Целостный метод – теория и практика

Рассмотрим три составные части целостной индустриализации: а) целостная машинизация — создание и использование целостных и целых систем машин в процессе машинизации; б) целостная технологизация — создание и реализация человеко-машинных системных технологий; в) целостная координация — создание и реализация производственной системы, как целой и целостной совокупности технологических и экономико-административных систем[47 - Там же].

Целостная машинизация предполагает, что машины для определенного вида общественного производства или для преобразования определенного вида ресурса должны создаваться как целые и целостные системы машин. Далее, предполагается, что к машинам предъявляется комплекс, целостная система требований и для их выработки необходим анализ процессов переработки ресурсов, характерных для данного вида человеческой деятельности. Такой анализ проводится на основе комплекса целостных моделей рассматриваемой деятельности, напр., образовательной, как комплекса моделей больших и сложных систем. В общем случае, системная технология машинизации определенного вида человеческой деятельности основывается на применении целостных системных моделей трех объектов: системы процессов, системы требований к машинам, системы машин. В совокупности эти модели образуют некоторую системную триаду моделей «процессы-требования-машины». Использование данной триады позволяет отслеживать и координировать процессы создания, использования и замены парка машин фирмы, организации или соответствующей отрасли (сферы) общественного производства в целом. Основа целостной машинизации – метод системной технологии.

Целостная технологизация объединяет человека и машину, приводя к созданию целостных и целых технологических человеко-машинных систем и их комплексов для преобразования не только материальных, но и человеческих, природных, информационных и др. видов ресурсов. Как известно, процессы творчества массово невыполнимы в том смысле, что они не могут многократно выполняться для тиражирования одного и того же изделия. В отличие от них, технологии – это процессы, которые создаются, по замыслу конструктора и технолога, как многократно выполнимые совокупности простых операций изготовления одинаковых изделий. Простота операции в данной технологии для человека обеспечивается, в частности, тем, что сложные и громоздкие физические, механические, химические, информационные, управленческие и другие процессы «поручаются» машине. Системная технология рассматривает вопросы технологизации на новом системном уровне, что дает возможность построения более совершенных технологий – системных технологий, и превращения данного вида деятельности в целостную системную деятельность: системная экология, системное образование и т.д. Целостная технологизация основывается на методе системной технологии.

Целостная координация осуществляется на основе метода системной технологии и комплекса прикладных системных технологий для создания и реализации производственных систем, как целостных и целых совокупностей технологических и экономико-административных систем.

• Ключевым для успешной индустриализации является Закон технологизации, впервые сформулированный автором в 1987г.[48 - Телемтаев М.М. Исследование аналитической модели организационно-технических систем (системная технология). В кн.: “Вопросы кибернетики”, под ред. Р.М.Суслова и А.П.Реутова; М.: изд. н/с “Кибернетика” АН СССР, 1980, ВК-72, с.124–136.Телемтаев М.М. Системная технология (основные задачи, принципы и правила разработки). – Вестник АН КазССР, Алма-Ата,1987, № 1, с.46–52.] в следующем виде: для удовлетворения потребностей человека и общества необходима технологизация, т.е. преобразование процессов творчества, доступного единицам, в технологии, доступные всем и обладающие свойствами массовости, определенности, результативности, посредством создания и реализации технологических систем.

Основным инструментом реализации Закона технологизации является метод системной технологии.

• Перейдем к изучению основных принципов осуществления технологий. Технологии осуществляются посредством различных орудий труда, в т.ч. и посредством машины. Технологии, в т.ч. и технологии производства машин, состоят из отдельных операций. При осуществлении материальных технологий должны быть реализованы ряд известных принципов, которые можно сформулировать следующим образом[49 - Синягов А.А. Социально-экономические аспекты развития новой техники. М.: Мысль, 1982, 281 с.].

1) Качественное расчленение и количественная пропорциональность процессов (принцип пропорциональности). Принцип пропорциональности в простейшем случае можно выразить следующим образом: число рабочих на операциях должно быть пропорционально трудоемкости обработки изделия.

Данный принцип требует такого построения технологии, которое обеспечивало бы прохождение через операции технологического процесса за определенный отрезок времени одинакового количества каждого вида изделия.

2) Постоянство и равенство затрат времени на производство каждой единицы данной продукции (принцип ритмичности). Для того, чтобы обеспечить постоянство результатов технологии, необходимо идентичное повторение каждой операции за одно и то же время при производстве каждой следующей единицы продукции. При этом условии одинаковые изделия могут быть получены за равные промежутки времени.

3) Одновременность осуществления операций (принцип параллельности). В технологиях необходимо находить и распределять между различными рабочими местами операции, которые можно совершать одновременно (параллельно). В результате возникают параллельные цепи (циклы) технологий.

4) Непрерывность комплекса технологий (принцип непрерывности). При построении комплекса технологий необходимо находить такие структуры, при которых обеспечивается минимум ожидания предмета труда перед каждой последующей операцией комплекса технологий.

• Этапы развития технологии можно рассматривать, как этапы закономерной передачи функций человека машинам. Начальные стадии – «ремесло для себя» (домашний труд, в том числе, нетоварный), «ремесло на заказ» (ремесленные мастерские, напр.). Затем возникли мануфактурное производство, промышленные технологии (конвейерные, поточные и др.), современные технологии (основанные на комплексах машин). В современных промышленных технологиях машине передаются не только функции, связанные непосредственно с преобразованием предмета труда, но и функции, связанные с управлением производством. На производстве машине поручается не только физический, но и интеллектуальный труд. В свою очередь, способность машины выполнять интеллектуальный труд приводит к возможностям применения законов построения материальных технологий для производства «интеллектуальных» изделий: управленческих решений, проектов, изобретений и другого «интеллектуального» продукта. Другими словами, если человек в настоящее время при производстве своей интеллектуальной продукции по уровню технологий находится на стадиях «ремесло для себя» и «ремесло на заказ», то в дальнейшем он может резко повысить производительность и продуктивность своей интеллектуальной деятельности за счет перехода на новые уровни взаимодействия с машинами с помощью системной технологии.

Это многократно доказано опытом применения системной технологии[50 - Телемтаев М.М. Целостный инженеринг. – М.: ИД «ЭКО», 2005. – 408 с.]. В прежние времена возможности машин отставали от потребностей преобразования ресурсов (что, кстати, сохраняется во многих видах материального производства и в нынешнее время). Сейчас возможности вычислительных машин, средств коммуникации и оргтехники во многом превосходят возможности переработки информации-сведений и информации-знаний, которыми владеют «интеллектуальные трудящиеся»[51 - Там же]. Такое превосходство уже очевидно для управления, образования, науки, экологии, экспертизы, социальной и других нематериальных сфер труда.

• Эти проблемы решает системная технология. Для построения конкретных технологий во всех сферах общественного производства системная технология использует и такие широко применяемые методы совершенствования технологий, как:

– переход от прерывистых технологий к непрерывным,

– внедрение «замкнутых» (безотходных) технологий,

– повышение съема продукции с каждой единицы площади и объема технологического оборудования,

– увеличение интенсивности технологий,

– снижение ресурсоемкости (материалоемкости, металлоемкости и т.п.),

– снижение трудозатрат,

– увеличение мощности аппаратов и др.

Всех уже перечисленных тенденций, условий, принципов недостаточно, чтобы создавать системные технологии деятельности на современном уровне. Поэтому далее проведен анализ современных особенностей технологических систем и сформулирован ряд принципов, которые позволяют разрешать проблему целостности деятельности на практике и в теории.

• Технологический процесс, как уже отмечалось, это процесс переработки предмета труда с целью получения новых свойств, формы, состояния. Эти новые свойства, форма, состояние воплощаются в конечном продукте, создание которого является целью собственно технологического процесса. Предмет труда – некоторая совокупность ресурсов. Совокупность ресурсов перед поступлением на технологический процесс – входящий поток, после переработки – выходной поток, в том числе – готовая продукция. Для технологических процессов промышленного производства предметом переработки являются материальные ресурсы. В настоящее время, как уже отмечалось, термин «технология» широко применяется и к переработке информационных, человеческих, энергетических и других видов ресурсов.

Цель – придание предмету труда нового состояния реализуется в многочисленных металлургических процессах. Пример – технологические процессы производства титана, в результате осуществления которых титан переходит из связанного состояния, в котором он находится в двуокиси титана, в свободное. Надо сказать, что в процессе производства титан, как и многие другие металлы, переходит в промежуточное состояние. Например, при магниетермическом восстановлении титан из двуокиси переходит в четыреххлористый титан. Здесь изменяется не только химическое, но и физическое состояние: из твердого состояния (двуокись титана) предмет труда переводится в парообразное (четыреххлористый титан).

Многочисленные технологические процессы имеют своей целью придание предмету труда определенной формы. Так, в технологических процессах подготовки шихты на металлургических заводах целью является выработка шихты в виде гранул определенного размера. Наряду с этим необходимо обеспечить и требуемый состав компонентов (или групп компонентов). В процессах шихтоподготовки могут происходить последовательные изменения состояния предмета труда: жидкая пульпа, поступившая с обогатительной фабрики или образованная из привозных концентратов, смешивается с другими компонентами, сгущается, фильтруется, сушится и переводится в твердое состояние. Цель – придание предмету труда определенной формы, преследуется при токарной, фрезерной и др. механической обработке металлов, при изготовлении швейных изделий, продуктов хлебопекарной промышленности и в других процессах.

При переработке полиметаллических руд на обогатительных фабриках цель – придание предмету труда нового свойства, заключающегося в обеспечении повышенного уровня содержания полезных компонентов в концентрате, достаточного для эффективного протекания металлургических процессов по выделению этих компонентов из концентрата. Процесс достижения этой цели разделяется на ряд подпроцессов, объединяемых сложной системой материальных потоков. В этих подпроцессах (дробления, измельчения, флотации, сгущения, фильтрации, сушки) происходят изменения физического состояния предмета труда (из твердой в жидкую и, затем, из жидкой в твердую) и изменения формы (руда дробится и измельчается до заданного гранулометрического состава).

Цели – придание предмету труда новых свойств, служат, например, технологические процессы крашения и отделки в производствах легкой промышленности. Целями здесь могут быть удаление естественных примесей, обеспечение равномерной по всему объему влажности, придание нужного цвета, обеспечение прочности, минимальной сминаемости и т.д.

• Цели, для достижения которых осуществляются технологические процессы, можно разделить на основные (конечные), промежуточные и сопутствующие.

Система основных целей технологического процесса составлена, как правило, заранее, при создании процесса. Так, в систему основных целей металлургического процесса выплавки металла может входить обеспечение максимального содержания полезного компонента в основном материальном потоке или минимального его содержания в отходах, производительность процессов или себестоимость продукции и др. Промежуточные цели возникают на каждом этапе, на каждой стадии технологического процесса: при щелочной пропитке хлопчатобумажной ткани – деминерализация, при расшлихтовке ткани – снятие шлихты (крахмала), при хлорировании двуокиси титана – получение четыреххлористого титана и т.д. Сопутствующие цели – цели, появляющиеся в связи с тем, что после отдельных технологических стадий и операций могут появиться нежелательные побочные эффекты, либо результаты этих стадий нужны только для одной-двух последующих стадий, а для всех последующих неэкономичны, неэффективны, вредны. Например, при мерсеризации хлопчатобумажное полотно обрабатывается едким натром, в результате полотно приобретает повышенную прочность и способность к глубокому и быстрому окрашиванию. Но после окончания мерсеризации едкий натр с полотна надо удалить, так как на любой следующей стадии его присутствие нежелательно. Появляется промежуточная стадия – промывка, осуществляемая с целью – удалить остатки едкого натра с полотна.

На систему целей технологического процесса, как процесса достижения цели, влияет, таким образом, выбранный способ осуществления процесса.

• Рассмотрим далее технологический процесс как процесс в некоторой технологической системе.

Любой технологический процесс состоит из трех видов процессов: транспортирование, складирование и целенаправленная переработка ресурса.

Это разделение очевидно из рассмотрения любого технологического процесса. Например, в красильно-отделочном производстве полотно (хлопчатобумажное, трикотажное и др.) складируется перед поступлением на крашение или отделку, затем выборочно транспортируется в соответствии с заданным графиком крашения и окраски, далее взаимодействует в красильных аппаратах и линиях с химикатами и красителями, после чего вновь транспортируется, складируется и т.д. Руды цветных и черных металлов разных месторождений транспортируются к обогатительным и металлургическим производствам, складируются, затем вновь транспортируются к машинам и агрегатам, смешиваются, подвергаются агломерации, плавке, другим видам переработки. В механических производствах заготовки деталей из склада транспортируются к станкам, проходят обработку (токарную, фрезерную или др.), складируются, транспортируются к новой обработке (покраска, сборка и т.п.) и т.д. В целом, комплексы технологических процессов общественного производства образуют сложную сеть, элементарными компонентами которой являются складирование, транспортирование, переработка.

Из этих трех типовых компонентов основными компонентами, из которых составляются собственно технологические процессы, являются процессы переработки, в результате осуществления которых перерабатываемый материальный ресурс, как предмет труда, под целенаправленным воздействием приобретает новые свойства, форму, состояние.

Надо заметить, что изменение свойств, формы, состояния преобразуемых ресурсов происходит не только в процессе целенаправленной переработки, но и при транспортировании и складировании. Эти преобразования являются нецеленаправленными, в большинстве случаев вредными, учитываются при проектировании самих технологических процессов, как приводящие к непроизводительным расходам и потерям.

В тоже время и в самих процессах переработки также происходит транспортирование и складирование предмета труда. Так, в процессе агломерации руд металлов концентрат движется с помощью транспортерной ленты в рабочей зоне агломерационной машины, в процессах крашения хлопчатобумажное полотно движется последовательно через рабочую зону различных аппаратов, отлеживается (складируется) в джейбоксах и т.д. Можно привести много примеров и из области переработки информационного, человеческого, энергетического и др. видов ресурсов, из которых явствует, что процессам переработки (взаимодействия) сопутствуют процессы транспортирования и складирования и наоборот.

Необходимо отметить, что при создании и реализации комплексов технологических процессов вопросам улучшения процессов целенаправленной переработки уделяется значительно большее внимание, нежели совершенствованию транспортирования и складирования. Это зачастую приводит к большим непредвиденным потерям полезных компонентов в потоках преобразуемых ресурсов. Характерны, в данном случае, процессы выработки, транспортирования, складирования сельскохозяйственной продукции, овощей, картофеля, процессы выработки, хранения и транспортирования управленческой информации.

Проведенный анализ показывает, что все три типа процессов – переработка, транспортирование, складирование, содержатся в качестве элементов в каждом процессе переработки любого вида ресурса и неравнозначное отношение к этим процессам приводит к необратимым потерям на пути от исходного сырья (руда, сельхозпродукция, комплексы знаний и умений обучаемых, исходная информация перед началом делового совещания и др.) к конечному продукту (рафинированный металл, мясные изделия, знания и умения обученных специалистов, решение совещания и др.), к его низкому качеству и неприемлемости для потребителя.

Уже упоминавшийся принцип непрерывности тесно связан с тем обстоятельством, что любой технологический процесс состоит из трех основных элементарных процессов: переработки, транспортирования, складирования.

Принцип непрерывности требует, по своей сути, осуществления технологического процесса с минимально возможными перерывами в переработке, т.е. с минимальными затратами на транспортирование и складирование.

Сформулируем теперь наиболее общее определение технологического процесса, используемое как основа составления общей математической модели целостной технологии[52 - Телемтаев М.М. Алгебраическая модель технологической системы. Киев.: журн. АН СССР “Электронное моделирование”, 1990, т.12, №4, стр. 3–8.].

Технологический процесс – это множество элементарных процессов переработки – целенаправленных процессов преобразования предмета труда, и элементарных взаимодействий двух видов – транспортирование и складирование предмета труда.

Множество элементарных процессов переработки создается с целью придания материальному (человеческому, информационному, энергетическому и т.д.) продукту переработки (продукту труда) желаемых свойств, формы, состояния. Элементарные процессы транспортирования предназначены для осуществления взаимодействия элементарных процессов переработки в пространстве. Это, напр., передача информации по каналам связи, передача энергии по линиям электропередачи, передача звуковой информации от педагога к слушателю, перевозка сельхозпродукции от поля к месту переработки и т.д. Элементарные процессы складирования предназначены для осуществления взаимодействия во времени. Это, напр., хранение информации в банках данных, хранение деталей и запчастей на складах и т.д. Принцип непрерывности в системной трактовке должен осуществляться сведением к минимуму затрат времени и ресурсов на осуществление этих взаимодействий.

Перейдем к рассмотрению других (кроме уже рассмотренных принципов непрерывности и др.) условий, которые должны соблюдаться при осуществлении технологических процессов. Одним из главных условий, обеспечивающих заданное протекание технологического процесса, является условие соблюдения технологической дисциплины. Режимы технологических процессов регламентируются технологической документацией (маршрутные карты, операционные карты и т.д.), составляемой при разработке системы технологической подготовки производства. Технологическая дисциплина заключается, таким образом, в обеспечении соответствия хода технологического процесса регламентирующей технологической документации.

Характерной для технологических процессов является стадиальность — разделение на процессы, стадии, связанное с тем обстоятельством, что получение выходного продукта производства из исходных материалов, сырья, комплектующих, изделий, полуфабрикатов и т.п. возможно, как правило, путем постепенного (от операции к операции – в машиностроении, от реакции к реакции в химии и т.д.) изменения свойств, формы, состояния обрабатываемого продукта. Наличие стадиальности технологических процессов приводит к тому, что появляется, как правило, возможность выполнять определенные стадии, операции, фазы процесса последовательно. При этом оказывается, что каждая стадия «посильна» одному человеку или группе людей с соответствующей оснащенностью машинами. Некоторые цепочки последовательных стадий могут осуществляться параллельно друг другу, в соответствии с принципом параллельности, упоминавшимся ранее. В тоже время стадиальность технологических процессов является одним из следствий соблюдения принципов пропорций и ритмичности. Однако соблюдение принципов параллельности, непрерывности, пропорциональности и ритмичности недостаточно для эффективного осуществления стадиальности процессов, так как эти принципы не связаны с понятием целесообразности технологии. С этой позиции необходима формулировка еще одного принципа – принципа обогащения, ранее предложенного и описанного автором в ряде работ[53 - Телемтаев М.М. Исследование аналитической модели организационно-технических систем (системная технология). В кн.: “Вопросы кибернетики”, под ред. Р.М.Суслова и А.П.Реутова; М.: изд. н/с “Кибернетика” АН СССР, 1980, ВК-72, с.124–136.Телемтаев М.М. Системная технология (основные задачи, принципы и правила разра-ботки). – Вестник АН КазССР, Алма-Ата,1987, № 1, с.46–52.Телемтаев М.М. Системная технология (системная философия деятельности). – Алма-ты: ИД «СТ-Инфосервис», 1999. – 367 с.Телемтаев М.М. Целостный инженеринг. – М.: ИД «ЭКО», 2005. – 408 с.].

Принцип обогащения заключается в том, что при последовательном прохождении через стадии, циклы и операции технологических процессов исходный продукт теряет «ненужные» (мешающие достижению цели технологического процесса) и обогащается «нужными» (в смысле цели технологического процесса) заданными качествами, формой, состоянием.

Так, руда какого-либо месторождения, содержащая нужный металл, предварительно обогащается на обогатительных фабриках, где проходит ряд процессов, облегчающих последующую выплавку металла. В технологии производства металла руда избавляется, в частности от вредных примесей (напр., серы), плавится, затем металл очищается, рафинируется. Заготовка детали машины или прибора, прежде чем попасть на окончательную обработку на станке с целью придания необходимой формы и размеров, проходит черновую обработку. По сути на черновой обработке она «обогащается», постепенно освобождаясь от ненужных свойств и постепенно приобретая полезные заданные параметры. Окрашиваемая хлопчатобумажная ткань проходит через процессы и стадии промывки, обработки химикатами, затем красится, освобождаясь от «мешающих» и приобретая заданные потребительские свойства.

Современные технологические процессы могут быть перестроены, напр., при изменении ассортимента выпускаемой продукции. Необходимость в перестройке процесса возникает, напр., при изменении номенклатуры измерительных приборов на приборостроительном заводе, ассортимента тканей и их расцветки на отделочном производстве легкой промышленности, при значительном изменении состава сырья в горно-обогатительных производствах и др. При таких перестройках может изменяться последовательность фаз технологического процесса, что приводит к изменениям в структуре технологической системы.

Важным принципом, который надо учитывать при создании и осуществлении технологического процесса является технологичность выходной продукции. Это требование обеспечения такой совокупности свойств выходной продукции, которая обеспечивает оптимальные, в смысле какого либо критерия, затраты ресурсов при создании и осуществлении технологического процесса. При этом необходимо сравнение с соответствующими показателями однотипных видов продукции и обеспечение установленных показателей качества и условий осуществления процесса. Иными словами, свойства, форма, состояние намечаемой к выпуску продукции должны обеспечить более эффективное использование ресурсов производства для достижения поставленной цели, нежели другие однотипные виды продукции.