1.5. Пути и закономерности развития технологических процессов

Исходя из структуры технологического процесса, можно вы­делить два направления совершенствования технологических процессов - совершенствование вспомогательных ходов и со­вершенствование рабочих ходов. Одновременное совершенство­вание вспомогательных и рабочих ходов можно представить как совокупность действий по этим двум направлениям, поэтому для элементарного технологического процесса такое деление на два направления представляется вполне обоснованным.

Совершенствование вспомогательных ходов, связанное с движением исполнительных механизмов, может осущест­вляться по следующей схеме. Действия человека можно заме­нять действиями механизмов, затем осуществляется переход к комплексной механизации, которую, в свою очередь, сме­няет автоматизация вспомогательных ходов. Одновременно с этим происходит замена оборудования на более мощное, и ус­коряются движения исполнительных механизмов. Практичес­ки любое кинематическое движение можно реализовать с помощью различных механизмов, не представляет собой тех­нической трудности и автоматизация этих движений. Ограни­чения могут возникать по экономическим соображениям, соображениям надежности или целесообразности.

Механизация и автоматизация, ускорение движения ис­полнительных механизмов приводят к сокращению промежу­тков между рабочими ходами и обеспечивают рост произ­водительности живого труда. Но при этом сущность рабочего хода, а, следовательно, и самого технологического процесса не меняется. Отсутствие изменения сущности технологичес­кого процесса при совершенствовании вспомогательных хо­дов позволяет определить этот путь развития как эволюцион­ный. Характерной особенностью такого пути развития можно считать достаточную очевидность мероприятий по его реали­зации, так как в каждом случае можно наметить пути совершенствования конкретных вспомогательных ходов, а реализация поставленных задач вполне прогнозируема. По­добная схема развития процесса напоминает реализацию большого ряда рационализаторских предложений, которые хотя и улучшают процесс, но изобретениями считаться не могут. Процесс носит рационалистический характер.

Совершенно другой принцип развития технологических процессов реализуется при совершенствовании рабочего хода. При таком направлении развития возможны самые раз­личные технические решения, использующие достижения различных областей знаний, реализующие новые и нетради­ционные технологии, внедряющие известные технологические решения в новых условиях, объединяющие самые различные принципы обработки. Речь идет именно о корен­ном, революционном изменении сущности рабочего хода, а не об его интенсификации. В большинстве случаев результат таких изменений или не всегда точно можно предсказать, или он ясен, но техническое осуществление замысла сопряжено с большими трудностями. Например, несмотря на то, что про­цесс разделения смеси газов неоднократно совершенствовался, существенно расширить использование этого процесса оказалось возможным только с помощью применения лазерного из­лучения. Именно совершенствование рабочего хода позволя­ет охарактеризовать данный путь развития как революцион­ный. Непредсказуемость результатов при совершенствовании технологических процессов подобным образом, наличие не­традиционных технических решений позволяют говорить об эвристическом характере реализации такого типа решений.

Можно сформулировать следующие основные свойства тех­нических решений, реализуемых при развитии технологических процессов по эволюционному или революционному пути.

Группа технических решений эволюционного типа харак­теризуется следующими свойствами:

1. Внедрение механизации и автоматизации обязательно связано с увеличением вооруженности рабочего и, следова­тельно, с ростом прошлого труда в единице продукта.

2. Внедрение эволюционных технических решений умень­шает количество затраченного живого труда в единице про­дукта и в большинстве случаев вызывает повышение его производительности.

3. Эффективность технических решений эволюционного типа падает по мере роста производительности труда.

Снижение эффективности обусловлено тем, что по мере усложнения технологического оборудования его модерниза­ция требует еще большего усложнения, а, следовательно, все больших затрат.

Группа технических решений революционного типа ха­рактеризуется следующими свойствами:

1. Технические решения революционного типа всегда более эффективны, чем эволюционного того же назначения.

2. Уменьшение суммарных затрат труда при революцион­ных решениях может осуществляться в результате уменьше­ния как живого, так и прошлого труда на единицу продукта.

3. Революционный путь развития носит неограниченный характер.

Следует пояснить, что большая эффективность решений революционного типа по отношению к техническим решени­ям эволюционного типа есть некое абсолютное свойство всех решений такого типа. Так как реализация революционных решений требует дополнительных исследований, смену техно­логии и основного технологического оборудования, других затрат, то их внедрение становится реальным только при реализации указанного свойства, в противном случае развитие будет идти по эволюционному пути.

Для выявления вариантов развития технологических процессов необходимо знать возможный характер изменения абсолютных величин живого и прошлого труда в единице продукции с ростом производительности труда.

Рост производительности труда возможен только при умень­шении величины живого труда по мере развития технологичес­кого процесса. Технически возможен вариант развития в результате уменьшения суммарного труда при увеличении жи­вого и уменьшении прошлого труда. Характер подобных реше­ний не совпадает с общим направлением развития техники и последовательное развитие по такому пути идти не может.

Все возможные варианты изменения соотношения живого и прошлого труда, вызывающие повышение производитель­ности труда, распределяются на две группы.

В одной группе прирост производительности совокупного труда осуществляется вследствие увеличения прошлого труда при снижении живого. В этом случае производительность совокупного труда растет только до достижения определенного соотношения живого и прошлого труда, а после достижения этого соотношения - прекращается, т.е. развитие носит ограниченный характер.

При приросте производительности совокупного труда за счет снижения прошлого труда при одновременном снижении живого - развитие неограниченное, так как рост производи­тельности труда совокупного не прекращается.

Отмеченные ранее свойства технических решений эволю­ционного и революционного путей развития позволяют оце­нить варианты динамики живого и прошлого труда и определить соответствующие им типы этих решений.

Рост производительности труда, который осуществляется при снижении, как прошлого, так и живого труда, не может быть реализован эволюционными техническими решениями, потому что при них предполагается рост прошлого труда. Оче­видно, что этот вариант динамики может быть реализован только при революционном пути развития технологических процессов.

Рост производительности труда, который появляется при повышении прошлого труда и снижении живого, реализуется исключительно при эволюционном пути развития технологических процессов. Кроме этих граничных случаев, возможны варианты попеременного чередования использования технических решений эволюционного и революционного типа по мере развития технологического процесса. В таком случае при пре­обладании эволюционных решений появится рост суммарных затрат, а при преобладании революционных решений реализу­ется неуклонное снижение затрат совокупного труда, т.е. вы­ход на неограниченное развитие технологического процесса.

В результате изложенного можно сделать вывод, что все варианты динамики живого и прошлого труда по характеру изменения совокупного труда и типа их технического обеспе­чения можно распределить на три группы:

1) обеспечивающиеся техническими решениями эволюци­онного типа;

2) обеспечивающиеся техническими решениями револю­ционного типа;

3) обеспечивающиеся техническими решениями эволюци­онного и революционного типов, применение которых осу­ществляется поочередно.

Физический смысл вариантов динамик, которые вытекают из природы технологического процесса, а также сущность технического обеспечения этих вариантов позволяют опреде­лить объективные пути технического развития технологичес­ких процессов.

Эволюционным называется путь развития технологичес­ких процессов, в котором прирост производительности сово­купного труда происходит при увеличении затрат прошлого труда за счет механизации и автоматизации вспомогательных ходов и переходов технологических процессов и который принципиально ограничен.

Революционным называется путь технического развития технологических процессов, в котором прирост производитель­ности совокупного труда происходит при снижении затрат про­шлого труда за счет замены технологических процессов (их рабочего хода) и который принципиально не ограничен.

Техническое развитие технологического процесса, при ко­тором попеременно реализуются два этих пути развития, может привести к ограниченному развитию, если будет пре­обладать эволюционный путь, и к неограниченному — при преобладании технических решений революционного типа.

Таким образом, все многообразие технических решений, научных открытий и технологий может обеспечивать только два пути развития технологических процессов — эволюцион­ный и революционный, каждый из которых имеет свои законы развития.

Выявленные пути технологического развития процессов дают возможность определять техничес­кую политику, осуществлять прогнозирование эффективнос­ти конкретных технологических процессов и решений, выяв­лять рациональные пути интенсификации производства. Со­поставление этих двух путей позволяет сделать вывод о необ­ходимости внедрения прогрессивных технологических про­цессов, кардинально отличающихся от традиционных, об уси­ливающейся роли научных исследований, которые являются базой для революционных решений в технике, о принципи­альной ограниченности "неограниченного внедрения" авто­матизации, без учета эффективности принимаемых решений.

Принципиальные различия между эволюционным и рево­люционным путями развития технологических процессов не позволяют сформулировать общие для любого процесса зако­номерности и обусловливают необходимость рассмотрения за­кономерностей каждого из путей развития в отдельности.

Эволюционный путь развития технологических процессов характеризуется следующими закономерностями, которые не­обходимо рассматривать в совокупности. Первая закономер­ность - рост производительности живого труда в техноло­гическом процессе по мере развития самого процесса. Вторая закономерность - рост величины прошлого труда, затрачивае­мого на единицу продукции, по мере развития технологического процесса. Сочетание этих двух закономерностей свидетельствует о том, что при эволюционном развитии технологического процес­са идет последовательное внедрение различных технических ре­шений, которые направлены на совершенствование и ускорение вспомогательных ходов, что приводит к повышению производи­тельности живого труда, но за счет увеличения объема и сложности технологического оборудования.

Третьей, наиболее характерной закономерностью эволю­ционного пути развития является то, что в ходе последова­тельного внедрения различных технических решений по мере совершенствования технологического процесса снижается эф­фективность их внедрения. Иными словами, по мере эволю­ционного развития технологического процесса для обеспе­чения одинакового прироста производительности живого труда требуются все увеличивающиеся затраты прошлого труда. Такой вывод закономерен, так как на началь­ных стадиях совершенствования технологического процесса ре­ализуются наиболее очевидные и принципиальные технические решения, которые далее только совершенствуются.

С учетом всех этих закономерностей можно представить следующую картину эволюционного развития технологичес­кого процесса. На начальных стадиях его развития за счет внедрения различных технических решений увеличиваются затраты прошлого труда и снижаются затраты живого труда на единицу продукции, при этом сумма затрат живого и прошлого труда на единицу продукции падает, следовательно, растет про­изводительность труда и технологический процесс развивается. По мере его развития снижение эффективности внедрения тех­нических мероприятий изменяет динамику процесса так, что наступает момент, когда внедрение очередного технического решения не обеспечивает снижения суммы затрат живого и прошлого труда на единицу продукции, следовательно, произ­водительность труда не увеличивается и технологический про­цесс останавливается в развитии. Дальнейшее внедрение технических решений может только привести к увеличению суммы затрат живого и прошлого труда на единицу продукции. Следовательно, производительность труда начнет снижаться, и технологический процесс будет регрессировать.

Для анализа эволюционного пути развития технологичес­ких процессов целесообразно использовать базовую модель процесса.

Базовая модель устанавливает взаимосвязь между затра­тами живого и прошлого труда в технологическом процессе:

,

где L - производительность живого труда в технологическом процессе, руб./чел. в год.;

В - технологическая вооружен­ность труда в технологическом процессе, руб./чел. в год.;

у — коэффициент пропорциональности или показатель уровня тех­нологии.

Предлагаемая базовая модель описывает общую законо­мерность эволюционного развития технологического процес­са. Предполагается, что при технологической вооруженности труда, равной нулю, и производительность живого труда равна нулю. Особые случаи, которые учитывают наличие в технологическом процессе операций с ручным трудом или не­обходимость некоторого исходного технологического оборудо­вания, без которого технологический процесс вообще не может осуществляться, в данном случае не рассматриваются, так как граничные условия не меняют сущности развития процесса.

Показатель уровня технологии однозначно характеризует конкретный технологический процесс, определяет его сущ­ность и техническую реализацию этой сущности, выраженную в характере и последовательности рабочих ходов данно­го технологического процесса. При эволюционном пути раз­вития, который не затрагивает сущности рабочего хода, уровень технологии процесса остается неизменным. С коли­чественной стороны этот показатель представляет собой обобщающую оценку производительной полезности данной технологии с точки зрения общества. Он рассчитывается как произведение производительностей живого и прошлого труда. Чем больше величина данного показателя, тем более совер­шенен технологический процесс. Этот универсальный показа­тель дает возможность сравнить различные технологии в различных отраслях, что обеспечит определение приоритетов при техническом перевооружении.

Отличительной чертой эволюционного пути развития яв­ляется наличие предела, при достижении которого развитие прекращается, и дальнейшее увеличение технологической во­оруженности труда становится экономически не­целесообразным.

Предельное значение технологической вооруженности труда достигается при обеспечении равенства L = Вшах. Ма­тематически это выглядит следующим образом. Если в коор­динатах L и В построить параболу базовой модели эволю­ционного развития и провести прямую линию L = В, то точка пересечения параболы и прямой линии пока­жет максимальную производительность живого труда и пре­дельную величину технологической вооруженности труда, которую необходимо обеспечить для достижения этой произ­водительности.

Достижение предела эволюционного развития при L = Вшах позволяет произвести следующую подстановку: и таким образом у = Вшах. В этой зависимости проявляется еще одна сторона экономической сущности пока­зателя уровня технологии — он является количественным из­мерителем максимально эффективной технологической вооруженности для технологического процесса, характеризу­ющегося данным уровнем технологии.

В координатах L и В семейство кривых, описывающих ба­зовую модель эволюционного развития, располагается следую­щим образом: чем выше уровень технологии процесса, тем выше лежит соответствующая этому процессу ветвь параболы, а следовательно, тем большей производительности живого труда можно достигнуть при выходе на предельное значение техноло­гической вооруженности для данного процесса. Повышение уровня технологии, т.е. совершенствование процесса, приводит к тому, что в усовершенствованном процессе более эффективно осуществляется перенос живого и прошлого труда на предмет труда, и для достижения одной и той же производи­тельности в усовершенствованном процессе необходимо мень­ше затрат прошлого труда, чем в исходном процессе.

Революционный путь развития технологических процессов характеризуется следующими закономерностями. Первая зако­номерность, как и при эволюционном пути развития, такова, что по мере развития технологического процесса происходит рост производительности живого труда. Вторая закономерность - снижение затрат прошлого труда на единицу продукции. Уменьшение затрат прошлого труда при одновременном по­вышении производительности живого труда может происходить только в случае повышения эффективности переноса прошлого труда на предмет труда, т.е. при увеличении уровня техноло­гии. Таким образом, можно сделать вывод о том, что револю­ционный путь развития технологических процессов связан с переходом на более высокий уровень технологии.

Третьей, основной, закономерностью революционного пути развития является его неограниченность. Всегда можно предпо­ложить наличие более высокого уровня технологии, чем в дан­ном конкретном технологическом процессе, а, следовательно, для этого конкретного технологического процесса переход на более высокий уровень технологии будет способствовать повышению эффективности переноса прошлого труда на предмет труда.

Для осуществления революционного развития технологи­ческого процесса необходим переход на более высокий уро­вень технологии, но при этом возможны следующие вари­анты. В первом варианте при переходе на более высокий уровень технологии сразу же реализуется снижение затрат живого и прошлого труда на единицу продукции, т.е. осу­ществляется скачкообразное революционное развитие техно­логического процесса. В дальнейшем, при эволюционном пути развития этого нового технологического процесса, про­изойдет его совершенствование и будет достигнута экономи­чески целесообразная для данного процесса производитель­ность. Во втором варианте после перехода на технологию с более высоким уровнем не происходит снижения затрат жи­вого и прошлого труда на единицу продукции, а возможно даже их повышение, что, казалось бы, позволяет сделать вывод об отсутствии какого-либо развития. Но если просле­дить дальнейшее эволюционное развитие этого нового техно­логического процесса, то видно, что по мере совершенствования он быстрее достигнет высоких показателей и выйдет на экономически целесообразную производительность, которая всегда будет выше, чем при исходном технологичес­ком процессе. Можно сделать вывод, что при обоих вариан­тах происходит развитие, но при первом варианте это происходит более наглядно. В данном случае проявляется еще одна закономерность революционного пути развития — положительный эффект революционного пути развития пол­ностью реализуется только в ходе последующего эволюцион­ного развития нового технологического процесса с более высоким уровнем технологии. Данная закономерность хорошо объясняет несовершенство и сложность новых прогрессивных технологий и ту быстроту, с которой они развиваются и ста­новятся эффективными — в этих процессах изначально зало­жены значительно большие потенциальные возможности, чем в тех процессах, которые они заменяют. Необходимо только большее или меньшее эволюционное развитие для того, чтобы эти потенциальные возможности полностью проявились.

Наличие некоторого промежутка времени, в течение кото­рого проявляется эффективность революционного пути раз­вития, требует его учета при выборе варианта развития технологического процесса.

Как уже отмечалось, революционный путь развития тех­нологических процессов предполагает совершенствование ра­бочего хода, которое можно реализовать двумя путями — его изменением и заменой. В свою очередь, замена рабочего хода приводит к новым вспомогательным ходам, которые также могут в дальнейшем совершенствоваться.

Рабочий ход производит непосредственное воздействие на предмет труда, которое обусловлено целями технологическо­го процесса. Принцип этого воздействия вытекает из исполь­зуемых технологических свойств предмета труда и техноло­гических возможностей орудий труда. Предмет труда может иметь различные технологические свойства, которые зависят от его физических, химических, механических и других свойств. В зависимости от того, какое технологическое свой­ство предмета труда заложено в основу рабочего хода, ис­пользуются различные орудия со своими технологическими возможностями. Таким образом, технологическое свойство предмета труда и соответствующая ему технологическая воз­можность орудий труда формируют принципиальный тип ра­бочего хода технологического процесса.

В свою очередь, тип рабочего хода определяет возможные направления повышения его результативности, которые уменьшают совокупные затраты труда на единицу продукции. Результативность рабочего хода можно увеличить только в результате его изменений (без замены его принципиального типа), т.е. повышения уже используемой технологичности предметов труда и технологических возможностей орудий труда. Например, предварительный нагрев заготовки перед обработкой давлением позволяет уменьшить количество пере­ходов при обработке давлением.

Результативность рабочего хода можно повысить и вслед­ствие его замены, т.е. качественно изменив его принципи­альный тип — перейти к использованию других технологи­ческих свойств предмета труда и орудий труда, имеющих дру­гие технологические возможности. Например, переход от не­каталитических процессов к каталитическим.

Практика свидетельствует, что чаще всего применяются технические решения революционного типа, в которых не меняется принципиальный тип рабочего хода. В результате этого возникает ситуация, при которой достигает­ся такое состояние рабочего хода, которое уже более не может совершенствоваться подобными техническими реше­ниями (на современном уровне развития науки и техники).

Выявленные характерные особенности технического раз­вития технологических процессов позволяют формулировать конкретные требования к разработчикам новой техники. По­является путь выработки наиболее эффективных управляю­щих воздействий, учитывающих, с одной стороны, объектив­ные потребности технологического процесса, а с другой — возможности в сфере научно-исследовательской и конструк­торской деятельности.