1.2. Закономірності та тенденції розвитку техніки

Історія техніки являє собою історію опанування різних джерел енергії, форм руху матерії, використання різноманітних процесів, від яких залежать конструкції технічних засобів і особливості технології та її ефективність. Техніка розвивалася під впливом суспільних, в тому числі й виробничих, потреб. Вирішальний вплив на неї справляв спосіб виробництва, інтереси панівного класу.

Рабовласницький клас не був зацікавлений у розвитку техніки, використовуючи рабів як "живі знаряддя". Будь-якою складною технікою раби не могли керувати, до того ж вона в їх руках могла б стати небезпечною зброєю проти рабовласників. Праця рабів настільки дешева, що заміна її механізмами була б економічно невигідною. Праця раба може бути тільки ручною, цього вимагає його соціально-політичний статус. Розуміючи це, американські плантатори XIX століття використовували чорношкірих невільників саме на тяжких сільськогосподарських роботах, а не у промисловості.

Вільні ремісники і землероби в античну та феодальну добу також не потребували іншої техніки, ніж знаряддя ручної праці. Ось чому складні технічні механізми, за винятком млинів та вітряків, не дістали помітного застосування протягом сімнадцяти століть.

Стан справ істотно змінюється на краще з розвитком мануфактурного виробництва. Його дрібна спеціалізація і перетворення виробництва на механічний процес з диференціацією операцій означали створення нових виробничих відносин.

Мануфактурний виробник вимушений доводити свої функції до такого автоматизму, що вони можуть бути передані машинам. Так виникли передумови до переходу до машинної техніки.

Техніка пройшла історично тривалий шлях розвитку: від примітивних знарядь первісної людини до найскладніших засобів сучасного виробництва. В історії техніки звичайно вирізняють три періоди: ручних знарядь, машинний, автоматичної системи машин. Ці періоди різняться між собою функціями людини і техніки у виробничому процесі.

На першому етапі людина в процесі праці застосувала прості, а пізніше дещо складніші знаряддя. Їх приводила в дію або мускульна сила людини, або сили природи (вода, вітер тощо). У цей період техніка являла собою, як правило, тільки виконавчий механізм.

На другому етапі ручна праця із застосування знарядь замінюється машиною. Машина замінює не тільки живу працю, й самого працівника та його ремісничий інструмент. Винахід прядильних робочих машин та створення універсальної парової машини дали поштовх промисловому перевороту кінця XVIII початку XIX століть, який ознаменував перехід від мануфактурного способу виробництва до машинного. Удосконалена парова машина дала можливість приводити в рух цілий ряд робочих машин. Це стало передумовою створення різних передавальних механізмів, що утворювали в багатьох випадках досить розгалужену механічну систему. Подальший розвиток промисловості став можливим завдяки тому, що вона оволоділа найбільш характерним для неї засобом виробництва - самою машиною. Поступово з'являються не тільки робочі машини (машини-знаряддя), за допомогою яких змінюють форму, розміри та властивості предметів праці. Винайдені машини-двигуни, які перетворюють один вид енергії на інший. Замість одного виконавчого механізму в машині стає три: рушійний, передавальний та виконавчий. Причому, якщо спочатку механічні верстати, парові та інші машини створювалися окремими умільцями кустарним способом, то надалі, з появою рушійного та передавального механізмів і робочих машин, їх ускладненням, з появою нових матеріалів, які важко піддаються обробці, виникла об'єктивна необхідність масового промислового виробництва і застосування машин у промисловості.

Почавши виробництво "машин машинами", велика капіталістична промисловість створила тим самим їхній адекватний технічний базис. Протягом Х1Х-ХХ століть технічні засоби праці проникли не тільки в окремі ланки виробничих процесів, а й послідовно завоювали всі галузі промисловості, витіснивши традиційні форми виробництва, які грунтувалися на ручній праці й ремісничій техніці. Машинне виробництво дістало винятково широке розповсюдження в усіх індустріально розвинутих країнах світу. З розвитком великої промисловості удосконалювалися конструкції, збільшувалася потужність і продуктивність технічних засобів. Наприкінці XIX ст. парова машина поступово замінюється більш економічним і компактним двигуном внутрішнього згоряння, який дозволив створити нові типи робочих і транспортних машин (автомобілі, трактори, літаки тощо). Були винайдені нові засоби перетворення енергії на основі застосування парових і гідравлічних турбін, з'єднаних з генераторами електричного струму. Удосконалення електричних двигунів привело у 1-й половині ХХ ст. до повсюдного використання їх для групового та індивідуального приводу робочих машин (у металорізальних, деревообробних, ткацьких та інших верстатах, у ковальсько-пресових, гірничих, підйомно-транспортних машинах, у прокатних станах тощо).

Поступово на зміну машинам приходять технічні системи. У системі машин з'являються механізми автоматичного керування: механічні, електричні або на основі електронно-обчислювальних засобів. Причому, якщо при переході від ручних знарядь до техніки машинної машинам передавалися безпосередньо виконавсько-технологічні та енергетичні функції, то подальший ступінь -автоматична система машин передбачає заміну людини машиною в інтелектуальних функціях контролю й управління.

У системі машин предмет праці послідовно вступає в ряд пов’язаних між собою часткових процесів, котрі виконуються сукупністю різнорідних, але взаємодоповнюючих одна одну машин. У розвинутій формі система машин створює передумови для безперервно-потокового виробництва, дедалі більш широкого застосування автоматів - робочих машин, які самостійно, без безпосередньої участі людини виконують усі основні й допоміжні операції (наприклад, перемикання швидкостей і подач, реверс, установку виробів і знімання їх після обробки, підведення і відведення робочих органів тощо). Кожний автомат являє собою складний агрегат, який включає один чи декілька двигунів, ряд передавальних механізмів, декілька робочих органів і спеціальні пристрої контролю, регулювання, керування тощо. У процесі автоматизації виробництва створюються машини-автомати, в яких одночасно можуть діяти десятки робочих органів, виконуючих найскладніші технологічні операції. Автоматична техніка вивільняє людину від напруженої праці по виконанню трудомістких функцій, забезпечує значне зростання продуктивності праці і високу якість роботи зберігаючи однорідність, точність і сталість параметрів випущеної продукції.

Тенденції розвитку техніки.Сучасний період розвитку техніки характеризується дедалі зростаючим прискоренням темпів модернізації, заміни технічних засобів виробництва, створенням широкої номенклатури нових машин, механізмів, апаратів і приладів, максимальною стандартизацією та уніфікацією виробів, інтенсивним розвитком електроніки, радіотехніки, хімічної технології, авіаційної і космічної техніки, ядерної техніки, систем автоматичного керування і регулювання, лазерної та обчислювальної техніки тощо. Одна з найважливіших тенденцій розвитку техніки у другій половині XX ст. - створення комбінованих машин, у яких різні агрегати, розташовані у технологічній послідовності, почергово впливають на предмет праці. Розвиток комбінування й автоматизації у промисловості приводить до створення автоматичних ліній, цехів-автоматів та заводів-автоматів, які характеризуються найвищою економічною ефективністю.

Передбачаються якісні зміни в елементах та структурі технічних систем. Мова йде про ускладнення техніки за рахунок збільшення загальної кількості елементів, з яких складаються окремі машини та інші технічні засоби, за рахунок створення та використання якісно нових елементів технічних засобів, таких як керуючі та логічні пристрої. Вже тепер для техніки характерним є використання в машинах та механізмах усе більшого числа елементів. Наприклад, сучасні металорізальні верстати складаються з тисяч деталей та вузлів, приводять у дію десятки, а то й сотні інструментів. Для сучасної техніки показовим є створення особливо великих за своїми масштабами так званих великих систем.

Прикладом великих систем можуть бути системи енергетичні, транспортні, іригаційні, зв'язку. Вони об'єднують працю чисельних колективів людей, дію багатьох установок, машин і механізмів. Тенденція розвитку технічних систем полягає в тому, що з часом складуться єдині системи техніки у багатьох галузях практичної діяльності, системи в національних - а з часом і в міжнародних масштабах.

Найважливішим напрямом розвитку енергетичної техніки у недалекому майбутньому стане перетворення хімічної і теплової енергії палива за допомогою паливних елементів та магнітогідродинамічних генераторів безпосередньо на електричний струм для живлення двигунів. Для транспортного двигунобудування розпочато розробки зі створення економічних роторних безпоршневих та роторно-поршневих двигунів внутрішнього згоряння (наприклад, двигун Ванкеля), електричних автомобільних двигунів тощо.

На основі проведення глибоких фундаментальних досліджень передбачається створення та використання нових джерел енергії, процесів, форм руху матерії. Цілком незаперечна тенденція переходу від техніки, яка базується на макропроцесах, на механічній формі руху, до техніки, яка грунтується на комплексному використанні різних форм руху, особливо фізико-хімічних процесів, на технологічному використанні мікропроцесів.

Для багатьох зразків техніки ( особливо виробничого призначення) характерним стає підвищення робочих параметрів (температури, тиску, швидкості, напруги, обсягу переобробленої інформації тощо). Вже традиційним стає використання в техніці принципово нових матеріалів і поліпшення властивостей традиційних матеріалів (наприклад, заміна металевих деталей машин деталями із пластмас, склопластиків тощо).

Характерна тенденція розвитку техніки - використання високоефективних технічних засобів для полегшення розумової праці, підвищення її продуктивності. У сучасний період здійснюється активне вторгнення техніки у сферу розумової праці. Розвиток електроніки, кібернетики, удосконалення ЕОМ створюють передумови для передання машинам не тільки керуючих, а й логічних функцій людини, тобто функцій її розумової діяльності. Застосування контрольно-керуючих, інформаційних та обчислювальних машин оптимізує планування й управління виробництвом, підвищує продуктивність розумової праці, звільняє людину від виконання багатьох трудомістких розрахункових операцій, скорочує витрати на адміністративно-управлінський апарат. З метою раціоналізації діловодства, підвищення ефективності праці конструкторських, технологічних, планово-економічних та інших організацій розширюється випуск і використання різних засобів оргтехніки. Оргтехніка - комплекс технічних засобів для механізації й автоматизації управлінських та інженерно-технічних робіт. До засобів оргтехніки належать прилади, пристрої і машини від авторучок та точилок для олівців до диктофонів, друкарських машин й автоматів, копіювально-розмножувальних апаратів та ЕОМ. Дедалі більшого поширення набувають засоби копіювання документів (пристрої та апарати для факсимільного виготовлення копій і для оперативної поліграфії), засоби пошуку інформації (механізовані картотеки, автономні запам'ятовуючі пристрої та інформаційно-пошукові системи на базі ЕОМ), засоби механізації та автоматизації проектно-конструкторських робіт тощо. Застосування засобів оргтехніки сприятиме росту продуктивності управлінської праці (якщо за останні 100 років продуктивність праці у промисловості зросла майже у 15 разів, то у сфері управління лише в 2 рази), підвищенню ефективності управління.

Особливого значення набувають специфічні технічні засоби, спроможні замінити людину при виконанні стомлюючих або шкідливих для її здоров'я операцій (так звана робототехніка). Робототехніка покликана займатися питаннями побудови технічних систем, функціонально еквівалентних деяким з найважливіших систем організму людини. Завдання, що стоять перед робототехнікою, цілком визначають головні напрями її розвитку. Так, створенням та використанням штучних органів відчуття для роботів займається такий розділ робототехніки, як сенсорна технологія, а навчанням роботів елементам розумової діяльності людини - розділ штучного інтелекту та інформатики. Робототехніка у вигляді самостійного розділу включає галузь механіки, пов'язану з розробкою механічних маніпуляторів. Розділ робототехніки, який має справу з конструювання маніпуляторів, дістав назву "промислова робототехніка" або "робототехнологія". Технічні можливості засобів робототехніки вже тепер досить широкі. Вони забезпечуються різноманітними конструкціями промислових роботів.

Одна з особливостей сучасної техніки - швидке, іноді стрімке проникнення нової техніки у багато які галузі виробництва і науки, в тому числі такі, де її застосування важко було навіть передбачити. Прикладом цього може бути прогрес лазерної техніки, історія розвитку якої нараховує всього декілька десятиліть.

Зв΄язок техніки з розвитком суспільства.Розвиток техніки залежить від системи суспільного виробництва. Темпи технічного прогресу обумовлені соціально-економічними факторами, відповідністю виробничих відносин рівневі розвитку продуктивних сил, у складі яких техніка є найбільш рухомим елементом. В історії техніки можна знайти немало прикладів того, як виробничі відносини, вступивши в суперечність з розвитком продуктивних сил, гальмували розробку і впровадження нових винаходів і відкриттів і, навпаки, коли виробничі відносини, які відповідали досягнутому рівню продуктивних сил, створювали сприятливі умови й стимули для швидкого розвитку нової техніки. Будучи залежною у своєму розвитку від соціально економічних умов того або іншого суспільного ладу і як революціонізуючий елемент продуктивних сил, техніка в той же час сприяє зміні цих умов.

Ступінь розвитку техніки значною мірою визначає рівень розвитку суспільства. Докорінні зміни в техніці викликають ланцюгову реакцію змін в економічних та соціальних інститутах суспільства. Так, машинне виробництво створило умови для небаченого росту продуктивності праці та її усуспільнення, для заміни дрібного, кустарного виробництва великим. Та в умовах того часу прогрес, спричинений машинною індустрією, супроводжувався загостренням та поглибленням соціальних протиріч. Використання техніки, зумовлене ростом прибутків в свою чергу, призвело до розорення безлічі дрібних товаровиробників, супроводжувалося зростанням безробіття, інфляцією.

Розвиток техніки, прогрес тих чи інших її галузей і напрямів, пов'язані з поглибленням спеціалізації виробництва, розвитком міжнародного розподілу праці, залежать не тільки від соціально-економічних, а також і від географічних, кліматичних та інших особливостей країни. Специфіка об'єктивних умов визначила, наприклад, прискорений розвиток суднобудування, морської та портової техніки у Великобританії, верстатобудування, гірничої та металургійної техніки у Німеччині, електротехніки, радіоелектроніки, робототехніки в Японії, лісової та целюлозно-паперової промисловості у Фінляндії тощо.

Вплив сучасної техніки на суспільство проявляється не тільки у сфері матеріального виробництва та науки (хоч останні і залишаються головними сферами впливу). Так, наприклад, розвиток військової техніки, і особливо стратегічного призначення, визначають важливі аспекти взаємовідносин між державами, відбиваються на стані їхньої економіки. Система освіти, культури, побут значною мірою змінюються під впливом постійного розвитку технічних засобів. Кіно, радіо, телебачення привели до появи нових видів мистецтва, глибоко вплинули на культуру в цілому, зробивши її здобутком широких мас. Поява і розповсюдження технічних засобів навчання (особливо контролюючих та навчаючих машин і засобів, тренажерів тощо) дали можливість підвищити ефективність учбового процесу в навчальних закладах, здійснити принципи програмованого навчання. Дедалі більшого розвитку набуває побутова техніка, яка використовується для полегшення багатьох домашніх робіт. Масового розвитку набули торгові автомати. У багатьох країнах сформувалися спеціальні служби побуту, які займаються впровадженням побутових машин, їх обслуговуванням та ремонтом. Сучасна техніка стимулює розвиток медицини. Так, приміром, застосування лазера як хірургічного інструмента (у квантових офтальмокоагуляторах) визначило розвиток важливого розділу медицини - мікрохірургії ока.

Розвиток деяких видів сучасної техніки внаслідок їх складності, високої вартості, необхідності об’єднання зусиль наукових установ багатьох країн для одержання нових науково-технічних результатів зумовлює міжнародну технічну кооперацію. Так, співробітництво в галузі телебачення дало можливість створити системи інтербачення, євробачення тощо; науково-технічна кооперація в атомній енергетиці координується Міжнародним агентством по атомній енергетиці (МАГАТЕ). Спільними зусиллями багатьох країн освоюється космічний простір, плануються спільні міжнародні програми для дослідження планет Сонячної системи.