О технологическом алгоритме

Информация ниже не требует каких-либо научных доказательств, так как все рассуждения основаны на принципе очевидности ситуации и желании добиться технологического суверенитета в сфере проектирования промышленных технологий. 

Первая очевидность: при проектировании технологического процесса основным инструментом технолога являются зарубежные системы автоматического проектирования (CAD, CAM, CAE, CAPP, CAAP и т. д.) с типовыми вариантами технических решений и библиотекой на базе «Классификатора технологических операций машиностроения и приборостроения» 1985 года. Итогом проектирования с использованием таких САПР на предприятиях остается не математический код технологии на листе формата А4, а «вагон» конструкторско-технологической документации, которую технологи ежегодно проверяют на предмет годности к использованию. 

Эйфория от зарубежных систем постепенно уходит, и всё более отчетливо проявляются три негативных последствия навязанного извне алгоритма проектирования:

– высокая зависимость производств от единственных поставщиков оборудования, инструмента, сырья и материалов (95% закупок производится за рубежом);

– отсутствие авторского сопровождения и прекращение обновления программного обеспечения формируют угрозу «технологического забвения» того, что куплено, скопировано и приобретено, а не создано своими руками;

– автоматический перенос в каждую новую технологию прежних источников затрат, опасностей и издержек. 

Вторая очевидность: каждый технолог и проектант может подтвердить, а ученый-исследователь – понять и осознать, что алгоритм любой деятельности человека в окружающем его пространстве включает всего два действия: «приблизить» и «удалить». Это не просто инстинкты от ощущений и не бессознательные побуждения организма, которые заставляют его что-то делать. Есть подозрение, что именно эти два действия являются базовыми для всех живых организмов, обитающих на Земле, и наверняка эволюционно запечатлены в структуре ДНК в качестве врожденных образов удовлетворения потребностей. 

Именно «берущие» и «отдающие» функции руки, ноги, лапы, крыла, плавника, клешни, клюва, языка и т. д. обеспечивают существование живых организмов на Земле. Это означает, что за алгоритм мы можем принять последовательность действий, направленных на выполнение объектом своих врожденных функций брать и отдавать.

Перечисленные очевидности наталкивают на мысль о создании алгоритма работы технической системы, аналогичного тому, что создан природой. 

Чтобы это сделать сегодня, нам требуется понимать смысловые функции машины и знать количественные значения действий машины с веществом (предметом, объектом). 

Пока нам известны две смысловые функции: машина может «перемещать» (т. е. перерабатывать исходные материалы из одного состояния в другое за минимальное количество действий) и «формировать» свойства продукта. Что касается базовых действий машины с веществом, то их может быть не более восьми: «приблизить», «удалить (отдалить)», «соединить», «разделить», «объединить», «разъединить», «сохранить» и «разрушить». 

Если это так, то при проектировании технологического процесса мы можем использовать классификатор технологических операций в качестве справочника, а не как единственный вариант выбора способа или метода обработки детали или синтеза продукта. Для проектирования технологии достаточно использовать математический образ действия рабочего органа машины (см. таблицу). 

Получается, что для разработки технологического процесса 21-го века проектанту достаточно иметь не перечень стандартных решений прошлого века, а только математический образ (модель исполнения) будущей операции с соответствующими ограничениями и количественными параметрами движения.  

У проектанта появляется возможность расширить поле своих творческих возможностей, думать самостоятельно и генерировать не одно, а множество вариантов технических решений. 

Важным условием для реализации такого алгоритма проектирования является грамотно написанное техническое задание на проектирование технологии. От заказчика требуется:

– количественная информация о функциях исходного сырья и образах тех машин, которые нужны для его переработки в продукт с минимальными ресурсами. Только при таких требованиях ТЗ можно исключить зависимости от единственных поставщиков сырья, материалов и инструментов;

– раскрытие смысловой функции «перемещения» для исключения затратных и опасных действий. Проектанту требуется знать скорость, время и путь перемещения предмета. Эти три параметра позволяют учесть все виды перемещения рабочих органов станков, роботов, машин и даже живых организмов: линейные (поступательные), вращательные, колебательные, повторяющиеся, однократные, прерывистые (импульсные), составные и комбинированные. При этом сам предмет не ограничивается только материальными объектами, обладающими формой. Количественная информация должна предоставляться и по объектам без границ (электрические, радиационные, тепловые, магнитные поля);

– раскрытие особенностей смысловой функции «формообразования» продукта. Здесь достаточно лишь классифицировать свойства продукта по признаку его поведения при нагрузках на его структуру: активное или пассивное. Если активные объекты при переработке меняют свои свойства даже при сохранении формы поверхностных и объемных границ, то пассивные наоборот, подчиняясь нагрузкам, сохраняют свои исходные свойства, не изменяя формы. К сожалению, в существующих справочниках по материалам у нас нет данных о поведении материалов и химических соединений при различных нагрузках, в том числе мы не знаем те пороговые значения, при которых процесс их разрушения или разложения уже невозможно остановить. Поэтому процесс проектирования новых технологий, естественно, потребует проведения дополнительных исследований с целью раскрытия зависимостей свойств материалов от их структуры;

– сформировать требования к контролю технологических действий. Так как процесс выполнения всех операций и их результат человек контролирует с помощью органов зрения, слуха, обоняния и осязания, то для нейтрализации возможных источников опасности, издержек и производственных затрат было бы правильным отразить места установки и режим работы соответствующих четырех типов сенсоров и датчиков. На какой-то операции сенсоры не понадобятся вовсе, а на другой потребуется полная информация по всем четырем параметрам в постоянном режиме. 

Важно не бездумно следовать устаревшим требованиям ЕСТД, ЕСКД и ИСО, а установить единое для всех правило: при проектировании каждого продукта с новыми свойствами и функциями одновременно должна проектироваться и новая технология, в структуре которой не будет источников, генерирующих затраты и опасности. 

Возможно, что при этом сам процесс проектирования потребует не просто инженера-проектировщика, а проектную команду. Несомненно, в ее составе обязательно должны быть математик, физик, химик, кибернетик, технолог, материаловед и конструктор. Главным итогом творческой работы команды будет рациональность и полезность созданного технологического процесса, а эксплуатация такой технологии не будут иметь негативных последствий. 

Начинать надо с создания обучающего (игрового) варианта алгоритма проектирования хозяйственного процесса производства продуктов, чтобы обеспечить потребности конкретных регионов страны на основе местных ресурсов с реальными сценарными ситуациями. 

Процесс пошел.