Глава 3. Технологическое преобразование

3.1. Цикличность преобразований

Преобразовательная деятельность человеческого общества непрерывно развива­ется благо­даря, во-первых, стремлению людей удовлетворить постоянно возрастающие потребности и, во-вторых, за счет внутренней генетически и социально обусловленной способности человека к дея­тельности, в т.ч. инновационного характера.

Технологическое преобразование обеспечивает получение пригодного для упот­ребления результата, удовлетворяющего некоторую потребность отдельного человека, группы людей или общества в целом. Потребности людей и темпы их возрастания от­ражают развитие общества и ос­новываются на результатах деятельности, полученных ранее.

Общая схема технологического преобразования представляет собой совокупность трех эта­пов (рис. 12): формирование результата преобразовательного процесса (этап А); построение соб­ственно процесса преобразования (этап Б); осуществление преобра­зования (этап С) с целью полу­чения требуемого результата.

Формирование образа результата действия преобразовательной системы осуще­ствляется по определенным правилам. Отличительной особенностью, выделяющей эту часть технологического преобразования, является поиск средства удовлетворения по­требности и построение его образа (облика) в виде какой-либо модели (текстовое опи­сание, графическое, звуковое и визуальное представление, натурная модель или макет и т.п.). Средство удовлетворения потребности может представлять собой либо некото­рый технический объект, либо способ. Объекты, удовлетворяю­щие непосредственные потребности людей, весьма разнообразны - колесо обозрения и качели, расческа и тю­бик губной помады, туфли, шляпа и пальто, салат и бифштекс, тепло и свет в жи­лище, автомобиль, книга, картина, скульптура, музыка и т.п. Способы удовлетворения по­требно­стей также отличаются большим разнообразием: туристическая поездка или по­ход, общение в оп­ределенной обстановке (ужин, дискотека, просмотр кино- и видео­фильма), оказание разного рода услуг и т.п. С помощью объектов и способов удовле­творяются не только непосредственные, но и все увеличивающиеся количественно технологические (преобразовательные) потребности людей в инструментах, оборудо­вании, производственных машинах, зданиях, сооружениях, а также, напри­мер, в сред­ствах приготовления пищи, ремонта одежды, хранения предметов потребления и ухода за ними и т.п.

Рис. 12. Последовательность циклов и этапов технологических преобразований:

А, Б, С - этапы; п-1, п, n+1 -циклы

Общим для этапа формирования образа результата преобразовательной системы является то, что в нем решается задача определения средства, отвечающего на вопрос: "Что требуется соз­дать в процессе преобразования?" Это средство отражает потреб­ность, которую требуется удовле­творять.

Построение преобразовательного процесса состоит в создании образа системы, включаю­щей действия и средства, которая в конкретной реальной среде обеспечивают превращение исход­ных ресурсов (материалы, энергия, интеллектуальные и физические способности персонала, деньги) в требуемый результат (продукт), образ которого по­лучен на этапе А. Построение преоб­разовательной системы также как и построение образа результата ее действия можно отнести к разряду информационных преобразо­ваний, поскольку они связаны с преобразованием исходной информации (информация о потребностях, информация о достигнутом уровне техносферы, ин­формация о дос­тигнутом уровне знаний о природе, обществе и человеке) в проект, который также представляет собой информацию (новое знание и новые представления) как некоторое прираще­ние к имеющемуся уровню ноосферы. Отличие этапа построения образа ре­зультата от этапа по­строения преобразовательной системы состоит в том, что первый ориентирован непосредственно на какую-либо потребность, а второй на образ резуль­тата, удовлетворяющего эту потребность. При проектировании преобразовательной системы потребность как таковая отходит на второй план.

Проектирование преобразовательной системы (этап Б) также как и осуществле­ние реаль­ного преобразования (этап С) связаны с одними и теми же объектами и сред­ствами. Однако при про­ектировании эти объекты и средства представлены в виде их образов и представлений, а в про­цессе преобразования объекты и средства применяют­ся в реальном виде.

Кроме того, существенным принципиальным отличием этапа формирования пре­образова­тельного процесса от реального преобразования является то, что построение преобразовательной системы начинается с анализа требуемого результата, а в реаль­ном процессе - с исходных ресур­сов.

Взаимосвязь этапов технологического преобразования состоит в следующем. В момент времени t1 (для цикла n) в обществе возникает решение некоторой проблемы, которая заключается в неспособности существующей техносистемы удовлетворить же­лания людей, их возросшую по­требность. Такую проблему можно отнести к социаль­но-техническому противоречию. Возникшее новое решение за период времени t1 – t2 усилиями специалистов соответствующей отрасли пре­вращается в некоторый образ реального объекта (средства или процесса), который способен удов­летворить потреб­ность на высоком уровне качества, т.е. способен устранить противоречие. Образ объ­екта может быть представлен в виде чертежей, алгоритмов, схем, текстового описания. Образ объекта представляет собой проект удовлетворения потребности, а процесс оты­скания образа и придания ему конкретного вида является проектированием средства удовлетворения потребности.

В период времени t2 – t3 осуществляется подготовка к созданию образа процесса преобра­зования в виде, например, описания технологических процессов, проектов ор­ганизации, программ для вычислительных машин и др. Одновременно продолжается выполнение этапа А - уточняется образ результата действия преобразовательной сис­темы в соответствие с ее реальными возможно­стями.

Период t3 -t4 соответствует формированию образа (проекта) преобразовательной системы, после чего начинается подготовка реального преобразовательного процесса в период t4– t5.

Реальный процесс преобразования (производство) продолжается некоторый пе­риод вре­мени t5 – t6 до появления нового заменяющего его процесса. Момент времени t5 относится одно­временно к окончанию этапа C_n-i и началу этапа С_n, а момент време­ни t6 - к окончанию этапа С_n и началу этапа С_n+1 При этом продолжается выполнение этапов А и Б - уточняются и совершенст­вуются проекты средства удовлетворения по­требности и процесса его получения.

Переход от цикла n-1 к циклу n и далее к циклу n+1 происходит либо в связи с отысканием способа устранения обострившегося противоречия между потребностью и качеством ее удовле­творения, либо в связи с появлением некоторого пионерного ре­шения, вызывающего к жизни но­вую, не существовавшую ранее потребность. Схема осуществления циклов технологических пре­образований аналогична: этапы А,Б,С сме­няют друг друга в указанной последовательности; между этапами А,Б,С существуют определенные переходные периоды в течение которых уточняется ре­зультат предыду­щего этапа и осуществляется подготовка к выполнению последующего; этап C_n-1 за­канчивается одновременно с началом этапа Сn, а этап С_n - с началом этапа C_n+1; этап А выпол­няется параллельно с выполнением этапов Б и С, а этап Б - с этапом С. Целью такого сопровожде­ния является непрерывное уточнение и дополнение проектов пре­образовательной системы и ее результата в направлении повышения их конкуренто­способности на основе вновь появляющихся научно-технических достижений (изобретений и открытий). Производство средства удовлетворе­ния потребности (этап С) продолжается некоторое время (t6-t7) "по инерции" несмотря на то, что уже нача­лось производство более высокого уровня; момент времени t1 нельзя указать или пред­ска­зать с приемлемой степенью точности, поскольку появление нового решения какой-либо про­блемы трудно планировать, хотя такие попытки делаются постоянно.

В дополнение к сказанному необходимо отметить, что между процессами проек­тирования А и Б отсутствует принципиальное отличие - они осуществляются по одним и тем же правилам. Разница состоит в объекте проектирования: в одном случае (этап А) это средство удовлетворения потребности, а в другом (этап Б) - процесс получения этого средства.

Цикличность преобразующей деятельности может быть проиллюстрирована так­же с помо­щью "S - диаграммы" (рис. 13).

Puc. 13. Диаграмма развития техносистемы: К- некоторый характерный показатель ка­чества; Кмах - предельно возможный уровень качества рассматриваемой техноси­стемы; К_исх -уровень качества удовлетворения потребности в момент t_ucx появления техносистемы; I, II, III-периоды "рождения", "бурного"развития и "угасания" техносистемы соответственно; а - точка перегиба (dk/dt=0).

На определенном этапе развития общества (ноосферы, техносферы) создаются предпо­сылки к появлению нового, неизвестного ранее решения или новой, не сущест­вовавшей ранее по­требности. В момент времени t_ИСХ это новое решение появляется (изобретается, например, паро­вая машина, токарный станок, радио, швейная игла, компьютер, соевые бифштексы, полимерная ткань, вакуумная и лазерная сварка и т.п.). При этом наиболее характерный параметр качества рассматриваемой техносистемы (мощность, скорость, калорийность, производительность, стои­мость, масса, термо­стойкость, электропроводность, прочность и т.п.), достигнутый к моменту времени t_исх. равен Кисх..

Появившееся новое решение (средство удовлетворения потребности и/или про­цесс получе­ния этого средства) проходит некоторый период "адаптации" в реальной социально-технической обстановке - люди к нему привыкают и совершенствуют его. Этот период можно условно назвать "рождением" техносистемы.

Этап интенсивного развития техносистемы, основанной на новом техническом решении, связан с тем, что в обществе появилось понимание его эффективности. По­требители результатов действия техносистемы "желают" их иметь, а специалисты, соз­дающие эту техносистему, спо­собны ее развивать. В ходе интенсивного развития тех­носистемы ее наиболее характерный пара­метр качества заметно увеличивается.

Однако любая техносистема имеет предел своего развития. Никакие усовершен­ствования, какими бы затратными и сложными они не были, не могут преодолеть это наибольшее из возмож­ных значение параметра качества рассматриваемой техносисте­мы. Применение в техносистеме иных материалов, автоматических и кибернетических устройств, изменение элементов надсис­темы асимптотически приближают качество к предельному значению, но преодолеть его не могут. Этот период существования и действия техносистемы, построенной на определенном принципе действия, можно также условно обозначить как период "угасания" техносистемы.

Прекращение развития техносистемы может происходить также по другой при­чине - со­вершенствование прекращают в том случае, если некоторый другой параметр качества недопус­тимо ухудшается, чрезмерно, например, растет негативное воздейст­вие техносистемы на природу и человека. При этом техносистема не достигает наибольшего значения своего характерного пара­метра качества. Такая остановка в разви­тии может произойти в любом периоде - при "рождении", "бурном" развитии и в пери­од "угасания".

Характерной особенностью диаграммы развития техносистемы является наличие точки пе­региба - точки а, в которой производная параметра качества по времени равна нулю (dK/dt=0). Эта точка совпадает с моментом развития, после которого вначале не­значительно, а затем все интен­сивнее происходит снижение темпов прироста качества - величина прироста качества за одинако­вый отрезок времени непрерывно уменьшает­ся.

Снижение темпов развития техносистемы и одновременное возрастание потреб­ностей вновь приводят общество к противоречию: "хочу больше, быстрее и лучше, но не имею возможно­сти". Это социально-техническое противоречие перерастает в тех­ническую проблему, которая устраняется с помощью очередного нового технического решения, основанного на ином принципе действия. Переход к новой техносистеме аналогичного назначения, как показывает история разви­тия техники, происходит в об­ласти точки "а" - чуть раньше или чуть позже (рис. 14). При этом система S2 заменяет систему S1, система Sз – систему S2 и т.д. Каждая следующая техносистема имеет пре­дел своего развития по характерному параметру качества - K_max1, Кмах2, К_мах3 и т.д. - а все они вместе создают некоторую общую линию развития (Sобщ) техносистем данного класса, удовлетворяющих определенную потребность. Можно предполагать, что гене­ральная линия раз­вития Sобщ имеет такой же вид, как и частные (S1, S2, Sn). В какой-то период времени рассматри­ваемый класс техносистем заменяется другим или потребно­сти, обслуживаемые этими техноси­стемами, становятся не актуальными - заменяются иными потребностями.

В качестве примера развития последовательной смены техносистем можно рас­смотреть эволюцию рельсового транспорта. Изобретение паровой машины и наличие гужевых транспорт­ных средств создало предпосылки для появления паровоза. Его по­явление вызвало в обществе не­однозначную, зачастую негативную, реакцию. В самом деле - много шума, дыма, а везет не больше, чем лошадь. Этот момент можно считать исходной отправной точкой класса механиче­ских рельсовых транспортных средств и паровоза, в частности. Однако упорство изобретателей и технические возможности XVIII столетия позволили создать приемлемую конструкцию паровоза во многих стра­нах, а также реальные и почти невероятные предложения по устройству железных до­рог, мостов, средств обслуживания, прицепного состава и т.д. Появляются новые про­фессии (стрелочник, машинист, обходчик), изменяется социальная жизнь - появляется возможность инте­ресных путешествий, ускоряется перевозка грузов и увеличиваются объемы перевозки. Паровоз не только признан в обществе, но и стал непременным ат­рибутом его жизни (как сегодня телевизор, автомобиль или ЭВМ).

Рис. 14. Последовательность циклов развития техносистем: S - диаграмма развития

техносистемы; К - некоторый характерный показатель качества; К_тах - предельно

возможный уровень качества техносистемы; t - время, t₁...t4- моменты времени,

соответствующие "рождению" техносистем; S2 ••• S5_: Sобщ- генеральная линия

развития техносистем одинакового назначения

Однако при возросших запросах общества к железнодорожному транспорту (хотелось еще быстрее, больше и лучше) паровоз уже перестал успевать за растущими потребностями. Развитие паровоза перевалило за точку "а". В этот период появляется новая техносистема - тепловоз, ско­рость движения которого, его мощность, коэффи­циент полезного действия превышали показатели паровоза.

Несмотря на это паровоз продолжали совершенствовать, пока окончательно не убедились в его низкой эффективности. А тепловоз прошел те же периоды своего раз­вития, что и паровоз - "рождение", "бурное" развитие и "угасание". Его заменила новая техносистема - электровоз, на смену которой уже подготовлена следующая техноси­стема - "магнитовоз" (рельсовое транспорт­ное средство на магнитной подушке). В дальнейшем возможны два сценария развития; либо на замену магнитовозу будет соз­дан "нечтовоз", либо железнодорожный транспорт будет вытеснен транспортными средствами другого класса (космический, автомобильный, авиационный, подзем­ный в трубопроводах и т.п.).

Переход от одной техносистемы к другой характеризует их циклическое развитие (S1, S2... S_n). В то же время это развитие является непрерывным (8₀бщ)- Процесс непре­рывно-циклического развития техносистем определенного класса отражает непрерыв­но-циклическое развитие техно­сферы в целом, а развитие общества и его мыслитель­ной сущности - ноосферы.

3.2. Морфология преобразования

Преобразование может быть осуществлено только при наличии определенной преобра­зующей системы, как целостной совокупности элементов. Выделение какого-либо процесса пре­образования из множества существующих можно осуществить путем анализа и сопоставления его элементов, т. е. тех необходимых атрибутов, которые и выделяют этот процесс из массы других. В качестве критериев классифицирования процессов могут рассматриваться следующие элементы: объект преобразования, пре­образуемый параметр (свойства) объекта, способ преобразования, про­цедура, уровень и результат преобразования, а также потребность, на которую ориентировано преобра­зование, (табл. 2).

Классификация преобразовательных систем и их элементов (табл. 2)

Преобразуемый объект и его параметр могут рассматриваться в качестве исход­ного ре­сурса. К исходным ресурсам принято относить три вида ресурсов: вещество (материал), энергию и информацию, а преобразуемым параметром объекта является его масса, форма, движение, состав и структура.

Примерами вещественных объектов преобразования могут служить естественные природые и искусственные, полученные в результате предыдущих этапов преобразо­вательной деятельности материалы. К первой группе относятся древесина, глина, гра­нит, руда, кварцевый песок, вода, ки­слород, нефть, каменный уголь и др. В группу ис­кусственных исходных объектов преобразования входят, например, льноволокно, про­дукты растениеводства, сталь, сплавы цветных металлов, пла­стмассы, ткани, а также изделия, подлежащие дальнейшему преобразованию (применению) в т. ч. в составе и совместо с другими изделиями - детали и узлы двигателя внутреннего сгорания, пу­го­вицы, черепица, оконные блоки, арматура, электролампы, пищевые полуфабрикаты и т. п. По мере развития техносферы количество исходных объектов, полученных в ре­зультате ранее выполнен­ных процессов, непрерывно возрастает по сравнению с есте­ственными (природными) материа­лами.

К энергетическим объектам относятся все виды энергии, которые изменяют свое состояние в процессе целенаправленного преобразования: механическая энергия теку­щей и падающей воды, движущегося воздуха (ветра), волн, приливов и отливов; теп­ловая энергия внутренних слоев земли, поверхностных слоев морей и океанов; хими­ческая энергия, содержащаяся в "законсерви­рованном" виде во всех видах топлива и в пище; энергия солнечного излучения; энергия радиоак­тивного распада; энергия грави­тации; электрическая энергия; энергия нагретых тел и сред; энер­гия биологическая, в т. ч. энергия действия мускульной силы и др. Некоторая трудность в выявле­нии энергии как объекта преобразования связана с тем, что все виды энергии существуют и прояв­ляются не сами по себе, а внутри вещества, при его посредстве или через его свойства.

Информационные объекты преобразования представляют собой знания, пред­ставления, суждения о мире, правила получения и пользования ими, а также правила и закономерности осу­ществления преобразований для получения требуемых результатов. К информационным объектам, как исходным ресурсам преобразования, могут быть от­несены явления и законы природы, обще­ства, техносферы, правила изучения их, алго­ритмы деятельности, модели объектов и систем, раз­говорные и компьютерные (синтетические, искусственные и др.) языки, математические правила и т. п. Информа­ционные объекты могут рассматриваться исходными ресурсами в том случае, если эти объекты изменяются в процессе преобразования, а само преобразование осуществляет­ся именно с целью изменения качественного и количественного состояния информа­ции. Например, некоторый ранее созданный алгоритм изучается, испытывается и из­меняется. Специально осуще­ствляемые процессы создания, уточнения и совершенст­вования правил, алгоритмов, расписаний, процессов преобразования материалов и энергии, знаний о законах и явлениях и т. п. можно отне­сти к процессам преобразова­ния информации. По аналогии с энергией информация может сущест­вовать и преобра­зовываться только при посредстве материалов, которые выполняют роль носите­лей информации - книга, аудио- и видеозапись, чертеж, рисунок и т. д. Процесс преобра­зования информации может рассматриваться как действие, направленное на совершен­ствование и развитие "мыслительной" оболочки земли - ноосферы.

Характерной особенностью любого преобразования является то, что независимо от вида процесса материалы, энергия и информация как исходные ресурсы и как объ­екты преобразования всегда участвуют совместно. Материальное преобразование со­провождается энергией и информа­цией. В энергетическом преобразовании одновре­менно участвуют материалы и информация, а преобразование информации невозмож­но без энергии и вещества. Тем не менее, в зависимости от целей преобразования одни из объектов являются основными (собственно объектами), а другие выполняют роль средства, среды или условия осуществления процесса. Иными словами преобра­зование материалов всегда сопровождается энергетическим и информационным преобразова­нием. Преобразование энергии также невозможно без наличия вещества, т. е. матери­ального носителя энергетического преобразования, и информации. Информация, как преобразуемый объект, также сопровождается энергетическими и вещественными пре­образованиями. Кроме того, отличитель­ной особенностью объектов преобразования является то, что часть вещества в процессе его изме­нения, транспортируясь в конеч­ный продукт, частично переходит в отходы, энергия в конечном счете превращается в тепло, а информация не теряется, она всегда накапливается.

В определенных случаях возникает ситуация, когда невозможно по каким-либо причинам провести преобразование системы, удовлетворяющей некоторую потреб­ность - или нет подходя­щих решений устранения проблемы (противоречия), или най­денное решение не может быть реа­лизовано на данном этапе технологического разви­тия, или преобразование требует больших затрат и т.п. Но необходимость удовлетво­рения потребности становится все более актуальной. Доста­точно часто преобразующее действие переносят в надсистему - изменяют состояние элементов надсистемы при со­хранении входящей в нее преобразовательной системы, непосредственно удов­летво­ряющей потребность. При этом объектами преобразования в надсистеме также явля­ются ма­териал, энергия и информация.

В процессе преобразования изменяется не весь объект преобразования, а один или не­сколько его параметров, свойств. Общими параметрами материальных, энерге­тических и инфор­мационных объектов преобразования являются их масса (объем, плотность, количество), форма, движение (вид, направление, скорость, ускорение), со­став (совокупность элементов и подсистем объекта) и структура (физическое и функ­циональное взаимодействие элементов объекта и после­довательность происходящих внутри объекта процессов).

В соответствующих преобразовательных процессах изменяется количество, плотность и объем вещества, энергии и информации, которые в целях ограничения критериев классифициро­вания могут быть объединены одним понятием - массой, как некоторой мерой. При этом под мас­сой информации как изменяемым параметром объ­екта понимается ее количество, выраженное в т. ч. и через объем и плотность. Под массой энергии также понимается ее количество, в т. ч. объем и количество в единице объема. Масса вещества, которая изменяется в преобразовательном про­цессе, также может быть измерена некоторым его количеством в т. ч. через объем и плотность. Здесь понятие "масса" несколько отличается от общепринятого в физике (масса - мера инерции). Масса в рассматриваемом морфологическом классифицировании рассматри­вается как параметр вещества, энергии и информации, который олицетворяет количе­ство, состояние этого количества и который подлежит изменению.

Значительное число преобразовательных процессов связано с изменением формы исходных ресурсов. Форма исходных заготовок и материалов преобразуется в готовые требуемые детали и изделие - кувшин, пуговица, гвоздь, выкройка, печенье, шестерня, автомобильная шина и др. Формы исходной энергии в энергетических процессах пре­образуется в другие формы - механиче­ская в электрическую, тепловую и наоборот, биоэнергия и химическая энергия в тепловую, элек­трическую, механическую и наобо­рот. Кроме того, электроэнергия может изменять частоту и на­пряжение, постоянный ток преобразоваться в переменный и т.п. Форма информации преобразу­ется из образ­ной в математическую, из текстового описания в графическое изображение, из откры­той в шифрованную, из текста на русском языке в текст на английском и т.п.

Преобразовательные процессы, целью которых является изменение параметров движения и положения в пространстве материалов, энергии и информации, изменяют направление, скорость, ускорение движения, а также вид движения - поступательное на вращательное, непрерывное на импульсное и вибрационное и др. - перевозка гру­зов, в т.ч. топлива, пищи, книг, газет, на авто-, авиа-, железнодорожном и речном транспорте; передача электроэнергии по проводам и с помо­щью аккумуляторов; изме­нение расположения информации в компьютере, на книжной полке, пе­редача инфор­мации по телефону, радиосвязи, компьютерным сетям и т.д. Исходным ресурсом здесь является вещество, энергия или информация, расположенные в одной точке простран­ства и имеющие определенные начальные параметры (направление, вид, скорость, ус­корение движения), в т.ч. нулевые, а результатом преобразовательного процесса - по­ложение этого исходного ресурса в некоторой другой точке и имеющего иные пара­метры движения.

Состав объекта преобразования как и сам процесс преобразования изменяется при включе­нии в него некоторых дополнительных элементов и подсистем или при их вынесении. Примерами изменения состава материальных объектов преобразования могут служить сборка и разборка дви­гателя автомобиля, приготовление теста из опре­деленных, установленных рецептом компонентов, строительство дома, сепарация мо­лока и др. С изменением состава энергетических объектов свя­заны, например, процес­сы очистки топлива, внесение добавок (присадок) в него. Преобразование состава ин­формации происходит в процессах создания и уточнения проектов и образцов всех эле­ментов техносферы.

Структура объекта преобразования (процесса или средства) характеризуется ви­дом и сово­купностью связей между его элементами, оказывающими определенное воз­действие друг на друга. Различают физические, химические и биологические, функ­циональные связи. Функциональная связь указывает на характер воздействия одного элемента объекта на другой, а физические - на то, как осуществляется это воздействие. Так функция пуговицы в одежде состоит в удержании (за­креплении) двух элементов друг относительно друга в определенном положении на некоторое время (образование разъемного соединения), а физически это удержание осуществляется именно с помо­щью пуговицы. Это же функция может осуществляться физически также с помощью кнопки, застежки-молнии, тесемок, булавки, "липучки" и др. Преобразовательные про­цессы, связанные с изменением структуры материального, энергетического или ин­формационного объекта, преобра­зуют либо функции его элементов, либо способы вы­полнения этих функций.

В реальных процессах осуществляется, как правило, одновременное преобразо­вание не­скольких параметров объекта. Однако отнесение процесса к тому или иному виду может быть вы­полнено по тому параметру, ради изменения которого создан и осуществляется весь процесс. Так целью процесса изготовления металлической детали из заготовки путем механической обработки является получение требуемой ее формы. Поэтому процесс механической обработки детали отно­сится к преобразовательным процессам изменения формы объекта, несмотря на то, что одновре­менно изменяется масса детали (часть материала заготовки превращается в стружку), ее состав (при об­работке поверхностные слои могут терять некоторые компоненты и насыщаться дру­гими), структура (изменяются химические и физические связи между элементами по­верхностного слоя за счет температуры и деформации), а также положение в простран­стве.

Исходные объекты преобразования подвергаются изменению с помощью каких-то опреде­ленных воздействий, методов. К ним относятся методы (способы): интуитив­но-логический (эври­стический, образный), логико-математический, физический, химический, биологический, фи­зико-химический, химико-биологический, физико-биологический и физико-химико-биологи­ческий.

Интуитивно-логическое и логико-математическое преобразования применимы к информа­ционным объектам. Они относятся к мыслительной деятельности человека и связаны с "мыслен­ным" (часто нереальным) изменением параметров и свойств мате­риалов, энергии и информации на уровне интуиции (подсознания) или путем осознан­ного применения известных правил мыслен­ного преобразования (логических, матема­тических) на основе естественнонаучного знания и опыта практической деятельности в т. ч. путем мысленного применения других методов преобра­зования (физических, кли­матических...). Интуитивно-логический и логико-математический ме­тоды преобразо­вания выполняются в процессе проектной деятельности (поиск новых решений), при составлении прогнозов развития, построении вариантов осуществления деятельности, при оп­ределении целей и т. п.

Другие методы преобразования реально применяются для материальных и энер­гетических объектов. В процессах преобразования неорганических материалов - физи­ческий, химический и физико-химический методы: механическое, электромагнитное, термическое воздействие, окисле­ние, восстановление, гальваническое (нанесение по­крытий), термохимическое ( получение спла­вов) и др. Для органических материалов применяются кроме указанных биологические методы преобразования биотехнологии и их комбинации с физическими и химическими. В сельскохозяй­ственных процессах применяются все методы преобразований: вспашка и рыхление почвы, удоб­рение ми­неральными и органическими веществами, термическая и электромагнитная обработка посевного материала и продукции и т. п. В кулинарии - механическое разделение пи­щевого сырья и полуфабрикатов, термохимическая обработка пищевых продуктов, сбраживание теста и приго­товление напитков (квас, пиво, вино), очистка механиче­ская, химическая и биологическая и т. п.

Энергия также преобразуется с помощью всех методов. В ветро- и гидроэлектро­станциях применяются физические методы, в теплоэлектростанциях - химические (горение) и физические, в атомных энергетических станциях - физические, в биогазо­генераторах - биологические, химиче­ские и физические и т. д. Энергообеспечение жи­лых и производственных помещений, производст­венных и бытовых процессов осуще­ствляется также с помощью физических, химических и биоло­гических методов.

Необходимо при этом отметить еще раз, реально методы преобразования мате­риалов и энергии применяются после их мысленного осознания и апробирования, т. е. предварительно пре­образование осуществлено интуитивно-логически и логико-математически. Не только собственно методы преобразования, но и все другие его ат­рибуты созданы, применены и получены в виде представлений, образов, схем, матема­тических расчетов и зависимостей, чертежей, описаний и др.

Процедуры преобразований, характеризующие характер осуществляемых опера­ций, можно разделить на следующие виды: разделение, соединение, измерение, сохра­нение, размещение, на­копление, моделирование, сбор, восстановление, разрушение, замена, деформирование, т. е. это такие виды операций, которые свойственны как ве­щественному объекту преобразования, так и энергетическому, и информационному -это по существу типовые операции преобразования.

Под разделением понимается деление целого на части: отделение, расчленение, разграни­чение, распределение и т. п. Например, резка овощей, отпиливание доски, разделение потоков энергии и информации на части, фильтрование, очистка и сепара­ция, разборка двигателя при его ремонте и утилизации и др.

Операция соединения заключается в образовании целого из частей (объединение, смеши­вание): сборка двигателя, приготовление салата, сшивание платья, передача энергии от разных станций в единую энергетическую сеть, объединение информации.

Измерение состоит в сопоставлении некоторого объекта, его части или свойства с количе­ственной или качественной мерой: определение напряжения электрического тока, измерение рас­стояния, определение количества информации и ее характера (математическая, социальная, есте­ственнонаучная, экономическая), дегустация пищи, определение эстетических качеств одежды и др.

В преобразовательной деятельности достаточно часто выполняется операция со­хранения объекта преобразования и его свойств в течение определенного времени: со­хранение продуктов в холодильнике, сохранение отходов радиоактивного распада, ох­рана материальных, энергетиче­ских и информационных ценностей (объектов, ресур­сов, сведений) от внешнего умышленного по­сягательства или стихии.

Операция размещения включает, например, действия по установке мебели в ком­нате, обо­рудования в швейном цехе, книг на полке, продуктов на прилавке магазина, людей (персонала) на фирме, источников энергии и системы энергоснабжения, инфор­мации в газете, на телевидении, в книге, в компьютере и т. п.

Преобразовательный процесс и его отдельные части как правило не могут осуще­ствляться при недостаточном обеспечении ресурсами и средствами. Отсутствие ресур­сов и средств ведет к его невозможности или нестабильности. Поэтому операция нако­пления, присущая материальным, энергетическим и информационным преобразова­тельным системам, выполняется для создания достаточного запаса ресурсов и средств: накопление объектов (продукты, ткани, пиломатериалы), энергии, сведений, средств (инструментов, расходных материалов, топлива, другой энергии, ин­формации в виде знаний и проектов, денег) и результатов преобразований (предметов потребле­ния, де­нег, сведений, знаний).

Реальный преобразовательный процесс предваряется, как правило, процедурами оптимиза­ции, связанными с отысканием наиболее эффективного решения или дейст­вия, которые выполня­ются путем мысленного, математического, физического или тех­нического моделирования процес­сов, средств и результатов. Для этого создаются и ис­следуются познавательные и прагматические, статические и динамические, образные, системные и другие модели. Результаты изучения и иссле­дования моделей применяют­ся в реальной деятельности.

Процедуры сбора также присущи процессам преобразования. В отличие от опе­рации со­единения сбор предусматривает отбор определенных элементов из среды (надсистемы) с одинако­выми или сходными свойствами: сбор фруктов, сбор урожая, сбор определенной информации, от­бор энергии от потока воды или ветра.

Восстановление предусматривает придание объекту первоначальных свойств, ут­раченных им по каким-либо причинам: в результате изнашивания, стихийного бедст­вия, неправильной экс­плуатации и др. Восстановление изношенных деталей ( каблук ботинка, шина автомобиля), разре­шающей способности кинескопа, запаса топлива, дамбы, разрушенной потоком воды, информации в компьютере, уничтоженной виру­сом и т. п.).

Разрушение как операция процесса преобразования выполняется во многих про­цессах. Эту операцию можно рассматривать как процесс, приводящий к операции вос­становления. Однако операция разрушения не предполагает последующего восстанов­ления. Более того, операция раз­рушения применяется целенаправленно для достиже­ния требуемого позитивного результата. Раз­рушение горной породы, разбивание скор­лупы яйца, раскалывание льда ледоколом, тушение по­жара и т. п.

Деформирование - операция изменения параметров объекта преобразования при сохране­нии его целостности: растяжка обуви, изменение русла реки путем строитель­ства дамб и каналов, изменение алгоритма путем уменьшения или увеличения элемен­тов, изменение напряжения и вида электрического тока с помощью трансформатора и выпрямителя и др.

Процедура замены какого-либо элемента или всего объекта имеет целью повы­шение эф­фективности действия техносистемы, улучшение ее качественного состояния. Замена элементов и объектов происходит по мере развития ноосферы в результате воз­росших потребностей и получе­ния новых знаний о мире, о возможностях его измене­ния. Замена металлических материалов на пластмассы, замена поршневого двигателя самолета на реактивный, замена механической резки материалов на лазерную, приме­нение новых способов и средств в получении энергии, замена ус­таревшей информации (книг, учебников, географических карт) и др. Операция замены осуществ­ляется непре­рывно в процессе человеческой преобразующей деятельности. За последние 50 - 100 лет заменялись не только отдельные элементы процессов и средств, но и вся совокуп­ность техно­систем, вся техносфера.

Указанные процедуры (операции) преобразования выполняются в различных процессах в определенной комбинации друг с другом и в определенной последова­тельности. При этом часть операций в каком-либо процессе может отсутствовать, а другие выполняются несколько раз. Так приготовление овощного салата включает операции: разделения (мойка овощей и их резка), со­единения (смешивание измельчен­ных овощей и приправ), измерения (дегустация ингредиентов и салата), сохранения (охлаждение в холодильнике или консервирование), накопления (подготовка необхо­димого количества овощей и приправ), размещения (перемещение готового салата в холо­дильник, на стол и раскладка на порции), моделирования (разработка рецепта и последовательно­сти его приготовления), разрушения (открывание пакетов со специя­ми, законсервированных ком­понентов, разбивание скорлупы яйца, если оно входит в состав салата).

В то же время операции преобразования могут трансформироваться в отдельные элемен­тарные преобразовательные приемы (действия), образующие в совокупности с другими собст­венно операции, т. е. относительно завершенные части преобразова­тельного процесса. С другой стороны операции преобразования могут составлять ос­нову и сущность целого преобразователь­ного процесса и комплекса. Так, на основе операции соединения построены швейная мастерская и сборочный цех автозавода, на операции сбора - горнорудная, угольная, газовая и нефтяная отрасли промышленного производства, операция измерения составляет основу метрологических служб и отрас­лей, моделирование является основной операцией многих отраслей науки и проектной дея­тельности.

Преобразование характеризуется четырьмя уровнями - ручное, механизирован­ное, автома­тическое и автоматизированное (кибернетизированное). Ручное преобразо­вание составляло основу деятельности в период формирования человеческого общест­ва, его материальной и духовной культуры. Операции преобразования объектов, глав­ным образом, естественного (природного) происхождения выполнялись, регулирова­лись, контролировались и планировались только самим человеком.

По мере развития общества энергия человека (биоэнергия) заменялась другими источни­ками. Все больше применялась энергия воды и ветра (ветряные и водяные мельницы), энергия го­рения и солнечная энергия. Изобретение паровой машины при­вело к революционному перевороту в преобразовательной деятельности. Замена био­энергии человека, применяемой в преобразова­тельных процессах, на другие виды

энергии привела к механизации процессов и скачкообразному росту эффективности и каче­ства преобразовательной деятельности, возвышению потребностей. Однако кон­троль за действием механизмов и машин, их регулирование и управление по-прежнему осуществлялись человеком.

Расширение ноосферы, увеличение ее массы ("мощности") за счет расширения и углубле­ния научных исследований и накопления практического опыта привело к соз­данию устройств и систем контроля, регулирования и управления преобразовательны­ми процессами, которые выпол­няли свои функции быстрее и точнее человека. Этап развития преобразовательных техносистем, связанный с передачей функций контроля, регулирования и управления от человека самим техно­системам (датчики, устройства сравнения, исполнительные органы и др.) определяется как их ав­томатизация (автоматическое осуществление процесса).

Следующий этап повышения уровня техносистем связан с введением в процессы и средства кибернетических устройств, которые по разработанной человеком програм­ме также осуществляют контроль, регулирование и управление процессом и средства­ми преобразования. Различие между кибернетизированными и автоматическими сис­темами состоит в том, что вычислительная система в зависимости от результата дейст­вия преобразующей системы выбирает управляющее воздейст­вие из некоторого мно­жества возможных вариантов, предусмотренных программой, что приводит к дости­жению более точного совпадения действительного результата действия техносистемы с требуемым. Автоматическая преобразующая система также осуществляет управляю­щее - регули­рующее воздействие, но число вариантов воздействия существенно огра­ничено - чаще всего пре­дусмотрен только один вариант управляющего воздействия. При этом различают гибкую (кибер­нетизированная система управления) и жесткую (автоматическое управление) обратные связи. С определенными оговорками можно говорить, что кибернетизированная система "думает" и при­нимает решение из множе­ства возможных. При этом "думанье" обеспечивается разработанной че­ловеком вы­числительной программой.

Классифицирование преобразовательных систем будет неполным, если оно не учитывает результатов преобразования. Результат преобразования может быть пред­ставлен по крайней мере двумя параметрами - форма результата и его назначение.

Любой результат преобразования имеет или материальный (вещественный), или энергети­ческий, или информационный вид (форму). Исходные объекты (ресурсы), также представленные материалами, энергией и информацией, посредством преобра­зующей системы приобретают новые свойства, качество которых обеспечивает по­требности человека и общества. При этом информа­ция, энергия и материалы могут преобразовываться в материалы, энергию другого вида и новую информацию.

Назначение результата преобразования связано с удовлетворяемой потребностью. Матери­альные, энергетические и информационные результаты предназначены для удовлетворения ви­тальных (жизненно необходимых, биологических), интеллектуаль­ных (познавательно-преобра­зующих) и духовных (эмоционально-психических) по­требностей. Один и тот же результат (салат, автомобиль, тепло батареи центрального отопления, книга) могут удовлетворять (и удовлетво­ряют) указанные потребности ли­бо одного индивида, либо разных людей ( одному - одни, другому - другие).

Кроме перечисленных классификационных признаков могут рассматриваться также и дру­гие свойства преобразующей системы, к которым относятся средства пре­образования, формы ор­ганизации процессов, управляющая система, надсистема и др. К средствам преобразования могут быть отнесены любые вещественные, информацион­ные и энергетические объекты и системы - ин­струменты, приспособления, механизмы, машины, оборудование, трансформаторы, пускатели, выпрямители, стабилизаторы, средства контроля, документация, средства транспорта и связи, коммуникации и т. п. Любой преобразовательный процесс может быть дополнен параметрами ор­ганизации выполнения процесса (концентрация и дифференциация, специализация и универсали­зация), а также последовательностью выполнения определенных процедур, операций, приемов, степенью параллельности и последовательности выполнения, т. е. совмеще­нием во времени опре­деленных циклов и этапов преобразования.

К надсистеме могут быть отнесены все элементы, с которыми взаимодействует рассматри­ваемая преобразовательная система в процессе своего действия, а эта преоб­разовательная система в надсистеме является отдельным элементом вместе с другими преобразовательными системами.

В реальной действительности не все варианты морфологического комбинирова­ния имеют какое-то конкретное воплощение. Часть вариантов в настоящее время еще не реализована (воз­можна их реализация в будущем), а часть вариантов принципиаль­но не может быть реализована из-за несовместимости отдельных элементов преобра­зующей системы. В целом представленная морфологическая классификация процессов позволяет увидеть весь спектр возможных преобразо­вательных процессов, реализуе­мых в техносфере. Эти процессы преобразования пересекаются между собой, допол­няют друг друга или выполняются параллельно. Классификация преобразова­тельных систем и их элементов применима как к техносфере в целом, так и к преобразователь­ному комплексу, процессу, операции и приему. При этом в одном и том же цикле пре­образования могут присутствовать множество различных вариантов классифицирова­ния.

3.5. Проектирование преобразовательной системы

Проектирование преобразовательной системы представляет собой процесс пре­образования имеющейся информации в некоторое новое состояние - новый информа­ционный продукт, который называется проектом. В процессе проектирования также как и в процессах преобразования мате­риалов и энергии некоторая совокупность ис­ходных ресурсов (исходная информация) с помощью известных и вновь создающихся средств (методы, способы, процедуры проектирования) создается требуемый результат (новая информация - проект).

Любой процесс проектирования осуществляется в три этапа. Первый из них свя­зан с фор­мированием совокупности требований к результату проектирования и обо­значается как этап пред­проектных исследований. Второй этап имеет целью создание собственно проекта в виде описаний, схем, чертежей, алгоритмов, программ, расчетов и т.п. Третий заключительный этап проектирова­ния предполагает оценивание качества проекта путем проведения измерений, испытаний, экспер­тиз и сопоставление получен­ных результатов оценивания с требованиями к проекту, установлен­ными на этапе предпроектных исследований.

3.3.1. Предпроектные исследования

При проведении предпроектных исследований и формулировании требований к преобразо­вательной системе учитываются все ее внешние и внутренние связи с други­ми преобразователь­ными системами. Эти связи, иллюстрирующие, по существу, взаи­мозависимость всех элементов среды жизнедеятельности человека и общества, могут быть представлены в виде схемы (рис. 15). Требования к преобразовательной системе должны учитывать следующие особенности.

Во-первых, будучи созданным внутри и при непосредственном воздействии пре­образова­тельной системы (ПCi) получаемый результат (Pi) выполняет свои функции (удовлетворяет неко­торые витальные, интеллектуальные, эмоционально-психические или технологические потребно­сти) внутри других преобразовательных систем (ПС j+1). Из объекта преобразования он превраща­ется в средство, которое в соответствующей системе выполняет определенное действие или сово­купность действий над другим объектом преобразования, обеспечивая тем самым получение дру­гого результата. В свою очередь, в рассматриваемой преобразовательной системе (ПСi) применя­ется множество результатов (предыдущих) преобразовательных систем в виде исходных ре­сурсов, средств осуществления преобразования (инструменты, машины, оборудование, средства связи, здания, дороги, транспорт и т.п.), а также в виде составных частей, входящих в собственный ре­зультат - комплектующие изделия, энергия (например, в батарейках) и информация (в виде инст­рукций, рецептов, расписаний и др.). По суще­ству любая преобразовательная система осуществ­ляет свое действие, используя резуль­таты действия предыдущих преобразовательных систем. Ее собственные результаты используются, в свою очередь, в последующих системах.

Pк Hi-1 ПCi-1 Pк Hi ПCi-1 Pк Hi+1 ПСi+1

Рис. 15. Взаимосвязь преобразовательных систем и их надсистем: ИР, ПП, Р, Н, ПС -ис­ходные ресурсы, преобразовательный процесс, результаты преобразования, надсистема, преоб­разовательная система, соответственно; i, i-1, i+1 -рассматриваемая, предыдущая и последую­щая преобразовательные системы, соответственно; Р_к -ре­зультаты действия других преобра­зовательных систем

В определенном смысле можно рассматривать любую преобразовательную сис­тему как со­вокупный результат действия других преобразовательных систем и, более того, как результат дей­ствия техносферы в целом и ноосферы, породившей техносферу.

Во-вторых, преобразовательная система выполняет свое действие в некоторой вполне определенной среде - в надсистеме (Hi). Элементы надсистемы, одним из кото­рых является и рассматриваемая преобразовательная система, не оказывают непосред­ственного воз­действия на объект, средства и способы преобразования. Они создают своеобразную природную социальную и материальную обстановку, в которой сущест­вует и осуществляет свое действие преобразовательная система. Общими элементами для всех преобразовательных систем являются, например, атмосфера и климатические особенности местности, земля и сила ее притяжения (гра­витации), флора и фауна в зо­не размещения преобразовательной системы, население с его образом жизни, уровнем культуры, социальными отношениями, а также другие преобразовательные сис­темы.

В-третьих, преобразовательная система выполняет свое функциональное назна­чение при непосредственном участии и под управлением людей (ее персонала). Дейст­вие преобразователь­ной системы зависит от квалификации и уровня образования ра­бочих, служащих, технических ра­ботников, управленческого состава и др. В то же время преобразовательная система влияет на раз­витие персонала, физическое, интел­лектуальное или эмоционально-психические состояние людей, участвующих в преоб­разовании.

Таким образом, совокупность требований к преобразовательной системе склады­вается из нескольких групп (блоков) требований, учитывающих внешние и внутренние взаимодействия сис­темы

Tnci= &(Тр_i Тпсi-1, Тн_i , Тп), где

Tпсi - совокупность требований к преобразовательной системе;

Трi - требования, связанные с результатом преобразования;

Тпсi-1- требования, связанные с результатами предыдущих преобразовательных систем;

Тн i- требования, связанные с надсистемой;

Тп - требования, связанные с персоналом преобразовательной системы.

Результат действия преобразовательной системы с одной стороны отражает за­просы потре­бителей этого результата, поскольку он является средством или объектом действия в последую­щей преобразовательной системе. А с другой - практически пол­ностью определяет состав и струк­туру преобразовательной системы поскольку он яв­ляется объектом ее преобразования. Поэтому требования Трi можно отнести одновре­менно к требованиям последующей преобразовательной системы к проектируемой, т.е.

Формирование образа результата в виде его проекта осуществляется в целом по тем же правилам и в той же последовательности, что и проектирование преобразова­тельной системы: изучается конъюнктура рынка (спрос - предложение), выполняется прогноз развития потребно­стей, выявляются недостатки аналогов, осуществляется по­иск новых решений и.т.д. При проекти­ровании преобразовательной системы результат ее действия принимается в качестве отправной точки в виде его проекта.

Параметры результата действия преобразовательной системы (ее продукта) де­лятся на три категории - функциональные, технологические и эксплутационные. Кроме того, существенное значение имеет необходимое количество продукта. К функцио­нальным параметрам относятся свойства продукта, связанные с выполнением им своей функции. Для автомобиля это грузоподъ­емность и скорость, для жилого помещения - теплопроводность стен и внутренний воздухообмен, для пищевых продуктов - кало­рийность, количество жиров, витаминов и минеральных веществ, для различных тка­ней - их воздухо- и влагопроницаемость, прочность, огнестойкость, теплопро­водность и др. Технологические параметры определяют технологичность продукта, т.е. возмож­ность продукта быть созданным (изготовленным) с наименьшими затратами при дос­тижении тре­буемого качества и в нужном количестве. Технологические параметры продукта являются основ­ными при проектировании преобразовательной системы. К ним относятся материалоемкость, тру­доемкость, энергоемкость, степень стандартиза­ции и унификации и др. К эксплуатационным па­раметрам относятся свойства продук­та, обеспечивающие выполнение своих функций в течение требуемого (заданного) пе­риода времени с наименьшими затратами в системе "человек (общество) - среда - про­дукт". Эксплуатационными показателями продукта являются надежность, долговеч­ность, ремонтопригодность, эстетичность, экологичность, травмобезопасность, эргономичность и др. Эти параметры продукта (и одновременно объекта преобразования) проектируемой преобразо­вательной системы (равно как и средства потребляющей преобразовательной системы) также ока­зывают прямое существенное влияние на ее состав и структуру.

Требования к преобразовательной системе, отражающие результат преобразова­ния (Трi), связаны с обеспечением точности исполнения указанных в проекте результа­тов параметров - точ­ность размеров и форм, физико-химических свойств материалов и покрытий, напряжения и час­тоты тока, температуры теплоносителя, теплотворной способности (калорийности) топлива, формы представления информации, ее состава, структуры и т.п.

Преобразовательные системы, результатом действия которых являются, соответ­ственно, подъемный кран, швейная игла, радиоприемник, электроэнергия, анализ ин­формации и тот же проект существенно отличаются друг от друга и составом средств преобразования, и его структу­рой, и персоналом - его специализацией и квалификаци­ей. Отличаются друг от друга и преобразо­вательные системы, выпускающие однотип­ную продукцию в разных странах. Так создание токар­ного станка особо высокой точ­ности значительно отличается от преобразовательной системы по созданию станка нормальной точности, а получение швейного изделия на фабрике России - от анало­гичного на фабрике Финляндии.

Такое отличие зависит не только от результата преобразования (его качества, стоимости, конкурентоспособности), но и от среды, в которой осуществляется преоб­разование - от надсис­темы (Нi) и отражает в конечном счете стремление общества, со­циальных групп и отдельных лю­дей к комфортной, безопасной, духовно и интеллекту­ально насыщенной жизни. И чем выше уро­вень культуры в обществе, тем выше требо­вания надсистемы. В последнее время все более акту­альным становится, например, требование общества к экологической безопасности преобразова­тельных систем. За­грязнение атмосферы, поверхности земли, рек и водоемов, радиоактивное, электро­магнитное, тепловое воздействие преобразовательных систем существенно изменили есте­ственную природу и среду жизнедеятельности человека в худшую сторону.

Преобразовательная система проектируется для реальных условий, отражающих уровень развития техносистем, достигнутый в обществе к началу проектирования. По­этому в проекте сис­темы могут применяться такие решения, которые либо существуют в техносфере, либо их осуще­ствление не связано с непреодолимыми научно-техническими и социальными препятствиями. В проекте системы преобразования мо­гут быть применены только такие исходные ресурсы, средства и способы, которые су­ществуют или могут существовать реально. Применение непроверенных решений, фантастических идей, недоступных средств и ресурсов делает невозможной практиче­скую реализацию всего проекта. Иными словами, совокупность результатов действия предыдущих преобразовательных систем (материальных, энергетических, информаци­онных) ограничивает воз­можности будущей преобразовательной системы. Это отра­жается на проектируемой системе через требования Тпс i-1, устанавливающие пределы возможностей создающейся системы, действие ко­торой будет осуществляться в реаль­ной среде. Так, для системы изготовления одежды могут при­меняться такие машины и устройства, которые выпускаются промышленностью или которые прошли испытания и подготовлены к выпуску в соответствующих преобразовательных системах. Для по­лучения и трансформации электроэнергии не могут быть применены установки термо­ядер­ного синтеза (например, типа ТОКАМАК), т.к. они еще не дают требуемого ре­зультата. В систе­мах преобразования информации нельзя применять несуществующие компьютерные программы или программы, являющиеся недоступными (например, секретными) и т.п.

К числу ограничивающих условий (требования Тпс i-1) могут быть отнесены так­же квали­фикация и количество людских ресурсов местности, в которой предполагается реализация проекта преобразовательной системы. Людские ресурсы (персонал) можно рассматривать как результат действия специфической преобразовательной системы - системы образования, которая осуществ­ляет профессиональную подготовку общества, преобразует людей из неграмотных в грамотных, из "неумеющих" в "умеющих". Сис­тема образования "делает" рабочих, служащих, врачей, инжене­ров... Отсутствие рабо­чих, служащих, управленческих кадров требуемой квалификации и соответ­ствующего спектра профессий создает существенные, часто непреодолимые трудности в осущест­влении проекта преобразовательной системы в некоторой конкретной местности или регионе.

Персонал преобразовательной системы - это живые люди, обладающие кроме профессио­нальных знаний и умений также и физическими, интеллектуальными и ду­ховными качествами, свойствами и потребностями. Поэтому в проектируемой системе, внутри которой люди выпол­няют свои функциональные действия, должны быть обес­печены соответствующие условия.

К преобразовательной системе с позиций ее персонала предъявляются требова­ния (Тп) по сохранению здоровья, а так же эргономические, эстетические и экономи­ческие требования. Вы­полнение этих требований должно обеспечить, по крайней мере, сохранение (не ухудшение) фи­зического и эмоционально-психического состояния уча­стников преобразовательной системы, а также их материальное обеспечение.

Безопасность преобразовательной системы по отношению к ее персоналу опре­деляется не только отсутствием возможности получения "случайных" травм, отравле­ний, стрессов, но также и отсутствием процедур, приемов и операций, связанных с поднятием и перемещением тяжестей, с монотонным характером деятельности, с раз­личного рода излучениями (тепловое, электромагнит­ное, радиационное), с выделением вредных газообразных, жидких и твердых веществ и т.п.

Преобразовательная система должна быть эргономичной и эстетичной, поскольку от этого зависит не только трудоспособность персонала и производительность труда, но также психологи­ческое состояние людей, которое может переноситься ими за пре­делы преобразовательной сис­темы (например, в семью) и влиять на других людей. Кроме того, благоприятная и удобная преоб­разовательная система способствует стремлению человека к собственному интеллектуальному и духовному развитию.

Экономические требования персонала к преобразовательной системе определя­ются уров­нем (размером) вознаграждения за собственную деятельность, возможно­стью его роста и стабиль­ностью преобразовательной системы в течение достаточно длительного времени. Иными словами преобразовательная система должна быть при­быльной, стабильной, способной к быстрой адапта­ции к изменению внешних и внут­ренних условий за счет непрерывного совершенствования средств и способов преобра­зования, повышения квалификации персонала и качества материаль­ных, энергетиче­ских и информационных ресурсов через повышение требований к ним, а также за счет непрерывного улучшения результатов действия системы (качества) и уменьшения за­трат (се­бестоимости).

Таким образом, предпроектные исследования являются чрезвычайно ответствен­ным и сложным этапом проектирования преобразовательной системы, от которого за­висит ее качество и конкурентоспособность. Все результаты предпроектных исследо­ваний представляются в виде ка­кого-либо документа. В зависимости от вида преобра­зования таким документом может быть мно­готомный труд или небольшое по объему сочинение. В любом случае обобщенные результаты предпроектных исследований представляют собой задание на выполнение проекта преобразова­тельной системы.

5.5.2. Выполнение проекта

На основании задания на выполнение проекта выполняются собственно процеду­ры проек­тирования. Проект преобразовательной системы представляет собой полное ее описание в виде текста, совокупности графических материалов, спецификаций, ве­домостей, инструкций, программ для ЭВМ и др.

Процесс проектирования состоит из пяти взаимосвязанных этапов. К ним отно­сятся:

-отработка (доработка) задания на проектирование преобразовательной системы с целью повыше­ния ее технологических свойств (технологическая отработка);

-разработка процесса преобразования;

-разработка проекта организации преобразовательного процесса и системы в це­лом;

-построение экономической структуры преобразовательной системы;

-формирование системы управления.

Каждый из этапов проектирования и результаты их выполнения представляют собой отно­сительно самостоятельные и взаимозависимые подсистемы. Последова­тельность проектирования может быть представлена схемой (рис. 16). Особенность создания проекта преобразовательной системы состоит в том, что при выполнении ка­ждого этапа учитываются возможности последую­щих, а при невозможности достиже­ния нужных результатов вносятся уточнения в предыдущие этапы.

В процессе технологической отработки задания на проектирование решается в конечном счете задача удешевления будущей преобразовательной системы, повыше­ния ее надежности, обеспечения возможности оперативной адаптации к изменению внешних условий и др. при усло­вии обеспечения результатов требуемого качества (уровня). Эта задача также решается с учетом возможности осуществления технологи­ческих, организационных, экономических и управленче­ских параметров проектируе­мой системы. По важности этап технологической отработки задания на проектирова­ние сопоставим с предпроектными исследованиями и разработкой собственно за­дания на проектирование преобразовательной системы. По существу технологическая отра­ботка задания на проектирование заключается в формировании требований будущей преобразователь­ной системы к совокупности требований к самой этой преобразова­тельной системе. Эти требова­ния формируются с учетом потребных результатов пре­образования (Тр), предыдущих преобразо­вательных систем (Тпсi-1) надсистемы (Тп) и потребностей персонала (Тп). Определяется допусти­мость (реальность) требований к преобразовательной системе (Тпс) с учетом возможности их осуществления.

Рис. 16. Последовательность проектирования преобразовательной системы

Тпс<= [Тпс], где

[Тпс] - допустимый уровень требований к преобразовательной системе, учиты­вающий воз­можности ее осуществления на основе применения современных (известных) средств, процессов, систем.

Допустимые требования отражают современный уровень технологического раз­вития обще­ства - наиболее прогрессивные решения в организации преобразования, в области создания техно­логических средств и процессов, а также современные эконо­мические и управленческие достиже­ния.

В процессе проектирования возникают случаи невыполнения указанного условия - требо­вания к преобразовательной системе превышают ее возможности. При невоз­можности достижения требуемых результатов известными средствами по технологиче­ским, организационным, экономи­ческим или иным причинам и нежелательности вне­сения изменений в задание на проектирование (например, из-за снижения конкуренто­способности, невыполнении экономических требований и др.) возникает так называе­мая противоречивая (проблемная) ситуация (надо получить такой-то ре­зультат, а его получить невозможно). Эта ситуация разрешается тремя путями - либо от проекти­ро­вания преобразовательной системы отказываются, либо отыскиваются новые, не быв­шие ранее решения, позволяющие получить требуемые результаты, либо снижается уровень требований (Тпс) к преобразовательной системе. Чаще всего за счет мобили­зации материальных и интеллек­туальных ресурсов, применения эвристических методов поиска новых решений удается найти не­обходимые решения и преодолеть проблемную ситуацию.

Эффективность выполнения технологической отработки задания на проектиро­вание может быть оценена через количество возникающих на последующих этапах проблемных ситуаций. Чем их меньше, тем более качественно выполнен этап техноло­гической отработки.

При проектировании преобразовательной системы в зависимости от материаль­но-финансо­вых, кадровых или иных условий не всегда имеется возможность примене­ния современных наи­более прогрессивных и эффективных решений. Особенно это ка­сается небольших преобразова­тельных систем (например, малые предприятия, фирмы, кооперативы и др.). В связи с этим допус­тимый уровень требований существенно сни­жается, что делает невозможным осуществление про­ектирования преобразовательной системы и ее реализацию, т.к. при этом требования к преобразо­вательной системе (Тпс) превышают допустимые ([Тпс]).

Технологическая отработка - это своего рода экспертиза задания на проектирова­ние. Экс­пертной оценке подвергаются требования задания, связанные со следующими возможностями: обеспечения преобразовательной системы ресурсами соответствую­щего качества; получение тре­буемых результатов с помощью доступных процессов и средств преобразования; комплектования преобразовательной системы трудовыми ре­сурсами, осуществления наиболее простой организа­ционной структуры; достижения наилучших экономических показателей, формирования управ­ленческой структуры и др. Результаты экспертизы в виде рекомендаций вносятся в задание на проектирование при условии, что вносимые изменения не повлияют существенно на снижение уровня качества результата преобразования, В проведении технологической отработки могут при­нимать участие специалисты (профессионалы) высокого уровня из разных отраслей человеческой деятельности - инженеры, психологи, социологи, менеджеры, маркето­логи, экологи, дизайнеры, врачи, учителя и др., а в необходимых случаях - политики, представители общественности, воен­ные и т.п. Для малых преобразовательных систем из-за недостаточности их материально-финансо­вых ресурсов количество экспертов минимально, а качество экспертизы зачастую отличается не­высоким уровнем.

Результатом выполнения этапа технологической отработки является уточнение, дополнен­ное и доработанное задание на проектирование преобразовательной системы.

Центральным звеном цепочки построения собственно проекта преобразователь­ной сис­темы, определяющим последующие стадии проектирования, является этап раз­работки технологи­ческого проекта. Задача технологического проекта состоит в том, чтобы сформировать совокуп­ность необходимых воздействий (состав, структура, па­раметры) на объекты преобразования, обес­печивающих получение требуемых результатов; установить определенную последовательность (маршрут) осуществления этих воздействий; построить образ исходного состояния объектов пре­образования (заготовки, сырье, полуфабрикаты); определить и разработать средства преобразова­ния (инструменты, оснастка, оборудование и т.п.). Результат решения задач технологиче­ского проектирования представляет собой технологический процесс.

Технологическое проектирование начинается с анализа доработанного задания. При этом устанавливаются тип преобразовательной системы, количество создающего­ся продукта (продук­ции) за определенный период времени, характер (параметры каче­ства) продукции, ритм выпуска, а также ограничения на преобразовательную систему, накладываемые надсистемой, предыдущими преобразовательными системами и тре­буемыми условиями труда персонала.

Результат действия преобразовательной системы (характер продукции) анализи­руется по трем группам параметров качества - функциональным, технологическим и эксплутационным, ко­торые необходимо обеспечить при технологическом проектиро­вании (см. выше). Анализу подвер­гаются применяемые материалы, масса, габаритные, присоединительные, монтажные размеры и точность их выполнения, физико-химические свойства, энергетические параметры и параметры их носителей, форма представления и состав информационного продукта и др. Анализ продукции по­зволяет определить в общих чертах виды процессов и средств, пригодных для осуществления пре­образования; установить сходство и различие в сравнении с продукцией аналогич­ных преобразо­вательных систем; а также выбрать в качестве аналога (или прототипа) лучшую преобразователь­ную систему, если таковая существует.

Различают два типа преобразовательной системы - с полным (замкнутым) и не­полным тех­нологическим циклом. В системах с полным технологическим циклом все процедуры преобразо­вания (и их результаты) осуществляются внутри системы. В сис­темах с неполным циклом - вы­полняется только часть таких процедур. В качестве ис­ходных объектов преобразования в системах с неполным технологическим циклом применяются созданные в предыдущих системах заготовки, полуфабрикаты и готовые изделия как составная часть продукции проектируемой системы. Все преобразователь­ные системы принято делить в зависимости от количества выпускаемой продук­ции на единичные, серийные (мелко-, средне- и крупносерийные) и массовые. Преобразова­тель­ные системы, в которых создается единичная, не повторяющаяся в последующем продукция, от­носятся соответственно к единичным. Если в преобразовательной систе­ме создается некоторое множество единиц продукции, а выпуск этой продукции про­должается длительный период вре­мени, то такую систему относят к массовой. Система с серийным выпуском продукции связана с периодичным изменением вида продукции в течение определенных промежутков времени. На ос­новании анализа задания на про­ектирование предварительно устанавливается также состав и структура преобразова­тельной системы по приведенным выше морфологическим параметрам (см. п. 3.2.).

Производительность (мощность) преобразовательной системы определяются ритмом вы­пуска продукции. Ритм определяется количеством произведенной продук­ции в единицу времени (шт./мин., кг/мин., квт ч./мин., байт/мин и т.п.).

Ограничения, накладываемые на преобразовательную систему, указываются в за­дании на проектирование в виде требований к ней со стороны надсистемы, предыду­щих преобразователь­ных систем и персонала. В общем случае это экологические, со­циальные, экономические ограни­чения, ограничения, связанные с результатами дейст­вия предыдущих преобразовательных систем (поставщиков), а также требования к ус­ловиям труда персонала (безопасность, режим работы, сменность и др.).

Результаты анализа доработанного задания представляют собой исходные данные для тех­нологического проектирования преобразовательной системы.

Результат действия преобразовательной системы может представлять собой либо некото­рый неделимый продукт, либо продукт, состоящий из множества составных частей и элементов, объединенных определенным образом в единое целое, имеющее одно (или несколько) функцио­нальное назначение. В первом случае такими продукта­ми являются, например, пуговица, канце­лярская скрепка, батон хлеба, программа для ЭВМ и др. К продуктам, состоящим из составных частей и элементов, относятся часы, швейная машина, газовая плита, жилой дом, электростанция, овощной салат, брюки, а также, например, пакет прикладных программ для ЭВМ, имеющий еди­ную (общую) функцию, не присущую ни одной из относительно самостоятельных программ па­кета.

Поэтому технологический проект преобразовательной системы представляет со­бой сово­купность технологических процессов для всех элементов и частей продукта, создающихся в про­ектируемой преобразовательной системе, а также процессы их со­единения и испытания.

Для частей и элементов, создание которых предполагается в других преобразова­тельных системах, технологические процессы не разрабатываются. Это происходит по­тому, что подав­ляющее большинство современных преобразовательных систем отно­сится к специализированным системам с неполным технологическим циклом, имею­щим большое число внешних связей с сис­темами-поставщиками комплектующих час­тей и элементов. Так в состав технологического про­екта автомобиля (для сборочного автозавода) не входят технологические процессы изготовления электропроводов, шин, регуляторов напряжения, датчиков и др. Эти элементы и части предпола­гается приоб­ретать по кооперации от других преобразовательных систем (поставщиков). Анало­гично в проекте электростанции не разрабатывается технологический процесс изго­товления гене­ратора, в проект изготовления платья не входит процесс создания ткани и фурнитуры, в информа­ционный технологический процесс не включаются процессы разработки программ, компьютеров, множительной техники и т.п.

Какой бы большой по составу не была продукция преобразовательной системы, она фор­мируется путем создания каждого ее элемента с последующим их объединени­ем в составные части и в функционально целый продукт. При этом можно выделить три вида технологических преобразовательных процессов: процессы получения еди­ничного неделимого элемента, процесс соединения элементов друг с другом для обра­зования частей и целого продукта и процесс испыта­ния (контроля) продукта.

Технологические процессы создания элементов, соединения частей и испытания разраба­тывается в следующей последовательности:

- определение необходимого количества требуемых преобразовательных приемов и пере­ходов;

- построение последовательности (маршрута) выполнения преобразований;

- определение номенклатуры и проектирование средств преобразования;

- формирование технологического процесса.

Формирование состава (совокупности) минимально-необходимого числа элемен­тарных преобразований начинается, как правило, с определения приемов и переходов, обеспечивающих получение требуемых параметров результата. Таких приемов и пере­ходов, которые являются за­ключительными. При этом выявляется состояние объекта преобразования, необходимое для того, чтобы эти заключительные приемы и переходы позволили получить требуемые конечные пара­метры создающегося продукта. Затем, если это необходимо, устанавливаются поочередно все пре­дыдущие приемы и перехо­ды, позволяющие осуществлять последующие до тех пор, пока исход­ное состояние

объекта преобразования не совпадают с параметрами имеющегося исходного ресурса (ис­ходного состояния заготовки, полуфабриката, сырья, информационной базы). За­ключительный ре­зультат преобразовательного (технологического) процесса может быть представлен в виде

ПКj

P - заключи­тельный (требуемый) результат (продукт) технологического процесса;

ПКj - некоторый требуемый параметр качества - величина, состояние, точность (погреш­ность) и др. размеров, массы, скорости, мощности, частоты, напряжения, со­става, структуры и т.п., определяющий в совокупности с другими требуемый результат.

j - индекс соответствующего параметра, j=l...n

В свою очередь уровень качества каждого отдельного параметра продукта дости­гается че­рез совокупность последовательных приращений качества, достигаемых при выполнении элемен­тарных приемов и переходов

где ПK_иj - j-ый параметр качества, соответствующей исходному состоянию объек­та преоб­разования;

АПКji - величина приращения j-ro параметра качества, достигаемая при выполне­нии i-го элементарного преобразования (приема и перехода);

i - порядковый номер элементарного преобразования, i=l...m.

Очевидно, что исходное состояние объекта преобразования представляется в ви­де совокуп­ности параметров качества:

где ПКи - обобщенный (суммарный) показатель качества исходного ресурса (сырье, заго­товка, полуфабрикат, комплектующее изделие, составная часть).

При этом последовательность назначения элементарных преобразований осуще­ствляется в направлении от последнего (заключительного) преобразования до первого, для которого исход­ным является исходное состояние объекта

Особенность преобразовательного процесса заключается в том, что какое-либо элементар­ное преобразование, обеспечивающее приращение качества соответствую­щего параметра, в по­давляющем большинстве случаев неизбежно влияет на изменение состояния некоторого (или не­скольких) другого параметра. Величина приращения ка­чества какого-либо параметра или увели­чивается, или снижается при выполнении по­следующих элементарных преобразований, которые одновременно обеспечивают при­ращение качества другого параметра. Это существенно услож­няет процесс технологи­ческого проектирования.

Для выявления степени влияния элементарного преобразования на параметры ка­чества объекта и получения однозначного (определенного) результата выполнения элементарных прие­мов и переходов, по-разному влияющих одновременно на несколь­ко параметров, проводят много­факторный эксперимент, или основываются на преды­дущем опыте, полученном в других преобра­зовательных системах с аналогичными ус­ловиями. Из множества вариантов осуществления эле­ментарного преобразования вы­бирается такой вариант, который обеспечивает, во-первых, наи­большее приращение качества какого-либо одного (основного) параметра, во-вторых, повышение качества других параметров и, в-третьих, не снижение качества последних.

Однако такой вариант часто не отыскивается. Поэтому возникает проблемная си­туация, разрешение которой возможно, по крайней мере, двумя путями - введение до­полнительных (кор­ректирующих) элементарных преобразований, устраняющих отри­цательное влияние предыдущих преобразований, или совершенствование этих преды­дущих преобразований за счет создания но­вых технических решений.

Влияние элементарных преобразований на результаты предыдущих (искажение достигну­того уровня качества каждого параметра) и на условия выполнения после­дующих выявляется и устанавливается во время формирования последовательности выполнения переходов и операций при построении маршрута преобразования. После­довательность выполнения приемов и переходов схематически представляется в виде графа (рис. 17). Как правило, процесс преобразования исход­ного объекта в конечное состояние может осуществляться несколькими вариантами. Лучшим из них признается вариант, обеспечивающий, во-первых, достижение требуемого качества конечного продукта и, во-вторых, наименьшие затраты на преобразование. Первое условие явля­ется, по су­ществу, безусловным, не имеющим альтернатив, а второе связано с множе­ством факторов преоб­разовательной системы.

Рис. 17. Варианты последовательности выполнения преобразований (маршрут преобразования: а, б, в - варианты, ЭП - результаты элементарного преобразования, t - преобразовательная процедура (прием, переход, операция)

Решение задачи снижения затрат на преобразование обеспечивается несколькими путями:

• выбором наиболее подходящих исходных ресурсов (материалов, заготовок,
сырья, полуфабрикатов, видов энергии и энергоносителей, продуктов преды-­
дущих информационных преобразований и т.п.);

• формированием наименьшей совокупности элементарных преобразований и
выбором наиболее короткого маршрута за счет исключения дополнительных и
корректирующих процедур;

• сокращением затрат живого труда персонала и передачей преобразовательных
функций (действий) от человека техносистемам и сокращением времени
(продолжительности) преобразований;

• выбором наиболее эффективных и одновременно простых и надежных средств преобразований (инструменты, приспособления, оборудование, оргоснастка, вспомогательные средства и т.п.);

• увеличением количества создающегося продукта (повышение серийности) и др.

Качество исходного состояния объектов преобразования и других ресурсов обес­печивается предыдущими преобразовательными системами. Оно определяется, с одной стороны, требова­ниями (потребностями) разрабатываемой преобразовательной систе­мы и, с другой - возможно­стями предыдущих систем. Основным критерием качества исходных ресурсов является степень их соответствия конечному результату по техни­ческим и экономическим параметрам. Чем меньше элементарных преобразований (по количеству и затратам) необходимо осуществить для превра­щения исходных ресурсов в конечный результат, тем более качественными они являются.

Снижение затрат на преобразование исходного объекта в конечный результат достигается также за счет выбора таких элементарных воздействий, которые обеспечи­вают прирост качества объекта одновременно по нескольким его параметрам и не тре­буют введения дополнительных и корректирующих приемов и переходов.

Сокращение продолжительности процесса преобразования достигается за счет:

• совмещения по времени отдельных элементарных преобразовательных проце­-
дур (параллельное преобразование);

• совмещения в пространстве (в одной операции) нескольких элементарных
преобразований (принцип концентрации);

• одновременного воздействия на несколько объектов преобразования несколь-­
кими средствами.

Затраты живого труда (трудоемкость) могут быть снижены путем применения в преобразо­вательных процедурах механизированных, автоматизированных и киберне­тизированных средств преобразования.

Увеличение количества (объема) продукта преобразовательной системы может быть дос­тигнуто несколькими путями. Во-первых, за счет расширения сфер и объемов потребления про­дукта в последующих преобразовательных системах (повышение функциональных, эргономиче­ских и эстетических свойств продукта, интенсивная рек­ламная деятельность, адаптация продукта к различным сферам потребления - создание множества функционально подобных вариантов и др.). Во-вторых, за счет применения в продукте преобразовательной системы наибольшего количества элементов, приме­няемых в продуктах других преобразовательных систем (унификация и стандар­тизация элементов и подсистем).

Средства, с помощью которых осуществляются элементарные преобразования и процесс в целом (инструменты, материалы, приспособления, оборудование, а также энергия и информация как средства преобразования в материальном, в энергетическом и информационном преобразова­тельных процессах), выбираются из числа создающих­ся в предыдущих преобразовательных сис­темах или разрабатываются специально в процессе проектирования рассматриваемой системы.

Средства преобразования представляют собой результат действия другой (иной) преобра­зовательной системы. Однако создаются они по той же схеме, что и процесс преобразования - от формирования совокупности требований к ним со стороны потре­бителя (проектируемая преобра­зовательная система); надсистемы и персонала систе­мы, создающей эти средства; а также с учетом возможностей предыдущих преобразо­вательных систем (поставщиков). Средства преобразования выбираются и разрабаты­ваются так, чтобы были обеспечены параметры и результаты элементар­ных преобразо-

ваний и одновременно удовлетворяли бы всем требованиям, установленным в задании на проектирование рассматриваемой преобразовательной системы.

Построение технологического процесса как целостной преобразовательной сис­темы (или подсистемы) заключается в соединении результатов предыдущих этапов разработки технологиче­ского проекта. Технологический процесс включает в себя:

• описание исходных ресурсов (их совокупность и состояние);

• перечень элементарных преобразований (приемы и переходы) и достигаемых
промежуточных результатов с указанием параметров воздействия и затрат жи­-
вого труда, последовательности их выполнения (маршрут) с указанием степени
и способов совмещения в времени и пространстве;

• перечень средств осуществления элементарных преобразований.

Качество технологического процесса, его способность обеспечить получение требуемого результата, могут быть установлены путем сопоставления совокупности внутренних требований к каждому элементарному преобразованию со стороны других, а так же и совокупности соответст­вующих достигаемых промежуточных результатов (рис. 18).

Рис. 18. Схема взаимозависимости результатов элементарных преобразований (ЭП),

составляющих технологический процесс: Т- требование; Р -результат; i, i-k, i+m,

п - порядковые номера элементарных преобразований; k, т - целые числа,

1 _<k <i, 1 _<т<(n-1)

Если совокупность результатов (Р) соответствует (удовлетворяет) совокупности предъяв­ляемых требований (Т) по всем элементарным преобразованиям, то техниче­ский процесс можно считать сбалансированным и пригодным для выполнения после­дующих этапов проектирования. Если какой - либо результат не удовлетворяет требо­ваниям, то возникает задача оптимизации или дальнейших изысканий по формирова­нию элементов и технологического процесса в целом. Реше­ние задачи согласования результатов и требований возможно, по крайней мере, тремя путями:

• изменением того или иного требования,

• изменением соответствующего результата за счет выбора других режимов,
средств или их параметров (оптимизация процессов);

• введением дополнительных корректирующих элементарных преобразований.
Технологический проект преобразовательной системы, основу которого составляет технологиче­ский процесс, представляет собой исходную информацию для разра­ботки организационного про­екта. Технологический проект включает:

· перечень и характеристики исходных ресурсов (основные и вспомогательные
материалы, виды энергии и энергоносители, виды информации - документы,
инструкции, стандарты и др.);

· технологический процесс;

· перечень средств преобразования и их характеристики, в т.ч. задания на разра­-
ботку и собственно проекты специальных средств преобразования;

· характеристику трудовых ресурсов - профессии, квалификация, количество
персонала, связанного с непосредственным преобразованием исходного объ-­
екта в требуемый результат (продукт).

Проект организации преобразовательной системы предусматривает разработку комплекса мероприятий, связанных с осуществлением процесса преобразования в про­странстве и времени. Организационный проект служит упорядочению, оптимальному расположению и наиболее эффек­тивному взаимодействию всех элементов системы. Главная цель проекта состоит в создании усло­вий действия преобразовательной систе­мы, обеспечивающих получение ею требуемого результата (качество, количество, ас­сортимент) в заданные сроки с минимальными затратами.

Проект организации преобразования включает:

· выбор метода организации преобразовательного процесса;

· дробление процесса преобразования на отдельные относительно самостоя­тельные функциональные элементы и выделение их в элементы организацион­ной структуры;

· построение схем размещения оборудования и рабочих мест во взаимосвязи с движением, хранением и расходованием материально-энергетических ресур­сов;

· формирование вспомогательных и обслуживающих преобразовательных под­систем;

· определение необходимого потенциала трудовых ресурсов, связанных с дея­тельностью по организации преобразовательной системы;

· построение организационной структуры.

Проект организации должен предусматривать также возможность постоянного совершен­ствования создающейся преобразовательной системы и возможность ее адап­тации к изменяю­щимся внешним факторам.

Различают три метода организации процесса преобразования - поточный, парти­онный и единичный. В основе поточного метода организации производства лежит расчленение преобразо­вательной системы на относительно короткие операции, вы­полняемые на специально оборудован­ных последовательно расположенных рабочих местах - поточных линиях. Для поточного метода организации характерно: располо­жение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса; синхрониза­ция элементарных преобразований по времени; специальное и специализи­рованное оборудование; относительно низкая квалификация рабочих; ограниченная номенклату­ра однородной продукции и ее большой объем. Партионный метод организации харак­теризуется ши­рокий номенклатурой продукции, выпуск которой периодически повто­ряется в течение продолжи­тельного времени. Кроме того, при партионной организа­ции оборудование и рабочие места распо­лагаются по принципу группирования анало­гичных элементарных преобразований или по типам объектов преобразования. Специ­альное и специализированное оборудование применяется реже, а квалификация рабо­чих выше, чем при поточной организации. Единичный метод применяется при выпол­нении уникальных или иных неповторяющихся преобразований. Для него характерны уни­версальные средства преобразований, высокая квалификация рабочих, свободный ритм работы и др.

Дробление преобразовательного процесса осуществляется с целью повышения его эффек­тивности и заключается в создании отдельных взаимосвязанных преобразо­вательных подсистем. В зависимости от вида создающегося продукта и преобразова­тельной системы применяют разные формы деления целой системы на взаимосвязан­ные части - специализация (внутренняя и внеш­няя), кооперирование и концентрация. Специализация преобразовательных систем и подсистем заключается в их обособлении с целью повышения эффективности. Различают объектную (по типу объектов преобра­зования) и технологическую (по типу преобразовательного процесса) специали­зации. Кооперирование предусматривает организацию физических и функциональных связей ме­жду преобразовательными системами и подсистемами разного уровня, совместно создающими определенный продукт при сохранении их материально-финансовой са­мостоятельности. Под кон­центрацией понимается процесс сосредоточения средств преобразования и рабочей силы для осу­ществления аналогичных преобразовательных процессов и создания однотипной продукции.

Оборудование и рабочие места, как уже отмечалось, размещаются либо по ходу выполне­ния элементарных преобразований, предусмотренному технологическим про­цессом, либо по ви­дам выполняемых преобразований и средств их осуществления. В одной и той же преобразова­тельной системе могут применяться обе схемы размещения оборудования и рабочих мест.

Рабочее место как часть пространства, приспособленная для выполнения опреде­ленного элементарного преобразования (или нескольких преобразований) включает основные и вспомога­тельные средства - оборудование, инструменты, приспособления, защитные устройства, энергети­ческие установки, средства преобразования информа­ции, коммуникации, стеллажи, стулья и т.п. При формировании рабочих мест учиты­ваются антропометрические данные, рекомендации фи­зиологов, психологов, эргоно­мические, эстетические рекомендации и др. Для обеспечения наи­большей эффективно­сти рабочее место формируется с учетом наименьших затрат человеческой энергии, расходуемой работником на выполнение основных и вспомогательных приемов и пе­ре­ходов, и создания оптимальных санитарно-гигиенических и психологических усло­вий преобразо­вания.

Для осуществления преобразования объектов из исходного состояния в конечное в преоб­разовательной системе предусматривается вспомогательные и обслуживающие подсистемы - на­пример, для обеспечения инструментом, для ремонта и обслуживания техносистем, для обеспече­ния энергией, для поддержания санитарно-гигиенических условий и предотвращения травматизма, для нейтрализации и утилизации отходов и т.д.

Организационная структура преобразовательной системы представляет собой со­вокупность элементов и подсистем, взаимосвязанных между собой определенными от­ношениями. Наимень­шим элементом преобразовательной системы является рабочее место. Совокупность рабочих мест, объединенных одним целевым назначением (например, для выполнения всех операций какого-либо преобразовательного процес­са), составляет подсистему первого уровня. Аналогично при не­обходимости формиру­ются подсистемы второго и последующих уровней (иерархия элементов и подсистем), которые все вместе образуют преобразовательную систему в целом. Для крупных пре­образовательных систем в их иерархию входят рабочие места, участки, отделения, цехи и фи­лиалы. В структуру преобразовательной системы включаются также вспомога­тельные и обслужи­вающие подсистемы, схемы коммуникаций, схемы движения материальных, энергетических и информационных ресурсов, которые учитывают не только функциональные особенности и требо­вания, но также эргономические и эстетические параметры организации процесса преобразования.

Экономический проект преобразовательной системы решает задачу ее эффектив­ного дей­ствия. В отличие от технологического и организационного проектов, которые связаны с матери­альными, энергетическими и информационными элементами системы (сырье, основные и вспомо­гательные материалы и средства, энергия и энергоносители, информация и носители информации, а также их взаимодействие). Экономический проект связан с формированием системы преобразо­вания исходных ресурсов в их де­нежном выражении в конечный результат, также измеряемый деньгами. По существу экономический проект строится на измерении и обеспечении наиболее эффективных условий превращения некоторого исходного количества денежных средств (деньги как всеобщая эквивалентная форма стоимости всех товаров и рабочей силы) в некоторое большее количество этих денежных средств. В данном случае, деньги рассматриваются не как средство обогащения, а как универсальный измеритель качества преобразова­тельной системы. Уровень ка­чества в конечном счете измеряется через разность между количеством денег, полученных от реа­лизации результата действия преобразователь­ной системы (доход), и количеством денег, затра­ченных на получение этого результа­та.

В зависимости от культурно-исторических, демографических, социальных, поли­тических, природно-климатических и др. особенностей надсистемы формируется неко­торый определенный предел разницы между доходами и затратами. Он отличает эф­фективную систему от неэффектив­ной. Этот предел, как правило, бывает больше нуля. Однако из любого правила есть исключения. Часто затраты на преобразовательную систему превышают получаемые доходы. Может быть даже, что доходы в денежном выражении не образуются или их подсчет не представляется воз­можным. В этом слу­чае преобразовательная система создается и действует для получения резуль­тата, не поддающегося денежному измерению, но этот результат необходим для обеспечения, на­пример, безопасности людей, сохранения их здоровья, сохранения природы, повы­шения уровня образования, политических целей и др. В других случаях эффект дейст­вия преобразовательной системы проявляется в достаточно отдаленном будущем.

Экономический проект включает состав и структуру затрат на осуществление преобразова­тельной системы, структуру распределения прибыли и сопоставительный анализ экономических показателей в сравнении с аналогичными системами.

Состав и структура затрат зависит от преобразовательной системы и требуемых результа­тов ее действия. Все затраты можно разделить на четыре части:

1. затраты на материальные, энергетические и информационные исходные ресур­-
сы, которые полностью и сразу включаются в себестоимость продукта;

2. затраты на осуществление процессов преобразования, которые расходуются в
течение достаточно длительного времени и включаются в себестоимость про-­
дукта небольшими частями (оборудование, здания и сооружения, коммуника-­
ции и др.);

3. затраты на трудовые ресурсы, их поддержание в работоспособном состоянии и
восстановление;

4. затраты на предотвращение или устранение последствий действия преобразо­-
вательной системы.

В экономическом проекте, кроме того, устанавливается соотношение затрат меж­ду собой и динамика (тенденция) их изменения. Доходы, получаемые в результате дей­ствия преобразова­тельной системы, распределяются по нескольким направлениям:

• компенсация издержек (затрат);

• уплата налогов и плата по договорным обязательствам;

• формирование фондов развития преобразовательной системы и экономическо­-
го стимулирования.

Разность между величиной дохода и величиной затрат представляет собой при­быль. Вели­чина и перечень налогов устанавливаются законодательными органами. Объем платы по договор­ным обязательствам за какие-либо услуги или товары опреде­ляется двух или многосторонними договорами. Часть прибыли расходуется на совер­шенствование действующей преобразовательной системы (разработка или приобрете­ние новых процессов, средств преобразования, методов и форм организации, совер­шенствование системы управления и др.) и результатов ее действия. Другая ее часть расходуется на экономическое стимулирование персонала. Остающаяся часть прибыли (если таковая образуется) может быть израсходована, например, на создание новых преобразовательных систем, на кредитование, на благотворительные и спонсорские пожертвования и на другие цели.

Преобразовательные системы независимо от их величины нуждаются в управле­нии. Под управлением понимается деятельность по сохранению структуры и режима некоторой организо­ванной системы в условиях действия внутренних и внешних воз­мущающих факторов.

Управление преобразовательной системой заключается в разработке и осуществ­лении ме­роприятий (управляющих воздействий) для тех или иных элементов системы в случае, если ре­зультат ее действия отличается от требуемого. Результат действия преобразовательной системы, как уже отмечалось, определяется воздействиями на нее предыдущих и последующих преобразо­вательных систем и надсистемы. С течением времени эти воздействия могут изменяться и изме­няются, что с неизбежностью ведет к необходимости соответствующих изменений преобразова­тельной системы за счет управляющего воздействия. Кроме того, внутренние элементы преобра­зовательной системы также подвержены изменениям во времени, что требует осуществления соот­ветствующих управляющих воздействий. Внешние и внутренние возмущения компен­сируются управляющими возмущениями (воздействиями).

Объектами управления являются все элементы и подсистемы преобразовательной системы - технологические, экономические, организационные и собственно управлен­ческие. Управленче­ские мероприятия разрабатываются и осуществляются персоналом преобразовательной системы с помощью средств управления. Различают оперативное (тактическое) и перспективное (стратегиче­ское) управление. Оперативное управление связано с принятием решений и осуществлением ме­роприятий в текущем времени ("сегодня"), а перспективное управление осуществляется на основе прогнозирования возможных изменений в будущем.

Обычно применяется следующая последовательность принятия и осуществления управ­ляющих воздействий: сбор (получение) действительных результатов (измерение, учет, контроль); сопоставление действительного и требуемого результатов, в т.ч. с уче­том прогнозируемых изме­нений; разработка (планирование) и реализация управляю­щих мероприятий (координация, распо­рядительство, стимулирование).

Структура системы управления представляет собой совокупность (иерархию) элементов (субъектов управления) и строится с учетом характера управляющих воздей­ствий (технологиче­ские, организационные, экономические, управленческие), типа (акт, норма, разовое или повто­ряющиеся) и способа воздействия (материальное, финансо­вое и моральное воздействие и стиму­лирование).

В состав персонала управления входят руководители всех рангов (директор, пре­зидент фирмы, управляющий) функциональные руководители (главный бухгалтер, главный технолог и др.), специалисты (экономисты, инженеры, юристы и др.) и вспо­могательный персонал (опера­торы, секретари, учетчики и др.).

Проект системы управления также как и технологический, организационный и экономиче­ский проекты строятся с целью решения основной задачи преобразователь­ной системы - получе­ние требуемого результата с наименьшими затратами. Преобра­зовательная система должна при этом обладать способностью быстрой адаптации к изменяющимся внешним и внутренним усло­виям.

Дробление процесса построения преобразовательной системы на технологиче­ский, органи­зационный, экономический и управленческий этапы достаточно условно, т.к. при выполнении ка­ждого этапа одновременно учитываются параметры других эта­пов. Более точно процесс проекти­рования можно определить как единый процесс, в котором последовательно решаются преимуще­ственно технологические, организаци­онные, экономические и управленческие задачи. В случаях, когда на каком-либо этапе не удается отыскать оптимальных решений, обеспечивающих достиже­ние требуемых параметров, делаются попытки внесения изменений в предыдущие этапы. Это дос­тига­ется путем создания новых, не бывших ранее решений. Такие попытки повторяются, как пра­вило, многократно до тех пор, пока по всем этапам проектирования не обеспе­чиваются требуемые параметры, а результаты общего проекта преобразовательной системы не будут соответствовать установленным в задании.

Объем проекта преобразовательной системы и глубина проработки его элементов сущест­венно зависят от ее вида и назначения. Производственные (промышленные, сельскохозяйствен­ные, транспортные, энергетические, строительные, химические, ме­таллургические и др.) преобра­зовательные системы разрабатываются достаточно под­робно в соответствии с действующими нормами, правилами, стандартами. Напротив, бытовые преобразования часто разрабатываются и осуществляются без всякого проек­та, оформленного в каком-либо виде. Однако во всех случаях технологические, орга­низационные, экономические и управленческие решения принимаются на основе имеющегося опыта или с применением новых решений и хранятся, например, в памяти од­ного человека (создатель и одновременно исполнитель проекта) или на бумаге, фо­тографиях, в электронных средствах хранения и преобразования информации и т.п.

3.3.3. Оценка результатов проектирования

Проект преобразовательной системы перед его осуществлением должен быть ка­ким-то об­разом оценен. В общем виде оценка осуществляется путем сопоставления ожидаемых результатов с требуемыми, которые установлены заданием на проектиро­вание. Также это производится путем определения достоверности ожидаемых резуль­татов, т.е. установления степени вероятности дос­тижения ожидаемых результатов по­сле практической реализации проекта.

В настоящее время имеется достаточно большой арсенал средств оценки резуль­татов про­ектирования. К ним относятся различные методы, виды и формы анализа, синтеза, сравнения, экс­периментальной проверки, моделирования, экспертизы, норма­тивного контроля, измерений, ис­пытаний и др. Выбор способа оценки проекта зависит от размеров и сложности преобразователь­ной системы, а также от уровня новизны.

Какой бы большой и сложной ни была преобразовательная система, ее оценка возможна. Для этого применяются способы, позволяющие перевести систему в разряд простых и малых: вы­полнить декомпозицию системы на совокупность связанных элементов меньшей размерности; уменьшить степень "незнания" о системе и ее элемен­тах.

Вновь создающаяся система (ее проект) состоит из некоторого множества не­больших по размеру элементов и подсистем, значительная часть которых имеет анало­ги или полностью иден­тична соответствующим элементам и подсистемам в действую­щих преобразовательных системах. Т.е. они известны, а их оценка не вызывает суще­ственных затруднений. Другая часть технических, организационных, экономических и управленческих решений, применяемых в проекте, является относительно новой или новой по существу. Декомпозиция преобразовательной системы (ее дроб­ление на не­большие подсистемы и элементы) позволяет выделить в проекте те его части, которые не позволяют в полной мере оценивать проект. Одним словом, это позволяет устра­нить неопреде­ленность (неуверенность) в достижении ожидаемого результата.

Для получения достоверного знания о результатах новых решений, впервые при­меняемых в проекте преобразовательной системы, но уже применяемых в других типах систем (относительная новизна), а также о результатах решений ранее не известных (новизна по существу), выполняются:

• физические и технические (технологические) эксперименты на натуральных
образцах и моделях;

• проводится математическое и функциональное моделирование;

• изучение новых элементов на моделях системного анализа и синтеза систем, на пространственно-временных, материальных, абстрактных, знаковых моде­лях и др.

В то же время результаты, полученные от сопоставления и экспертизы приме­няемых в про­екте известных решений и полученные в процессе изучения новых реше­ний, не могут гарантиро­вать объективную оценку проекта. Это связано с тем, что свойства элементов и подсистем, взятых по отдельности, не отражают совокупности свойств этих элементов и подсистем во взаимодейст­вии с другими, т.е. внутри целост­ной системы. Система в целом есть нечто иное, чем сумма свойств отдельных ее час­тей - свойства системы не совпадают со свойствами составляющих ее элементов и подсистем.

Решение задачи оценки свойств целостной системы возможно путем:

• выбора достаточного количества критериев оценки;

• установления соотношений между элементами (структурная и функциональная
взаимозависимость);

• изучения связей между ними(структуры) по всем выбранным критериям.

Оценка ожидаемых результатов и их достоверности в значительной степени за­висит от ка­чества проведения этапа предпроектных исследований, степени полноты требований к преобразо­вательной системе, составляющих основу задания на проекти­рование. Выявление свойств сово­купности взаимосвязанных элементов может осуще­ствляться теми же методами и средствами, ко­торые применяются при изучении от­дельных элементов: экспериментирование, мысленное, мате­матическое, физическое (химическое, биологическое, социальное, экологическое) моделирование, экспертиза (в т.ч. построение экспертных систем) и др.

Сопоставление итогов оценки ожидаемых результатов проекта с требуемыми ре­зультатами, установленными заданием на проектирование, позволяет принять решение о реализации проекта или его доработке. При этом процесс доработки проекта осуще­ствляется до тех пор, пока ожидае­мые результаты не будут соответствовать требуе­мым. Однако такое соответствие не гарантирует адекватности действительных и тре­буемых результатов преобразовательной системы после ее реализации. Это отражает объективную особенность проектировочного процесса - никакая сколь угодно подроб­ная проработка элементов системы и их связей не способна учесть все многообра­зие действующих факторов и возникающих свойств реальной системы.

На эту особенность накладывается, кроме того, фактор "запаздывания" - за пери­од времени, в течение которого создается проект преобразовательной системы, проис­ходят изменения реаль­ной среды (надсистема, предыдущие и последующие преобразо­вательные системы) и связанное с ними "отставание " требований, зафиксированных в задании. С определенной уверенностью можно утверждать, что вновь созданная пре­образовательная система уже в момент ее создания всегда отстает от требований к ней в новых условиях. То есть, уровень требований в момент за­вершения проекта превы­шает уровень требований к преобразовательной системе в момент начала проектиро­вания). И чем сложнее система, чем дольше создается ее проект, тем больше степень ее запаздывания.

Поэтому доработка и совершенствование проекта преобразовательной системы осуществ­ляются и после окончания процесса ее проектирования. Более того, совер­шенствование осуществ­ляется не только в течение периода освоения преобразователь­ной системы, но и в течении всего периода ее действия до тех пор, пока затраты на об­новление системы дают эффект (экономиче­ский, социальный, политический...). Сни­жение прироста эффекта служит своеобразным сигналом "старения " системы и необ­ходимости ее замены на принципиально новую.