Тема: Научно-техническая революция и научно-технический прогресс в промышленности
План лекции
Сущность, значение и основные направления научно-технического прогресса (НТП).
Основные области применения НТП в отраслях пищевой промышленности.
Показатели НТП.
НТР и технология.
Химизация народного хозяйства – важное направление НТП.
5.1. Химизация и комплексное использование сырья в пищевой промышленности.
НТП в области промышленных материалов.
НТП в области орудий труда. Механизация, автоматизация и роботизация производства.
Применение вычислительной техники и АСУ в технологии.
Экологические проблемы НТП.
Литература.
Технология важнейших отраслей промышленности: Учеб. для экономических спец. вузов /А. M. Гинберг, Б. А. Хохлов, И. П. Дрякина и др.; Под ред. А. М. Гинберга, Б. А. Хохлова.−M.: Высш. шк., 1985.−496 с.,(с.46÷62).
1. Сущность, значение и основные направления научно-технического прогресса
Как известно, технические средства и технология в своем развитии имеют всегда эволюционные и революционные стадии и периоды. Вначале обычно происходит медленное, постепенное усовершенствование технических средств и технологии, накопление этих усовершенствований, что и является эволюцией.
Эти накопленные усовершенствования в определенный период вызывают коренные качественные изменения, замену устаревших технических средств и технологии новыми, использующими совершенно иные принципы, и представляют революционную стадию развития. Сущность технической революции заключается в проявлении и реализации изобретений, вызывающих переворот в средствах труда, видах энергии и необходимость перехода к новым технологическим способам производства.
Такая техническая революция во второй половине XVIII и начале XIX в. произошла в Англии, когда возникли машины, заменившие руки рабочего, а также универсальный тепловой двигатель. Эти машины стали внедряться прежде всего в текстильном производстве Англии.
Развитие науки и научный прогресс имеют также эволюционную и революционные стадии. Постепенное накапливание научных результатов, изучение и исследование уже открытых наукой процессов и явлений, формулирование отдельных законов науки и частных научных теорий — эволюционный период, который в определенных условиях сменяется революционным. Революция в науке представляет собой не только открытие принципиально новых явлений и законов, не укладывающихся в рамки старых теорий и понятий, решительную и коренную ломку установившихся взглядов, но и использование новых методов и средств научных исследований, позволяющих получать новые данные, не объяснимые с помощью старых теории.
Такая научная революция, например, произошла в конце XIX – начале XX в. в связи с открытием электрона, радиоактивности и т. д. Великие открытия того времени положили начало ломки старых представлений и теорий в физике, и охарактеризовал положение, сложившееся в естествознании в конце XIX – начале XX в., как кризис в физике. Эта научная революция не сопровождалась технической революцией.
Коренное отличие процессов, происходящих в наше время в науке и технике, заключается именно в том, что изменилось место и роль науки в современном обществе. Это принципиально повлияло и на техническую революцию, которая превратилась теперь в научно-техническую революцию.
Говоря о научно-технической революции, которую впервые переживает человеческое общество, следует отметить, что к настоящему времени одни ее стороны выявились с достаточной четкостью, в то время как другие только наметились или складываются. Содержание HTP можно определить следующим образом:
радикальное изменение значения науки в экономике общества, превращение ее в непосредственную производительную силу;
крупные изменения техники производства, принципиально новые источники энергии и сырьевые материалы, автоматизация, меняющая характер труда и место человека в процессе производства;
развитие кибернетики, повышающее производительность умственного тру-да, создающее материально-техническую базу для научной организации управления общественными процессами;
крупные изменения роли научно-технической сферы во всех областях человеческой деятельности.
Говоря о научно-технической революции, можно сказать, что применение вычислительной техники во всех областях есть один из определяющих ее факторов. В прошлом техника главным образом вооружила руки человека, создавая различные механизмы и машины, облегчающие труд, механизирующие и авто-матизирующие производственные процессы. В последние десятилетия возникли ЭВМ, вооружающие человеческий мозг. Эти машины способны передавать и принимать информацию, запоминать ее, перерабатывать по законам логики и выдавать команды исполнительным механизмам.
Создание таких кибернетических машин, механизирующих ряд операций умственного труда, расширение использования электричества, всемерное развитие и распространение радиоэлектроники, промышленное использование атомной энергии, разработка и изготовление материалов с заданными свойствами, освоение космического пространства знаменуют начало HTP 50-х годов XX в. Эти прогрессивные направления НТР, революционизируют современное производство и ускоряют его развитие.
Как указывалось ранее, достижения HTP ускоряют научно-технический прогресс в промышленности. Очевидно, необходимо дать четкое определение научно-технического прогресса и указать основные его направления. Вот как в экономической литературе сформулирован ответ на этот вопрос: «Технический прогресс представляет собой непрерывное развитие и совершенствование орудий труда, технологических процессов и управления производством, создание новых видов сырья и энергии, систематический рост технической оснащенности труда занятых в производстве работников».
Основными направлениями научно-технического прогресса в промышленности являются:
электрификация производства - широкое применение электрической энергии в технологических процессах и двигательных устройствах, в средствах управления производством, широкое развитие и внедрение радиоэлектроники;
электронизацияпроизводства- масштабное использование вычислитель-ной техники и информационной технологии;
химизация производства, отличающаяся расширением сырьевой базы промышленности, разработкой и внедрением химических материалов и методов обработки;
комплексная механизация и автоматизация производства - замена ручного труда механизмами, переход от механизации отдельных операций к комплексной механизации всего процесса труда, разработка и внедрение в производство АСУ и промышленных роботов, которые завершают комплексную автоматизацию производственных процессов, освобождая чело-века от участия в процессе производства и возлагая на него функции контроля и оперативного управления, требующие высокой квалификации, создание гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС);
биотехнология – быстроразвивающаяся отрасль науки и производства, основанная на промышленном применении естественных и целенаправленно созданных живых систем (микроорганизмов) - хлебопечение, виноделие, сыроварение, производство антибиотиков, вакцин. Методами биотехнологии получают кормовой белок (сырье - нефть, отходы целлюлозно-бумажной промышленности). Новый этап биотехнологии связан с генной инженерией;
освоение лазерной, плазменной технологий;
развитие энергетики, поиск и использование новых источников энергии.
Указанные направления развития НТП определяют и будут определять технический и организационный уровень производства, создают основу для выпуска высококачественной продукции.
2. Основные области применения НТП в отраслях пищевой промышленности
В условиях дефицита сырья, а также других факторов производства решение задачи по обеспечению общества широким и достаточным ассортиментом пищевых продуктов высокого качества, сбалансированных по питательным элементам, возможно только на основе достижений НТП. Приоритетными направлениями в решении этих задач являются следующие:
производство полуфабрикатов с высокой степенью готовности для потребления;
внедрение прогрессивных ресурсосберегающих технологий и новейшей техники;
переход от отдельных технологических процессов и участков к созданию автоматизированных поточных линий, цехов и производств и управление ими на принципиально новом уровне - с применением микропроцессорной техники, который обеспечивает многократное повышение производительности труда, снижение материалоемкости и энергоемкости продукции;
внедрение технологий, обеспечивающих глубокую и комплексную переработку сельскохозяйственной продукции, сырья и максимальный выход пищевой продукции на единицу сырья (на основе использования технологий, элементов генной инженерии, глубокого охлаждения, замораживания, вакуума, и др.);
создание принципиально новых технологий и рецептур, а также организация на их основе производства сбалансированных и физиологически полноценных продуктов питания с заданными свойствами;
внедрение новых видов тары и упаковки и др.
3.Показатели НТП
Основными показателями, характеризующими НТП являются:
коэффициент механизации производства - величина измеряемая отношением объема продукции выработанной с помощью машин, к общему объему продукции;
коэффициент механизации работ - величина, измеряемая отношением количества труда (в человеко- или нормо-часах), выполненного механизированным способом, к общей сумме затрат труда на производство данного объема продукции;
коэффициент механизации труда - величина, измеряемая отношением количества рабочих, занятых на механизированных работах, к общей численности рабочих на данном участке;
доля продукции, изготовленной на автоматизированном оборудовании - объём продукции, изготовленной на комплексно-автоматизированном оборудовании, к трудоемкости производственной программы;
фондовооруженность определяется отношением среднегодовой стоимости основных производственных фондов к численности промышленно-производственного персонала предприятия;
техническая вооруженность определяется отношением стоимости активной части основного капитала к численности промышленно-производственного персонала;
коэффициент обновления определяется отношением стоимости вновь введенных основных производственных фондов к стоимости основных фондов на конец года;
коэффициент выбытия определяется отношением стоимости выбывших основных фондов к стоимости основных фондов на начало года и др.
4. НТР и технология
Рассматривая повышение роли технологии, связанной с влиянием НТР, следует отметить, что на базе новейших научных открытий возникли принци-пиально новые, более совершенные и производительные технологические процессы, резко увеличивающие производительность труда и повышающие качество продукции. К таким процессам следует, например, отнести процессы элионной технологии, которые основаны на использовании сфокусированных лучей различных видов энергии.
Если сгруппировать по физическим принципам воздействия процессы элионной технологии, то они будут выглядеть следующим образом: лазерные, ультразвуковые, плазменные, электронно-лучевые, ионно-лучевые, электро-искровые, световые и некоторые другие. Рассмотрим некоторые из них более подробно. Так, с помощью воздействия луча лазера можно осуществить многие технологические процессы; луч лазера может быть применен для выполнения уникальных медицинских операций, создания многоканальной линии связи; при использовании лазеров в голографии создаются стереоскопические телевизоры с чрезвычайно большой чёткостью изображения. Лазеры с большой эффективностью могут применяться как прецизионный инструмент для обработки материалов, включая локальные термохимические реакции (например, локальное легирование и закалку штампов и режущего инструмента для упрочнения их поверхности) и размерную обработку поверхности различных мате-риалов. Луч лазера легко пронизывает самые твердые материалы - алмазы, создавая в них точные калиброванные отверстия, необходимые при изготовле-нии фильер, применяемых для протяжки проволоки с высококачественной точ-ной полированной поверхностью. При этом производительность труда возрас-тает от 12 до нескольких десятков раз.
Особое место начинает занимать энергия ультразвуковых колебаний. Акустическая энергия используется сейчас в машино- и приборостроении, металлургии, в химической, легкой, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в медицине, биологии, сельском хозяйстве. Область применения ультразвука в различных технологических процессах непрерывно расширяется.
Новым направлением совершенствования технологии является разработка малооперационных, ресурсосберегающих и безотходных процессов.
Технология в современном производстве оказывает значительное влияние на будущие экономические показатели еще в процессе конструирования изделия или разработки нового продукта или материала, создавая высокотехнологичные конструкции и разработки.
В настоящее время технологическая наука и практика располагают количественными методами оценки технологичности конструкций и уровня технологии. Если раньше, сравнивая технологичность двух изделий, для выбора оптимального производственного варианта можно было дать недостаточно точную качественную характеристику, то в настоящее время делается точная количественная оценка, позволяющая объективно сравнивать и рекомендовать запуск в производство новой и только оптимальной конструкции.
При максимальной технологичности изделий и материалов, умелом использовании унификации, стандартизации, четкой организации подготовки производства оказывается возможным резко сократить продолжительность периода времени, который лежит между моментом получения первых результатов исследований или возникновения идеи и промышленным производством.
Таким образом, в период научно-технической революции в результате возросшей роли и возможностей технологии необычайно сокращаются сроки от возникновения идеи до ее реализации. Если в прошлом веке все они охваты-вали несколько десятилетий (так, на реализацию идеи, на которой построена фотография, потребовалось более столетия, телефона - 50 лет, радио - 35 лет), то к середине нашего столетия сроки внедрения научных открытий в практику сократились до нескольких лет (транзисторы и лазер - 5 лет, интегральные схемы - 3 года). Можно с достаточным основанием предположить, что эта тенденция в дальнейшем будет также сохраняться.
В последние три десятилетия для прогнозирования и оптимизации технологических процессов успешно применяются методы математического планирования эксперимента, прочно вошедшие в технологическую науку и практику. Эти методы позволяют получать математические модели, связывающие параметр оптимизации с влияющими на него факторами, и дают возможность без подробного изучения механизма процесса выявлять их оптимальные технологические режимы.
Таким образом, технология получила новые современные методы нахождения наилучших оптимальных конечных результатов с наименьшими затра-тами. Это наглядный пример того, как наука превращается в непосредственную производительную силу.
Научно-техническая революция резко ускорила автоматизацию технологических процессов, поставила ее на принципиально новую основу в связи с использованием электронно-вычислительных машин. Это позволяет перейти к комплексной механизации и автоматизации производства.
Широкое внедрение автоматизированной системы управления технологических процессов (АСУТП) позволяет не только значительно повысить производительность труда, но и полнее удовлетворять возрастающие требования к качеству выпускаемой продукции. В условиях повышенного спроса на высококачественную продукцию это достигается автоматизацией, способной обеспечить точное соблюдение заданных технологических режимов в течение длительного времени.
Быстрое развитие автоматизации стало возможным лишь благодаря стимулирующему действию таких факторов, как стандартизация исходного сырья, полуфабрикатов, внедрение непрерывных технологических процессов, укрупнение оборудования и широкое оснащение производства надежными радио-электронными средствами автоматизации, а также роботами. Применение средств механизации, автоматизации, ГАПС и автоматизированных систем управления значительно снижает трудовые и материальные затраты, увеличивает производительность труда, улучшает качество продукции. Наконец, следует отметить, что если ранее при создании какой-либо сложной про-дукции главную роль играла работа конструктора, то в настоящее время появление новых изделий во многих случаях определяется уровнем и возможностями технологии. Так, например, появление новых поколений более совершенных ЭВМ конструктивно просматривается достаточно далеко, в то время как их выпуск промышленностью определяется, главным образом, возможностями технологии обеспечить производственное изготовление соответствующей элементной базы. Таких примеров можно привести бесчисленное коли-чество и все они еще раз подтверждают тезис о том, что в результате нынешней научно-технической революции роль технологии в общественном производстве несоизмеримо возросла.
5. Химизация народного хозяйства – важное направление НТП
Одним из основных направлений создания материально-технической базы общества, одним из главных путей экономического роста и технического прогресса является химизация.
Химизация тесно переплетается с достижениями механизации и автоматизации, электрификации и атомной техники, оказывая на них обратное влияние через продукцию. Именно поэтому химизация в народном хозяйстве - одно из главных направлений развития общества, развертывающегося в силу необходимости и в соответствии с объективными законами, а также важный показатель технического прогресса и уровня экономического развития.
Химизация народного хозяйства представляет собой процесс последовательного внедрения в различные области народного хозяйства новейших видов химического сырья, материалов и химических методов обработки. С развитием техники все методы совершенствуются, однако в их соотношении можно проследить знаменательную тенденцию.
Механические методы в большинстве случаев заменяются более эффективными - химическими, физическими и физико-химическими. Химические методы проникают в производственные процессы самых различных отраслей производства. Химизация посредством новых методов и новых синтетических материалов революционизировала электронную промышленность. По мере овладения человечеством химическими методами и реакциями механическая обработка все более будет уступать место химическому воздействию. При этом механические методы не устраняются совершенно, а присутствуют в более эффективной технологии в качестве определенных фрагментов. В силу особенностей построения химико-технологических процессов (их непрерыв-
ность, цикличность, высокая скорость превращений, возможность автоматического проведения) внедрение химических методов в производство позволяет значительно упростить, рационализировать процесс, создать безотходную малооперационную и энергосберегающую технологию (на основе использования теплоты химических реакций).
На основе химизации значительно сокращается длительность производственного цикла.
Химические методы имеют большое значение в водоподготовке, очистке сточных вод и вредных промышленных газов, во всей системе охраны окру-жающей среды. Несмотря на то что химические производства загрязняют окружающую среду, именно химические методы очистки вредных выбросов явля-ются наиболее надежными и результативными.
Химизация затрагивает все элементы производственного процесса: орудия труда, предметы труда, а также характер труда работников производства. Химизация прежде всего обусловливается тенденциями и закономерностями развития техники. Все это возможно лишь при использовании оборудования современных конструкций высокой производительности. Поэтому на основе химических процессов создаются новые продукты с улучшенными и заранее заданными свойствами.
В отличие от других отраслей промышленности, использующих более или менее ограниченные виды, сырья и материалов, в химических процессах подвергаются переработке почти все элементы и их соединения, встречающиеся в природе, а также продукты промышленного и сельскохозяйственного производства. Другая важная особенность сырьевой базы промышленности заключается в том, что с прогрессом химической технологии и увеличением количества производств химическая промышленность все в большей степени становится источником получения сырья и материалов. В общей стоимости сырья и материалов, используемых в промышленности, доля первичного природного сырья постепенно сокращается, а доля химических материалов растет.
Для химических производств характерна меньшая доля расхода энергии на работу оборудования и относительно более высокая, чем по всей промышленности, доля затрат на технологические процессы. Осуществление современ-ных форм химизации невозможно без механизации, автоматизации и электрификации производственных процессов.
В основе комплексного использования сырья и расширения сырьевых ресурсов лежат, как правило, физико-химические и химические методы обогащения, такие, как флотация, агломерация, спекание и др.
Как показывает практика мировой и отечественной промышленности, химические производства отличаются наибольшей экономической эффективностью затрат общественного труда по сравнению с другими отраслями и методами производства. Одним из показателей прогрессивности производств может служить их фондовооруженность.
Химическая промышленность через химизацию оказывает большое влияние на производительность различных отраслей производства, а также на развитие производительных сил и на материально-техническое снабжение предприятий.
Химическая технология, производя новые, современные основные мате-риалы и развивая прогрессивные химические методы, ускоряет научно-технологический прогресс в других отраслях народного хозяйства, передает достижения научно-технической революции всей экономике. Следовательно, значение химизации для всего хозяйства проявляется, в первую очередь, в формировании структуры основных материалов, в их развитии и расширении. Кроме того, химизация оказывает решающее влияние на темпы развития не только развитых стран, но и стран с традиционно бедными сырьевыми ресурсами, так как уменьшает проблемы основных материалов.
В настоящее время химическая промышленность превратилась в носителя производства современных материалов для многих отраслей народного хозяйства, и эта роль ее постоянно возрастает. Потребность в химических материалах неуклонно растет и существенно превышает увеличивающиеся потребности в традиционных материалах. Производство таких видов химической продукции, как искусственное жидкое и газообразное топливо, масла, смазки, разнообразные полимерные материалы, способствует надежному снабжению народного хозяйства и стабилизации его экономического развития. Особого внимания заслуживает продукция химической промышленности для сельскохозяйствен-ного производства, определяющего повышение урожайности многих культур.