Технологическая операция
Считается, что операция — это «законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими».
Термин прижился в начале 20-го века, когда машинное производство и конвейерная система организации работы потребовали ее учета и нормирования. В определении практически нет ничего полезного для понимания цели операции и ее роли в структуре производственной системы.
Сегодня термин «операция» превратился еще и в индикатор масштаба технологического процесса: чем больше количество операций, тем сложнее производство (Туровец О. Г., Родионов В. Б., Бухалков М.И. «Организация производства и управление предприятием», ИД «ИНФРА-М», 2007).
Если обратиться к классификатору технологических операций (1987 год), то окажется, что только для машиностроительных отраслей промышленности существует более 9 000 операций. Причем более 70% этих операций имеют не один, а множество методов и способов выполнения.
Например, операция «очистка» может быть выполнена 11 способами, операцию «сушка» можно выполнить 9 способами, а контрольных операций насчитывается около 200 видов.
Все учебники и техническая литература проповедуют тезис о том, что в технологическом процессе кроме простых базовых действий «соединение-разъединение» должно быть еще очень много разных обслуживающих, заготовительных, контрольных и других операций.
В конце 20-го века технологические операции разделили на «фиктивные» и «реальные». К первым отнесли те операции, которые не требуют затрат времени и ресурсов, но показывают зависимость между начальными и конечными событиями. К реальным операциям отнесли те, которые требуют затрат времени и ресурсов, имея зависимость между двумя событиями. Кроме них, выделили еще операции, вызывающие задержку в процессе — это операции «ожидания», а также операции, выполняемые параллельно — «параллельные операции».
Результатом такой науки являются производственные системы, в которых на одну базовую операцию, например, смешения компонентов, требуется более 90% вспомогательных, подготовительных и дополнительных операций. По сути, любая такая технология становится затратной и опасной, так как при каждой операции неизбежны издержки, потери времени и сырья, поломки и остановки процесса. При всем многообразии технологических операций их научной основой неизменно остаются до конца не познанные физико-химические процессы соединения и разъединения веществ и деталей. Пока всё, что создано, работает, но через множество промежуточных стадий, с неконтролируемым выделением тепла, фиксированной производительностью и огромными массами невозвратных отходов.
В этой связи проектант в процессе поиска технических решений при проектировании каждой технологической операции должен исходить из принципа «без посредников».
Технологические операции, как простые действия элементов системы «человек-машина», должны быть рациональными, т. е. не генерировать затраты и опасности вообще.
Цель технологического проектирования как раз и заключается в том, чтобы максимально использовать способности человека и возможности технических систем для исключения из алгоритма промежуточных (нерациональных) действий.
Еще в начале 20-го века русский мыслитель А. Богданов приводил множество примеров, доказывающих, что первичным актом при производстве продукта всегда будет «соединение», а операция «разделение» всегда вторична. Совершенно самостоятельного акта разделения, без первичной операции «соединения», быть не может.
Наличие «ответной» реакции объекта на первичное воздействие есть главный признак технологической операции, который должен пониматься, признаваться и учитываться при ее проектировании. А это дает возможность планировать вторичные действия, инициировать их, контролировать, регулировать или защищаться.
Современные научные успехи в области кибернетики, материаловедения, биологии и энергетики позволяют успешно решать подобные проектные задачи путем синхронизации всех технологических действий в производственной зоне с теми событиями, которые происходят в окружении технического комплекса. Появляется реальная возможность исключения посреднических операций, связанных с хранением, транспортированием, измельчением, сушкой сырья, чисткой оборудования, отбором проб, контролем характеристик и утилизацией отходов.
При таком проектном подходе понятие «технологическая операция» должно рассматриваться как действия руки человека на предметы. Такие действия человека эволюционно ограничены правилами: «приблизить», «удалить (отдалить)», «соединить», «разделить», «объединить», «разъединить», «разрушить» и «сохранить».
И все последствия таких первичных действий человека возвращаются к нему в виде колебаний окружающей среды и фиксируются рецепторами органов чувств (визуальные, тактильные, акустические, вкусовые, вестибулярные, обонятельные).
Фактически для любой технологической операции характерно то, что все звуки, запахи, видимые и невидимые излучения при ее выполнении являются проекцией реальных раздражителей в виде частоты колебания окружающей атмосферы на органы чувств исполнителя.
В этом случае надо воспринимать все используемые в технологиях контрольно-измерительные приборы (манометры, амперметры, счетчики оборотов, тахометры и др.) «копирами» природных сенсорных рецепторов органов чувств человека, которые мы пока не можем использовать по прямому назначению, так как технологии содержат источники опасности.
Поэтому все эти уникальные органы чувств искусственно «выключаются» противогазами, огнезащитными костюмами, респираторами, очками, касками и т. д. Если проектант найдет способ замены органов чувств человека на искусственные сенсоры, то это позволит исключить участие человека в выполнении опасной операции.
При этом участие человека в выполнении операций связано еще и с тем, что он обладает ничем не заменимым и мощнейшим вычислительным «приспособлением», позволяющим мгновенно сводить весь массив информации в единую интегральную картинку и принимать решение типа «готово» – «не готово».
Известно, что процесс соединения двух разнородных объектов (веществ) происходит в ограниченных рамках и имеет три вида последствий:
– гармоничное соединение без потерь;
– соединение с потерями и разрушениями;
– соединение с потерями, но без разрушения.
Возникает вопрос о потерях и их источниках. Мы пока не в состоянии создать производственную систему, в которой базовый процесс «соединение-разделение» происходит в одной операции. Поэтому вынуждены перед и после «соединения» нагревать, плавить, перемещать, прессовать, проверять и контролировать, а перед или после «разделения» — чистить, утилизировать, взвешивать, складировать, опять проверять, контролировать и т. п.
Такое множество промежуточных операций выполняет роль посредника между первым воздействием и последующим. Это, во-первых, требует затрат энергии, а во-вторых, оставляет технологию в статусе «недоделанной» и порождает перечень научно-технических и социальных проблем. А это означает, что процесс поиска технических решений при проектировании технологий не должен ограничиваться применением шаблонных решений и линейной структурой. Нам нужно обеспечить в одной операции гармоничное соединение или разделение исходного сырья без потерь. При этом не должно быть никаких посреднических операций, связанных с хранением, транспортированием, измельчением, сушкой сырья, чисткой оборудования, отбором проб и контролем характеристик. Образование неиспользуемых отходов производства вообще исключается.
В природе же есть системы, которые работают в одну стадию и без отходов. Например, системы «термит-бумага-водород» или «пчела-цветок-мед». И нет там никаких операций. Есть заданный алгоритм.
Возможно, и для проектанта не должно быть никаких операций, а должен быть проектируемый человеком алгоритм действий машины. Так как таких действий всего четыре (приблизить-удалить-соединить-разделить), то и алгоритм формируется в виде кода простыми математическими действиями: сложение, вычитание, деление, умножение. В этой связи опять возникает естественный запрос на методологическое обеспечение проектной деятельности, в рамках которой должны показываться направления создания подобных алгоритмов элементарных технологических действий, в том числе и без участия человека.