Експлуатація

Після завершення стадії припрацювання ТС переводиться в режим нормальної експлуатації.

 

10.4. Часова послідовність стадій створення та

використання технічних систем

До сих пір стадії та операції етапів створення та використання ТС розглядались з точки зору їх змісту та взаємозв’язків. В даному розділі аналізується їх тимчасова послідовність з метою виявлення тих факторів, які впливають на тривалість процесів створення та використання ТС. Розпочавши займатись цією задачею, ми одразу знайдемо суттєве протиріччя. Як замовник, так і виготовлювач ТС прагнуть до зменшення часу її створення, оскільки при цьому підвищується ефективність розробки, а також підприємства в цілому. З іншої сторони, замовник зацікавлений у високій якості виробу, забезпечення якої вимагає збільшення витрат часу та коштів (відповідна залежність показана на рис. 7.13). Аналогічна ситуація характерна також для процесу підготовки виробництва і самого виробництва.

При порівнянні процесів створення ТС серійного (див. рис. 10.1) і одиничного (рис. 10.2) виробництва можна відмітити, що в останньому випадку ряд стадій відсутній. Однак процес одиничного виробництва більш тривалий, оскільки деякі стадії не мають стандартизованого забезпечення. Значну частку часу створення таких ТС займають монтаж та пусконалагоджувальні роботи, як найбільш трудомісткі і відповідальні.

Зрозуміло, що внаслідок залежності часу початку кожної наступної операції від часу закінчення попередньої, збільшується тривалість етапів в цілому. Бажане скорочення часу стадій може бути досягнуте, з одного боку, - прискоренням їх виконання, а з іншого – шляхом їх паралельного проведення, тобто суміщення у часі.

Досягти зменшення витрат часу можливо, в першу чергу, для найбільш тривалих стадій, наприклад, при проектуванні, підготовки до виробництва, виробництві. Найбільша економія забезпечується при виключенні одної зі стадій в цілому (наприклад, у випадку придбання ліцензії, завдяки чому непотрібним стає проектування або при закупівлі готових елементів і виключенні, таким чином, стадій підготовки їх виробництва і власне виробництва, а також скороченні стадії проектування). Тривалість проектування залежить, окрім іншого, від обсягу робіт (див. рис. 7.13), а також від кваліфікації конструкторів (рис. 10.3). Вплив інших факторів на час проектування в загальних рисах вже розглядався.

Аналогічні фактори впливають на і тривалість стадії виробництва. При визначених технічному рівні підприємства і використовуваній технології фактична тривалість виробничого процесу буде дорівнювати сумі оптимальних витрат часу на виконання операцій за винятком часу, протягом якого одна або декілька операцій виконуються паралельно. Організація виробництва таким чином називається оптимізацією у часі (рис.10.4). Дійсна тривалість виготовлення ТС звичайно виявляється більшою, внаслідок непередбачених затримок і збоїв при виконанні операцій. Організація процесів виробництва здійснюється на основі графіків мережного планування. Суміщення операцій в часі можливо лише у випадках, коли це допускають впливи між ними. Паралельні роботи часто виконуються при відсутності всієї необхідної інформації. Останнє може мати негативні наслідки, наприклад, у випадках, коли рішення приймається на основі ще не досягнутих параметрів і тому часто є неоптимальним.

Тривалість експлуатації ТС залежить від інтенсивності її фізичного та морального старіння, а також від динаміки удосконалення та розвитку ТС аналогічного призначення, тобто від темпів технічного прогресу. Тому, не дивлячись на природне бажання споживача використовувати ТС протягом як можна більш довгого періоду, потреба у більш ефективному зразку є сильнішою.

 

10.5. Розподілення стадій і операцій між виконавцями

Описані стадії і операції етапів створення і використання ТС необхідно ретельно контролювати і координувати. На підприємстві вони розподіляються між окремими відділами та виконавцями. Для успішної реалізації виробничого процесу бажано, щоб кожен з виконавців ніс повну відповідальність за виконання дорученої йому стадії або операції. Приклад того, як роботи можуть бути розподілені між різними підрозділами проектно-конструкторської організації наведений в табл. 10.2.

 

Таблиця 10.2

Розподілення робіт зі створення та використання ТС

між підрозділами проектно-конструкторської організації

Стадії і операції

Підрозділи організації

План.-фі-нанс. відд.

Дослідницький відділ

Відділ гол. конструкт.

Відділ гол. технолога

Відд. менед-жменту

Цех дослід. виробництва

Цех випробовув.

Основ. цехи

Відд. матер.-тех. постач.

Цех оснащення

Керівництво

Отриман. ТЗ

+

×

Техн. досл.

×

+

Економ. досл

×

+

Рішення про розробку

×

×

×

×

+

Створення ФС, ПС, КС

×

×

Проектуван.

+

Підгот. досл. виробництва

×

Вигот. досл. зразка

×

+

Випробовув. досл. зразка

×

×

×

+

Рішення про сер. виробн.

×

×

×

×

×

×

+

Корегув. ви-робн. докум.

+

Підготовка сер. виробн.

×

×

×

×

Вигот. устан-овчої серії

+

+

Випроб. уст-ановч. сер.

×

+

Корег. вироб. докум.

+

×

×

Сер. виробн.

×

+

Переміщення

×

+

Монтаж

×

+

×

Налагоджен.

×

+

×

Використан.

×

+

Обслуговув.

×

+

11. Еволюція технічних систем

11.1. Закономірності еволюції технічних систем

11.1.1. Підвищення технічного рівня технічних систем в часі

Порівнюючи між собою ТС аналогічного призначення, але створені в різний час, легко установити основні тенденції змін. Характерним прикладом є легковий автомобіль, еволюція зміни зовнішнього вигляду якого представлена на рис. 11.1. Видно, що форми машин і основні конструктивні елементи їх корпусу змінювались для забезпечення більш високої обтічності та зручності експлуатації. В той же час еволюція дизельного двигуна (рис. 11.2) характеризується в більшій мірі зниженням габаритів, маси і ціни (табл. 11.1).

 

Таблиця 11.1

Зміна в часі основних параметрів дизельних двигунів

Рік випуску
Потужність, к.с.
Довжина, м	17,48	15,8	10,18	8,5
Маса, т
Ціна, грн/к.с.		320,2	220,9	180,7

Хоча автомобіль залишився автомобілем, а дизель – дизелем, разом із тим, у зв’язку із підвищенням технічного рівня і зростанням потреб, змінився ряд їх параметрів. Для автомобілів, окрім форми та естетичних параметрів це: швидкість, потужність, надійність, маса і т.д.

Все це дозволяє ввести поняття „технічний рівень” ТС для певного інтервалу часу їх існування та удосконалення. Під технічним рівнем розуміється множина технічних параметрів, що визначають сукупну цінність (ефективність) технічної системи.

На рис. 11.3 показані діаграми зміни робочого тиску у виробничих і експериментальних технологічних та енергетичних установках за 150 років. З метою підвищення тиску в установках, із їх розвитком, застосовувались все нові способи і принципи.

Аналогічним чином, залежно від підвищення максимальної швидкості руху, можна проаналізувати динаміку розвитку різних типів транспортних засобів – автомобілів, літаків із поршневими двигунами, реактивних літаків (рис. 11.4). Кожен тип засобів характеризується кривою, яка асимптотично наближається до певного граничного значення. Дана межа обумовлена або законом природи (наприклад, для літаків із поршневими двигунами), або певною областю застосування (для водного транспорту). Особливим випадком є обмеження, що накладаються НС, наприклад, характеристики дороги або планування вулиць для автомобіля. Часто ряд ТС одного технічного рівня називають поколінням. Так говорять, наприклад, про множину комп’ютерів з приблизно аналогічними технічними параметрами.

 

11.1.2. Еволюція попиту на технічні системи

Важливим параметром, який також досить помітно змінюється з часом, є попит на ТС. Для простоти аналізу будемо вважати, що обсяги виробництва ТС завжди відповідають попиту на неї. Дійсне збільшення та зменшення попиту на ТС у продовж часу показано на рис. 11.5, а. Можливо застосування і спрощеної більш плавної залежності (рис. 11.5, б). Попит на ТС, навіть і після появи нових більш досконалих зразків, не завжди падає до нуля, про що свідчить остання ділянка кривих. Морально застарілі ТС інколи продовжують застосовуватись у подальшому, хоча і в менших масштабах. Так, наприклад, спеціалізовані сільськогосподарські машини не витіснять повністю трактори і комбайни.

Незначні коливання попиту (див. рис. 11.5, а) обумовлюються політичними, економічними або соціальними причинами. Вони можуть бути і більш помітними (рис. 11.6).

Якщо проаналізувати криві попиту на ТС різних поколінь, то можна установити, що їх період з часом укорочується, що пояснюється інтенсифікацією технічного прогресу. Зменшується тривалість використання виробів, що сприяє прискоренню випуску нових ТС і зростанню амплітуди попиту на них. Звідси випливає необхідність зменшення всіма способами витрат часу на розробку нових ТС. Так, до речі, і було завжди: тривалість періоду створення (від появи ідеї до випуску серійного зразка ТС) для фотоапарата складала 112 років (1727 – 1839 рр.), для радіо – 35 років (1867 – 1902 рр.), для радіолокатора – 15 років (1925 – 1940 рр.), для телевізора – 12 років (1922 – 1934 рр.), для атомної бомби – 6 років (1939 – 1945 рр.), для транзистора – 5 років (1948 – 1953 рр.). Подібне зниження тривалості періоду створення ТС, обумовлене технічним прогресом, можна передбачити і використовувати у прогнозах.

Інша важлива ознака залежностей зміни попиту, а саме його локалізація на все меншому за тривалістю проміжку часу (див. рис. 11.6), пов’язана із динамізмом сучасної сфери споживання.

 

11.1.3. Фактори еволюційного процесу

Для поліпшення параметрів існуючих і створення нових ТС, з метою задоволення зростаючих потреб людей витрачаються час і кошти. Із розвитком цивілізації дані потреби змінюються. Якщо раніше людей цікавили проблеми підтримання життя, то сьогодні їх потреби часто набагато перевищують життєво необхідні.

Як відомо, при створенні ТС поряд із новими матеріалами, інструментами, обладнанням та технологіями, застосовується накопичений у минулому досвід. З розвитком науки і техніки формуються теоретичні основи загальноінженерних та спеціальних дисциплін, що використовуються також і на практиці. Відмічені можливості реалізуються повністю лише при сприятливій економічній ситуації. Крім того, необхідна мотивація для спонукання суспільства до розв’язання тої чи іншої технічної проблеми. Дана

мотивація може випливати з об’єктивних потреб суспільства, зі сфери економіки (прагнення до збільшення прибутку) або з розвитку науки (наприклад, прагнення отримання практичного ефекту від нової теорії). При дослідженні мотивації не слід забувати, що суспільство, наука, техніка і економіка розвиваються взаємозалежно. Комплекс вказаних зв’язків в схематичній формі поданий на рис. 11.7.

На еволюцію ТС впливають і такі фактори, як формування потреб і наявність сировини. Чи є в країні власні запаси нафти, газу, вугілля, нікелю, титану, урану? В умовах економічного співробітництва різних країн подібні питання відходять на другий план.

Важливу роль також відіграє прийнятний ступінь ризику. Статистичні дослідження показують, що, наприклад, в США зі 100 виконаних розробок реалізується тільки 10, з яких лише 3 виконані на достатньому сучасному рівні і завершуються серійним виробництвом.

 

11.1.4. Організація і обсяг науково-дослідних та

дослідно-конструкторських робіт

Одночасно зі зростаючими вимогами до ТС - збільшенням їх числа і складності - повинен відповідно зростати і обсяг науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт (НДДКР). Посередньо він характеризується кількістю фахівців, зайнятих дослідженнями та розробками. В наш час у даній сфері людської діяльності зайняті понад 4 млн. чоловік, що складає біля 0,07% усього населення Землі. Однак в промислово розвинених країнах вказаний відсоток вищий (в США – порядку 6,2%).

Іншим показником, що характеризує обсяг НДДКР, є витрати на них матеріальних коштів. У високорозвинених країнах дані витрати постійно нарощуються і в наш час сягають 2 – 3% загальної суми національного доходу. Доцільно проаналізувати також і співвідношення між окремими видами витрат. Так, наприклад, частка витрат на фундаментальні дослідження складає порядку 10% загальної суми коштів, що виділяються на НДДКР. Виникає питання: яким чином покривати вказані витрати? Зростаючі вартість розробок та ризик невдачі обмежують можливість виконання НДДКР без підтримки держави. Вища школа, наприклад в ФРН, фінансується як державою, так і за рахунок прямих замовлень промисловості. У зв’язку із цим, все більше ВУЗів займається проведенням НДДКР.

За рахунок державного фінансування забезпечується також і робота інформаційних центрів та бібліотек, які надають необхідну інформацію зацікавленим особам та організаціям.

Потреба у значних витратах та недостатня кількість висококваліфікованого персоналу змушують підвищувати ефективність НДДКР. З цією метою необхідно всілякими способами нарощувати співробітництво в галузі науки і техніки, в тому числі і міжнародне, оскільки жодна з держав самотужки не в змозі проводити поширені дослідження і розробки по всіх напрямках. Сьогодні розв’язання задач НДДКР вимагає високого ступеня спеціалізації. При цьому важливо не лише вести власні розробки, а й стежити за аналогічними НДДКР в інших країнах, використовувати зарубіжні досягнення шляхом придбання ліцензій та зразків нових унікальних ТС.

 

11.2. Тенденції технічного розвитку

Для визначення тенденцій розвитку науки і техніки слід виходити з мети суспільства.

Філософія і соціологія, які займаються дослідженням мети суспільства, є звичайно досить абстрактними дисциплінами для людей пов’язаними із технікою. Однак в наш час відповідальність інженерів за розвиток суспільства не менша ніж відповідальність лікарів за здоров’я людей, тому розв’язання екологічних, ергономічних, економічних та соціальних проблем, пов’язаних зі створенням та використанням техніки не можна більше залишати політикам, філософам та соціологам. Вчені і інженери, керуючись соціально-моральними нормами, повинні перешкоджати використанню техніки для задоволення егоїстичних інтересів окремих соціальних груп.

Існує ряд незаперечних складових мети суспільства, очевидних для більшості людей. Не розглядаючи питання їх пріоритетності, наведемо найбільш важливі з цих складових: ліквідація голоду, припинення війн, позбавлення людей від хвороб і збільшення тривалості їх активного життя, боротьба зі злочинністю, підвищення добробуту суспільства, підвищення рівня освіти громадян, скорочення частки фізичної праці, скорочення робочого дня.

Інше питання полягає в тому, наскільки досягнення мети суспільства сприятиме щастю і благополуччю людей. Думки про те, яку роль в цьому повинна відігравати техніка розділились. Деякі пропонують повністю відмовитись від техніки, інші виступають за її безконтрольний розвиток. Але незалежно від наведених крайніх думок, техніка буде змінюватись та удосконалюватись. Головне, щоб вона служила на благо людей. Для того, щоб можна було керувати розвитком техніки, необхідно знати, в якому напрямку він повинен відбуватись і яким чином регулюватись.

Можливо, міркування щодо даної проблеми виходять за тематичні рамки посібника. І все-таки, кожен інженер повинен розуміти значення своєї діяльності і завжди зіставляти розв’язувані задачі з інтересами суспільства.

Тенденції розвитку техніки часто формулюються на рівні певних параметрів ТС. Визнаними тенденціями є механізація, автоматизація, комп’ютеризація, електрифікація, уніфікація, стандартизація, використання нових високоефективних технологій, методів та прийомів роботи, а також прогресивних способів виробництва, що дозволяють підвищити продуктивність виробництва та якість готової продукції.

Механізацію можна визначити, як передачу виконання фізичних операцій від людини машині. Аналогічно цьому, автоматизація – це передача машині функцій керування і контролю, а комп’ютеризація – перехід до виконання розумових операцій за допомогою комп’ютера. Електрифікація означає розширення сфери використання електричної енергії та електричних машин під час реалізації технічних процесів. Уніфікація та стандартизація – це розробка різних технічних систем на основі типових та стандартизованих елементів.

Аналіз названих тенденцій показує, що вини безпосередньо впливають лише на зменшення частки фізичної та розумової праці людини, тоді як зв’язок з іншими складовими мети суспільства проявляється посередньо. Зв’язок основних тенденцій із метою суспільства стане більш зрозумілим, якщо ми розглянемо розвиток найважливіших галузей техніки. Технічний рівень держави визначають: інформатика, електроніка і комп’ютерна техніка; ракетно-космічна техніка; атомна енергетика; машинобудування; транспорт і зв’язок; забезпечення охорони НС; медична техніка і ряд інших напрямків.

Досягнення у вказаних галузях повинні сприяти підвищенню добробуту, збереженню та поліпшенню здоров’я людей, задовольняти їх потреби і робити життя повнішим.

Прогрес техніки відповідає покращенню параметрів ТС. Розглянемо тепер тенденції розвитку у зв’язку із різними категоріями параметрів.