Как технологический процесс

 

Опытное познание природы в полной мере подпадает под понятие технологического процесса. Его можно определить как специфическую информационную технологию. Человек с помощью всевозможных научных приборов и их технических узлов активно управляет объективным процессом с целью получения достоверной фактической информации о нём.В силу понятных причин опытное познание природы находится на переднем крае прогресса техники в сторону

Илл. 49.Данная серия иллюстраций даёт зримое представление о сущности машинной техники, которая безраздельно господствовала в индустрии XIX в. Без такого представления трудно понять сущность безмашинных технологий, которые стали господствующими в ХХ в.

«Начиная с того момента, когда непосредственное участие человека в процессе производства свелось к тому, что он стал действовать только в качестве простой силы, принцип выполняемой работы стал выполняться машинами. Механизм был налицо: двигательная же сила впоследствии могла быть заменена водой, паром и т. п. / После этой первой великой промышленной революции применение парового двигателя в качестве машины, производящей движение, явилось второй революцией. / Если закрывать глаза на это обстоятельство и обращать взор только на двигательную силу, то будет упущено из вида как раз то, что́ исторически явилось поворотным пунктом.» (Маркс К., Энгельс Ф. Собр. соч., 2-е изд., т. 47, с. 406.)

Согласно такому исходному пониманию, предложенному К. Марксом в «Экономической рукописи 1861–1863 гг.», понятия «машина» и «механизм» тождественны. Разница только количественная: механизм – это малая машина, а машина – это большой механизм. В машинных технологиях наиболее принципиальными являются два обстоятельства. Во-первых, то, что их главные звенья, непосредственно формирующие тот или иной продукт труда, являются искусственными, макроскопическими, грубо вещественными (резец токарного станка, фреза, колёса машинных транспортных средств, литеры пишущей машины и т. п.) Во-вторых, то, что машина является жёстко детерминированным автоматом. Программы работы машин (за малыми исключениями, которые также представлены в этой серии иллюстраций) – это сами их конструкции. Как правило (с теми же редкими исключениями), эти программы позволяют реализовывать с помощью машины одну-единственную фун-кцию. Например, механическая пишущая машина может только печатать текст и не может рисовать графики.

На илл. 49.1 и 49.2 показана примитивная машинная техника, которая применялась в древние эпохи. Илл. 49.1 представляет водно-мельничный комплекс на реке Рона на территории нынешней Франции в эпоху Древне-римской империи. Этот комплекс воляных мельниц производил муку в количестве, достаточном для того, чтобы прокормить 12.5-тысячное население города Арля. Илл. 49.2 даёт представление о работе ирригационной системы, применявшейся на Древне-арабском Востоке.

На илл. 49.3 представлена ветряная мельница, обычная в Западной Европе уже в XV–XVI вв. Это – полноценная машина, хотя тогда до изобретения и оптимизации паровых машин оставалось несколько столетий. На илл. 49.4 представлена ручная швейная машина XIX в. Она воочию демонстрирует то, на что обращал особое внимание К. Маркс: для машинных технологий первостепенно важен механический автоматизм выполнения работы, а не то, чем машина приводится в движение – человеческой рукой, лошадью или каким-то двигателем (паровым, электрическим и др.). Илл. 49.5 представляет работу зерноуборочной жатки с очевидной мощностью в две лошадиные силы. Рисунок запечатлел работу американских фермеров в 70-х гг. XIX в. Две лошади не просто тянут жатку, но заодно и приводят в действие её достаточно сложный механизм с его главным искусственным звеном – колесом жатки. На илл. 49.6 представлены работа и схема знаменитого ткацкого станка-автомата Ж. Жаккара со сменными программами вплетания в ткань рисунков, закодированными на перфорированных картах (1805 г.). Это – как раз одно из немногих исключений из правила жёсткой настроенности машины само́й своей конструкцией на выполнение единственного алгоритма работы. Тем не менее, это механистиче-

 

 

49.2

ское «чудо автоматизации» начала XIX в. приводилось в действие усилиями человека. В 40-х гг. XIX в. идеей гибкого программирования работы машины на перфокартах воспользовался Ч. Бэббидж в своей вычислительной машине, которая была машиной на все сто процентов (в отличие от электронных компьютеров). В роли первой программистки выступила А. Ловлейс – дочь лорда Байрона. Тем не менее, и машины Бэббиджа – сложнейшие и совершеннейшие для своего времени – приводились в действие человеческой рукой (илл. 49.7). Отметим попутно, что идея информационной загрузки вычислительного автомата с помощью кодирования на сменных перфокартах, восходящая к ткацкому станку-автомату 1805 г., использовалась в электронных компьютерах вплоть до появления в 80-х гг. ХХ в. компьютеров современного типа на основе микропроцессоров и со встроенным программным обеспечением. Это – один из ярчайших примеров пережитков старых инженерных решений в принципиально новой технике, которым посвящена серия иллюстраций 22.

Илл. 49.8 представляет промышленную паровую машину Дж. Уатта (80-х гг. XVIII в.) Ничего принципиально нового по сравнению с ручными машинами она сама по себе не давала: тот же механизм (хотя ещё не классический кривошипно-шатун-ный), то же искусственное, грубо вещественное главное звено – выходной вал с маховым колесом. Разница только в конкретном продукте труда. Им стала механическая энергия мощностью в сотни лошадиных сил, выработка которой уже не зависела от капризов погоды. Тем не менее, паровая машина принесла в машинное производство на рубеже XVIII–XIX вв. новое качество именно в системном, организационном плане машинных технологий. Рабочие машины (разнообразные станки), разработанные к этому времени, стало возможно объединять в системы машин, собранные в цехах, на фабриках и заводах в целом. Первопроходцем в этом деле стала текстильная промышленность, но сразу же появилась потребность и сами машины производить с помощью машин. Возникло и стало бурно развиваться машиностроение.

На илл. 49.9 представлен механический цех машиностроительного завода середины XIX в. Обращаем особое внимание читателей на валы с колёсами под потолком. Это – механические трансмиссии, идущие от мощной паровой машины и разводящие механическую энергию по десяткам станков в цехе. С помощью ремней энергия передавалась к конкретным станкам, а на станках преобразовывалась с помощью клино-ременных передач меньших размеров и шестерёнчатых редукторов. Никаких других способов энергоснабжения рабочих машин на фабриках и заводах в XIX в. не существовало. Это была классическая машинная индустрия, овеществлявшая в зримых и осязаемых формах концепции механистической физики XVIII в.

Будучи ключевым элементом механических фабрик и заводов, механические трансмиссии к началу ХХ в. стали одним из главных тормозов дальнейшего развития машинного производства, перехода к поточному производству. Их недостатки очевидны: громоздкость, ломкость, невозможность передачи энергии на расстояние более 100–150 м., большие потери энергии на трение. И, конечно, повышенная опасность для рабочих: бесчисленны жертвы соответствующего производственного травматизма, нет числа рабочим, которые ещё в молодости стали тугоухими от работы в этих грохочущих цехах.

Большой или малый силовой электрический кабель является прямым функциональным аналогом механической трансмиссии. Эти ключевые элементы современного энергоснабжения у всех на виду как дома, так и на улице. С освоением в конце XIX в. технологий электрической переброски энергии на большие расстояния в развитии общественного производства произошла такая революция, у которой не было никаких аналогов. Первые очаги индустриализации в Западной Европе и в США в XVIII в. были привязаны к географическим регионам, в которых соседствуют залежи железной руды и коксующегося угля. В дальнейшем железные дороги в значительной мере расширили возможности развития машинной индустрии в других регионах. Но всё это было «вариацией на тему» чисто механической переброски сырья и энергоносителей на большие расстояния. Силовые электрические кабели в форме ЛЭП стали безмашинной альтернативой этим наземно-транспортным технологиям. Они уже в огромной степени сгладили проблему комплексности сырьевых и энергетических ресурсов в географических регионах, характерную для XVIII в., когда в сторону от морей и судоходных рек всё и вся ещё перевозилось только конным транспортом.

Электрифицированное общественное производство, таким образом, в своём ключевом моменте энергоснабжения является существенно безмашинным. Это так даже тогда, когда речь идёт о современном крупном машинном производстве. Последнее – уже далеко не классическое машинное производство XIX в. (илл. 49.10) Электрические машины производства и транспорта представляют собой своего рода исторический пережиток на фоне технологий и техники, в которых существенно безмашинными являются главные узлы, чисто естественными являются главные звенья. Поначалу силовые кабели разрабатывались, в первую очередь, как альтернатива механическим трансмиссиям для электрической передачи механической энергии к станкам и прочим машинам. Но вскоре миссия этих безмашинных трансляторов энергии стала расширяться качественно. Достаточно упомянуть одну лишь существенно безмашинную промышленную технологию получения алюминия на основе электрохимических реакций электролиза.

Экспансия существенно безмашинных технологий к концу ХХ в. зашла так далеко, что в лице сверхскоростного поезда на магнитном подвесе (илл. 49.11) существенно безмашинным стало средство наземного транспорта, которое, казалось бы, «по определению» должно быть машиной. Тем не менее, в этом поезде функцию главных элементов (т. е. движущих и опорных колёс) взяли на себя чисто естественные элементы – кванты электромагнитного поля. И эта экспансия венчается рядом реальных технологий с нулевым участием искусственных инженерных конструкций – технологиями без техники. На илл. 49.12 показана работа нелинейного кристалла-удвоителя частоты лазерного света в фотонных технологиях, а также одна из сложных фотонных технологий с использованием нелинейных сред. Здесь работает само вещество нелинейной среды и только оно. Но для того, чтобы заставить вещество так работать, потребовалась опора на современный уровень развития квантовой теории вещества. Изобретателями технологий такого рода уже могут быть только учёные – подобно изобретателям транзистора, лазера, электротехники переменного тока и др.

Нелинейные кристаллы и жидкости – это узлы сложных фотонных технологий, но другая, крупномасштабная технология без техники уже многие десятилетия представляет собой вездесущую обыденную реальность, которая присутствует в любой географической точке Земли, в интерьере каждого дома. Имеется в виду радиоволновая технология связи. Радиоэфир как современный канал связи не воспринимается ни одним из человеческих органов чувств. Но сто́ит вооружиться соответствующей приёмной аппаратурой – радиоприёмником, телевизором, сотовым телефоном и др. – и его бурная жизнь становится слышимой, видимой. Функция канала связи вполне самостоятельна. У неё были свои формы «ручных технологий связи» в древности, когда информация переносилась на расстояния только пешими или конными вестниками. У неё были прямые функциональные аналоги, опосредованные искусственными инженерными конструкциями машинной и безмашинной техники. Достаточно вспомнить былые шеренги столбов с телеграфными проводами (безмашинный канал связи) параллельно с путями железных дорог, по которым курсировали паровые почтовые поезда (машинно-механический канал связи).