Тема 1.1. Загальні основи технологій виробництва
Лекція
ВСТУП
Загальна характеристика курсу "Основи сучасного виробництва".
Еволюція технологій, технологічні уклади, життєвий цикл технологій.
Стратегія майбутнього технологічного розвитку України.
1. Загальна характеристика курсу "Основи сучасного виробництва"
Технологія (від. грецьк. techne — мистецтво, ремесло, майстерність, вміння та logos - слово, наука, знання, вчення) — наука про ремесло.
Технологія у широкому розумінні є сукупністю знань, відомостей про послідовність окремих виробничих операцій у процесі виробництва чого-небудь.
Промислова технологія — це сукупність способів обробки або переробки матеріалів, виготовлення виробів, проведення різних виробничих операцій тощо.
Є такі визначення промислових технологій.
Технологією називають науку про отримання сировини та виготовлення з неї певної продукції.
Технологія - це процес послідовної зміни стану, властивостей, структури, форми та інших характеристик предметів праці з метою виготовлення певної продукції.
Технологія базових галузей - це наука про виготовлення засобів виробництва, предметів споживання та продуктів харчування необхідної кількості та якості в задані терміни з найменшими витратами живої і уречевленої праці, тобто з найменшою собівартістю.
Головне завдання технології як науки — це визначення фізичних, хімічних та інших закономірностей з метою використання у виробництві найбільш ефективних технологічних систем.
Система (від грецьк. systems — ціле, складене із частин, з'єднання) — це сукупність взаємопов'язаних елементів, що становлять певну цілісність, єдність. Системами є, наприклад, технічне устаткування, що складається з окремих вузлів та деталей, живий організм, утворюваний сукупністю клітин, колектив людей, виробничий підрозділ, галузь промисловості, країна тощо. А з точки зору філософії вся природа утворює деяку систему - сукупний зв'язок усіх матеріальних реальностей.
Технологічною системою називають об'єкт, який взаємодіє із зовнішнім середовищем, складається із великої кількості елементів, які взаємопов'язані між собою потоками і функціонують як єдине ціле із спільною метою — забезпечити економічно доцільне перероблення сировини на потрібну продукцію.
Елемент системи — частина системи, яка має цілком певне функціональне призначення. Елементи бувають прості і складні. Складні елементи системи, які, в свою чергу, складаються з простіших взаємопов'язаних елементів, називаються підсистемами.
Якщо за систему взяти будь-яке виробництво, то її підсистемами будуть його окремі підрозділи, цехи... Між елементами системи існують функціональні зв'язки у вигляді потоків. Потоки бувають Матеріальними, енергетичними, інформаційними тощо (рис. 1).
У загальному плані системи можна поділити на абстрактні та матеріальні.
Абстрактні системи - це продукт людського мислення: гіпотези, знання, теорії і теореми.
Матеріальні системи - це сукупність матеріальних об'єктів. Всю сукупність матеріальних систем можна поділити на неорганічні (технічні, хімічні та ін.), органічні (біологічні) ,та змішані (в яких містяться елементи як органічної, так і неорганічної природи). У множині змішаних систем вирізняють підклас ерготехнічних систем (систем "людина-машина"). У таких системах людина за допомогою машини здійснює трудову діяльність, пов'язану з виробництвом матеріальних благ, послуг, а також з управлінням та ін.
За походженням усі матеріальні системи поділяють на природні та штучні. Природні системи створені природою, штучні — людиною для задоволення певних потреб. До штучних систем належать виробничі, технологічні, технічні, хімічні та інші. Виробничі системи створюють для виготовлення необхідної продукції. Технологічні системи є складовими частинами виробничих систем. Вони створені для переробки вихідних матеріалів у напівфабрикат або готову продукцію. Технічні системи - це машини, апарати, агрегати, печі, прилади, транспортні засоби та ін. Технічні системи можуть існувати окремо або бути складовою частиною технологічної системи.
Розрізняють також статичні і динамічні системи. Стан статичних систем, на відміну від динамічних, з плином часу не змінюється. Виробничі системи, наприклад, постійно змінюють свій стан під впливом таких чинників, як наукові винаходи, нові технологічні процеси, зміна форми організації виробництва та ін.
Динамічні системи, в яких стан їх елементів у даний момент часу повністю визначає її стан у будь-який попередній або наступний момент часу, називають детермінованими. Якщо ж таке передбачення стану системи неможливе, то вона належить до класу імовірнісних (стохастичних) систем. Типовий приклад простої стохастичної системи — лототрон.
За характером взаємодії системи і зовнішнього (навколишнього) середовища розрізняють відкриті та закриті системи.
Закриті системи ізольовані від навколишнього середовища, усі процеси, крім енергетичних, відбуваються лише всередині самої системи. Відкриті системи активно взаємодіють з навколишнім середовищем, що дає їм змогу зберігати високий рівень організованості та розвиватись у бік збільшення своєї складності й ефективності.
За складністю системи поділяються на прості, складні і дуже складні, або великі.
Проста — це така система, яка складається з обмеженої кількості елементів і не має розгалуженої структури (відсутні рівні ієрархії).
Складна— це система з розгалуженою структурою і значною кількістю взаємопов'язаних елементів, які, у свою чергу, є простими системами.
Велика— це складна система, яка має ряд додаткових ознак: наявність виділених складових (підсистем), які мають своє призначення, що підпорядковане загальному призначенню всієї системи; наявність великої кількості різноманітних (матеріальних, інформаційних, енергетичних) зв'язків між підсистемами і всередині кожної підсистеми; наявність зовнішніх зв'язків даної системи з іншими системами (відкритість системи); наявність у системі елементів самоорганізації; участь у функціонуванні системи людей, машин та природного середовища.
Поняття "велика система" виникло порівняно недавно. Його було введено для визначення особливої групи систем, що не підлягають точному і докладному описові. При дослідженні великих систем дуже дієвим виявився специфічний науковий метод — системний підхід.
Системний підхід — це методологія дослідження важко спостережуваних і важкозрозумілих об'єктів, яка ґрунтується на тому, що враховується наявність тісних взаємозв'язків між великою кількістю як внутрішніх, так і зовнішніх факторів, що визначають поведінку досліджуваної системи; враховується існуюча невизначеність поведінки системи в цілому і окремих її частин як результат дії випадкових факторів та участь у системі людей; враховується зміна з плином часу властивостей системи і зовнішнього середовища.
Принципи системного підходу до будь-якої складної системи полягають у розкритті цілісності об'єктів, виявленні внутрішніх зв'язків між окремими елементами об'єктів і зовнішніх зв'язків із іншими системами, а також фіксуванні цих різноманітних зв'язків у вигляді абстрактної моделі. Модель системи описує її властивості і зв'язки і будується за допомогою певного математичного апарату. На поведінку системи цілеспрямовано впливає інформація, яка є всередині системи і яка надходить у систему з навколишнього середовища. Без впливу інформації об'єкти, їхні властивості і зв'язки намагаються набути найбільш імовірного стану — стану дезорганізації. Критерієм такого стану, протилежного організації, є ентропія. Закон зростання ентропії свідчить, що система, яка не одержує інформацію (некерована система), намагається зайняти стан найвищої ентропії.
Системний підхід виявився ефективним при розв'язуванні завдань аналізу системи — визначення функцій, які реалізуються системою при відомих елементах та відомій організації системи, і завдань її синтезу— визначення елементів і організації системи за завданою її функцією. Системний підхід — один із найперспективніших наукових напрямків у технології, оскільки саме до категорії великих систем належать більшість систем промислових технологій.
Різноманітність потреб суспільства визначає велику кількість різновидів галузей народного господарства в цілому і суспільного матеріального виробництва зокрема. До суспільного матеріального виробництва належать промисловість, сільське господарство, вантажний транспорт, будівництво, лісове господарство. Між окремими ланками народного господарства існують постійні численні матеріальні, енергетичні й інформаційні зв'язки. Використовуючи принципи системного і технологічного аналізу, промисловість можна розглядати як базову технологічну підсистему в системі суспільного матеріального виробництва, яка, в свою чергу, є складовою частиною народного господарства.
Окремі галузі промисловості, зокрема чорна та промислова металургія, хімічна та нафтохімічна промисловість, машинобудівна промисловість, деревообробна та целюлозно-паперова промисловість та ін., є елементами системи промислових технологій, їх класифікація може бути здійснена на основі аналізу технологій, що використовуються в кожній з галузей.
Спільність технологій, що використовуються в тій чи іншій сфері, дає можливість окремі галузі промисловості об'єднувати в групи і розглядати їх як окремі підсистеми в системі промислових технологій. При такій класифікації в промисловості можна виділити наступні основні види технологій (рис. 3):
Рис. 3. Структура системи промислових технологій
видобувні технології— вирішують питання добування корисних копалин;
технології первинної переробки (технології збагачення) — їх реалізація дає змогу одержати збагачену сировину;
технології переробки — внаслідок їх реалізації одержують матеріали для оброблювальних виробництв;
технології обробки — дають можливість із матеріалів одержати готову продукцію;
• інформаційні технології — забезпечують узгоджену дію основних промислових технологій, їх функціонування в системі. У своєму розвитку технологія як наука пройшла чотири періоди:
Технологія узагальнювала практичний технологічний досвід без належного наукового обґрунтування. Вибір технологічних операцій та їх послідовність проводились на основі зіставлення різних можливих варіантів.
Вибір технологічних операцій без використання проводився на основі якісних аналізів продукції, але без достатнього кількісного обґрунтування отриманих результатів.
Вибір технологічних операцій, методів та режимів обробки сировинних матеріалів проводився на основі якісного і кількісного обґрунтування відповідних розрахунків.
Вибір технологічних систем всебічно науково обґрунтовується з метою вибору оптимального варіанту, який забезпечує отримання продукції відповідної якості за найменших витрат усіх видів ресурсів та найменшого забруднення навколишнього середовища. Такі вимоги характерні для сучасного періоду розвитку технологічної науки.
В умовах переходу України від планового до ринкового господарювання зростає роль технологій. За цих умов те підприємство витримає конкуренцію, яке швидше замінить технологію виготовлення продукції на економічно доцільну. І при цьому не забуде про охорону довкілля.
Кожен спеціаліст для того, щоб ухвалювати рішення, керувати підприємством, робити аналіз його господарської діяльності, визначати економічну ефективність від впровадження у виробництво нових технологій, контролювати сплату податків тощо, повинен знати основи технологій. Тому підготовка фахівців різного профілю немислима без знання технологій виготовлення того чи іншого виду продукції, надання тих чи інших послуг [1].
Навчальний курс "Основи сучасного виробництва" за своїм змістом розрахований на вивчення майбутніми педагогами основ технологій виробництв добувних галузей промисловості, паливно-енергетичного, металургійного, машинобудівного, хімічного, будівельного, агропромислового комплексів, галузей легкої промисловості, житлово-комунального господарства, торгівлі, перероблення відходів та ін.
Вивчення курсу " Основи сучасного виробництва" дає змогу студентам:
сформувати уявлення про основні знаряддя і предмети праці, що використовуються в технологіях основних виробничо-господарських комплексів;
знати основи сучасного стану і тенденції розвитку технологій найважливіших галузей економіки;
засвоїти основи металургії, стехіометрії, стандартизації, структурні елементи технічного регламенту й основні природні закони, що використовуються в технологічних системах;
знати сутність технологій виробництва у найважливіших галузях народного господарства і формування техніко-економіч-них показників (якість продукції, собівартість, прибуток) виробництва;
вміло обґрунтовувати техніко-економічні показники, враховуючи вплив на них основних параметрів технологічних процесів;
оцінювати сучасний стан і тенденції розвитку найважливіших галузей світової економіки і знайомитись з перспективними інноваціями.