Развитие технических средств

Вся история развития техники есть история последова­тельного замещения трудовых функций человека тех­

ническими средствами, ка может включать в

ную, технологическую,

Трудовая деятельность челове- себя пять функций: транспорт­энергетическую, контрольно-ре-

гулирующую и принятия решения.

Простейшей из этих функций является транспортная функция, то есть перемещение в пространстве твердых, жидких и газообраз­ных тел. Технологическая функция является более сложной, и ее назначение состоит в изменении предмета труда. Под изменением предмета труда понимаются самые разнообразные изменения гео­метрической формы (обработка резанием, обработка давлением и т. д.), структуры (обжиг, закалка, полимеризация и т. д.), соста­ва материала (цементация, окисление и т. д.) и другие. Перемеще­ние и изменение предмета труда возможны лишь при затрате энер­гии, поэтому при проведении любого процесса должна быть осуще­ствлена энергетическая функция. Контрольно-регулирующая фун­кция человека обеспечивает необходимое течение и заданные ре­зультаты процесса труда. Эта функция проявляется как форма связи объективного процесса труда и функции человека по принятию решений, назначение которой состоит в осмысливании процесса, в выработке задания и анализе результатов.

На ранних стадиях развития общества все пять указанных функций выполнял человек. Силой собственных мышц он при­водил в действие простые орудия и, осуществляя контроль за

процессом, целесообразно изменял предмет труда в соответствии с ранее обдуманным назначением. Технический прогресс нашел свое выражение в последовательной передаче трудовых функ­ций человека орудиям труда и, следовательно, в преобразова­нии функций трудовой деятельности человека в функции тех­нических средств.

Первой функцией, для выполнения которой были созданы тех­нические средства, была функция по подъему и перемещению грузов.

Применение подъемно-транспортных средств производило в древности большое впечатление. Транспортные и подъемные ус­тройства послужили античным ученым материалом для разра­ботки первых теоретических положений механики — теории рычага, наклонной плоскости, полиспаста.

Первым механическим двигателем, заменившим человека в исполнении энергетической функции, было водяное колесо. Энер­гия потока воды с помощью водяного колеса превращалась в энер­гию вращения вала, которую использовали для привода различ­ных устройств. Необходимость в замене мускульной энергии че­ловека силами природы прежде всего возникла при осуществле­нии энергоемких процессов дробления материалов, подъема гру­зов, водоподъема, и именно здесь водяное колесо применялось достаточно часто. Энергетическую и транспортную функции, яв­ляющиеся простейшими функциями человека и животных, уда­лось ранее всего заменить природными силами.

Одна из ранних технологических машин — водяная мельница — занимает особое место в развитии орудий производства. Водяная мельница, применявшаяся еще в I в. до н. э., знаменовала появле­ние первой технологической машины с механическим приводом. Это техническое средство выполняло энергетические и техноло­гические функции, освободив от них человека. В водяной мель­нице уже был заложен принцип машинного производства. В ее конструкции ясно обозначены три механизма: двигательный, пе­редаточный и рабочий. В дальнейшем каждый из механизмов в своей многовековой эволюции превратился в самостоятельные технические средства — механический двигатель, разветвленную передаточную установку и технологическую машину.

В развитии технологических машин можно выделить три на­правления.

Другой класс машин возник как результат передачи орудий из рук рабочего соответствующим механизмам, которые своими кинематическими связями обеспечили необходимые движения и их взаимодействие. К этому классу машин относятся токар­ные, сверлильные и другие металлообрабатывающие станки, а также многие деревообрабатывающие станки.

Машины, применение которых ознаменовало техническую ре­волюцию конца XVIII — начала XIX столетия, принадлежат к третьему классу машин. Эти машины заменили человека в вы­полнении технологической функции, исполнявшейся ранее не­посредственно руками и пальцами рук — естественными оруди­ями человека. Прядильные машины и ткацкие станки являют­ся представителями этого класса машин.

Применение технологических машин послужило толчком к становлению и широкому распространению универсального па­рового двигателя.

Техническая революция конца XVIII — начала XIX в., начавшаяся с создания технологических машин для тек­стильной промышленности, завершилась применением технологических машин в машиностроении, ибо «круп­ная промышленность должна была овладеть характер­

ным для нее средством производства, самой машиной, и производить машины с помощью машин. Только тогда она создала адекватный ей технический базис и стала на свои собственные ноги».

Разнообразные технологические машины и паровой двига­тель, который может иметь практически неограниченную мощность, обладает свойством универсальности по техничес­кому применению и независимостью от локальных условий, позволили создать новый тип промышленного предприятия — механизированную фабрику, оборудованную системой машин. В своем наиболее развитом виде техническое оснащение капита­листического машинно-фабричного производства представляло

собой совокупность технологических машин, приводимых в дей­ствие от одного центрального парового двигателя через разветв­ленную сеть передаточных механизмов.

Таким образом, к концу XVIII в. была создана система тех­нических средств, которая значительно расширила технические возможности человека и повысила производительность ero""τpy- да. Для выполнения энергетических, транспортных и технологи­ческих функций были созданы разнообразные и достаточно на­дежные технические устройства. Началось становление механи­зированных предприятий в разных отраслях промышленности.

Механизация трех трудовых функций человека означала сня­тие с производственного процесса ограничений, накладываемых человеком как непосредственным исполнителем ряда операций. Это позволило значительно интенсифицировать производственный процесс, который теперь строился по объективному принципу.

Из самого определения труда как целенаправленной деятель­ности человека следует, что функции наблюдения и контроля обязательны для любого производственного процесса, независи­мо от степени развития орудий труда. Выполняя трудовой про­цесс, человек следил непрерывно за ходом и результатом своих действий.

В механизированном производстве человек не освобождается от функции регулирования и наблюдения за процессом. Конт- рольно-регулирующая функция человека не только не сокраща­ется, а, наоборот, непрерывно расширяется и усложняется по мере увеличения числа единиц технологического и энергетического оборудования, с применением все более разнообразных и специ­ализированных приемов и методов обработки.

Освобождение человека от непосредственного выполнения кон- трольно-регулирующей функции в производственном процессе и создание технических, «независимо» от человека действую­щих систем контроля, является новым этапом в развитии техни­ческих средств.

История автоматов уходит в глубь веков и начинается со вре­мени изготовления и применения ловушек. Первые сведения об

автоматах содержатся в работах Герона Александрийского (пред- положителвно I в. до н. э.) «Пневматика» и «Механика». Герон описал автоматв1, созданнв1е им самим и древнегреческим меха­ником Ктесибием (около И —I вв. до н.э.): пневмоавтомат для открв1вания дверей храма при зажигании жертвенного огня, во­дяной орган, механический театр марионеток, прибор для изме­рения протяженности дорог, устройство для продажи священной воды. В средние века были созданв1 «андроиднв1е» (человекопо- добнв1е) автоматв1. В XIII в. немецкий философ-схоласт и алхи­мик Алвберт фон Болвштадт построил «железного человека» — робота для открв1вания и закрв1вания дверей. Интереснв1е андро­иды бв1ли созданв1 в XVII-XVIII вв. — механические писец, ху­дожник, пианистка и др. Великолепный «театр автоматов», по- мещенный в «часах яичной фигурв1», бвы построен в XVIII в. русским механиком-изобретателем И.П. Кулибиным(1735- 18 18). Каждый час в корпусе яйца распахивалисв дверцв1, за ко­торыми двигалисв фигурки.

Появление промвнпленнв1х автоматов относится ко второй по­ловине XVIIIB. Первыми промышленными автоматическими ус­тройствами были регулятор уровня воды в котле паровой машины ( 1 765) И.И. Ползунова (1728 — 1766) и регулятор скорости враще­ния вала паровой машины (1 784) Д. Уатта (1736—1819). Позднее (1804—1808) была создана система программного управления от перфоленты ткацким станком Ж. Жаккара(1752-1834).

Создание производственных автоматов, выполняющих основ­ные и вспомогателвные движения в процессе всего рабочего цик­ла без какой-либо помощи со стороны человека, означало переда­чу ряда функций (в том числе и регулирующей) техническим средствам. Система автоматических машин стала способна обес- печиватв максималвную автоматизацию технологических процес­сов в различных отраслях хозяйства.

Широкое исполвзование автоматизации стало совершенно не­обходимым на современном этапе развития техники. С помощью

автоматики люди овладевают новыми процессами и явлениями, недоступными непосредственному восприятию человека. Сила и напряжение электрического тока, высокая и низкая температу­ры, плотность магнитного и электрического полей, большие ско­рости и сложные зависимости параметров процессов вышли за границы возможностей непосредственного контроля и регулиро­вания со стороны человека и переданы соответствующим техни­ческим системам. Развитие процессов, протекающих на значи­тельном расстоянии от человека, вызвало становление систем ди­станционного управления. Между органами чувств человека и управляемым объектом в современных условиях помещается целая система технических средств контроля и регулирования.

С появлением электронных вычислительных машин начи­нается история технических средств, выполняющих наиболее сложные функции человека — функции принятия решения. Ма­шине передаются отбор, систематизация, классификация инфор­мации. Современные вычислительные машины выполняют не толь­ко вычислительные операции, но и осуществляют оценку и срав­нение получаемых результатов, выбирают наивыгоднейшие из про­считанных вариантов, последовательно выполняют математичес­кие и логические операции, задаваемые программой.

Таким образом, основная закономерность в развитии техни­ческих средств заключается в создании человеком различных устройств, представляющих собою искусственную функциональ­ную модель естественных органов человека. И как ни многооб­разны материалы, из которых сделаны технические средства, структура и форма отдельных элементов, типы связи и протека­ющие процессы, основное назначение орудий труда сводится к выполнению функций, ранее принадлежащих человеку, то есть к замене человека в выполнении одной или совокупности трудо­вых функций.

В историческом процессе происходило замещение техникой следующих функций человека:

1. Функция непосредственной обработки -» Орудия ручного

предмета труда труда

2. Функция управления орудием и ->Машины

и транспортная функция

3. Энергетическая функция —>Двигатели

4. Функция контроля и управления ->Техника управления машинами, технологическими

процессами, производством в

целом

5. Функция обработки информации ->Элетронно-вычисли-

и принятия решений тельная техника

До сих пор, в основном, речь шла о технике, применяемой в процессе производства. Наряду с производством в обществе су­ществуют другие виды деятельности, которые имеют свою спе­цифическую технику. Это военная техника; техника транспорта и связи; техника науки; техника образования; техника бытовая; спортивная техника; медицинская техника и т. д.

Уровень развития техники определяет производительность труда в обществе, что оказывает влияние на все стороны обще­ственной жизни: социальную структуру, политическую органи­зацию, духовную жизнь. В свою очередь, развитие техники ока­зывается зависимым от господствующих социальных отношений, государственной политики, уровня развития науки.

Взаимоотношение науки и техники. В настоящее время раз­витие науки является одним из главных условий развития тех­ники. Можно выделить три основных точки зрения на взаимоот­ношение науки и техники в обществе. Первая — утверждается определяющая роль науки, а технику воспринимают как при­кладную науку. Это модель взаимоотношения науки и техники, когда наука рассматривается как производство знания, а техни­ка — как его применение. Такая модель — достаточно односто­роннее отражение реального процесса их взаимодействия.

Другая модель — взаимовлияние науки и техники, когда они рассматриваются как независимые, самостоятельные явления, взаимодействующие на определенных этапах своего развития. Утверждается, что познанием движет стремление к истине, тог­да как техника развивается для решения практических проблем. Иногда техника использует научные результаты для своих це­лей, иногда наука использует технические устройства для ре­шения своих проблем.

Третья модель утверждает ведущую роль техники: наука развивалась под влиянием потребностей техники. Создание тех­ники определялось нуждами производства, а наука возникает и развивается как попытка понять процесс функционирования тех­нических устройств. Действительно, мельница, часы, насосы, па­ровой двигатель и т. д. создавались практиками, а соответству­ющие разделы науки возникают позднее и представляют собой теоретическое осмысление действия технических устройств. На­пример, сначала был изобретен паровой двигатель, потом возни­кает термодинамика. И таких примеров множество.

Современная наука возникает как попытка понять действие технических устройств. Она исследует те природные законы, на основе которых работает техника. Позднее в науке происходит

разделение на науки технические, исследующие проблемы тех­ники, и науки о природе, исследующие природные процессы.

Наука длительное время, почти до конца XIX века, шла вслед за техникой. Технику создавали практики-изобретатели. Часов­щик Уатт изобрел паровую машину, цирюльник Аркрайт — пря­дильную машину, рабочий-ювелир Фултон — пароход. Первые паровые машины были построены мануфактурными и ремеслен­ными способами. Вначале наука изучает те механизмы — мельни­цы, двигатели, насосы, — которые изобретены практиками. Соб­ственно, развитие естествознания до середины XIX века — это «из­влечение» законов природы из машин, механизмов, технологий.

В конце XIX века ситуация изменяется. Целые отрасли про­мышленности создаются на основе открытий науки: электротех­ническая, химическая, различные виды машиностроения. Ис­тория изучения электричества и магнетизма представила пер­вый пример, когда на основе комплекса научных работ была со­здана промышленность достаточно крупного масштаба и научное исследование превратилось в инженерную практику.

Особенно ярко это проявилось в деятельности американского изобретателя Т. Эдисона(1847-1931). Он основал в 1876 г. пер­вую в США исследовательскую лабораторию, перед которой с самого начала была поставлена задача создания разработок, не­обходимых для практики. В этой лаборатории, дававшей еже­годно десятки различных изобретений, теоретические исследо­вания доводились до стадии промышленной разработки и эксп­луатации. Вслед за Эдисоном крупнейшие промышленные ком­пании США стали создавать свои исследовательские лаборато­рии: в 1893 г. — «Истмэн Кодак», в 1895 г. — «Б.Ф. Гудриг», в 1900 г. — «Дженерал электрик».

В настоящее время, сто с лишним лет спустя, создание новых видов технических устройств не может не опираться на научные исследования и разработки. В современной науке есть отрасли, непосредственно связанные с разработкой новой техники, и от­расли, ориентированные на фундаментальные исследования. В целом это единая сфера деятельности, обозначается в статис­тических справочниках как «Научные исследования и опытно­конструкторские разработки» (НИОКР).

Все сказанное позволяет сделать вывод о тот, что взаи- тоотношения науки и техники изтенялисъ в историче- скот процессе. В докапиталистическот обществе преоб­ладали ручные орудия труда. Ученые не обращались к

решению практических проблет. В период становления и развития капитализма производство начинает разви­ваться на технической основе. Создаются разнообразные ташины и механизмы, заменяющие труд рабочего. Со­временная наука возникает из стремления понять рабо­ту механических устройств. В дальнейшем происходит обособление технических наук и наук о природе, но сохра­няется их тесная взаимосвязь и взаимовлияние. Совре­менная наука и техника также находятся в процессе по­стоянного взаимодействия. Технические проблемы сти­мулируют развитие науки, научные открытия, в свою оче­редь, становятся основой создания новых видов техники.

6.7.