Майстер-клас «Технологія проектної діяльності: метод проектування „Дзеркало прогресивних перетворень”. тривалість виконання проекту

При переході до технологічної освіти змінюється та понятійний апаратдисциплін трудової підготовки Тому вчителю необхідно освоїти основні поняття технології та грамотно використовувати їх при підготовці та проведенні занять.

Основним теоретичним становищемв освітній галузі Технологія визначення поняття «технологія».

Термін «технологія» походить від грецького «техні» - мистецтво, майстерність, уміння та «логос» - слово, вчення, наука. У Стародавню Греціютерміном «техні» позначали процес та результат діяльності, які відрізнялися найкращим порядкомдій, які призводять до оригінального високоякісного результату. На філософському рівні «технологію» визначають як вчення про найкращу (оптимальну) діяльність, як про процес, так і про її результати

Саме поняття «технологія» донедавна трактувалося як сукупність знань про способи та процеси обробки та переробки матеріалів. Останнім часом сфера застосування технології, як уже зазначалося, значно розширилася, як об'єктивна реальність технологія є інтегрованою системою життєзабезпечення людини та суспільства, тому тепер до технології відносять усю сукупність методів та засобів впливу на матеріальний світта її перетворення. Технологію почали розглядати і як науку «про перетворення та використання матерії, енергії, інформації за планом людини».

У школі Технологія – інтегративна освітня область, що синтезує наукові знанняз математики, фізики, хімії, біології та ін., що показує їх використання в промисловості, енергетиці, зв'язку, сільському господарстві, транспорт та інші напрямки діяльності людини .

Різноманітність визначень, які говорять про технологію як про вид діяльності, як про науку, як про спрямований процес, як про спосіб діяльності дозволяє зробити висновок про те, що її можна розглядати у вужчому сенсі - на емпіричному рівні. І тут технологія є окремі ланки перетворювальної діяльності – микроструктуры. Вишикуючись у логічний технологічний ланцюжок, вони утворюють цілісний технологічний процес (виготовлення салату, виготовлення фартуха, виготовлення м'якої іграшки та ін.).

Специфічний людський спосібставлення до світу, що передбачає залучення людини у процес цілеспрямованого творчого перетворення світу, розглядається зазвичай як діяльність. Технологію у звичайному тлумаченні і розуміють як перетворюючу діяльність людини . У зв'язку з цим серед базових у технологічній освіті розглядають поняття «діяльність».

Аналіз характеру та сфер діяльності людини показує, що вона в сучасному суспільствістає дедалі впорядкованішою і раціональної, тобто. технологічною. Від сучасної людини, як суб'єкта діяльності, потрібно дедалі більший рівень розвитку його здібностей та вміння використовувати їх у сфері побуту, дозвілля, послуг тощо.

Перетворенняу широкому розумінні - це зміна, перехід на краще. Під перетворенням на технології розуміють процеси, у яких змінюється форма чи зовнішній вигляд і Фізичні властивостіматеріалу. Процес перетворення можна як окремі ланки процесу виробництва - від видобутку сировини до отримання з нього готового продукту. Процес перетворення має усі компоненти діяльності. Результатом цієї діяльності у школярів є нові знання та уявлення про виробництво. Наочно процес перетворення можна у вигляді схеми (Рис. 1).

Технологічну діяльність можна розглядати на різних рівнях: у сферах виробництва – професійний рівень; на етапі підготовки до продуктивної праці – допрофесійний рівень; на етапі появи та розвитку зародків технологічної діяльності - початковий рівень, що відповідає дошкільному та молодшому шкільному віку.

На початковому рівні технологічна діяльність формується з прикладу перетворення доступних матеріалів, заготівель, інформації, виготовлення об'єктів праці за допомогою доступних засобів праці, в процесі якої засвоюється логіка побудови конкретних технологічних процесів та технологічні знання, уміння та навички.

Якщо розглядати поняття «технологія» у сенсі, то терміни «перетворювальна діяльність» і «технологічна діяльність» можна використовувати як синоніми.

Технологічна діяльність має свої відмінні характеристики. Найбільш характерні рисиїї виділив Є.М. Муравйов. Перерахуємо найважливіші їх.

Першою суттєвою рисою технологічної діяльності є свідома доцільність. Доцільність технологічної діяльності визначається потребою у даному продукті праці.

Друга істотна риса, у зв'язку з цим, полягає у виробництві конкурентоспроможного продукту праці.

Третьою рисою технологічної діяльності є екологічна доцільність, тобто оцінка діяльності людей з погляду безпеки праці та охорони навколишнього середовища.

Четверта характеристика – економічна доцільність. p align="justify"> Плануючи технологічну діяльність необхідно враховувати всі витрати і співвіднести їх з передбачуваними доходами.

Отже, доцільність - це головний і характерна ознакатехнологічної діяльності

Спираючись на теорію діяльності та, враховуючи перелічені ознаки, можна уявити структуру технологічної діяльності (Рис. 2). У структурі технологічної діяльності, таким чином, можна виділити компоненти, притаманні будь-якийіншої діяльності:

1) мотивація діяльності та виділення орієнтирів діяльності (орієнтовні, технологічні дії);

2) виконання діяльності, тобто. перетворення виконавцем найоптимальнішим способом предметів праці з допомогою відповідних засобів праці (виконавчі, технічні дії);

3) оцінка результатів праці (дії контролю та дії корекції).

Аналіз понять «виробничий процес» та «технологічна діяльність» дозволяє уявити компонентну структуру найпростішого технологічного процесу (Рис.3). Ця схемавідображає лише загалом логіку організації найскладнішого виробничого процесу. Розглянемо, як технологічна діяльність реалізується у межах виробництва товарів споживання.

Будь-який виробничий процес, пов'язаний із перетворенням, має дві частини – технологічну та трудову. Та частина виробничого процесу, яка передує безпосередньому виконанню трудових рухівта дій представляє його технологічну частину ( організаційний чи орієнтовний компонент технологічної діяльності).

Головною метою технологічної частини виробництва є його організація, вибір оптимальних способів, методів та прийомів перетворення предметів праці на продукти споживання ( постановка цілей, вибір дій, які потрібно виконати, визначення способів та засобів досягнення цілей).

Діяльність з організації технологічного процесу представляє її мотиваційну, цільову частину створення об'єкта праці, тому включає три елемента.

· Подання про виконання майбутніх дій, яке формується на основі виділення орієнтирів діяльності. Даний компонент включає аналіз зразка майбутнього виробу або його зображення у вигляді креслення, схеми, малюнка, що дає можливість виділити орієнтири майбутньої перетворювальної діяльності.

· Конструювання орієнтовної основи, що формується на основі розробки методу здійснення майбутньої діяльності. Цей компонент включає планування роботи, розробку необхідного технічного обладнанняпроекту створення об'єкта праці.

· Кодування та декодування інформації, що здійснюється на основі моделювання майбутніх дій. Даний компонент включає імітацію майбутніх дій за допомогою їх опису, оповідання, інструктування або показу.

Отже, реалізації цієї частини процесу виробництва необхідно освоїти політехнічні, конструкторсько-технологічні, загальнотехнологічні, тобто. універсальні знання та вміння.

Технологічний процес можна розглядати як основну частину процесу виробництва безпосередньо пов'язану з перетворенням продукту виробництва на продукт споживання. Він складається з переходіввід однієї трудової операції до іншої, які, у свою чергу, складаються з трудових рухів та дій.

Сукупність дій, що здійснюються виконавцем у процесі створення матеріальних цінностейабо при виконанні певних функційв інших сферах людської діяльностіназивають трудовим процесом. Таким чином, частина виробничого процесу, в якій відбуваються дії щодо перетворення предметів праці знаряддями праці, відноситься до його трудової частини ( виконавчому (технічному) компоненту). До предметів праці відносять сировину, матеріали, заготівлі тощо. До знарядь праці відносять верстати, інструменти, пристосування та ін До продуктів споживання, відповідно, - конкретні готові вироби. Для реалізації трудової частини процесу виробництва необхідно освоїти політехнічні та технологічні знання, загальнотрудові та спеціальні вміння.

Усі частини технологічного процесу будуються на основі ясного уявлення про результат діяльності та постійного контролю та оцінкийого елементів, як у завершальному етапі, і на проміжних етапах процесу виготовлення об'єктів праці, оскільки неточні на виробництві призводять, зрештою, до виготовлення бракованої продукції. Для реалізації цієї частини процесу виробництва необхідно освоїти знання з дизайн-специфікації (норми та вимоги щодо виготовлення конкретних об'єктів праці), способи контролю та оцінки діяльності.

Кожна частина виробничого процесу ділиться більш дрібні ланки, потребують освоєння різноманітних методів і прийомів праці. Аналіз навчальних та методичних посібників з трудового навчання та технології показує, що такі поняття як метод, прийом, спосіб, дія, рух, операції у різних посібниках трактуються неоднозначно.

Розглянемо цікаві для нас докладніше.

Трудовим прийомому виробництві називають сукупність закінчених трудових дій, що виконуються без перерви та мають приватне цільове призначення для здійснення операцій.

Як пояснюють автори «Дидактики технологічної освіти», методи, способи та прийоми, виражають закономірності та правила виконання трудових рухів та операцій, а не сам їхній хід, тому їх слід розглядати при характеристиці технологічної частини виробництва, а не трудової. З позиції образу виконання дій, прийом є не компонентом процесу дії, а форму його здійснення, яка може бути виражена в розумовому плані або у вигляді відповідного опису дій конкретного суб'єкта. Тому, оволодіти прийомом виконання дії людина може, не роблячи самої трудової дії, лише імітуючи його.

У різних умовах праці однакові за цілями операції та різними людьми здійснюються за допомогою різних прийомів. Індивідуальні прийоми праці можна як як дії конкретного виконавця, а й як узагальнений опис правил і порядку виконання, у яких можна знайти відмінні і подібні характеристики, які в різних виконавців мають незначні відмінності. Такий об'єктивований опис прийомів праці називають способом праці, Ідеальною програмою, планом здійснення будь-яким виконавцем діяльності, яка дозволить оптимально виконати відповідний перехід, технологічну операцію або технологічний процес.

Спосіб праці визначає види, поєднання та послідовність складової творчої діяльності будь-якого виконавця. Повна сукупність способів праці в заданих умовах і складає методику праці.

Отже, можна сказати, що сукупність прийомів технології виступає як сукупність методів, тобто шляхів, способів досягнення поставлених цілей, руху вперед, технологія визначається ефективністю цього і оптимальністю обраних шляхів і способів.

Трудовою операцієюназивають елемент трудової діяльності, спрямованої на досягнення конкретної мети. Предметом трудової операції є трудовий прийом, трудові рухи та дії робітника, раціоналізація його праці.

Технологічною операцієюназивають частину технологічного процесу, безперервно виконувану на тому самому робочому місці, при обробці одного і того ж продукту виробництва. Предметом технологічної операції є деталь, зменшення витрат за її обробку.

Трудовим рухомназивають одноразове і однорідне безперервне переміщення всього робітника або його корпусу, ніг, рук, кисті рук і пальців з метою взяти, перемістити, поєднати, звільнити предмет чи потримати його може спокою.

Трудовою дієюназивають здійснення комплексу трудових рухів, що здійснюються без перерви одним або декількома робочими органами людини. рухів чи дій (уміння). Ця різниця не суперечить один одному, а є взаємним доповненням та різним етапом у розвитку умінь.

У початкових класах діти що неспроможні ще брати участь у реальних умовах виробництва. На уроках технології неможливо здійснити процеси видобутку і переробки сировини у виробничих масштабах. Тому, виробничий процес цьому етапі трудової підготовки, розглядають на емпіричному рівні, тобто. як найпростіший технологічний процес. На уроках технології вчителю надається можливість моделювання лише окремих компонентів процесу виробництва.

Успішне здійснення навіть найпростішого технологічного процесу залежить від досвіду творчої діяльності. Він являє собою знання про технологічний процес, засоби та організацію праці, здатність людини зіставити свої знання та навички з заданими умовамита засобами праці, передбачати відхилення в технологічному процесі та усунути їх для отримання найкращих результатів.

Контрольні питання.

1. Що є головною ланкою у технології?

2. Чому поняття «технологічна діяльність» та «перетворювальна діяльність» можна розглядати як синоніми?

3. Назвіть суттєві риси технологічної діяльності.

4. Що називають об'єктом праці та предметом праці?

5. Назвіть основні частини виробничого процесу та дайте їм коротку характеристику.

3.1. Циклічність перетворень

Перетворювальна діяльність людського суспільствабезперервно розвивається завдяки, по-перше, прагненню людей задовольнити потреби, що постійно зростають, і, по-друге, за рахунок внутрішньої генетично і соціально зумовленої здатності людини до діяльності, в т.ч. інноваційного характеру

Технологічне перетворення забезпечує отримання придатного для вживання результату, що задовольняє певну потребу окремої людини, групи людей чи суспільства загалом. Потреби покупців, безліч темпи їх зростання відбивають розвиток нашого суспільства та грунтуються на результатах діяльності, отриманих раніше.

Загальна схематехнологічного перетворення є сукупністю трьох етапів (рис. 12): формування результату перетворювального процесу(Етап А); побудова власне процесу перетворення (етап Б); здійснення перетворення (етап З) з метою отримання необхідного результату.

Формування образу результату дії перетворювальної системи здійснюється за певними правилами. Відмінною особливістю, що виділяє цю частину технологічного перетворення, є пошук засобу задоволення потреби та побудова його образу (облику) у вигляді будь-якої моделі (текстовий опис, графічне, звукове та візуальне уявлення, натурна модель або макет тощо). Засіб задоволення потреби може бути деякий технічний об'єкт, або метод. Об'єкти, що задовольняють безпосередні потреби людей, дуже різноманітні - колесо огляду та гойдалки, гребінець та тюбик губної помади, туфлі, капелюх та пальто, салат та біфштекс, тепло та світло у житлі, автомобіль, книга, картина, скульптура, музика тощо . Способи задоволення потреб також відрізняються великою різноманітністю: туристична поїздка або похід, спілкування у певній обстановці (вечеря, дискотека, перегляд кіно- та відеофільму), надання різного родупослуг тощо. За допомогою об'єктів і способів задовольняються не тільки безпосередні, але і кількісно технологічні (перетворювальні) потреби людей, що збільшуються, в інструментах, устаткуванні, виробничих машинах, будівлях, спорудах, а також, наприклад, у засобах приготування їжі, ремонту одягу, зберігання предметів споживання і догляду за ними тощо.

Мал. 12. Послідовність циклів та етапів технологічних перетворень:

А, Б, С – етапи; п-1, п, n+1 -цикли

Спільним для етапу формування образу результату перетворювальної системи і те, що у ньому вирішується завдання визначення кошти, що відповідає питанням: " Що потрібно створити у процесі перетворення? " Цей засіб відбиває потребу, яку потрібно задовольняти.

Побудова перетворювального процесу полягає у створенні образу системи, що включає дії та засоби, яка в конкретному реальному середовищі забезпечують перетворення вихідних ресурсів (матеріали, енергія, інтелектуальні та фізичні здібності персоналу, гроші) на необхідний результат (продукт), образ якого отримано на етапі А. Побудова перетворювальної системи так само як і побудова образу результату її дії можна віднести до розряду інформаційних перетворень, оскільки вони пов'язані з перетворенням вихідної інформації (інформація про потреби, інформація про досягнутий рівень техносфери, інформація про досягнутий рівень знань про природу, суспільство та людину) в проект , який також являє собою інформацію (нове знання та нові уявлення) як деяке приріст до наявного рівня ноосфери. Відмінність етапу побудови образу результату від етапу побудови перетворювальної системи полягає в тому, що перший орієнтований безпосередньо на якусь потребу, а другий на образ результату, що задовольняє цю потребу. При проектуванні перетворювальної системи потреба як така відходить другого план.

Проектування перетворювальної системи (етап Б) як і здійснення реального перетворення (етап З) пов'язані з одними й тими самими об'єктами і засобами. Однак при проектуванні ці об'єкти та засоби представлені у вигляді їх образів та уявлень, а в процесі перетворення об'єкти та засоби застосовуються у реальному вигляді.

Крім того, істотною принциповою відмінністю етапу формування перетворювального процесу від реального перетворення є те, що побудова перетворювальної системи починається з аналізу необхідного результату, а в реальному процесі – з вихідних ресурсів.

Взаємозв'язок етапів технологічного перетворення ось у чому. У момент часу t1 (для циклу n) у суспільстві виникає вирішення певної проблеми, яка полягає в нездатності існуючої техносистеми задовольнити бажання людей, їхню збільшену потребу. Таку проблему можна зарахувати до соціально-технічного протиріччя. Нове рішення, що виникло, за період часу t1 – t2 зусиллями фахівців відповідної галузі перетворюється на певний образ реального об'єкта (засобу або процесу), який здатний задовольнити потребу на високому рівні якості, тобто. здатний усунути протиріччя. Образ об'єкта може бути представлений у вигляді креслень, алгоритмів, схем, текстового опису. Образ об'єкта є проект задоволення потреби, а процес відшукання образу і надання йому конкретного виду є проектуванням засобу задоволення потреби.

У період часу t2 – t3 здійснюється підготовка до створення образу процесу перетворення у вигляді, наприклад, опису технологічних процесів, проектів організації, програм для обчислювальних машин та ін. .

Період t3 -t4 відповідає формуванню образу (проекту) перетворювальної системи, після чого починається підготовка реального перетворювального процесу в період t4-t5.

Реальний процес перетворення (виробництво) триває деякий період часу t5 – t6 до появи нового процесу, що його замінює. Момент часу t5 відноситься одночасно до закінчення етапу C n -i і початку етапу С n а момент часу t6 - до закінчення етапу З n і початку етапу З n +1 При цьому триває виконання етапів А і Б - уточнюються та вдосконалюються проекти засобу задоволення потреби та процесу його отримання.

Перехід від циклу n-1 до циклу n і далі до циклу n+1 відбувається або у зв'язку з відшуканням способу усунення суперечності, що загострилася, між потребою і якістю її задоволення, або у зв'язку з появою деякого піонерного рішення, що викликає до життя нову, що не існувала раніше потреба. Схема здійснення циклів технологічних перетворень аналогічна: етапи А,Б,З змінюють один одного у зазначеній послідовності; між етапами А, Б, Сіснують певні перехідні періодипротягом яких уточнюється результат попереднього етапу та здійснюється підготовка до виконання наступного; етап C n -1 закінчується одночасно з початком етапу Сn, а етап С n - з початком етапу C n +1; етап А виконується паралельно з виконанням етапів Б і С, а етап Б - з етапом С. Метою такого супроводу є безперервне уточнення та доповнення проектів перетворювальної системи та її результату у напрямку підвищення їх конкурентоспроможності на основі новонауково-технічних досягнень (винаходів і відкриттів, що з'являються знову). ). Виробництво засобу задоволення потреб (етап С) триває деякий час (t6-t7) "по інерції" незважаючи на те, що вже почалося виробництво високого рівня; момент часу t1 не можна вказати чи передбачити з прийнятним ступенем точності, оскільки поява нового вирішення будь-якої проблеми важко планувати, хоча такі спроби робляться постійно.

На додаток до сказаного необхідно відзначити, що між процесами проектування А та Б немає принципова відмінність- вони здійснюються за тими самими правилами. Різниця полягає в об'єкті проектування: в одному випадку (етап А) це засіб задоволення потреби, а в іншому (етап Б) – процес отримання цього засобу.

Циклічність перетворюючої діяльності може бути проілюстрована також за допомогою "S-діаграми" (рис. 13).

Puc. 13. Діаграма розвитку техносистеми: К- деякий характерний показник якості; Кмах - гранично можливий рівень якості аналізованої техносистеми; До вих -рівень якості задоволення потреби в момент t ucx появи техносистеми; I, II, III-періоди "народження", "бурхливого" розвитку та "згасання" техносистеми відповідно; а - точка перегину (dk/dt=0).

На певному етапі розвитку суспільства (ноосфери, техносфери) створюються передумови появи нового, невідомого раніше рішення чи нової, не існувала раніше потреби. У момент часу t ІСХ це нове рішення з'являється (винаходиться, наприклад, парова машина, токарний верстат, радіо, швейна голка, комп'ютер, соєві біфштекси, полімерна тканина, вакуумне та лазерне зварювання тощо). При цьому найбільш характерний параметр якості техносистеми (потужність, швидкість, калорійність, продуктивність, вартість, маса, термостійкість, електропровідність, міцність і т.п.), досягнутий на момент часу t вих. дорівнює Кисх..

Нове рішення, що з'явилося (засіб задоволення потреби та/або процес отримання цього засобу) проходить деякий період "адаптації" в реальній соціально-технічній обстановці - люди до нього звикають і вдосконалюють його. Цей період можна умовно назвати "народженням" техносистеми.

Етап інтенсивного розвитку техносистеми, що ґрунтується на новому технічному рішенні, пов'язаний з тим, що в суспільстві з'явилося розуміння його ефективності. Споживачі результатів дії техносистеми "бажають" їх мати, а фахівці, які створюють цю техносистему, здатні розвивати її. У результаті інтенсивного розвитку техносистеми її найбільш характерний параметр якості помітно збільшується.

Проте будь-яка техносистема має межу свого розвитку. Ніякі вдосконалення, хоч би якими витратними і складними вони були, що неспроможні подолати це найбільше з можливих значення параметра якості аналізованої техносистеми. Застосування в техносистемі інших матеріалів, автоматичних та кібернетичних пристроїв, зміна елементів надсистеми асимптотично наближають якість до граничного значення, але подолати його не можуть. Цей період існування та дії техносистеми, побудованої на певному принципі дії, можна також умовно позначити як період згасання техносистеми.

Припинення розвитку техносистеми може відбуватися також з іншої причини - вдосконалення припиняють у тому випадку, якщо інший параметр якості неприпустимо погіршується, надмірно, наприклад, зростає негативний вплив техносистеми на природу і людину. У цьому техносистема сягає найбільшого значення свого характерного параметра якості. Така зупинка у розвитку може статися у будь-якому періоді - при "народженні", "бурхливому" розвитку та в період "згасання".

Характерною особливістюдіаграми розвитку техносистеми є наявність точки перегину - точки а, де похідна параметра якості за часом дорівнює нулю (dK/dt=0). Ця точка збігається з моментом розвитку, після якого спочатку трохи, а потім все інтенсивніше відбувається зниження темпів приросту якості - величина приросту якості за однаковий відрізок часу безперервно зменшується.

Зниження темпів розвитку техносистеми та одночасне зростання потреб знову приводять суспільство до протиріччя: "хочу більше, швидше і краще, але не маю можливості". Ця соціально-технічна суперечність переростає в технічну проблему, яка усувається за допомогою чергового нового технічного рішення, що ґрунтується на іншому принципі дії. Перехід до нової техносистеми аналогічного призначення, як свідчить історія розвитку техніки, відбувається області точки "а" - трохи раніше чи трохи пізніше (рис. 14). У цьому система S2 замінює систему S1, система Sз – систему S2 тощо. Кожна наступна техносистема має межу свого розвитку за характерним параметром якості - K max 1, Кмах2, Кмах3 і т.д. - всі вони разом створюють деяку загальну лінію розвитку (Sобщ) техносистем даного класу, які задовольняють певну потребу. Можна припускати, що генеральна лінія розвитку Sобщ має такий самий вид, як і приватні (S1, S2, Sn). У якийсь період часу аналізований клас техносистем замінюється іншим або потреби, що обслуговуються цими техносистемами, стають неактуальними - замінюються іншими потребами.

Як приклад розвитку послідовної зміни техносистем можна розглянути еволюцію рейкового транспорту. Винахід паровий машиниі наявність гужових транспортних засобів створило передумови появи паровоза. Його поява викликала у суспільстві неоднозначну, найчастіше негативну, реакцію. Насправді - багато галасу, диму, а щастить не більше, ніж кінь. Цей момент можна вважати вихідною відправною точкою класу механічних рейкових транспортних засобів та паровоза, зокрема. Проте завзятість винахідників та технічні можливості XVIII століття дозволили створити прийнятну конструкцію паровоза у багатьох країнах, а також реальні та майже неймовірні пропозиції щодо влаштування залізниць, мостів, засобів обслуговування, причіпного складу тощо. З'являються нові професії (стрілочник, машиніст, обхідник), змінюється соціальне життя- з'являється можливість цікавих подорожей, прискорюється перевезення вантажів та збільшуються обсяги перевезення. Паровоз не лише визнаний у суспільстві, а й став неодмінним атрибутом його життя (як сьогодні телевізор, автомобіль чи ЕОМ).

Мал. 14. Послідовність циклів розвитку техносистем: S – діаграма розвитку

техносистеми; К – деякий характерний показник якості; До тах - гранично

можливий рівень якості техносистеми; t - час, t 1 ... t4 - моменти часу,

відповідні "народженню" техносистем; S2 S5: Sобщ- генеральна лінія

розвитку техносистем однакового призначення

Однак при зрослих запитах товариства до залізничного транспорту (хотілося ще швидше, більше і краще) паровоз уже перестав встигати за потребами, що зростають. Розвиток паровоза перевалило за точку "а". У цей період з'являється нова техносистема - тепловоз, швидкість руху якого, його потужність, коефіцієнт корисної діїперевищували показники паровоза.

Незважаючи на це, паровоз продовжували вдосконалювати, поки остаточно не переконалися в його низькій ефективності. А тепловоз пройшов ті ж періоди свого розвитку, що й паровоз - "народження", "бурхливий" розвиток та "згасання". Його замінила нова техносистема - електровоз, на зміну якої вже підготовлено наступну техносистему - "магнітовоз" (рейковий транспортний засіб на магнітній подушці). Надалі можливі два сценарії розвитку; або на заміну магнітовозу буде створено "нещотовоз", або залізничний транспорт буде витіснений транспортними засобамиіншого класу (космічний, автомобільний, авіаційний, підземний у трубопроводах тощо).

Перехід від однієї техносистеми до іншої характеризує їх циклічний розвиток (S1, S2... Sn). У той самий час цей розвиток є безперервним (8 0 бщ)- Процес безперервно-циклічного розвитку техносистем певного класу відбиває безперервно-циклічний розвиток техносфери загалом, а розвиток суспільства та її розумової сутності - ноосфери.

3.2. Морфологія перетворення

Перетворення може бути здійснено лише за наявності певної перетворюючої системи як цілісної сукупності елементів. Виділення будь-якого процесу перетворення з безлічі існуючих можна здійснити шляхом аналізу та зіставлення його елементів, тобто тих необхідних атрибутів, які виділяють цей процес з маси інших. Як критерії класифікування процесів можуть розглядатися такі елементи: об'єкт перетворення, перетворюваний параметр (властивості) об'єкта, спосіб перетворення, процедура, рівень і результат перетворення, а також потреба, на яку орієнтоване перетворення (табл. 2).

Класифікація перетворювальних систем та їх елементів (табл. 2)

Об'єкт, що перетворюється, і його параметр можуть розглядатися як вихідний ресурс. До вихідних ресурсів прийнято відносити три види ресурсів: речовина (матеріал), енергію та інформацію, а параметром об'єкта, що перетворюється, є його маса, форма, рух, склад і структура.

Прикладами речових об'єктів перетворення можуть бути природні та штучні, отримані в результаті попередніх етапів перетворювальної діяльності матеріали. До першої групи належать деревина, глина, граніт, руда, кварцовий пісок, вода, кисень, нафта, кам'яне вугіллята ін. До групи штучних вихідних об'єктів перетворення входять, наприклад, льоноволокно, продукти рослинництва, сталь, сплави кольорових металів, пластмаси, тканини, а також вироби, що підлягають подальшому перетворенню (застосуванню) у т. ч. у складі та спільно з іншими виробами - деталі та вузли двигуна внутрішнього згоряння, гудзики, черепиця, віконні блоки, арматура, електролампи, харчові напівфабрикати тощо. матеріалами.

До енергетичних об'єктів відносяться всі види енергії, які змінюють свій стан у процесі цілеспрямованого перетворення: механічна енергія поточної та падаючої води, повітря (вітеру), що рухається, хвиль, припливів і відливів; теплова енергія внутрішніх шарівземлі, поверхневих шарів морів та океанів; хімічна енергія, що міститься в "законсервованому" вигляді у всіх видах палива та в їжі; енергія сонячного випромінювання; енергія радіоактивного розпаду; енергія гравітації; електрична енергія; енергія нагрітих тіл та середовищ; енергія біологічна, у т. ч. енергія дії м'язової сили та ін. Деяка труднощі у виявленні енергії як об'єкта перетворення пов'язана з тим, що всі види енергії існують і проявляються не власними силами, а всередині речовини, за його посередництвом або через його властивості .

Інформаційні об'єкти перетворення є знання, уявлення, судження про мир, правила отримання та користування ними, а також правила та закономірності здійснення перетворень для отримання необхідних результатів. До інформаційних об'єктів, як вихідних ресурсів перетворення, можуть бути віднесені явища та закони природи, суспільства, техносфери, правила вивчення їх, алгоритми діяльності, моделі об'єктів та систем, розмовні та комп'ютерні (синтетичні, штучні та ін) мови, математичні правила тощо п. Інформаційні об'єкти можуть розглядатися вихідними ресурсами у тому випадку, якщо ці об'єкти змінюються в процесі перетворення, а саме перетворення здійснюється саме з метою зміни якісного та кількісного стану інформації. Наприклад, деякий раніше створений алгоритм вивчається, випробовується та змінюється. Спеціально здійснювані процеси створення, уточнення та вдосконалення правил, алгоритмів, розкладів, процесів перетворення матеріалів та енергії, знань про закони та явища тощо можна віднести до процесів перетворення інформації. За аналогією з енергією інформація може існувати і перетворюватися тільки за допомогою матеріалів, які виконують роль носіїв інформації - книга, аудіо- та відеозапис, креслення, малюнок і т.д. оболонки землі - ноосфери.

Характерною особливістю будь-якого перетворення є те, що незалежно від виду процесу матеріали, енергія та інформація як вихідні ресурси та як об'єкти перетворення завжди беруть участь спільно. Матеріальне перетворення супроводжується енергією та інформацією. В енергетичному перетворенні одночасно беруть участь матеріали та інформація, а перетворення інформації неможливе без енергії та речовини. Проте, залежно від цілей перетворення одні з об'єктів є основними (власне об'єктами), інші виконують роль засобу, середовища чи умови здійснення процесу. Іншими словами перетворення матеріалів завжди супроводжується енергетичним та інформаційним перетворенням. Перетворення енергії також неможливе без наявності речовини, тобто матеріального носія енергетичного перетворення та інформації. Інформація, як об'єкт, що перетворюється, також супроводжується енергетичними і речовими перетвореннями. Крім того, відмінною особливістю об'єктів перетворення є те, що частина речовини в процесі її зміни, транспортуючись у кінцевий продукт, частково переходить у відходи, енергія зрештою перетворюється на тепло, а інформація не втрачається, вона завжди накопичується.

У певних випадках виникає ситуація, коли неможливо з будь-яких причин провести перетворення системи, яка задовольняє певну потребу - чи ні відповідних рішень усунення проблеми (суперечності), або знайдене рішення не може бути реалізовано на даному етапі технологічного розвитку, або перетворення потребує великих витрат і т.п. Але необхідність задоволення потреб стає дедалі актуальнішою. Досить часто перетворюючу дію переносять в надсистему - змінюють стан елементів надсистеми при збереженні перетворювальної системи, що входить до неї, безпосередньо задовольняє потребу. При цьому об'єктами перетворення у надсистемі також є матеріал, енергія та інформація.

У процесі перетворення змінюється не весь об'єкт перетворення, а чи кілька його параметрів, властивостей. Загальними параметрамиматеріальних, енергетичних та інформаційних об'єктів перетворення є їх маса (обсяг, щільність, кількість), форма, рух (вид, напрямок, швидкість, прискорення), склад (сукупність елементів та підсистем об'єкта) та структура (фізична та функціональна взаємодія елементів об'єкта та послідовність) процесів, що відбуваються всередині об'єкта).

У відповідних перетворювальних процесах змінюється кількість, щільність та обсяг речовини, енергії та інформації, які з метою обмеження критеріїв класифікування можуть бути об'єднані одним поняттям - масою, як певною мірою. При цьому під масою інформації як параметром об'єкта, що змінюється, розуміється її кількість, виражене в т. ч. і через об'єм і щільність. Під масою енергії також розуміється її кількість, зокрема обсяг і кількість в одиниці обсягу. Маса речовини, яка змінюється у перетворювальному процесі, також може бути виміряна деякою його кількістю в т. ч. через об'єм та щільність. Тут поняття "маса" дещо відрізняється від загальноприйнятого у фізиці (маса - міра інерції). Маса в морфологічному класифікуванні розглядається як параметр речовини, енергії та інформації, який уособлює кількість, стан цієї кількості і який підлягає зміні.

Значна кількість перетворювальних процесів пов'язані з зміною форми вихідних ресурсів. Форма вихідних заготовок і матеріалів перетворюється на готові необхідні деталі та виріб - глечик, гудзик, цвях, форма, печиво, шестерня, автомобільна шина та ін. Форми вихідної енергії в енергетичних процесах перетворюється на інші форми - механічна в електричну, теплову та навпаки, та хімічна енергія в теплову, електричну, механічну та навпаки. Крім того, електроенергія може змінювати частоту і напругу, постійний струм перетворюватися на змінний і т.п. Форма інформації перетворюється з образної на математичну, з текстового опису в графічне зображення, з відкритої до шифрованої, з тексту російською мовою до тексту англійською тощо.

Перетворювальні процеси, метою яких є зміна параметрів руху та положення в просторі матеріалів, енергії та інформації, змінюють напрямок, швидкість, прискорення руху, а також вид руху - поступальний на обертальний, безперервний на імпульсний та вібраційний та ін. - перевезення вантажів, в т.ч. .ч. палива, їжі, книг, газет, на авто-, авіа-, залізничному та річковому транспорті; передача електроенергії по проводах та за допомогою акумуляторів; зміна розташування інформації в комп'ютері, на книжковій полиці, передача інформації по телефону, радіозв'язку, комп'ютерним мережамі т.д. Вихідним ресурсом тут є речовина, енергія або інформація, розташовані в одній точці простору та мають певні початкові параметри (напрямок, вид, швидкість, прискорення руху), у т.ч. нульові, а результатом перетворювального процесу - становище цього вихідного ресурсу в деякій іншій точці та має інші параметри руху.

Склад об'єкта перетворення як і процес перетворення змінюється при включенні до нього деяких додаткових елементів і підсистем чи їх винесенні. Прикладами зміни складу матеріальних об'єктів перетворення можуть бути збирання та розбирання двигуна автомобіля, приготування тесту з певних, встановлених рецептом компонентів, будівництво будинку, сепарація молока та ін. Зі зміною складу енергетичних об'єктів пов'язані, наприклад, процеси очищення палива, внесення добавок (присадок) в нього. Перетворення складу інформації відбувається у процесах створення та уточнення проектів та зразків усіх елементів техносфери.

Структура об'єкта перетворення (процесу чи кошти) характеризується видом і сукупністю зв'язків між його елементами, надають певний вплив друг на друга. Розрізняють фізичні, хімічні та біологічні, функціональні зв'язки. Функціональний зв'язоквказує на характер впливу одного елемента об'єкта на інший, а фізичні на те, як здійснюється цей вплив. Так функція гудзика в одязі полягає у утриманні (закріпленні) двох елементів один щодо одного у певному положенні на деякий час (утворення роз'ємного з'єднання), а фізично це утримання здійснюється саме за допомогою ґудзика. Це ж функція може здійснюватися фізично також за допомогою кнопки, застібки-блискавки, тасьм, шпильки, "липучки" та ін. .

У реальних процесах здійснюється, як правило, одночасне перетворення кількох параметрів об'єкта. Однак віднесення процесу до того чи іншого виду може бути виконано за тим параметром, заради зміни якого створено та здійснюється весь процес. Так метою процесу виготовлення металевої деталі із заготівлі шляхом механічної обробки є отримання необхідної її форми. Тому процес механічної обробки деталі відноситься до перетворювальних процесів зміни форми об'єкта, незважаючи на те, що одночасно змінюється маса деталі (частина матеріалу заготовки перетворюється на стружку), її склад (при обробці поверхневі шари можуть втрачати деякі компоненти та насичуватися іншими), структура (змінюються хімічні та фізичні зв'язкиміж елементами поверхневого шару за рахунок температури та деформації), а також положення у просторі.

Вихідні об'єкти перетворення зазнають зміни за допомогою певних впливів, методів. До них належать методи (способи): інтуїтивно-логічний (евристичний, образний), логіко-математичний, фізичний, хімічний, біологічний, фізико-хімічний, хіміко-біологічний, фізико-біологічний та фізико-хіміко-біологічний.

Інтуїтивно-логічне та логіко-математичне перетворення застосовні до інформаційних об'єктів. Вони відносяться до розумової діяльностілюдини і пов'язані з "думкою" (часто нереальною) зміною параметрів і властивостей матеріалів, енергії та інформації на рівні інтуїції (підсвідомості) або шляхом усвідомленого застосування відомих правил уявного перетворення (логічних, математичних) на основі природничо знаннята досвіду практичної діяльності у т. ч. шляхом уявного застосування інших методів перетворення (фізичних, кліматичних...). Інтуїтивно-логічний та логіко-математичний методи перетворення виконуються в процесі проектної діяльності (пошук нових рішень), при складанні прогнозів розвитку, побудові варіантів провадження діяльності, при визначенні цілей тощо.

Інші методи перетворення реально застосовуються для матеріальних та енергетичних об'єктів. У процесах перетворення неорганічних матеріалів- фізичний, хімічний та фізико-хімічний методи: механічний, електромагнітний, термічний вплив, окислення, відновлення, гальванічне (нанесення покриттів), термохімічне (отримання сплавів) та ін. Для органічних матеріалів застосовуються крім зазначених біологічні методи перетворення біотехнології та їх комбінації з фізичними та хімічними. У сільськогосподарських процесах застосовуються всі методи перетворень: оранка та розпушування ґрунту, добриво мінеральними та органічними речовинами, термічна та електромагнітна обробка посівного матеріалу та продукції тощо. У кулінарії - механічний поділ харчової сировини та напівфабрикатів, термохімічна обробка харчових продуктів, зброджування тіста та приготування напоїв (квас, пиво, вино), очищення механічне, хімічне та біологічне тощо.

Енергія також перетворюється з допомогою всіх методів. У вітро- та гідроелектростанціях застосовуються фізичні методи, в теплоелектростанціях - хімічні (горіння) і фізичні, в атомних енергетичних станціях - фізичні, в біогазогенераторах - біологічні, хімічні та фізичні і т. д. методів.

Необхідно при цьому відзначити ще раз, реально методи перетворення матеріалів та енергії застосовуються після їх уявного усвідомлення та апробування, тобто попередньо перетворення здійснено інтуїтивно-логічно та логіко-математично. Не тільки власне методи перетворення, а й усі інші його атрибути створені, застосовані та отримані у вигляді уявлень, образів, схем, математичних розрахунків та залежностей, креслень, описів та ін.

Процедури перетворень, що характеризують характер здійснюваних операцій, можна розділити такі види: поділ, з'єднання, вимір, збереження, розміщення, накопичення, моделювання, збір, відновлення, руйнація, заміна, деформування, т. е. це такі види операцій, властиві як речовому об'єкту перетворення, і енергетичному, і інформаційному -це сутнісно типові операції перетворення.

Під поділом розуміється розподіл цілого на частини: відділення, розчленування, розмежування, розподіл тощо. Наприклад, різання овочів, відпилювання дошки, поділ потоків енергії та інформації на частини, фільтрування, очищення та сепарація, розбирання двигуна при його ремонті та утилізації та ін.

Операція з'єднання полягає в утворенні цілого з частин (об'єднання, змішування): збирання двигуна, приготування салату, зшивання сукні, передача енергії від різних станцій в єдину енергетичну мережу, об'єднання інформації.

Вимірювання полягає в зіставленні деякого об'єкта, його частини або властивості з кількісним чи якісним заходом: визначення напруги електричного струму, Вимір відстані, визначення кількості інформації та її характеру (математична, соціальна, природничо, економічна), дегустація їжі, визначення естетичних якостей одягу та ін.

У перетворювальній діяльності досить часто виконується операція збереження об'єкта перетворення та його властивостей протягом певного часу: збереження продуктів у холодильнику, збереження відходів радіоактивного розпаду, охорона матеріальних, енергетичних та інформаційних цінностей (об'єктів, ресурсів, відомостей) від зовнішнього навмисного зазіхання чи стихії.

Операція розміщення включає, наприклад, дії щодо встановлення меблів у кімнаті, обладнання у швейному цеху, книг на полиці, продуктів на прилавку магазину, людей (персоналу) на фірмі, джерел енергії та системи енергопостачання, інформації в газеті, на телебаченні, у книзі, у комп'ютері тощо.

Перетворювальний процес та її окремі частини зазвичай можуть здійснюватися за недостатнього забезпечення ресурсами і засобами. Відсутність ресурсів та коштів веде до його неможливості чи нестабільності. Тому операція накопичення, властива матеріальним, енергетичним та інформаційним перетворювальним системам, виконується для створення достатнього запасу ресурсів та засобів: накопичення об'єктів (продукти, тканини, пиломатеріали), енергії, відомостей, засобів (інструментів, витратних матеріалів, палива, іншої енергії, інформації в виді знань та проектів, грошей) та результатів перетворень (предметів споживання, грошей, відомостей, знань).

Реальний перетворювальний процес передується, як правило, процедурами оптимізації, пов'язаними з віднайденням найефективнішого рішення або дії, що виконуються шляхом уявного, математичного, фізичного чи технічного моделювання процесів, засобів та результатів. Для цього створюються та досліджуються пізнавальні та прагматичні, статичні та динамічні, образні, системні та інші моделі. Результати вивчення та дослідження моделей застосовуються у реальній діяльності.

Процедури збору також притаманні процесам перетворення. На відміну від операції з'єднання збирання передбачає відбір певних елементів з середовища (надсистеми) з однаковими або подібними властивостями: збирання фруктів, збирання врожаю, збирання певної інформації, відбір енергії від потоку води або вітру.

Відновлення передбачає надання об'єкту початкових властивостей, втрачених ним з будь-яких причин: внаслідок зношування, стихійного лиха, неправильної експлуатації та ін. , інформації в комп'ютері, знищеної вірусом тощо).

Руйнування як операція процесу перетворення виконується у багатьох процесах. Цю операцію можна як процес, що призводить до операції відновлення. Проте операція руйнування передбачає подальшого відновлення. Більше того, операція руйнування застосовується цілеспрямовано для досягнення необхідного позитивного результату. Руйнування гірської породи, розбивання шкаралупи яйця, розколювання льоду криголамом, гасіння пожежі тощо.

Деформування - операція зміни параметрів об'єкта перетворення при збереженні його цілісності: розтяжка взуття, зміна русла річки шляхом будівництва дамб та каналів, зміна алгоритму шляхом зменшення або збільшення елементів, зміна напруги та виду електричного струму за допомогою трансформатора та випрямляча та ін.

Процедура заміни будь-якого елемента чи всього об'єкта має на меті підвищення ефективності дії техносистеми, покращення її якісного стану. Заміна елементів та об'єктів відбувається у міру розвитку ноосфери в результаті збільшених потреб та отримання нових знань про світ, про можливості його зміни. Заміна металевих матеріалів на пластмаси, заміна поршневого двигуна літака на реактивний, заміна механічного різання матеріалів на лазерну, застосування нових способів та засобів в отриманні енергії, заміна застарілої інформації (книг, підручників, географічних карт) та ін. Операція заміни здійснюється безперервно в процесі людської перетворюючої діяльності. За останні 50 - 100 років замінювалися не лише окремі елементи процесів та засобів, а й уся сукупність техносистем, уся техносфера.

Зазначені процедури (операції) перетворення виконуються в різних процесах певної комбінації один з одним і в певній послідовності. При цьому частина операцій у будь-якому процесі може бути відсутня, а інші виконуються кілька разів. Так приготування овочевого салату включає операції: поділу (миття овочів та їх різання), сполуки (змішування подрібнених овочів та приправ), вимірювання (дегустація інгредієнтів та салату), збереження (охолодження в холодильнику або консервування), накопичення (підготовка необхідної кількості овочів та приправ) ), розміщення (переміщення готового салату в холодильник, на стіл та розкладка на порції), моделювання (розробка рецепту та послідовності його приготування), руйнування (відкриття пакетів зі спеціями, законсервованих компонентів, розбивання шкаралупи яйця, якщо воно входить до складу салату).

У той самий час операції перетворення можуть трансформуватися в окремі елементарні перетворювальні прийоми (дії), які у сукупності коїться з іншими власне операції, т. е. щодо завершені частини преобразовательного процесу. З іншого боку операції перетворення можуть становити основу та сутність цілого перетворювального процесу та комплексу. Так, на основі операції з'єднання побудовано швейну майстерню та складальний цех автозаводу, на операції збору - гірничорудну, вугільну, газову та нафтову галузі промислового виробництва, операція вимірювання становить основу метрологічних служб та галузей, моделювання є основною операцією багатьох галузей науки та проектної діяльності.

Перетворення характеризується чотирма рівнями - ручне, механізоване, автоматичне та автоматизоване (кібернетизоване). Ручне перетворення становило основу діяльності у період формування людського суспільства, його матеріальної та духовної культури. Операції перетворення об'єктів, головним чином, природного (природного) походження виконували, регулювали, контролювали і планували тільки сама людина.

З розвитком суспільства енергія людини (біоенергія) замінювалася іншими джерелами. Все більше застосовувалася енергія води та вітру (вітряні та водяні млини), енергія горіння та сонячна енергія. Винахід парової машини призвело до революційного перевороту у перетворювальній діяльності. Заміна біоенергії людини, що застосовується у перетворювальних процесах, на інші види

енергії призвела до механізації процесів та стрибкоподібного зростання ефективності та якості перетворювальної діяльності, підвищення потреб. Однак контроль за дією механізмів і машин, їх регулювання та управління, як і раніше, здійснювалися людиною.

Розширення ноосфери, збільшення її маси ("потужності") за рахунок розширення та поглиблення наукових досліджень та накопичення практичного досвідупризвело до створення пристроїв та систем контролю, регулювання та управління перетворювальними процесами, які виконували свої функції швидше та точніше за людину. Етап розвитку перетворювальних техносистем, пов'язаний з передачею функцій контролю, регулювання та управління від людини самим техносистемам (датчики, пристрої порівняння, виконавчі органита ін) визначається як їхня автоматизація (автоматичне здійснення процесу).

Наступний етап підвищення рівня техносистем пов'язаний із введенням у процеси та засоби кібернетичних пристроїв, які за розробленою людиною програмою також здійснюють контроль, регулювання та управління процесом та засобами перетворення. Відмінність між кібернетизованими та автоматичними системами полягає в тому, що обчислювальна система в залежності від результату дії перетворюючої системи вибирає керуючий вплив з деякої множини можливих варіантів, передбачених програмою, що призводить до досягнення більш точного збігу дійсного результату дії техносистеми з необхідним. Автоматична перетворююча система також здійснює керуючий - регулюючий вплив, але кількість варіантів впливу істотно обмежена - найчастіше передбачено лише один варіант керуючого впливу. При цьому розрізняють гнучку (кібернетизовану систему управління) і жорстку (автоматичне управління) зворотні зв'язки. З певними застереженнями можна говорити, що кібернетизована система "думає" і приймає рішення з безлічі можливих. При цьому "думання" забезпечується розробленою людиною обчислювальною програмою.

Класифікація перетворювальних систем буде неповною, якщо вона не враховує результатів перетворення. Результат перетворення може бути представлений принаймні двома параметрами - форма результату та його призначення.

Будь-який результат перетворення має чи матеріальний (речовий), чи енергетичний, чи інформаційний вид (форму). Вихідні об'єкти (ресурси), також представлені матеріалами, енергією та інформацією, за допомогою перетворюючої системи набувають нових властивостей, якість яких забезпечує потреби людини та суспільства. При цьому інформація, енергія та матеріали можуть перетворюватися на матеріали, енергію іншого виду та нову інформацію.

Призначення результату перетворення пов'язане з потребою, що задовольняється. Матеріальні, енергетичні та інформаційні результати призначені для задоволення вітальних (життєво необхідних, біологічних), інтелектуальних (пізнавально-перетворювальних) та духовних (емоційно-психічних) потреб. Один і той же результат (салат, автомобіль, тепло батареї центрального опалення, книга) можуть задовольняти (і задовольняють) зазначені потреби одного індивіда, або різних людей (одному - одні, іншому - інші).

Крім перелічених класифікаційних ознак можуть розглядатися також інші властивості перетворюючої системи, до яких відносяться засоби перетворення, форми організації процесів, керуюча система, надсистема та ін. механізми, машини, обладнання, трансформатори, пускачі, випрямлячі, стабілізатори, засоби контролю, документація, засоби транспорту та зв'язку, комунікації тощо. а також послідовністю виконання певних процедур, операцій, прийомів, ступенем паралельності та послідовності виконання, тобто поєднанням у часі певних циклів та етапів перетворення.

До надсистеми можуть бути віднесені всі елементи, з якими взаємодіє аналізована перетворювальна система у процесі своєї дії, а ця перетворювальна система в надсистемі є окремим елементом разом з іншими перетворювальними системами.

Насправді в повному обсязі варіанти морфологічного комбінування мають якесь конкретне втілення. Частина варіантів нині ще реалізована (можлива їх реалізація у майбутньому), а частина варіантів не може бути реалізована через несумісності окремих елементів перетворюючої системи. Загалом представлена морфологічна класифікаціяпроцесів дозволяє побачити весь спектр можливих перетворювальних процесів, що реалізуються в техносфері. Ці процеси перетворення перетинаються між собою, доповнюють один одного або виконуються паралельно. Класифікація перетворювальних систем та його елементів застосовна як до техносфері загалом, і до перетворювального комплексу, процесу, операції та прийому. При цьому в одному і тому ж циклі перетворення можуть бути безліч різних варіантівкласифікування.

3.5. Проектування перетворювальної системи

Проектування перетворювальної системи є процес перетворення наявної інформації на деякий новий стан - новий інформаційний продукт, який називається проектом. У процесі проектування так само як і в процесах перетворення матеріалів та енергії деяка сукупність вихідних ресурсів (вихідна інформація) за допомогою відомих і новостворених засобів (методи, способи, процедури проектування) створюється необхідний результат (нова інформація - проект).

Будь-який процес проектування здійснюється у три етапи. Перший пов'язані з формуванням сукупності вимог до результату проектування і позначається як етап передпроектних досліджень. Другий етап має на меті створення власне проекту у вигляді описів, схем, креслень, алгоритмів, програм, розрахунків тощо. Третій заключний етап проектування передбачає оцінювання якості проекту шляхом проведення вимірювань, випробувань, експертиз та зіставлення одержаних результатів оцінювання з вимогами до проекту, встановленими на етапі передпроектних досліджень.

3.3.1. Передпроектні дослідження

При проведенні передпроектних досліджень та формулюванні вимог до перетворювальної системи враховуються всі її зовнішні та внутрішні зв'язкиз іншими перетворювальними системами. Ці зв'язки, що ілюструють, сутнісно, ​​взаємозалежність всіх елементів середовища життєдіяльності людини і суспільства, можуть бути представлені у вигляді схеми (рис. 15). Вимоги до перетворювальної системи мають враховувати такі особливості.

По-перше, будучи створеним усередині і за безпосереднього впливу перетворювальної системи (ПСі) одержуваний результат (Pi) виконує свої функції (задовольняє деякі вітальні, інтелектуальні, емоційно-психічні або технологічні потреби) всередині інших перетворювальних систем (ПС j+1). З об'єкта перетворення він перетворюється на засіб, який у відповідній системі виконує певну дію або сукупність дій над іншим об'єктом перетворення, забезпечуючи тим самим отримання іншого результату. У свою чергу, у аналізованій перетворювальній системі (ПСi) застосовується безліч результатів (попередніх) перетворювальних систем у вигляді вихідних ресурсів, засобів здійснення перетворення (інструменти, машини, обладнання, засоби зв'язку, будівлі, дороги, транспорт тощо), а також у вигляді складових частин, що входять у власний результат - комплектуючі вироби, енергія (наприклад, батарейки) та інформація (у вигляді інструкцій, рецептів, розкладів та ін). По суті, будь-яка перетворювальна система здійснює свою дію, використовуючи результати дії попередніх перетворювальних систем. Її власні результати використовуються, своєю чергою, у наступних системах.

Pк Hi-1 PCi-1 Pк Hi ПCi-1 Pк Hi+1 ПСi+1

Мал. 15. Взаємозв'язок перетворювальних систем та їх надсистем: ІР, ПП, Р, Н, ПС - вихідні ресурси, перетворювальний процес, результати перетворення, надсистема, перетворювальна система, відповідно; i, i-1, i+1 -розглянута, попередня та наступна перетворювальні системи, відповідно; Р к -результати дії інших перетворювальних систем

У певному сенсі можна розглядати будь-яку перетворювальну систему як сукупний результат дії інших перетворювальних систем і, більше того, як результат дії техносфери в цілому та ноосфери, що породила техносферу.

По-друге, перетворювальна система виконує свою дію в деякому цілком певному середовищі - у надсистемі (Hi). Елементи надсистеми, одним з яких є і аналізована перетворювальна система, не безпосередньо впливають на об'єкт, засоби і способи перетворення. Вони створюють своєрідну природну соціальну та матеріальну обстановку, в якій існує та здійснює свою дію перетворювальна система. Загальними елементамидля всіх перетворювальних систем є, наприклад, атмосфера та кліматичні особливості місцевості, земля та сила її тяжіння (гравітації), флора та фауна в зоні розміщення перетворювальної системи, населення з його способом життя, рівнем культури, соціальними відносинами, а також інші перетворювальні системи.

По-третє, перетворювальна система виконує своє функціональне призначення за безпосередньої участі та під керуванням людей (її персоналу). Дія перетворювальної системи залежить від кваліфікації та рівня освіти робітників, службовців, технічних працівників, управлінського складу та ін.

Таким чином, сукупність вимог до перетворювальної системи складається з кількох груп (блоків) вимог, що враховують зовнішні та внутрішні взаємодії системи.

Tnci = & (Тр i Тпсi-1, Тн i , Тп), де

Tпсі – сукупність вимог до перетворювальної системи;

Трі - вимоги, пов'язані з результатом перетворення;

Тпсі-1- вимоги, пов'язані з результатами попередніх перетворювальних систем;

Тн i- вимоги, пов'язані з надсистемою;

Тп – вимоги, пов'язані з персоналом перетворювальної системи.

Результат дії перетворювальної системи з одного боку відображає запити споживачів цього результату, оскільки він є засобом або об'єктом дії наступної перетворювальної системи. А з іншого - практично повністю визначає склад та структуру перетворювальної системи, оскільки він є об'єктом її перетворення. Тому вимоги Трi можна зарахувати одночасно до вимог наступної перетворювальної системи до проектованої, тобто.

Формування образу результату як його проекту здійснюється загалом за тими самими правилами й у тій послідовності, як і проектування преобразовательной системи: вивчається кон'юнктура ринку (попит - пропозицію), виконується прогноз розвитку потреб, виявляються недоліки аналогів, здійснюється пошук нових рішень. і т.д. При проектуванні перетворювальної системи результат її дії приймається як відправна точка у вигляді його проекту.

Параметри результату дії перетворювальної системи (її продукту) поділяються на три категорії - функціональні, технологічні та експлуатаційні. Крім того, важливе значення має необхідна кількість продукту. До функціональних параметрів відносяться властивості продукту, пов'язані з виконанням своєї функції. Для автомобіля це вантажопідйомність та швидкість, для житлового приміщення - теплопровідність стін та внутрішній повітрообмін, для харчових продуктів - калорійність, кількість жирів, вітамінів та мінеральних речовин, для різних тканин - їх повітро-і вологопроникність, міцність, вогнестійкість, теплопровідність та ін. Технологічні параметри визначають технологічність продукту, тобто. можливість продукту бути створеним (виготовленим) з найменшими витратами при досягненні необхідної якості та у потрібній кількості. p align="justify"> Технологічні параметри продукту є основними при проектуванні перетворювальної системи. До них відносяться матеріаломісткість, трудомісткість, енергоємність, ступінь стандартизації та уніфікації та ін. . Експлуатаційними показниками продукту є надійність, довговічність, ремонтопридатність, естетичність, екологічність, травмобезпека, ергономічність та ін. структуру.

Вимоги до перетворювальної системи, що відображають результат перетворення (Трі), пов'язані із забезпеченням точності виконання зазначених у проекті результатів параметрів - точність розмірів та форм, фізико-хімічних властивостей матеріалів та покриттів, напруги та частоти струму, температури теплоносія, теплотворної здатності (калорійності) палива , Форми подання інформації, її складу, структури і т.п.

Перетворювальні системи, результатом дії яких є, відповідно, підйомний кран, швейна голка, радіоприймач, електроенергія, аналіз інформації і той самий проект суттєво відрізняються один від одного і складом засобів перетворення, та його структурою та персоналом - його спеціалізацією та кваліфікацією. Відрізняються одна від одної і перетворювальні системи, що випускають однотипну продукцію у різних країнах. Так створення токарного верстата особливо високої точності значно відрізняється від перетворювальної системи створення верстата нормальної точності, а отримання швейного виробу на фабриці Росії - від аналогічного на фабриці Фінляндії.

Така відмінність залежить не тільки від результату перетворення (його якості, вартості, конкурентоспроможності), а й від середовища, в якому здійснюється перетворення - від надсистеми (Нi) і відображає зрештою прагнення суспільства, соціальних груп та окремих людей до комфортного, безпечного, духовно та інтелектуально насиченого життя. І що вищий рівень культури у суспільстві, то вище вимоги надсистеми. Останнім часом все більш актуальною стає, наприклад, вимога суспільства до екологічної безпекиперетворювальних систем. Забруднення атмосфери, поверхні землі, річок та водойм, радіоактивний, електромагнітний, тепловий вплив перетворювальних систем суттєво змінили природну природу та середовище життєдіяльності людини в гірший бік.

p align="justify"> Перетворювальна система проектується для реальних умов, що відображають рівень розвитку техносистем, досягнутий в суспільстві до початку проектування. Тому в проекті системи можуть застосовуватися такі рішення, які або існують у техносфері, або їхнє здійснення не пов'язане з непереборними науково-технічними та соціальними перешкодами. У проекті системи перетворення можуть бути застосовані лише такі вихідні ресурси, засоби та способи, які існують чи можуть існувати реально. Застосування неперевірених рішень, фантастичних ідей, недоступних коштів та ресурсів унеможливлює практичну реалізацію всього проекту. Інакше кажучи, сукупність результатів дії попередніх перетворювальних систем (матеріальних, енергетичних, інформаційних) обмежує можливості майбутньої перетворювальної системи. Це відбивається на проектованої системі через вимоги Тпс i-1, що встановлюють межі можливостей системи, що створюється, дія якої буде здійснюватися в реальному середовищі. Так, для системи виготовлення одягу можуть застосовуватись такі машини та пристрої, що випускаються промисловістю або які пройшли випробування та підготовлені до випуску у відповідних перетворювальних системах. Для отримання та трансформації електроенергії не можуть бути використані установки термоядерного синтезу (наприклад, типу ТОКАМАК), т.к. вони ще дають необхідного результату. У системах перетворення інформації не можна застосовувати неіснуючі комп'ютерні програми чи програми, які є недоступними (наприклад, секретними) тощо.

До обмежуючих умов (вимоги Тпс i-1) можна віднести також кваліфікація і кількість людських ресурсів території, у якій передбачається реалізація проекту преобразовательной системи. Людські ресурси (персонал) можна розглядати як результат дії специфічної перетворювальної системи - системи освіти, яка здійснює професійну підготовку суспільства, перетворює людей з неписьменних на грамотних, з "невміючих" на "уміючих". Система освіти "робить" робітників, службовців, лікарів, інженерів... Відсутність робітників, службовців, управлінських кадрів необхідної кваліфікації та відповідного спектру професій створює суттєві, часто непереборні труднощі у здійсненні проекту перетворювальної системи у певній конкретній місцевості чи регіоні.

Персонал перетворювальної системи - це живі люди, які мають крім професійних знань та умінь також і фізичними, інтелектуальними та духовними якостями, властивостями та потребами. Тому в проектованій системі, усередині якої люди виконують свої функціональні дії, мають бути забезпечені відповідні умови.

До перетворювальної системи з позицій її персоналу пред'являються вимоги (Тп) щодо збереження здоров'я, а також ергономічні, естетичні та економічні вимоги. Виконання цих вимог має забезпечити принаймні збереження (не погіршення) фізичного та емоційно-психічного стану учасників перетворювальної системи, а також їхнє матеріальне забезпечення.

Безпека перетворювальної системи по відношенню до її персоналу визначається не тільки відсутністю можливості отримання "випадкових" травм, отруєнь, стресів, але також і відсутністю процедур, прийомів та операцій, пов'язаних з підняттям та переміщенням тяжкості, з монотонним характером діяльності, з різного роду випромінюваннями ( теплове, електромагнітне, радіаційне), з виділенням шкідливих газоподібних, рідких та твердих речовин тощо.

Перетворювальна система має бути ергономічною та естетичною, оскільки від цього залежить не тільки працездатність персоналу та продуктивність праці, але також психологічний стан людей, який може переноситися ними за межі перетворювальної системи (наприклад, у сім'ю) та впливати на інших людей. Крім того, сприятлива та зручна перетворювальна система сприяє прагненню людини до власного інтелектуального та духовного розвитку.

Економічні вимоги персоналу до перетворювальної системи визначаються рівнем (розміром) винагороди за власну діяльність, можливістю його зростання та стабільністю перетворювальної системи протягом досить тривалого часу. Іншими словами перетворювальна система має бути прибутковою, стабільною, здатною до швидкої адаптації до зміни зовнішніх та внутрішніх умов за рахунок безперервного вдосконалення засобів та способів перетворення, підвищення кваліфікації персоналу та якості матеріальних, енергетичних та інформаційних ресурсівчерез підвищення вимог до них, а також за рахунок безперервного покращення результатів дії системи (якості) та зменшення витрат (собівартості).

Таким чином, передпроектні дослідження є надзвичайно відповідальним та складним етапом проектування перетворювальної системи, від якого залежить її якість та конкурентоспроможність. Усі результати передпроектних досліджень подаються як будь-якого документа. Залежно від виду перетворення таким документом може бути багатотомна праця чи невеликий за обсягом твір. У будь-якому випадку узагальнені результати передпроектних досліджень є завданням виконання проекту перетворювальної системи.

5.5.2. Виконання проекту

На підставі завдання виконання проекту виконуються власне процедури проектування. Проект перетворювальної системи є повним її описом у вигляді тексту, сукупності графічних матеріалів, специфікацій, відомостей, інструкцій, програм для ЕОМ та ін.

Процес проектування складається із п'яти взаємозалежних етапів. До них відносяться:

Відпрацювання (доопрацювання) завдання на проектування перетворювальної системи з метою підвищення її технологічних властивостей (технологічне відпрацювання);

Розробка процесу перетворення;

Розробка проекту організації перетворювального процесу та системи в цілому;

Побудова економічної структуриперетворювальної системи;

Формування системи керування.

Кожен з етапів проектування та результати їх виконання є відносно самостійними та взаємозалежними підсистемами. Послідовність проектування може бути схемою (рис. 16). Особливість створення проекту перетворювальної системи полягає в тому, що при виконанні кожного етапу враховуються можливості наступних, а за неможливості досягнення потрібних результатів вносяться уточнення до попередніх етапів.

У процесі технологічного відпрацювання завдання на проектування вирішується зрештою завдання здешевлення майбутньої перетворювальної системи, підвищення її надійності, забезпечення можливості оперативної адаптації до зміни зовнішніх умов та ін. за умови забезпечення результатів необхідної якості (рівня). Це завдання також вирішується з урахуванням можливості здійснення технологічних, організаційних, економічних та управлінських параметрів системи, що проектується. За важливістю етап технологічного відпрацювання завдання на проектування можна порівняти з передпроектними дослідженнями та розробкою власне завдання на проектування перетворювальної системи. По суті, технологічне відпрацювання завдання на проектування полягає у формуванні вимог майбутньої перетворювальної системи до сукупності вимог до цієї перетворювальної системи. Ці вимоги формуються з урахуванням потрібних результатів перетворення (Тр), попередніх перетворювальних систем (Тпсі-1) надсистеми (Тп) та потреб персоналу (Тп). Визначається допустимість (реальність) вимог до перетворювальної системи (ТПС) з урахуванням можливості їх здійснення.

Мал. 16. Послідовність проектування перетворювальної системи

ТПС<= [Тпс], где

[ТПС] - допустимий рівень вимог до перетворювальної системи, що враховує можливості її здійснення на основі застосування сучасних (відомих) засобів, процесів, систем.

Допустимі вимоги відображають сучасний рівень технологічного розвитку суспільства - найпрогресивніші рішення в організації перетворення, в галузі створення технологічних засобів та процесів, а також сучасні економічні та управлінські досягнення.

У процесі проектування виникають випадки невиконання зазначеної умови – вимоги до перетворювальної системи перевищують її можливості. При неможливості досягнення необхідних результатів відомими засобами з технологічних, організаційних, економічних чи інших причин та небажаності внесення змін до завдання на проектування (наприклад, через зниження конкурентоспроможності, невиконання економічних вимог та ін.) виникає так звана суперечлива (проблемна) ситуація (треба отримати такий результат, а його отримати неможливо). Ця ситуація дозволяється трьома шляхами - або від проектування перетворювальної системи відмовляються, або відшукуються нові, раніше рішення, що дозволяють отримати необхідні результати, або знижується рівень вимог (ТПС) до перетворювальної системи. Найчастіше за рахунок мобілізації матеріальних та інтелектуальних ресурсів, застосування евристичних методів пошуку нових рішень вдається знайти необхідні рішення та подолати проблемну ситуацію.

Ефективність виконання технологічного відпрацювання завдання на проектування може бути оцінена через кількість проблемних ситуацій, що виникають на наступних етапах. Чим їх менше, тим якісніше виконаний етап технологічного відпрацювання.

p align="justify"> При проектуванні перетворювальної системи залежно від матеріально-фінансових, кадрових або інших умов не завжди є можливість застосування сучасних найбільш прогресивних і ефективних рішень. Особливо це стосується невеликих перетворювальних систем (наприклад, малі підприємства, фірми, кооперативи та ін.). У зв'язку з цим допустимий рівень вимог суттєво знижується, що унеможливлює здійснення проектування перетворювальної системи та її реалізацію, т.к. при цьому вимоги до перетворювальної системи (ТПС) перевищують допустимі ([ТПС]).

Технологічне відпрацювання - це своєрідна експертиза завдання на проектування. Експертну оцінку зазнають вимоги завдання, пов'язані з такими можливостями: забезпечення перетворювальної системи ресурсами відповідної якості; отримання необхідних результатів за допомогою доступних процесів та засобів перетворення; комплектування перетворювальної системи трудовими ресурсами, здійснення найпростішої організаційної структури; досягнення найкращих економічних показників, формування управлінської структури та ін. Результати експертизи у вигляді рекомендацій вносяться в завдання на проектування за умови, що внесені зміни не суттєво вплинуть на зниження рівня якості результату перетворення, У проведенні технологічного відпрацювання можуть брати участь фахівці (професіонали) високого рівня з різних галузей людської діяльності – інженери, психологи, соціологи, менеджери, маркетологи, екологи, дизайнери, лікарі, вчителі та ін., а у необхідних випадках – політики, представники громадськості, військові тощо. Для малих перетворювальних систем через недостатність їх матеріально-фінансових ресурсів кількість експертів мінімальна, а якість експертизи найчастіше відрізняється невисоким рівнем.

Результатом виконання етапу технологічного відпрацювання є уточнення, доповнене та доопрацьоване завдання на проектування перетворювальної системи.

Центральною ланкою ланцюжка побудови власне проекту перетворювальної системи, що визначає наступні стадії проектування, є етап розробки технологічного проекту. Завдання технологічного проекту у тому, щоб сформувати сукупність необхідних впливів (склад, структура, параметри) на об'єкти перетворення, щоб забезпечити отримання необхідних результатів; встановити певну послідовність (маршрут) здійснення цих впливів; побудувати образ вихідного стану об'єктів перетворення (заготівлі, сировину, напівфабрикати); визначити та розробити засоби перетворення (інструменти, оснащення, обладнання тощо). Результат вирішення завдань технологічного проектування є технологічним процесом.

Технологічне проектування починається з аналізу доопрацьованого завдання. При цьому встановлюються тип перетворювальної системи, кількість продукту, що створюється (продукції) за певний період часу, характер (параметри якості) продукції, ритм випуску, а також обмеження на перетворювальну систему, що накладаються надсистемою, попередніми перетворювальними системами та необхідними умовами праці персоналу.

Результат дії перетворювальної системи (характер продукції) аналізується за трьома групами параметрів якості - функціональними, технологічними та експлуатаційними, які необхідно забезпечити при технологічному проектуванні (див. вище). Аналізу піддаються матеріали, маса, габаритні, приєднувальні, монтажні розміри і точність їх виконання, фізико-хімічні властивості, енергетичні параметри та параметри їх носіїв, форма подання та склад інформаційного продукту та ін. Аналіз продукції дозволяє визначити в загальних рисах види процесів і засобів , Придатних для здійснення перетворення; встановити подібність та відмінність у порівнянні з продукцією аналогічних перетворювальних систем; а також вибрати як аналог (або прототип) кращу перетворювальну систему, якщо така існує.

Розрізняють два типи перетворювальної системи - з повним (замкнутим) та неповним технологічним циклом. У системах з повним технологічним циклом усі процедури перетворення (та їх результати) здійснюються усередині системи. У системах з неповним циклом – виконується лише частина таких процедур. Як вихідні об'єкти перетворення в системах з неповним технологічним циклом застосовуються створені в попередніх системах заготівлі, напівфабрикати та готові вироби як складова частина продукції проектованої системи. Всі перетворювальні системи прийнято ділити в залежності від кількості продукції на одиничні, серійні (дрібно-, середньо-і великосерійні) і масові. Перетворювальні системи, в яких створюється одинична, не повторюється в подальшому продукція, відносяться відповідно до поодиноким.Якщо в перетворювальній системі створюється кілька одиниць продукції, а випуск цієї продукції триває тривалий період часу, то таку систему відносять до масової.Система з серійнимвипуском продукції пов'язана з періодичною зміною виду продукції протягом певних проміжків часу. На підставі аналізу завдання на проектування попередньо встановлюється склад і структура перетворювальної системи за наведеними вище морфологічними параметрами (див. п. 3.2.).

Продуктивність (потужність) перетворювальної системи визначається ритмом випуску продукції. Ритм визначається кількістю виробленої продукції в одиницю часу (шт./хв., кг/хв., квт ч./хв., байт/хв. і т.п.).

Обмеження, що накладаються на перетворювальну систему, зазначаються у завданні на проектування у вигляді вимог до неї з боку надсистеми, попередніх перетворювальних систем та персоналу. У випадку це екологічні, соціальні, економічні обмеження, обмеження, пов'язані з результатами дії попередніх перетворювальних систем (постачальників), і навіть вимоги до умов праці персоналу (безпека, режим роботи, змінність та інших.).

Результати аналізу допрацьованого завдання є вихідними даними для технологічного проектування перетворювальної системи.

Результат дії перетворювальної системи може бути деякий неподільний продукт, або продукт, що складається з безлічі складових частин і елементів, об'єднаних певним чином в єдине ціле, що має одне (або кілька) функціональне призначення. У першому випадку такими продуктами є, наприклад, гудзик, канцелярська скріпка, батон хліба, програма для ЕОМ та ін. штани, а також, наприклад, пакет прикладних програм для ЕОМ, що має єдину (загальну) функцію, не властиву жодній відносно самостійних програм пакету.

Тому технологічний проект перетворювальної системи являє собою сукупність технологічних процесів для всіх елементів і частин продукту, що створюються в проектованій перетворювальній системі, а також процеси їх з'єднання та випробування.

Для елементів та елементів, створення яких передбачається в інших перетворювальних системах, технологічні процеси не розробляються. Це відбувається тому, що переважна більшість сучасних перетворювальних систем відноситься до спеціалізованих систем з неповним технологічним циклом, що має велику кількість зовнішніх зв'язків із системами-постачальниками комплектуючих частин та елементів. Так до складу технологічного проекту автомобіля (для складального автозаводу) не входять технологічні процеси виготовлення електропроводів, шин, регуляторів напруги, датчиків та ін. Аналогічно в проекті електростанції не розробляється технологічний процес виготовлення генератора, проект виготовлення сукні не входить процес створення тканини і фурнітури, в інформаційний технологічний процес не включаються процеси розробки програм, комп'ютерів, розмножувальної техніки і т.п.

Якою б великою за складом не була продукція перетворювальної системи, вона формується шляхом створення кожного її елемента з подальшим їх об'єднанням у складові та функціонально цілий продукт. При цьому можна виділити три види технологічних процесів: процеси отримання одиничного неподільного елемента, процес з'єднання елементів один з одним для утворення частин і цілого продукту і процес випробування (контролю) продукту.

Технологічні процеси створення елементів, з'єднання частин та випробування розробляється в наступній послідовності:

Визначення необхідної кількості необхідних перетворювальних прийомів та переходів;

Побудова послідовності (маршруту) виконання перетворень;

Визначення номенклатури та проектування засобів перетворення;

Формування технологічного процесу.

Формування складу (сукупності) мінімально-необхідного числа елементарних перетворень починається, як правило, з визначення прийомів та переходів, що забезпечують отримання необхідних параметрів результату. Таких прийомів та переходів, які є заключними. При цьому виявляється стан об'єкта перетворення, необхідне для того, щоб ці заключні прийоми та переходи дозволили отримати необхідні кінцеві параметри продукту, що створюється. Потім, якщо це необхідно, встановлюються почергово всі попередні прийоми та переходи, що дозволяють здійснювати наступні доти, доки вихідний стан

об'єкти перетворення не збігаються з параметрами наявного вихідного ресурсу (початкового стану заготівлі, напівфабрикату, сировини, інформаційної бази). Заключний результат перетворювального (технологічного) процесу може бути представлений у вигляді

P - заключний (необхідний) результат (продукт) технологічного процесу;

ПКj - деякий необхідний параметр якості - величина, стан, точність (похибка) та ін розмірів, маси, швидкості, потужності, частоти, напруги, складу, структури тощо, що визначає в сукупності з іншими необхідний результат.

j -індекс відповідного параметра, j=l...n

У свою чергу, рівень якості кожного окремого параметра продукту досягається через сукупність послідовних прирощень якості, що досягаються при виконанні елементарних прийомів і переходів.

де ПK та j - j-ий параметр якості, що відповідає вихідному стану об'єкта перетворення;

АПКji - величина збільшення j-ro параметра якості, що досягається при виконанні i-го елементарного перетворення (прийому та переходу);

i - порядковий номер елементарного перетворення, i = l ... m.

Очевидно, що вихідний стан об'єкта перетворення представляється у вигляді сукупності параметрів якості:

де ПКі – узагальнений (сумарний) показник якості вихідного ресурсу (сировина, заготівля, напівфабрикат, комплектуючий виріб, складова частина).

При цьому послідовність призначення елементарних перетворень здійснюється у напрямку від останнього (заключного) перетворення до першого, для якого вихідним є вихідний стан об'єкта

Особливість перетворювального процесу полягає в тому, що якесь елементарне перетворення, що забезпечує збільшення якості відповідного параметра, в переважній більшості випадків неминуче впливає на зміну стану деякого (або декількох) іншого параметра. Величина збільшення якості будь-якого параметра або збільшується, або знижується при виконанні наступних елементарних перетворень, які одночасно забезпечують збільшення якості іншого параметра. Це значно ускладнює процес технологічного проектування.

Для виявлення ступеня впливу елементарного перетворення на параметри якості об'єкта та отримання однозначного (визначеного) результату виконання елементарних прийомів та переходів, що по-різному впливають одночасно на кілька параметрів, проводять багатофакторний експеримент, або ґрунтуються на попередньому досвіді, отриманому в інших перетворювальних системах з аналогічними умовами . З безлічі варіантів здійснення елементарного перетворення вибирається такий варіант, який забезпечує, по-перше, найбільше збільшення якості якогось одного (основного) параметра, по-друге, підвищення якості інших параметрів і, по-третє, не зниження якості останніх.

Однак такий варіант часто не знаходиться. Тому виникає проблемна ситуація, вирішення якої можливе принаймні двома шляхами - запровадження додаткових (коригувальних) елементарних перетворень, що усувають негативний вплив попередніх перетворень, або вдосконалення цих попередніх перетворень за рахунок створення нових технічних рішень.

Вплив елементарних перетворень на результати попередніх (спотворення досягнутого рівня якості кожного параметра) та умови виконання наступних виявляється і встановлюється під час формування послідовності виконання переходів і операцій при побудові маршруту перетворення. Послідовність виконання прийомів та переходів схематично подається у вигляді графа (рис. 17). Як правило, процес перетворення вихідного об'єкта на кінцевий стан може здійснюватися кількома варіантами. Найкращим із них визнається варіант, що забезпечує, по-перше, досягнення необхідної якості кінцевого продукту і, по-друге, найменші витрати на перетворення. Перша умова є, сутнісно, ​​безумовним, які мають альтернатив, а друга пов'язані з безліччю чинників преобразовательной системи.

Мал. 17. Варіанти послідовності виконання перетворень (маршрут перетворення: а, б, в – варіанти, ЕП – результати елементарного перетворення, t – перетворювальна процедура (прийом, перехід, операція)

Вирішення завдання зниження витрат на перетворення забезпечується кількома шляхами:

Вибір найбільш відповідних вихідних ресурсів (матеріалів, заготовок,
сировини, напівфабрикатів, видів енергії та енергоносіїв, продуктів попередньо-
дущих інформаційних перетворень тощо);

Формуванням найменшої сукупності елементарних перетворень та
вибором найбільш короткого маршруту за рахунок виключення додаткових та
коригувальних процедур;

Скороченням витрат живої праці персоналу та передачею перетворювальних
функцій (дій) від людини техносистемам та скороченням часу
(тривалості) перетворень;

Вибір найбільш ефективних і одночасно простих і надійних засобів перетворень (інструменти, пристосування, обладнання, оргоснастка, допоміжні засоби тощо);

Збільшенням кількості продукту, що створюється (підвищення серійності) та ін.

Якість вихідного стану об'єктів перетворення та інших ресурсів забезпечується попередніми перетворювальними системами. Воно визначається, з одного боку, вимогами (потребами) розроблюваної перетворювальної системи та, з іншого - можливостями попередніх систем. Основним критерієм якості вихідних ресурсів є ступінь їхньої відповідності кінцевому результату за технічними та економічними параметрами. Чим менше елементарних перетворень (за кількістю та витратами) необхідно здійснити для перетворення вихідних ресурсів на кінцевий результат, тим якіснішими вони є.

Зниження витрат на перетворення вихідного об'єкта в кінцевий результат досягається за рахунок вибору таких елементарних впливів, які забезпечують приріст якості об'єкта одночасно за декількома його параметрами і не вимагають введення додаткових і коригувальних прийомів і переходів.

Скорочення тривалості процесу перетворення досягається за рахунок:

Поєднання за часом окремих елементарних перетворювальних проце-
дур (паралельне перетворення);

Поєднання у просторі (в одній операції) кількох елементарних
перетворень (принцип концентрації);

Одночасного впливу на кілька об'єктів перетворення кількох-
ними засобами.

Витрати живої праці (трудомісткість) можуть бути знижені шляхом застосування у перетворювальних процедурах механізованих, автоматизованих та кібернетизованих засобів перетворення.

Збільшення кількості (обсягу) продукту перетворювальної системи може бути досягнуто кількома шляхами. По-перше, за рахунок розширення сфер та обсягів споживання продукту в наступних перетворювальних системах (підвищення функціональних, ергономічних та естетичних властивостей продукту, інтенсивна рекламна діяльність, адаптація продукту до різних сфер споживання - створення безлічі функціонально подібних варіантів та ін.). По-друге, за рахунок застосування у продукті перетворювальної системи найбільшої кількості елементів, що застосовуються у продуктах інших перетворювальних систем (уніфікація та стандартизація елементів та підсистем).

Кошти, за допомогою яких здійснюються елементарні перетворення і процес в цілому (інструменти, матеріали, пристосування, обладнання, а також енергія та інформація як засоби перетворення в матеріальному, в енергетичному та інформаційному перетворювальних процесах), вибираються з тих, що створюються в попередніх перетворювальних системах або розробляються спеціально у процесі проектування аналізованої системи.

Засоби перетворення є результатом дії іншої (іншої) перетворювальної системи. Однак створюються вони за тією ж схемою, що і процес перетворення - від формування сукупності вимог до них з боку споживача (перетворювальна система, що проектується); надсистеми та персоналу системи, що створює ці кошти; а також з урахуванням можливостей попередніх систем перетворення (постачальників). Засоби перетворення вибираються і розробляються так, щоб були забезпечені параметри та результати елементарних перетворень.

вань і одночасно задовольняли б усім вимогам, встановленим у завданні на проектування аналізованої перетворювальної системи.

Побудова технологічного процесу як цілісної перетворювальної системи (або підсистеми) полягає у поєднанні результатів попередніх етапів розробки технологічного проекту. Технологічний процес включає:

Опис вихідних ресурсів (їх сукупність та стан);

Перелік елементарних перетворень (прийоми та переходи) та досяганих
проміжних результатів із зазначенням параметрів впливу та витрат жи-
ної праці, послідовності їх виконання (маршрут) із зазначенням ступеня
та способів поєднання в часі та просторі;

Перелік засобів здійснення елементарних перетворень.

Якість технологічного процесу, його здатність забезпечити отримання необхідного результату, можуть бути встановлені шляхом зіставлення сукупності внутрішніх вимог до кожного елементарного перетворення з боку інших, а також сукупності відповідних досягнутих проміжних результатів (рис. 18).

Мал. 18. Схема взаємозалежності результатів елементарних перетворень (ЕП),

складових технологічний процес: Т- вимога; Р-результат; i, i-k, i+m,

п – порядкові номери елементарних перетворень; k, т - цілі числа,

1 _