2.5.6. Информационный потенциал и дефицит микро- и нанотехнологий

В повседневной технологической практике часто встречаются ситуации, когда отсутствие информации затрудняет принятие оптимального решения. В этих случаях принято говорить о недостаточности информационного потенциала и, соответственно, о наличии информационного дефицита.

В соответствии с общими положениями теории информации в качестве информационного потенциала технологий уместно рассматривать параметр вида:

,

(2.37)

где, в отличие от вышеизложенного, целесообразно рассматривать информационные энтропии и в удельном представлении (т.е. для единицы объема преобразуемого пространства, а не фактического объема изделия). В этом случае параметр выступает в качестве объективной меры эффективности (качества) преобразования единичного объема физического пространства. Привязка к единице объема пространства позволяет объективно судить об абсолютном уровне качества различных типов технологий как таковых, а не во взаимосвязи со сложностью конкретных изделий, и, соответственно, проводить сравнительную оценку качества индивидуальных технологий (в том числе на межотраслевом уровне).

В такой постановке вопроса параметр I_t выступает в качестве объективной меры абсолютного уровня достижений технологии в историческом разрезе, т.е. с учетом всего практического опыта, накопленного человечеством до настоящего момента времени. Следует отметить, что этот абсолютный уровень испытывает значительные вариации в зависимости от отраслевой направленности технологий (см. данные табл. 2.7).

Однако в повседневной производственной практике технолога интересует не столько информационный потенциал I_t, сколько информационный дефицит технологии I_t, ограничивающий выход годных для конкретного типа изделий (а не единичного объема преобразования пространства). С учетом конкретики изделия информационный дефицит технологии I_t может быть определен в виде

,

(2.38)

где и – энтропийные показатели технологии и изделия, отнесенные к изделию в целом (а не к единице физического объема рабочей среды или изделия).

Представляется очевидным, что если выполняется условие , то имеется полное соответствие уровня технологии целям производства данного конкретного изделия и информационный дефицит технологии становится равным нулю.

С учетом выражений (2.31) – (2.33) и (2.36) информационный дефицит технологии можно связать с вероятностью выхода годных изделий с характеристическим параметром изделия :

.

(2.39)

Смысл параметра I_t состоит в том, что он характеризует то количество информации, которое необходимо задействовать в технологии создания конкретного изделия, чтобы повысить вероятность выхода годных изделий от некоторого начального уровня Р < 1 до предельно достижимого уровня Р = 1.

Устранение информационного дефицита (с целью повышения вероятности выхода годных изделий) достигается посредством расширения метрологического обеспечения технологии. Под этим подразумевается не только расширение диагностической базы, непосредственно используемой при проведении технологических процессов, но и совокупность тех метрологических мероприятий, которые были задействованы при создании новых комплексов технологического оборудования.

Минимальное количество индивидуальных метрологических операций, необходимых для ликвидации информационного дефицита текущей технологии (обладающей изначально показателем качества на микроскопическом уровне ) при производстве изделия, можно оценить с помощью выражения:

,

(2.40)

где I₁ – среднее количество информации, получаемой с помощью единичной метрологической операции.

В научно-технической практике принято устанавливать параметр I₁ в виде [23]:

,

(2.41)

где L и l – соответственно диапазон измерения и погрешность измеряемого технологического параметра, и используя выражения (2.39) и (2.40), получаем количество метрологических операций , которыми надо дополнительно оснастить технологию для безусловного достижения 100% выхода годных изделий:

.

(2.42)

Для проведения количественных оценок можно использовать усредненное значение , характерное для всех отраслей технической деятельности. Параметр n определяет меру необходимых дополнительных информационных потоков в системе «рабочая среда – технология – изделие» с целью обеспечения негоэнтропийного характера технологии создания техногенных объектов.

В качестве иллюстрации применения выражения (2.42) для практических целей рассмотрим следующий пример. Пусть имеется изделие, реализуемое в объеме пространства V = 1 мкм³ с вероятностью выхода годных Р = 0,5 (при начальном уровне технологии). Тогда, преследуя цель достижения Р = 1, для устранения информационного дефицита технологии потребуется количество метрологических операций n порядка 10² и 10⁴ соответственно для перспективного и высокого уровней технологии.