Основы отраслевых технологий_1-2. 1 отраслевое производство исходные понятия и их определения известии три формы общественного разделения труда

1.2. СУЩНОСТЬ МАШИН
Машины в производстве и во многих других сферах практи­ческой деятельности людей — основная движущая сила (в пря­мом смысле данного суждения). Они по справедливости призна­ны не только базовыми элементами любого производства и эко­номики в целом, но и основной частью материальной культуры общества.

Машины были, есть и будут важнейшей целью, главным при­знаком и мерилом цивилизации, а также источником и вопло­щением прогресса сообщества людей. Поэтому знания о маши­нах не только интересны, но и необходимы широкому кругу спе­циалистов. Так, например, инженеры (конструкторы и техноло­ги) изучают машины преимущественно с технической стороны. Для них первостепенное значение имеют принцип действия, уст­ройство, кинематика и динамика деталей, механизмов и машин в целом, сами детали машин, технологии материалов и процессов машиностроения и т. д.

Машины выполняют определенную социальную функцию, и это углубленно изучают социологи. Влияние машин на среду обитания, здоровье людей, на формирование мировоззрения и психологию изучают соответствующие специалисты.

В области макроэкономики машины рассматриваются как эле­менты средств производства. В области микроэкономики пред­приятий и в конкретной экономике производства товаров и услуг машины уже рассматриваются подробнее и как вполне опреде­ленные источники экономических эффектов. Поэтому здесь тре­буется более детальное рассмотрение и изучение производствен­ных возможностей и функций машин, их сущности, работоспо­собности, производительности, себестоимости, цены и т. д.

Известно, что все экономисты производственной и коммерчес­кой деятельности, в частности инженеры-экономисты, а также эко­номисты-менеджеры по роду своей профессиональной деятельнос­ти находятся на границе между чисто техническим миром и коммерческой областью. Граница эта не является четкой. Она скорее представляется в виде достаточно широкой полосы, которая уг­лубляется то в область техники и технологии, то далеко ухо­дит в область коммерческой и иной экономической деятельнос­ти, Специалистам, работающим в сфере производства товаров и услуг, необходимо взаимодействовать (чаще опосредованно) о главной движущей силой и основными средствами производ­стве — машинами. Незнание или недостаточное знание основ экономических наук может зачастую приводить к грубейшим ошиб­кам и в экономике. Поэтому всем специалистам, особенно организаторам и руководителям производств, необходимо хорошо ориен­тироваться в достижениях, в существующих проблемах и мето­дах принятия оптимальных технико-экономических, управленчес­ких и других решений на стадиях проектирования и конструиро­вания, изготовления, реализации (продажи и купли), а также эксплуатации машин.

На Руси этот термин появился в петровские времена вместе с водоподъемной паровой машиной, в которой пар своим давле­нием действовал непосредственно на поверхность откачиваемой воды, заставляя ее подниматься вверх по вертикальной трубе. Эта машина, приобретенная в Англии, была установлена в Лет­нем саду в Санкт-Петербурге.

Известно, например, что в 1823 г. в книге «Записки о приложе­нии начал механики к исчислению действия некоторых машин, наиболее употребительных» русский профессор Петербургского университета, академик Д. С. Чижов писал, что «машина есть со­вокупление движимых частей, из которых одни принимают дей­ствие движителя, другие же, изменив скорость и направление оно­го, передают тем частям, которые должны производить полезное действие, т. е. действие, для которого машина устроена».

Первоначально латинское слово machina обозначало устрой­ство для ведения войн, недаром древнегреческий корень махэ пе­реводится как борьба, битва, сражение. Чтобы понять и сформу­лировать основное содержание изучаемого объекта, т. е. чтобы дать определение сущности, например, машин, необходимо, следуя за­конам логики, вначале указать наиболее общий признак (род) определяемого, а затем перечислить его основные и тоже общие отличительные (видовые) особенности.

Итак, машина — это действительно нечто искусственное, мате­риальное, т. е. сделанное людьми, называется изделием. Следова­тельно, любая машина есть изделие, но очевидно, что не всякое изделие есть машина.

Любая машина относится к области техники и поэтому явля­ется техническим изделием.

Активная преобразующая функция заложена в машину изна­чально: выполнение работ, облегчающих или заменяющих труд человека, что является одним из основных факторов, характеризующих машину как активного участника (наряду с человеком) производственных и других процессов жизнедеятельности людей.

Уникальное свойство машины преобразовывать скрытую по­тенциальную или действующую, но бесполезную, энергию в по­лезную энергию или работу — основная специфическая особен­ность машины в отличие от механизма или инструмента. Напри­мер, в производственных аппаратах (сепараторы, автоклавы и др.) происходит работа по преобразованию веществ с поглощением или выделением тепловой энергии. В аппаратах физико-химической переработки нефти получают такие материалы как бен-ВНН, лигроин, керосин, газойль, мазут, смазочные масла и далее пластмассы, каучук, резину и т. д. Преобразующая работа в аппа­ратах происходит как бы «сама собой», в результате созданных условий для осуществления рабочего процесса — реакции разде­ления нефти на составляющие фракции. Основное свойство ма­шин исполнять (осуществлять, выполнять) работу закрепилось в образном выражении известного французского ученого С. Кар-но: «Машина — это работник из железа и стали».

Итак, по результатам выполненного анализа сущности машин можно сделать следующий вывод.

Машина — это техническое изделие, работа которого по­средством преобразования вещества, энергии, силы, движения и информации частично или почти полностью заменяет, облег­чает и приумножает физический и умственный труд человека.

Заметим, однако, что данное нами определение общего поня­тия о машине может быть улучшено и не исключает собой дру­гих более частных определений, касающихся отдельных видов машин, например, энергетических, транспортных, сельскохозяй­ственных, военных и др. В литературе существуют также опреде­ления понятия машины, данные с позиций анализа кинематики ее деталей, узлов и машины в целом, а также с точки зрения осо­бенностей устройств машин и т. п. Но эти частные определения машин нужны при изучении специальных вопросов, отдельных частей, разделов и проблем науки о машинах.
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН
В зависимости от функционального назначения все машины классифицируют по роду, классу, виду, типу и типоразмерам.

1. 
   Род машин — это совокупность машин, применяемых в той или иной отрасли производства, которые характеризуются общ­ностью выполняемых функций, технологических процессов и тех­нических принципов их действия, а также общностью особеннос­тей производственного процесса в котором эти машины исполь­зуются (сельскохозяйственные, автотранспортные машины, метал­лообрабатывающие станки, энергетические установки, и т.п.).
   
2. 
   Класс машин — это машины определенного рода, отличаю­щиеся характером выполняемой работы и предназначенных для выполнения специальных работ в определенной области произ­водства. Класс машин характеризуется общностью более узкого эксплуатационного назначения, чем род машин, и сходством от­дельных показателей производственного процесса. Например, классом сельскохозяйственных машин являются почвообраба­тывающие или зерноуборочные машины. Отдельным классом считаются испытательные машины для определения механичес­ких характеристик материалов или изделий (деталей, узлов, кон­струкций или машин в целом).
   

3. 
   Группа машин — это часть машин данного класса, предна­значенная для выполнения определенных специфических работ от­расли.
   
4. 
   Вид машин, входящих в определенную группу, и отличают некоторые технические признаки. Например, можно выделить пропашные, тяжелые промышленные и др. виды тракторов.
   
5. 
   Разновидность машин — это есть определенного вида маши­ны, характеризуемые общностью непосредственного эксплуатаци­онного назначения, особенностью конструкций и существенным сходством всех основных стадий производственного процесса их работы. Примером разновидности обрабатывающих машин являются станки.
   
6. 
   Тип машины — машины определенного вида или группы. Однотипные машины обычно взаимозаменяемы, так как облада­ют одинаковыми особенностями конструкции.
   
7. 
   Типоразмеры машины — это машины определенного типа, отличающиеся параметрами некоторых технических характери­стик.
   

Классификация машин по вышеперечисленным признакам является основой для анализа отраслевой дифференциации, а так­же для оценки уровня предметной (по готовым машинам) и тех­нологической специализации производств.

Для организации и эффективного управления производством, а также для сбыта и приобретения машин, большое значение имеет классификация машин по их техническим признакам или прин­ципам действия, зависящим от источника потребляемой для ра­боты энергии и от конструкции машин. Многие машины незави­симо от их назначения объединены общими физико-технически­ми принципами, лежащими в основе их конструкции и действий. Это, например, машины, построенные на использовании законов оптики (оптико-механические изделия), электрической энергии (электрогенераторы и электрические двигатели), энергии движе­ния воды (гидромашины), атомной энергии (атомные энергети­ческие установки)и т. п.

В зависимости от характера работы, для которой предназначе­ны машины, их разделяют на следующие классы.

1. Машины-орудия или станки, которые служат для измене­ния формы, размеров и физического состояния тел (токарные, фрезерные, сверлильные или строгальные станки, ткацкие или швейные машины и т, п.).

2. 
   Машины-двигатели часто называемые моторами, вырабатывают механическую энергию путем преобразования какого-либо иного вида природной энергии (электромотор, паровая машрина, двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.).
   
3. 
   Транспортирующие машины перемещают физические тела, используя энергию, получаемую от двигателя (автомобиль, самолет, лифт, мостовой кран, вентилятор, насос и др.).
   

4. Машины-генераторы вырабатывают необходимый вид энер­гии путем преобразования механической энергии, соединенного с генератором двигателя (генераторы электрической энергии, ком­прессоры, холодильные машины и т. п.).

Различают простые и сложные машины. Простые машины выполняют работу непосредственно, исполь­зуя природную энергию, т. е. не видоизменяя ее. Это, например, ветряные и водяные мельницы, аэростаты и некоторые другие машины. Современные машины обычно являются сложными, так как они состоят из сочетания, например, машины-двигателя (мотора), преобразующего и передающего движение механизма (трансмис­сии) и орудия труда (исполнительного органа), которым произво­дится работа.

Существует множество сложных составных машин. Объеди­нение машины-двигателя с машиной-потребителем механичес­кой энергии называют машинным агрегатом.

Машины технологического назначения, в которых необходи­мые операции выполняются самостоятельно, а контроль и уп­равление технологическим процессом осуществляет человек, на­зывают полуавтоматами. Автоматами называют машины, ме­ханизмы которых выполняют межоперационный контроль па­раметров технологического процесса. Автомат может реагиро­вать на отклонения работы машины от нормы и соответственно корректирует режим ее работы, а также, если необходимо, оста­навливает машину. Комплексы машин с подобными автомати­ческими свойствами называются автоматическими поточны­ми линиями.
1.4. ЖИЗНЕННЫЕ ЦИКЛЫ МАШИН
Различают три, несколько отличных друг от друга, жизненных цикла машины. В первом случае под жизненным циклом машины как изде­лия понимают весь период ее производства и дальнейшего суще­ствования.

Жизненный цикл производства однотипных машин начина­ется с подготовки производства. Далее следует этап освоения и на­чала промышленного производства, затем идет этап увеличения объема производства. Последующий этап устойчивого выпуска машин характеризуется наибольшим экономическим эффектом. Длительность этого этапа наибольшая. Потом наступает период падения сбыта и выпуска машин. Завершает жизненный цикл производства машин этап снятия с производства.

Жизненный цикл машины как товара начинается с оконча­нием ее изготовления и завершается с утратой необходимых потребительских свойств. Важнейшим этапом этого жизненного цикла является этап реализации, включающий хранение, транс­портировку, монтаж, запуск и отладку машины.

Названные выше жизненные циклы учитываются при иссле­дованиях организационных вопросов изготовления, распределе­ния, эксплуатации, утилизации и т. д.
1.5. ВАЖНЕЙШИЕ БЛОКИ МАШИНЫ
Любая машина имеет вполне определенный набор основ­ных функциональных частей (блоков). В данном случае под тер­мином блок понимается часть машины, представляющая собой группу функционально объединенных элементов. Структура — это общее, качественно определенное и относительно устойчивое строение рассматриваемого объекта (в нашем рассмотрении — машины). Современные наиболее распространенные машины, выполня­ющие механическую работу, включают следующие структурные составляющие.

1. Важной частью машины является рабочий (исполнительный) орган, которым машина выполняет полезную для нас работу. Ут­верждается, что все остальные части машины — двигатель, переда­точный механизм и устройства управления работой — второсте­пенны, так как предназначены для того, чтобы рабочий орган мог выполнять необходимые движения и передавать нужные усилия.

Понятие рабочий орган имеет больший объем и содержание, чем понятие орудие. Так, например, рабочим органом токарного станка является шпиндель, на котором установлен патрон для крепления детали, и суппорт, перемещающий резец во время ра­боты. В данном случае орудием работы машины (токарного стан­ка), входящим в состав рабочего органа и непосредственно воз­действующим на обрабатываемое тело, является резец.

2. Двигатель, приводящий в движение рабочий орган.

3. Передаточный механизм (трансмиссия) служит для преоб­разования и передачи движения от двигателя к рабочему органу машинах механического действия.

4. Управляющие устройства, служащие для управления рабо­той машины.

5. Наконец, все вышеперечисленные части машины соединя­ются воедино. Для этого у каждой машины имеется рама (корпус).

Однако отметим еще раз, что изложенное выше о составных частях машин относится к машинам механического действия. Но мы знаем, что существуют машины, воздействующие на мате­риальные объекты химическими, электрическими, электрофизи­ческими (электроискровыми), светолучевыми (лазеры), электрохимическими, магнитными, электромагнитными и другими способами. С другой стороны, существуют машины, производящие работу не с материальными объектами, а с теми или иными процессами внеш­него для них мира. Это энергетические машины, преобразующие и производящие необходимую нам энергию, а также управляющие машины сложных технических систем и различные ЭВМ. Ясно, что структура машин, выполняющих не только механическую работу или выполняющих немеханическую работу, имеет значимое, но не принципиально важное отличие от структуры машин, осуществля­ющих механическую работу. Значит, можно и нужно выявить ос­новные блоки (важнейшие и непременные части) любых машин и установить их взаимосвязь (структуру).

Вначале перечислим основные блоки машины, независимо от ее принципа действия и устройства. Первым, центральным и предопределяющим сущность маши­ны является, по-видимому, блок преобразования энергии в необ­ходимые для осуществления работы формы движения матери­альных орудий машины. Далее следует назвать блок приема внеш­ней энергии или энергоносителей, а также блок приема информа­ции, ее преобразования и передачи управляющих воздействий на все другие блоки машины. Преобразованная в главном орга­не (блоке) машины энергия той или иной формы движения мате­рии передается специальными устройствами (блоком устройств) исполнительному (рабочему) органу, который в своем составе име­ет приемник объекта работы и устройство, обеспечивающее выда­чу готовой продукции (результата работы машины).
1.6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И СОЦИАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ МАШИН
Термином экономика обозначают практическую (реальную) эко­номику и экономическую науку. Практическая экономика — это совокупность видов хозяйст­венной деятельности людей по производству, распределению и по­треблению товаров и услуг.

Экономика как наука, изучающая реальную экономику, анали­зирует и определяет, какими способами общество при ограниченно­сти ресурсов производит, распределяет и потребляет товарную про­дукцию.

Для того, чтобы охарактеризовать экономическое значение ма­шин, мы должны рассмотреть роль, основные функции машин в практической (реальной) экономике.

Машины как искусственные средства производства товаров и услуг, создаваемые для облегчения или замены человеческого тру­да силами природы значительно влияют на все процессы, как в сфере производства, так и в двух других сферах экономики.

Машина— продукт про­мышленного производства. Ф. Энгельс, рассматривая стоимостное соотношение затрат на развитие науки и результатов от ее материального воплощения в виде машин, отмечал, что «работа в об­ласти науки окупается также и материально... только один такой плод науки, как паровая машина Дж. Уатта, принес миру за первые пятьдесят лет своего существования больше, чем мир с самого начала затратил на развитие науки». Паровая машина Дж. Уат­та именно благодаря большой экономичности, получила в конце XVIII в. широкое распространение и сыграла большую роль в пе­реходе к машинному способу производства в основных отраслях хозяйственной деятельности людей. Появление электрических машин тоже имело не меньшее экономическое значение. Перечис­ление высокоэффективных машин можно было бы продолжить. Но нет сомнений в том, что машины действительно на много уве­личивают мощность и производительность труда людей.

Первоначально машины делали вручную, поэтому их изготовле­ние обходилось очень дорого. Кроме того, машин было мало и бы­ли они маломощны и недолговечны. Эти проблемы в основном были решены с развитием машиностроения и металлургической промышленности.

Необходимость в новых видах энергии для производства и экс­плуатации машин послужила стимулом в поиске и переработ­ке нефти в более эффективные виды горючего (керосин, бензин). Потребности машиностроения и других отраслей привели к ус­коренному развитию промышленного производства электричес­кой энергии и электрических машин. Поэтому в цикле общей технической подготовки специалистов для любого производства преимущественное внимание уделяют машиноведению и вопро­сам организации машиностроения.

Экономическая эффективность машин зависит от их произво­дительности, а также от стоимости и затрат при эксплуатации. Основным показателем производительности, например, машины-двигателя является выходная мощность, т. е. количество механи­ческой работы, которую выполняет машина за единицу времени. Для машин, преобразующих энергию, единицей продукции яв­ляется удельная энергия, вырабатываемая машиной, напри­мер, за один час. Для транспортных машин единицей измерения их работы является тонно-километр.

Ниже приведены основные требования, которым должна, по воз­можности, удовлетворять любая машина.

1. 
   Стоимость машины не должна быть высокой, это обычно достигается простотой конструкции, технологичностью изготов­ления и уменьшением материалоемкости машин.
   
2. 
   Машина должна быть достаточно мощной и высокопроиз­водительной (быстродействующей), что усложняет ее конструк­цию и повышает стоимость.
   
3. 
   Машина должна быть прочной и долговечной.
   
4. 
   Коэффициент полезного действия (КПД) машин должен быть по возможности высоким, что зависит от принципа действия, уст­ройства и потребляемой энергии, составляющих сущность машин. При этом большое влияние на КПД имеет точность (качество) изготовления различных деталей и частей, а также уменьшение трения в машине.
   
5. 
   Машина должна работать в полуавтоматическом или авто­матическом режимах для сокращения труда людей при ее экс­плуатации. Однако это требование усложняет ее, что приво­дит к снижению надежности работы и повышению стоимости.
   
6. 
   Расход материалов при работе машины должен быть мини­мальным.
   

7. Безотказность и безаварийность, а также ремонтопригод­ность, - это тоже требования, снижающие затраты при производ­стве единицы продукции за заданное (короткое) время и за га­рантированный (или весь) срок службы машины.

Очевидно, что выполнение одних требований ухудшает другие экономические характеристики машин. Поэтому вопрос о каче­стве и выборе машины для производства определенных работ решается методом определения общего показателя себестоимос­ти единицы производимого машиной продукта. Та машина луч­ше, единица продукта которой стоит меньше, а работает она быст­ро, долго и безопасно.

Существуют и другие требования к машинам. Например, тре­бования экологичности, безопасности и др. тоже имеют эконо­мический аспект. Все это в совокупности делает машину одним из основных объектов изучения не только машиноведения, но и со­ответствующих разделов экономической науки, а также практи­ки организации производств.

  1   2