1.4. Пути и закономерности развития технологических процессов

Исходя из структуры технологического процесса можно вы­делить два направления совершенствования технологических процессов — совершенствований вспомогательных ходов и со­вершенствование рабочего хода. 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, следовательно, и самого технологического процесса не меняется. Отсутствие изменения сущности технологичес­кого процесса совершенствовании вспомогательных хо­дов позволяет определить этот путь развития как эволюцион­ный.

Характерной особенностью такого, пути развития можно считать достаточную очевидность мероприятий до его реали­зации, так как в каждом конкретном 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 процесс 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 решении, 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.

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 реальный только при ре­ализации указанного свойства, в противном случае развитие будет идти по эволюционному пути.

Прежде чем дать окончательную характеристику различ­ных путей развития технологических процессов, следует рассмотреть варианты сочетания и динамики живого и прошлого труда в технологическом процессе.

Как уже отмечалось, развитие технологического процесса - это именно то изменение, при котором происходит по­вышение производительности труда, затрачиваемого внутри процесса на создание продукции. Поэтому 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 умень­шений 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 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 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 зако­номерности 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 совершенно 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 решения 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. Практическое определение уровня технологии требует применения специальных методических приемов и способов обработки исходной информации, поэтому в данном учебном пособии не рассматривается.

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

Предельное значение технологической вооруженности труда достигается при обеспечении равенства L = Вмах. 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=Вмах позволяет произвести следующую подстановку: и таким образом у = В_шах. 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 конкретного варианта развития для конкретного 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 физических и 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. Объясняется это тем, что в этом случае сохраняется возможность в какой-то мере просматривать направления разработок этих реше­ний, а также остаются неизменными орудия труда лишь претерпевая различные доработки и совершенствования.

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.