторая закономерность фиксирует изменение структуры и возрастание сложности воплощаемого в технике знания. На первом этапе технического прогресса - этапе ручных орудий труда люди создавали и развивали технику на основе использования своего производственного и вообще жизненного опыта. Технически воплощаемые знания были чисто эмпирическими, создаваемые путем метода проб и ошибок. С появлением крупного машинного производства начинается сознательное техническое применение науки, хотя производственный опыт продолжает играть заметную роль в развитии техники. На этапе автоматизации,роботизации и компьютеризации техническое воплощение опытно-производственных знаний отступает на задний план и главную роль играет техническое воплощение научных знаний, особенно его передовых областей- общей теории систем, кибернетики, теории автоматов, синергетики др.

Следующая группа внутренних закономерностей развития техники - это законы конструктивных особенностей, структуры и функций техники.

Исследуя эти законы следует прежде всего указать на исторически углубляющейся процесс специализации и дифференциации в развитии техники. Растущие потребности стимулируют создание новых образцов техники различных по своей конструкции и принципам действия. Для удовлетворения технологических потребностей производства необходимо выпускать большой ассортимент типов станков начиная от небольших настольных станков применяемых для изготовления мельчайших деталей различных приборов до тяжелых станков предназначенных для обработки деталей размером до 20 метров и весом свыше 250 тонн.

Дифференциация неразрывно связана со специализацией, так как различные технические устройства более высокого уровня создаются с учетом их приспособления к выполнению определенных функций и операций. Развитие техники в одних случаях может идти по пути функциональной специализации, которая включает в себя момент известной универсальности. Это повышает ее производительность но снижает гибкость технических устройств при необходимости изменения технологического процесса. В других случаях можно идти по пути предметной специализации когда техническое устройство имеет жесткую программу для выполнения узкой операции. Поэтому идеалом является оптимальное сочетание функциональной и предметной специализации и, более того, сочетание специализации с дифференциацией. Поясним сказанное примером.

Современные высокопроизводительные металлорежущие станки, построенные на широком использовании принципов многоинструментальности и многопозиционности, как правило специализированы и часто предназначены для выполнения определенной операции. Однако специальные станки узко целевого назначения трудно переключить на другие работы при смене вида продукции. Стремление устранить этот недостаток привело к созданию агрегатных станков конструируемых из набора различных нормализованных укрупненных узлов-агрегатов. Если раньше технологический процесс изготовления изделий строился в соответствии с наличным парком станков, то последнее время в зависимости от требуемой обработки деталей из унифицированных и взаимозаменяемых узлов создаются специальные многопозиционные агрегатные станки. При этом на смену принципа дифференциации операций обработки приходит принцип максимальной концентрации механической обработки на одном станке.

Если на ступени орудийной техники преобладала функциональная ее специализация, то на ступени мануфактурного производства увеличилась дифференциация орудий труда и быстрыми темпами развивалась их предметная специализация. На стадии машинной техники ярко проявляется закономерный процесс одновременной дифференциации и специализации. И хотя существует тенденция движения от функциональной к предметной специализации, со временем в технике из известного числа унифицированных элементов будет создаваться все многообразие технических устройств по мере утверждения унификации и нормализации.

Следующей закономерностью развития техники является ее последовательное усложнение.Это усложнение происходит как путем увеличения числа элементов входящих в техническую систему, так и изменением ее структуры. Так, если в первых отечественных агрегатных станках действовало 455 шпинделей, то в станках выпущенных впоследствии их было уже 6657. Усложнение техники по мере ее развития ярко проявляется в эволюции компьютерной техники где находят себе последовательное применение транзисторы, интегральные схемы разной степени сложности, микропроцессоры и персептроны.

На стадии орудийной техники существовали разнообразные одноэлементарные орудия труда, усложнение которых происходило крайне медленными темпами. Топор, лопата, молот мало изменились и до наших дней. С появлением машинной техники последняя по мере все большего функционального замещения человека в процессе труда усложнялась. Первые рабочие машины с рабочим двигателем содержали уже довольно замысловатый комплекс различных деталей и узлов. С использованием индивидуального двигателя в рабочих машинах возникает сложное техническое устройство, состоящее из рабочей машины, передаточного устройства и индивидуального электрического двигателя. Таким образом возникает трехзвенная машина, которая все более усложняется с автоматизацией производства. Теперь к трем звеньям машины присоединяется четвертая - контрольно-управляющее устройство. Еще более сложную техническую структуру имеют компьютеры, которые уже замещают логические функции человека и , следовательно, имеют определенную аналогию с самым сложным объектом который создала природа . с человеческим мозгом. Аналогия эта не только по выполняемым функциям, но в определенной степени и по структуре, поскольку запоминающие ячейки компьютера напоминают нейроны головного мозга. По мере перехода от частичной к комплексной и далее к полной автоматизации структура технических систем еще более усложняется, включает множество элементов, между которыми возникают сложные взаимосвязи. Таким образом, в процессе развития техники формируются технические системы все более высокого порядка и степени сложности.

Развитие техники по пути автоматизации является существенной закономерностью изменения структуры и функций техники по мере ее развития. Как уже было отмечено выше - историю техники можно понимать как предысторию автоматики. Действительно, по мере технического прогреса техника усложнялась все в большей степени замещая трудовые функции человека - вначале энергетическую и транспортную, затем технологическую и контрольно-управляющую. В результате ныне на долю мускульной энергии человека приходится сейчас не облее 1% всей потребляемой энергии в промышленности и сельском хозяйстве. Если инструментальная и машинная техника замещала физическую работу людей, то появление автоматизации и компьютеризации приводит к замене автоматами и ЭВМ не только физических, но и умственно-интеллектуальных функций людей. Техника замещает не только работу человека по контролю технологического процесса, но и по управлению им. Необходимым условием такой замены является алгоритмическое описание деятельности. Автоматизация - это не самодовлеющая замена человека машиной, а средство рационализации человеческой деятельности. Она дает возможность человеку развивать в необычайных масштабах свою творческую деятельность.

В итоге развития техники по пути к автоматизации техника превращается в целостную систему для которой характерны:

- электронизация почти всех подсистем технических средств автоматизации физического и умственного труда.

- формирование интегрированной системы автоматизации производства, организационного управления и обработки информации.

- практическое овладение биологической формой движения материи, создание биотехнологии.

- качественный скачек в развитии элементной базы технических средств управления, создание безбумажной информатики.

- создание материальных предпосылок для достижения технологической свободы человека.

Последнюю группу внутренних законов развития техники составляют законы взаимосвязи отдельных видов и отраслей техники в процессе их развития.

Прежде всего, отметим в качестве важнейшего закона развития техники закон преемственности. Совершенствование ручных орудий труда, простой кооперации породили мануфактуру. Возникновение и дальнейшее распространение мануфактур подготовило необходимые технические предпосылки для перехода к машинному производству, Последнее на определенной ступени своего развития принимает автоматизированную форму.

Преемственность в развитии техники проявляется в том, что "каждая современная машина имеет свою родословную и ведет свое развитие от весьма древних орудий"(19,80-81). Совершенствование токарного станка часовщика 18 века через сложную цепь промежуточных многочисленных орудий завершается в современном крупном револьверном станке. Но создание револьверного станка требует особых приспособлений для литья металла и установки отливок на станках для их обработки. Все это должны были сделать машины которые были созданы при помощи других машин.

Следующим законом развития техник является то, что проблемы, поставленные в технике, часто получают свое решение на более высших этапах технического прогресса. Так были реализованы многие технические идеи - создание парового двигателя, автомата, радио, телевидения, парашюта, подводной лодки и многие другие. Рациональные технические идеи живут в умах последующих поколений и рано или поздно находят свое техническое воплощение. Это обстоятельство является стимулом развития техники, одной из причин ускоренного ее развития.

Наконец, закономерностью развития техники является то, что развитие различных отраслей и видов техники протекает во взаимосвязи и взаимодействии. Любая новая отрасль техники своим появлением взывает своеобразную реакцию и влечет за собой последовательный ряд изменений во многих других отраслях. Повышение производительности машин на одном участке вызывает необходимость технического перевооружения других участков. Крупные качественные изменения в технике начинаются обычно с создания рабочих машин. Технический прогресс, вызванный появлением рабочих машин в одной отрасли производства, ведет к появлению передовых и отстающих отраслей производства. Взаимозависимость отдельных отраслей производства требует ликвидации различий в техническом уровне, что вызывает постоянную необходимость подтягивания отстающих отраслей до передовых. Эта взаимосвязь различных отраслей производства на основе новейших технических достижений происходит непрерывно.

Так, распространение водяных и ветряных мельниц в средневековье потребовало механизации некоторых приемов в процессе труда. Путь этой механизации открыли два важных изобретения. Первое - кривошип, позволяющий преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот. Второе - маховик, позволяющий выравнивать неравномерное усилие двигателя, придавать таким образом равномерность вращению. Эти изобретения, в свою очередь, позволили приводить в движение механические решета для просеивания муки, молоты в кузнецах, машины в сукновальнях и сыромятнях. Распространение сукноделия потребовало развитие торговли, чему мешали не только замкнутость хозяйств, но и монетный голод. Возникает необходимость разработки серебряных рудников, развития техники горного дела, которое стимулировалось к тому же потребностями в железе.

Возьмем более позднее время. Вторая половина 18 века характерна для технического прогресса изобретением рабочих машин и созданием универсального теплового двигателя. Основной задачей дальнейшего помышленного развития стало техническое перевооружение машиностроения. Г Модель. создавший механический суппорт для токарного станка, положил начало изготовления машин машинами. Технический переворот в области машиностроения явился основным стимулом для развития металлургии. Черная металлургия переходит на новые методы производства металла - новую технологию получения чугуна и усовершенствованные способы переделки чугуна в железо. Это обстоятельство в свою очередь в огромной степени увеличивает спрос на самые разнообразные продукты горного дела, что влияет на ее развитие - вводятся паровые насосы прямого действия, поршневые вентиляторы, взрывобезопасные лампы, подъездные рельсовые пути. Опыт последних позволил начать работы по созданию конно-чугунных дорог для общего пользования что логически привело к идее паровой железной дороги.