УЗЛОВЫЕ ТОЧКИ НАУЧНО - ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

Цикл глобальной эволюции техники и технологии (техноэволюции) в индустриальную и постиндустриальную эпохи можно представить в виде кибернетической схемы закона информационного отбора (рис. 1.2). Цикл можно рассматривать начиная с любого этапа. По традиции началом считается какое-либо открытие, завершающееся научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами (НИОКР) по созданию новой материальной и нематериальной продукции — изделий, включая виртуальные их формы. В частности, это могут быть новые виды техники, технологий, материалов или изобретательская инженерная деятельность. В результате рож-дается документ на изделие.

Назовем конструированием этап создания документации на изделие (в том числе и на создание единицы техники в целом). Состав и объем конструкторской документации оговорен системой стандартов ЕСКД. При конструировании устанавливаются следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты. Конструкторские документы подразделяются на: чертежи деталей, схемы, спецификации, ведомости (спецификаций, сложных документов, покупных изделий, согласований применения покупных изделий, держателей подлинников, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта), пояснительную записку, технические условия, программу и методику испытаний, таблицы, расчет, эксплуатационные, ремонтные документы, патентный формуляр, карту технического уровня и качества изделия, инструкции.

По разработанной конструкторской документации осуществляется изготовление изделия на основе документации по технической подготовке производства и другой, в том числе проектной, обеспечивающей выпуск продукции.

Изготовленное изделие должно быть доведено до работоспособного состояния (во-первых, каждая машина имеет свой «нрав», проявляющийся в работе, во-вторых, чем сложнее готовое изделие, тем больше оно отличается от предусмотренного конструктором) посредством проверки, доводки, обкатки, испытания, и лишь затем изделие отправляется заказчику.

Таким образом, первый этап техноэволюции (НИОКР, изготовление изделия и его доводка) документально о пирается на конструкторско-технологическую деятельность — конструирование, которое и обеспечивает первую узловую точку научно-технического прогресса. Ключевая роль в материализации новейших достижений науки и техники отведена маши-ностроению во всех его видах, которое призвано выпускать системы и комплексы машин, оборудования и приборов.

В практике проектных организаций металлургии и в КБ заводов (предприятий) возникает необходимость изготовления нестандартизированного оборудования, узлов и деталей, крепежа, конструкций, приспособлений и многого другого, необходимого при строительстве и эксплуатации, что быстрее и дешевле изготовить по месту, или не изготавливается машиностроителями, или не может быть заказано, или требует обмерочных работ или творческого решения (реализация ра-ционализаторского предложения, например). Чертежи и само такое нестандартизированное оборудование (изделие) могут отличаться от маши-ностроительных требований, хотя и относятся к конструированию.

Организации НИОКР осуществляют:

Научно-техническая разработка в целом считается завершенной, когда соответствующие новые изделия или технологические процессы приняты заказчиками. Основным документом о проделанной работе служит технический отчет.

При необходимости указываются подэтапы по работам, связанным с подготовкой производства (разработка технологической документации, со-здание средств технологического оснащения и т.п.).

Для опытно-промышленных (головных) образцов крупных и уникальных машин, а также комплектов машин окончательная отработка, наладка, испытания и приёмка состоят из следующих этапов: монтаж оборудования на месте его эксплуатации; испытание и сдача образца в эксплуа-тацию; отработка по результатам испытаний технологической документации для серийного производства; изготовление головного промышлен-ного образца (партии) в условиях серийного производства.
НИОКР на создание новой технологии предполагает: научно-исследовательские работы, под-готовку исходных данных на создание нового технологического процесса и выдачу исходных требований (технологический регламент и др.) на проектирование опытных технологий; разработку и проверку технологического процесса в условиях опытного производства и выдачу исходных требований (технологический регламент, техни-ческие данные на создание оборудования) на проектирование опытно-промышленного производства; разработку проектной документации опытно-промышленного производства; введение в эксплуатацию промышленного производства (установки, оборудования); изготовление первой партии продукции с применением нового технологического процесса в условиях промышленного производства.
НИОКР на разработку нового материала предполагает: научно-исследовательские работы и выдачу заявки на разработку и освоение нового материала и исходных требований (технологический регламент) на изготовление материалов; изготовление нового материала в условиях опытного производства и выдачу исходных требований (технологические данные на создание оборуд-вания) для производства нового материала; разработку и установку оборудования для производства нового материала; разработку проектной документации для опытно-промышленного производства нового материала (проведения испытаний в полупроизводственных условиях); введение в эксплуатацию опытно-промышленного производства (установки, оборудования) для изготовления нового материала: изготовление и испытание опытно-промышленной партии нового материала и выдачу исходных требований на проектирование промышленного производства; разработку проектной документации для организации промышленного производства; разработку и изготовление оборудования для промышленного производства (установки) по изготовлению нового материала; введение в действие промышленного производства (установки, оборудования); изготовление установочной партии (первой промышленной) нового материала в условиях промышленного производства.

Отметим определяющую роль документа при выпуске продукции любого рода; при размещении изделия в том или ином техноценозе (при построении техноценоза); при применении той или иной технологии, которая предназначена для выпуска продукции и реализуется на тех или иных изделиях — машинах, оборудовании, установках, агрегатах, сооружениях и др., в окружении некоторой технической реальности; при использовании необходимых материалов, отвечающих технологии и функционирующим изделиям; наконец, при образовании отбросов, отходов, выбросов, сбросов, мусора и, др.

Подчеркнем еще раз направленность терминов на конструирование (а не проектирование, в нашем понимании): проектная документация — development records — конструкторская документация, разрабатываемая и используемая в ходе проектирования изделия; рабочая документация — engineering documents (drawings and specification) - конструкторская документация, подготавливаемая и используемая на отдельных этапах изготовления и испытания образца (партии) изделия, установочных серий и массового производства изделия, например чертежи деталей, сборочные чертежи, спецификации и т.п.; техническая документация - technological documents, production records — совокупность документов, содержащих информацию о технических средствах, устройствах и технологических процессах. Так, особенно в науке и вузах, понимают проектирование — design and development.

Вторая узловая точка научно-технического прогресса — создание и обеспечение функционирования цехов, производств, промышленных предприятий (организаций), отраслей, городов, регионов и других систем этого типа — построение техноценозов, что документально обеспечивается проектной деятельностью — проектированием (постарому - проектно-сметной документацией) Проектировщик из уже готовых изделий, по утвержденным нормам и правилам, под разраб-танную технологию, из оговоренных материалов документально обеспечивает возможность получения продукта (продукции) с оговоренными свойствами при требующихся экологических ограничениях. создавая тем самым техническую систему, отличающуюся от изделия, какой бы сложности ни были данные единица техники, здание, сооружение.

Группа изделий одного вида, размещенная проектировщиком в конкретном цехе, может быть удачным техническим решением, и тогда оно получает все большее распространение (и наоборот). Например, новая техника меняет прокатку, новая технология — получение легированных сталей, новый материал, например, порошки, принципиально изменяет и изделия, и технологию их получения, и технику (сооружения), и состав выб-росов (экологию). В техноценозе происходит своеобразная борьба за существование. Предполагается, что проектировщик оценивает тенденцию. Подчеркнем необходимость во всех случаях организации обратных связей: проект — его осуществление — строительство — эксплуатация — анализ результатов для использования в следующем проекте. Проектировщику и менеджеру следует формировать свой образ объекта (поэтапный или окончательный), уметь его формализовать, создавая тем самым индивидуальный банк данных, а обращаясь в Интернет — сравнить (оценить) данное техническое решение, производство (цех).

В результате функционирования предприятия происходит коллективная оценка изделия (техники, технологии, материала, продукции, отхода) как вида, оценка проектных решений, отражающая процесс объективации вектора научно-технического прогресса. Действует своеобразный контроль, на основании которого происходит информационный отбор: создается мнение о работоспособности изделия, о необходимости снятия его с производства и т.д. Это мнение материализуется (закрепляется) в документе. Документ или сохра-няется (тогда изделия продолжают выпускаться, и прежние технические решения сохраняются), или в него вносятся изменения (индексация до-кументации), или аннулируется (выпуск изделий прекращается), или выносится решение о проведении новых исследований и создании нового документа (НИОКР). Время течет, даже если за один цикл не произошло изменений в выпуске изделия. Поэтому каждый цикл квазистационарен.

Процесс собственно проектирования объекта строительства в общем случае состоит из двух этапов: 1) разработки проектной документации в составе Технико-экономического обоснования (Проекта, Утверждаемой части Рабочего проекта, Бейсикпроекта) строительства; 2) составления Рабочей документации для строительства. Подготовка Рабочей документации произво-дится на основании утверждённого ТЭО (Проекта, Рабочего проекта, Бейсик-проекта) - далее Проекта. Для объектов по проектам массового и повторного применения, для технически несложных объектов — на основании утвержденных Обоснований инвестиций.
Будем называть в дальнейшем прогнозным проектированием комплекс вопросов, решаемых для предприятия (региона, отрасли) на два-три года, на 5, 10 лет и более (третья узловая точка научно-технического прогресса). Отметим, что традиционно на государственном уровне вопросы, относящиеся к конструированию, рассматривались в разделе «Ускорение научно-технического про-гресса и развитие науки», касающиеся проекти-рования — в разделе «Капитальное строительство», учитывающие прогнозное проектирование - в разделе «Совершенствование управления народным хозяйством». Необходимо во всех случаях чётко отделять проектирование от конструирования и выделять прогнозное проектирование (это — разные виды человеческой деятельности, которые требуют разной инженерной подготовки и разных навыков в последующей работе).

Таким образом, проектирование, понимаемое максимально широко, подразделяется на конструирование, обеспечивающее проектно-конструк-торскую и технологическую документацию, обусловливающую выпуск изделия (техники, техно-логии, материала, продукции, отхода); проектирование, обеспечивающее выпуск проектно-сметной документации для объектов инвестиций — капитального строительства, реконструкции и технического перевооружения; прогнозное проектирование, решающее перспективные вопросы развития отрасли (предприятия), города (региона) и сбалансированно определяющее необходимые ресурсы для функционирования каждого предприятия (производства, цеха). Настоящая книга в основном посвяшена второй узловой точке научно-технического прогресса, в меньшей степени — третьей и не касается первой.

Практическое значение предлагаемого определяется количественными отношениями, которые могут интуитивно реализовываться проектировщиком, и пределами регулирования (критериями оптимизации). Первое — это размеры партий продукции, соотношение между мелкими и крупными предприятиями, агрегатами, зданиями, сооружениями. Второе касается рядов выпускаемых изделий Быстрая замена производства, смена оборудования неизбежны. Для новой продукции каждый раз нужно выбирать тот или иной шаг увеличения существенного параметра (типажа конструкций и машин, ряда вооружений, деталей, запасных частей).

Системы машин можно создавать на основе рядов предпочтительных, например десятично-геометрических, чисел, отражая интересы НИОКР и заводов-изготовителей. Вопрос об объеме выпуска каждого вида (типопредставителя) открыт. Теория дает ответ, предсказывая, в частности, что уменьшение параметра не означает обязательного увеличения объема выпуска. Это важно при определении малотоннажных объемов (ликвидация монополизма подразумевается).

Рост выпускаемых видов и разновидностей новых изделий, все ускоряющаяся замена новых изделий новейшими являются одним из следствий научно-технической революции. Есть несколько причин этого явления, называемого вариофикацией.
1) выпуск принципиально нового, занимающего незанятую «экологическую» нишу;
2) замена выпускаемой продукции, существующей технологии на новую и новейшую (наиболее типичный случай);
3) увеличение разнообразия изделий внутри изготавливаемого семейства и выделение в нем новых рядов;
4) усложнение самого изделия и его составляющих — комплектующих узлов и деталей;
5) качественное изменение уровня технологии, необходимой для выпуска продукции;
6) ужесточение и увеличение разнообразия требований к исходным материалам (например, особо чистые);
7) жесткие ресурсные, особенно энергетические и экологические, ограничения, вынуждающие разнообразить выпуск и ставить его в соответствие ограничению. В условиях ускорения научно-технического прогресса вариофикация как явление неизбежна. Она диалектически противоречива, имея и отрицательные стороны, проявляющиеся в росте затрат, связанных с разработкой и освоением нового, в росте текущих издержек при эксплуатации.

Что касается диверсификации производства, то это также неизбежный процесс, на который следует ориентироваться проектировщику при выборе техники, технологии, материалов, чтобы повысить эффективность предприятия в целом за счет увеличения разнообразия выпускаемой продукции, напрямую не относящейся к металлургической (выпуск холодильников Новолипецким металлургическим комбинатом). Диверсификация может быть связана с вариофикацией как инновация, а может быть и не связана с ней, если заимствовать технологию для выпуска известного продукта.

Наконец, третья, совершенно независимая проблема — ассортица у потребителя. (На одном из трубных заводов в одном цехе насчитывалось 10 кранов одинаковой грузоподъемности и с одинаковыми пролетами семи заводов-изготовителей, поставивших разные редукторы, двигатели, пусковую аппаратуру.) Средняя повторяемость 100 тыс. двигателей, отремонтированных в черной металлургии, составляла 4,6. В черной металлургии СССР было задействовано 208 коксовых печей 94 видов, 171 агломашина 20 видов, 123 доменных печи 49 видов (рис. 1.3); 567 сталеразливочных агрегатов 126 видов и 360 прокатных станов 149 видов. Мы не рассматриваем здесь разнообразие (ассортицу), представление о котором дает кривая рис 1.3, а лишь констатируем факт.

Согласно теории техноэволюции, соотношение элементов, образующих систему, увеличение разнообразия выпускаемого (варификация), сосредоточение разного в одном месте и времени — ассортица отражают одну и ту же закономерность.

Первый ключевой вопрос - ассортица: все, что создается, появляется у потребителя, который делает оценку, отбор по-разному (скрытно, открыто), но каждый раз — преследуя свой личный интерес и реализуя закон информационного отбора, определяющий техноэволюцию: любой документ изменяется; видов создается больше, чем есть свободных ниш: изделия ведут борьбу за существование при ограниченности ресурсов; в процессе эксплуатации создается мнение. что изделие данного вида (техническое решение) лучше/хуже; незакрепленная информация документируется и превращается в программу; документ утверждается и становится действующим для изготовления изделия.

Другой ключевой вопрос — об информации. Выделение документа, создание единой терминологии и обозначений, оформившихся во времена Ньютона — Максвелла — Менделеева, характеризуют то стремительное развитие, которое началось и развивалось с научно-технической революцией (сейчас термин стал мало употребителен: оказалось, что ускорение продол-жается). Закон информационного отбора от-личается от естественного только тем, что информация закрепляется, т. е. документируется и становится источником принятия решений. Это третья узловая точка научно-технического прогресса — оценка цикла и принятие технического решения на перспективу. Мы должны посмотреть, каким образом изделия технически реализовывались, хорошо или плохо они при-жились, и дать команду на документ. Цикл замкнулся.

Можно определить узловые точки следующим образом:
1) документ, определяющий создание изделия (техники, технологии, материала, продукции, экологии);
2) документ, обес-печивающий построение техноценоза и его функционирование;
3) информационный отбор - реализация изменений, вносимых в документ на изготовление изделия, и принятие решений на перспективу.

Соответственно следует различать:
1) конструирование (и проектирование) изделий;
2) проектирование ценозов, включая проектно-сметную документацию;
3) прогнозное проектирование и планирование.

Первая узловая точка есть, собственно, ком-плекс вопросов, определяющих открытия и изобретения, создание новых изделий (техника, технология, материалы, продукция, экологическая защита), конструкторский документ на изготовление изделия есть конечный результат фундаментальных и прикладных исследований; опытно-конструкторских разработок, инженерных и производственных изысканий, находок отдельных изобретателей. И управлять нужно именно конструкторским документом.

Вторая узловая точка — создание и поддержание функционирования техноценозов — опирается на проектирование как вид деятельности. Всё большая часть проектной деятельности (проектный анализ, прогноз, оптимизация решений) становится творческой. Научное построение техноценозов позволит избегать случаев, когда новые машины, технологии, материалы не увязаны с окружением, «не вписываются», требуя специальных знаний, новых навыков. Иначе — «не задействуются», выбрасываются, разукомплектовываются.

И, наконец, третья узловая точка — оценка цикла, информационный отбор. Сейчас отсутствуют систематические сведения о результатах функционирования изделий каждого вида (необходим своеобразный штрих-код, появление которого для части продукции, собственно, и решило проблему). Обратная связь нарушается: изделие выпущено, а вопрос, насколько оно соответствует требованиям потребителя, далеко не всегда проясняется. Пока аннулирование документации на изготовление изделия, внесение изменений в документ для улучшения модели, сохранение документа без изменения для продолжения выпуска, обоснование необходимости создания нового документа выпол-няются, не всегда опираясь на результаты работы изделия в конкретных техноценозах.

Систематический анализ массовых данных создаст предпосылки воздействия на документацию, запускающую изделие в производство. Обобщение результатов внедрения изделий в техноценозы открывает путь повышению эффективности исследований, четкому формулированию целей создания инноваций, целесообразным инвестициям. Инженеру, чтобы стать высококвалифицированным проектировщиком, необходимо собирать сведения - данные по всем объектам, как непосредственно относящимся к специальности, так и к смежным, для создания информационного банка личных знаний, позволяющих осуществлять анализ, оценку и информационный отбор.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002