Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Симоненко В.Д.Технология : базовый уровень : 10-11 классы : учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / [В.Д. Симоненко, О.П. Очинин, Н.В. Матяш] ; под ред. В.Д. Симоненко. — М.: Вентана-Граф, 2012. — 224 с.: ил.
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
§1.Технологии как часть общечеловеческой культуры
Технологическая культура
2. В каком году был запущен первый искусственный спутник Земли? В каком году и кем был совершен первый выход человека в открытый космос? Когда, кем и где была сделана первая операция пересадки сердца человеку?
В повседневной жизни мы часто употребляем слово «культура». Однако у каждого из нас оно вызывает различные ассоциации, каждый вкладывает в него свой смысл: кто-то отождествляет культуру с поведением человека (культурный — некультурный), кто-то — с искусством, с культурой производства и т. д.
Понятие «культура» впервые появилось в Древнем Риме как противопоставление понятию «натура», т. е. природа. Оно означало «обработанное», «возделанное», «искусственное» — в противоположность «естественному», «первозданному», «дикому» и первоначально применялось для обозначения растений, выращиваемых людьми, в отличие от их дикорастущих собратьев. Со временем значение этого слова расширилось и стало включать круг предметов, явлений и действий, которые имели человеческое, а не природное происхождение.
Культура — это определенный уровень развития общества и человека, выраженный в типах и формах организации жизни и деятельности людей, в их взаимоотношениях, а также в создаваемых ими материальных и духовных ценностях. Сегодня понятие «культура» охватывает все стороны деятельности человека и общества. Различают экономическую, технологическую, правовую, нравственную, экологическую, художественную, политическую и другие виды культуры (см. схему).
Виды культуры
Обычно выделяютматериальную идуховную сферы культуры. К первой относят совокупность материальных благ, предметов и средств их производства. Вторая представляет собой совокупность знаний, форм общественного сознания и духовных ценностей. Все элементы культуры неразрывно связаны между собой (см. схему).
Взаимосвязь материальной и духовной культуры
Одной из сторон общей культуры является технологическая культура, основой которой служат технологии. В обобщенном виде под технологической культурой можно понимать уровень развития преобразовательной деятельности человека, выраженный в совокупности достигнутых технологий материального и духовного производства.
Что такое технологическая культура, можно объяснить на простом примере. Представьте себе на минуту ситуацию, обыгранную во многих художественных произведениях и кинофильмах.
В современный город попал человек из прошлого, например из Средневековья. Как вы думаете, смог бы он выжить в наше время? И если смог, то каково было бы качества его жизни? Очевидно, что жизнь и здоровье этого средневекового гражданина подверглись бы серьезным опасностям. Дело в том, что он – человек другой технологической культуры – по уровню владения современными технологиями подобен малому ребенку, для которого представляет опасность практически все – от многолюдья и шума на городских улицах до современных бытовых приборов.
Однако и наше положение едва ли было бы лучшим, поменяйся мы с ним местами. Даже имея некоторое представление о средневековом укладе, мы не владеем технологиями выживания в средневековом обществе, не обладаем его суммарной технологической культурой.
Каждый человек постигает современную ему технологическую культуру в течение всей жизни, с первых ее шагов. Понятие технологической культуры тесно связано со всем многообразием человеческой деятельности. Предмет «технология», который вы изучали в школе, познакомил вас с искусством пошива одежды, с приемами обработки металла и древесины, с секретами кулинарии и т.д. вы не задумывались, почему столь разные виды деятельности объединяют одно понятие – «технология»? Что может быть общего в обработке пищевого продукта, металла или ткани? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим сущность самого понятия.
Понятие «технология»
Какие достижения техники и технологий ХХ века вы считаете самыми значимыми для человечества?
Напомним, что слово технология происходит от древнегреческогоtechne – искусство, мастерство, умение, а также logos – учение, наука. Следовательно, технологию, с одной стороны, можно рассматривать как науку, а с другой – как практическую деятельность человека.
Традиционно понятие «технология» складывалось в сферах, связанных с изготовлением какого – либо вещественного продукта: ткани, посуды, оружия, средств транспорта и т.д. применительно к этим производственным сферам технология – это совокупность приемов и способов изготовления, обработки, изменения состояния, свойств, формы, сырья, материалов или полуфабрикатов, а также наука, разрабатывающая все эти приемы и способы.
Технологию обычно рассматривают в связи с конкретной отраслью производства (машиностроением, строительством и т.д) или в зависимости от предмета труда (материал, энергия, информация и др.). На схеме представлены различные виды промышленных технологий.
Виды промышленных технологий
Любая производственная технология, современная или архаическая, решает три основополагающие технологические проблемы, которые можно сформулировать в виде вопросов:
Рассмотрим подробнее, в чем смысл этих вопросов.
Все промышленные технологии базируются на процессах обработки, видоизменения материалов. Например, технологии получения металлов основаны на процессах изменения химического состава и физических свойств руды; технологии механической обработки – на процессах изменения формы обрабатываемых деталей; химические технологии – на химических реакциях. Поэтому ключевым моментом при создании технологии является разработка процесса обработки материала, отвечающая на вопрос: «Как обрабатывать?».
В современном мире именно способ обработки деталей является главным секретом производства, фирмы – производители берегут его с особой тщательностью. И если конструкции изделий (автомобилей, космических кораблей, даже военной техники) часто не являются тайной, то процесс обработки (ноу-хау) засекречивают всеми возможными способами. Например, начертить схему компьютерного микропроцессора могут многие инженеры-электронщики, но как его сделать, какие процессы обработки применить, знает только небольшая группа специалистов.
Однако знания процесса обработки недостаточно для изготовления современных сложных изделий. Надо знать, «на чем обрабатывать», какие использовать технологические машины (станки, прессы, станы, печи и др.) и технологические приспособления.
Технологические машины обеспечивают скорость выполнения технологического процесса (другими словами — производительность) и точность изготовления изделий. Технологические приспособления, расширяя ограниченные физические возможности человеческих рук, позволяют прочно и жестко закреплять инструменты и обрабатываемые заготовки на станке, а также совершать сложные и точные движения инструментом. Например, стол современного фрезерного станка обеспечивает перемещение установленной на нем детали по шести пространственным координатам (трем линейным и трем вращательным) с точностью до 0,001 мм.
В современных технологических процессах обработки на заготовку воздействуют с помощью энергии различного вида — тепловой, механической, электрической, химической или волновой. Для этого применяют разные инструменты: резцы, сверла, штампы, электроды, лазерный луч, химические реактивы и др. Инструменты непосредственно воздействуют на деталь, поэтому от точности, прочности, жесткости, надежности инструментов во многом зависит качество получаемого изделия. Выбор необходимого инструмента и есть ответ на вопрос: «Чем обрабатывать?».
Три составляющие технологии
Другими словами, каждая технология состоит из трех составляющих: 1) процесса технологической обработки; 2) станка; 3) инструмента. Эти компоненты взаимно влияют друг на друга и изменение, усовершенствование одного из них влечет за собой изменение двух других технологических составляющих (см. схему). Для иллюстрации этого явления совершим небольшой экскурс в историю развития техники.
Самое древнее каменное орудие — рубило (рис. 1). Для его изготовления первобытный человек брал кусок кремня или кварца (обрабатываемый материал) и, нанося удары (процесс обработки) другим камнем (инструмент), оббивал заготовку рубила так, что одна ее сторона заострялась. Оббивка производилась на весу, вручную. При этом мастерство выполнения обработки (удара) опережало в своем развитии и качество инструмента (обычный камень), и уровень приспособления для закрепления заготовки (отсутствующего на тот момент).
В дальнейшем усовершенствованный процесс обработки «потянул» за собой отстающие составляющие технологии: с помощью рубила было изготовлено приспособление для крепления детали (подобие тисков), которое, по-видимому, выглядело как расщеп в каком-нибудь дереве. Это позволило освободить руку. Теперь человек мог взять в нее специально изготовленный инструмент — отбойник, который сделал оббивку более точной. Внедрение в практику нового инструмента (рубила) и технологического приспособления (зажима) повлекло за собой усовершенствование процесса обработки, так как более эффективный инструмент в сочетании с зажимом требовал иного способа нанесения ударов по заготовке.
Уровень промышленности во многом определяет уровень развития страны и общества. А развитие промышленности, в свою очередь, определяется уровнем развития технологий, технологических машин и инструментов, используемых в производстве. Рассматривая историю человечества с технологических позиций, можно увидеть, что наиболее значимые вехи в развитии технологий совпадают с началом новых этапов развития общества. Каждой ступени развития общества соответствует определенный технологический уклад.
Технологические уклады
1 .Знаете ли вы, что такое катапульта, праща, водочерпальное колесо? Где они применялись ?
2. Попытайтесь начертить схему работы ветряной мельницы.
3 .Какие открытия и изобретения принадлежат Архимеду, Ньютону, Копернику?
Человечество в своем развитии прошло несколько технологических укладов — преобладающих способов производства:
Технологические уклады и их основные технические достижения
На уроках истории и технологии вы многое узнали о ранних технологических укладах — I-IV (см. схему). Каждому технологическому укладу соответствует свой уровень развития цивилизации — уровень технологий, экономики и культуры. Технологический уклад определяется уровнем развития науки и зависит от суммы знаний, которыми владеет общество. Смена укладов происходит вследствие научных открытий, внедряемых в производство и другие сферы жизни.
Роль техники и технологий в развитии человечества невозможно переоценить. Вокруг достижений техники и технологий ко все времена фокусировалось внимание общества. Технологический уклад — это совокупность освоенных обществом технологий на определенном этапе исторического развития.
Первый технологический уклад характеризовался применением исключительно мышечной силы человека, первых орудий (скребка, рубила, каменного топора и т. д.) и самых примитивных приспособлений (см. рис. 1 и 2).
На самом раннем этапе для обработки материалов использовались каменные инструменты, удерживаемые в руке и приводимые в движение мышечной силой человека. Затем люди начали применять простейшие приспособления для закрепления инструмента, для обеспечения движения заготовки и инструмента. Появились изделия из бронзы, в том числе и бронзовые инструменты.
Определяющим для второго технологического уклада было применение ручного труда в сочетании с мускульной силой животных. Появились первые станки с ручным приводом, оснащенные простейшим приспособлением для закрепления инструмента и обеспечения движения заготовки и инструмента. Позднее появился станок с лучковым приводом (рис. 3). Огромным достижением на этой технологической ступени было освоение силы ветра и воды, примером которого, прежде всего, могут служить ветряные и водяные мельницы (рис. 4).
Третий технологический уклад связан с появлением машин и механизмов, изготовленных из металла. Использование энергии пара в сочетании с применением стальных инструментов позволило значительно повысить скорость обработки и улучшить качество изготовляемых деталей.
Проблема достижения высокой точности деталей (в частности, деталей для паровой машины) была решена английским механиком Генри Модели. Он изобрел механический суппорт для закрепления резцов на токарных станках. В дальнейшем суппорт был применен на строгальном, фрезерном, карусельном и других металлообрабатывающих станках. Новые станки «породили» как новые инструменты (фрезы, строгальные резцы), так и новые технологии. Вскоре паровые машины стали использоваться для приведения в движение станков, что еще более повысило производительность обработки (рис. 5).
Отличительной чертой четвертого технологического уклада было изобретение и применение в станках электрического двигателя, благодаря которому удалось в десятки раз повысить скорость обработки и мощность станков (рис. 6.). Появление электродвигателя дало толчок разработке новых видов инструментальных материалов — быстрорежущей стали, твердых сплавов, минералокерамики и др.
В настоящее время развитые страны осваивают технологии пятого технологического уклада, главной особенностью которого является участие в производственных процессах электронной техники и автоматики. Современные станки оснащаются системами числового программного управления (ЧПУ), манипуляторами для загрузки-выгрузки деталей, устройствами для автоматической замены инструментов (рис. 7).
Основной технологической задачей на современном этапе является преобразование информации с помощью так называемых информационных технологий, которые внедряют во все производственные процессы с целью их автоматизации. В перспективе любая технология реализуется в сочетании или под управлением информационной технологии.
Сегодня можно говорить уже и о новейшем, шестом, технологическом укладе (на примере Японии), когда всеми производственными процессами управляют компьютеры. В быстрых, подвижных саморегулирующихся технологических системах завтрашнего дня машины имеют дело с различными физическими материалами, выполняют трудоемкие рутинные задачи, люди же работают с потоком информации, решают сложные интеллектуальные задачи, используя почти мгновенную связь.
Связь технологий с наукой, техникой и производством
Согласны ли вы с тем, что «нет ничего практичнее хорошей теории» ?
Как вы объясните это утверждение?
Существование человека и общества на протяжении всей истории цивилизации в значительной степени было связано с переработкой сырьевых ресурсов в готовый продукт или полуфабрикат, удовлетворяющий физические, духовные или интеллектуальные потребности человека. Бесчисленное множество преобразований позволило человеку создать особый, не свойственный природе искусственный мир - техносферу. Сегодня мы видим, что человечество все дальше и глубже уходит в этот искусственный мир из естественной природной среды.
Очевидно, с одной стороны, что высокий уровень технологии и техники создает благоприятные условия для развития культуры, экономики, повышает качество жизни, с другой — высокий материальный уровень жизни общества и его культура создают благоприятные условия для развития технологической среды, двигают вперед прогресс. Высокие темпы роста потребностей человека и общества ведут к ускорению темпов развития технологического мира. Уровень развития человеческого общества определяется уровнем развития технологий. В свою очередь, развитие технологий неразрывно связано с наукой, техникой и производством.
В процессе производства с помощью техники и технологий осуществляется преобразование сырья, материалов, энергии, информации в полезные вещи. На производстве изготовляют строительные материалы и дома, станки и компьютеры, автомобили и самолеты, военную и медицинскую технику, пищевые продукты, книги — практически все, чем пользуются люди
Понятно, что технологии производства молочных продуктов отличаются от технологий производства автомобилей. Тем не менее у них много общего, так как любая технология сводится, по сути, к рациональному выбору:
Современное производство немыслимо без различных машин и устройств для обработки или транспортировки материалов, другими словами, без техники. Станки, автоматические линии для сборки телевизоров или розлива молока в пакеты, средства связи, автомобили и многое другое — все это объединено понятием техника. Следует заметить при этом, что вся
техника, какой бы дорогостоящей она ни была, без технологий всего лишь груда металлолома.
Исстари основным способом приобретения нового знания для человечества служило простое накопление положительного опыта методом натурного экспериментирования (путем проб и ошибок). Нарастающая сложность и дороговизна техники потребовала отказа от метода проб и ошибок (как ведущего). Появилась потребность в научном знании. Для нужд производства начались поиски ответов на насущные вопросы:
Подобных производственно-технологических вопросов возникало великое множество. Благодаря развитию науки на большинство из них найдены ответы.
Наука — это сфера человеческой деятельности, в задачи которой входит выработка новых знаний, а также теоретическая систематизация уже имеющихся знаний о действительности. Цели науки — описание, объяснение и предсказание (осмысленное предвидение) различных процессов или явлений. XX век — век научно-технического прогресса, важнейшей чертой которого является создание четырехзвенной системы машин: 1) машины-двигателя; 2) рабочей машины; 3) транспортной машины; 4) автоматизированной системы управления и контроля за их работой. Четырехзвенная система машин позволила механизировать и автоматизировать не только физическую, но и интеллектуальную деятельность человека.
Важнейшей чертой современного научно-технического прогресса является то, что при четырехзвенной системе машин технологические процессы становятся непрерывными, в отличие от дискретных (прерывных) процессов при трехзвенной системе машин. Особенностью научно-технической революции является то, что наука становится непосредственной производительной силой.
Современное материальное производство остро нуждается в научном обеспечении. Чтобы производимые товары (услуги) были конкурентоспособны, необходимо применять в производстве эффективные технологии на основе новейших достижений науки — наукоемкие технологии. При этом прирост научных знаний (научного совокупного продукта) должен быть больше прироста техники и технологий. Последний, в свою очередь, должен быть больше прироста современного производства. Наука должна развиваться с опережением, без этого не будет обеспечиваться интенсивный рост и совершенствование производства.
Любопытно, что примерно за последние полвека роль науки в материальном производстве существенно изменилась. Так, с XVIII до середины XX века открытия в науке следовали одно за другим, питали научно-технический прогресс, а практика — через создание и освоение техники — следовала за наукой, реализуя эти открытия в общественном производстве. Однако затем этот процесс резко оборвался: допустимо считать последними крупными научными открытиями создание лазера и атомной энергетики. Наука все больше стала обслуживать технологическое совершенствование практики. Понятие «научно-техническая революция» сменилось понятием технологическая революция.
Изменение роли науки в жизни людей повлияло на качество образования и структуру квалификации работников. Большинству стал необходим иной, нежели научный, тип образования, который условно можно было бы назвать продуктивным или технологическим. Основная задача современного инженера-технолога сводится главным образом к уменьшению суммы себе- стоимостей всех деталей, составляющих производимый продукт, через создание (в идеале) безлюдного, безотходного, высокопроизводительного производства каждой детали.
***
В развитии технологического мира принимает прямое или опосредованное участие каждый житель Земли — либо в качестве потребителя, либо через раскрытие новых законов и закономерностей развития общества, природы, либо через экономику, политику, культуру, экологию и т. п.
Каждый из нас должен владеть технологическими знаниями — знаниями о мире, созданном человеком, уметь действовать в этом мире и предвидеть последствия своих действий. Ведь в условиях активного техногенного воздействия на окружающую среду это становится как никогда актуальным. Сложные отношения искусственного, «машинного» мира человека и живого мира природы — тема следующего параграфа.
§2 Промышленные технологии и глобальные проблемы человечества
/. Какие технические предвидения фантастов (например, Ж. Верна) сбылись в XX—XXI веках? Какие ждут своего часа?
2. Какие научные открытия и технологические достижения вам хотелось бы увидеть воплощенными в первой четверти XX/ века?
Результаты внедрения новых и усовершенствованных технологий не всегда оказываются предсказуемыми для их создателей.
Американский инженер Хирам Максим, сконструировавший в 1899 году пулемет, надеялся, что это грозное оружие прекратит войны, а оно сделало их еще более жестокими. Строительство оросительных систем в Средней Азии предпринималось с целью улучшения природных условий и жизни людей, а обернулось исчезновением Аральского моря. И таких примеров можно привести множество.
Начало промышленной революции связывают с Англией, оно совпадает с периодом, когда истощающиеся запасы древесины в этой стране начали заменять углем, имевшимся в больших количествах. Использование угля породило проблемы удаления пустой породы, строительства шахт, откачки воды, транспортировки угля и контролируемого его сжигания. Применение угольного топлива сделало возможным создание парового двигателя. Механизмы, а не земля стали основным средством производства.
Все это потребовало значительной концентрации трудовых ресурсов вокруг шахт и обогатительных фабрик. Повсюду появились автомобильные и железные дороги, фабрики и, как следствие, — дымовые трубы, загрязненные водоемы и другие признаки антропогенного воздействия.
Города разрастались, но благоденствие в них оказалось сомнительным. Уровень жизни рабочего был ниже, чем владельца земельного надела средней руки. Труд на фабриках оказался еще тяжелее и изнурительнее, чем в сельском хозяйстве. Территории вблизи фабрик приходили в ужасающее состояние.
В настоящее время в условиях рыночной системы смена технологий в среднем происходит за 10 лет, тогда как смена «природных технологий», т. е. появление новых видов живой природы, происходит, по палеонтологическим данным, в среднем за 3 млн лет. Эта огромная, в несколько порядков, разница предопределила опасную «конкурентоспособность» создаваемых человеком технологий по сравнению с «технологиями биосферы».
Сегодня развитие новых передовых технологий не может полностью гарантировать экологическую чистоту производства. Каждое производство в различном объеме так или иначе влияет на окружающую среду.
Все созданные человеком технологии направлены на потребление природных ресурсов и основаны на том, что биосфера является для человечества «кладовой» этих ресурсов. Нередко говорят и пишут об «экологических» и даже «экологически чистых» технологиях. Но подобных технологий не существует. На самом деле речь идет о технологиях, которые более эффективно используют природные ресурсы: из того же объема природного сырья создается больше конечных продуктов с меньшими энергетическими затратами на единицу продукции. Учитывая, что потребление будет продолжать расти и в будущем, новейшие технологии должны быть направлены на решение двух основных производственных задач:
1.Создание замкнутых технологических циклов (безотходного производства). Все материалы не должны по мере возможности выходить за пределы замкнутого цикла. Использование дефицитных сырьевых материалов надо свести к минимуму за счет использования вторичного сырья.
2.Повышение качества продукции. Необходимо добиваться как можно более длительных сроков жизни товаров, избегать использования редких и опасных материалов, развивать производство легко ремонтируемых изделий.
Рассмотрим, каким образом и насколько серьезно влияют на экосистемы современные технологии различных отраслей производства (энергетики, транспорта, сельского хозяйства и др.) и какие проблемы в этой связи стоят перед человечеством.
Энергетика и энергоресурсы
Какие виды энергии вы знаете? В какой последовательности они осваивались человеком?
Одной из самых мощных промышленных отраслей является энергетическая отрасль. Производство энергии связано с использованием различных природных ресурсов. Главным образом это ископаемое топливо, радиоактивные элементы и потенциальная энергия воды.
Тепловые электростанции. Львиная доля мирового производства электроэнергии принадлежит тепловым электростанциям (ТЭС)У работающим на ископаемом органическом углероде. Топливо (уголь, мазут, газ, сланцы) сжигается в топках паровых котлов, где его химическая энергия превращается в тепловую энергию пара.
В паровой турбине энергия пара переходит в механическую, а затем в генераторе превращается в электрическую. Тепловой коэффициент полезного действия обычной ТЭС составляет 37-39 %. Это значит, что около % тепловой энергии в буквальном смысле слова вылетают в трубу, нанося при этом огромный вред обширному региону.
Тепловые электростанции потребляют огромное количество топлива. Так, ГРЭС1 мощностью 1 млн кВт ежесуточно сжигает 17 800 т угля (6-7 большегрузных железнодорожных составов) и 2500 т мазута. Весь уголь перемалывается в угольную пыль и непрерывно подается в топки котлов, в котлы же в больших количествах (150 тыс. м3) непрерывно поступает вода, к чистоте которой предъявляют весьма высокие требования. Пар, отработавший в паровых турбинах, охлаждаясь, превращается в воду и затем снова отправляется в котлы. На охлаждение ежесуточно расходуется более 7 млн м3 воды, и при этом происходит тепловое загрязнение водоема-охладителя.
В последние годы было обнаружено, что радиационное загрязнение вокруг тепловой станции, работающей на угле, в среднем в 100 раз выше фона естественной радиации. Это связано с тем, что обычный уголь всегда содержит микропримеси урана-238, тория-232 и радиоактивный изотоп углерода. При работе ТЭС эти радионуклиды вместе с золой и другими продуктами сгорания поступают в атмосферу, почву и водоемы.
Гидроэлектростанции. Гидроэлектростанции (ГЭС) представляют собой наиболее простые устройства для получения электроэнергии. Энергоноситель — вода — поступает в турбину ГЭС из верхнего бьефа реки (водохранилища, созданного плотиной) и уходит в нижний бьеф. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой ГЭС, в среднем в четыре раза ниже, чем у тепловых электростанций. Полные расчетные гидроресурсы рек планеты оцениваются в 1000 трлн кВт-ч. Однако гидроресурсов, которые можно практически реализовать с помощью ГЭС, примерно в 30 раз меньше. По оценкам специалистов, даже при полном использовании потенциала всех рек планеты гидроэнергетика может обеспечить человечество электроэнергией не более чем на 25 %.
В настоящее время в разных странах гидроресурсы используются в разном объеме (см. таблицу).
Использование гидроресурсов
|
Страна |
% |
Страна |
% |
Страна |
% |
|
Россия Европейская часть Сибирь Дальний Восток |
20 39 20 5 |
Канада Япония Швеция Италия |
50 62 74 74 |
Франция Швейцария США |
90 90 44 |
Из 25 самых мощных в мире гидроэлектростанций 7 находятся в странах СНГ. Крупнейшая в нашей стране ГЭС — Саяно-Шушенская (мощностью 6,4 млн кВт) — занимает по мощности 5-е место в мире, Братская ГЭС — 13-е. Наиболее крупные ГЭС находятся в Венесуэле (10,3 млн кВт) и в Бразилии (13,32 млн кВт).
Гидроэлектростанции можно разделить на две основные группы: построенные на равнинных и горных реках. В обоих случаях требуется строительство плотин, создающих необходимый напор воды и ее запас в водохранилище для обеспечения равномерной работы ГЭС в течение года.
При строительстве крупных ГЭС на равнинных реках возникает множество экологических проблем, связанных с нарушением естественной миграции рыб и их нерестилищ, с затоплением плодородных пойменных земель и т. д.
В нашей стране особенно противоречивая ситуация сложилась на Волге, перегороженной целым каскадом плотин. С одной стороны, в результате строительства плотин -было затоплено 1,78 млн га прекрасных пойменных земель и 0,7 млн га лесов, с другой — плотины обеспечили задержание и аккумулирование в водохранилищах паводковых вод, сделали возможным судоходство по всей Волге, смягчили климат региона, позволили развивать орошаемое земледелие. До создания на Волге водохранилищ на обширных просторах Среднего и Нижнего Поволжья свирепствовали катастрофические суховеи («черная мгла»), ежегодно происходили опустошительные наводнения, уносящие 2/3 годового стока реки, а в летнюю жару надолго нарушалось водное сообщение, резко уменьшался объем водопотребления.
Сейчас воды великой русской реки вращают десятки турбин волжских ГЭС общей мощностью более 11 млн кВт. Река обеспечивает водой население Москвы и приволжских городов — в общей сложности более 60 млн человек.
Атомные электростанции. В реакторе атомной электростанции (АЭС) тепловая энергия выделяется за счет высвобождения энергии связи нейтронов и протонов при делении ядер урана-235. Если при химическом сжигании 1 г угля выделяется 7 ккал теплоты, то при «сжигании» 1 г ядерного топлива — 20 млн ккал, т. е. почти в 3 млн раз больше. Если ТЭС мощностью 1 млн кВт за три года сжигает 250 тыс. вагонов угля, то АЭС той же мощности за этот срок потребует всего 2 вагона ядерного топлива. Установка АЭС возможна в любом месте, где имеется достаточно воды для охлаждения реактора, где нет серьезной сейсмической опасности, отсутствует осаждение грунта и нет угрозы разрушения здания АЭС в результате каких-либо внешних причин.
Типичная АЭС мощностью 1 млн кВт за год производит не более 2 м3 радиоактивных отходов. Общее количество отходов, образуемых на всех АЭС бывшего СССР, составляло ежегодно всего около 30 т.
Большую проблему представляет захоронение различных радиоактивных веществ, накопившихся в ходе многолетней наработки плутония для ядерного оружия. Этих отходов в сотни раз больше, чем при производстве ядерного топлива для всех АЭС.
Захоронение отходов — это помещение отходов под землю, в брошенные угольные шахты, соляные копи, специально подготовленные подземные полости, в глубочайшие впадины морского дна без возможности обратного извлечения, сброс отходов в океаны и моря в специальных контейнерах, а иногда даже и без них. С течением времени эти контейнеры могут быть подвержены коррозии или разрушены в результате землетрясений, и тогда ядовитые вещества попадут в окружающую среду. К сожалению, абсолютно безопасных методов захоронения отходов пока не найдено.
В нашей стране для связывания радиоактивных отходов достаточно широко используется метод кальцинации —остекловывания их в специальной вращающейся печи — кал ы донаторе. Образующиеся при этом газы проходят специальную очистку.
К проблемам захоронения отходов примыкает проблема выработавших свой ресурс реакторов. Время начала их массового вывода из строя быстро приближается.
Эксплуатация АЭС связана с опасностью для окружающей природы и человека. В результате аварии на Чернобыльской АЭС пострадали сотни тысяч людей (особенно дети) не только вблизи Чернобыля, но и далеко за его пределами. Образовались радиоактивные пятна — места выпадения радиоактивного дождя. Выпадение радионуклидов обнаружено на территории Белоруссии, России, Австрии, ФРГ, Италии, Румынии, Польши, Швеции, Финляндии.
Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. При работе реакторов АЭС образуется около 250 различных радиоактивных изотопов, попадание которых в окружающую среду может привести к тяжелым последствиям: раковым заболеваниям, врожденным дефектам, ослаблению иммунной системы населения, проживающего вблизи ядерных установок. Поэтому при строительстве и эксплуатации АЭС надо уделять повышенное внимание очистке выбросов и отходов.
При решении вопроса о размещении АЭС необходимо учитывать множество факторов: потребность региона в электроэнергии, природные условия, наличие достаточного количества воды, плотность населения, вероятность возникновения землетрясений, наводнений, характеристику верхних и нижних слоев грунта, грунтовых вод и т. д.
Сегодня в мире идет неустанный поиск новых путей удовлетворения энергетических потребностей человечества. О них речь пойдет в следующем параграфе.
Промышленные технологии и транспорт
Как по-вашему, существуют ли различия между промышленным и индустриальным производством?
Современные промышленные технологии широко используют природные ресурсы как непосредственно, в виде сырья, заготовок и вспомогательных материалов, так и опосредованно, при использовании электроэнергии и транспортных коммуникаций. Промышленные предприятия потребляют в основном минеральные и водные ресурсы (руду, уголь, песок, нефть и др.), транспортные предприятия используют земельные ресурсы, сельскохозяйственные — биологические (растительный и животный мир) и земельные ресурсы.
В этой связи важно помнить, что большинство природных ресурсов являются исчерпаемыми и невозобновимыми.
Сырье служит исходным продуктом для всех технологических процессов, в ходе которых на предприятиях его перерабатывают и превращают в изделия. В идеальном случае на производство изделия массой 10 кг должно пойти 10 кг сырья. К сожалению, современные технологии не позволяют использовать сырье на 100 %, поэтому для производства изделия сырья приходится тратить больше, чем это изделие весит в готовом виде.
Для оценки технологий по материалоемкости применяют коэффициент использования материала, который равен отношению массы готового изделия к массе заготовки. Для заготовок, полученных профильной прокаткой, коэффициент использования материала составляет 0,8, горячей штамповкой — 0,75, свободной ковкой — 0,6, а для заготовок из прутков — 0,5. Более высокий коэффициент использования материала характерен для литейного производства (0,75-0,95) и для изделий, изготовленных из металлическихпорошков и пластмасс (0,9-0,97). Использование технологических процессов, обеспечивающих большой коэффициент использования материалов, позволяет значительно снизить расход природных ресурсов без снижения объемов производства.
Любое промышленное предприятие кроме сырья потребляет и земельные ресурсы, так как всегда занимает некоторую (часто весьма значительную) площадь, имеет подъездные пути, очистные сооружения, склады и другие вспомогательные службы.
Промышленное потребление воды и минеральных ресурсов. Кроме сырья промышленное предприятие использует большое количество материалов, которые не входят в готовую продукцию, но необходимы для осуществления производства. Так, металлургический комбинат для производства стальных листов должен использовать огнеупорные материалы (глину, песок), различные химические вещества, инструментальные стали, древесину и т. д. Вспомогательные материалы значительно расширяют масштабы потребления природных ресурсов промышленностью.
Из вспомогательных ресурсов производства по объемам потребления на первом месте, безусловно, стоит вода. Достаточно привести такой пример, что для производства 1 компьютера требуется 40 т воды. Воду следует рассматривать как сырье особого рода, без которого невозможна реализация большинства промышленных технологий, созданных человеком, так как все эти технологии правомерно назвать мокрыми (см. таблицу).
Объем потребления воды различными производствами
|
Производство 1 т продукции |
Потребленная вода, т |
|
Уголь Сталь Пшеница Синтетические волокна |
3 200 – 300 1500 Около 4 тыс. |
Из всего объема потребления воды 70 % используется для ирригации, остальные 30 % — в промышленности и коммунальном хозяйстве.
В процессе промышленного использования воды часть ее испаряется, теряется из-за утечек, включается в промежуточные или конечные продукты. Оставшаяся вода вместе с загрязнителями поступает в естественные водные объекты, иногда проходя специальную очистку, а часто безо всякой очистки.
Следует отметить, что в настоящее время загрязнение вод происходит не только в процессе их технологического использования. Выбросы в окружающую среду газообразных и твердых веществ в не меньшей степени загрязняют естественные водные объекты. Аэрозоли, диоксид серы и оксиды азота, поступающие в атмосферу в процессе хозяйственной деятельности, выпадают с осадками на поверхность суши и проникают в поверхностные и подземные воды.
Вокруг свалок твердых отходов образуется зона «расплывания» загрязнителей, так как вода является универсальным растворителем и с той или иной скоростью растворяет практически все вещества. Таким образом, водные объекты выступают транспортными системами и конечными аккумуляторами антропогенных загрязнителей окружающей среды.
Минеральное сырье (или полезные ископаемые) — это природные образования неорганического и органического происхождения, сформировавшиеся в земной коре. По своему физическому состоянию они делятся на твердые (уголь, руды, нерудные полезные ископаемые), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (природные горючие и инертные газы).
По областям промышленного использования минеральные ресурсы можно разделить на следующие группы:
Объемы добычи и потребления минерального сырья в настоящее времядостигли небывалых размеров. Этому способствовала научно-техническая революция и быстрый рост населения. Увеличивающиеся масштабы производства уже привели к истощению наиболее легкодоступных месторождений. В результате стала развиваться добыча сырья в труднодоступных горно-геологических условиях, в частности в акватории морей и океанов.
Для того чтобы отдалить угрозу нехватки основных минеральных ресурсов, сегодня в разработку вовлекается сырье более низкого качества, а также новые виды минерального сырья.
Разведка полезных ископаемых, а также такие мощные отрасли промышленности, как добыча, переработка, а также транспортировка минерального сырья (сюда же можно включить и потребление), сопряжены с большими потерями энергоресурсов и масштабным загрязнением окружающей среды. Чтобы снизить нежелательное воздействие на природу этих факторов, необходимо незамедлительно и активно внедрять в практику достижения научно-технической мысли.
В перспективе добыча минерального сырья должна быть обеспечена с помощью более эффективных методов поиска и разведки полезных ископаемых, освоения все больших глубин вплоть до океанического дна, зоны вечной мерзлоты, привлечением самых современных технологий добычи и транспортировки, а также расширенной разработкой нетрадиционных видов сырья (керамики, полупроводниковых элементов и др.).
Промышленная эксплуатация лесных ресурсов. Древесина до сегодняшнего времени остается ценнейшим промышленным сырьем. Исключительные технологические свойства и экологичность этого материала обусловили постоянно возрастающие потребности в нем.
Лесные массивы планеты эксплуатируются беспощадно, и лишь небольшая часть их находится под защитой. За один только XX век разрушены естественные лесные экосистемы на 40 % площади континентов. Ежегодно леса сокращаются со скоростью 180 тыс. км2 в год. При этом объем лесовосстановления относится к объему сведения леса как 1:10. В Московской области только за последние 60 лет площадь лесов, приходящихся на одного жителя, сократилась в 7 раз.
Сегодня в Европе (без России) леса занимают сколько-нибудь значительные территории лишь в Скандинавских странах — Финляндии (77 %) и Швеции (68 %). В Белоруссии, Югославии, Чехии, Словакии, Норвегии леса покрывают до 36-39 % площади. Однако значительную долю этих массивов составляют искусственные посадки, не участвующие в стабилизации окружающей среды (так как используются для выращивания товарного леса), а также вторичные леса2.
Промышленное загрязнение окружающей среды привело к тому, что повсеместно в Европе более 20 % деревьев имеют различные поражения: сниженную репродуктивную функцию, отставание в росте, высокую заболеваемость и т. д. В таких странах, как Польша, Белоруссия, Великобритания, уровень поражения деревьев достигает 70 %.
Промышленные отходы и атмосфера. Воздух атмосферы представлен смесью газов: азота (78,1%) , кислорода (21%) , аргона (0,9 %), углекислого газа, неона, гелия, водорода, озона. В результате природных процессов и антропогенного вмешательства атмосфера пополняется такими ядовитыми газами, как метан, оксиды азота и углерода, сернистый газ и др.
Наибольшее количество оксида углерода (угарного газа) выбрасывается металлургическими заводами, а также трубами домашних печей. Химическая промышленность загрязняет воздух смесью различных ядовитых газов. Фреоны попадают в атмосферу из аэрозольных баллончиков3.
В выхлопах автомобилей содержатся губительные для всего живого ингредиенты: угарный газ, окись азота, несгоревшие летучие углеводороды.
При повышении в воздухе концентрации ядовитых газов у человека ухудшается самочувствие, страдают легкие, сердечно-сосудистая система, возникает раздражение глаз, слизистых оболочек рта и носа. Поэтому содержание этих газов в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых норм (ПДК).
Сернистый газ называют главным химическим загрязнителем атмосферы. Он образуется при сжигании угля, сланцев, нефти, производстве серной кислоты, при выплавке меди. Этот газ быстро распространяется на значительные расстояния. Соединяясь с парами воды, сернистый газ образует серную кислоту — один из самых токсичных компонентов кислотных дождей4.
Выпадение кислотных дождей на океаническое мелководье изменяет среду обитания морских беспозвоночных животных, в результате чего многие из них перестают размножаться. Это влечет за собой нарушение цепейпитания и гибель животных данной пищевой пирамиды. Возникает нарушение экологического равновесия в океанах. Попадая на поверхность почвы, кислотные дожди вызывают в ней серьезные изменения: увеличивают общую кислотность, выщелачивают кальций, магний, калий, связывают фосфор, повышают токсичность металлов. У растений снижается устойчивость к болезням и вредителям, прекращается усвоение азота. В результате они замедляют рост и погибают. Урожайность культур в районах с кислотными дождями заметно понижается. Более 14% лесов планеты деградирует из – за кислотных дождей.
Парниковый эффект — это естественный процесс разогревания нижних слоев атмосферы за счет поглощения ими тепла нагреваемой Солнцем земной поверхности. Если бы парникового эффекта не существовало, не было бы и жизни на Земле, так как температура на ее поверхности была бы существенно ниже.
Роль поглотителей (хранителей) тепла в атмосфере принадлежит в основном водяным испарениям и углекислому газу. Однако с бурным ростом промышленности в состав этих так называемых парниковых газов стали входить дополнительные компоненты, например фреоны и оксиды азота. Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере может привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата.
Доля фреонов, применяемых в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, в настоящее время достигает 20 % от состава парниковых газов. Оксиды азота, образующиеся в процессе формирования перегноя после вырубки лесов и применения азотных удобрений, составляют 10 %, метан — примерно 16 % (% метана образуется в процессе человеческой деятельности, половина этого количества — результат гниения на орошаемых полях и выделений домашнего скота).Самая большая доля (50 %) в этом процессе принадлежит углекислому газу. Сжигание ископаемого топлива и дров высвобождает углерод, который «не предусмотрен» в естественном балансе атмосферы.
Ученые высказывают опасения, что усиление парникового эффекта может вызвать в ближайшие десятилетия потепление и как следствие — подъем уровня Мирового океана, в результате чего будут затоплены расположенные в низинах города и сельскохозяйственные районы.
В верхних слоях атмосферы Земли (стратосфере) расположен озоновый слой, состоящий из особой формы кислорода — озона. Именно он создает защитный экран, спасающий все живое от губительных ультрафиолетовых лучей.
В последние десятилетия в атмосферу Земли поступает все больше фреонов. Неядовитые и химически инертные фреоны не разрушаются водой, но под действием ультрафиолетовых лучей с определенной длиной волны (184-255 нм) выделяют атомарный хлор, который разлагает озон. Удобные в быту флакончики с духами, дезодорантами, лаком для волос являются экологической угрозой для озонового слоя атмосферы — защитного экрана Земли, который истончается, образуя так называемые «озоновые дыры».
Озоновая дыра — это пространство озоносферы, где значительно (до 50 %) понижено содержание озона. Появление озоновых дыр впервые было отмечено в начале 80-х годов XX века. Наиболее крупные из них наблюдались над Антарктидой и Арктикой.
Содержание озона уменьшается также из-за возрастания в атмосфере доли оксидов азота, выделяемых космическими кораблями, автотранспортом, тепловыми электростанциями, и сокращения доли кислорода в результате вырубки лесов и сжигания природного топлива.
Сельское хозяйство в системе природопользования
В чем заключается противоречие между потребностями человека и возможностями природы?
Сельское хозяйство — это одна из самых важных для человечества производственных отраслей, напрямую связанная с обеспечением его выживания. Этот огромный по масштабам сектор хозяйствования (задействовано около половины экономически активного населения планеты; площадь сельскохозяйственных угодий — 4500 млн га) производит необходимое для населения продовольствие и сырье для целого ряда промышленных производств. Главным средством сельскохозяйственного производства является земля, поэтому технологический процесс в этом производстве теснейшим образом связан с «технологическими процессами» самой природы.
Мировое сельское хозяйство сегодня характеризуется большим разнообразием уровней технической оснащенности. По доле занятых в сельскохозяйственном производстве той или иной страны можно судить о развитии ее экономики. Примечательно, что меньшая доля занятых в сельском хозяйстве указывает на более высокий уровень его развития, и наоборот. Так, в развитых странах (это прежде всего страны Северной Америки, Западной Европы и Япония) доля населения, работающего в аграрном секторе, колеблется в пределах 3-4 % и имеет тенденцию к дальнейшему сокращению.
Речь идет о странах так называемой интенсивной системы ведения сельского хозяйства, которая предполагает применение современной техники, селекции, обязательное использование минеральных удобрений, средств защиты от вредителей, наукоемких агротехнологий, применение генной инженерии и биотехнологии и как следствие — высокую производительность труда. Например, если в 1950 году один рабочий, занятый во французском аграрном производстве, «кормил» семерых своих соотечественников, то в 2002 году он обеспечивал продовольствием уже порядка сорока человек.
Развитым странам, применяющим интенсивные методы ведения сельского хозяйства, принадлежит сегодня основная доля импорта зерновых (пшеница и др.), а также мясной и молочной продукции (свыше половины мирового мясомолочного производства).
Важнейшим фактором ускорения развития аграрного сектора в странах развитой экономики является активная государственная политика. Помощь государства проявляется в льготном кредитовании сельского хозяйства, в стабилизации цен на продовольствие, в поощрении исследовательской работы и внедрении научных разработок в практику сельского хозяйства. Особенно важную роль государство играет в регулировании аграрного производства путем субсидирования тех или иных аграрных отраслей для обеспечения продовольственной безопасности5. Размеры государственных субсидий, например, в странах Евросоюза достигают 45 % стоимости всей сельхозпродукции, в Японии-65-80%.
Другая картина наблюдается в большинстве развивающихся стран, где в сельском хозяйстве, как правило, занято более половины работоспособного населения (страны так называемойаграрной экономики). В таких странах показатели механизации, химизации, мелиорации и других прогрессивных агротехнологий очень низки, как и показатели производительности труда. Сельское хозяйство развивается там по экстенсивному пути, при котором объем выпускаемой продукции растениеводства и животноводства может быть увеличен только за счет расширения посевных площадей, увеличения поголовья скота и численности занятых в сельском хозяйстве людей.
Причинами, обусловливающими отставания сельского хозяйства этих стран, являются недостаточность капиталовложений, отсутствие квалифицированных рабочих кадров, сложившийся традиционный менталитет и отсталость их аграрных отношений, связанных с пережитками общественной организации, влиянием института племенных вождей, широким распространением разнообразных темных верований. До сих пор во многих странах Азии и Африки широко распространены хозяйства феодального типа, общинное земледелие, иногда даже с пережитками родоплеменных отношений. В итоге экстенсивный путь развития сельского хозяйства многих развивающихся стран привел к недостаточной самообеспеченности их продовольственной продукцией и массовому недоеданию населения.
Перед учеными-аграрниками в настоящее время ставятся сложные задачи — усовершенствовать технологии земледелия и обеспечить высокий выход сельхозпродукции, но при этом не только не разрушать почву, но даже улучшать ее. Известно, что неправильное применение имеющихся сегодня средств интенсификации земледелия (химизации, мелиорации и других современных технологий), нарушающее законы природы, чревато тяжелыми последствиями.
Обрабатываемые земли (с учетом пастбищ) занимают в настоящее время 34 % суши. Плодородный слой этих земель нещадно эксплуатируется: обрабатывается агротехникой, загрязняется химическими удобрениями, вытравливается скотом. (Сельскохозяйственные животные, а количество их на планете значительно превышает численность людей, потребляют калорий примерно в 5 раз больше, чем люди.) Функционирование агроэкосистемы на данном этапе помимо очевидной пользы приносит человечеству и ощутимые потери.
Необратимые катастрофические из-менения природной среды под воздействием сельскохозяйственной деятельности человека возникали уже в далеком историческом прошлом. Данные современной аэрофотосъемки обнаруживают следы сельскохозяйственной деятельности (контуры полей, остатки каналов)в безжизненных ныне пустынях Азии и Африки. Не исключено, что это следствие экологических катастроф, вызванных неразумной деятельностью человека.
Сельскохозяйственные технологии сегодня занимают первое место в ряду антропогенных воздействий, послуживших основной причиной вырубки лесов, исчезновения многих видов флоры и фауны. Это можно проиллюстрировать на примере Германии (см. таблицу).
Исчезновение видов животных и растенийпод воздействием техногенных факторов (Германия)
|
№ п/п |
Причина исчезновения видов |
Кол – во исчезнувших видов |
|
1 2 3 4 5 6 |
Сельское хозяйство Туризм Добыча минерального сырья Застройка территорий Гидротехника Лесное хозяйство и охота |
397 112 106 99 92 84 |
Бесконтрольное применение интенсивных технологий (особенно широкое использование пестицидов) губительно влияют на все живое. Накапливаясь в тканях растений, которые идут в пищу человеку и животным, ядохимикаты вызывают различные нарушения жизненных функций организма.
Последствия применения азотных удобрений. При недостатке азота происходит истощение почвы, падение уровня ее плодородия и снижение устойчивости против эрозии. Кроме того, в растениях тормозится синтез белков, ферментов, хлорофилла, а значит и углеводородов. Особенно необходим азот для образования новых клеток. Однако избыточное или неправильное применение азотных удобрений приводит к тому, что азот накапливается в почве в виде нитратов и нитритов (солей азотной и азотистой кислоты).
Не все вводимые в почву удобрения достигают растений, большое количество их теряется, выносится в водоемы. В промышленных странах в почву, а затем в поверхностные и грунтовые воды ежегодно поступает большое количество нитратов. В незагрязненных реках Земли средний уровень содержания нитратов составляет 100 мг/л, а в Западной и Центральной Европе при интенсивном сельском хозяйстве — 4500 мг/л; концентрация фосфора в реках этого региона в 2,5 раза выше, чем в незагрязненных водоемах.
При накоплении в почве нитратов качество сельскохозяйственной продукции резко ухудшается. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению, снижается питательная ценность продуктов и их потребительские качества.
При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов (нитрат-ионы NOaпереходят в нитрит^ионыNOo), которые переводят гемоглобин крови (кислородпереносящий белок) в метагемоглобин, не способный транспортировать кислород. Считается, что не менее 5 % злокачественных опухолей возникает из-за повышенного содержания в пище нитратов.
Опасность химических средств защиты растений. Для защиты растений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животцых и борьбы с переносчиками опасных заболеваний используются пестициды — химические соединения, синтезированные человеком. Отдельные группы пестицидов имеют собственные названия: инсектициды (уничтожающие насекомых), гербициды (препараты для борьбы с сорняками) и др.
Химические средства защиты неоднородны по своему составу и включают различнее химические соединения, среди которых соли тяжелых металлов, диоксины и др. Часть из них очень стойкие и обладают способностью накапливаться в живых организмах. Например, широко применяемый в середине XX века пестицид ДДТ двадцать лет спустя обнаруживался в почве, в материнском молоке, в жире байкальских тюленей и даже у пингвинов Антарктиды.
В состав некоторых инсектицидов и гербицидов входят соединения, которые называютсядиоксинами. У человека отравление со смертельным исходом может возникнуть при попадании в организм мельчайших количеств диоксина. Дополнительная опасность этих соединений заключается в том, что они не растворяются в воде и могут сохраняться десятки лет.
Проблемыусвязанные с животноводческими технологиями.Масштабное развитие животноводства в мире вызвало проблему утилизации большого количества навоза. Только 67 % продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных используется в виде удобрений. Остальное (около 50 млн т в год) выбрасывается и попадает в реки и другие водоемы.
Использование загрязненной воды ведет к заболеваниям и повышает смертность, особенно детскую. Заболевания, связанные с подобным видом загрязнений, наиболее широко распространены в развивающихся странах, где недостаточно отлажены системы водоснабжения и канализации.
***
Мы завершили краткий обзор состояния основных современных промышленных технологий и вызванных ими глобальных проблем. Кто и как разрешит эти проблемы? Существуют ли пути нейтрализации воздействий техносферы на окружающую среду? Это тема следующего параграфа.
§ 3 Природоохранные технологии
Считаете ли вы, что необходим контроль общества за развитием науки, г) техники, технологий? Может ли служить таким контролем популяризация научно-технических знаний в литературе и средствах массовой информации?
Экологический мониторинг. Особое значение в современных условиях приобретает использование достижений научно-технического прогресса для решения природоохранных задач. Это в первую очередь касается совершенствования экологически безвредных и ресурсосберегающих технологических процессов, создания комплексных безотходных производств, широкого применения водооборотных схем, систем контроля за выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду, состоянием природных объектов и всей биосферы с целью ранней диагностики начавшихся изменений.
Прежде всего требуется надежная оценка состояния окружающей среды. Информационная система наблюдения и анализа состояния природной среды, в первую очередь уровней загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, получила название мониторинг.
Мониторинг включает три основные процедуры: наблюдение, оценку состояния и прогноз возможных изменений. Важнейший элемент мониторинга — оценка состояния природной среды. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов окружающей среды и их непосредственное измерение. Набор параметров должен дать достоверный ответ на вопрос, каково состояние объекта (природной среды).
Любая новая промышленная технология непременно должна проходить экологическую экспертизу, т. е. оценку по всем параметрам мониторинга. И только в том случае, если эта технология кроме технических достоинств отвечает природосберегающим требованиям, она имеет право на внедрение.
Применение экологически чистых и безотходных производств
Почему финны считают источником благополучия своей страны самовоспроизводящиеся системы – леса и людей?
Переработка бытового мусора и промышленных отходов. Большую проблему с точки зрения экологии представляет утилизация бытовых и промышленных отходов. В России на санкционированных и несанкционированных свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 86 млрд т твердых отходов производства и потребления, что составляет порядка 600 т на каждого жителя страны. (Коммунальные отходы от этого числа составляют примерно третью часть.) Из этой массы на мусоросжигательные заводы поступает приблизительно 5 %, остальное оседает на полигонах и свалках.
Кроме того, на территории России накоплено 1,1 млрд т опасных отходов. К ним относятся радиоактивные отходы, пестициды, запрещенные к употреблению или пришедшие в негодность запасы химического оружия, диоксины, которые содержатся в отходах хлорного производства и целлюлозно-бумажных комбинатов.
Ежегодное накопление различных видов твердых отходов в России — 10-15 т на человека, в том числе токсичных — 0,8 т. Степень утилизации отходов невелика: для инертных веществ (вскрышные породы, зола, строительный мусор) она не превышает 20-30 %, для опасных — 10-25 %. Сельскохозяйственные отходы утилизируются примерно на 70 %, а радиоактивные в основном хранятся или подвергаются захоронению.
В странах Европы многие виды отходов успешно утилизируются. Так, в Германии сельскохозяйственные отходы утилизируются на 90 %, корпуса старых автомобилей — на 98 %, отработанные масла — более чем на 90 %, покрышки автомобилей — почти полностью. Вместе с тем такие виды отходов, как строительный мусор, отходы горнодобывающей промышленности, в основном складируются, как и 50 % промышленных шламов. Размещение 1 т бытового мусора на свалках обходится Германии примерно в 750 евро. Развивается нелегальный вывоз опасных отходов в страны Африки и Азии, а также размещение там предприятий по их сжиганию.
Особую угрозу для экологии представляют «дикие» свалки, откуда ядовитые вещества и микроорганизмы, попадая в подземные воды, распространяются на многие километры. На таких свалках быстро размножаются крысы, являющиеся переносчиками ящура, лихорадки, сыпного тифа, чумы, гельминтов. В то же время в бытовом мусоре содержится много ценных веществ: органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, дерево, металлы. Поэтому разрабатываются проекты и строятся специальные заводы по переработке мусора. Они более безопасны для окружающей среды и одновременно более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянных бутылок, сбор пластмассовых бутылок и полиэтиленовых пакетов для переплавки и т. д.
Нет нужды доказывать, что техника все больше совершенствуется. Все больше производится сложных машин и механизмов, которые состоят из самых разнообразных материалов: черных и цветных металлов, пластмасс, дерева, резины, стекловолокна и композитов. Срок службы таких изделий определяется не их физическим износом, а моральным устареванием. Все чаще технически «здоровые» изделия и материалы оказываются на свалке. Но ведь можно их использовать как сырье для новых механизмов, т. е.рециклироватъ. Цикличность материальных потоков — перспективное направление создания промышленных производств с безотходной технологией.
Безотходная технология — это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы. Это позволяет сделать минимальным воздействие на окружающую среду и не нарушать ее нормального функционирования.
Большинство современных производств загрязняют окружающую среду выбросами в воздух и в воду своих отходов. Однако эти отходы содержат в себе нужные для хозяйствования вещества: металлы, стекло, бумагу и др. Задача заключается лишь в том, чтобы разработать механизмы выделения этих компонентов из отходов. Наиболее перспективным проектом является создание таких производственных технологий, когда отходы одного процесса используются в качестве сырья для другого. В результате объем твердых, жидких и газообразных отходов, сбросов и выбросов будет минимальным.
Ученые считают, что уже сейчас имеется достаточно технических знаний и оборудования, чтобы повторно использовать % образующихся отходов. Главное препятствие на пути к этому — неправильная организация производства, отсутствие у производителей экологических знаний и культуры природопользования, низкие цены на природные ресурсы и незначительные штрафы с предприятий, загрязняющих окружающую среду.
Из безотходных технологий в нашей стране наиболее широко используются замкнутые системы промышленного водоснабжения. Создаются установки для получения биогаза из отходов. (В процессе анаэробного сбраживания остатков сельскохозяйственного производства, избыточной массы активного ила и других органических отходов получается горючий газ.)
Рациональное использование лесов и пахотных земель. Потребительская эксплуатация лесов и пахотных земель ведет человечество к глобальной экологической катастрофе. Примером губительного воздействия человека на лес может служить о. Пасхи, где вырубка деревьев привела к деградации природы, голоду и вымиранию населения.
Сохранить лесные запасы поможет комплекс следующих мер:
Дальнейшее расширение площадей пахотных земель (на настоящий момент это 35 % территории суши) невозможно без уничтожения лесов. Поэтому человек должен искать способы повышения плодородия почв, находящихся под сельскохозяйственными культурами.
Меры, необходимые для повышения плодородия почв:
Для борьбы с вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных куль¬тур необходимо применять настои растений, а также золу, известняк, серу и т. п. При таком подходе возможно получать сельскохозяйственную продукцию высокого качества.
Экологизация сельского хозяйства — необходимое условие выживания и здоровья будущих поколений. В последние годы в странах с интенсивным развитием сельского хозяйства (в развитых странах) активно внедряется так называемое альтернативное земледелие. Отличительными чертами альтернативного земледелия являются: усиленное внимание к севообороту, исклю¬чение каких-либо синтетических препаратов в качестве удобрений, переход на использование навоза, микроорганизмов, бордоской жидкости, серы, золы, известняка.
Рациональное использование минеральных ресурсов. Как мы знаем, минеральные залежи планеты ограничены и невозобновимы. Последствия истощения запасов ископаемого сырья и связанное с его добычей и переработкой пагубное воздействие на окружающую среду могут быть уменьшены с помощью новых технологий эффективного и комплексного использования минерального сырья.
Эти новые технологии ориентированы в первую очередь на резкое сокращение потерь при добыче и переработке минерального сырья. Так, при разработке комплексных руд не только добываются основные компоненты, но попутно извлекаются и сопутствующие полезные вещества. (Например, кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и другие элементы, как правило, сопутствуют железорудной породе.)
Возьмем редкоземельные и рассеянные элементы, без которых сегодня не обходится ни одно производство современной электронной техники. Они не образуют в природе самостоятельных месторождений и могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов, которая предполагает сбережение энергетических затрат.
Использование попутного нефтяного горючего газа, серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений нефти, — это еще один путь эффективного использования минерального сырья.
Сегодня приходит черед использования нового перспективного минерального сырья, практически не применявшегося ранее, например керамических материалов (кремния, глинозема и др.)* Керамика отличается термо- и коррозионной износостойкостью, оптическими и другими свойствами (оптическое стекловолокно является керамическим материалом). Все шире используют сегодня такое сырье, как полупроводниковые материалы и полимеры.
Рациональное использование водных ресурсов. Наряду с воздухом вода является важнейшим звеном, соединяющим живую и неживую природу. Вода пронизывает не только всё вокруг нас, но и нас самих, наше тело, которое на 70 % состоит из воды. Этот один из самых значимых для человека и самой жизни ресурс природа копила весь период своего существования.
Известно, что пресные воды на планете составляют только 2,5 % биосферы, из них 99 % — в виде снега и льда. За последние 50 лет потребление воды возросло вчетверо. Однако большая часть водных ресурсов тратится попусту: испаряется, теряется из-за утечек и т. д.
Оборотное водоснабжение. Специалисты предсказывают, что в некоторых районах водоносные слои могут быть исчерпаны быстрее, чем запасы ископаемого топлива. Большинство как бедных, так и богатых стран выходит за пределы сбалансированного потребления грунтовых вод. Так, в США, в зоне орошаемого земледелия, запасы выкачиваемой из-под земли воды не успевают восполняться. Из-за откачки воды городские здания в Бангкоке и Мехико оседают в результате образования подземных пустот.
В целях снижения забора свежей воды для нужд промышленных предприятий одну и ту же воду в технологических линиях используют многократно. Так, в США одна и та же вода в производственном процессе перед сбросом в среднем используется девять раз. В Японии доля оборотного водоснабжения выросла до 74 %, достаточно высок этот показатель и в России.
Очистка естественных водоемов. Загрязнения вод происходит не только в процессе их технологического использования. Выбросы в окружающую среду газообразных и твердых веществ в неменьшей степени загрязняют естественные водные объекты. Поступающие в атмосферу в процессе хозяйственной деятельности выбросы в дальнейшем с осадками выпадают на поверхность суши, проникая в поверхностные и подземные воды. Осаждаясь на поверхности Мирового океана, они способствуютзакислениювод.
Закисление вод сопровождается увеличением концентрации токсичных металлов в результате перевода их в токсичные соединения. Вследствие этого происходит быстрое разрушение экосистемы, так как фито- и зоопланктон, а также рыбы очень чувствительны к показателю кислотности и к концентрации металлов. Проблемы закисления водоемов особенно актуальны для Скандинавии, Дании, Германии, а также северо-восточной части США и Южной Канады.
Разнообразные химические вещества и масса патогенных микроорганизмов проникает в водоемы со сточными водами городов и агро-промышленных комплексов. Большое количество различных загрязнителей попадает в воды Мирового океана при добыче и перевозке нефти и нефтепродуктов — в результате аварий на нефтяных скважинах и танкерах. Подсчитано, что в моря и океаны ежегодно попадает от 6 до ГО млн т нефти. Нефтяная пленка, покрывая водную поверхность, задерживает солнечную радиацию, что приводит к химическому отравлению и гибели морских организмов.
Водоем — сложная биосистема разнообразных организмов: бактерий, водорослей, высших водных растений, различных беспозвоночных, рыб и других животных. В природных условиях водоем способен справиться с естественным (фоновым) поступлением в него загрязняющих веществ. В результате процессов «разбавления» — растворения и перемешивания загрязнений — происходит снижение концентрации взвешенных частиц. Отстаивание воды и оседание нерастворимых осадков, окисление в них загрязняющих веществ благоприятствует очистке и отмиранию микроорганизмов-загрязнителей.
Ультрафиолетовые лучи солнца, губительные для ряда микроорганизмов в поверхностном слое воды, также способствуют очищению водоема. Процессу самоочищения водоемов служит жизнедеятельность некоторых бактерий, водорослей, плесневых и дрожжевых грибов, амеб. В морях и океанах в самоочищении воды участвуют также планктонные организмы, мидии, устрицы, гребешки и другие моллюски.
Если загрязнение химическими веществами и патогенными микроорганизмами настолько возрастает, что нарушается саморегуляция водных экосистем, развивается иная микрофлора (прежде всего синезеленые водоросли), способствующая дальнейшей деградации природного биоценоза, происходит «цветение» водоема.
Для профилактики «цветения» водоемов в результате разрушения естественных механизмов самоочищения воды рекомендуется:
□ создавать вокруг водоемов водоохранные зоны наземной и подземной растительности (например, тростник подавляет развитие синезеленых водорослей, а кроме того, поглощает из воды различные загрязняющие вещества);
□ строить буферные водоемы и водохранилища, не допускающие сточные воды в основной водоем;
□ связывать и осаждать фосфор в водоемах;
□ использовать искусственную аэрацию;
□ сбрасывать обогащенный питательными веществами придонный слой воды;
□ удалять избыточное органическое вещество; использовать растительноядных рыб (толстолобика, теплолюбивуютиляпию);
□ целенаправленно регулировать видовой состав фитопланктона (использовать популяции конкурентов, например отбирать популяции зеленых водорослей, устойчивых к продуктам метаболизма синезеленых водорослей).
Так, для лечения оз. Вашингтон (США) от него отвели стоки города Сиэтл, что обеспечило снижение массы фитопланктона, повышение прозрачности воды, запустило восстановительные процессы. «Цветение» Цюрихского озера в Швейцарии успешно устраняется благодаря использованию технологии, очищающей стоки от соединений фосфора. В Германии применяются установки для аэрации глубинных слоев воды.
Нет необходимости ждать наступления нехватки воды в глобальном масштабе, чтобы понять, что случится, если общество выйдет за допустимые пределы ее потребления. Надо уже сегодня учиться расходовать воду экономно, разумно и уменьшать ее загрязнение.
Ответственность за сохранение гидросферы. Чтобы сохранить гидросферу пригодной для жизнедеятельности животных и человека, необходимо строго соблюдать нормы предельно допустимых концентраций в воде всех видов загрязнителей. Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, в противном случае она должна подвергаться очистке и обеззараживанию.
Мероприятия по борьбе с загрязнением водоемов связаны с совершенствованием производственных технологий. Ученые и инженеры работают над тем, чтобы полностью исключить сброс сточных вод в природные водоемы.
Все организации, деятельность которых влияет на водный режим, обязаны:
Использование альтернативных источников энергии
1. Какой вид энергии станет, по-вашему, энергией будущего?
2. В чем разница между атомной и термоядерной энергетикой?
Альтернативные (нетрадиционные) источники электрической энергии — это источники, использующие энергию Солнца, ветра, энергию
приливов-отливов, термоядерного синтеза и энергию тепла Земли.
Солнечная энергия. Полная мощность излучения Солнца выражается астрономической цифрой 4 • 1014 млрд кВт. На каждый квадратный метр суши приходится в среднем около 0,16 кВт солнечной энергии. Для всей же поверхностиЗемли количество падающей солнечнойэнергии составляет 105млрд кВт, что в 20 тыс. раз превышает количество произведенной человеком энергии всехизвестных видов. Достаточно сказать, что все энергетические потребности стран СНГ соответствуют солнечной энергии, падающей в пустыне Каракумы на квадрат с длиной стороны 67 км. Таких «квадратов» только в этой пустыне несколько сотен.
Весь вопрос в том, как преобразовать энергию падающего излучения Солнца в доступную для практического использования электрическую энергию. Успехи здесь уже есть. В настоящее время энергия солнечного излучения может широко использоваться для получения в основном низкопотенциальной тепловой энергии (до 100°С) для нужд коммунального и сельского хозяйства и частично промышленности. Это различного рода водо- и воздухонагреватели, теплицы, сушилки, опреснители воды и т. д.
Иначе обстоит дело с использованием энергии Солнца для прямого или косвенного получения электроэнергии.
Создание солнечных электростанций (СЭС) с получением водяного пара за счет нагревания парового котла оказалось экономически нерентабельным, так как затраты на получение электроэнергии на СЭС примерно в 70 раз превышают затраты ТЭС, работающей на угле. Имеются проекты создания крупных СЭС мощностью 200-300 МВт. Однако, несмотря на все усовершенствования, расчетные затраты на этих станциях во много раз превышают затраты на ТЭС традиционного типа.
До недавнего времени считалось, что при использовании энергии солнечного излучения будущее за электростанциями на полупроводниковых фотоэлектрических преобразователях (ФЭП). Стоимость существующих установок с ФЭП мощностью до десятков киловатт намного выше паровых СЭС, не говоря уже о традиционных источниках энергии. Пока что область применения ФЭП — малые автономные установки, используемые в местах, куда сложно доставить топливо, а также в космических аппаратах.
Энергия ветра. Около 20% поступающего на Землю солнечного излучения превращается в энергию ветра, которую можно использовать практически во всех районах земного шара. Запасы ветровой энергии составляют 170 трлн кВт • ч в год. Эту энергию можно получить, не загрязняя окружающую среду. Использование ветра для создания ветровых электрических станций (ВЭС) затрудняется его непостоянством и рассеянностью в пространстве. За рубежом выпускаются промышленные ветро- установки мощностью 100 кВт. В настоящее время в мире насчитывается порядка 30 тыс. ветровых установок. Германия получает от ветра 10 % своей энергии. В Дании действует 2400 ВЭС суммарной мощностью 253 МВт. Всего в Западной Европе ветровая энергия дает 2500 МВт электроэнергии. В США к концу 1989 г. насчитывалось 14 тыс. ВЭС общей мощностью 1,4 млн кВт.
Несмотря на то что для больших масштабов производства энергии на мощных ветрогенераторах требуются значительные территории и, кроме
того, ВЭС становятся причиной радиопомех, сильного шума и вибраций, интерес к ВЭС во всем мире неуклонно возрастает.
Энергия приливов. Приливы-отливы наблюдаются в океанах и морях дважды в сутки, причем характер прилива зависит от географической широты местности, глубины моря и крутизны береговой линии. Величина перепада высот при приливе часто превышает 10 м.
Первая приливная электростанция (ПЭС) мощностью 240 МВт была построена во Франции в 1967 г., в месте впадения реки Роны в Ла-Манш. Устье реки было перегорожено дамбой длиной 700 м, в теле дамбы установлены «обратимые» гидроагрегаты, вращающиеся в одну сторону при приливе и в обратную — при отливе.
Стоимость сооружения ПЭС на Роне в 2,5 раза превысила стоимость обычной речной ГЭС такой же мощности. Вблизи Мурманска в 1986 г. построена опытно-промышленная ПЭС мощностью 800 кВт.
В Великобритании обсуждается проект сооружения ПЭС в открытом море. Выявлены участки мелководного моря со стабильным приливом высотой 6 м, на которых планируется строительство невысоких дамб в 10 км от берега. В этих дамбах будут установлены шлюзы и обратимые гидроагрегаты, способные использовать до 45 % энергии приливов и отливов. По расчетам, на восьми таких участках можно получать 25 % электроэнергии, требуемой стране. При этом отпадает необходимость в сооружении громоздких судоходных шлюзов и затоплении приморских равнин. На вынесенных в море дамбах можно дополнительно построить и ветровые электростанции. Стоимость производимой на такой ПЭС энергии сравнима со стоимостью, получаемой на АЭС.
Геотермальная энергия — это энергия, содержащаяся в подземной горячей воде и водяном паре. Запасы термальных вод на территории бывшего СССР оценивались примерно в 200 млн т условного топлива в год. В настоящее время ежегодно добывается 60 млн м3 термальной воды, что эквивалентно 500 тыс. т условного топлива.
На юге Камчатки, в долине р. Паужетки в 1966 году пущена первая в стране геотермальная тепловая электростанция (ГеоТЭС) мощностью 11 МВт. В отдаленных районах себестоимость электроэнергии на ГеоТЭС в несколько раз ниже, чем на дизельных электростанциях с привозным топливом. 1еоТЭС построены также в Италии, Новой Зеландии, США (Калифорния), Исландии.
В общей сложности сегодня 1еоТЭС вырабатывают около 0,1 % суммарной мощности электростанций мира. В будущем этот вклад может быть более высоким, поскольку запасы геотермальных ресурсов очень велики.
Термоядерная энергетика. Большие надежды возлагаются на управляемую термоядерную реакцию синтеза ядер гелия и изотопов водорода (D — дейтерия и Т — трития). Для реакции синтеза необходима огромнаятемпература — порядка сотни миллионов градусов. В результате реакции термоядерного синтеза выделяется колоссальное количество энергии: 5 МэВ (на нуклон ) при реакции одного атома дейтерия и 19,7 МэВ при реакции атома трития. Для сравнения: при делении одного атома урана выделяется всего 1 МэВ энергии на нуклон.
Наиболее заманчиво осуществить ядерный синтез дейтерия, содержащегося в обычной воде в количестве 1/6300 от массы воды. Подсчитано, что 1 л воды по теплотворной способности эквивалентен 3 л бензина, 1 г дейтерия выделяет в термоядерной реакции теплоту, эквивалентную сжиганию10 т угля. Энергия, соответствующая энергии ежегодно добываемых в мире горючих ископаемых, содержится всего в одном кубе воды со стороной 160 м!
Другие нетрадиционные источники энергии. В поисках альтернативных экологически чистых источников электроэнергии ведутся исследования энергии волн и течений. Волновые электростанции могут быть построены как на берегу, так и непосредственно в море. Трудности в эксплуатации волновых станций связаны с непостоянством размеров и скорости движения волн, а также с обеспечением устойчивой эксплуатации в условиях штормовой погоды.
Из других нетрадиционных источников энергии в последнее время все большее внимание уделяется так называемым биогазовым установкам. Небольшие установки (объемом от 1 м до 500 м3) используются на фермах, более крупные — на сахарных, спиртовых и других заводах, а также на свалках бытовых и промышленных отходов. Конструкции установок одинакового объема могут сильно отличаться в зависимости от вида сырья, занимаемой площади, необходимой степени очистки газа. Такие установки успешно эксплуатируются в США, во многих странах Западной Европы и других континентов. Так, в Индии в 1985 году их насчитывалось более 400 тыс., в Китае в 1986 году эксплуатировалось 25 млн печей и водонагревателей на биогазе.
И все же рассчитывать всерьез на то, что нетрадиционные источники энергии могут в скором времени заменить ныне действующие, не приходится. По прогнозам специалистов, переход на альтернативные источники энергии произойдет не ранее чем через 30-50 лет. А пока задача заключается в том, чтобы максимально снизить ущерб окружающей среде при использовании традиционных способов получения электроэнергии.
Экологическое сознание и экологическая мораль в техногенном мире
Как вы понимаете идею академика В. И. Вернадского о том, что Земля — это живой организм?
Экологически устойчивое развитие человечества. Устойчивое развитие — это улучшение жизни людей в условиях устойчивой биосферы, т. е. в условиях, когда хозяйственная деятельность не влечет за собой необратимых последствий. Состояние устойчивой биосферы подразумевает сохранность такого объема естественной среды, который способен обеспечивать ее самовосстановление с учетом издержек хозяйственной деятельности человека.
Если бы человечество вернулось в пределы допустимой хозяйственной емкости биосферы, то экологические проблемы исчезли бы автоматически, прекратились бы антропогенные изменения окружающей среды. Человеку необходимо принять стратегию сохранения и наращивания нетронутой части природы.
Для стабилизации окружающей среды необходимо сократить площадь нарушенных человеком земель с 61 % в настоящее время до 20 %. Таким образом, человек должен сократить площадь, освоенную хозяйственной деятельностью на суше, до 30 млн км2.
Параллельно усилиям по сокращению площадей нарушенных хозяйственной деятельностью земель следует прилагать усилия по стабилизации численности населения и постепенному сокращению энергетической мощности хозяйственной деятельности за счет энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий.
История биосферы показывает, что почти 4 млрд лет она преодолевала все потрясения: гасила последствия мощнейших вулканических извержений и падений крупных небесных тел, переходила на новые уровни устойчивости при оледеневшей или безлёдной Земле, а также при объединении и распаде материков, всегда стабилизируя окружающую среду и удерживая ее в диапазоне, приемлемом для жизни.
Возможно, что в прошлом в биосфере Земли возникали биологические виды-разрушители. Но природа отторгала их, и исчезнувший вид, как показывает палеонтология, уже никогда не появлялся вновь.
Нет никаких оснований полагать, что законы существования и развития биосферы отменены для человека. Поэтому если «человек разумный» и дальше будет руководствоваться мифами и иллюзиями о своей главенствующей роли в природе и не предпримет мер для своего спасения в условиях приближаемой его усилиями экологической катастрофы, то природа найдет способ избавиться и от этого вида-разрушителя. Подобной перспективы можно избежать, если встать на путь разумных, сбалансированных действий в рамках биосферной концепции развития, которая основана на законах физики, химии и биологии.
Перефразируя слова профессора Преображенского из повести М. Булгакова «Собачье сердце», можно сказать: «Разруха не в окружающем мире, разруха в головах!» Если 20-30 лет назад экологические проблемы обсуждали только специалисты, то сейчас о том, что такое «экология», знают даже дети. Человек должен уйти от своего эгоцентрического отношения к окружающей среде.
Сегодня всё активнее формируется неэгоцентрическое мировоззрение, проявляющееся в экологическом сознании и экологической морали (системе представлений о мире и отношения к природе), для которых характерны:
□ ориентированность на экологическую целесообразность, отсутствие противопоставления человека и природы;
□ восприятие природных объектов как полноправных партнеров в общей жизнедеятельности;
□ стремление к балансу во взаимодействии человека с окружающей средой;
□ способность ограничивать свои потребительские аппетиты при пользовании «дарами» природы и забота о сохранении жизни на планете Земля.
В июле 1992 года в Рио-де-Жанейро (Бразилия) правительства многих стран подписали очень важный международный документ — «Повестку дня на XXI век». Вот выдержка из него:
«1. Люди имеют право на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой.
2. Экологические вопросы решаются наиболее эффективным образом при участии всех заинтересованных граждан. Государства развивают и поощряют информированность и участие населения путем предоставления широкого доступа к экологической информации.
3. Тот, кто загрязняет окружающую среду, должен нести финансовую ответственность за загрязнение.
4. Мир, развитие и охрана окружающей среды взаимосвязаны и неразделимы.
5. Необходимо поощрять эффективное производство и уменьшать расточительное потребление, шире внедрять энерго- и сырьесберегающие технологии».
По мнению специалистов, наибольшую тревогу за судьбу человечества вызывают:
Экономия ресурсов и энергии. Каждый человек прежде всего должен осознать: необходимо экономить энергию и воду.
Экономия энергии позволит:
□ уменьшить выделение углекислого газа в атмосферу (для ослабления парникового эффекта);
□ экономить топливо;
□ сократить число электростанций (для снижения опасности кислотных дождей и загрязнения воздуха);
□ благодаря меньшей добыче полезных ископаемых сохранить дикую природу.
Экономия воды позволяет тратить меньше энергии на накачивание и нагревание воды. Американцы, начав кампанию по экономии воды с 1973 года, в 1987 году использовали энергии на 44 % меньше, чем предполагалось при старых темпах потребления, но не отказались при этом ни от кондиционеров, ни от автомобилей, ни от телевидения.
Природа — источник красоты и основа жизни людей. Беречь землю, воду, воздух — священная обязанность каждого человека. Создавая новый двигатель для автомобиля, самолета, корабля, конструктор обязан подумать и о чистоте воздуха. Технолог, разрабатывая поточную линию, должен точно представить, куда пойдут отходы, — не загрязнят ли они воду. Агроном должен очень осторожно применять ядохимикаты и, помня о живой природе, стараться использовать возможности альтернативного земледелия.
Природа едина, в ней все взаимосвязано. Мир зеленых растений, взятый в целом, — это и «легкие» нашей планеты, и вечно работающая огромная «фабрика» по производству пищи для многочисленных обитателей Земли. Но огромной ценностью обладает и каждый представитель зеленого царства. Следует быть крайне осмотрительными в оценках последствий любого вмешательства в жизнь природы, потому что оно может привести к нарушению ее незримых взаимосвязей.
И все-таки необходимость активной охраны природы обусловлена не только ее ощутимой полезностью. Природа имеет для человека и другое, не менее важное значение: она облагораживает его, воспитывает в нем добрые чувства, высокие моральные качества, в том числе и сердечную любовь к родине. Глубоко прав был один из самых лиричных певцов нашей природы — писатель К.Г. Паустовский, утверждая, что «надо охранять природу во всех ее видах. Охранять саму землю, почву, растительность, воды и воздух. Охранять прекрасный русский пейзаж — тот пейзаж, что сыграл и играет огромную роль в формировании характера русского народа».
А вот что говорил об этом другой выдающийся писатель — философ природы М.М. Пришвин: «Для рыбы нужна чистая вода — будем охранять наши водоемы. В лесах, степях, горах разные ценные животные — будем охранять наши леса, степь, горы... А человеку нужна родина. И охранять природу — значит охранять родину».
Перспективные направленияразвития современных технологий
От резца до лазера
Есть необходимость получения вырубкой из листа заготовок сложной формы (например, в виде кисти человеческой руки). Поставляемые листы могут иметь различные ширину и длину. Возникает задача: разместить «кисти» так, чтобы отходы были минимальными. При этом может быть несколько решений:
Какое решение выберете вы?
Много тысяч лет назад наши предки владели примитивными технологиями обработки материалов. Доступные им материалы не имели требуемой прочности при малом весе (древесина) или достаточной твердости — без хрупкости (камень), не обладали достаточной обрабатываемостью при минимальных трудозатратах. Однако потребности людей в выживании или в улучшении условий жизни заставляли искать новые и новые материалы и технологии их обработки.
За всю историю цивилизации человечество «придумало» всего шесть видов технологических процессов обработки материалов. Вот они:
Это ограниченное число видов обработки материалов претерпело неограниченное количество трансформаций. Например, обработка резанием прошла путь от ножа до лазера. Сегодня во многих цехах машиностроительных заводов рядом с обычными токарными, сверлильными или фрезерными станками уже появились установки, на которых вместо привычных инструментов металл обрабатывают струи газа и плазмы, электрические разряды и лазерный луч. Роль режущего инструмента здесь успешно играют атомы, электроны, ионы и молекулы.
Чтобы лучше понять, в каком направлении развиваются технологии, какие проблемы стоят перед разработчиками, рассмотрим это на примере машиностроительных технологий.
В современных промышленных изделиях широко используются детали, которые довольно сложно или невозможно получить традиционными процессами обработки материалов резанием. Во-первых, это детали, изготовленные из конструкционных материалов с высокими твердостью и прочностью; во-вторых, детали со сложными отверстиями и наружными поверхностями.
Все это заставляет искать новые методы металлообработки, основанные на других физических и химических явлениях, требующих значительных научных изысканий и даже открытий — в таких случаях говорят о наукоемких технологиях.
Современные электротехнологии
Электротехнологии — это группа различных технологических процессов, объединенных тем, что все они используют для воздействия на заготовку электрический ток. Электротехнологии — одно из ведущих направлений современных технологий. Внедрение электротехнологических методов обеспечивает значительное повышение производительности труда практически во всех отраслях производства, способствует улучшению качества продукции, позволяет получать новые материалы и продукты с заданными свойствами, экономить материальные и трудовые ресурсы, снижать вредное воздействие производства на окружающую среду.
Возникновение электротехнологии неразрывно связано с первыми открытиями в области электричества. В 1802 году русский ученый академик
В.В. Петров построил уникальную батарею высокого напряжения из 2100 медно-цинковых элементов. Исследуя эту батарею, он открыл явление электрической дуги и обосновал возможность ее применения для плавки металлов, электроосвещения и восстановления металлов из окислов.
В 1807 году году англичанин X. Деви разработал электролитический способ получения щелочных металлов (калия, натрия, магния, кальция и др.) в чистом виде.
В 1838 году русский ученый академик Б.С. Якоби открыл явление гальванопластики — электрохимического осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий. Это позволило с помощью электролиза получать точные копии поверхности предметов. Гальванопластика сразу же нашла применение в полиграфии и медальерном деле. Б.С. Якоби принадлежит также приоритет в разработке метода нанесения металлических покрытий на предметы — гальваностегия.
После создания в 70-80-х годах XIX века экономичных генераторов постоянного тока и разработки в 1889 году русским инженером-электротехником М.О. Доливо-Добровольским синхронных генераторов трехфазного тока начинают быстро развиваться такие энергоемкие электротехнологические процессы, как производство алюминия, осваиваются методы получения карборунда (абразивного материала, применяемого для шлифовки) и карбида кальция для химической промышленности. Электротехнологические методы начинают применяться для выплавки высококачественных сталей.
Как видим, большой вклад в развитие электротехнологии внесли русские и советские ученые. Среди них следует отметить В.П. Ижевского, создавшего «русскую электрическую печь» для плавки цветных металлов,В.П. Вологдина — разработчика технологии индукционной плавки металлов и индукционной поверхностной закалки и др.
Электротехнологии постоянно развиваются, совершенствуются и широко внедряются во все отрасли производства, сельское хозяйство, быт, медицину. Рассмотрим примеры различных электротехнических процессов, широко применяемых в промышленности и быту.
Электронно-ионная, или аэрозольная, технология основана на воздействии электрических полей на заряженные частицы материалов, взвешенных в газообразной или жидкой среде. В электростатических установках электрическое поле электродов воздействует на макрочастицы обрабатываемого вещества, определенным образом упорядочивая их движение.
В бытовых устройствах на этой технологии основано действие разнообразных фильтров, очищающих воздух от табачного дыма или пыли. Заряженные частицы пыли оседают в фильтрах на специальных пластинах, которые периодически очищаются или промываются. На многих производствах электростатические установки используются для окрашивания сложных деталей, например кузовов автомобилей. В этом случае заряжают капельки краски, и они притягиваются к металлическому корпусу, на который подается соответствующий электрический потенциал. Под воздействием электрического поля капельки краски равномерно покрывают даже самые сложноизогнутые поверхности.
Методы магнитной очистки нашли широкое применение на тепловых электростанциях, где с их помощью очищает смазочно – охлаждающие жидкости.
Установки для магнитной обработки воды способствует снижению количества накипи на стенках теплообменных аппаратов. С их помощью изменяются физические свойства воды: натяжение, вязкость, плотность, электропроводность. В результате магнитной обработки находящиеся в воде соли кальция и магния утрачивают прочность своей кристаллической структуры, легко отделяются от стенок сосудов и труб и выносятся потоком воды в виде взвешенных частиц – шлама.
Весьма прогрессивной технологией обработки металлических деталей является метод магнитоимпульсной обработкикороткими импульсами сильного магнитного поля. Магнитоимпульсные установки применяются для штамповки, обжима и раздачи труб, пробивки отверстий в заготовках из токопроводящих материалов. Принцип их работы основан на взаимодействии мощных импульсов магнитных полей и возникающих в заготовках вихревых токов.
Метод прямого нагрева проводящих материалов электрическим током используется в настоящее время не только для выплавки металлов, в стекловарении, но и в пищевой промышленности, например для размораживания продукции на рыбоперерабатывающих предприятиях или для обработки плодов при промышленном консервировании.
В пекарнях при выпечке так называемым электроконтактным способом получают хлеб высокого качества, с гладкой необжаренной поверхностью, без надрывов, трещин и морщин, с эластичным мякишем (в дальнейшем он используется для приготовления сухарей и бисквитов). Время выпечки сокращается в несколько раз: при напряжении питания 127 В составляет 10 мин. Удельный расход электроэнергии при этом в 2,0 – 2,5 раза ниже, чем при традиционном способе выпечки.
Электрическая сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений деталей в результате их электрического нагрева до плавления или пластического состояния. Наиболее широкое применение в промышленности и строительстве нашли такие способы электрической сварки, как дуговая и контактная сварка.
Начало промышленного использования дуговой сварки следует связать с изобретениями русских инженеров Н.Н.Бенардоса и Н.Г.Славянова, которые в 1881 и 1888 годах, соответственно, использовали для сварки электрическую дугу, горящую между электродом и металлическим изделием.
Н.Н. Бенардос использовал угольный (неплавящийся) электрод, а Н.Г. Славянов — металлический (плавящийся).
Дуговая сварка относится к сварке плавлением, так как детали свариваются за счет расплавления материала соединяемых кромок и последующего его отверждения. Теплоту, необходимую для расплавления металла, выделяет электрическая дуга, горящая между заготовками и электродом (рис. 11, а). Помимо детали при дуговой сварке расплавляется или электрод (если он плавящийся), или присадочный пруток (если электрод неплавящийся). При движении электрода вдоль соединяемых кромок вместе с ним смещается и электрическая дуга. По мере удаления дуги жидкий металл кристаллизуется и образуется сварной шов.
Контактная сварка является разновидностью сварки давлением. Она осуществляется с применением давления и нагрева места сварки проходящим через заготовки электрическим током/Тепловая энергия при контактной сварке концентрируется непосредственно в местах соприкосновения элементов.
Сущность контактной сварки рассмотрим на примере контактной точечной сварки (рис. 11,6). Точечную сварку применяют преимущественно при соединении листовых заготовок. Свариваемые детали собирают внахлест, сжимают между двумя медными электродами и пропускают электрический ток, который вызывает интенсивный разогрев материала заготовок между электродами. Наибольшее количество теплоты выделится в месте максимального электрического сопротивления — между поверхностями свариваемых листов. В этом месте металл расплавляется и образуется жидкое ядро. После выключения электрического тока расплавленный металл кристаллизуется при сохраняющемся давлении электродов, что улучшает качество образующейся сварной точки.
Нагрев токопроводящего материала может осуществляться и без протекания через него тока — с помощью установок индукционного нагрева, и которых электрическая энергия сначала преобразуется в энергию электромагнитного поля, а затем передается нагреваемому телу, выделяясь в нем н виде теплоты. При этом для передачи энергии не требуются контактные устройства, что значительно упрощает конструкцию нагревателей и позволяет автоматизировать технологический процесс. Как правило, при индукционном нагреве повышается производительность, улучшаются качество изделий и санитарно-гигиенические условия производства.
В быту сегодня применяются электроплиты с индукционными конфорками. В таких плитах нагревается металлическая посуда, а сами конфорки остаются холодными.
Установки промышленной частотыприменяются для сквозного нагрева деталей при прокатке, ковке, штамповке, прессовке, пайке, для нагрева при отжиге или отпуске деталей в индукционных печах, а также для нагрева деталей под горячую посадку.
Для нагрева неметаллических материалов используют установки высокочастотного диэлектрического нагрева. Если диэлектрик поместить между металлическими обкладками и приложить к ним переменное напряжение, то вследствие процессов смещения молекул вещества он начинает нагреваться. Области применения и возможности метода высокочастотного диэлектрического нагрева очень широки. Его используют для сушки литейных стержней и форм, древесных волокнистых масс, шерсти, бумаги и других материалов, для склейки изделий из древесины, фанеры, картона, при изготовлении деталей из пластмасс (упаковочной пластмассовой тары, труб), вулканизации каучука и др. Метод применяют в машиностроении, фармацевтической, химической, полиграфической, швейной и других отраслях промышленности.
В пищевой промышленности установки высокочастотного диэлектрического нагрева используют для стерилизации, пастеризации, консервирования и дезинсекции различных пищевых продуктов. При этом продукты сохраняют естественные вкусовые качества и витамины. Требуемое для технологического процесса время невелико (по сравнению с временем при обычных способах обработки).
Уникальные возможности для обработки деталей из высокопрочных сплавов открывает метод электроискровой (электроэрозионной) обработки, разработанный советскими учеными Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко в годы Великой Отечественной войны. Электроэрозионная обработка позволяет инженерам решать непростые технологические задачи при изготовлении деталей сложной конфигурации из труднообрабатываемых материалов.
Супруги Лазаренко предложили использовать для технологических целей явление разрушения — эрозии электрических контактов радиоаппаратуры под воздействием электрических импульсов. Они показали, что при определенных условиях процесс электрической эрозии управляем и может вызывать преимущественное разрушение одного из электродов.
Для выполнения электроэрозионной обработки необходимо подключить специальный генератор электрических импульсов к электроду, выполняющему функции инструмента (электрод-инструмент), и к электроду-детали и разместить их в жидком диэлектрике (воде, керосине, масле). Генератор импульсов подает на электроды электрические импульсы длительностью 0,5...200 мкс (микросекунд) заданного вида и мощности. При сближении электродов происходит пробой диэлектрика в межэлектродном промежутке и возникает электрический разряд в виде узкого проводящего канала с температурой в несколько тысяч градусов (рис. 12). У основания этого канала на поверхности электродов наблюдается разрушение — материал плавится или испаряется. В зоне разряда образуется газовый пузырь из паров металла и рабочей жидкости. Под действием паров и динамических сил капля металлавыбрасывается и застывает в рабочей жидкости в виде шарика. После отрыва расплавленной капли на поверхности заготовки остается чашеобразное углубление (лунка).
При медленном сближении электрода-инструмента и заготовки разрушение ее поверхности будет происходить непрерывно и на заготовке будет образовываться поверхность, совпадающая с поверхностью электрода- инструмента. На этом эффекте основаны методы электроэрозионной прошивки и копирования.
При прошивке форма электрода-инструмента в поперечном сечении совпадает с формой получаемого отверстия. При копировании на деталь переносится форма нижней поверхности электрода-инструмента.
Кроме электроэрозионной прошивки широкое распространение получил такой метод электроэрозионной обработки, как вырезка проволокой. В этом случае электродом-инструментом является движущаяся тонкая латунная проволока. Современные электроэрозионные станки, оснащенные системами числового программного управления, позволяют производить вырезку отверстий переменного сечения криволинейных пазов с точностью до микрометра. Интересно, что тонкой мягкой проволокой в электроэрозионной установке можно разрезать толстый лист танковой брони.
К достоинствам электроэрозионной обработки относятся:
Лучевые технологии
В последние десятилетия широкое распространение получили лучевые методы обработки, использующие для воздействия на заготовку лазерный и электронный лучи, которые обеспечивают плотность энергии на несколько порядков выше, чем другие источники (см. таблицу).
Плотность энергии различных тепловых источников
|
Источник энергии |
Плотность энергии, кВт/см2 |
|
Кислородно – ацетиленовое пламя (газовая сварка) |
1 – 3 |
|
Сфокусированное излучение Солнца |
1 – 2 |
|
Электрическая дуга |
50 – 100 |
|
Лазерный луч |
>10000 |
|
Электронный луч |
>10000 |
Большие плотности энергии обеспечиваются при небольшой мощности излучения (0,1-100 кВт) за счет фокусировки лучей на малой площади — около 0,1 мм2. Поэтому лучевые методы обработки используют для вырезки высокоточных (прецизионных) деталей, получения отверстий малого размера (менее 0,5 мм), разрезания труднообрабатываемых материалов, точной сварки, упрочнения и легирования поверхностей деталей.
Лазерная обработка материалов проводится при помощи светового луча, излучаемого оптическим квантовым генератором (лазером), и основана на его термическом действии.
При попадании на поверхность световой луч частично поглощается ею и частично отражается от нее. Поглощение поверхностью энергии приводит к ее нагреву, температура в точке приложения луча составляетот 2000 до 60 ООО °С. Такая температура достаточна для расплавления и превращения в пар любого материала. Температура тем больше, чем большей поглощающей и меньшей отражающей способностью обладает обрабатываемый материал, а также чем меньше его теплопроводность и теплоемкость.
Разновидности лазерной обработки — пробивка отверстий, контурная резка, упрочнение и легирование деталей машин и инструментов, сварка, резание с лазерным подогревом.
Электронно-лучевая обработка использует тепловую энергию, выделившуюся при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемым материалом. При столкновении ускоренного электронного потока с твердым телом 90 % кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию. Повышая скорость движения электронов и их кинетическую энергию, а также увеличивая число электронов, движущихся в данном объеме, можно создавать чрезвычайно высокую концентрацию тепловой энергии во времени и пространстве, приводящую к нагреву, плавлению, испарению и тепловому взрыву вещества.
При электронно-лучевой обработке на малом участке обрабатываемой поверхности достигается такая высокая плотность энергии, которая практически недостижима при других методах нагрева. При этом возникает эффект «кинжального» (глубинного) проплавления. Образуется узкий и глубокий канал, соотношение его глубины к ширине достигает 20:1. Поэтому возможно проплавление материалов большой толщины (до 200 мм) при узкой зоне термического воздействия.
Электронно-лучевая обработка проводится в вакууме, который является отличной защитной средой, препятствующей окислению расплавленного материала. Перемещением электронного луча можно легко управлять, его можно расфокусировать, можно «запереть», что позволяет выполнять обработку по сложной траектории и с пропусками. Электронный луч можно направить в узкую щель и произвести обработку в местах, не доступных для других способов обработки. Небольшие площади обработки и узкая зона прогрева позволяют обрабатывать миниатюрные детали, получать малые отверстия.
Для электронно-лучевой обработки используют различные устройства, основой которых является так называемаяэлектронная пушка.
Особенности электронно-лучевой технологии используются при сварке (электронно-лучевая сварка) различных материалов: стекла, молибдена, тантала, ниобия, вольфрама, инконеля, бериллия и др.
Электронно-лучевое резание и прошивка применяются:
□ для изготовления тонких пазов, щелей и прорезей размерами от нескольких десятков микрометров в деталях малой толщины (пленки,
фольги);
Электронно-лучевая плавка позволяет производить расплавление любых тугоплавких металлов в вакууме без опасности окисления или загрязнения расплавляемого металла газами и другими примесями. Электроннолучевую плавку применяют для получения особо чистых тугоплавких материалов.
Лазерная обработка, электронно-лучевая сварка, резание и прошив-
ка, электронно-лучевая плавка.
Ультразвуковые технологии
Ультразвуковые технологии используют в процессах обработки механические упругие колебания ультразвуковой частоты — более 16 кГц, т. е. выше частоты слышимых звуков. В одних технологических процессах с помощью ультразвуковых методов осуществляют обработку твердых и сверхтвердых материалов (размерная обработка), в других — удаляют поверхностные загрязнения (например, в химических и электрохимических процессах). При помощи ультразвуковых технологий выполняют сварку, получают различные эмульсии, порошки, осуществляют контроль дефектов деталей и различные измерения.
Ультразвуковая размерная обработка — это направленное разрушение твердых и хрупких материалов, производимое с помощью колеблющегося с ультразвуковой частотой инструмента и суспензии абразивного порошка, вводимой в зазор между торцом инструмента и изделием.
Ультразвуковая обработка используется в основном для изготовления отверстий и полостей разнообразного профиля в труднообрабатываемых материалах.
Станки для ультразвуковой размерной обработки оснащены генератором ультразвуковых колебаний, который вырабатывает переменный электрический ток ультразвуковой частоты. Ток поступает на обмотку преобразователя исоздает переменное магнитное поле, под действием которого происходит изменение линейных размеров преобразователя, изготовленного из специального магнитострикционного материала (никеля, сплава железа с кобальтом и др.). Получаемые малые амплитуды колебаний преобразователя усиливают и направляют в нужную точку детали с помощью волновода-концентратора. На торце концентратора установлен рабочий инструмент (из латуни, меди, чугуна), форма которого совпадает с формой обрабатываемого отверстия.
Ультразвуковой обработке хорошо поддаются хрупкие материалы (стекло, твердые сплавы и т. п.) с малой пластичностью, частицы которых скалываются под ударами абразивных зерен. Вязкие материалы (незакаленная сталь, латунь) плохо обрабатываются ультразвуковым способом, так как в этом случае сколов не происходит — зерна вдавливаются в обрабатываемый материал.
Ультразвуковая размерная обработка широко применяется для гравирования и маркирования, для изготовления штампов (из твердосплавных материалов), ячеек «памяти» полупроводниковых приборов (из феррита, кристаллов кремния и германия), фасонных изделий из камня, стекла, ювелирных изделий и т. д.
Для проведения ультразвуковой очистки колебания подводятся непосредственно к поверхности очищаемого изделий, погруженного в жидкость. Эффект очистки достигается за счет явления кавитации, суть которого заключается в следующем.
Ультразвуковые волны, распространяющиеся в жидкой среде, создают в ней зоны разряжения и повышенного давления. В зонах разряжения жидкость переходит в газообразное состояние — в ней появляются пузырьки. Попав в зону с повышенным давлением, эти пузырьки схлопываются (взрываются внутрь). При этом молекулы жидкости устремляются в направлении к центру лопнувшего пузырька со скоростью, в 1000 раз большей скорости звука. Происходит выделение накопленной энергии в микроскопическом объеме —микровзрыв. Если такой процесс протекает вблизи обрабатываемой поверхности, то энергия микровзрыва отделяет часть молекул от поверхности твердого тела.
Очистку с наложением ультразвука наиболее целесообразно применять при удалении загрязнений из труднодоступных полостей, углублений и каналов небольших размеров, при очистке мелких деталей сложной конфигурации, оптических изделий и др.
Ультразвуковая сварка позволяет сваривать тонкие и ультратонкие детали, химически активные металлы и сплавы, разнородные металлы, металлы с керамикой, покрытые пленкой детали.
При ультразвуковой сварке заготовки с небольшим усилием сжимаются инструментом, на который накладываются продольные или поперечные ультразвуковые колебания. Микроскопические возвратно-поступательные движения, передаваемые заготовкам, разрушают поверхностные пленки и нагревают поверхностные слои. При этом происходит деформирование заготовок и диффузия соединяемых материалов.
Широкое распространение в последнее время получила ультразвуковая дефектоскопия. Ее применяют для контроля состояния нефте- и газопроводов, сварных конструкций мостов, деталей космических аппаратов и др. Например, методом ультразвуковой дефектоскопии непрерывно контролируется состояние установленной в московском Парке Победы на Поклонной горе 140-метровой стелы. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет не только выявить трещины, раковины, полости,уже образовавшиеся в детали, но и определить так называемую «усталость» материала, которая может привести к возникновению дефектов.
Ультразвуковая размерная обработка, ультразвуковая сварка, ультразвуковая очистка, ультразвуковая дефектоскопия.
Плазменная обработка
Применение плазмы в технологических целях основано на использовании высоких температур (4000... 16 000 °С), возникающих при соприкосновении ионизированного газа (плазмы) с поверхностью обрабатываемойдетали. Плазму используют для резки, сварки, плавки, нанесения покрытий, испарения, очистки и подогрева детали (при обработке резанием).
Струю плазмы получают при помощи двух типов плазмотронов, в которых происходит нагрев какого-либо газа концентрированной электрической дугой. Различают плазмотроны двух типов. В первом, плазмотроне прямого действия (рис. 18, а), электрическая дуга возникает между электродом и изделием, и струя плазмы совпадает со столбом дуги (образуется плазменная дуга). Во втором плазмотроне (косвенного действия, рис. 18, б) дуга возникает между электродом и соплом, а газ, проходящий через столб дуги, выходит в форме плазменной струи.
Электроды плазмотронов изготовляют из тугоплавких материалов — вольфрама или графита. В качестве плазмообразующих веществ используют воздух, азот, аргон, водород, кислород, воду, аммиак и др.
Плазменное нанесение покрытий (напыление и наплавка) используется для нанесения покрытий из любых тугоплавких материалов. Характеризуется высокой скоростью и равномерностью. Материал покрытия (тугоплавкие металлы, оксиды, карбиды, силициды, бориды и др.) вводят в виде порошка, ленты или проволоки в плазменную струю, в которой он плавится, распыляется и наносится на поверхность изделия. Плазменной наплавкой можно получить покрытия с высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, с вкрапленными тугоплавкими частицами (армированные покрытия), а также покрытия с низкими коэффициентами трения.
Плазменные покрытия используют для защиты деталей, работающих при высоких температурах, в агрессивных средах или подверженных интенсивному механическому воздействию. Важным направлением использования плазменной наплавки является восстановление изношенных поверхностей деталей (например, валов полиграфического и бумажного производства, тормозных дисков автомобилей, лопаток турбин и т. д.).
Плазменная резка представляет собой процесс проплавления (насквозь) материала и удаления расплавленного металла мощным потоком плазмы. Плазмой могут быть разрезаны не только металлы, но и диэлектрики, например стекло или слюда. Достоинством плазменной резки является отсутствие необходимости очищать заготовку от окалины и оксидов, так как в процессе резки они плавятся и удаляются вместе с расплавленным материалом.
Плазменной дугой режут коррозионно-стойкие и хромоникелевые стали, медные, алюминиевые и другие сплавы. Высокая производительность плазменной резки позволяет применять ее в поточных непрерывных производственных процессах. Плазменная резка широко применяется при производстве труб и в судостроительной промышленности.
Плазменная сварка использует свойство плазменной дуги глубоко проникать в материал. Ею можно сваривать достаточно толстый металл (10... 15 мм) без специальной разделки кромок. Сварка плазменной дугой отличается высокой производительностью и качественностью за счет стабильности горения дуги. Сварка плазмой незаменима при сварке высокотеплопроводных материалов (цветных металлов и сплавов), которые невозможно сварить другими методами.
Плазменные технологии в порошковой металлургии. Для получения специальных порошков в плазменную струю вводят материал, частицы которого, расплавляясь, приобретают необходимую в порошковой металлургии сферическую форму. Размер частиц может регулироваться в пределах от нескольких микрометров до 1 мм. Более мелкие (ультрадисперсные) нанопорошки с размерами частиц от 10 нм получают испарением исходного материала в плазме с последующей его конденсацией.
Плазменно-механическая обработка представляет собой совокупность операций по термическому разупрочнению плазменной дугой и последующему удалению с заготовки слоя металла режущим инструментом. Плазменно-механическая обработка позволяет обрабатывать такие труднообрабатываемые материалы-, как жаропрочные и коррозионно-стойкие стали, титановые сплавы, от 4 до 7 раз быстрее по сравнению с механической обработкой.
Плазменное нанесение покрытий (напыление и наплавка), плазменная резка и сварка; плазменные технологии в порошковой металлургии, плазменно-механическая обработка.
Технологии послойного прототипирования
При проектировании различных изделий и подготовке их производства возникает ряд конструкторских, дизайнерских, технологических и организационных проблем. Чтобы проверить собираемость, разбираемость, ремонтопригодность изделия, значение механических, кинематических, аэродинамических и других характеристик конструкции, требуется провести натурные испытания.
Для простых сборных конструкций возможность сборки, разборки и ремонта можно оценить по чертежу. Сложные изделия, имеющие отверстия, внутренние полости и каналы, криволинейные поверхности, создают большие трудности при чтении чертежей и компьютерных изображений даже для опытных конструкторов и технологов. Это вызывает появление ошибок, увеличение времени подготовки производства и затрат.
Изготовление моделей сложных деталей (блока цилиндров двигателя, крыла самолета и др.) является трудоемким и длительным процессом, который может отнимать несколько месяцев. Сократить эти сроки до нескольких дней позволяют технологии послойногопрототипирования.
Прототипирование — это создание полноразмерной физической модели объекта по виртуальной (компьютерной) модели.
Суть послойногопрототипирования заключается в следующем. Сначала на компьютере создается геометрическая объемная модель детали, которую при помощи специальных компьютерных программ разбивают на множество слоев толщиной 0,01 ...0,3 мм. Затем каждый их этих слоев «материализуется» с помощью разных технологий послойного прототипирования.
Рассмотрим эти технологии подробнее.
Лазерная и масочная стереолитография. Этот метод используют специальные фоточувствительные полимеры, затвердевающие под воздействием света: при лазернойстереолитографии — света лазера, при масочной — ультрафиолетового света.
Синтез детали методомлазерной стереолитографии начинается с нижнего слоя детали (рис. 19). Подвижный стол погружается в ванну на толщину первого слоя. Затем специальный нож (ракель) проходит от передней стенки ванны к задней (или наоборот) и удаляет излишки полимера с детали, после чего начинает работать лазер. В сканирующую систему лазера загружается информация о первом сечении модели, и лазерный луч освещает только те участки сечения, где должен быть материал детали. Под воздействием света лазера полимер затвердевает. Точки сечения детали, в которых материала нет, не подвергаются воздействию лазерного луча, и отвердевание полимера в них не происходит.
После «отрисовки» лазером первого слоя подвижный стол опускается на толщину второго слоя, и процесс нанесения полимера и сканирования лазером повторяется. И так далее, до тех пор, пока все слои детали не будут синтезированы. В результате получаем заданную деталь, изготовленную из полимера.
Масочнаястереолитография представляет собой послойное отверждение полимера при экспонировании (освещении) ультрафиолетовым светом черезфотомаску (трафарет), прозрачную только в тех местах, где должен быть материал детали.
Метод избирательного лазерного спекания напоминает лазерную литографию, воссоздание слоев детали также происходит при сканировании лазерным лучом. Но в отличие от литографии при спекании используют порошок, частицы которого расплавляются попавшим на них лазерным лучом и свариваются между собой. Для спекания можно использовать как легкоплавкие порошки полимеров (полиамида, полистирола), так и порошки металлов. Данный метод позволяет сразу получить модель из металла, минуя стадии изготовления промежуточных полимерных моделей, литья и механической обработки.
Метод наплавления — это технология послойного прототипирования, при которой каждый слой будущей детали формируется путем выдавливания жидкого термопластичного материала на охлаждаемую основу. Температура выдавливаемого материала незначительно превышает температуру его затвердевания (аналогично созданию надписей на торте шоколадным кремом).
Ламинирование. Деталь изготавливается путем лазерной резки листовых материалов и последующего спекания листов (ламинирования).
Метод трехмерной печати — это метод прототипирования, названный так из-за своей схожести с печатью на струйном, принтере, только вместо краски используется жидкое связующее вещество. На платформу наносят слой керамического порошка необходимой толщины. Затем происходит «печать» слоя: из сканирующей печатающей головки в требуемые точки модели поступает жидкое связующее вещество. Проникая в поры между частицами порошка, оно формирует из них жесткую структуру, образуя тело детали. После изготовления последнего слоя из полостей детали удаляют не- склеенные частицы порошка и проводят тепловую обработку для полного отверждения детали.
Методы послойного прототипирования нашли широкое применение при изготовлении оснастки различных видов для технологических процессов литья (литейных форм, пресс-форм и литейных моделей), а также для измерения аэродинамических характеристик изделий и механических напряжений, возникающих в сложных деталях, и др.
Еще одна область применения прототипирования — медицина.
На основе результатов компьютерных исследований пациента методами послойного прототипирования изготовляют копии человеческих органов или костей, которые используются для моделирования хирургических операций и создания имплантата — органа или устройства, вживляемого в организм. Полученная модель позволяет хирургу лучше понять анатомические отклонения и отработать операционные действия, а также изготовить им-плантат, идеально подходящий пациенту. Модели изготовляют из материалов, близких по своим свойствам к веществу копируемого объекта. Поэтому хирурги могут отрепетировать свои действия при операции, используя те же инструменты, что и в операционной. Это повышает точность хирургических манипуляций и сокращает длительность операции.
Прототипирование; метод избирательного лазерного спекания, ла- L— зерная и масочнаястереолитография, ламинирование, метод трехмерной печати.
Нанотехнологии
Нанотехнологии — это совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность создавать и модифицировать объекты с размерами менее 100 нм. При помощи нанотехнологий изготовляют наноматериалы, а в будущем, возможно, будут производить и нанотехнику.
История нанотехнологий начинается в 1959 году с доклада нобелевского лауреата по физике Ричарда Фейнмана, предложившего методпоатомной(помолекулярной) сборки. Главная идея такой сборки состоит в изготовлении деталей из элементарных «кирпичиков» вещества — атомов или молекул. Такой путь производства отличается от принятого в настоящее время, когда детали получают из естественных, природных материалов путем отделения от заготовок избыточного материала.
Приставка «нано» (от греч.nanos— «карлик») означает миллиардную (Ю-9) долю чего-либо; нанометр — это миллиардная часть метра, или тысячная часть микрометра. Нанометр сопоставим с размером молекулы. Для сравнения: тонкий человеческий волос имеет толщину около 50000 нм.
Несмотря на то что история нанотехнологий насчитывает уже полвека, реальное их применение стало возможно только в последнее десятилетие. Особенно большие успехи достигнуты в области созданиянаноматериалов, которые обладают качественно новыми свойствами, в том числе искусственно заданными функциональными и эксплуатационными характеристиками.
Наноматериал — это материал, содержащий микроскопические искусственно синтезированные структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм. Благодаря этому физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, химические и другие свойства наноматериалов радикально отличаются от обычных свойств макроскопических материалов. Поэтому нанопорошки, нанопленки, нанопокрытия и другие нанопродукты по своим качествам сильно отличаются от свойств веществ, из которых они получены.
Самым известным наноматериалом является фуллерен — открытая в 1985 году новая кристаллическая модификация углерода (ранее известные его модификации — графит и алмаз). Молекула фуллерена содержит от 36 до 540 атомов углерода. Получают фуллерены из сажи от сжигания графита.
Рассмотрим строение наиболее изученного фуллерена С60, молекула которого состоит из 60 атомов углерода. Этот фуллерен представляет собой сферу, образованную 20 шестиугольниками и 12 пятиугольниками (как футбольный мяч), в вершинах которых находятся атомы углерода. Диаметр такой молекулы 0,7 нм. В центре сферы имеется свободное, не занятое атомами пространство. В него можно ввести другие атомы и молекулы, например лекарства, и транспортировать их в этой оболочке к нужному месту в организме.
Если в «углеродный шарик» —фуллерен С60 — вставить «поясок из 10 атомов, получится новая, слегка удлиненная молекула — С70 . Изучение фуллеренов привело исследователей к созданию нанотрубок, поверхность которых образуется правильными углеродными шестиуголньниками . Эти трубки-молекулы, длиной до миллиметра и диаметром в несколько нанометров, могут в зависимости от условий получения быть прямыми спиральными, состоять из одного или нескольких слоев (вложенных друг в друга трубок), иметь открытые или закрытые концы, содержать до миллиона атомов – С1000000 .
Углеродные нанотрубки обладают очень высокой прочностью — в 50 - 100 раз прочнее стали (при плотности, в 6 раз меньшей, чем у стали). Нити нанотрубок не боятся высоких температур, могут выдерживать действие ваккума и химических реагентов. Подобная нить диаметром 1 мм может выдержать груз в 20 т! Используя нанотрубки в качестве осей и надев на них колеса – фуллерены, удалось изготовить прообраз нанотехники — наномобиль, передвигающийся по поверхности кристаллов.
Интересно, что при введении молекулы фуллерена внутрь нанотрубки свойства последней кардинально меняются. В зависимости от расположения фуллерена в нанотрубке (в центре, ближе к краю и т. д.) система может проявлять свойства проводника, полупроводника или диэлектрика. В будущем это может стать основой для создания сверхминиатюрных компьютеров, построенных на транзисторах размером в единицы нанометров и скоростью переключения состояния 10 пикосекунд (1 пкс = 10-12с). Применение нанотрубок в будущем позволит изготовить мониторы с размером пикселя порядка микрометра и электрические провода, способные передавать огромные точки – 10 7 А/см 2.
Широкое применение в нанотехнологиях нашли специальные сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ), позволяющие «увидеть» нанообъект. Работа этих микроскопов основана на измерении магнитных, электрических и других сил, возникающих между атомами. Микроскопы СЗМ производят измерения при помощи иглы (с острием размером в один атом), которой «ощупывают» поверхность материала. Компьютер анализирует перемещения и строит на экране картинку, изображающую рельеф поверхности. Таким образом можно видеть атомы и молекулы.
Современные СЗМ умеют измерять не только линейные размеры объектов, но также их магнитные и электрические свойства, твердость, состав
«с характеристики материалов в наномстровых объемах.
На базе СЗМ созданы технологии манипулирования отдельными атомами. С помощью иглы микроскопа можно опознать атом, переместить его на другое место (фигура на рис. 21 собрана из атомов). Располагая атомы на поверхности детали тем или иным образом, можно придавать ей нужные свойства.
Предполагается, что наиболее полно нано- технологии будут реализованы при использовании специальных наномашин — ассемблеров. Ассемблер — это своеобразный сборщик атомов и молекул. Он должен захватывать их, соединять между собой и с базовой поверхностью, а также выполнять другие манипуляции в соответствии с заданным алгоритмом.
Внешне такой ассемблер можно представить себе в виде паука нанометрового размера с несколькими «руками»-манипуляторами длиной в сотню атомов. В теле этого «паука» должны размещаться устройства, управляющие работой манипулятора и содержащие программу всех его действий. Одними «лапами» он будет держаться за поверхность, а другими — атом за атомом складывать сложные молекулярные структуры или устройства из «наноблоков».
Примечательно, что ассемблеры будут обладать способностью к размножению, т. е. смогут копировать себя, создавая себе подобных. Управлять ассемблерами будет человек — оператор, моделирующий на компьютере требуемую молекулярную структуру.
На первый взгляд, создание наномашин кажется научной фантастикой, однако такие машины превосходно функционируют уже тысячи лет. Примером может служить механизм синтеза белка в живом организме, осуществляемый рибосомами с помощью молекул РНК по программе, взятой из ДНК.
Перспективы применения нанотехнологий поражают воображение.
Перечислим некоторые из них.
Нанотехнологии позволят:
Нанотехнологии, наноматериал, ассемблер, дизассемблер, нанотехника.
Новые принципы организации современного производства
Мы узнали о новых технологиях, освоенных современным производством. Но ведь меняются не только технологии, меняется и сама организация производства.
Понятие индустриальное общество было введено французским философом К.А. Сен-Симоном в XIX веке для обозначения социума, в котором основным видом хозяйственной деятельности является промышленное производство. Индустриальное общество существовало не всегда. Оно пришло на смену доиндустриальному и просуществовало в промышленно развитых странах с начала XIX века вплоть до конца 60-х годов XX века.
Характерной особенностью, предопределившей путь развития индустриального общества, стал новый способ организации промышленного производства, получивший название массового производства; иногда этот способ производства называют фордизм — по имени Генри Форда, впервые применившего его в 1913 году на своем автомобилестроительном заводе в Детройте. Неотъемлемыми элементами этого способа производства были рационализация, стандартизация и конвейеризация поточного (непрерывного) производства.
При рационализации производства каждую трудовую операцию, выполняемую рабочим, раскладывают на простейшие действия. Затем определяют последовательность действий, приводящую к наиболее быстрому выполнению операций, и затем внедряют в производство. В результате производительность труда значительно возрастает.
Стандартизация деталей и технологических операций позволяет сократить разнообразие трудовых действий, что уменьшает время их выполнения, а также повышает производительность.
Производственный конвейер позволяет еще больше специализировать технологические операции, увеличивая за счет этого производительность производства и снижая себестоимость изготовления продукции.
Авторство идеи конвейера не принадлежит Форду. Впервые движущаяся «демонтажная» линия была применена в самом начале XX века американским мясным магнатом Г. Свифтом для разделки свиных туш. Форд применил идею наоборот — по мере движения по конвейеру остов автомобиля «обрастал» комплектующими деталями.
Приоритетом способа организации массового производства были рост производительности труда при экономии на масштабах производства (т. е. чем быстрее производится продукция, тем ниже ее себестоимость) и выпуск потребителю однотипной, стандартной продукции.
Однако резкое увеличение производительности труда стало создавать определенные проблемы для экономики: массовое производство товаров должно сопровождаться столь же массовым их потреблением. Рынки потребительских товаров перенасытились стандартизованной продукцией и потребительский спрос стал смещаться в сторону эксклюзивной (оригинальной) продукции и товаров, сделанных на заказ.
Столкнувшись с проблемой индивидуализации спроса, большинство промышленных компаний пошло по пути внедрения гибких производственных систем, основу которых составляет многоцелевое оборудование с числовым программным управлением. Суть нового метода в следующем.
В отличие от одноцелевого оборудования, применявшегося в массовом производстве, многоцелевые машины могут быстро переналаживаться на выпуск новых модификаций и типов продукции. Это позволяет использовать выгоды экономии за счет широты ассортимента, не отказываясь от преимуществ экономии на масштабах производства (объемы производства могут оставаться очень большими). Если говорить образно, то портновский костюм по индивидуальному заказу будет сшит на швейной фабрике — предприятии массового производства.
Широкое внедрение в современной промышленности гибких производственных систем имело своим результатом ассортиментный «взрыв» на мировых рынках. Например, 36 моделей автомобилей, производившихся японской компанией «Тойота» в середине 90-х годов прошлого века, были доступны в четырех (!) модификациях каждая.
Таким образом, мы столкнулись с новым и важным явлением в развитии техносферы, именуемым в специальной литературе постфордизмом. Этот способ организации производственного процесса подразумевает сокращение числа комплектующих и такую их стандартизацию, которая позволяет использовать их не в одном, как было ранее, а в целом ряде изделий. При такой организации производства можно собирать несколько модификаций каждой модели (например, автомобилей, компьютеров, аудиосистем и др.), сочетая узлы различным образом.
При этом отношения головной компании и ее субподрядчиков (поставщиков) строятся на основе новых правил — точно в срок и в точной последовательности, что подразумевает поставку (может быть, с другого конца света) комплектующих изделий на конвейер сборочного предприятия непосредственно в тот момент, когда в них возникает необходимость.
Многочисленные субподрядчики на конвейер монтажного предприятия поставляют не отдельные детали, как в период позднего фордизма, а готовые узлы, да еще в нескольких вариантах (при полной ответственности за их качество). Это позволяет сборочному предприятию производить широкий ассортимент продукции, имея по сравнению с предприятиями старого, фордистского, типа значительно меньшие фонды, меньшее число рабочих и меньшее количество субподрядчиков.
Такое предприятие связано не с интернациональной, а с глобальной системой мирового хозяйства, в результате которой устанавливается всеобъемлющая связь между элементами мирового хозяйства (национальными экономиками и транснациональными корпорациями).
В сфере промышленного производства глобализация выражается, в частности, в том, что во многих отраслях зарубежные филиалы полностью «врастают» в экономику стран-реципиентов, а выпускаемые ими продукты теряют ярко выраженную национальную принадлежность. Поэтому мы чаще видим на маркировке товара не «Made in», a «Made by», т. е. указывается не страна-изготовитель, а название транснациональной компании. Для примера: наверное, сегодня сложно ответить, кто действительный производитель телевизоров воронежской сборки, калининградских автомобилей марки BMW или компьютеров IBM.
Автоматизация технологических процессов
Могли бы вы продолжить этот список?
Современное компьютеризованное и автоматизированное производство характеризуется выраженным инженерным стремлением максимально освободить людей от участия в технологических процессах — гуманизацией производства (см. схему). Вряд ли человек пришел в этот мир только для того, чтобы крутить гайки на конвейере автомобильного завода, шить тапочки, печь пирожки, собирать компьютеры или водить автомобили. Все это и многое другое он делает по необходимости. Да и сам по себе человек в своей производственной деятельности давно уже не эффективен по сравнению с техническими средствами: станками, машинами и т. д.
Производственное время «съедает» огромную часть времени уникальной человеческой жизни, урезает возможности для свободного развития индивидуальности, лишает человека всей полноты восприятия окружающего мира.
К сожалению, до радикального высвобождения людей из сферы материального производства еще далеко. Вместе с тем появляются глобальные ин- женерно-технологические идеи, которые в той или иной мере прокладывают пути к реализации «безлюдного» производства. Среди таких идей одной из наиболее перспективных представляется идея гибкого автоматизированного производства.
Гибкое автоматизированное производство (ГЛП) позволяет осуществлять переход с выпуска одного изделия на другое практически без переналадки технологического и любого другого оборудования; если же в каких-то случаях и требуется переналадка, то она по времени осуществляется одновременно с выпуском предыдущего изделия. Гибкое автоматизированное производство состоит из гибких производственных систем (ГПС), которым свойственна более полная обработка деталей на одном рабочем месте.
В современном и перспективном производстве определяющей становится система «человек — машина». Человек за пультом—типичный модуль любой производственной среды, которая требует от рабочего значительного психологического напряжения. Техника и технологии постоянно усложняются, более того, в известной мере, производственная среда становится враждебной по отношению к человеку. Возникает необходимость экологизации производственной среды, защиты психики работающего человека, уменьшения им затрат энергии. Решение этих задач взяла на себяинженерная психология.
«Сегодня всё делают компьютеры!» — эта расхожая фраза, конечно, не означает, что компьютер варит суп, изготовляет автомобильный кузов, собирает видеомагнитофон, выпускает книгу или журнал. Однако он управляет техникой, промышленным оборудованием и средствами автоматизации, которые уже непосредственно делают нужные нам вещи.
Таким образом, технологические процессы автоматизируются на основе ЭВМ. Благодаря этому человек освобождается от непосредственного участия в производственных операциях. Функции, которые он выполнял раньше, в современном производстве выполняют машины. Физический труд постепенно исключается. Роль человека сегодня — это контроль, наладка техники, управление производством посредством ЭВМ — преимущественно умственный труд. Человека не могут заменить машины-автоматы лишь там, где необходимы его интуиция, опыт, творчество.
Результаты автоматизации и компьютеризации производства
В техническом смысле процесс автоматизации осуществляется следующим образом. Технический объект (машина) оснащаются блоком управления — микропроцессором, благодаря которому машина становится программно управляемой, наделяется «интеллектом». Микропроцессор — это устройство в виде интегральных микросхем, обрабатывающее согласно заложенной программе цифровую информацию о состоянии и параметрах работы всех технических узлов машины. Цель этой обработки заключается в том, чтобы в соответствии с программой шаг за шагом формировать и посылать управляющие сигналы исполнительным механизмам. Последние в соответствии с получаемыми управляющими сигналами выполняют ту работу, для которой они предназначены.
Программу работы микропроцессора составляет и закладывает человек. Главные достоинства микропроцессорной техники — компактность, экономичность, универсальность, массовость применения, невысокая стоимость.
Введем основные понятия, связанные с автоматизацией.
Автомат (от греч.automates — самодействующий) — это самоуправляемая машина. Она действует без участия человека и нуждается лишь в наладке и контроле за правильностью поведения. Автоматика — техника, исключающая присутствие человека при выполнении каких-либо операций.
Гибкое автоматизированное производство может быстро перенастраиваться на выпуск новой продукции. Это возможно благодаря смене компьютерных программ. Руководители производства могут оперативно в соответствии с запросами рынка менять ассортимент выпускаемых изделий. Жесткая автоматизация применяется в массовом, крупносерийном производстве, где не требуется быстрая переналадка на выпуск новых изделий (пример — автоматическая линия). В оборудование еще при разработке закладывается программа его работы по выпуску определенных изделий; его нельзя перепрограммировать, можно только заменить другим, новым.
Производство, где машины управляют машинами, а управляющие машины контролируются также машинами, носит название высокоавтоматизированного производства.
На производстве микропроцессоры используются как для управления отдельными приборами, машинами, так и для централизованного управления целыми технологическими процессами. В обобщенном виде это можно представить так.
Микропроцессоры отдельных технических объектов собирают информацию об их состоянии и посылают ее (в виде электрических сигналов) на центральный управляющий компьютер, который обрабатывает поступающую информацию и выдает ее человеку (оператору). Тот оценивает результаты обработки и принимает решения: посредством пульта рассылает управляющие сигналы на исполнительные механизмы машин (для поддержания хода технологического процесса).
Таким образом, управление современным наукоемким производством осуществляется с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
Чтобы внедрить такую систему в производство, необходимо создать его математическую модель, которая закладывается в компьютер. Математическая модель представляет собой систему уравнений и зависимостей, которые описывают протекание технологических процессов. Если условия протекания технологического процесса меняются, на эти изменения реагируют датчики. Их сигналы поступают в управляющий компьютер, который вновь «проигрывает» математическую модель, обсчитывает новые параметры и сравнивает их с заданными. После этого компьютер посылает соответствующие управляющие сигналы на технологическое оборудование, корректируя ход технологического процесса.
На схеме отражены обязательные компоненты любой АСУТП.
Составляющие АСУТП
Техническое обеспечение подразумевает подбор и компоновку всех технических средств (задействованных в технологическом процессе) в единую систему.
Программное обеспечение — это программы, написанные инженерами и обеспечивающие алгоритм работы технологического оборудования. Для правильной работы программ и точного выполнения технологии необходимо получать достоверную информацию о протекании технологического процесса, о состоянии инструментов и оборудования, о характеристиках получаемых деталей. Сбор и анализ такой информации составляет суть информационного обеспечения.
Организационное обеспечение включает технологические карты, распоряжения, инструкции и др.
Обслуживающий персонал — это специалисты, умеющие запускать АСУПТ, проводить ее проверку, профилактику устройств и т. п. Впрочем, многие АСУПТ наделены «интеллектом» и могут сами себя диагностировать, как врач: устанавливать причину сбоя и сигнализировать об отказах. Требования к персоналу, обслуживающему такие автоматические системы, очень высокие, так как АСУПТ имеет высокий уровень сложности.
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ
§1. Понятие творчества
Согласны ли вы с утверждением, что «самым ценным для общества является свободное время индивида» ?
Феномен творчества присущ человеку и очень важен как для отдельной личности, так и для общества в целом. Общество развивается благодаря новым идеям, которые несут научные открытия, технические изобретения, философские мировоззренческие концепции и т. д. Давно подмечено, что новые идеи редко появляются в результате постепенных изменений, чаще это взрыв, скачок, резкий выход на качественно новый уровень. Как же осуществляется этот творческий «взрыв»? Можно ли проследить механизм творчества и попытаться смоделировать его? — Об этом и пойдет речь в настоящей главе.
Творческий процесс
Существует множество различных определений понятия «творчество». Например, по мнению американского ученого П. Хилла, творчество — «это успешный полет мысли за пределы известного. Оно дополняет знания, способствуя созданию вещей, которые не были известны ранее». Польский исследователь Матейко считает, что сущность творческого процесса заключается в реорганизации имеющегося опыта и формировании на его основе новых комбинаций.
Большой энциклопедический словарь дает такое обобщающее определение творчества: «Творчество — это деятельность, порождающая нечто качественно новое и отличающееся неповторимостью, оригинальностью и общественно-исторической уникальностью. Творчество специфично для человека, так как всегда предполагает творца — субъекта (производителя, носителя) творческой деятельности».
Процесс творчества — весьма сложное явление, чрезвычайно трудно поддающееся описанию, поскольку «внутренняя сущность явления недоступна непосредственному исследованию». Тем не менее эта одна из самых важных и интересных областей человеческой деятельности издавна привлекает внимание ученых. Так, попытка обозначить основные стадии творческого процесса была предпринята в 1926 году американским психологом Г. Уоллесом.
Г. Уоллес выделил несколько последовательных этапов, которые являются типичными для творческого процесса:
идеи.
Существуют различные виды творчества: художественное, научное, техническое. Рассмотрим некоторые процедуры технического творчества, в котором в силу его специфики они прослеживаются более отчетливо (с некоторыми вы уже знакомы по урокам технологии).
Техническое творчество — это получение новых результатов в области техники в виде технических идей, рисунков, чертежей, воплощенных в реальных технических объектах. Техническое творчество включает процедуры проектирования и конструирования.
Проектирование — разработка и обоснование проекта какого-либо объекта, отвлеченного от вещественной формы. Проектирование предшествует конструированию и представляет собой поиск научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта, первоначально представленный в виде текстов, графиков, эскизов, расчетов, моделей и т. д.
Конструирование — разработка подробной схемы выполнения задуманного объекта (системы) и рабочих чертежей всех его деталей и отдельных частей машины.
Сначала по предварительным чертежам и расчетам изготовляется опытный образец. Далее все расчеты уточняются, составляются рабочие чертежи и техническая документация для их применения на производстве. Результатом конструирования является конкретная конструкция изделия6.
Отдельным явлением в рамках технического творчества является изобретательство.
Изобретательство в современном значении этого слова — это творческая деятельность, в результате которой на основе научных знаний, технических достижений и решения изобретательских задач создается нечто принципиально новое.
В известном смысле, всю историю развития человеческой цивилизации можно рассматривать как историю изобретательства. Опираясь на подсказки природы, люди изобрели и стали совершенствовать орудия труда, научились шить одежду, делать предметы быта и т. д.
Если вновь созданная конструкция является изобретением, т. е. новым, не существовавшим ранее инженерным решением, то ее новаторский характер должен быть подтвержден документально, а открытие запатентовано. Каждый изобретатель, дабы не «открывать америк», должен быть эрудированным специалистом, хорошо представляющим, что делается в области приложения его интеллектуальных усилий. И кроме того, он должен знать законы, охраняющие интеллектуальную собственность.
Защита интеллектуальной собственности
Согласно Конституции Российской Федерации каждому в нашей стране гарантируется свобода литературного, художественного, научного, технического и других видов творчества, а также преподавания. Интеллектуальная собственность охраняется законом (статья 44). В настоящее время, когда любая деятельность становится все более интеллектуальной, проблема защиты создаваемой интеллектуальной собственности приобретает особую актуальность.
К интеллектуальной собственности относится информация, идеи, знания, которые могут быть представлены на материальном носителе (бумаге, дискете и т. п.) и распространены в неограниченном количестве копий. Собственностью являются не эти копии, а отражаемая в них информация.
Объекты интеллектуальной собственности делятся на несколько групп:
Наиболее распространенной формой защиты авторства на новую научную идею, технологию, литературное произведение и другие виды интеллектуальной собственности является их публикация в печати. В данном случае указывается автор публикации, а также фиксируется дата выхода публикации в свет. Начиная с этой даты автору будут принадлежать авторские права на выдвинутые в публикации идеи, если они не были ранее опубликованы другим автором.
В России с 14 октября 1992 года вступил в силу Патентный закон Российской Федерации. Согласно этому закону в нашей стране осуществляется правовая охрана изобретений, полезных моделей и промышленных образцов. Эта охрана подтверждается патентом.
Патент на изобретение действует в течение 20 лет, свидетельство на полезную модель — 5 лет, на промышленный образец — 10 лет. Сроки действия всех вышеперечисленных охранных документов отсчитываются с даты подачи заявки на каждый упомянутый объект в Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (во Всероссийский научно-исследовательский институт государственной патентной экспертизы, ВНИИГПЭ). Сроки действия охранных документов продлеваются по ходатайству патентообладателя.
Впервые в России охранные документы (привилегии) стали выдавать при Петре I.
В Патентном законе Российской Федерации изобретениями называются «созданные новые устройства, способы, вещества, штаммы микроорганизмов, культуры клеток растений и животных, а также применение известных ранее устройств, способов, веществ, штаммов по новому назначению» (статья 4, п. 2).
На каждое запатентованное изобретение составляется формула изобретения — краткое описание его сущности (обычно это одно предложение). Во всех государствах формулы изобретений публикуются. Можно использовать поучительные примеры, широко известные из истории техники. Примером утверждения приоритета является история с телефоном. 14 февраля 1876 года американские инженеры Г. Белл и Э. Грэй подали в патентное ведомство США заявки. Но Г. Белл подал свою на час раньше, да и составил ее более квалифицированно. Он и был признан творцом телефона.
Сведения о научно-технических достижениях хранятся в патентных фондах, и копия каждого документа может быть представлена заинтересованному заказчику, осуществляющему патентный поиск.
Патентный поиск — поиск патентной документации. Он помогает изобретателю ответить на следующие вопросы:
Изобретения всех стран получают свой код согласно Международной патентной классификации (МПК).
Патент выдают на изобретения, промышленные образцы, товарные знаки и знаки обслуживания, отвечающие таким критериям патентоспособности, как:
К полезным моделям относится конструктивное выполнение средств производства и предметов потребления, а также их составных частей. В том случае, если модель является новой и промышленно применимой, ей предоставляется правовая охрана.
К промышленным образцам относится художественно-конструкторское решение изделия, определяющее его внешний вид. Если промышленный образец новый, оригинальный и промышленно применим, он обеспечивается правовой охраной.
Рационализация — это действия, направленные на то, чтобы усовершенствовать, сделать более разумными (целесообразными, эффективными, безопасными и т.п.) машину, способ или процесс.
Рационализаторским предложением является новое и полезное для конкретного предприятия, организации, учреждения или отрасли народного хозяйства страны техническое решение, предусматривающее изменение конструкции изделия, технологии производства, применяемой техники или материала. Рационализаторское предложение — посильное каждому техническое творческое решение («рацио» в переводе с латыни означает «разум»).
Если в специальном журнале или во время пребывания на производстве учащийся нашел техническое решение, которое не применялось, использовал идею по отношению к выпускаемой продукции, внедрил ее и получил положительный эффект — он сделал рационализаторское предложение.
Охраняются законом также образцы товарных знаков и знаков обслуживания, к которым относятся зарегистрированные обозначения, служащие для отличия однородной продукции разных производителей. Они не признаются изобретениями, но имеют право на патент.
В качестве товарных знаков могут быть зарегистрированы следующие обозначения:
Права авторства охраняются бессрочно. Патентообладателю принадлежат исключительные права на использование охраняемых патентом изобретений, полезной модели или промышленного образца по своему усмотрению. Присвоение авторства влечет за собой ответственность по законам Российской Федерации.
Логические и эвристические методы решения задач
Решая любую задачу, человек может идти двумя путями:
Очевидно, что творческий процесс предполагает решение неординарных, не типовых, но творческих задач.
Творческую задачу можно определить как возникающую в любом виде деятельности или в повседневной жизни ситуацию, которая осознается человеком как проблема, требующая для своего решения поиска объективно или субъективно (для конкретного человека) новых, не известных ранее методов и приемов, создания какого-то нового принципа действия, технологии и т. п. Творческая задача всегда является результатом какого-то противоречия, несоответствия реального и требуемого, имеющегося и желаемого.
Все известные методы решения творческих задач по признаку преобладания в них интуитивных или логических процедур и соответствующих им правил деятельности условно можно разделить на две группы: логические и эвристические7.
Логические (рациональные) методы — это методы, в которых преобладают логические правила анализа, сравнения, обобщения, классификации, индукции, дедукции и т. д. Данная группа методов основана на использовании оптимальной логики анализа технического или какого-либо другого совершенствуемого или исследуемого объекта. Эти методы применяются повсеместно в науке и в жизни, их преподают в школе. Наиболее ярким примером сферы применения логических методов является математика.
Эвристические (интуитивные, или иррациональные) методы — это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятные стратегии и тактики деятельности человека, решающего творческую задачу. Они стимулируют интуитивное мышление, генерирование новых идей и на этой основе существенно повышают эффективность решения определенного класса творческих задач.
Методы эвристики начали разрабатываться сравнительно недавно и первоначально предназначались для решения чисто технических задач. Однако сегодня они находят применение в различных областях управления и бизнеса, в рекламе, дизайне, даже в искусстве, например при подготовке театральных постановок. Эвристические методы могут быть широко применены в практике современного руководителя любого ранга. Проведение совещаний, деловых игр с использованием данных методов открывает принципиально новые подходы к решению управленческих проблем, задач в области коммерческой деятельности, а также в сфере услуг.
Эвристические методы решения нестандартных задач представляют собой эффективные алгоритмы, которые позволяют рационализировать различные стороны поисковой деятельности. Эти методы опираются на активизацию творческой деятельности человека и развитие его творческих способностей на основе интуитивных процедур деятельности, фантазии, аналогий и др. В данную группу входят: метод «мозговой атаки», синектика, метод эвристических вопросов и др. Все эти методы достаточно хорошо разработаны и могут использоваться как отдельным специалистом, так и сформированным для этой цели обученным творческим коллективом.
В следующих параграфах вы познакомитесь с эвристическими методами решения творческих задач и, возможно, сумеете применить их как в работе над своим проектом, так и в будущей профессиональной деятельности.
Изобретение, патент, формула изобретения, критерии патентоспособности, товарный знак и знак обслуживания, полезная модель,
промышленный образец, интеллектуальная собственность, рационализаторское предложение, логические и эвристические методы решения задач.
§2. Как ускорить процесс решения творческих задач
1. Как быстро и точно определить площадь страны по географической карте? Разбивать ее площадь на квадратики и подсчитывать их число — занятие долгое и утомительное...
2. — Там огонь!.. Он в полумиле от нас, и ветер несет его в нашу сторону со страшной быстротой... Берите-ка и выдергивайте эту сухую траву! Старик пошел в противоположную сторону и, выбрав пук самых сухих стеблей, положил их на полку своего ружья. Они мгновенно вспыхнули от искры... — Теперь, — сказал старик, — вы увидите, как огонь дерется с огнем. Прервем на этом отрывок из романа Фенимора Купера «Прерия» и предложим читателям исследовательские вопросы: Что сделали старик и его спутники дальше?Как именно погонь дерется с огнем»?
Мозговая атака
Один из эффективных методов решения творческих задач — прямая мозговая атака (МА), или мозговой штурм. Писатель Г. Кружков так пишет о методе МА: «Если у ученых дело окончательно зашло в тупик, собирают компанию умных людей и начинают... играть в „чепуху" т. е. начинают вслух выдвигать разные идеи, какие кому в голову взбредут, — даже самые фантастические. Например, нужно построить небывалых размеров купол над стадионом. Один говорит: „Насыпать гору, покрыть ее асфальтом, а потом гору выскрести из-под асфальта". Второй: „Вырыть яму и вывернуть ее наизнанку". Третий: „Поймать миллион пауков и заставить их сплести купол из паутины". Четвертый: „Натянуть огромное полотнище, а потом намочить и заморозить" и т. д. А магнитофон крутится и заносит всю эту чепуху на пленку. Потом ученые эту пленку внимательно прослушивают. Среди вороха бредовых идей очень часто оказывается именно та неожиданная, но верная идея, которую раньше никак не могли найти».
Суть метода заключается в следующем психологическом эффекте. Если взять группу из 5-8 человек и каждому предложить независимо от других индивидуально высказать идеи и предложения по решению поставленной изобретательской или рационализаторской задачи, то в сумме получим идей меньше, чем если предложить этой группе коллективно высказать идеи по этой же задаче.
Во время сеанса МА происходит как бы цепная реакция идей, приводящая к интеллектуальному взрыву (озарению). В одном из американских руководств по методу МА говорится: «99 % ваших конструктивных идей возникает подобно электрической искре при „контакте" с мыслями других людей».
Популярные телепередачи «Что? Где? Когда?», «Брейн-ринг» — это примеры МА, только участники встречи после обсуждения выдвигают одну версию из нескольких.
Цель метода МА — стимулировать всех участников обсуждения к быстрому генерированию большого числа идей.
Для устранения психологических препятствий, вызываемых боязнью критики, американец А. Осборн предложил разделить во времени генерирование идей и их критическую оценку. В каждой процедуре участвуют разные люди. Эта идея стала основой его метода, впоследствии названного прямым мозговым штурмом.
Задача «штурмуется» в течение 20-40 минут. Вторая группа — «эксперты» — по окончании штурма выносит суждение о ценности выдвинутых идей. В ее составе лучше работают люди с аналитическим, критическим складом ума.
Условия задачи перед ее штурмом формулируются только в самых общих чертах.
При генерации идей запрещена всякая критика, не только явная словесная, но и скрытая — в виде скептических улыбок, мимики, жестов. В ходе штурма между участниками должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. Надо, чтобы идея, выдвинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими. Рекомендуется приглашать на штурм людей разных специальностей и разного уровня образования.
Нежелательно включать в одну группу людей, присутствие которых может в какой-то степени стеснять других, например руководителей и подчиненных.
Опыт использования МА показывает, что генерации идей способствуют такие приемы, как аналогия (сделай так, как это делалось при решении другой задачи), инверсия (сделай наоборот), фантазия (предложи нечто неосуществимое), эмпатия (считай себя частью совершенствуемого объекта и выясни при этом свои чувства, ощущения) и пр.
Универсальность метода МА позволяет рассматривать любую проблему или любое затруднение, в какой бы сфере человеческой деятельности они ни возникли. Это могут быть задачи из области организации производства, сферы обслуживания, бизнеса, экономики, социологии, уголовного розыска, военных операций, если они достаточно просто и ясно сформулированы.
Метод обратной мозговой атаки
1. Задача «Скрытые свойства объекта».
Какими скрытыми и явными свойствами обладает бумага? Составить список свойств, проанализировать на предмет полноты и оригинальности. Пример: скрытые и явные свойства обычной спички.
Явные свойства — создание пламени, температуры, наличие геометрических размеров. Скрытые свойства — плавучесть, ядовитость, изменение цвета и веса при горении.
Дана ситуация и нереальная идея, поданная на этапе генерации. Ситуация. Для приготовления бумаги нужна деревянная щепа. Чтобы ее приготовить, берут дерево, отделяют нижнюю часть ствола и с этой части на специальных станках снимают кору. Древесину потом измельчают. Конечно, экономнее было бы использовать для приготовления щепы не нижнюю часть ствола, а верхнюю, где сучья и ветки. Но сучья и ветки — кривые, неровные, а машины, которые могли бы сдирать с них кору, пока не существует. Необходимо предложить новый, универсальный принцип очистки коры от древесины. Идея. Предложено воздействовать на микроорганизмы, живущие между корой и древесиной, реагентами, вызывающими их усиленный рост. Увеличение объема микроорганизмов позволит отделить кору от древесины изнутри. Необходимо проанализировать предложенную идею и найти в ней рациональную основу.
Важная черта новатора, изобретателя — видение окружающего мира в ключе его совершенствования, отрешение от «привыкания» к недостаткам. Этому способствует рассматриваемый метод, привлекающий при поиске оптимальных решений анализ и синтез.
Суть метода обратной МА: поиск недостатков — ключ к совершенству. То есть цель метода заключается в выявлении всевозможных недостатков рассматриваемого объекта, на который обрушивается ничем не ограниченная критика.
Разновидность обратной МА — «диверсионный» метод, который помогает обнаружить скрытые задачи.
Вот новая машина. Допустим, мы не можем ее улучшить. А ухудшить можно? Давайте представим, как ее сломать. Что нужно испортить при изготовлении, чтобы получился брак? Или как испортить ее, чтобы никто этого не заметил, чтобы она сломалась уже на объекте, а к нам нельзя было предъявить никаких претензий? Если такое диверсионное задание можно выполнить, значит, нужно найти контрмеры: как предотвратить поломку машины, навсегда избавиться от дефекта.
Приме р. Американцы при создании новой военной техники организуют так называемые группы противодействия. Такая группа, составленная из лучших специалистов, получает все данные по новому оружию, и ее задача — придумать, как с ним бороться, как защищаться. Результаты работы группы противодействия передают разработчикам нового оружия, чтобы сразу принять меры. Потом цикл повторяется.
Теперь становится очевидным, что обратная МА преследует цель поиска и устранения возможных недостатков. Если выразить смысл метода в шутливой форме, то нужно, чтобы большая группа людей с «мухоморным» характером да еще в плохом расположении духа пыталась доказать, что в машине, процессе, конструкции есть недостатки, слабые узлы, звенья.
Метод имеет, однако, ограниченные возможности применения. Обратная МА исключает управление поиском. Метод помогает преодолеть психологическую инерцию (привычный ход мышления, опирающийся на прошлое знание об объекте), сдвинуть мысль с «мертвой точки».
Метод контрольных вопросов
Древнегреческий философ Сократ в диалоге так искусно мог задавать вопросы, что его собеседнику ничего не оставалось, как, отвечая на них, приходить к истине. Быть может, отсутствие у каждого изобретателя своего Сократа и побудило психологов изобрести метод контрольных вопросов, который позволяет более целеустремленно вести поиск решения задачи.
Суть метода состоит в использовании при поиске решений творческих задач списка специально подготовленных вопросов. Изобретатель, отвечая на вопросы, анализирует свою задачу.
Благодаря данному методу осознание проблемы идет более целенаправленно, системно. Списки вопросов можно применять при проведении МА для активизации генерирования идей, для формулировки ответов.
В практике изобретательской деятельности широкое распространение получили универсальные вопросники, составленные А. Осборном, Т. Эйло- артом, Д. Пирсоном, Д. Пойа, Г.Я. Бушем и другими учеными — исследователями творчества. Эти вопросники — своего рода шпаргалки для изобретателя, путеводные нити для его мысли.
Познакомьтесь, к примеру, со списком контрольных вопросов А. Осборна:
Метод контрольных вопросов
Древнегреческий философ Сократ в диалоге так искусно мог задавать вопросы, что его собеседнику ничего не оставалось, как, отвечая на них, приходить к истине. Быть может, отсутствие у каждого изобретателя своего Сократа и побудило психологов изобрести метод контрольных вопросов, который позволяет более целеустремленно вести поиск решения задачи.
Суть метода состоит в использовании при поиске решений творческих задач списка специально подготовленных вопросов. Изобретатель, отвечая на вопросы, анализирует свою задачу.
Благодаря данному методу осознание проблемы идет более целенаправленно, системно. Списки вопросов можно применять при проведении МА для активизации генерирования идей, для формулировки ответов.
В практике изобретательской деятельности широкое распространение получили универсальные вопросники, составленные А. Осборном, Т. Эйло- артом, Д. Пирсоном, Д. Пойа, Г.Я. Бушем и другими учеными — исследователями творчества. Эти вопросники — своего рода шпаргалки для изобретателя, путеводные нити для его мысли.
Познакомьтесь, к примеру, со списком контрольных вопросов А. Ос- борна:
Синектика
В середине 50-х годов Уильямом Гордоном (США) был предложен новый метод поиска творческих решений — синектика. В переводе с греческого это слово означает «совмещение разнородных элементов».
В основу синектики положен мозговой штурм. Но для реализации метода синектики формируют постоянные группы людей (оптимальный состав — 5—7 человек) различных специальностей с обязательным предварительным обучением.
Перечислим необходимые качества синектора: умение абстрагироваться, мысленно отделяться от предмета обсуждения; богатая фантазия; способность переключаться, отходить от навязчивых идей; привычка находить необычное в обычном и в необычном обычное; ассоциативное мышление; терпимое отношение к идеям, высказанным товарищами; эрудиция, широкий кругозор.
Синекторы в своей работе используют аналогии (см. схему). Аналогия — сходство, соответствие двух предметов (явлений) в каких-то свойствах или отношениях. В математике по аналогии доказывается, например, подобие треугольников, углов, в физике строение атома представлено по аналогии со строением Солнечной системы, в технике многие объекты построены по аналогии с биологическими объектами. Умелое использование аналогий позволяет охватить громадное количество объектов, сравнить их с исследуемыми, найти нечто сходное и использовать в решении задач.
Суть метода — нахождение близкого по сущности решения путем последовательного нахождения аналогов (подобий) в различных областях знаний или исследование действия (поведения) объекта в измененных условиях, вплоть до фантастических.
Таким образом, синектика — это мозговой штурм, проводимый с использованием аналогий. Типы аналогий и действия синектора представим схематически.
Прямая аналогия. Рассматриваемый объект (процесс) сравнивается с аналогичным из другой области техники или из живой природы для нахождения образца решения.
Например, дана задача: по трубопроводу движется смесь частиц железной руды с водой — пульпа. Заслонка, регулирующая этот поток, очень быстро стирается, и для ее замены приходится останавливать процесс. Как сделать заслонку долговременной?
Синектическая группа в своих поисках рассмотрит, как защищаются от воздействия внешней среды стебли растений, в частности стволы деревьев; как устроены пищеводы животных, питающихся «колючей» пищей, и т. д. Что-то похожее можно применить и для предохранения заслонки от трения и стирания.
Личная аналогия (эмпатия). Синектор представляет себя техническим объектом (например, самолетом, луноходом) и пытается осознать, как бы он действовал в данных обстоятельствах. Так актеры «погружаются» в образ своего героя, живут его чувствами, мыслями, ощущениями.
Представив себя заслонкой, мы сначала стали бы уворачиваться от ударов, а потом взяли бы в руки щит, чтобы отталкивать частицы руды. В этом образе и заключен ключ к решению. В реальной практике заслонку намагнитили, и она, как броней, покрылась частицами руды. Этот слой постоянно стирался, но вновь возникал, так как унесенные пульпой частицы руды заменялись новыми, улавливаемыми магнитным полем заслонки.
Символическая аналогия. Требуется в парадоксальной, метафорической форме определить объект (понятие), высветив его суть. Определение должно состоять из двух слов (обычно это прилагательное и существительное), где одно слово противоречит по содержанию другому, т. е. связь между словами должна содержать в себе нечто неожиданное, удивительное (см. таблицу).
Так, для предотвращения износа заслонки от пульпы в процессе поиска образной характеристики защиты процесса были предложены такие метафоры: живая броня, невидимая кольчуга, отрастающий панцирь. Последняя аналогия подсказала техническое решение: подавать к заслонке охлаждающий агент, чтобы защитить ее слоем нарастающего льда.
Фантастическая аналогия. Нужно представить изменяемый объект таким, каким бы мы хотели его видеть в идеальном случае, без учета существующих ограничений и возможностей (наличия источников энергии, необходимых условий, физических законов и т. п.). После формулировки фантастической аналогии необходимо выяснить, что мешает перенести найденное решение в реальные условия, и попробовать обойти эту помеху.
Примеры. Известный астроном И. Кеплер, открывший законы движения планет, уподоблял притяжение небесных тел взаимной любви. Солнце, планеты и звезды он сравнивал с различными обликами Бога. Эти сопоставления привели Кеплера к идее ввести понятие силы (гравитации) в астрономию.
В XVII веке движение крови в организме сравнивали с морскими приливами и отливами. Английский врач и физиолог У. Гарвей ввел новую аналогию — насос — и пришел к фундаментальной идее непрерывной циркуляции крови.
§ 3 Как найти оптимальный вариант
Морфологический анализ
Многим изобретателям приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить для каждой задачи список всех возможных вариантов решения? Ведь имея такой перечень, не рискуешь что-либо упустить.
В 1942 году швейцарский астроном Ф. Цвикки предложил метод поиска решений технических задач, названный им морфологическим (типологическим) анализом (.морфологический — касающийся внешнего вида или строения, т. е. формы). С помощью этого метода за короткое время ему удалось получить значительное количество оригинальных технических решений в ракетостроении, чем он очень удивил ведущих специалистов и руководителей своей фирмы.
Суть метода — выявление нескольких морфологических (типовых, видовых, отличительных) признаков (параметров), значимых для решаемой задачи, и составление всех возможных сочетаний этих признаков.
Признаки можно расположить в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком (матрицей). Это позволяет лучше представить себе поисковое поле решения задачи.
В результате направленного и системного анализа генерируется новая информация, которая при простом переборе вариантов ускользает от внимания.
Пример. Решение задачи выбора профессии (или специальности) после окончания школы методом морфологического анализа. Допустим, ученика интересуют три профессии: 1) инженер-авиаконструктор; 2) наладчик станков; 3) водитель грузовика на междугородных рейсах. Эти номера вариантов профессий запишем в морфологическую матрицу (см. таблицу). В каждой профессии есть свои достоинства и недостатки. Какую из них выбрать? Для решения задачи выберем наиболее значимые (для данного ученика) параметры и запишем их в морфологическую матрицу. Мы выбрали пять параметров, но их число может быть намного больше.
Во второй колонке запишем шкалу значимости (балл), по которой будем оценивать параметры. Необходимо отметить, что каждый из приведенных в примере параметров имеет разную значимость для разных людей. Поэтому при самостоятельном заполнении таблицы значения параметров будут различными.
В нашем примере наиболее значимый параметр — величина зарплаты, на втором месте — престижность и на третьем — возможность заниматься творческой работой. Остальные параметры оцениваются по более низким шкалам.
В пределах выбранных шкал экспертно оцениваем все три профессии. В результате сложения суммы экспертных оценок по всем параметрам определяем, что наиболее предпочтительной является профессия инженера-авиаконструктора.
Применение. Морфологический анализ можно использовать для составления списка всех возможных вариантов решения задачи, для сравнения или выбора одного из многих возможных решений технических, организационных и прочих задач.
Недостаток метода — обилие вариантов, из которых трудно выбрать наилучший. Кроме этого, морфологический анализ не позволяет определить, все ли возможные варианты рассмотрены.
Морфологические матрицы. Морфологический анализ позволяет создавать конструкции новых устройств, обладающих требуемыми качествами. В наиболее простом случае для этого составляется двумерная (содержащая две оси или два главных показателя) матрица. По обеим осям записываются все возможные варианты решения задачи для заданных показателей (характеристик). Затем рассматриваются все возможные сочетания вариантов по каждой оси.
Например, требуется придумать оригинальную конструкцию корпуса электронных часов. В качестве заданных показателей выберем форму корпуса часов и материал циферблата. Составим двумерную матрицу на этот объект (см. таблицу).
При заполнении осей матрицы необходимо вводить не только известные показатели, но и новые, неожиданные, пока не существующие.
Рассмотрев все варианты с циферблатом из оргстекла, переходим последовательно к циферблату из кварца, цветного стекла и т. д. Получив все возможные сочетания материалов циферблата со всеми разновидностями формы корпуса часов, оцениваем результаты. Из рассмотренной двумерной матрицы можно получить 7 х 7 = 49 моделей корпусов электронных часов (7 разновидностей материала циферблата, 7 форм корпуса часов). Оценка моделей и выбор наиболее оригинальной из них проводятся экспертно.
В двумерной матрице можно рассмотреть и учесть только две главные характеристики объекта. Сложные объекты обычно выполняют несколько функций и характеризуются многими (до десятков) параметрами. Для анализа таких сложных объектов составляются многомерные морфологические матрицы.
С помощью многомерной матрицы можно решать не только технические, но и организационные, административные, управленческие задачи. Рассмотрим решение организационной задачи:
Пример создания транспортного средства — снегохода. Определяем параметры — морфологические (типологические) признаки, от которых зависит решение проблемы, и составляем их список:
А — двигатель, Б — движитель, В — опора кабины, Г — управление, Д — обеспечение заднего хода и т. д.
По каждому морфологическому признаку возможны варианты: А1 — двигатель внутреннего сгорания, А2 — газовая турбина, A3 — электродвигатель, А4 — реактивный двигатель и т. д.; Б1 — воздушный винт, Б2 — гусеницы, БЗ — лыжи, Б4 — снегомет и т. д.; В1 — опора кабины на снег, В2 —опора кабины на двигатель, ВЗ — опора кабины на движитель и т. д.
Сочетание одного из возможных вариантов морфологического признака с элементом каждого признака дает одно из возможных технических решений. На основе списка строим матрицу:
Al, A2, A3, A4
Б1,Б2, БЗ, Б4
В1,В2,ВЗ
………….
Эта матрица является символической формой описания возможных решений. Каждый конкретный вариант конструкции определяется набором элементов из разных строк. Например, вариант А1, Б2, В2... будет снегоходом с двигателем внутреннего сгорания, на гусеничном ходу, с опорой кабины на двигатель и т. д.
Число всех возможных вариантов равно произведению количества элементов в каждой из строк. В нашем примере: N = 4x4x3.
После построения матрицы приступаем к определению функциональной ценности вариантов решений. Это трудоемкая задача, однако именно анализ вариантов возможных решений позволяет выбрать из них наиболее рациональные, приемлемые в конкретных условиях.
Функционально-стоимостный анализ (ФСА)
Начиная с 60-х годов XX века в инженерной практике развитых стран стал распространяться новый подход к снижению стоимости и повышению качества продукции, который назвали функционально-стоимостный анализ. ФСА—это метод системного исследования объекта (изделия, явления, процесса), направленный на снижение затрат при его проектировании, производстве и эксплуатации без потери качества и полезности продукции (изделия) для потребителя. Другими словами, ФСА — это метод экономии и бережливости.
Суть метода — определение непроизводительных (непродуктивных) затрат или издержек при изготовлении изделия, не обеспечивающих ни качества, ни полезности, ни долговечности, ни внешнего вида, ни других требований заказчика.
Главные принципы ФСА: в любом деле есть скрытые резервы для экономии; деталь машины легче усовершенствовать, чем машину; излишние расходы на производство продукции следует предотвращать на стадии проектно-конструкторских разработок.
При поиске резервов для улучшения конструкции изделия предпочтение отдается доступности ресурсов и материалов, их распространенности, легкости применения, простоте технического решения и технологии выполнения. Поясним сказанное примерами.
ФСА предполагает такие последовательные процедуры:
§ 4 Эвристические методы, основанные на ассоциации
Ассоциации — это образы, возникающие в сознании человека в ответ на какое-то воздействие, например в ответ на слово. Суть ассоциации — установление связи между явлениями, понятиями, порой весьма отдаленными друг от друга.
Простейший прием генерирования ассоциаций — быстрый ответ на одно стимулирующее слово. Этот прием часто используется, когда один человек или группа людей ведут поиск ассоциаций на одно и то же слово в условиях ограничения времени (например, одной минуты). При этом выявляются так называемые первичные ассоциации, число которых в ответ на одно слово колеблется обычно в пределах 10. Кроме первичных ассоциаций, высказываемых без замедления, человек может генерировать большое число дополнительных ассоциаций. Именно эти ассоциации позволяют обнаружить неожиданные, нетривиальные свойства рассматриваемого понятия или объекта.
Между двумя любыми понятиями можно установить ассоциативный переход в 4—5 шагов. Так, например, переход от понятия «огонь» к понятию «заяц», которые весьма отдалены друг от друга, может иметь вид: «огонь — тепло — печка — дрова — лес — заяц». Между двумя понятиями может быть найдено несколько ассоциативных переходов разной длительности: от 5 до 50 шагов. Чем более развито у человека воображение, тем более дальний ассоциативный переход он может найти.
Другим эффективным приемом развития ассоциативного мышления является установление ассоциативных переходов между двумя совершенно независимыми или противоположными утверждениями (высказываниями). Например, нужно найти ассоциативный переход между фразами: «Когда гремит гром...» и «У вас отрывается ручка от портфеля». На первый взгляд, связи между ними нет. Но раз мы взяли их в качестве примера, попробуем найти переход. Один из возможных переходов может быть такой: «Когда гремит гром, все понимают, что скоро пойдет дождь — пойдет дождь, нужно быстрее добраться домой — быстрее добраться можно на автобусе — все бегут на автобус, и вы тоже — у входа в автобус создается давка — в давке у вас отрывается ручка от портфеля». Как видим, получился короткий переход из шести шагов. Для развития ассоциативного мышления нужно стараться найти самый дальний путь с наибольшим числом шагов.
Метод фокальных объектов
За стеной раздался звон —
В комнату ворвался Джон...
По полу вода бежит,
Под окном раскрытым
Мери мертвая лежит
На стекле разбитом.
Метод фокальных объектов (МФО) относится к ассоциативным методам поиска решений. Слово фокальный означает, что объект находится в фокусе вашего внимания.
Суть метода состоит в том, что признаки нескольких случайно выбранных объектов переносят на совершенствуемый объект, в результате чего получаются необычные сочетания, позволяющие преодолеть психологическую инерцию мышления.
Метод дает хорошие результаты при поиске новых и модификации известных технологий и устройств. Кроме того, он может быть использован для тренировки воображения.
Покажем пошаговую реализацию МФО на примере задачи «Выбор объекта и цели его усовершенствования».
2. Выбор трех-четырех произвольных (наугад из словаря, технического журнала, книги) объектов. Например, лист, катер, клетка, сетка.
3. Составление списков характерных признаков этих случайных объектов. Чем шире охват (включаются не только основные, но и малозначительные признаки), тем лучше (см. таблицу).
4. Генерирование идей путем присоединения к фокальному объекту признаков случайных объектов (см. таблицу).
|
Присоединение одного признака |
Присоединение двух признаков |
Присоединение трех признаков |
|
Часы широкие |
Часы цветные, самозаводящиеся |
Часы цветные, морские, складные |
|
Часы сигнальные |
Часы широкие, неэнергоемкие |
Часы яркие, спасательные, самонастраивающиеся |
|
Часы игровые |
Часы узкие, морские |
Часы упругие, нетонущие, сигнальные |
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций
1. В небольшой город приехал в командировку инженер, поселился в одноместном
К' номере гостиницы. Вечером лег спать, но полночи не мог заснуть. Потом встал, набрал телефонный номер, ничего не сказал, лег и спокойно заснул. Почему?
2. Новичок в шахматах поспорил с двумя мастерами, что выиграет или сведет вничью партию хотя бы с одним из них, причем играть будет вслепую. Он сел к ним спиной, и игра началась. Вскоре один из мастеров сдался, увидев, в чем была хитрость новичка. В чем же?
Метод гирлянд случайностей и ассоциаций является развитием метода МФО. Его автор — Генрих Язепович Буш. Посредством ассоциаций этот метод позволяет найти большое число подсказок для исследователя. От метода фокальных объектов он отличается тем, что дает большое число сочетаний фокального объекта со случайными. Расширение сочетаний понятий достигается использованием синонимов объекта.
Рассмотрим реализацию метода на примере, приведенном автором.
|
Объект |
Признаки случайных объектов |
|
Электролампочка |
Стеклянная, электрическая, колбообразная, с цоколем, с электроконтактами, матовая, цветная |
|
Решетка |
Металлическая, пластмассовая, плетеная, сварная, кованая, гибкая, жесткая, крупная, мелкая, с одинаковыми или неодинаковыми ячейками из разных по материалу элементов |
|
Карман |
Передний, боковой, задний, наружный, внутренний, накладной, ложный, с молнией, для хранения документов, носовых платков, денег, письменных принадлежностей, зеркала, карманного фонаря, радиоприемника |
|
Кольцо |
Металлическое, деревянное, пластмассовое, витое, сплошное, надувное, эмалированное, с гальваническим покрытием, с орнаментом, с часами, с радиоприемником, для спортивных упражнений, кольцо Сатурна, для птиц |
|
Цветок |
Одноцветный, многоцветный, душистый, чашеообразный, пятнистый, автоматически поворачивающийся к солнцу, зонтичный, самораскрывающийся, полевой, горный, осенний, водяной, садовый, с шипами, симметричный, лекарственный, волосистый |
|
Пляж |
Морской, речной, солнечный, песчаный, галечный, гладкий, бугристый, узкий, широкий, длинный |
Поскольку ассоциации — это отдаленные, не прямые взаимосвязи предметов и явлений действительности, возникающие в сознании на уровне ощущений, представлений, образов, установление этих связей зависит от субъективного опыта человека, его индивидуальных особенностей.
Цепочка (гирлянда) ассоциаций, создаваемая специально, позволяет представить (охватить) различные возможности, характеристики и функции объекта: эргономические, психологические, эстетические и др.
Покажем на примере, как создаются гирлянды ассоциаций. Электролампочка стеклянная. Что напоминает слово «стеклянная»? Может быть, волокно. Что оно напоминает? Кому-то плетение, вязание. У кого-то это ассоциируется с бабушкой, лечащей ревматизм на курортах юга, где от жары можно укрыться в тени, и т. д. Цепочка может быть такой: стекло — волокно — вязание — бабушка — ревматизм — курорт — юг и т. д. Если брать другие возможные сочетания объектов и признаков (а их около 100) и считать, что каждая гирлянда в среднем содержит 40 элементов, то их уже будет 4000.
Глава 3 Технология проектирования изделий
Оглянитесь вокруг, вас окружает множество созданных руками человека вещей и явлений: дома, машины, одежда, игрушки, украшения, картины, магазины, зрелища и т. д. И с каждым днем их количество растет, появляются все новые и новые сферы услуг, не известные ранее материалы, оригинальные технологии их изготовления. Многие из новшеств удивляют своей рациональностью, простотой, радуют глаз, а порой даже открывают перед нами новые горизонты возможностей.
Вы никогда не задумывались над тем, что же лежит в основе новизны и неповторимости создаваемых предметов материальной культуры? Ведь каждый из них для того, чтобы стать товаром, должен отвечать сразу нескольким требованиям: быть нужным, относительно простым и дешевым в изготовлении, обладать экологической безопасностью, быть эстетичным и т. д. Как совместить все эти качества в одном предмете?
Ответ на этот непростой вопрос мог бы дать дизайнер. Поэтому попытаемся хотя бы на время побыть им.
Дизайнер должен отличаться широтой и глубиной взгляда на вещи, ведь смотрит он одновременно глазами нескольких специалистов: социолога и инженера, художника и экономиста, психолога и эргономиста, да еще собственными глазами человека, имеющего неповторимые опыт, вкус, психику и даже предубеждения и заблуждения. А вместе с тем дизайнер создает предметы, качество которых оцениваем мы — со всем спектром наших оценок и подходов, пристрастий, опыта и заблуждений.
Таким образом, сам акт потребления (оценки, покупки) будет полноценным, если есть конструктивное общение (через предмет) между создателем и потребителем. Однако для полноценного общения нужен язык, по крайней мере набор понятий, чтобы в предмете видеть то, что есть, а не только то, что бросилось в глаза с первого (а может, и десятого) взгляда.
Что же такое дизайн? Дизайн от англ. — «замысел», «чертеж», «проект». Это термин, обозначающий различные виды проектировочной деятельности, имеющей целью формирование эстетических и функциональных качеств предметной среды, то есть окружающих нас вещей.
§ 1 Особенности современного проектирования
1. Как вы понимаете слова отечественного авиаконструктора O.K. Антонова: «взлетевший самолет уже стар»?
2. Рассмотрите любое изделие. Как и из чего оно сделано? Попробуйте представить себе:
Необходимость в проектировании возникает в тех случаях, когда известные из предыдущего опыта технологии не могут быть применены для решения новых задач или известных задач в новых условиях. При этом всегда имеется дефицит ресурсов для реализации идеального решения. Это заставляет искать среди множества вариантов достижения цели оптимальный, с минимизацией затрат. Можно сказать, что любая деятельность человека (не только профессиональная, но и, например, выбора жизненного поприща) представляет собой череду исполняемых проектов, однако разных масштабов, ответственности, стоимости, последствий. Проектом и проектированием (как процессом его создания) будем называть поиск аргументированных и доказательных решений применительно к данным условиям и выбранным целям. При этом сам выбор целей часто бывает важной частью проекта.
Проектирование — неотъемлемая составляющая любой сферы деятельности людей (технической, социальной, экономической, военной, педагогической, художественной). Примеры различных проектов: скоростная железная дорога, электромобиль, система пенсионного обеспечения, процедура сбора налогов с физических и юридических лиц, организация питания детей в школе, приватизация, сокращение вооружений и численности армии, новые учебники, учебные видеофильмы, трудовые объединения школьников, школьные здания, оперный спектакль, скульптурный памятник, кинофильм...
Проектирование опирается на такие выработанные практикой и наукой требования:
Любой проект является коммуникативным документом, т. е. посланием авторов другим людям, которым предстоит понять позицию и аргументацию предлагаемых решений и (или) осуществлять предлагаемый проект. Проект, изложенный на бумажных или электронных носителях, в словах и схемах, является интеллектуальным продуктом его авторов (разработчиков). Обоснование этого продукта должно быть убедительным, т. е. соответствовать принятым научным представлениям, теориям и гипотезам, во всяком случае не входить с ними в неразрешимые противоречия. Проектную деятельность вполне можно считать средством развития мышления и самообразования, в том числе и профессионального.
Не имеет отношения к проектированию и репродуктивное использование найденных ранее решений, повторение известного. Проектирование как вид творчества предполагает восхождение, диалектическое развитие, движение от старого к новому, от известного к неизвестному, от неудовлетворяющего состояния к удовлетворяющему новые потребности не только производства, но и людей, живущих в современном обществе.
Если раньше проекты укладывались в рамки узкой специализации, то в последние 30—40 лет (вероятно, с появлением дизайна) проектирование становится системным, интеграционным и междисциплинарным, когда при решении основной задачи — улучшения технико-экономических и социальных показателей продуктивной деятельности учитываются технико-технологические, социальные, экономические, экологические, эргономические факторы и даже последствия внедрения новшеств. Более того, многие проекты (в биологии, медицине, военной технике, компьютеризации, средствах массовой информации — СМИ) должны включать морально-этические аспекты и быть «прозрачными» для широкой общественности, а не становиться частным делом профессионалов.
В современном техногенном мире любые объекты проектирования не являются обособленными. Они включаются в техносистемы, функционирование которых — предмет науки о больших системах. Очевидно, что степень ответственности авторов проектов за предлагаемые решения значительно возрастает, и рост этот будет продолжаться.
Существенной тенденцией современного проектирования является учет «человеческого фактора», т. е. осознание адресованности любого проекта именно человеку, с его уникальными психологическими, антропометрическими, социальными и индивидуальными характеристиками.
Законы художественного конструирования
1. Какие параметры компьютера (швейной машины, телевизора, автомобиля, спортивной куртки) вы приняли бы во внимание, если бы собирались его приобрести? Почему?
2. Красивые вещи делает мастер, т. е. человек с инструментом в руках. Вещи, нас окружающие, сделаны машинами, станками. Можно ли от таких вещей ожидать, чтобы они были красивыми? Насколько допустимо применять слово «красивый» к вещам, сделанным индустриальным, т. е. машинным, способом?
В современном проектировании и конструировании изделий все большее значение приобретает эстетика. Этому способствуют и развитие технологий, и конкуренция на рынке товаров, и возросшее благосостояние людей. Сегодня человеку важно, чтобы предметы, окружающие его, были эстетичны, красивы. Человек в своем художественном творчестве учится у природы, он так же стремится к красоте.
По каким же критериям оцениваем мы красивое? В данном случае мы говорим о законах гармонии, одним их которых является закон единства формы и содержания. Форма и содержание взаимодополняют друг друга. Применительно к художественному конструированию форма — это внешнее проявление изделия, а содержание — его устройство и внутреннее, функциональное наполнение.
В любом изделии что-то является и должно быть выражено главным, а что-то — второстепенным. Главное изображается во внешнем виде изделия более крупно, а второстепенное — мелкими, но взаимосвязанными элементами.
Изделие надо сконструировать так, чтобы все его элементы были пропорциональны, изделие выглядело красивым и представляло собой единое целое, чтобы все его составные части и элементы гармонировали друг с другом. Дизайн изделия предусматривает достижение как раз всех этих требований.
Пропорции в основном складываются объективно и связаны с конструкцией изделия. Недаром говорится, что «форма содержательна». Пропорциональность получают делением формы на части, например в вертикальном и горизонтальном направлениях. Качество пропорциональности обязательно в строительстве судов, каркасов крыш, балконов, при изготовлении столов, стульев и многих других изделий.
Симметрия — одно из наглядных свойств изделия. Говоря о ней, обычно подразумевают обеспечение осевой или центральной симметрии.
Наблюдая симметрию в природе на протяжении веков, человек пытался постичь и создать порядок, красоту и совершенство. Большинство окружающих нас предметов имеют симметричную форму: мебель, инструменты, одежда и т. д. Однако абсолютной симметрии в природе не существует. Наряду с симметричными изделиями существуют по-своему красивые, но по форме и содержанию несимметричные изделия. В искусстве Японии, например, основой прекрасной формы считается именно асимметрия.
Динамичность формы связана с пропорциями ее составных частей. Например, крыло планера можно представить себе состоящим из пропорционально уменьшающихся отдельных его поперечных частей.
Динамичной называют односторонне направленную форму изделия, которая как бы вторгается в пространство. «Динамо» в переводе с греческого означает «сила в движении». Динамичными являются формы поездов, легковых автомобилей, планеров, самолетов, дельтапланов, лодок.
Статичность обусловлена неподвижностью формы предмета. Статичность изделия, в противоположность динамичности, — подчеркнутое состояние покоя. Статичны крупные массы объекта, предметы с явным центром, симметричные формы. Статичными представляются тяжелые прессы, станки, столярный верстак, столы.
Контраст — одно из главных средств в композиции изделия. Контраст — это противопоставление, выделение различных свойств в изделии, например: черного и белого, простого и сложного, низкого и высокого, гладкого и шероховатого.
Для выразительности и целостности таких изделий, как шкаф, сервант, буфет, большое значение имеет степень контраста. Особенно контрастно, например, смотрятся маленькие черные ручки на белом фоне кухонного шкафа. Но стоит эти ручки сильно увеличить, как эффект контраста ослабевает, вся композиция изделия становится менее выразительной. Это объясняется еще и тем, что небольшие темные детали контрастируют с фоном не только по цвету, но и по величине. Здесь малое противопоставляется большому.
Равновесие формы изделия — это такое ее состояние, при котором все элементы справа и слева сбалансированы между собой. Оно зависит от распределения основных масс составных частей изделия относительно центра.
Цветовое оформление изделия является и средством композиции, и фактором качества. С помощью цвета можно выразительно подчеркнуть особенности формы изделия. Правильное цветовое решение интерьера создает в классе, в мастерских и дома благоприятный психологический климат.
Различные цвета по-разному воспринимаются человеком. Например, синий цвет — холодный; черный — теплый, грязный, тяжелый; белый — чистый и легкий. Станки в мастерской окрашивают в основном в цвета холодной гаммы.
Теплые цвета древесины естественны и приятны для глаза. Особенно красива текстура ценных пород. Поэтому при изготовлении из нее изделий часто оставляют ее натуральный цвет, порой даже не прибегая к покрытию прозрачными лаками. Тональность древесины подчеркивают, пропитывая ее водными красителями (морилками) под цвет ореха или красного дерева. Натуральная древесина гармонирует с черным, белым и золотистым цветом фурнитуры, с цветом вороненого металла.
Экспертиза и оценка изделия
Давайте проделаем эксперимент. Положите на стол авторучку любой конструкции и попробуйте оценить ее качества. Дело окажется сложным.
Положите еще одну, две, три авторучки разных конструкций и теперь сравнительно оценивайте качество каждой из них по любым критериям. Дело явно пошло лучше: уже видны многие плюсы и минусы.
Если попросить принять участие в нашем эксперименте дизайнера, то окажется, что он введет в сравнение такой мощный набор критериев, о котором мы при первых своих попытках и не догадывались. Следовательно, чтобы смотреть на предметы глазами дизайнера, нужно уметь расширять банк критериев для сравнения. Для этого обратимся к схеме экспертной оценки любого изделия (см. с. 128).
Схема позволяет расширить наши представления о подходах к оценке изделий, на знакомый предмет мы начинаем смотреть другими глазами.
Например, социолог заговорил о моде (разве ей не подвластны самолеты и автомобили, приборы и авторучки?); психолог вдруг одну из авторучек в нашем эксперименте назвал «скучной»; эргономист указал на неудобство надевания колпачка; инженер начал пересчитывать количество деталей в каждой авторучке; художник почему-то стал переставлять колпачки, меняя их по форме и цвету; экономист забраковал самую лучшую авторучку — дескать, дорогая, за такую цену многие ее не купят. Еще объединились психолог, социолог и экономист и в один голос заявили, что эксперимент нечистый. Сравниваем дорогую модницу с каждодневной золушкой, и вообще, давайте сначала определим потребителя: кто он? чего он хочет?
На столе уже добрый десяток проектов авторучек, а разговор все продолжается. Оказалось, что если будем выпускать новую авторучку, то надо учесть дефицит пишущих узлов, высвобождение производственных мощностей на фабрике в городе N, а еще то, что во всем мире распространение получают шариковые пишущие узлы, заправляемые чернилами.
Разговор переходит в спор: каждый специалист все настойчивее обращает внимание на «свои» проблемы, конечно, считая их самыми главными.
А что делает дизайнер? А что ему делать, если в комнате он один, на столе десяток проектов авторучек и честное отношение к созданию нового изделия потребует учета всех специфичных мнений, замечаний, особенностей? Делать нечего — надо приступать к созданию нового изделия в соответствии с алгоритмом дизайна.
§ 2 Алгоритм дизайна
Конечно, работа дизайнера не может быть полностью формализована, так как она пронизана творчеством, элементы которого более присущи искусству, нежели прикладным техническим наукам. И пусть слово «алгоритм» не кажется вам посягательством на индивидуальность и таинство процесса творчества, да и алгоритмов дизайна столь много, что им посвящено множество книг.
Содержание основных этапов, их последовательность не являются догмой, но все-таки есть принятый стандарт, т. е. последовательность проектирования (см. таблицу).
Посмотрев на столь длинный алгоритм, можно задуматься над двумя вопросами. Во-первых, нельзя ли его сократить, выделить главное, основные шаги? Во-вторых, неужели даже простые проекты (куртки, дверные ручки и т. п.) надо выполнять столь сложно?
Системный подход к дизайнерским проектам предполагает важность каждого шага, однако объем содержания может быть разным (куртка для себя или для сотен тысяч людей). Крупнейший американский архитектор Ф.Л. Райт указывал, что к построению курятника следует относиться так же серьезно, как и к возведению храма. И, быть может, здесь открывается путь к высокой культуре труда.
В нижеприведенной таблице алгоритм не включает условные переходы (что делать, если появились новые научные данные или условия на рынке сбыта? что делать, если испытания опытного образца оказались неудачными?), но вы уже наверняка сами знаете решение — надо вернуться на несколько шагов назад и даже, быть может, все начать с первого шага, — такие драматические ситуации бывают даже у известных фирм.
Конечно, такая ситуация обидна и обходится дорого. Правда, существуют способы подстраховки. Один из них — в разработке вариантов изделия, что предусматривает алгоритм. Другой способ — дать задание разрабатывать проекты нескольким творческим коллективам или отдельным дизайнерам. В этом случае отрабатывается общий алгоритм, однако содержание шагов и результаты будут различными — создаются условия для конкурса, творческой конкуренции. Не исключено, что к производству будет принят гибридный вариант, вобравший лучшее из всех проектов и разработок. Заметим, что к такому способу иногда прибегают даже конкурирующие фирмы.
Для чего мы здесь вдруг отвлеклись в область дизайнерского бизнеса? Дело в том, что в учебном процессе особенно начинающими дизайнерами затягиваются поиски обязательно «своего» проекта, много энергии и эмоций тратится на придумывание «оригинального». А вместе с тем в дизайнерском творчестве, как и в хорошем джазе, необходимо коллективное мышление, постоянное общение, если угодно, соперничество единомышленников или единомыслие соперников.
На каждом шаге алгоритма необходимо стремиться к увеличению объема конструктивного общения с аналогичными изделиями, книгами, альбомами и, конечно, с людьми. Люди в этом случае делятся на три группы:
Все они будут оценивать результаты выполненной работы. От восприятия проекта зависит, как и на какие неравные групы разделятся люди, оценивая достоинства или недостатки выполненного дизайнерского проекта.
Банк идей
Замечали ли вы, что многие одинаковые по назначению и даже по конструкции изделия выглядят по-разному?
Спортивный автомобиль кажется легче и стремительнее своего легкового собрата, один телевизор кажется значительно больше другого при одинаковых размерах, а у некоторых автомобилей объем изнутри кажется больше, чем снаружи.
Мы часто наделяем изделия человеческими качествами. Нам представляется важным графин с водой, смешным — чайник, веселыми — чашки из сервиза, грустной — настольная лампа. Даже привычные буквы русского или латинского алфавита могут иметь самый различный характер.
А выражения «лиц» автобусов и трамваев? Не правда ли, одни из них добрые, другие — суровые, третьи — даже страшные? А знаете ли вы старый автомобиль «Фольксваген» (Германия), напоминающий жучка или божью коровку? А не встречали ли вы газонокосилку, похожую на насекомое с огромными усищами? А уж вертолет у всех ассоциируется со стрекозой.
Если же перейти к «одушевлению» проектируемого изделия, то можно пополнить банк идей с художественной стороны.
Дизайнер может заставить изделие органично гармонировать с окружающей предметной средой, а может противопоставить его другим окружающим предметам. Набор образов будущего изделия, конечно, входит в банк идей. От части из них, может быть, дизайнер откажется уже в самом начале, однако некоторые детали, нюансы, находки могут еще пригодиться.
Образ будущего изделия лучше всего, конечно, передает рисунок и на первых порах не следует отказываться от чертежей, сделанных от руки, рабочих зарисовок. И не беда, что пока вы плохо рисуете — чем больше вы будете
Банк идей и предложений
стараться передать свою мысль на бумаге, чем больше вас это будет увлекать, тем скорее придет умение рисовать.
Есть одно учебное задание, которым часто пользуются дизайнеры на этапе формирования банка идей, называемое клаузурой. Это сравнительно большой лист бумаги, на котором образ будущего изделия представлен свободными рисунками, а также прорисовками частей, деталей, элементов. Лист должен иметь законченную композицию и выразительность, допускает надписи, выделения цветом, даже наложение изображений, «рентгеновские рисунки». Другими словами, использовать можно любые изобразительные средства, лишь бы была достигнута предельная информативность.
Каждый новый в рассмотрении предмет-аналог, каждая новая ассоциация резко изменяют, особенно вначале, концепцию будущего изделия, но довольно скоро эта «качка» уменьшится — образ становится зримым и своим.
Когда образ стал на клаузурах завершенным, дизайнер переходит к выполнению рисунков и чертежей в масштабе, проработке компоновочных решений. Варианты компоновок могут также пополнять банк идей: автомобиль может быть заднеприводным, с двигателем, расположенным спереди или сзади. Можно по-разному компоновать салон, багажник и моторный отсек, при этом получая новые комбинации в банк идей.
Очень важно ничего не потерять. Поэтому не надо раньше времени выбрасывать рисунки, наброски, записи — все это может пригодиться на следующих шагах выполнения дизайнерского проекта (см. схему).
Дизайн отвечает потребностям
1- Как вы думаете, мода создает действительно красивые вещи или просто «другие, новые? Были ли во времена молодости ваших бабушек и дедушек модные вещи? Справедливо ли, что модная вещь стоит существенно дороже?
2. Распространяется ли влияние моды на самолеты, подводные лодки, танки?
Авторучка или спортивная сумка, полочка на кухне или расческа, часы или бутылочка для клея, равно как и множество других изделий, во-первых, существуют в реальном мире вещей и нашем сознании, во-вторых, прошли довольно длинный путь эволюционного развития.
Достаточно составить, например, такой ряд: палочка на песке, резак на бересте, графит, мел, кисточка, гусиное перо, стальное перо, перьевая авторучка, игольчатая авторучка, шариковая авторучка, фломастер, чернильная шариковая авторучка, — чтобы убедиться, что конструкции пишущего узла менялись под воздействием новых потребностей.
Попытайтесь составить аналогичный ряд для вашего будущего изделия: Что предшествовало автомобилю? галстуку? часам?
Совсем хорошо, если вы продолжите этот ряд: Какими будут автомобили, галстуки, часы через год, два, десять лет?
Однако меняются не только конструкции, но и внешний вид. Мы легко определяем «возраст» предметов: вот вещь старинная, вот вещь старая, вот устаревшая, вот современная, а вот ультрасовременная! Как мы это делаем?
Мы как бы помещаем мысленно исследуемый предмет в разные исторические среды и смотрим, приживется он там или нет. Электронные часы и ходики, ламповый приемник и транзисторный, автомобили «Победа» и последняя «Ока» принадлежат разным эпохам развития предметного мира, здесь мы не ошибаемся. Дело в том, что сам стиль предметной среды меняется вслед за изменением образа жизни.
Говорят, что все новое — хорошо забытое старое. В этом мудром высказывании явно есть доля истины. Во всяком случае, начиная создавать что-либо, необходимо изучить существовавшее и существующее, выявить все плюсы и минусы, а главное — ответить себе на вопрос: ради чего создавать новое? Ведь создание и производство новых изделий, если в них нет общественной потребности, обходится дорого, вредно с экономической точки зрения. Выходит, что дизайнеру надо определить потребности в совершенствовании. Однако где их искать? Каждая вещь «живет» как бы в четырех соприкасающихся сферах:
Потребности в совершенствовании предмета, требования к нему как к объекту производства и потребления весьма разные, временами противоречивые. Разрешение противоречий, поиски компромисса — суть творчества дизайнера.
Как определить потребности в совершенствовании разрабатываемой вещи? Вы сами — не единственный ее ценитель и потребитель, да и нельзя считать свой вкус эталоном. Воспользуйтесь распространенным методом интервью: спросите мнение близких и друзей о достоинствах и недостатках конкретного изделия, выслушайте пожелания. Вы столкнетесь с полярностью точек зрения, подходов, что может повергнуть вас в уныние. Вместе с тем выходы есть: как ни странно, надо увеличить число опрашиваемых и прибегнуть к инструментам опроса и анализа — кому, что и как надо; второй выход — смело довериться собственной интуиции, представив себе мнения и пожелания самых разных людей: детей и пенсионеров, мужчин и женщин, жителей села и большого города.
А удачным дизайнерским решением будет такое, которое удовлетворит самым разным, порой полярным, потребностям людей (см. схему).
Анализ существующих изделий
Мысленное построение нового изделия
. Если бы вы приобретали телефонный аппарат, какие бы требования предъявили к нему с позиций дизайна?
2. Вы когда-нибудь пытались представить в деталях свой будущий загородный дом (размеры, форма, отделка, стиль, количество внутренних помещений, убранство)?Попытайтесь, это интересно.
Мечта и реальность
Банк идей и предложений, наполненный на предыдущем шаге алгоритма проектирования, конечно, может быть большим, однако в реальных условиях далеко не все идеи удастся применить и использовать: бюджет времени и средств, возможности производства и рынка, доступность материалов и технологий будут жёстко диктовать выбор пути к достижению целей. Подчеркнем, именно целей, так как проект должен удовлетворить самые разные потребности (см. схему).
В дизайнерских студиях довольно часто дается интересное учебное задание. Допустим, себестоимость настольной лампы пять рублей (т. е. затраты на материалы, заработную плату основных рабочих, амортизацию оборудования, сооружений и т. п.); в настоящее время таких ламп производится и продается триста тысяч в год по цене пятнадцать рублей8. Будущему дизайнеру предлагается снизить себестоимость лампы до четырех рублей, повысить потребительские качества настолько, чтобы лампу охотно покупали за восемнадцать рублей при объеме выпуска и продажи до четырехсот тысяч в год. В первом случае условный доход фирмы составляет 3 млн рублей в год (10 рублей с каждой штуки), во втором случае — 5,6 млн рублей в год (14 рублей с каждой штуки). Таким образом, если цель выражать в рублях, то дизайнер должен обеспечить к определенному сроку дополнительный доход в размере 2,6 млн рублей.
Есть ли у вас подходы к решению таких задач? Могли бы вы поставить и решить аналогичную задачу применительно к вашему будущему изделию?
Обратим внимание на слова «к определенному сроку». Фактор времени здесь оказывается одним из существенных — надо успеть выполнить проект, перестроить производство, организовать выпуск новых ламп, дать рекламу. В противном случае в условиях рыночной конкуренции чья-то другая новая настольная лампа завоюет рынок сбыта (покупателя), а для нашей фирмы наступят трудные времена. Наверное, дизайнер начнет с того, что будет искать ответ на главный вопрос: какой должна быть лампа, чтобы можно было продать 400 тыс. штук по цене 18 рублей? Понятно, что она должна быть лучше старой, лучше многих других, стоящих на полках магазинов. Вот почему даже большой банк идей кажется маленьким при решении конкретных задач.
Допустим, что дизайнер определил и угадал интересы покупателей в отношении будущей настольной лампы и представляет ее себе именно такой, какую будут покупать по 18 рублей, да еще 400 тыс. в год.
В сознании дизайнера — пока лишь лампа-мечта, которую можно будет продать, только произведя ее. А во что обойдется ее производство? К тому же, будет ли выполнено условие снижения себестоимости производства лампы на один плановый рубль?
Производство бывает массовым, серийным, мелкосерийным и единичным. Дело не столько в объеме выпуска, сколько в количестве переналадок оборудования в год с производства одних деталей или изделий на другие. В массовом производстве таких переналадок почти нет. В серийном их существенно больше. В единичном — еще больше.
Каждая настольная лампа состоит из десятков деталей, часть из которых можно взять со старой лампы, другую часть можно купить (например, провод, выключатель, вилку, патрон), остальное предстоит делать заново на имеющемся или вновь приобретаемом оборудовании. Приобретаемое оборудование, кстати, тут же тянет за собой новую цепочку: подготовка кадров, освоение, процент возможного брака, ремонт, время на монтаж, сопряжение по производительности с имеющимся оборудованием, потребности в электроэнергии, воздухе или воде. Каждую настольную лампу надо собирать, а сборка может быть высокоавтоматизированной или ручной, да еще с серией технологических загадок. Разве вы не сталкивались со случаями, когда ради замены одной маленькой детали надо разобрать-собрать половину изделия?
Можно еще вспомнить о дефицитности материалов для изготовления деталей лампы-мечты, об использовании отходов, о возможности продажи некоторых деталей будущей лампы соседней фирме (представьте себе — даже конкуренту!). Другими словами, дизайнер оказывается в многомерном пространстве факторов и условий, идей и предложений, мелких и крупных целей. Это многомерное пространство для простоты можно представить в виде функции цели — получение дополнительного дохода в размере 2,6 млн рублей к та- кому-то сроку зависит от множества факторов (аргументов функции).
На этом этапе уместно вспомнить о бизнес-плане — документе, содержащем обоснование основных шагов, которые намечается осуществить для реализации какого-либо коммерческого проекта. Цель разработки биз- нес-плана — спланировать производственную деятельность на ближайшее и отдаленное время в соответствии с потребностями рынка и возможностями получения необходимых ресурсов (инвестиций).
Бизнес-план помогает решить следующие основные задачи:
Пренебрегая составлением бизнес-плана, дизайнер может оказаться неготовым ко многим непредвиденным обстоятельствам, которые ждут его на пути к успеху. Поэтому лучше не пожалеть времени и заняться бизнес-планированием. При этом важно его письменное оформление. Не следует пренебрегать составлением бизнес-плана даже в условиях, когда ситуации на рынке меняются достаточно быстро.
Перебор вариантов комбинаций всех факторов, которые необходимо учесть дизайнеру при проектировании изделия, приводит к разным вариантам возможных результатов. Часто охватить все комбинации человеческим мозгом становится невозможно, тогда на помощь дизайнеру приходит вычислительная техника — компьютер.
Каков же практический вывод? Он прост. Во-первых, вам будет полезно представление о многомерном пространстве функции цели (см. схему), во-вторых, если вы при выполнении своего проекта ограничитесь учетом хотя бы десятка факторов, то и без компьютера вы резко повысите ценность проекта уже на этом этапе алгоритма дизайна.
Научный подход в проектировании изделий
Современные изделия, технику и технологии отличает наукоемкость, под которой понимают не только большой объем научных исследований и разработок, выполненных для создания техники и технологии, но и комплекс научных фактов и знаний, находящихся в обращении в процессе эксплуатирования, обслуживания и ремонта современных технических устройств, а также при организации и управлении производством. И, конечно, весьма наукоемким является процесс проектирования дизайнером новых изделий.
В первую очередь дизайнер обращается к... истории! — истории предметного мира, истории техники. «Уважение к минувшему, — читаем мы у А.С. Пушкина, — вот черта, отличающая образованность от дикости». Преемственность идей эволюционного развития станков или обуви, авторучек или часов, познанная дизайнером, позволяет ему видеть новые свойства предметов в новых условиях.
На всех этапах дизайнерского проектирования постоянно нужна информационная поддержка (см. схему).
Дизайнер должен иметь представление об основах конструирования, о механизмах передачи и преобразования движения, деталях машин, об инженерной графике, приводах машин, источниках электропитания, об основах электротехники и автоматики.
Однако конструировать имеет смысл только то, что возможно изготовить. Возможно изготовить, но как? Без знания технологии машиностроения ответ на этот вопрос искать бесполезно!
Надо представить себе банк современных и перспективных конструкционных материалов с их прочностными и технологическими свойствами, технологических процессов обработки различных материалов (резанием, литьем, сваркой, штамповкой, термической обработкой и порошковой металлургией). А как добиться одинаковых условий сборки и работы при эксплуатации нескольких десятков «одинаковых» деталей и узлов? Здесь нельзя обойтись без представлений об основах взаимозаменяемости.
Во всяком случае дизайнер всегда помнит, что изделие состоит из деталей, а детали надо изготовить. Другими словами, надо четко представлять содержание разработки технологического процесса изготовления любой проектируемой детали; нужны научные сведения по экономике производства: виды производства, структура себестоимости и пути ее снижения, оплата труда, основные и оборотные фонды производства, даже подготовка кадров.
И, конечно, выполняя каждый рисунок, дизайнер держит в сознании общую схему технологического процесса изготовления каждой детали будущего изделия. Эту общую схему можно представить в виде выбора ряда станков, инструментов и приспособлений, с помощью которых обрабатывают заготовку
путем технологических операций и переходов, объединенных в определенной последовательности (см. схему), без этого он будет в глазах других специалистов, в первую очередь производственников, выглядеть бесплодным фантазером. В известной мере, как уже обсуждалось, он должен обладать конструкторско - технологическим мышлением.
Вообще дизайнера отличает природная любознательность: ему все интересно, ему все может пригодиться. Можно ли разрабатывать магнитофон, не зная, что такое лазерная и цифровая запись? Можно ли разрабатывать телевизор, не зная, что такое кабельное и спутниковое телевидение? Обо всем этом дизайнер старается получить сведения из различных источников, о существовании которых полезно знать всем.
На рабочем столе дизайнера всегда можно найти книги по композиции, колористике, рекламе, бизнесу, маркетингу, художественному конструированию, и все они имеют прямое отношение к содержанию работы дизайнера.
Если дизайнер взялся за проектирование таких объектов, как станки, автомобили, автоматические линии, роботы, то ему понадобятся знания инженерной психологии (система «человек — машина», эргономика), промышленной социологии (характер труда, психология труда, производственный коллектив, удовлетворенность трудом и др.), а также рекламы и маркетинга.
Что такое маркетинг? Слово и понятие произошли от английского market — рынок. Сюда же, к этому понятию, восходит и, казалось бы, чисто русское слово «ярмарка». По сути же это калька с немецкого: jahr — год и markt — торговля, т. е. ежегодные торги.
Но маркетинг — это не просто торговля. Суть его в том, что производители сначала должны выяснить потребности людей, а потом уже на основе этого знания создавать товар, как можно полнее удовлетворяющий эти потребности.
Главная задача маркетинга — гибкое и постоянное реагирование на изменение рынка, а значит, на изменение условий сбыта продукта. Объекты изучения и воздействия — это потребители и конкуренты, т. е. промышленники, производящие тот же или похожий товар, а также характеристика самого товара и того, как соотносятся между собой спрос, предложение, уровень цен, товарные запасы.
Приступим к материализации проекта
Для расширения представления о проектируемом предмете не всегда достаточно рисунков, чертежей, схем, расчетов и т. п. С их помощью, например, трудно проверить удобность ручки чемодана, телефонной трубки или хирургического инструмента. В таких случаях прибегают к макетированию, натурному или масштабному.
После появления рисунков, например нового автомобиля, выполненных дизайнером, обычно делают несколько вариантов масштабных пластилиновых моделей, которые облегчают понимание замысла. Потом делают макет будущего автомобиля в натуральную величину, на котором можно проверить комфортабельность рабочего места водителя, обзорность.
Большую помощь при проектировании объекта оказывает компьютерное моделирование. Оно позволяет наглядно, без больших затрат и оперативно увидеть изделие, проверить его свойства и при необходимости изменить конструкцию.
Часто проект предусматривает создание опытного образца, изготовление и испытания которого позволяют внести коррективы, уменьшить риск досадных промахов. Кстати, опытный образец может быть хорошим началом рекламной кампании — во всяком случае, потребитель ему доверяет больше, чем красивым фотографиям пластилиновых макетов или рисункам.
И все-таки запускать новое изделие в производство пока страшновато, даже если это дубленка или авторучка. Тогда запускают опытную партию, которая будет делаться не в экспериментальных цехах, а в реальных производственных условиях. И опять отслеживание каждой операции, и опять испытания, и опять внесение коррективов в конструкцию, в технологические процессы, внесение исправлений в проектную документацию. И если все благополучно, только тогда запускают серийное производство, да и то выходя на проектные мощности и программы выпуска постепенно.
Теперь начнутся долгосрочные испытания: большое количество автомобилей должно отъездить свои, заданные проектом, километры, дать статистику эксплуатационных затрат, аварий, поломок; станок должен сделать свои тысячи деталей с заданной точностью; сотни пар обуви должны пережить мороз и солнце, лужи и снег с солью. И опять сбор статистических данных, бесконечные таблицы и протоколы, и опять внесение изменений в конструкцию и технологию изготовления.
Именно здесь может появиться проект модернизации производства промежуточной модели нового изделия — автомобиля, телевизора, швейной машины, авторучки или стирального порошка, о чем, естественно, должна активно проинформировать реклама. Кстати, рекламу вполне можно считать материализацией проекта, правда, виртуальной. Если угодно, именно так строится диалектическая спираль проектирования — новое становится старым, из старого появляется новое, ростком которого является промежуточная модель.
Стоимость проектов. Конечно, проектирование — дело дорогостоящее. Стоимость (вернее, себестоимость) имеет различную структуру в зависимости от особенностей проекта. Поэтому имеет смысл здесь ограничиться лишь перечислением статей расходов: информационное обеспечение, подготовка и воспитание квалифицированных кадров, создание работоспособных творческих коллективов, большие затраты времени (а фактор времени оказывается решающим в конкурентной борьбе), необходимые научные исследования и изыскания, оргтехника (ЭВМ, множительная техника, средства связи и др.), создание макетов и образцов на опытном производстве, испытания опытных образцов, рекламные кампании, аренда помещений, заработная плата исполнителей.
На последней статье расходов остановимся подробнее. Если рядовые специалисты и исполнители получают заработную плату в зависимости от затрат времени, квалификации, то ведущие проектанты работают на основе договоров, устанавливающих персональные гонорары, так как они являются уникальными специалистами, отличающимися от рядовых высокой результативностью творчества. Творческий же труд практически не поддается оценке, по крайней мере для его справедливой оплаты. Более того, его сложно стимулировать материально.
Здесь уместно вспомнить А.С. Пушкина: «Не продается вдохновенье, но можно рукопись продать». Наивно пытаться определить «правильную» оплату труда создателей Останкинской или Шуховской башен, автомата Калашникова или моста Патона, лампочки накаливания или шариковой авторучки, пуговицы или застежки-молнии. Ясно лишь одно, что оплата должна обеспечивать максимальную свободу творчества от бытовых и других забот.
Уникальные проекты изменяют жизнь миллионов людей, определяют лицо цивилизации, оказывают мощное влияние на культуру, но обычно для этого нужно время.
При жизни авторы таких проектов, взрывающих (но не разрушающих естественный ход развития) привычные представления, общепринятые точки зрения, естественно, вынуждены вступать в борьбу с носителями традиционных подходов, ревностными защитниками вчерашнего, а иногда и своих прошлых (действительных!) достижений.
Такова природа творчества, в основе которой лежит конфликт между вчера и сегодня, сегодня и завтра. И разрешение этого конфликта произойдет лишь тогда, когда наступит завтра.
Глава 4 Профессиональное самоопределение и карьера
§ 1 Понятие профессиональной деятельности. Структура и организация производства
Процесс целенаправленного преобразования, совершенствования действительности и самого человека называют деятельностью. Обобщив виды деятельности, свойственные всем людям, назовем основные: общение, игра, учение и труд. Труд человека может быть профессиональным и непрофессиональным (хобби, увлечения).
Профессиональная деятельность — это деятельность человека по своей профессии и специальности в определенной сфере и отрасли производства. От того, как человек готов к своей профессиональной деятельности, зависит его успех в работе. Профессиональную деятельность можно рассматривать как составляющую часть трудовой — основной деятельности человека.
Профессиональная деятельность выполняет определенные функции (см. схему).
Профессиональная деятельность всегда преследует определенную цель и предусматривает решение конкретных задач.
Например, целью педагогической деятельности является обеспечение определенного уровня образования молодежи (общего, начального профессионального, среднеспециального, высшего). Задачами педагогической деятельности являются обучение, воспитание и разностороннее развитие личности.
Профессиональная деятельность характеризуется присущими ей особенностями: специфической обстановкой, условиями труда и отдыха, объектом и предметом труда.
Успешное овладение профессиональной деятельностью прежде всего зависит от наличия необходимых знаний по данной профессии и практического опыта. Ошибочно считать профессиональной деятельностью временное занятие без предварительной теоретической и практической подготовки. Например, разве можем мы сказать, что человек, ремонтирующий свой автомобиль или электропроводку, занимается профессиональной деятельностью? Конечно же нет. Не владея рациональными приемами, навыками, умениями и знаниями, он не сможет устранить неисправность в кратчайший срок, качественно и надежно, не подвергая риску себя и окружающих. Любой из нас согласится, что работа будет выполнена лучше по всем критериям, если за нее возьмется человек, знающий дело и профессионально работающий в этой сфере (электрик, автомеханик и т. п.).
Профессиональная деятельность появилась с возникновением товарно-денежных отношений в результате обмена товарами и услугами. До этого (при господстве натурального хозяйства) производимый продукт шел только на удовлетворение потребностей производителя. Это происходило из-за того, что не было разделения труда. Каждый умел делать всё «понемногу». Это противоречие и привело к постепенному разделению труда, развитию профессиональной деятельности.
В профессиональной сфере человеческой деятельности идет постоянное совершенствование, но при этом разные люди по-разному достигают профессиональных целей. Одни стремятся достичь идеала в своей работе, другие действуют в режиме исполнения определенных профессиональных норм и предписаний.
Успешность овладения профессиональной деятельностью зависит от мотива выбора данной профессии, профессиональной направленности и соответствия качеств личности работника выбранному им поприщу. Кроме того, в любой профессиональной деятельности существуют ограничения по здоровью.
Профессиональная деятельность тесно связана с технологической культурой, так как преобразовательная активность составляет основу любого вида труда. Поэтому чем выше уровень технологической культуры, тем более успешной будет профессиональная деятельность.
В далекой древности главным распределителем труда была природа. Географические и климатические условия определяли характер занятий для племен и их отдельных членов (растить хлеб, охотиться на диких зверей, пасти прирученных животных и т. д.). Первоначальное разделение труда базировалось в основном на биологических особенностях членов коллектива (мужской и женский труд).
В период разложения первобытнообщинного строя сначала происходит отделение скотоводства от земледелия, затем обособляются ремесла, торговля. На ранних стадиях рабовладельческого строя умственный труд выделился в особую среду деятельности, и в результате одни люди стали выполнять интеллектуальную, творческую и управленческую работу, заниматься искусством, тогда как на долю других достался изнурительный, часто лишенный всякого творческого содержания физический труд. Таким образом, на смену естественному отбору пришло разделение труда между людьми по их социальному положению.
Следующим этапом разделения труда стала ремесленная мастерская. Сначала были ремесленники-универсалы, которые самостоятельно выполняли все операции по изготовлению изделий (посуды, орудий, одежды и т. д.). Затем ремесла стали дифференцироваться на целый ряд частичных операций, строго согласованных друг с другом, появились мануфактуры, а за ними — заводы и фабрики. На место ремесленника-универсала приходит «частный рабочий», выполняющий только одну операцию, но зато более производительно. Произошла специализация труда.
Специализация труда — форма общественного разделения труда. Она выражается в такой организации производства, когда отдельные люди выполняют только определенные трудовые операции в процессе изготовления какого-либо продукта.
Специализация труда необходима в трудовой деятельности и обусловлена тем, что в процессе труда человек имеет дело с определенными предметами, орудиями и приемами труда, в соответствии с чем его трудовая деятельность приобретает специфические особенности.
Специализация выступает как средство развития производительных сил и способствует росту производительности труда.
Развитие крупной машинной индустрии означало превращение работника из основной фигуры производства в придаток машины.
В условиях научно-технической революции под влиянием комплексной механизации и автоматизации производственных процессов осуществляется перемена труда, требующая от работника овладения несколькими профессиями (специальностями). Перемена труда постепенно вытесняет разделение труда.
Формы разделения труда характеризуют способ организации процесса профессиональной деятельности людей. Нижеприведенная схема отражает существующие в настоящее время формы разделения труда.
Умственный труд — это труд, в процессе которого человек затрачивает преимущественно свои интеллектуальные усилия в отличие от физического труда, при котором расходуется в основном мышечная энергия.
Отраслевая специализация — это разделение труда по отраслям материального (промышленность, сельское хозяйство, транспорт, строительство и др.) и нематериального (наука, образование, торговля, медицина и др.) производства.
Предметная специализация — это разделение предприятий по выпускаемой однородной продукции (автомобильный завод, швейная фабрика, колбасный цех и др.).
Подетальная специализация — производство отдельных частей и деталей готового продукта (например, продукция шарикоподшипникового завода, продукция карбюраторного завода, продукция шинного завода и др.).
Стадийная (технологическая) специализация — выполнение отдельных операций, частей технологического процесса (например, выпуск заготовок для машиностроительных предприятий на литейных заводах, изготовление пряжи для ткацких фабрик на прядильных фабриках и т. д.).
Функциональная специализация — специализация по функциям, которые выполняют люди на производстве (инженерно-технические работники, служащие, младший обслуживающий персонал и т. д.).
Профессиональная специализация — дифференциация работников по профессии или специальности (токарь, бухгалтер, экономист и др.).
Квалификационная специализация — создание подразделений работников внутри профессиональной группы в зависимости от уровня их квалификации (разряда, класса, категории).
Специализация труда в различных отраслях экономики имеет свою специфику. Например, в сельскохозяйственном производстве существуют следующие формы специализации:
Сферы, отрасли, предметы труда и процесс профессиональной деятельности
Профессиональная деятельность человека осуществляется в рамках каких-либо конкретных отраслей экономики.
Отрасль — исторически сложившаяся совокупность предприятий, производств, организаций, характеризующаяся единством экономического назначения производимой продукции или услуг, однородностью потребляемого сырья и материалов, общностью материально-технической базы и технологических процессов, специфичностью профессионального состава кадров и условий труда.
Сфера профессиональной деятельности — это совокупность отраслей, объединенных по определенному признаку. По результатам труда различают две крупные сферы профессиональной деятельности: сферу материального производства и непроизводственную сферу с входящими в каждую из них определенными отраслями (см. схему).
В сфере материального производства производится два вида продукции: средства производства и предметы потребления. Непроизводственная сфера охватывает отрасли и виды профессиональной деятельности по обслуживанию населения, других отраслей экономики, управлению ими. Сфера материального производства и непроизводственные отрасли тесно взаимосвязаны. Состояние и развитие непроизводственной сферы оказывают активное воздействие на социально-экономический прогресс и являются важнейшими его показателями.
По мере социально-экономического развития общества число работников в сфере материального производства уменьшается, а в непроизводствен-
ной — увеличивается. Особенно быстрыми темпами развиваются в настоящее время обслуживающие отрасли (сервис).
В каждой отрасли можно выделить области профессиональной деятельности по ее направленности, т. е. по предмету труда. Предмет труда — это то, на что направлен труд человека, на что работник воздействует, видоизменяя и приспосабливая его к удовлетворению личных и общественных потребностей (см. схему).
Согласно предмету труда принято выделять пять областей профессиональной деятельности, а именно:« человек — природа», «человек — техника», «человек — знаковая система», «человек — человек», «человек — художественный образ».
Особой областью профессиональной деятельности является предпринимательство, которое может интегрировать себя в другие сферы и отрасли экономики и культуры.
Предпринимательство — это творческая деятельность по созданию товаров или услуг за счет собственных или заемных средств с целью получения прибыли. Предпринимательская деятельность может осуществляться как в сфере материального производства, так и в непроизводственной сфере
Процесс профессиональной деятельности начинается с определения цели и задач этой деятельности, которые формулируются в должностных инструкциях, квалификационных характеристиках, профессиограммах и других технологических документах.
Основным компонентом процесса профессиональной деятельности является человек, т. е. субъект этой деятельности, тот, кто ее осуществляет.
Прежде всего, человек должен быть готов к труду по конкретной профессии. Готовность к профессиональной деятельности — это качество личности, позволяющее человеку успешно выполнять именно эту деятельность. Готовность включает в себя следующие аспекты:
Требования к профессиональной подготовке по каждой специальности
определяются государственными стандартами профессионального образования, они содержатся также в Едином тарифно-квалификационном справочнике (ЕТКС). Требования профессии к человеку излагаются в профессиограммах и психограммах.
Трудовая деятельность человека обычно мотивируется. Мотивы трудовой деятельности могут быть общественно значимыми (удовлетворение потребностей общества) и личностно значимыми (удовлетворение жизненно необходимых личных потребностей); среди личностно значимых мотивов трудовой деятельности можно особо выделить мотивы с негативной окраской, так называемые корыстные мотивы (стремление к единоличному обогащению, славе, почестям и власти — как к самоцели).
В процессе профессиональной деятельности человек выполняет следующие функции:
Свою профессиональную деятельность человек осуществляет, используя определенные средства труда.
Средства труда — это то, с помощью чего человек воздействует на предметы труда (преобразует их) с целью производства материальных и духовных благ. К средствам труда относятся орудия производства (машины, оборудование, инструменты), а также земля — всеобщее средство труда, производственные здания, железные, шоссейные и другие дороги, нефте- и газопроводы, линии электропередач и т. д.
Определяющая роль в составе средств труда принадлежит орудиям производства. Схематично орудия производства можно представить следующим образом.
Поясним схему.
Машины в зависимости от выполняемой работы бывают:
Оснастка — совокупность технических средств, которые дополняют технологические машины и нужны для выполнения определенной части технологического процесса (например, крепление, подача заготовок и т. п.).
Рабочие инструменты в отличие от машин не могут сами совершать полезную работу. Они служат орудиями труда человека (игла, отвертка и т. п.) или средствами измерения (линейка, микрометр и т. п.).
Контрольно-измерительные приборы служат для измерения определенных показателей и контроля за технологическим процессом.
Они классифицируются по ряду признаков: назначению (измерять температуру, скорость и т. п.), принципу действия (механические, электрические, оптические и т. д.), функциям (показывающие — вольтметр, весы и т. д., регистрирующие — писцы, датчики и т. д.). Контрольно-измерительные приборы, датчики которых находятся непосредственно на объекте, а индикаторы выводятся на специальные пульты, называются дистанционными.
Автоматические устройства выполняют технологические операции без непосредственного участия человека по заданной программе и осуществляют следующие функции: контроль, защита, регулирование, управление.
К функциональным возможностям человека относятся возможности:
Совокупность средств труда и предметов труда называется средствами производства.
Преобразование предметов труда осуществляется с помощью технологического процесса, состоящего из технологических операций и переходов (о которых мы говорили ранее на уроках технологии) (см. схему).
Результатом преобразовательной (профессиональной) деятельности человека является какой-либо продукт — товар или услуга.
Товар — продукт труда, предназначенный для продажи или обмена. Каждый товар обладает двумя свойствами: способностью удовлетворять какую-ли бо человеческую потребность (потребительская стоимость) и способностью обмениваться на другие вещи (стоимость).
Для хранения продуктов труда (товара) создаются специальные места, помещения, склады.
Реализация продуктов труда осуществляется путем продажи на рынке, бартерного обмена, личного потребления.
К услугам относятся информационное, художественное, медицинское, бытовое и другие виды обслуживания людей.
В процессе профессиональной деятельности человека создаются материальные и духовные блага, развиваются средства труда, общество и сам человек.
Нормирование и оплата труда
Вы уже имеете представление о структуре производства, средствах труда и технологических процессах. Остановимся теперь на некоторых элементах организации производства. Любая профессиональная деятельность оплачивается, и одной из важнейших причин, побуждающих человека заниматься профессиональной деятельностью, является получение средств к существованию.
Как известно, разный труд оплачивается по-разному, взять, например, заработную плату посудомойки, военнослужащего или управленца. Однако не только разный по характеру труд имеет неодинаковое вознаграждение. Существенно может различаться и размер оплаты труда в рамках одной профессиональной деятельности.
Как же устанавливается мера оплаты труда? Существуют ли какие-то объективные критерии или сумма вознаграждения зависит исключительно от воли работодателя и назначается им, что называется, «с потолка»?
Нормирование труда и тарификация. Любая профессиональная деятельность на предприятии или в учреждении связана с вопросами нормирования труда. Наниматель, управляющий должен четко представлять, выполнения какого объема работы и в какие сроки можно требовать от того или иного работника. Без этого не сможет эффективно функционировать ни одно предприятие. Поэтому остановимся подробнее на непростом вопросе нормирования труда.
Для налаживания процесса производства любой продукции (работ, услуг) необходимо определить минимально допустимый объем этой продукции, производимый в единицу времени (час, смену и т. п.). Важно знать соотношение численности работников и оборудования, а также максимально допустимое время для выполнения конкретной операции. Все это входит в понятие «нормы труда».
Нормы труда (нормы выработки, времени, обслуживания) устанавливаются для работников в соответствии с достигнутым уровнем техники, технологии, организации производства и труда. Нормы труда могут быть пересмотрены по мере совершенствования или внедрения новой техники, технологии и проведения организационных либо иных мероприятий, обеспечивающих рост производительности труда, а также в случае использования физически и морально устаревшего оборудования. Достижение высокого уровня выработки продукции (оказания услуг) отдельными работниками за счет применения по их инициативе новых приемов труда и совершенствования рабочих мест не является основанием для пересмотра ранее установленных норм труда. Для однородных работ могут разрабатываться и устанавливаться типовые (межотраслевые, профессиональные и иные) нормы труда. Типовые нормы труда разрабатываются и утверждаются в порядке, установленном Правительством Российской Федерации (Трудовой кодекс РФ, статьи 160,161).
Процесс определения норм труда, а также их утверждения, контроля и стимулирования соблюдения норм — все это составляющие понятия нормирование труда. В настоящее время на предприятиях используется система норм труда, отражающих различные стороны трудовой деятельности (см. схему). Наиболее широко применяются нормы трудоемкости операций, обслуживания, численности, управляемости, выработки. Рассмотрим сущность этих норм.
Норма трудоемкости операций определяет время, необходимое для выполнения данной операции работником определенной квалификации.
Норма обслуживания определяет необходимое количество станков, рабочих мест, единиц производственной площади и других производственных объектов, закрепленных для обслуживания за одним работником или бригадой (звеном).
Норма численности определяет численность работников, необходимую для выполнения определенного объема работы. В частности, численность рабочих, необходимых для обслуживания одного или нескольких устройств.
Норма управляемости (числа подчиненных) определяет число работников, которое должно быть непосредственно подчинено одному руководителю.
Норма выработки определяет ассортимент и объем работ; который должен быть выполнен одним работником или бригадой (звеном) за данный отрезок времени.
Все перечисленные виды норм должны соответствовать наиболее эффективным для данных условий конкретного участка вариантам технологического процесса, организации труда, производства и управления.
Нормы охраны и условий труда устанавливаются международными и государственными (национальными) органами управления. Нормы безопасности и экологичности труда должны регламентироваться и выборочно контролироваться международными организациями. По нормам труда в России действуют государственные стандарты, однако нормы затрат рабочего времени и соотношение численности и нормы результатов труда должны разрабатываться и контролироваться управленческим персоналом организации.
Для эффективного производства необходима оплата труда работников. Поэтому наряду с нормами труда разрабатываются тарифы — ставки, определяющие оплату труда9.
Экономическим основанием тарифа является величина общественно необходимых затрат труда, обусловленная данным средним уровнем техники производства, квалификацией работников и интенсивностью их труда. Общественно необходимые затраты труда определяются уровнем затрат труда на предприятиях, которые производят основную массу продукции данного вида.
Вся совокупность нормативов, устанавливаемых для организации и планирования оплаты труда, тарификации работ, присвоения разрядов рабочим, назначения на должности и регламентации труда служащих составляет так называемую тарифную систему. Основными элементами тарифной системы являются тарифно-квалификационные справочники, тарифные сетки и тарифные ставки.
Тарифная ставка — это размер оплаты труда рабочих за единицу рабочего времени, она является одним из элементов тарифной системы. Тарифные ставки регулируют уровень оплаты труда с учетом квалификации рабочих, условий труда (на участках со сложными условиями труда ее повышают), значения отрасли. Установленные на предприятии тарифы (оклады) могут отличаться от их аналога, указанного в тарифно-квалификационном справочнике, но не могут быть ниже установленного минимума!
Тарифная сетка — это перечень типовых должностей аппарата управления предприятия (организации) и соответствующих им месячных окладов, дифференцированных с учетом категории предприятия (цеха, участка), сложности изготавливаемой продукции, а для некоторых должностей — сложности выполняемой функции и степени ответственности работника за результаты труда. При создании тарифной сетки всю сложность работ по каждой конкретной группе профессий разделяют на несколько уровней (разрядов). Каждому разряду присваивают определенный тарифный коэффициент, который характеризует относительный рост сложности работы данного разряда по сравнению с первым и, соответственно, повышение оплаты одного часа работы.
При оплате труда учитываются не только нормативы, объем выполненной работы, но и степень сложности производственного задания. Например, уровень сложности работы инженера отличается от уровня сложности профессиональных задач рядового рабочего. Различны сложность и ответственность работы санитарки и хирурга, бухгалтера и кассира и т. д.
Специфика той или иной профессиональной деятельности, уровень ее сложности, ответственности и другие характеристики определяются квалификацией. Кроме того, квалификация устанавливает степень профессиональной подготовки работника, наличие у него знаний, умений и навыков, необходимых для выполнения определенного вида работы.
Квалификация работника определяется с учетом профессиональных требований, содержащихся в квалификационном справочнике — едином своде: а) служебных должностей; б) характеристик должностных обязанностей; в) требований к служащим — необходимым знаниям, образованию и стажу практической работы.
На практике квалификация работника устанавливается присвоением профессиональной квалификации по окончании обучения в учебном заведении или путем сдачи им экзаменов аттестационной (квалификационной) комиссии, либо на курсах повышения квалификации (в школе повышения профессионального мастерства).
Определение квалификации необходимо для установления должностных окладов и тарифных ставок.
Тарифно-квалификационный справочник содержит тарификацию10 конкретных видов работ и применяется для присвоения квалификационных разрядов рабочим. Тарификацию работ и рабочих осуществляют специальные квалификационные комиссии, в которые входят представители администрации предприятия и профсоюза.
Система оплаты труда. Система оплаты труда должна быть простой и понятной. Работник не должен сомневаться в справедливости установления и
определения размера своей заработной платы. Заработная плата может быть сдельной, повременной и по конечному результату (см. схему).
Рассмотрим виды оплаты труда, применяемые в Российской Федерации.
Повременная заработная плата устанавливает размер вознаграждения в зависимости от проработанного времени. В этом случае подсчитывается величина оплаты за один час, день, неделю, месяц, а затем умножается на проработанное время. Во многих странах установлена почасовая ставка оплаты труда.
Повременная заработная плата обычно применяется на предприятиях, где преобладает строго регламентированный технологический режим. Так, в массово-поточном производстве выработка продукции и темп труда рабочих определяются скоростью движения конвейера. В Советском Союзе руководящим, инженерно-техническим работникам и служащим, научным работникам повременная оплата труда устанавливалась в виде должностных окладов (размер ежемесячной заработной платы) в централизованном порядке. Теперь размеры должностных окладов определяются руководством предприятия (компании и т. д.) самостоятельно.
Сдельная, или поштучная, заработная плата рассчитывается в зависимости от объема выпущенной продукции. Заработок работника в этом случае находится в прямой зависимости от количества изготовленных изделий с учетом их поштучной расценки.
На производстве применяют и такие виды оплаты, как аккордная оплата, например при аварии, устранении последствий пожара, наводнения и т. д. В этом случае сдельная расценка устанавливается сразу на весь объем работы, без разделения на отдельные операции, и еще до начала работы указывается общая сумма заработка и срок выполнения работ.
При сдельно-премиальной оплате рабочие получают премию за выполнение установленных правил премирования. Показателями для премирования могут служить: улучшение качества выпускаемой продукции, повышение надежности и долговечности, сокращение брака, повышение производительности труда и т. д.
В рыночной экономике часто применяется договорная оплата труда. Она может выплачиваться как за единицу продукции, так и за определенный объем работ.
Сдельная оплата труда наиболее широко применяется на предприятиях, где высока доля ручного труда и необходимо поощрять рост выпуска изделий. В современных условиях в этой форме стимулирования все больше учитываются и такие факторы, как качество продукции, степень использования оборудования, экономия сырья и материалов, что сближает сдельную заработную плату с повременной.
§ 2 Культура труда и профессиональная этика
Какая литература в наибольшей степени отвечает задачам профессиональной ориентации: а) научные монографии; б) справочники по областям знаний; в) книги из серии 4Жизнь замечательных людей»; г) так называемые «производственные романы»; д) энциклопедии?
Понятие «культура труда»
Из своего жизненного опыта вам, наверное, уже известно, что одну и ту же работу можно сделать по-разному. Один человек выполнит работу качественно и быстро. Другой же затратит уйму времени, устанет, а результат его труда оставит желать лучшего.
Почему же так происходит? Дело в том, что каждый человек имеет различные представления о трудовой деятельности, ее организации, планировании, использовании различных информационных технологий, безопасности работы, оформлении рабочего места. Отличается также и отношение людей к труду.
Всё вышеперечисленное составляет содержание культуры труда. У каждого человека уровень развития этой культуры различен: у одних он более высокий, у других — менее. Отсюда и результат.
Под культурой труда понимается достигнутый уровень организации производства. Культура труда включает в себя такие понятия, как организация рабочего места, безопасность труда и др. (см. схему).
Важной составляющей культуры труда является технологическая дисциплина, т. е. четкое соблюдение наиболее рациональной технологии выполнения работы и требований к ее качеству. Последовательность и точность выполнения технологических операций нужно согласовывать с маршрутными и операционными картами.
Культура труда предполагает также наличие умения организовать свое рабочее место. При организации рабочего места нужно учитывать свои антропометрические характеристики: размеры тела, высоту от пола до поднятой руки, до глаз в положении стоя и сидя, рост в положении сидя и стоя, ширину и длину кисти, длину руки и др. Необходимо определить преобладающую позу и исходя из своих индивидуальных особенностей обустроить свое рабочее место так, чтобы не приходилось дотягиваться до чего-нибудь и чтобы ничего не мешало выполнять работу. Порядок на рабочем месте должен поддерживаться постоянно.
Дизайну как вы знаете, это творческая деятельность, направленная на формирование и упорядочение предметно-пространственной среды, достижение единства ее функциональных и эстетических аспектов. Так же называется и результат этой деятельности.
Все детали интерьера, их форма, отделка, цветовое решение должны гармонично сочетаться и служить оптимизации условий труда. Важнейшим элементом дизайна является планирование и создание зоны отдыха (психологической разгрузки) вблизи рабочего участка, желательно с «зелеными уголками». Известно, что общение с миром природы способствует полноценному восстановлению сил.
При обустройстве рабочего места нужно устранять образование теней, скопление пыли. Размещать средства труда нужно таким образом, чтобы не загромождать пространство, граничащее с рабочим местом, и чтобы при необходимости можно было все быстро сложить по местам и произвести уборку помещения.
В связи с развитием техники увеличивается число объектов труда и их параметров, которыми необходимо управлять. Развиваются системы дистанционного управления, человек все более удаляется от объектов, которыми управляет, об изменении их состояния он судит не по данным непосредственного наблюдения, а на основе восприятия определенных сигналов. Осуществляя такое опосредованное управление и контроль, человек получает информацию в закодированном виде (показания счетчиков, индикаторов, измерительных приборов), что требует ее декодирования и мысленного сопоставления с реальными данными. Этим объясняется необходимость применения информационных технологий, являющихся в настоящее время инструментом организации и осуществления практически любой деятельности.
В самом деле, разве помешает токарю применение компьютерной техники? Наоборот, с ее помощью он сможет осуществлять разработку и усовершенствование изделия, не затрачивая лишнего материала и времени. Доработка конструкционного решения идет на экране монитора. Поэтому нужно продумать возможность использования информационных технологий и технических средств, позволяющих наиболее рационально использовать и осуществлять ту или иную деятельность.
Важнейшей составляющей культуры труда является обеспечение его охраны и безопасности.
Техника безопасности — это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на человека опасных производственных факторов, которые приводят при нарушении правил безопасности к травмам и несчастным случаям.
Каждому виду деятельности соответствуют определенные условия и правила, которые излагаются в инструкциях по технике безопасности. В большинстве случаев травмы получают из-за невыполнения предписаний инструкций.
Большое значение в обеспечении безопасности в работе имеет выбор рабочей одежды. Она не должна быть слишком тесной, чтобы не сковывать движения, и в то же время не должна быть излишне просторной, что также создает помехи в работе. Кроме того, рабочая одежда продлевает срок службы личной одежды и обеспечивает ее чистоту.
При выполнении работы надо особенно четко соблюдать правила пользования электричеством, требования пожарной безопасности и защиты от механических травм.
В любой деятельности необходимо уметь рассчитывать ее экономическую эффективность, так как не всегда результаты работы покрывают затраты на ее выполнение.
Эффективность производства — это экономический критерий, который характеризует соотношение между достигнутыми результатами производства и затратами различных ресурсов.
Прежде чем заняться какой-либо производственной деятельностью, необходимо составить бизнес-план, в который войдут расчеты затрат электроэнергии, материалов, времени и др. Итоговую сумму этих затрат нужно сравнить с ориентировочной стоимостью ожидаемого результата работы.
Эффективность трудовой деятельности рассчитывается по формуле:
где Эт — эффективность трудовой деятельности; G3 — затраты; Gp — результаты.
Gз = Gэл +Gм +Gт +... +Gп
где Gэл — затраты электроэнергии; GM — стоимость необходимых материалов; GT — стоимость трудовых затрат.
Если≥ 1, значит, данная деятельность не выгодна.
Если < 1, такая деятельность выгодна.
На экономическую эффективность профессиональной деятельности влияет рациональное использование информационных технологий и организация рабочего места. Эти факторы увеличивают производительность труда, уменьшают затраты.
Таким образом, культура труда включает в себя технологическую дисциплину, рациональную организацию рабочего места, соблюдение условий безопасности труда и производственной эстетики, бережное отношение к оборудованию, материалам, энергии, умение определять и анализировать экономическую эффективность выполняемой работы.
Профессиональная этика
Истоки нравственности восходят к обычаям, закрепившим те поступки, которые по опыту поколений оказались полезными для сохранения и развития общества и человека, отвечали потребностям и интересам людей.
Одно из первых в истории правил морали — не поступай по отношению к другим так, как ты не хотел бы, чтобы они поступали по отношению к тебе. Золотое правило нравственности прочно закрепилось в человеческом сознании, о чем говорит, например, русская пословица: «Чего в другом не любишь, того сам не делай».
Нравственность общества проявляется в различного рода социальных запретах, которые должны предотвращать недозволенные с точки зрения общественных интересов деяния. Нравственность и состоит в том, чтобы избегать всякого повода к безнравственному поведению. Нравственные нормы юридически не закреплены.
Такие нравственные категории, как совесть, чувство собственного достоинства и чести, отражают имеющуюся у каждого человека возможность самостоятельно (свободно) определять и направлять свое поведение без постоянного контроля со стороны общества в виде различного рода санкций. Совесть, согласно Л.Н. Толстому, — верный руководитель жизни людей. Нравственность — это «искра», зажженная в сознании человека, научившегося жить среди людей и считаться с интересами других. Нормы морали, этики распространяются на все сферы человеческой жизни, в том числе и профессиональную.
Профессиональной этикой принято называть, во-первых, специфические нормы поведения, характерные для данного рода профессиональной деятельности людей; во-вторых, способы обоснования этих норм с точки зрения общественной морали.
К общим нормам профессиональной этики относятся такие требования к работнику, как трудолюбие, профессиональная совесть, гордость, честь, обязанность, профессиональный долг. Нормы профессиональной этики распространяются, как правило, на те виды профессиональной деятельности, объектом труда в которых является человек. Например, существует управленческо -административная, медицинская, педагогическая, правовая, инженерная, сервисная, художественная, предпринимательская этика. Охарактеризуем основные положения различных видов профессиональной этики.
Управленческо-административная профессиональная этика требует от работников политической сознательности, патриотизма, деловитости и компетентности, добросовестности, честности, порядочности. Существуют, к сожалению, примеры несоблюдения профессиональной этики в управленческо-административной системе. К ним относятся бюрократизм, имитация исполнительности, искусственное разделение работников на «высших» и «низших», формализм и угодничество.
Заповеди медицинской этики выражаются известной формулой «не навреди». В медицине должна быть исключена возможность злоупотребления властью над больными, поэтому выработано представление о гуманном труде врача, который должен направлять свою деятельность на сохранение телесного и духовного здоровья пациента, не считаясь при этом с трудностями, а в исключительных случаях и с собственной безопасностью
Медицинский работник должен принять на себя ответственность за разумный риск в освоении новых методов лечения больных. Решения по таким вопросам, как границы сохранения врачебной тайны, врачебный эксперимент, условия трансплантации жизненно важных органов, должны приниматься коллективно, вместе с больными, Их близкими и коллегами, медицинской и культурной общественностью.
Медицинская этика осуждает случаи нарушения равенства в медицинском обслуживании, негуманное использование профессиональных знаний и власти.
От представителей права профессиональная этика требует верности духу и букве закона, неподкупности и принципиальности в отстаивании интересов государства, его организаций, групп и отдельных лиц, обеспечение в юридической практике равенства как каждого гражданина, так и государства перед законом. Требования правовой этики находят свое отражение в уставах и кодексах деятельности милиции, следствия, прокуратуры, судейских работников, сотрудников исправительно-трудовых учреждений. Общий принцип этики сотрудников права — признание самоценности человека, закон является лишь инструментом, помогающим эту самоценность охранять.
Профессиональная этика инженерно-технических работников включает гуманное отношение к природе, сохранение экологии, экономное и рациональное использование природных ресурсов, готовность к новому инженерно-технологическому мышлению.
Профессиональная этика ученых требует от них признания огромной роли науки в жизни общества, в сохранении и развитии культуры, ответственности за результаты научных открытий для природы и общества. Она предполагает готовность отстаивать истину и добиваться использования научных достижений на благо людей, а не во зло им. В научной среде этической нормой считается способность правильно воспринимать критику, пересматривать ошибочные представления и независимо от конъюнктуры сочетать добросовестность и личный долг исследователя. Научная этика неизменно осуждает карьеризм, корыстолюбие, плагиат ( присвоение
авторства на чужое произведение литературы, искусства, науки, изобретений и т. д.).
Педагогическая этика регулирует поведение воспитателя, учителя, чтобы укреплялся их авторитет, обеспечивалось единство усилий педагоги- черкого коллектива, общественности и семьи. Педагогическая этика утверждает гуманистические принципы в отношениях с детьми, осуждает бездушие, основывается на уважении к личности воспитанника и требовательности к нему.
Профессиональная этика работников сферы искусства и средств массовой информации (журналистов, писателей, художников, работников радио и телевидения и др.) требует от них правдивого отображения действительности, преданности своему призванию, терпимости и милосердия. Она нацелена против фальши, ханжества, приспособленчества, ремесленничества, зависти, тщеславия и прочих пороков, делающих человека заложником своекорыстных или конъюнктурных интересов.
Профессиональная этика работников сферы обслуживания связана в первую очередь с культурой общения, призвана смягчать конфликты, пресекать бескультурье, мошенничество, нарушение правил торговли и обслуживания. Главная заповедь профессиональной этики этих работников выражается девизом «Клиент всегда прав».
Четкое соблюдение норм профессиональной этики является необходимым условием успешной профессиональной деятельности, оздоровления общественного сознания, совершенствования общества и человека.
§ 3 Профессиональное становление личности
Этапы профессионального становления
В процессе профессиональной деятельности происходит профессиональное становление личности.
Профессиональное становление — это, с одной стороны, процесс формирования отношения к профессии, степень эмоционально-личностной вовлеченности в нее, с другой — накопление опыта практической деятельности, профессиональное совершенствование и приобретение мастерства.
В процессе профессионального становления можно выделить такие этапы: формирование профессиональных намерений, профессиональное обучение, вхождение в профессию, частичную или полную реализацию в самостоятельной трудовой деятельности. Результатами каждого этапа профессионального становления являются соответственно выбор профессии, профессиональная компетентность (обученность, умелость), профессиональное мастерство и творчество. Эти этапы можно представить графически (см. график).
Кратко охарактеризуем этапы профессионального становления.
Выбор профессии в соответствии со своими способностями и возможностями (профессиональное самоопределение) должен быть сделан к моменту окончания общеобразовательной школы. Выпускник школы далее приобретает профессиональное образование — профессиональную обученность. И уже в процессе профессиональной деятельности формируется профессиональная компетентность. Термин «компетентный» в словаре С.И. Ожегова толкуется как «знающий, осведомленный, авторитетный в какой-либо области».
Под профессиональной компетентностью понимается глубокое знание дела и свободное владение содержанием профессионального труда, а также осознание соответствия этого труда своим возможностям. Таким образом, профессиональная компетентность включает профессиональную обученность, умелость и воспитанность, адекватную самооценку. Профессиональная компетентность зависит от многих факторов. Один из них — уровень теоретической и практической подготовки, а также технологической культуры, достигнутый в том числе и в годы школьного обучения.
Следующая ступень профессионального становления личности — профессиональное мастерство — это высший уровень овладения профессиональной деятельностью. Профессиональное мастерство не сводится только к профессиональным знаниям, умениям и навыкам. Процесс овладения мастерством есть одновременно и процесс формирования личности человека, его интересов, нравственных ценностей и идеалов.
Профессиональное мастерство обусловлено следующими личностными качествами:
Восхождение к мастерству — процесс сложный и длительный. Немало времени и сил потребуется человеку, чтобы достичь вершин в профессиональной деятельности. Но, к сожалению, есть люди, которые «довольствуются малым», просто выполняют свои функциональные обязанности, не стремясь достичь высоких профессиональных результатов. Причины тому могут быть разные. Среди них — неудачное профессиональное самоопределение, недостаток профессиональных знаний и умений (низкий уровень компетентности) и др. Необходимо помнить, что потенциальные возможности человека велики и каждый может стать мастером своего дела.
Качество профессионального мастерства предполагает элемент профессионального творчества.
Профессиональное творчество — это создание человеком нового, оригинального продукта в ходе профессиональной деятельности.
Творчество в профессиональной деятельности может способствовать развитию как самого процесса деятельности, так и его содержания. Любая творческая деятельность, в том числе профессиональная, — создание объективно и субъективно нового11.
Профессиональное творчество, как правило, начинается с создания субъективно нового. Наиболее ярко профессиональное творчество проявляется в изобретательстве и рационализаторстве. Все блага нашей цивилизации, без которых человечество не мыслит свое существование, созданы на основе технологий и технических средств, которые изобретены творческими людьми.
Некогда считалось, что творчество, изобретательство — удел избранных, отмеченных от рождения талантами. Сейчас известны миллионы изобретателей и рационализаторов, которые в результате глубокого изучения своей специальности развили творческие способности и стали «двигателями прогресса» своего времени.
Современному человеку трудно представить, что почти весь окружающий его сегодня искусственный предметный мир, ставший простым и привычным, всего 150—200 лет назад считался фантастическим. Это касается электричества и фотографии, передачи звука и изображения, автомобилей и летательных аппаратов и многого другого.
«Невозможно» — этот психологический барьер возникает в сознании изобретателя, когда он отступает от задачи, которую до него пытались, но не смогли решить признанные авторитеты. Восхождение к творчеству в любой профессии начинается прежде всего с преодоления этого барьера «невозможности и непосильности».
Не нужно забывать, что каждому человеку свойственны фантазия, воображение, способность к созданию представлений и мысленных ситуаций, не существующих в реальности. И часто из слов «как в сказке» рождались самые смелые проекты.
«Гиперболоид инженера Гарина» совсем недолго был фантазией А.Н. Толстого. Авторы лазера — А.Г. Басов и А.М. Прохоров сделали фантазию реальностью. Важно понимать, что развитие способности к творчеству — посильная и осуществимая задача. Каждый может стать творческим человеком, если будет стремиться создавать новое, еще небывалое на благо других людей и самого себя.
Профессиональная карьера
Господин N сегодня занимает должность главного инженера крупного промышленного предприятия. Составьте список должностей (в обратном порядке), которые он, вероятно, занимал вплоть до начала инженерной карьеры после окончания вуза.
Французское слово карьера вошло в русский язык в 30—40 годы XIX века как конкурент слова поприще — быстрое достижение известности, успехов в служебной или какой-либо другой деятельности, материальной выгоды, благополучия.
Профессиональная карьера — это активное достижение человеком успехов в профессиональной деятельности. Профессиональная карьера тесно связана с профессиональным становлением и мастерством. В 9 классе на уроках профессионального самоопределения мы уже касались этого понятия. Напомним, что в содержание профессиональной карьеры включается более высокая (адекватная) оплата труда, подразумевающая улучшение бытовых и жилищных условий, продвижение по служебной лестнице, занятие определенных постов и должностей, приобретение свободы в принимаемых решениях, общественная оценка трудовых заслуг, личная удовлетворенность профессиональной деятельностью.
В понятие «карьера» входит как должностной рост — продвижение по служебной лестнице, так и рост профессионального мастерства. Следует помнить, что если есть мастерство, то должность приложится. Для карьеры важно бывает не только добиться определенной должности, но и удержать ее. Профессиональное самоопределение, осознанный выбор профессии и профессиональная подготовка являются первым этапом профессиональной карьеры.
Несомненно влияние на профессиональную карьеру такого качества, как призвание. Труд по призванию помимо внешних достижений дает и внутреннее чувство удовлетворения результатом и самим процессом деятельности.
Интересные мысли о призвании высказал выдающийся педагог В.А. Сухомлинский: «Призвание — это маленький росточек таланта, превратившийся в крепкое, могучее дерево на благородной почве трудолюбия. Найти свое призвание, утвердиться в нем — это источник счастья. Человек — господин своего призвания. Призванием становится интерес, помноженный на труд. Человек — творец своего призвания».
Как найти свое призвание?
Во-первых, надо знать мир профессий и конкретно избираемую вами профессию. Для этого ее надо изучить не только теоретически, но и практически. На основе этого возникает предметное сознание.
Во-вторых, надо знать самого себя (интересы, склонности, особенности памяти, характера, здоровья и т. д.). В результате самопознания возникает профессиональное самосознание (образ «Я»).
Благодаря единству предметного сознания и профессионального самосознания возникает призвание. Влияние призвания на профессиональную карьеру выражается в следующем:
□у человека возникает чувство удовлетворения результатом своего труда и самоуважение.
Успех профессиональной карьеры зависит от многих факторов: личностных, служебно-производственных, социально-экономических. Эту зависимость можно представить графически (см. схему).
Но прежде всего в профессиональной карьере нужно опираться на свои способности и возможности. Например, карьера предпринимателя возможна для тех, кто не боится риска и ответственности за взятое на себя дело.
При планировании карьеры следует учитывать также и социально-экономические факторы. План профессиональной карьеры должен учитывать следующие вопросы:
Со временем план профессиональной карьеры будет уточняться и конкретизироваться.
§ 4 Подготовка к профессиональной деятельности
Рынок труда и профессий
1. Как вы думаете, в каких отраслях промышленного производства можно ожи- • дать роста потребности в инженерно-технических работниках? психологах? экологах?
2. Попытайтесь представить себе и охарактеризовать трудовые действия, уровень квалификации, мотивацию, удовлетворенность трудом работников следующих профессий:
Российский рынок труда, если сравнивать с последним десятилетием XX века, значительно изменился: исчезла потребность в работниках одних профессий, возникла — в других, вырос спрос на третьих. Рынок труда стал действительно рынком. Он приобрел динамику и постоянную тенденцию к изменениям, а колебания спроса и предложения рабочей силы стали его неотъемлемой характеристикой.
Безработица, появившаяся в связи с реформами в начале 90-х годов, достигла максимального уровня в 1999 году, а в 2006 году ее средний показатель по стране (среди зарегистрированных безработных) на фоне проявившейся общей тенденции к стабилизации общества снизился уже вдвое. Однако во многих регионах Российской Федерации уровень безработицы продолжает оставаться высоким, прежде всего это относится к районам бывших «горячих точек».
На динамику безработицы оказывают сильное влияние отраслевые факторы. Например, в 90-е годы основными «поставщиками» безработных были оборонный комплекс, текстильная, лесная и ряд других отраслей. Именно в тех районах, в которых сосредоточены соответствующие предприятия, отмечался высокий уровень безработицы: Ивановская область (текстильное производство), Удмуртия (оборонное производство) и др.
Из общей численности безработных граждан, которым в соответствии с российским законодательством не может быть присвоен статус безработного при их обращении в органы государственной службы занятости, небольшое количество (примерно 2 %) составляют студенты — учащиеся дневных отделений образовательных учреждений.
Среди заявляемых вакансий преобладают рабочие профессии. По данным 2006 года они составляли 80 % общей потребности в работниках.
Рассмотрим, какие же изменения происходят на рынке труда при благоприятных условиях растущей экономики.
Прежде всего ухудшается положение малоквалифицированных рабочих, лиц, не имеющих профессий и специальностей, так как на них спрос снижается.
На состояние 2006 года наибольшее число вакантных рабочих мест имели организации здравоохранения, культуры и спорта, социального обеспечения, жилищно-коммунального хозяйства, науки и образования, а наименьшее — предприятия торговли и общественного питания.
В перспективе (в отсутствие экономического кризиса) значительная часть вакансий будет открываться в сферах профессиональной деятельности, требующих длительной специальной подготовки. Так, прогнозируется повышенный спрос на инженеров и технологов наукоемких отраслей промышленности. Особой популярностью у работодателей будут пользоваться высококвалифицированные специалисты в области компьютерных технологий. Предполагается, что новые рабочие места будут создаваться в основном в негосударственных организациях, особенно мелких и средних.
Отметим некоторые типичные проблемы трудоустройства:
По статистике Федеральной службы по труду и занятости РФ, среди озабоченных поисками работы граждан самых разных возрастных категорий большую долю составляет молодежь до 22 лет. Средний возраст безработных — 34 года.
Трудности, связанные с поиском новой работы, приводят к тому, что у зарегистрированных в органах по труду и занятости увеличивается период вынужденной безработицы. При этом психологи утверждают, что лица, не работающие более шести месяцев, постепенно адаптируются к своему статусу безработного и теряют интерес к трудоустройству.
К числу самых массовых профессий относятся парикмахер и продавец; самая престижная профессия — государственный чиновник, самая опасная — военный, самая редкая — космонавт (см. схему).
Если просмотреть информационные источники, в которых публикуются объявления о вакантных рабочих местах, можно увидеть огромное количество предложений работы. Однако одни из них предполагают низкий уровень оплаты труда, даже таким востребованным специалистам, как учитель или врач. Другие предложения обещают весьма туманные перспективы и вызывают сомнения («Гербалайф» и его многочисленные последователи из числа фирм сетевого маркетинга). Небольшую группу составляют предложения, адресованные узкому кругу лиц — профессионалов высокого уровня квалификации.
Высокооплачиваемая работа предлагается бухгалтерам и аудиторам. Менее оплачиваемая — менеджерам по продажам, рекламе и т. п. В период подъема экономики отмечается растущая потребность в работе менеджеров любого уровня — от агента по продажам, курирующего два-три магазина, до коммерческого представителя крупных, в том числе и иностранных, компаний.
Высок спрос (и соответственно зарплата) на всех специалистов, занимающихся продвижением товаров на российский рынок, особенно на тех, кто работает с таможней, — логистиков. Хорошо оплачивается работа квалифицированных секретарей-референтов. Однако и требования работодателя к соискателям этого рабочего места достаточно жесткие: высшее образование, знание иностранных языков, возраст 25-30 лет, хорошее знание компьютера.
Всегда существует и сохраняет тенденцию к росту потребность в программистах и инженерах-компьютерщиках. Сегодня каждой без исключения фирме нужны компьютерное оснащение и современная оргтехника, которые необходимо разрабатывать, продавать, налаживать, обслуживать, ремонтировать и поддерживать в рабочем состоянии. Спрос на этих специалистов будет расти.
Такая же тенденция наблюдается и по отношению к специалистам в сфере телекоммуникаций, поскольку качественная связь, особенно с регионами, нужна большинству крупных предприятий, компаний и банков. Соответствующие работники требуются и фирмам — операторам сотовой связи.
Со стороны новых компаний наметился особый вид спроса — на менеджеров, которые могут полностью оснастить фирму компьютерным оборудованием, предоставить программное обеспечение, наладить системы охраны и различные виды теле- и радиосвязи. Но для того чтобы получить соответствующую работу, необходим как минимум пятилетний опыт работы по разработке программного обеспечения и совершенные профессиональные знания.
В условиях экономического подъема повышенным спросом на рынке труда пользуются:
□ специалисты, связанные с информационными технологиями, биотехнологиями, энергоснабжением, аудиторским контролем, управлением финансами и деятельностью в области налогообложения.
Рынку труда в зависимости от экономической ситуации (подъем экономики, спад, мировой финансовый кризис) требуются работники разных профессий и специальностей. Но требования, предъявляемые к ним со стороны работодателей, во многом схожи. Практически все работодатели хотят иметь специалистов с высшим образованием. Но главное условие — опыт работы на аналогичной должности не менее трех лет. Помимо этого, из дополнительных условий наиболее часты: знание иностранного языка (лучше — двух-трех), умение пользоваться компьютером, наличие водительских прав.
На российском рынке труда молодые люди (16-29 лет) представляют самую многочисленную группу среди официально зарегистрированных безработных. В основном это подростки и молодежь, получившие за время учебы определенные теоретические знания по избранной профессии, но не имеющие практических навыков. Среди этой возрастной группы высок процент соискателей, обладающих повышенной самооценкой и при этом не умеющих вести диалог с работодателем. Отказываясь от вакансий, молодые люди обычно ссылаются на низкую заработную плату и неподходящие условия труда; наибольшее число подобных отказов наблюдается среди выпускников высших учебных заведений.
Центры профконсультационной помощи. В связи с ситуацией на рынке труда учащимся необходима помощь при выборе профессии, определении профиля профессиональной деятельности с учетом их индивидуальных особенностей. С этой целью в городах организованы центры профконсультационной помощи.
Большинство центров работают по следующей схеме:
Профконсультации могут быть индивидуальными или групповыми, а по целевому признаку — справочно-информационными, диагностическими, медико-психологическими, корректирующими, развивающими, формирующими1.
Консультант центра по профессиональной ориентации не только снабдит вас полной и достоверной информацией, но и познакомит со способами получения нужных сведений: какие бывают справочники, как ими пользоваться, какие вопросы задавать специалистам и т. п. Для этого он проходит необходимую специальную теоретическую и практическую подготовку.
Виды профессионального образования
1. Считаете ли вы необходимым преподавание физики в медицинских учебных гт заведениях, а основ медицины — в инженерных?
2. Какое качество отличает образование в современном мире: светскость, общедоступность, многообразие путей получения или обязательность?
Образование бывает разным не только по содержанию — охвату учебных предметов и тем. Выделяют разные уровни и виды образования.
|
Виды образования |
Учебные заведения |
|
Начальное |
Профессиональные училища |
|
Среднее |
Средние специальные учебные заведения (колледжи, техникумы, училища) |
|
Высшее |
Высшие учебные заведения (институты, университеты, академии) |
|
Послевузовское |
Аспирантура, ординатура, адъюнктура, докторантура высших учебных заведений |
1 Учащиеся должны знать, что консультации по профессиональной ориентации проводятся только по их собственному желанию. Они имеют право отказаться от какого-либо вида работы с консультантом (тестирования, анкетирования и т. п.) без объяснения причин. Информация, полученная профконсультантом в процессе работы с клиентом, не подлежит разглашению (сознательному или случайному).
По уровню различают общее образование, которое вы получаете в школе, и профессиональное образование — то, которое вы пока только планируете приобрести для получения профессии.
Виды профессионального образования в России и реализующие его учебные заведения
Общее образование ставит задачу формирования общей культуры личности, ее адаптации к жизни в обществе, созданию основы для осознанного выбора и освоения профессиональных образовательных программ. Профессиональное образование имеет своей целью профессиональное развитие личности. Остановимся на видах и формах наиболее интересующего вас в недалекой перспективе — профессионального образования.
Начальное профессиональное образование необходимо для выполнения профессиональной деятельности рабочего или служащего в различных областях народного хозяйства. Приобрести его можно в образовательных учреждениях начального профессионального образования — профессионально-технических училищах (ПТУ) и иных училищах данного уровня. Срок обучения в профессиональных училищах на базе неполного среднего образования 3 года, на базе среднего образования — 1 год.
Среднее профессиональное образование служит для выполнения профессиональной деятельности специалиста средней квалификации (среднего звена) в различных областях народного хозяйства. Среднее профессиональное образование может быть получено в образовательных учреждениях среднего профессионального образования (средних специальных учебных заведениях), имеющих соответствующую лицензию, или на первой ступени образовательных учреждений высшего профессионального образования.
В средних специальных учебных заведениях готовят кадры почти по 500 специальностям. В них принимают выпускников 9 и 11 классов, с успехом прошедших вступительные экзамены. При хорошей успеваемости учащимся выплачивается стипендия. Срок обучения 2,5-5 лет в зависимости от сложности специальности и от того, после окончания какого класса (9 или 11) человек поступил учиться. Средние специальные учебные заведения, как и вузы, имеют дневную, вечернюю и заочную формы обучения12.
Для тех, кто имеет среднее (полное) общее или начальное профессиональное образование соответствующего профиля, закреплено право на получение среднего профессионального образования по сокращенным ускоренным программам.
Высшее профессиональное образование необходимо для высококвалифицированного, преимущественно умственного, труда в различных областях народного хозяйства. Получить его можно в высших учебных заведениях, имеющих государственную аккредитацию (университеты, академии, институты). В вузы принимаются лица, имеющие полное среднее образование, успешно сдавшие вступительные экзамены и прошедшие по конкурсу. Для лиц, имеющих среднее профессиональное образование соответствующего профиля, допускается (по решению ученого совета вуза) получение высшего профессионального образования по сокращенной или ускоренной программе.
Лицам, по тем или иным причинам не закончившим вуз, выдается справка о неоконченном высшем образовании. Гражданам Российской Федерации гарантируется получение на конкурсной основе бесплатного высшего образования, если это образование они получают впервые. Получение второго высшего образования и обучение в группах, которые формируются сверх установленного плана приема в вуз, осуществляется на платной основе.
Послевузовское профессиональное образование предоставляет возможность повышения уровня образования, научной и педагогической квалификации на базе высшего профессионального образования в аспирантуре, ординатуре, адъюнктуре и докторантуре, создаваемых в высших учебных заведениях.
§ 5 Трудоустройство. С чего начать?
1. Можно ли считать разработку жизненных и профессиональных планов про- Г1 ектированием?
2. Как вы думаете, чем является осмысленный выбор своей будущей профессии? Осуществлением заданного алгоритма? Случайным процессом? Творческим актом? Предписанием общества?
Профессиональное резюме
Поговорим о грядущем трудоустройстве, может быть, несколько забегая вперед, в то время, когда ваш багаж общего среднего образования существенно утяжелится добротным профессиональным образованием. Это тем более уместно, поскольку многие молодые люди сегодня стремятся сочетать учебу с работой. Если вы определили сферу деятельности, в которой можете предложить себя в качестве работника, то начинайте действовать — составьте свое профессиональное резюме.
Профессиональное резюме (от франц. rexyme — краткое изложение речи, статьи, краткий вывод) — это краткая информация о себе как о специалисте, включающая данные об образовании, специальности и квалификации, трудовом стаже, а также о цели поиска работы.
Плавная задача — привлечь к себе внимание работодателя, создать у него благоприятное впечатление о вас и получить приглашение на личную встречу с ним или его представителем. При встрече с соискателем резюме помогает работодателю быстро сориентироваться, с каким специалистом он беседует.
Строгих правил составления резюме нет, но существует порядок, что именно должно быть отражено и в какой последовательности. Если резюме составляется впервые, рекомендуется вначале заполнить его начерно, а потом переписать.
Начинать составление резюме необходимо с указания полных фамилии, имени, отчества. Далее следует указать общие данные, а именно:
После этого переходим к информации об образовании. Как правило, в обратном хронологическом порядке перечисляются все учебные заведения и курсы, где приходилось учиться.
Как располагать текст на листе?
Сам лист должен быть стандартных размеров — формат А 4 — 210 х 297 см.
Вверху следует указать вакансию.
Места, где вы проходили обучение и трудились, пронумеруйте и выделите.
Эффективное резюме должно быть составлено так, чтобы коротко сказать о многом, и нацелено на работу, которую вы хотите получить.
При составлении резюме следует использовать активные глаголы: управлять, руководить, помогать, организовывать, оценивать, планировать, проектировать.
Избегайте непонятных сокращений, длинных фраз, выделите обязательно заголовки разделов.
Если есть доступ к компьютеру, аккуратно наберите текст, проверьте орфографию и, прежде чем направить резюме адресату, покажите кому-нибудь, чье мнение для вас авторитетно.
Старайтесь уместить все на одном листе.
Ниже приведен пример профессионального резюме.
Образование:
Опыт работы:
С августа 1997 года по настоящее время заместитель генерального директора ОАО «Брянский машиностроительный завод», имею опыт заключения договоров, ведения переговоров с иностранными партнерами, руководства коллективами.
1995—1997 гг. — экономист Брянского машиностроительного завода.
1991— 1995 гг. — юрист юридического отдела Брянского машиностроительного завода.
Дополнительная информация:
Пользователь ПК: Word, Excel, 1С-бухгалтерия.
Иностранные языки: английский, немецкий свободно.
Имею водительские права (стаж вождения 4 года).
В свободное время увлекаюсь спортом, читаю зарубежную литературу в оригинале.
Ожидаемый уровень оплаты ... рублей.
Если вы еще не наметили ту конкретную организацию, в которой хотите работать, вы можете поместить свое резюме на информационных сайтах в Интернете. Сегодня все большее количество людей находит себе работу, используя возможности глобальной электронной сети.
Формы самопрезентации
для профессионального образования
и трудоустройства
Одной из причин, затрудняющей поиск работы и трудоустройство, является невладение правилами и методами самостоятельного поиска работы, неумение вести деловую беседу.
Приведем перечень наиболее вероятных причин, по которым работодатели обычно отказывают людям, претендующим на вакантные рабочие места (Ф.С. Эндикот — директор службы трудоустройства, Бостон, США). Познакомьтесь с ним и задумайтесь
Жалкий внешний вид.
Манеры всезнайки.
Отсутствие плана карьеры, четких целей и задач.
Недостаток искренности и уравновешенности.
Отсутствие интереса и энтузиазма.
Чрезмерная концентрация на деньгах: заинтересованность только в более высокой оплате.
Низкая успеваемость во время учебы.
Нежелание начать снизу: ожидание слишком многого и слишком быстро.
Недостаток такта.
Недостаточная вежливость.
Выраженное нежелание учиться.
Трения с родителями.
Невежливое обращение.
Отсутствие целеустремленности (просто поиск местечка).
Желание получить работу на короткое время.
Отсутствие чувства юмора.
Недостаточность знаний по специальности.
Несамостоятельность (решения принимают родители).
Неспособность воспринимать критику.
Отсутствие понимания ценности опыта.
Успешность трудоустройства зависит не только от умения найти подходящую вакансию, но и от способности убедить работодателя в том, что именно вы являетесь наилучшим кандидатом на данное рабочее место. Для этого прежде всего необходимо владение технологией самопрезентации.
Специалисты утверждают, что первоначальное впечатление о человеке, которое если не определяет, то накладывает существенный отпечаток на его последующее восприятие, формируется в первые 5-10 минут общения с ним. Это время, отведенное кандидату, для создания своего положительного имиджа. Здесь важно все: мимика, жесты, осанка, умение держать
дистанцию, грамотная и уважительная речь, аккуратная и соответствующая ситуации одежда.
Один из способов самопрезентации — автобиография — это полные сведения о вас, представляющие профессиональный интерес именно для того работодателя, к которому ее направляют.
Ниже представлена наиболее распространенная схема написания автобиографии.
АВТОБИОГРАФИЯ
Фамилия, имя, отчество.
Дата и место рождения.
Семейное положение.
Образование. Укажите, какие учебные заведения, где и когда вы окончили, а также и те, где вы какое-то время (с такую-то по такую-то дату) учились; можно отметить успешность результатов своего профессионального обучения, если это соответствует истине.
Специальность по образованию. Укажите все дипломы и свидетельства, которые вы имеете.
Опыт работы. Укажите, какого рода работой вам приходилось заниматься, в каких организациях, на каких должностях и в течение какого времени.
Награды. Стоит перечислить знаки отличия, рекомендации, грамоты, дипломы победителей конкурса и т. п., которых вы были удостоены.
Дополнительная информация. Можно указать любые сведения, которые представят вас в выгодном свете, например о своих увлечениях, связанных с ними умениях и навыках, об участии в общественной жизни и пр. Уместно перечислить свои сильные стороны в качестве работника.
Самопрезентация начинается с посещения организации, где планируется найти вакантное рабочее место.
Посещение организации — это достаточно оперативный способ трудоустройства, особенно на малых предприятиях, где директор или владелец может без лишних формальностей принять решение о приеме на работу.
Существует ряд правил, которые необходимо учитывать при самопрезентации.
1 ГРЭС — государственная районная электростанция высокой мощности, вырабатывающая
2 Вторичные леса — образовавшиеся после вырубки пионерного леса молодые леса, еще не достигшие уровня, при котором они в полной мере включаются в поддержание устойчиво го состояния биосферы.
3 Фреон — хлор-, фтор- и бромсодержащие углеводороды, применяющиеся в качестве хлад агентов и растворителей в холодильниках, кондиционерах, аэрозолях.
4 Кислотные дожди — все виды метеорологических осадков, в которых отмечается пониже ние рН из-за загрязнения воздуха кислотными оксидами.
5 Продовольственная безопасность — обеспеченность основными продуктами за счет внут реннего аграрного производства страны, без зависимости от импорта.
6 Конструкция — наглядно представленная система способов соединения и взаимодействия частей изделия, а также материал, из которого эти части должны быть изготовлены.
7 Эврика! (от греч.heureka — я нашел) — междометие, выражающее радость, удовлетворение по поводу пришедшей в голову удачной мысли, открытия. Согласно преданию восклицание Архимеда при открытии им основного закона гидростатики.
8
9
10
11 Объективно новое — все то, чего не было в истории человечества. Субъективно новое — является новым для данного человека или группы людей (например, перенос известных ме тодов работы в новые условия, включение в свою деятельность новых средств, способов и приемов, расширение границ функционирования и многое другое).
12 С учетом потребностей и возможностей обучающегося образовательные программы могут осваиваться в трех разных формах: в очной, очно-заочной (вечерней) и заочной, а также в форме экстерната. Форма получения образования — это способ организации деятельно сти человека по освоению образовательных программ.