/
Author: Васильев А.Л.
Tags: взаимоотношения людей на производстве математика машиностроение технология машиностроения модульный принцип модульность
ISBN: 5-7050-0055-3
Year: 1989
Text
А. Л.Васильев
Модульный
принцип
ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕХНИКИ
Москва Издательство стандартов 1989
УДК 658.382.3+519.49
Васильев А. Л. Модульный принцип формирования техники. —
М/ Издательство стандартов, 1989. — 240 с.
Эта книга об одном из направлений развития техники — мо-
дульном принципе ее формирования. В книге на примерах из облас-
ти наземного строительства, машиностроения, судостроения, ро-
бототехники, электроники и других отраслей промышленности по-
казаны возможности применения модульного принципа как одного
из основных направлений построения техники для обеспечения ин-
тенсификации и эффективности производства. Показано, какое мес-
то занимает стандартизация в распространении модульного прин-
ципа, при использовании которого единообразие первичных эле-
ментов позволяет получать наибольшее разнообразие функций
сложного изделия.
Книга адресована широкому кругу читателей: тем, кто хочет
только ознакомиться с состоянием вопроса и тем, кто хочет полу-
чить полезную информацию для практической деятельности в об-
ласти модульного формирования техники.
Табл. 13. Рис. 75. Библиогр.: 157 назв.
Рецензенты
канд. техн, наук Б. Н. Волков и канд. техн, наук Ю. С. Титков
2003000000-054
В 086(02)—89 Без объявл.
ISBN &-7050-0055-3
© Издательство стандартов, 1989
От автора
Все, что нас окружает, все богатство и многообразие
живой и неживой Природы состоит только из 106 хи-
мических элементов...
Для того, чтобы выразить на бумаге все человеческие
эмоции, оказывается достаточным 33 букв алфавита и
десятка знаков препинания...
В музыке всего семь нот, из сочетаний которых стро-
ится любое полифоническое сочетание для оркестра...
Необыкновенная игра красок любых творений Природы
и человеческого Гения имеет в своей основе только семь
цветов...
При небольшом наборе денежных единиц (в СССР —
15) можнсгосуществить любые расчетные операции...
Информация к размышлению
Во всех передовых в техническом отношении странах отмечается
растущий интерес к вопросам стандартизации, ставятся задачи
развития ее основ и теории. Стандартизация рассматривается как
одно из действенных средств ускорения технического прогресса,
внедрения самой рациональной организации производства, улуч-
шения качества продукции, экономии трудовых затрат и матери-
альных ресурсов.
«Стандартизация, — говорил лауреат Нобелевской премии ака-
демик Н. Н. Семенов в своем выступлении на VII сессии Генераль-
ной Ассамблеи ИСО1, — это, в сущности, наука о формах наибо-
лее эффективной организации производства...». И далее: «... стан-
дартизация соединяет воедино такие основные направления, как
экономика, технология и фундаментальная наука».
Предлагаемая читателю книга — результат многих научных
работ, выполненных автором и его коллегами в Ленинградском
ордена Ленина кораблестроительном институте, и обобщения ма-
териалов, накопленных в мировой литературе.
Книга адресована, в основном, тем, кто уже понял, что на сме-
ну желанию навести порядок в технических структурах пришла
1 Стандарты и качество. — 1967. — № 9.
3
суровая необходимость в наведении такого порядка. И не потом,
когда уже сделаны проекты, а сначала — еще на стадии разработ-
ки технических проектов. Или даже еще раньше — на стадии тех-
нического предложения.
После длительных размышлений я решил предложить читате-
лю следующую структуру книги.
В главе 1 — делается попытка показать объективную необходи-
мость развития техники на модульном принципе.
Глава 2 — задумана как путеводитель по терминам.
Глава 3 — рассматривается многовековой опыт использования
модульного принципа в архитектуре.
Глава 4 — излагаются начала теории модульного формирова-
ния техники — МФТ (именно начала, ибо до полной и стройной
теории МФТ еще далеко).
Главы 5—8 — с большей или меньшей полнотой, показывается
тернистый путь развития модульных систем в разных отраслях
техники.
Глава 9 — поиски ответа на трудный, но совершенно законо-
мерный вопрос: «А что это дает?».
Глава 10 — делается попытка немного пофантазировать о мо-
дульных системах в будущем.
Работая над этой книгой, я испытывал затруднения, не зная,
насколько подробно следует приводить выдержки из трудов моих
предшественников. Книга обращена к разным группам читателей:
некоторые прочтут ее бегло для получения общего представления
о проблеме МФТ — им подробности вроде бы и не нужны; спе-
циалисты будут читать с карандашом в руках — для них имеют
значение все детали становления модульного принципа в технике.
Учитывая, что книга «Модульный принцип формирования тех-
ники» — первая попытка обобщения материала, разрозненного в
литературных источниках разных отраслей промышленности и
строительства, я все же решил давать некоторые подробности. От-
бор материала носит субъективный характер, но при изложении
его я стремился быть объективным.
Примеры из разных отраслей промышленности и строительства,
конечно, далеко не полны, иллюстративны, и сведущий читатель
найдет в своей практике ряд дополнений.
Это естественно: основное внимание в книге уделено самым
трудным, на мой взгляд, вопросам — теории МФТ, которая еще
только начинает создаваться, понятийному аппарату, в котором
много еще разночтений, началам методологии построения модуль-
ных систем.
В книге отражены и результаты моей примерно 25-летней на-
учной деятельности в исследовании различных аспектов МФТ.
Автор — судостроитель, и возможно, что тема модульного судо-
строения звучит несколько сильнее, хотя я и старался этого избе-
гать.
Безусловно, вдумчивый читатель и тем более читатель-специа-
лист найдет в книге много положений, с которыми он или катего-
4
рически не согласен, или с которыми (так, наверное, лучше) ему
трудно сразу согласиться.
Ну что ж! Если книга вызовет споры специалистов и привлечет
внимание желающих ознакомиться с проблемой МФТ — задача,
которую я перед собой ставил, будет выполнена.
Первоначальная смелость, с которой я предложил издательст-
ву эту тему, по мере работы над книгой постепенно уступала мес-
то разумной осторожности, соединенной с чувством ответственно-
сти перед читателями.
. Думаю, что поступил правильно, пригласив для написания не-
которых глав и разделов книги специалистов по соответствующей
тематике.
Последний раздел главы 4 написан доцентом кафедры проек-
тирования судов Ленинградского кораблестроительного института
канд. техн, наук Ю. Н. Семеновым.
Глава 6 написана совместно с заведующим кафедрой Ленин-
градского института авиационного приборостроения, профессо-
ром, д-ром техн, наук
главы — совместно с канд. техн, наук А. А. Спиридоновым.
Глава 7 написана начальником отделения ЦНИИ робототехни-
ки и технической кибернетики канд. техн, наук О. Б. Корытко.
Один из разделов главы 10 написан совместно с инженером и
архитектором И. П. Лейтансом.
В работе над книгой мне помогали очень многие: подбором ма-
териалов, советами, оформлением, суровой критикой и терпеливы-
ми ответами на мои бесконечные «А как у вас?» и «Почему?».
Всем, кто мне помогал, — огромное спасибо!
Отдельная благодарность моему студенту, теперь уже хороше-
му инженеру, С. Б. Васильеву, выполнившему забавные рисунки,
надеюсь, оживляющие книгу.
Ни в коей мере я не претендую на законченность предлагаемых
определений и формулируемых теоретических положений и выво-
дов. Все критические замечания (думается, что их должно быть
немало) будут приняты с благодарностью.
E. FL Балашовым ; последний раздел
ГЛАВА 1
ТЕХНИКА XXI ВЕКА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
Природа проста и не роскошествует
излишними причинами.
Исаак Ньютон
ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
Любая научная задача включает следующие компоненты: объек-
ты задачи, формулирование (часто говорят — постановка) зада-
чи, система готовых знаний — теория и система действий — алго-
ритмы решения задачи.
Что мы будем понимать под техникой, что является основным
объектом, о котором пойдет речь в этой книге?
ТЕХНИКА (от греч. techne — искусство, мастерство, умение) —
совокупность средств человеческой деятельности, создаваемых для
осуществления процессов производства и обслуживания непроиз-
водственных потребностей общества1.
Многие словари определяют проще: техника — это совокуп-
ность машин, механизмов, инструментов и т. д.
Ю. С. Мелещенко, доктор философских наук профессор, в кни-
ге «Техника и закономерности ее развития» приводит определение
техники как совокупности искусственно создаваемых, совершенст-
вуемых и используемых людьми материальных систем, основан-
ных на целенаправленном применении материалов, процессов и
законов природы, обладающих элементами и структурой, которые
необходимы для того, чтобы эти системы могли функционировать
в качестве материальных средств целесообразной (прежде всего
трудовой и особенно — производственной) деятельности людей, их
^активного общественного существования, активного воздействия
на природу [1.39, с. 50].
Формулируя это определение, Ю. С. Мелещенко приводит в
обоснование те исходные методологические моменты, которые на-
шли в нем свое преломление: «Во-первых, техника есть специфи-
ческое общественное явление, выступающее как неотъемлемая
часть общественного бытия. Во-вторых, техника является средст-
вом, причем именно материальным, используемым людьми в про-
цессе их целенаправленной деятельности. В-третьих, она представ-
ляет собой совокупность искусственно созданных систем, которые,
исторически сменяя друг друга, постоянно развиваются и совер-
шенствуются людьми. В-четвертых, в основе техники лежит целе-
направленное использование материалов и процессов природы, ее
закономерностей, что достигается благодаря созданию искусствен-
1 БСЭ. — Т. 25. — С. 5122.
6
ных систем, обладающих элементами и структурой, которые соот-
ветствуют назначению технического устройства».
Как признают БСЭ и Институт истории естествознания и тех;
ники АН СССР, универсальной классификации техники еще не соз-
дано. Поэтому условимся придерживаться в книге широкого оп?
ределения техники.
На протяжении всей истории своего существования любая че?
ловеческая общность — от первобытного племени до Человечества
в целом — вырабатывала и развивала, совершенствовала различ-
ные материальные (технологические, энергетические, транспорт-
ные, информационные и т. д.) и идеальные (социальные системы,
религия, искусство, наука и пр.) системы, используемые для удов-
летворения экономических и социальных потребностей данной
общности людей.
Е. П. Балашов, доктор технических наук профессор, называет
такие системы антропогенными (от греч. anthropos — человек,
genesis — происхождение, становление развивающегося явления),
т. е. созданными в результате сознательно направленной челове-
ческой деятельности [1.6].
Частным случаем антропогенных систем является класс техни-
ческих систем. Польский ученый Я. Дитрих вводит понятие «ант-
ропотехнические комплексы» [1.25]; Ю. Д. Амиров [1.3] обозна-
чает как Г-системы. Последнее название представляется наиболее
удобным — им и будем пользоваться в книге.
От первобытного общества к сегодняшнему дню
В процессе своего развития человечество вступило в период, од-
ной из отличительных черт которого являются невиданно высокие
скорости прогресса техники и развития науки.
Характерными для нашего периода являются экспоненциаль-
ные законы роста населения Земли, потребностей населения; про-
изводства, удовлетворяющего эти потребности; техники и науки,
обеспечивающих темпы роста производства.
В начале нашей эры население земного шара составляло пред*
положительно 200—300 млн чел. К 1000 году оно практически не
увеличилось. На начало нашего столетия на Земле было около
1,6 млрд чел., а через 70 лет произошло более чем удвоение: насе-
ление Земли достигло 3,6 млрд чел. (рис. 1.1) — и это несмотря на
две неслыханные по масштабам истребления людей мировые вой-
ны. Ученые заговорили о «демографическом взрыве». В 1988 г. на
Земле оказалось уже около 5 млрд чел. По прогнозам ООН ожи-
дается, что к концу столетия население Земли достигнет 6—6,5
млрд. чел.
Однако (см. рис. 1.1) не должно создаваться впечатления, что
развитие народонаселения и промышленности будет и дальще про-
должаться по экспоненте. Ясно, что так продолжаться до беско-
нечности не может: ведь развитие какого-либо процесса по экспо*-
менте предполагает и развитие «питательной среды» для него по
7
Такому же закону и с такой же скоростью. Количественные накоп-
ления неминуемо должны привести к каким-то качественным из-
менениям — это закон диалектики, и многие ученые высказывают
•мысль, что мы уже находимся на пороге таких качественных изме-
нений. Можно ожидать перехода экспоненты в логистическую
•(S-образную) кривую. Например, по некоторым прогнозам темпы
годового роста населения снизятся к 1990 г. до 1 % по сравнению с
1,9 % в 1975 г.
Но все же очевидно, что техника и ее развитие должны поспе-
вать за таким бурным развитием народонаселения, обязаны удов-
летворять непрерывно возрастающие потребности людей Земли.
В книге польского инженера и ученого Войцеха Гасйарского
[1-17] приведены убедительные по своей наглядности и оригиналь-
ные по форме сравнения, иллюстрирующие стремительность тем-
пов технического прогресса по мере приближения к настоящему
времени. Вот одно из них, заимствованное у Г. Эйхельберга:
«Полагают, что возраст человечества равен, примерно, 600000 лет. Предста-
вим себе это движение человечества в виде бега на 60 километров, который,
где-то начинаясь, идет по направлению к центру одного из наших городов как
к финишу.
Итак, большая часть этого 60-километрового расстояния пролегает по весь-
ма трудному пути (через рощи и девственные леса), мы об этом ничего не знаем,
ибо только в самом конце, после 58—59 километров мы находим наряду с пер-
вобытным оружием пещерные рисунки как первые признаки культуры, и только
на последнем километре пути появляется все больше признаков земледелия.
За 200 метров до финиша дорога, покрытая каменными плитами, ведет
мимо римских укреплений.
За 100 метров до финиша наших бегунов обступают средневековые го-
родские строения.
До финиша остается еще 50 метров; там стоял человек, умными и пони-
мающими глазами следивший за бегом, — это были глаза Леонардо да Винчи.
Осталось только 10 метров! Они начинаются при свете факелов и скудном
освещении масляных ламп.
Но при броске на последних 5 метрах происходит ошеломляющее чудо: свет
заливает ночную дорогу, повозки без тяглового скота мчатся мимо, машины шу-
мят в воздухе, и пораженный бегун ослеплен вспышками репортеров и светом
прожекторов и телевидения...».
в
5 м и 60 км! Или 50 лет и 600 тыс. лет! Весь мир чудо-техники,
нас окружающей, появился на памяти нескольких последних поко-
лений.
Поднимаясь из глубины веков, мы видим, как неспешные, раз-
меренные, на грани высокого искусства действия отдельных ре-
месленников постепенно убыстряются в цеховых мануфактурах,
затем подчиняются властному ритму конвейерных линий, пока сов^
сем не заменяются роботами.
Техника как система и закономерность ее развития
Любой объект техники вообще (техники, понимаемой как совокуп-
ность машин, механизмов, устройств, приборов и т. д.), т. е. лю-
бая Т-система, состоит из многих конструктивно и функционально
связанных конструктивных частей — физических объектов (дета-
лей, узлов и т. д.), в дальнейшем — конструк-
тивных объектов (КО).
Детали могут быть стандартными и серий-
ного изготовления или индивидуального про-
ектирования и единичного изготовления, они
могут образовывать стандартные узлы (сбо-
рочные единицы) или узлы индивидуального
проектирования, полностью состоящие из де-
талей индивидуального проектирования или
полностью (такой вариант тоже возможен) со-
стоящие из стандартных деталей.
Наличие взаимосвязей между КО разной
сложности: детали — простые и сложные сборочные единицы —
комплексы — комплекты1 — и позволяет рассматривать КО как
технические системы.
Очевидно, что чем выше подниматься по иерархии уровней Т-
систем, тем будут сложнее структуры КО, многочисленнее их сос-
тавляющие элементы; чем сложнее и многообразнее конструктив-
ные и функциональные связи между элементами, тем сложнее бу-
дут Т-системы.
Теория сложных систем еще только разрабатывается. Но при-
менение термина широко распространилось. Поэтому хочется при-
вести звучащие серьезным предостережением мудрые слова
А. И. Берга: «К сожалению, содержательная сторона системно-
программного принципа как методологической основы развития и
практического применения новых методов планирования и управ-
ления ... еще не стала предметом достаточного внимания ... В от-
дельных случаях это внимание ограничивается внешней стороной
дела — формальными математическими моделями, которые сами
1 Таковы виды изделий по ЕСКД. К сожалению, эта классификация не-
совершенна и подвергается критике. В какой-то мере пригодная для машино-
строения, для многих других отраслей промышленности и строительства ее
применение затруднительно.
9
по себе без соответствующего организационного обеспечения мо-
гут быть в лучшем случае только бесполезными»1.
Т-система характеризуется целью, структурой и поведением
1(1.47].
Цель любой Т-системы — обеспечение той функции, ради ко-
торой данная Т-система задумывается, заказывается, проектиру-
ется, изготавливается и, наконец, приобретается заказчиком и экс-
плуатируется.
Под структурой Т-системы принято понимать организацию
системы из отдельных элементов, отнесенных к соответствующим
иерархическим уровням.
Структура Т-системы (как множество элементов — конструк-
тивных объектов) может быть представлена следующим образом.
Обозначим:
j — индекс, обозначающий принадлежность объекта j-му уров-
ню Т-системы (/ = 0,1, ....);
Nj — количество типов конструктивных объектов /-го уровня;
i — индекс порядкового номера типа объекта (/=1, 2, ..., Nj);
n\i, а) — количество параметров dj, однозначно определяющих
конструктивный объект i-го типа. Под dj следует понимать пара-
метры проектирования, характеризующие размеры, форму и мате-
риал конструкции. Это могут быть толщины, длины, геометричес-
кие характеристики, поперечного сечения, различные размеры кон-
туров, механические характеристики материала и пр.;
Y — индекс порядкового номера параметра (у=1, 2, ..., п(/));
а(/) — индекс варианта конструктивного объекта /-го типа
[(а(/) = 1,2, ...,«(/)); 1
s(iay) — количество членов типоразмерного ряда параметра
dj конструктивного объекта /-го типа а-го варианта;
Р(/ау) — индекс порядкового номера размера параметра dj
Х₽=1, 2, s(iav));
v jta — количество конструктивных объектов /-го типа а-го
варианта, принадлежащих /-му уровню;
w /tas(ta) — количество типоразмеров конструктивных объек-
тов /-го типа а-го варианта, принадлежащих /-му уровню; z/ =
₽== s (/ay)max .
Вряд ли целесообразно чрезмерное развитие индексации основ-
ных обозначений. Будем помнить, что кроме типов конструктивных
объектов / могут быть и варианты этих типов конструктивных объ-
ектов а(/).
Любой конструктивный объект /-го типа в /-м уровне Т-системы
можно подставить в виде п (I) -мерного вектора
di2)...)dlv...-} (1-1)
1 Из предисловия А. И. Берга к книге М. М. Лопухина. ПАТТЕРН — метод
планирования и прогнозирования научных работ. — М.: Сов. Радио, 1971. — С. 4.
!0
Справедливы утверждения1
Xi^Tj
TjclT, /=2,3,4,5,6,
но совсем не обязательно условие Тy-iczT’czTl+i.
Наоборот, чаще возможны случаи, когда множество конструктив-
ных объектов /-го уровня частично входит как подмножество в
множество следующего (/+1)-го уровня, а частично — в надмно-
жества уровней /4-2; /4-3 и т. д.
Справедливо записать и ТгПЛПЛП^- В свою очередь, чем
больше мощность каждого пересечения Тдг+1) ПТд- , т. е. чем
больше общих элементов при пересечении множеств одного уров-
ня, тем меньшее количество типов элементов функционирует в Т-
системе, тем более упорядоченным может считаться поведение
системы с точки зрения стандартизации.
Каждый параметр d из числа n(i) в выражении (1.1) может
принимать ряд определенных значений
=d\i, d2l,... . ,dS(i)-[.
Иными словами, любой конструктивный объект t-ro типа в Т-
системе может быть охарактеризован типоразмерной сетью в виде
матрицы
Xfi=1$ ₽т11у»
P=f7(i), (1.2)
y=l,n(t).
Очевидно, что не обязательно в подобной матрице все ее эле-
менты будут иметь одинаковое количество размеров; некоторые
элементы соответствующей строки будут повторяться. При этом
число столбцов должно соответствовать наибольшему значению
Р(«/) =s(«j) тах • Оно и определяет общее число типоразмеров
и IS(i) . Могут совпадать и некоторые строки.
Между параметрами d 7 конструктивных объектов любых уров-
ней могут существовать связи как по горизонтали (на одном уров-
не иерархии), так и по вертикали (между разными уровнями ие-
рархии), что, собственно, и характеризует принадлежность объек-
та к общей Т-системе.
Поведение Т-системы — процесс функционирования на всех
этапах жизненного цикла (рис. 1.2). В связи с этим Г-система ха-
рактеризуется множеством У-свойств: надежность (//-свойство),
функциональность (Ф-свойство), технологичность'' (Т-свойство),
оптимальность (О-свойство), экономичность (Э-свойство) и т. д.,
определяющим ее потребительское качество.
В соответствии с ГОСТ 15467—79 «Управление качеством про-
дукции. Основные понятия. Термины и определения» под качест-
1 Будем считать, что Тj -система характеризуется конечным множеством
конструктивных объектов.
1!
вом продукции и понимается «совокупность свойств продукции,
обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные
потребности в соответствии с ее назначением».
При рассмотрении У-свойств единственно правильно ранжиро-
вать их в порядке важности для функционирования системы. Оче-
видно, что нет смысла стремиться к высокому уровню Т-свойства,
если при этом не обеспечивается заданный уровень //-свойства и
т. д.
Рис. 1.2. Жизненный цикл Т-системы и его раз-
вертка во времени. Развитие любого процесса
проходит в циклическом повторении двух эта-
пов: идеального (исследование, проектирование,
планирование) и материального (строительство,
освоение, эксплуатация) — заимствовано из
[1.12]
Так как Т-система состоит из подсистем Tj , то можно гово-
рить о совпадении или несовпадении тактических целей подсистем
Т j и стратегической цели Т-системы.
Точно так же можно говорить и о совпадении или несовпадении
целей Т-системы с целями еще более сложной (еще большей) над-
системы, для которой Т-система, в свою очередь, является подсис-
темой.
: Хотя мы и вынуждены утверждать, что построить математичес-
кую модель, учитывающую как все связи внутри Т-системы, так и
ее связи с другими внешними системами (металлургией, тран-
спортом и т. д.) в ближайшем будущем вряд ли удастся, уже сей-
час можно моделировать процессы поведения отдельных подсис-
12
тем Tj (создавать локальные модели поведения), используя для
этого идеи и методы технической и экономической кибернетики.
Моделирование со времен глубокой древности выступало как
метод познания, как форма отражения объективной действитель-
ности.
Кибернетическое моделирование выступает как метод управле-
ния процессом; в рассматриваемом случае — процессом проекти-
рования Т-систем, выступает как метод управления поведением
Т-системы.
Отмеченное выше несовпадение целей поведения систем и их
подсистем Ту (скажем, в системе T/fi выгодно делать все конст-
рукции индивидуальными для уменьшения массы и улучшения
функционирования, а в системе T/_i желательна максимально
возможная унификация конструктивных объектов для снижения
производственной себестоимости) сразу предопределяет использо-
вание одного из основных методов кибернетики — обеспечения оп-
тимальности решений по общему критерию.
Учитывая работы по исследованию объективных закономерно-
стей развития техники Ю. Д. Амирова [1.3], Е. П. Балашова [1.6],
Г. С. Гудожника [1.22], В. Г. Марахова [1.37], Ю. С. Мелещенко
[1.39], А. И. Половинкина [1.46], Ю. В. Яковца [1.62], попро-
буем выделить те определяющие закономерности, которые, на наш
взгляду действительно задают тон научно-техническому прогрессу.
Процесс развития Т-систем носит глубоко диалектический ха-
рактер’ а именно:
непременно присутствуют взаимосвязь и взаимообу-
словленность как внутри Т-системы (между элементами од-
ного уровня — по горизонтали, так и между элементами разных
уровней иерархии — по вертикали), так и между различными Т-
системами;
действуют и преодолеваются противоречия между старыми
техническими решениями и вновь полученными физическими воз-
можностями материалов, новыми технологиями;
действие всей совокупности противоречий ведет к накоплению
количественных изменений в Т-системах: частные измене-
ния, совершенствования, улучшения, неминуемо приводят к к а-
ч е с т в е н н ы м, революционным, скачкообразным изменениям
этих Т-систем.
Закон расширенного воспроизводства, отражающий социаль-
ную необходимость в удовлетворении постоянно растущих разум-
ных потребностей общества, ведет к непрерывному не только чис-
то количественному увеличению выпуска разнообразных Т-систем»
но и к непрерывному увеличению разнообразия их функционально-
го назначения.
Исчерпание лежащих на поверхности ресурсов (это можно понимать как в
прямом, так и в переносном смысле) привело к необходимости искать их глубже,
дальше, выше — растут, или наоборот — резко падают давления, скорости, тем-
13
йературы, степени облучения и f. д. *-увеличиваются требования к параметрам
Т-систем.
Стремительность научно-технического прогресса делает не только Землю»
маленькой, очень общей и очень ранимой, но делает и всю технику на Земле
очень тесно связанной: идея отдельности элементов техники изживает себя;
Термином «сложные технические системы» уже никого не удивишь. Но веды
чем сложнее Г-системы, тем длительнее становятся и сроки их создания, а;
«жизнь» систем — наоборот, укорачивается: идет бурное, все ускоряющееся мо-
ральное старение техники. Ведь выражения: «ЭВМ пятого поколения», «Роботы
третьего поколения» и им подобные — точный емкий термин: каждому новому
поколению техники соответствует новая принципиальная энергетическая и ин-
формационная основа, резко — на порядки — меняющая функциональные воз-
можности этой техники.
Бурное развитие техники породило сложнейшую проблему: быстрый рост
многообразия техники, никем не управляемый, а даже и поощряемый, вызвал и
новое явление — «типоразмерный взрыв» в технических системах.
Определяющими закономерностями развития Т-систем в на-
стоящее время можно считать:
расширение и усложнение спектра реализуемых функций;
усиление количественных требований к параметрам элементов
Т-систем;
быстрое моральное старение;
длительные сроки создания;
рост многообразия элементов систем без увеличения многооб-
разия их функций.
Эти закономерности проявляются в определенных социально-
экономических и политических условиях.
Во все времена техника рассматривалась как составная часть
материальной культуры общества.
Цель развития техники не может быть определена, есл1и рас-
сматривать ее вне определенного способа производства как сово-
купности производительных сил и производственных отношений,
если искать эту цель в самой технике.
По существу, это утверждение есть иллюстрация к известной
теореме австрийского математика Курта Гёделя — система не мо-
жет быть оценена средствами самой системы.
Именно поэтому и обречены на провал многолетние и многочис-
ленные попытки оценивать результаты технического прогресса
«изнутри» этого процесса — различными частными показателями
и работать на эти показатели в противовес здравому смыслу, тре-
бующему оценивать результаты работы любой Г-системы гю на-
родно-хозяйственным критериям.
Цель развития техники нашего общества подчинена концепции
ускорения социально-экономического развития страны.
Академик А. Г. Аганбегян приводит некоторые цифры развития
народного хозяйства СССР — см. табл. 1.1 [1.1].
Девятая пятилетка была последней, когда мы могли позволить
себе роскошь экстенсивного развития производства, — утвержда-
ет А. Г. Аганбегян. Если смотреть на истощение ресурсов как на
объективный процесс, то необходимо осознать, что есть только
два пути развития — или снизить темпы экономического и соци-
14
Таблица LI
Эффективность общественного производства
9-я пятилетка 10-я пятилетка 11-я пятилетка 12-я пятилетка
Конечный результат
(Национальный доход, ис- пользуемый на потребление 28 21
и накопление 17 19—22
Производственные ресур-
сы
Всего — интегральный показатель*, в том числе: 21 13 9 7
основные производст- венные фонды продукция добываю- 52 43 37 30
25 6
щей промышленности 10 8
численность занятых в материальном про- изводстве 6 6 2 0,5
Эффективность общест- венного' производства
Всего — интегральный показатель** 6 7 7 11—14
в том! числе:
фондоотдача —16 -15 —14 —7—9
эффективность исполь- зования промышлен- ного сырья 2 10 8 12—14
Производительность об- щественного труда 21 14 15 19—21
* Интегральный показатель производственных ресурсов получен путем
сведения всех видов производственных ресурсов к единой мере через показатель
эффективности их отдельных видов (по аналогии с расчетом приведенных
затрат, когда капитальные вложения сводятся к текущим через нормы эф-
фективности). Такое сведение допустимо, так как все виды ресурсов имеют еди-
ную субстанцию — трудно воплощаются в разных формах: в виде овеществлен-
ного труда года (продукция добывающей промышленности), живого труда,
что может быть измерено численностью занятых в материальном производстве.
** Подсчитано по показателю используемого национального дохода.
ального развития страны, или изменить схему развития, перейти
на интенсификацию производства. Третьего не дано!
Задачу интенсификации, которую предстоит решать в двенад-
цатой пятилетке, по своей масштабности академик А. Г. Аганбегян
сравнивает с задачами индустриализации страны, решавшимися
в первые пятилетки. Со всей определенностью и со всей ответст-
венностью поставлена эта задача XXVII съездом КПСС.
15
Основополагающий документ, определяющий длительную пер-
спективу развития всей нашей страны, — Программа КПСС, про-
возглашая стратегический курс партии: «... всесторонний прогресс
советского общества, его поступательное движение к коммунизму
могут и должны быть обеспечены на путях ускорения социально-
экономического развития страны», дает и тактическую установку;
«Предстоит осуществить крутой поворот к интенсификации произ-
водства ...» [1, с. 139, 141].
Интенсивный путь развития. Механизация...
Автоматизация... Стандартизация?
Как известно, важнейшим фактором производства является про-
изводительность общественного труда. При прогрессивном разви-
тии производства скорость роста производительности труда dPIdt,
(где Р — производительность труда) должна быть сугубо положи-
тельной, и именно она определяет силу и устойчивость экономики
страны. Скорость роста производительности труда определяется
ускоренным (по сравнению с ней, т. е. d2Pldt2 = dTldt) развитием
технического прогресса Т и прикладных исследований, создающих
«задел» для такого роста.
Б. Г. Кузнецов, доктор философских наук, который придержи-
вается этой же трактовки развивающегося производства, вводит
понятие «фундаментального экономического индекса» как функции
производительности труда, скорости ее возрастания и ускорения
возрастания
Й=/(Р,А Р),
позволяющей выбрать оптимальный характер динамики изменения
структуры производства [1.31; 1.32].
Фундаментальные отрасли науки 5 (физика, химия, математи-
ка) призваны обеспечивать тенденции к неуклонному ускорению
этого прогресса, и скорость их развития diPldti=dSldt должна
быть опережающей.
Все это можно представить в виде1
< dt2 dt3
или
дР дТ <>$
dt < dt ’
(1.3)
Таким образом, по утверждению Б. Г. Кузнецова, оптимальная
структура народного хозяйства — это структура, дающая не мак-
симальное значение Р, а максимальное значение произведения
Р-Р-Р-Р.
1 Речь не идет о формальном взятии производных по времени. Запись оз-
начает только соотношение скоростей, определенных любым способом.
16
По-видНмому, одним из первых, кто подметил закон ускоряю-
щегося развития науки, был Ф. Энгельс. В 1844 г. он писал:
«... Наука растет по меньшей мере с такой же быстротой, как и на-
селение; население растет пропорционально численности последне-
го поколения, наука движется вперед пропорционально массе зна-
ний, унаследованных ею от предшествующего поколения...»1
Академик, доктор философских наук Б. М. Кедров [1.28], вы-
страивая цепочку отношений «наука Н — техника Т — производ-
ство П»2 и анализируя взаимосвязь и взаимообусловленность меж-
ду ними (анализируя взаимоотношения в системе Н — Т — П)г
пишет, что исторический подход позволяет проследить последова-
тельность раскрытия трех основных функций науки в ее связи с
техникой (будем ставить в квадратные скобки начальные буквы
этих функций после символа Н) : (а) эмпирической — собира-
тельной и описательной: Н [Э]; (б) теоретической — обобщающей,
объяснительной и прогностической, или функции «компаса»: Н
[Э, Г]; (в) производственно-практической или функции «бурового
инструмента», прокладывающего дорогу практике: Н [Э, Г, 77].
Каждая новая функция науки включает в себя и все ранее возник-
шие ее функции, выражая новый тип отношений между наукой
(77) и техникой (7). На стадии (а), когда раскрывается одна лишь
эмпирическая функция, имеет место отставание науки Н [Э] оз
[Т]; н| стадии (б), когда раскрывается теоретическая функция, в
общем наука (77 [Э, Т] догоняет в своем развитии технику (Г); на
стадии ।(в), когда достигает полного развития высшая производст-
венная функция, наблюдается все нарастающее опережение нау-
кой (77 [Э, Г, 77]) техники (Г).
Идеальной моделью научно-технической революции (НТР) как
считает Б. М. Кедров, является следующая:
Н-------т п
t I
t ’
отражающая непрерывное воздействие практики на развитие тех-
ники и техники — на развитие науки.
Б. М. Кедров приводит и, так сказать, реальную модель НТР:
н-----------------------т----|------ п,
отражающую необходимость преодоления существенных препятст-
вий и затруднений на пути от науки к производству.
Думаю, что читатель со мной согласится, если я несколько
трансформирую эту модель и представлю ее в виде:
н----।-----т------।-----п.
Ведь на пути внедрения результатов науки в технику, т. е. на
пути разработки техники, проектирования, тоже есть и маленькие
затруднения и огромные препятствия.
1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 1. — М.: Политиздат, 1955. — С. 568.
2 Здесь П соответствует Р, а И — S,
17
«Можно сказать, — пишет академик А. Г. Аганбегян, — что
научно-технический прогресс идет двумя путями. Первый, эволю-
ционный, путь — это совершенствование уже имеющейся техники
и технологии, что обеспечивает рост эффективности лишь на про-
центы. Другой же путь — революционный — переход к качествен-
но более высокой технологии, базирующейся на системе машин и
оборудования нового поколения. Второй путь — магистральный:
он приводит к кардинальным сдвигам в повышении эффективно-
сти»1.
Революция — это всегда преодоление серьезных препятствий,
возникших на пути прогрессивного движения, мешающих перехо-
ду объекта, явления, представления от старого состояния к новому.
В науке такими препятствиями являются устаревшие представ-
ления (теории, понятия, принципы), не отвечающие новым фактам
и эмпирическим открытиям.
В технике такими препятствиями являются устаревшие проект-
ные и технологические решения, не отвечающие новым производи-
тельным силам.
В экономике такими препятствиями являются устаревшие про-
изводственные отношения, превратившиеся в тормоз научно-техни-
ческого прогресса и также не отвечающие новым производитель-
ным силам.
Среди затруднений и препятствий, мешающих техническому
прогрессу, надо назвать также неприспособленность техники к из-
готовлению в условиях современного и перспективного производ-
ства.
Технический прогресс во всех отраслях промышленности имеет
два взаимосвязанных аспекта. С одной стороны — это повышение
функциональных качеств создаваемой техники, а с другой/— из-
готовление и эксплуатация этой техники с минимальными затрата-
ми материалов, трудовых и энергетических ресурсов. Хотя нельзя
утверждать, что проблемы, решаемые при обеспечении функцио-
нальных качеств любой техники менее важны или менее сложны,
чем проблемы повышения эффективности их производства, послед-
ние в одиннадцатой пятилетке достигли особой остроты. Это свя-
зано с необходимостью обеспечивать выполнение возрастающих
программ производства при сокращении трудовых ресурсов, ус-
ложнении выпускаемых изделий и ограничении энергетических за-
трат. Можно ожидать в будущем дальнейшего обострения этих
противоречий.
Традиционно повышение эффективности народного хозяйства
видели в механизации (замене ручных средств труда меха-
низмами и машинами), а затем — в автоматизации произ-
водства (передаче функций управления и контроля, ранее выпол-
нявшихся человеком, приборам и автоматическим устройствам).
На этом пути, пожалуй, ни одна отрасль не избежала неумерен-
ных восторгов по поводу радужных перспектив, открывающихся в
1 Аганбегян А. Г. Расправить крылья//Правда. — 1984. — 6 июня.
18
ёвязи е САПР, АСУ, АСУП и т. д. Рождались мифы, укреплявшие-
ся на волнах энтузиазма. «А в технологии и технике эти мифы не
так безобидны, как в литературе. Они в конце концов ведут к за-
блуждениям, а те, в свою очередь, к невыполнимым целям, а потом
и к великим расходам» [1.36]. Затем энтузиазм падал: выясня-
лось, что очередной «кумир» имеет «свиту», требующую комплекс-
ного решения проблемы интенсификации.
Появление гибких производственных систем (ГПС, в некото-
рых отраслях ГАП и ГАПС — гибкие автоматизированные произ-
водства и гибкие автоматизированные производственные системы)
и робототехники тоже вызвало энтузиазм и мифы. Мы еще не раэ
вернемся к этому вопросу, а здесь хотелось бы предостеречь от
возможных разочарований, если одновременно с развитием ГАП
не будет соответствующих усилий под лозунгом: «Новым произ-
водствам — новые конструктивные решения!».
Комплексность проблемы заключается в необходимости систем-
ного подхода ко всему жизненному циклу технического объекта и
к оценке процесса функционирования объекта на всех этапах по
общему народнохозяйственному критерию.
Укрупненно структура производственной себестоимости изделий
выглядит следующим образом:
+ Стр + С*косв,
где CMi — затраты на материал; Стр — затраты, связанные с
живым' трудом производственных рабочих (основная и дополни-
тельная заработная плата, отчисление на социальное страхование);
С КОсв — косвенные расходы (расходы на содержание и эксплуа-
тацию оборудования, цеховые и общезаводские расходы).
Как механизация (М), так и автоматизация (А) способствуют
снижению затрат живого труда, уменьшению трудоемкости изго-
товления изделий, делают и сам труд более привлекательным (не-
маловажный социальный фактор). Предполагается также, что сни-
жение трудоемкости должно сопровождаться уменьшением произ-
водственной себестоимости изделий. Однако неизбежно большие
затраты в виде капитальных вложений на создание технических
средств механизации и автоматизации как дополнительная доля
расходов переносятся на стоимость изделий, увеличивая ее.
Нисколько не отрицая роли механизации и автоматизации про-
изводства, хотел бы поддержать неоднократно встречающиеся в
печати1 предупреждения о неумеренной, а значит — экономически
необоснованной автоматизации.
Здесь уместно проследить за трансформацией взглядов акаде-
мика В. М. Глушкова — главного идеолога внедрения автоматиза-
ции в народное хозяйство:
1 См., например: Трапезников В. А. Управление и научно-технический прог-
ресс//Правда. — 1982. — 7 мая; Аганбегян А. Г. От идеи до серии//Правда. —
1985. —13 июля; Кошкин Л. Н. Важный этап развития технологических систем//
ЭКО, — 1985. — № 10. — С. 4—14.
19
1974 г. — «... Лепить нового кумира из стандартизации... ни к
чему. Чем дальше, тем яснее будет выявляться, что стандартиза-
ция в конце концов, дань нашим ограниченным возможностям»1.
1980 г. — «Как показывает опыт, особенно большой эффект по-
лучается, когда при проектировании широко используются стан-
дартные детали и узлы»2.
Итак — стандартизация? Да, именно комплексная стандартиза-
ция может явиться основным звеном интенсивного развития техни-
ки.
Нет необходимости убеждать читателей книг по проблемам
стандартизации, что в триаде М (механизация), А (автоматиза-
ция) и С (стандартизация) последняя занимает важное место в по-
вышении эффективности производства. Во-первых, стандартиза-
ция, как правило, существенно сокращает количество типоразме-
ров элементов Т-систем, переводя производство из единичного или
мелкосерийного в крупносерийное или даже массовое с его неос-
поримым преимуществом — резким удешевлением единицы про-
дукции. Во-вторых, при ограниченном числе типоразмеров легче
обеспечить и их высокую надежность и технологичность. И, в-тре-
тьих, открывается возможность для упрощения механизированных
и автоматизированных процессов проектирования и изготовления
изделий, обоснованного отказа от универсального оборудования,
а отсюда — снижение затрат на создание технических средств ав-
томатизации и механизации, снижение стоимости основных фон-
дов.
При относительно низком техническом уровне предприятий и
значительной доле ручного труда факторы мелкосерийности и мно-
говариантности изделий не оказывали существенного влиянря на
эффективность производства. Однако в настоящее время наблю-
дается быстрый рост технического уровня предприятий в основ-
ном за счет внедрения комплексно-механизированных линий и
участков, за счет перехода на гибкие производственные системы;
наблюдается также значительный рост объемов и сложности про-
изводства.
В этих условиях традиционные методы проектирования и изго-
товления изделий вошли в противоречие с требованиями эффек-
тивности и качества к процессам их постройки и эксплуатации.
Именно это и обусловливает необходимость поиска новых подхо-
дов к решению этой сложной проблемы.
«... Создание новых проектов на основе стандартных элементов
конструкций, — пишет Г. И. Марчук, — позволяет полнее исполь-
зовать научно-технический опыт... и быстрее воплощать идеи в ме-
талл, экономнее расходовать ресурсы. В государственной стандар-
тизации заложены громадные резервы ускорения научно-техничес-
кого прогресса». И далее: «В сущности на повестку дня уже по-
ставлен вопрос о переходе к производству техники на базе круп-
1 Моев В. А. Бразды управления. Беседы с академиком В. М. Глушковым.
— М.: Политиздат, 1974. — С. 174.
2 Глушков В. М. Профессия ЭВМ — конструктор//Правда.— 1980. — 22 янв.
20
ных агрегатов или модулей, т. е. унифицированных узлов (или час-
тей сложных систем), состоящих из взаимозаменяемых комплек-
сов деталей массового производства и выполняющих относитель-
но самостоятельную функцию в различного рода технических уст-
ройствах. Модульность еще более повысит эффективность произ-
водства и сократит сроки выполнения технических проектов»
[1.40].
Построение техники на модульном принципе рассматривается
как высшая форма стандартизации сложных систем.
Позвольте привести слова доктора архитектуры Г. Б. Борисов-
ского:
«... Хочется еще и еще раз напомнить всем: поймите, если бы
не было стандарта, то не было бы книг, газет, радиоприемников,
телевизоров, электробритв, все оказались бы голодными, голыми
и к тому же небритыми. Не смогли бы быть такими умными, таки-
ми развитыми и образованными, какими стали благодаря стандар-
ту».
А мне очень хочется добавить от себя: не пора ли начать реши-
тельную борьбу с употреблением слова «стандарт» как синонима
шаблона?»
Генеральный секретарь ИСО Олле Стурен когда-то писал: «В
течение многих лет стандартизации повсюду придавали второсте-
пенно* значение.
... стандартизаторы ... привыкли к тому, что их деятельность
обычно рассматривалась как желательная, чем жизненно необхо-
димая; Немногие понимали, что стандартизация была и остается
самым эффективным методом получения фактической экономии»
(1.60, с. 3].
ОДА СТАНДАРТИЗАЦИИ
Зарождение стандартов
И. А. Леонтьев высказывает, объединяя мнения ряда ученых, инте-
ресную мысль1. Вкратце она выглядит так:
поведение любой системы, в том числе любого организма на-
правлено на обеспечение конечной цели — сохранение, выжива-
ние системы (организма);
природа выработала два основных механизма приспособления
организмов к условиям внешней среды с помощью поведения —
безусловный и условный рефлексы;
новый механизм регуляции поведения, возникшей только у че-
ловека, представляет собой дальнейшее развитие механизма на-
учения, в основе которого лежит условный рефлекс. Сущность но-
вого механизма — непрямое, двухэтапное защитное средство: ор-
1 И. А. Леонтьев, канд. техн, наук, доцент ВИСМ, любезно предоставил
мне возможность привести здесь эти соображения, хотя он их только пропа-
гандирует своим слушателям, но еще нигде не опубликовал.
21
ганизм, наученный средой, учит другой организм. У человека появ-
ляется возможность осуществлять правильные действия на раз-
дражитель, который он ранее не встречал.
Так первоначально появились обычаи и традиции.
«Если бы в обществе каждый делал все, что ему хочется, не
считаясь ни с какими нормами, типизированными образцами по-
ступков, — пишет доктор философских наук И. В. Суханов [1.50г
с. 29], — то социальные связи между людьми были бы разрушены.
Само возникновение человеческого общества — это не только пе-
реход наших далеких обезьяноподобных предков к труду с по-
мощью изготовленных ими орудий. Наряду с этим главным, опре-
деляющим процессом антропогенеза весьма важную роль играло
становление и развитие социальных механизмов, воплощавших в
себе достижения первобытных людей в овладении силами приро-
ды и осуществлявших передачу этих достижений новым поколени-
ям.
Строгая стандартизация поведения в системе обычаев сломила
власть инстинктов в отношениях между членами первобытного об-
щества, преодолела зоологический индивидуализм».
«Для того, чтобы любое орудие (труда — А.В.) было доступно»
всем и способно произвести прогрессивное усовершенствование, его-
изготовление и применение должно быть осмысленным и изучен-
ным. Оно должно быть действительно стандартизовано традици-
ей...» — читаем мы у одного из основоположников науковедения,,
известного английского физика и общественного деятеля, лауреа-
та Международной Ленинской премии Джона Берналла [1.11] .
Так, уже в начале самостоятельной деятельности организмов^
в наше время получивших звучное название Homo Sapiens^! рож-
дались обычаи, традиции, образцы, правила, нормы поведения —
рождался ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО СТАНДАРТ во всей своей много-
гранности и многообразии.
«Стандартизация, таким образом, представляет собой высший
уровень развития механизма приспособления организмов к усло-
виям существования посредством поведения» — это снова мысль
И. А. Леонтьева.
А если это так, то стандартизация есть один из
признаков цивилизации вообще! Цивилизации или куль-
туры — это равно, ведь это синонимы.
Вот как звучит предельно широкое, в космическом понимании,
определение цивилизации, данное астрофизиками [Г.48] — это
«высокоустойчивое состояние вещества, способное собирать, абст-
рактно анализировать и использовать информацию для получения
максимума информации об окружающем и самом себе и для
выработки сохраняющих реакций (разрядка моя —
А.В.)».
Мне кажется, что выработка сохраняющих реакций тождест-
венна выработке алгоритмов, направленных на экономию ресур-
сов в самом широком их понимании как в, плане одного человека,.
22
так и в плане 7-систем и социальных систем любой степени слож-
ности.
А ведь экономия ресурсов в конечном счете и есть главная за-
дача стандартизации!
Итак — стандартизация? Да!
Давайте внимательно вчитаемся в слова В. В. Куйбышева, од-
ного из виднейших деятелей Коммунистической партии и Совет-
ского государства, председателя ВСНХ СССР, заместителя пред-
седателя Совнаркома и Совета Труда и Обороны: «Ясно, что мас-
совый выпуск продукции не может быть произведен без коренной
реорганизации всей промышленности, без величайшей специализа-
ции, а следовательно, без величайшей стандартизации производст-
ва. Работа по стандартизации должна не только идти одним тем-
пом с народным хозяйством, но и опережать его.
... Если работа по стандартизации не будет опережать этот про-
цесс строительства и создания новых производств, то мы будем
иметь массу ошибок и непроизводительно, зря затрачивать сред-
ства» [1.33, с. 15]. Сказано это было на II пленуме Совета по стан-
дартизации при СТО в 1928 г., т. е. фактически на заре становле-
ния стандартизации в СССР.
Может быть, символично, что первые стандарты, разработан-
ные и (утвержденные в СССР, были стандарты на ХЛЕБ — на се-
лекционные сорта пшеницы (7 мая 1926 г.) и на МЕТАЛЛ — мет-
рический сортамент черных прокатных металлов (16 июня 1926 г.)
с сокращением количества профилей круглого, квадратного, поло-
сового, профильного проката с 4742 до 715 размеров [1.38].
Г. М. Кржижановский, академик, руководитель Комиссии по
электрификации России (ГОЭЛРО), в 1921—1930 гг. руководитель
Госплана, 1929—1939 гг. вице-президент Академии Наук СССР,
одновременно по совместительству с 1927 г. председатель Комите-
та, затем Совета по стандартизации при СТО, писал еще более ка-
тегорично: «... Генеральный план (речь идет о первом пятилетием
плане — А.В.) народного хозяйства без стандартизации мы соста-
вить не можем. А раз так, то придется подумать о том,'чтобы в бу-
дущем генеральном плане первые страницы были написаны стан-
дартизаторами. Из их программы надо исходить. Они должны дать
ту установку, без которой генеральный план потеряет свое значе-
ние» [1.34, с. 13].
Повторим еще раз — В БУДУЩЕМ ГЕНЕРАЛЬНОМ ПЛАНЕ
ПЕРВЫЕ СТРАНИЦЫ ДОЛЖНЫ ПИСАТЬСЯ СТАНДАРТИ-
ЗАТОРАМИ.
Увы, в общем-то это не произошло.
Прошло много десятилетий борьбы за место и роль стандарти-
зации, в которые вписались и такие, не оставшиеся без последст-
вий для технического прогресса, события, как упразднение Всесо-
юзного комитета по стандартизации при СТО (1936 г.) и передача
права утверждения общесоюзных стандартов в основные нарко-
маты, длительные поиски лучшей формы организации и координа-
23
ции работ по стандартизации в стране: сначала создание Управ-
ления по стандартизации при Государственном комитете Совета
^Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хо-
зяйство — 1948 г.; создание Управления по стандартизации прй
Совете Министров СССР — 1951 г.; передача Управления по стан-
дартизации в ведение Госплана СССР — 1953 г.; создание Коми-
тета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Ми-
нистров СССР — 1954 г. и, наконец, преобразование Комитета в
Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР1
(Госстандарт СССР) — 1970 г. [1.38].
В 1968 г. был утвержден комплекс стандартов, устанавливаю-
щих Государственную систему стандартизации в СССР; введены
Единая система конструкторской документации (ЕСКД), Единая
система технологической подготовки производства (ЕСТПП) и др.
В начале семидесятых годов в СССР был разработан план-
прогноз «Основные направления развития стандартизации и мет-
рологии в народном хозяйстве на 1976—1990 гг.». Предполагается,,
что практически ни одно крупное народнохозяйственное решение,
ни одна крупная производственно-техническая задача не смогут
быть эффективно рассмотрены без широкого использования мето-
дов и средств стандартизации.
Шестидесятые-семидесятые годы характеризуются ростом во*
всем мире внимания к проблемам стандартизации и общим пони-
манием, что без стандартизации никакого технического прогресса,
вообще быть не может.
Одним из убедительных доказательств роли и значения стан-
дартизации для широких масс явилось осуществление совместного
советско-американского проекта — космической стыковки «Союза»
и «Аполлона» в июле 1975 г., показавшее, в частности, безусловную
необходимость международной стандартизации многих проектных
решений.
Проблемы международной гармонизации стандартов и техни-
ческих условий, как важного средства устранения препятствий в
торговле и промышленном сотрудничестве, заняли должное место
в эпохальном документе нашего времени — «Заключительном ак-
те», подписанном всеми европейскими странами, Канадой и США
в августе 1975 г. в Хельсинки.
В эти же годы была проведена большая работа по усилению
роли стандартизации в повышении качества продукции, в органи-
зации экономической! интеграции стран-членов СЭВ.
Задачи стандартизации
Важнейшие стороны практической деятельности в области стан-
дартизации в СССР устанавливает Государственная система стан-
дартизации (ГСС).
1 В настоящее время—Государственный комитет СССР по стандартам
(Госстандарт СССР).
24
Этот основополагающий документ определяет понятие «стан-
дартизация» практически так, как принято в рекомендации Совета
Международной организации по стандартизации (ИСО) в 1962 г.:
«Стандартизация — это установление и применение правил с
целью упорядочения деятельности в определенной области на поль-
зу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для
достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении ус-
ловий эксплуатации (использования) и требований безопасности.
Стандартизация основывается на объединенных достижениях
науки, техники и передового (по ИСО — практического) опыта и
определяет основу не только настоящего, но и будущего развития
и должна осуществляться (по ИСО — идти) неразрывно с прогрес-
сом».
На основании постановления Совета Министров СССР от 7 ян-
варя 1985 г. «Об организации работы по стандартизации в СССР»
была разработана и утверждена новая редакция Государственной
системы стандартизации (ГСС)1. В этой редакции ГСС стандарти-
зация— деятельность, заключающаяся в нахождении решений для
повторяющихся задач в сфере науки, техники и экономики, на-
правленная на достижение оптимальной степени упорядочения в
определенной области».
К сожалению, здесь из определения стандартизации выпало
указание на то, ради чего следует стремиться к достижению опти-
мальной степени упорядочения, что является критерием оптимиза-
ции. И в определении ИСО, и в ГОСТ 1.0—68 это была всеобщая
«оптимальная экономия», т. е. для наших условий — народно-хо-
зяйственная экономия, а не экономия какого-нибудь ведомства...
Важно, что ГОСТ 1.0—85 подчеркивает значение стандартиза-
ции как средства управления: «В условиях планового социалисти-
ческого хозяйства стандартизация направлена на совершенство-
вание управления «народным хозяйством, повышение технического
уровня и качества продукции, интенсификацию общественного про-
изводства и повышение его эффективности, ускорение научно-тех-
нического прогресса, установление рациональной номенклатуры
продукции, рациональное и экономное использование ресурсов».
Хотел бы еще раз обратить внимание читателя, что и повыше-
ние качества продукции, и эффективность производства, и эконом-
ное использование ресурсов — все, в конечном счете, должно быть
направлено на достижение всеобщей оптимальной экономии.
Стандартизация может осуществляться в международном, ре-
гиональном и государственном масштабах.
Международная стандартизация проводится Международной
организацией по стандартизации (ИСО — International Organiza-
tion for Standartization), которая основана в 1947 г. и находится
в ведении Организации Объединенных Наций.
Практическую деятельность ИСО осуществляют входящие в ее
состав Технические комитеты (ТК). Сейчас их более 150.
1 В настоящее время терминология ГСС уточняется.
25
Одним из важных органов ИСО является Постоянный Комитет
по изучению научных принципов стандартизации ( The Standing
Committee for the Study of Scientific Principles of Standartization).
Его принято сокращенно называть ИСО/СТАКО, или просто СТА-
КО (STAKO).
Вопросы стандартизации, связанные с деятельностью СЭВ,,
решает Постоянная комиссия СЭВ по стандартизации, которая за-
нимается планированием и координацией работ по унификации тре-
бований национальных стандартов, выполняемых отраслевыми
Постоянными комиссиями. Отраслевые Постоянные комиссии ве-
дут исследования, связанные с выработкой единых технических
требований, стандартов и рекомендаций по стандартизации, вклю-
чая в них разделы по типизации оборудования, созданию парамет-
рических рядов двигателей, установок и т. д.
Вопросами теоретических и экспериментальных исследований
по стандартизации занимается созданный в 1962 г. Институт СЭВ
по стандартизации.
По ГОСТ 1.0—85 в зависимости от среды применения (по ши-
роте охвата стандартизацией) различают следующие категории
нормативно-технических документов:
государственные стандарты (ГОСТ);
отраслевые стандарты (ОСТ)1;
республиканские стандарты (РСТ);
технические условия (ТУ).
В мировой практике действуют также стандарты ИСО (реко-
мендуемые) и стандарты СЭВ, обязательные в странах-членах.
СЭВ.
В настоящей книге, естественно, широко используется термино-
логия типизации, унификации, стандартизации. Ряд терминов до-
статочно хорошо и, главное, однозначно, установились, с некоторы-
ми не повезло — разнобой.
Ниже я остановлюсь на взаимосвязи типизации, унификации,,
стандартизации и модульного формирования техники. Там коснусь
и терминологии. Здесь же — о самом главном.
Объект (предмет) стандартизации — параметры-
изделия или технического процесса, показатели качества, нормы
обеспечения безопасности, требования к оборудованию, единицы
измерений, термины, графические изображения и т. д. — словом1
все то, что подвергается стандартизации и имеет перспективу мно-
гократного применения в народном хозяйстве. Большинство объек-
тов стандартизации — материальные предметы.
Стандартное изделие — изделие, примененное по стан-
дарту (ГОСТ, ОСТ и т. д.), полностью и однозначно определяюще-
му его конструкцию, показатели качества, методы контроля, пра-
вила приемки (по определению ЕСКД).
Аспект (вид) стандартизации — в терминологии
ИСО это группа требований или условий, которым должен удов-
1 В свете перестройки деятельности Госстандарта СССР принято решение
упразднить поэтапно в 1988—1990 гг. отраслевые НТД, установив два уровня;
НТД: государственные (республиканские) стандарты и технические условия.
26
летворять объект стандартизации. В нашей практике аспект стан-
дартизации определяется «видом стандарта».
Уровень стандартизации — ступень, достигнутая в
развитии стандартизации, качественный показатель охвата стан-
дартизацией объектов стандартизации, область распространения
стандартов (в этом смысле уровень определяется категорией стан-
дартов).
Степень стандартизации — количественный показа-
тель, мера стандартизации (подробному рассмотрению этого воп-
роса посвящен первый раздел главы 10).
Во многих работах и в официальной документации происходит
смешение понятий «уровень» и «степень» стандартизации. Иногда
их рассматривают как синонимы. Мне это представляется глубоко
неправильным.
Объект (предмет), аспект (вид) и уровень образуют так назы-
ваемую базу (сферу — в терминологии СТАКО) стандартизации.
Место стандартизации в системе наук, техники и производства
Стандартизация стала одним из важнейших факторов прогресса
науки и техники.
Как всякая молодая наука, стандартизация первоначально раз-
вивалась стихийно. Преодолев довольно длительный этап эмпири-
ческогб развития, стандартизация берет сейчас на вооружение
®есь современный аппарат исследований: экономико-математичес-
кие методы оптимального программирования, теорию вероятнос-
тей, теорию системно-структурного анализа и др.
Необычно бурное развитие стандартизации потребовало науч-
ного осмысления всех ее аспектов. Взгляд на стандартизацию как
на целостную систему привел к появлению самостоятельного на-
правления исследований, которое по аналогии с «науковедением»
получило название «стандартоведение». Проблемы и методы этих
наук во многом сходны.
Ю. С. Титков, много работавший в этом направлении, дает
следующее определение: «стандартоведение — это комплексное ис-
следование и теоретическое обобщение опыта функционирования
научных систем с целью прогнозирования стандартизации, усиле-
ния ее потенциала и повышения эффективности стандартизации
при помощи средств организационного и социального воздействия»
,[1.54].
Основываясь на исследованиях Ю. С. Титкова, рассмотрим ме-
сто стандартизации в системе наук, техники и производства. Ис-
пользуя системно-генетическую модель комплексного предмета на-
уки, Ю. С. Титков разработал орбитальную модель классифика-
ции стандартизационных1 наук (рис. 1.3). Модель включает три
уровня абстракции:
I — конкретные методики и научно-технические разработки;
1 По моему мнению, термин не самый удачный; по-видимому, введен по
.аналогии: технические науки, математические науки...
27
II — теоретические обобщения прикладных исследований;
III — теоретические обобщения фундаментальных исследова-
ний, охватываемых девятью орбитами. Обозначено: 1 — матема-
тические основы; 2 — частные теоретические основы; 3 — тради-
ционные методы решения задач стандартизации; 4 — метод проб-
лемных ситуаций; 5 — метод программного решения; 6 — теория
решений; 7 — основы построения автоматизированных и управля-
ющих систем; 8 — стандартоведение; 9 — философия стандарти-
зации.
Рис, 1.3, Кинематическая классификация стандартизационных
наук по Ю. С. Титкову (звездочкой помечены науки ближай-
шего будущего)
Мне кажется, что имеют право на существование и такие орби-
ты, как «физические основы стандартизации» (при стандартиза-
ции многих объектов могут широко использоваться физические ме-
тоды исследований); думается, даже убежден, что целесообразно
— для подчеркивания значимости — выделение самостоятельной
орбиты «экономика стандартизации» и т. д.
Число орбит модели, размеры секторов (т. е. соотношение от-
дельных направлений развития частных знаний в общей генераль-
ной совокупности знания о законах и методах развития стандарти-
зации) достаточно условны и, естественно, могут меняться, отражая
дальнейший прогресс стандартизации как науки.
28
Пока выделено четыре сектора (а, б, в, г):
а — история стандартизации;
б — генетическая стандартизация как наука, изучающая
«жизнь» отдельных стандартных ингредиентов. Очевидно, в нашем
случае — наука о законах создания — развития — замены с более
высокими, более обоснованными характеристиками стандартов на
элементы техники (Т-систем). Ю. С. Титков называет это онтоге-
нетической1 стандартизацией 2* и филогенетической2 стандартиза-
цией 3*, применяя термины, свойственные наукам о биосфере. К
этой же группе он относит экостандартизацию3 4*, занимающуюся
изучением взаимодействия стандартных ингредиентов с внешней
средой';
в — стандартизация будущего. Строго говоря при 0 = const,
т. е. в фиксированный момент времени есть только прошлое (исто-
рия) и настоящее . . . Но помня, что «будущее начинается сегод-
ня», по-видимому, целесообразно отразить эти начала будущего
стандартизации на схеме;
г — специальные отрасли знаний о стандартизации. К ним тра-
диционно отнесены: теория симплификации 6, типизации 7, пара-
метрической стандартизации 8, унификации 9. Биостандартизация
10* и биоунификация //* — новые направления в стандартизации.
На стыке с другими науками находятся: методология и логика
стандартизационных наук 12 (мне представляется более правиль-
ным помещение этой отрасли знаний на орбиту 9 — философия
стандартизации), теория планирования и управления стандартиза-
цией 13, экономика стандартизации 14, теория экспертизы проек-
тов изделий в отношении уровня (и степени — А.В.) стандартиза-
ция 15, теория анализа деятельности предприятий в области стан-
дартизации 16, математическая теория стандартизации 17, теория
взаимосвязи стандартизации и специализации проектирования и
производства 18, теория взаимосвязи стандартизации и качества
продукции 19, организационные основы стандартизации 20, стан-
дартоведение 21*, философия стандартизации 22*.
Разработанная Ю. С. Титковым орбитальная модель классифи-
кации, хотя ряд ее положений и не бесспорен, показывает место и
связь стандартизации с фундаментальными4, общественными и эко-
номическими науками.
Ранее отмечалось о соотношении скоростей развития науки, тех-
ники и производства —- см. уравнение (1.3).
1 Онтогенез — индивидуальное развитие живого существа (от греч. ontos-
— сущее 4- genesis — понятие, обозначающее как момент зарождения, так и
процесс развития).
2 Филогенез — процесс развития всех органических форм в течение всей
жизни на земле (от греч. phyle — племя 4-genesis).
3 Экология (от греч. oikos — жилище, родина 4-logos — учение) — наука,
изучающая взаимоотношения организмов и окружающей среды.
4 Может быть, лучше — «чистые» науки, создающие теоретический задел,
ибо, если физика или математика используется в важнейших исследовательских
работах, проявляя свою «фундаментальность», она разве не становится сугубо-
прикладной?
2$
Стандартизация С, играет интегрирующую роль во всем жйз-
кенном цикле «наука—техника—производство» и по темпам свое-
го развития должна занимать промежуточное место: опираясь на
ускоренное развитие фундаментальной науки, обеспечивать уско-
ренное развитие техники, т. е.
< dt < dt < dt dt
Скажем честно — часто в этот промежуток «не втиснуться», даже применяя
большую силу... А должна быть большая дружба!
Стандартизация как один из методов проектирования Т-систем
При проектировании изделия инженер обязан исходить из следу-
ющих, определяющих конструкцию изделия, факторов:
функциональность, т. е. обеспечение специфических требова-
ний заказчика, проистекающих из особенностей конструкции изде-
лия, учитывающих удобства эксплуатации и ремонта;
надежность, т. е. обеспечение безотказной работы конструкции
в заданных условиях эксплуатации при установленных сроках
службы;
технологичность, т. е. обеспечение технико-экономических тре-
бований производства и эксплуатации: возможность изготовления,
эксплуатации, включая ремонт, в данных конкретных условиях
при возможно меньших затратах труда, материалов, энергии.
Любая Т-система, как отмечалось, характеризуется целью,
структурой и поведением.
Напомним, что любой конструктивный объект (деталь, убороч-
ная единица) г-го типа в /-м уровне Т-системы может быть ।описан
<n(z‘)'мерным вектором параметров [см. (1.1)], где dv —параметры
проектирования, характеризующие размеры, форму и материалы
конструкции. Это могут быть толщины, длины, геометрические ха-
рактеристики поперечного сечения, механические характеристики
материала и пр.
Задача проектанта всегда заключалась в том, чтобы надлежа-
щим проектированием — выбором тех параметров конструкции
которые зависели от него: размеров, формы, материала, а так-
же выбором соответствующей технологии, т. е. надлежащей орга-
низацией системы, обеспечить выполнение цели (целей) функ-
ционирования.
Проектирование Т-системы (от лат. proectus — брошенный
вперед) — процесс создания проекта, представляемого обычно в
виде чертежей и спецификаций (все большее развитие приобрета-
ют различные машинные носители информации), дающего все не-
обходимые сведения о параметрах Т-системы и обеспечивающего
заданное качество (заданный набор свойств): потребительские
свойства — функциональность, надежность, эстетичность; свойст-
во, характеризующее Т-систему как предмет труда — производ-
ственная технологичность и как объект эксплуатации — эксплуата-
ционная технологичность.
130
Рассмотрим развитие методов проектирования Т-систем с пози-
ций теории управления сложными системами — кибернетики. В
терминах кибернетики под «управлением» понимается процесс, на-
правленный на достижение заданной цели (рис. 1.4). «Обратная
связь» — информация о реакции объекта управления на управля-
ющие воздействия. Успех управления обеспечивается хорошо по-
ставленными обратными связями. «Алгоритм управления» — это
способ (правило) достижения поставленной цели, т. е. иными сло-
вами — это и есть метод проектирования.
Таким образом, проектирование конструкций Т-системы можно
рассматривать как управляемый процесс (рис. 1.5), включающий:
Рис. 1.4. Общая схема управления Т-системой
цели управления — обеспечение заданных свойств; объект управ-
ления 4- собственно конструкцию, определяемую параметрами уп-
равления и технологией изготовления; алгоритм управления (сово-
купность методов проектирования). Под помехами понимается от-
клонение параметров управления от их спецификационных или рас-
четных значений (например, отклонение свойств материалов, нали-
чие допусков на прокат, колебания в размерах деталей, калибрах
сварных швов и многое другое).
В процессе познания (отражения и воспроизведения действи-
тельности в мышлении) человек создает модель знания (субъек-
тивный образ действительного явления) — то, что может быть ис-
пользовано в качестве основы практической деятельности, т. е.
выработки методов (или алгоритмов) управления.
Обратная связь — это те коррективы, которые могут быть вне-
сены в модель знания, а на основе этого — ив алгоритм управле-
ния. Под корректировкой по прямым признакам мы понимаем
влияние на формирование модели знания результатов эксплуата-
ции, под корректировкой модели знания по косвенным признакам
— влияние результатов модельных экспериментов.
Представляется, что история познания действительных условий*
работы конструкций любых изделий, а значит, и отражение этих
значений, создание моделей знаний, ведущих, в свою очередь, к со-
зданию (синтезу) алгоритмов управления параметрами конструк-
ции изделий и Т-систем, может быть разделена на три периода (ко-
нечно, такое деление условно, но позволяет легче ориентироваться
в истории развития методов проектирования конструкций изделий’
и Т-сиетем).
31
коррек ।ировка модели знания (обращая связь)
Эмпири-
ческая
Теорети-
ческая
Модель
знания
о действи-
тельных
условиях
работы
Е
Корректиров- _________J
ка модели L
модели
знания по
косвенным
признакам
.Процесс познании рабслы Г—системы
Физическое
Аналоговое
г~
I Математическое
Действительные
условия
работы
Т—системы
Алгоритм
управления
Параметры
управления
Правила, нормы
проектирования
Функционально-
стоимостной
анализ
Оптими-
зация
Стандарты и мето-
ды стандартизации
Модульное формиро-
вание техники
7Т
МОДЕЛЬ
ЗНАНИЙ
об условиях
производ-
ства
V-
Процесс познания технико-
экономической стороны
изготовление Т-системы
Моделирование
действительных
условий
работы
Т—системы
СИСТЕМА
Условия
производства
НАДЕЖНОСТЬ
(основная
цель
управления)
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
производственная
(промежуточная
цель
управления)
об эконо-
мике экс-
плуатации
Т—системы
|Е
Корректировка модели знания
Процесс познания технико-
экономической стороны
эксплуатаций Т-сйстемы
1k
Условия
эксплуатации
Т-системы
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
эксплуатационная
(промежуточная
цель
управления)
Рис. 1,5. Схема развития целей и методов проектирования Т-системы
Период эмпирических (от греч. empeiria — опыт) знаний. На
протяжении тысячелетия создание Т-систем было искусством, пе-
редаваемым из поколения в поколение. Развитие и усовершенство-
вание Т-систем носило стихийный характер. На протяжении веков
происходило нечто вроде «естественного отбора»: конструкции из-
делий, более приспособленные к воздействию внешней среды, «вы-
живали» с большей вероятностью.
Происходило накопление опыта — опыта как неудач, так и по-
ложительных решений. Но человечество еще не располагало воз-
можностями теоретического анализа своей практической деятельно-
сти. Опыт оставался единственным источником знания.
Естественно ожидать, что накапливаемый опыт как-то фиксиро-
вался: сначала, по-видимому, в устной форме, а затем — в виде
каких-то письменных рекомендаций (схем, описаний) — это и бы-
ло рождение метода. Но еще нельзя сказать — метода проек-
тирования конструкций. Рождался метод создания конструк-
ций, который базировался на накопленном многими поколениями
эмпирическом знании, основанном на подражании, на повторении
конструктивных решений хорошо зарекомендовавшего себя в экс-
плуатации образца: ранее сделанного или построенного и успешно
выполняющего свои функции изделия или сооружения.
Период перехода от эмпирии к теории. После мрачного перио-
да средневековья, когда господствовала католическая схоластика,
началась эпоха Возрождения (XV—XVI вв.), ознаменовавшая не
только появление ярчайших имен в литературе, живописи, скульп-
туре и архитектуре, но и в науке, которые, подобно Николаю Ко-
пернику, каждый в своей области «остановили Солнце и двинули
Землю» — «привели в движение» ТЕОРИЮ.
Период теоретических знаний. Если эмпирия только описывает,
то теория объясняет — почему так или почему не так.
Все большее значение приобретает методологическая функция
теоретического знания. Появляются различные нормы и правила
проектирования, основанные на развивающихся теоретических по-
ложениях фундаментальных наук: физики, химии, математики, и
на быстро прогрессирующих инженерных науках: теоретической
механике, сопротивлении материалов, строительной механике и др.
По мере развития наших знаний о природе явлений мы все
больше начинаем разбираться в физической сущности исследуемых
вопросов, однако многие факторы, характеризующие работу любой
7-системы, изучены недостаточно и не могут быть описаны мате-
матически и количественно оценены, т. е. продолжают оставаться
непознанными.
Диалектическая теория познания показывает пути использова-
ния человеком еще пока непознанного.
Схема совершенствования методов проектирования на протя-
жении значительного периода их существования по своему логиче-
скому строю напоминает схему «черного ящика». Это понятие вве-
дено кибернетиками для изучения очень сложных систем, не подда-
ющихся детальному описанию: результат функционирования сис-
2 Зак. 1245
33
темы, скрытой в «черном ящике», многократно наблюдается на «вы-
ходе» и корректируется в нужном направлении путем многократ-
ных изменений параметров системы на «входе».
Роль «черного ящика» в случае Т-систем выполняет практика
их эксплуатации, на «выходе» которой находится критерий, позво-
ляющий судить о правильности «ввода». Таким критерием являет-
ся надежность, т. е. свойство конструкции выполнять свои функ-
ции в течение заданного времени при заданных условиях эксплуа-
тации.
Если надежность не обеспечивается, то надо или менять усло-
вия эксплуатации — накладывать ограничения, или менять усло-
вия на «вводе» системы — корректировать алгоритмы. Собствен-
но, так всегда и поступали: сначала методом «проб и ошибок», а
по мере накопления знаний — все более целенаправленно на пер-
вичном эмпирическом базисе стала постепенно создаваться теория
проектирования Т-систем.
Конечно, из всего отмеченного не следует вывод, что не делалось
попыток осмысления работы реальных Т-систем. Использовались
методы физического моделирования конструкций изделий, на осно-
ве экспериментов, путем аппроксимации полученных результатов,
выводились эмпирические формулы для конструирования, совер-
шенствовались методы расчета, продолжая, правда, оставаться ус-
ловными.
На основе решения отдельных задач вырабатывались теорети-
ческие знания о работе элементов Т-систем.
Формирование основ науки проектирования Т-систем намети-
лось на рубеже 50-х—60-х годов нашего столетия.
Научное знание о предмете или явлении может разбиваться
только при условии, если носитель этого знания — инженер, уче-
ный — осмысливает не только факты, но и законы существа, при-
роду знания об исследуемом предмете и законы развития знания.
Задачу выявления природы человеческого знания вообще и приро-
ды и законов развития научного познания в частности выполняет
философия.
Рассматривая философию как методологию научного знания,
справедливо говорить о философии проектирования
Т -систем как о науке, отражающей сущность познания зако-
нов чрезвычайно сложного процесса создания — проектирования
систем, как о науке, исследующей и разрабатывающей пути раз-
вития теории проектирования Т-систем.
По-видимому, не случайны повышение интереса к углубленно-
му изучению ссамого процесса проектирования и появление работ,
посвященных философии проектирования.
Именно это обстоятельство я считаю наиболее характерной чер-
той третьего этапа в истории развития методов — уже методоло-
гии! — проектирования Т-систем.
Современная научно-техническая революция не могла не при-
вести и действительно приводит к усилению взаимосвязи техничес-
ких наук и философии. К сожалению, этот процесс взимопроник-
34
новения идет медленнее, чем диктуют потребности развития обще-
ства.
Настоящий период развития теории проектирования Т-систем
характерен появлением работ, направленных на научное обоснова-
ние принятия проектных решений. Следует отметить переведенные
на русский язык работы П. Хилла fl.59], Д. Ж. Джонса [1.23],
В. Гаспарского [1.7], Д. Ж. Диксона [1.24], Я. Дитриха [1.25].
Безусловно, должны быть выделены работы Г. С. Альтшуллера
[1.2], поставившего изобретательскую деятельность в ряд рабочих
инструментов проектирования — определение алгоритма решения
изобретательских задач (АРИЗ).
Рис. 1.6. Взаимосвязь технического творчества и стандартизации при проек-
тировании 7-систем (по Ю. Д. Амирову)
Думаю, что в связи с этим уместно привести схему взаимосвя-
зи АРИЗ с другими составляющими алгоритма проектирования
(рис. 1.6) — алгоритмами решения стандартизационных и оптими-
зационных задач (соответственно АРСЗ и АРОЗ). И вспомним при
этом, что достижение всеобщей оптимальной экономии является
одной из целей стандартизации.
Добросовестный и знающий инженер всегда стремится найти
самое хорошее, с его точки зрения, решение. Введя в схему (см.
рис. 1.5), описывающую процесс проектирования Т-системы, тре-
бование технологичности и варьируя параметры управления—рас-
сматривая десятки вариантов конструкции, меняя материал, ис-
пользуя различную технологию при сохранении, разумеется, конеч-
ной цели управления — надежности системы, можно попытаться
найти лучшее решение: получить конструкцию наименьшей массы
2* 35
или стоимости, т. е. получить конструкцию, оптимальную в смыс-
ле выбранного критерия и заданных условий. Поэтому правомерно
утверждать, что, по крайней мере, между проектированием опти-
мальной Т-системы и стандартизацией элементов Т-системы нет
противоречия — цель одна.
Сложившаяся практика проектирования Т-систем не полнос-
тью отвечает требованиям дальнейшего повышения эффективнос-
ти производства.
В связи с этим возросла потребность в укреплении обратной
связи от производства к проектированию: возникла проблема обес-
печения технологичности конструкций изделий.
Эта проблема, надо думать, существовала всегда. Она явля-
лась и является естественным отражением известного стремления
человека получить новую потребительную стоимость, т. е. — но-
вое изделие в процессе преобразования предмета труда с помощью
необходимых орудий труда, с наименьшими затратами как
своего личного труда, так и овеществленного в материалах, энер-
гии, информации труда прошлого.
Под технологичностью понимается свойство изделий, заклады-
ваемое при проектировании и выражающееся в обеспечении их из-
готовления и эксплуатации при минимально возможных затратах
совокупного общественного труда — живого и овеществленного.
Пользуюсь случаем еще раз указать на некоторую неудачность, что ли, это-
го термина, некоторую неосмотрительность тех, кто «пустил» этот термин на
страницы статей, монографий и ... официальных документов. Дело в том, что
включение в сложное словосочетание,, отражающее свойство конструкции, слова
«технолог» у многих (очень многих!) до сих пор порождает вреднейшее заблуж-
дение — по мнению этих многих технологичностью занимаются технологи. Они,
конечно, занимаются, но как потребители этой самой технологичности. Технолог
обязан диктовать проектанту, что надо производству, но обеспечиваются-то эти
требования, будучи заложенными в проект.
36
В связи с этим еще одно печальное для дела недоразумение — об «отработ-
ке на технологичность». Давно уже борются некоторые (и я тоже), подобно ры-
царю из Ламанчи, с этим вредным термином: силен термин-то, ГОСТами узако-
нен. А за ним — вредная идеология: сначала плохо спроектируем, а затем нава-
лимся вс.е миром и «отработаем на технологичность».
Существует два взгляда на примат проектирования: производство должно
быть таким, каким его хочет видеть проектант — «что задумано (формулируется
это, как «что надо»), то пусть и делают».
И есть другой подход. Он не предполагает примат производства, как это
часто считают. Он исходи'г из предпосылки ясности конечной цели: техника
должна создаваться и эксплуатироваться при минимальных затратах совокупно
го общественно полезного труда.
Идет спор, иногда жестокий, — между теми, кто проектирует, думая только
об обеспечении Ф-свойства и Я-свойства, и теми, кто строит, думая как это
лучше (быстрее, дешевле) сделать. А ведь спора-то не должно быть.
Пора придти к пониманию общей для всех проблемы — совместное решение
задачи наилучшего использования ресурсов.
Требуются разработка и внедрение такой системы проектирования, которая
давала бы возможность обеспечить совместное решение надежности и техноло-
гичности Т-систем.
Основой такой системы должны являться алгоритмы оптимального управ-
ления процессом проектирования по народнохозяйственным критериям.
Используя понятия теории управления, любой конструктивный
объект можно уподобить системе, в которой значения «переменных
проектирования» являются альтернативными, т. е. избираемыми
(совершенно свободно или в некоторых определенных пределах), и
их надр рассматривать как параметры управления системой. «Пе-
ременные состояния», т. е. те элементы системы, которые зависят
от выбранных параметров, можно рассматривать как результатив-
ные, по которым определяется эффективность функционирования
системы — ее оптимальность.
«Термин «оптимум», «оптимальный» часто применяется некрити-
чески (а иногда и просто служит целям «онаучивания»), чем сти-
рается специфический характер этого понятия — познание ка-
чества количественными методами.
Определение цели оптимизации и построение функции критерия
(цели) и ограничений означает создание математической модели
оптимизации — той научной абстракции, которая описывает про-<
цесс функционирования объекта в общем случае — на всех этапах
его существования — позволяя рассчитать оптимальные значения
параметров, доставляющих экстремум функции критерия.
Критерий оптимальности — это тот признак, по которому воз-
можно осуществлять сравнение вариантов решения задачи. Выбор
критерия оптимальности при проектировании Т-систем — задача
сложная и не столько техническая, сколько технико-экономичес-
кая. Критерий должен отвечать следующим требованиям:
1) иметь количественное выражение — быть измеряемой вели-
чиной;
2) для данной задачи критерий оптимальности может быть
только один;
3) в любой частной задаче должен отражать конечную цель уп-
равления.
Первое требование достаточно очевидно. При решении задач
37
оптимального проектирования Т-системы проектанта и заказчика
уже не удовлетворяют качественные оценки неопределенного ха-
рактера типа — «хуже—лучше». Сравнение вариантов должно ид-
ти на основе количественной их оценки.
Второе требование нуждается в пояснении. Естественно стрем-
ление искать такое решение, которое было бы наилучшим по нес-
кольким показателям (по нескольким критериям оптимальности),
например, найти вариант конструкции, которая одновременно была
бы наименьшей массы, наименьшей стоимости, требовала бы для
своего изготовления наименьшего времени и обладала бы макси-
мальной надежностью.
Однако подобная ситуация практически невозможна, так как
большинство названных критериев противоречивы.
Для преодоления трудностей обычно строится функционал ком-
плексного критерия, который в частности, может иметь вид линей-
ной
Ф=1
или степенной
k
F{D)=nF^Dp (1.4)
w
зависимости от функций частных критериев.
При этом все функции критерия F ф (D) необходимо либо при-
вести к безразмерным величинам, либо свести к одной размерно-
сти.
Естественным комплексным критерием выступают различные
виды стоимости (себестоимость сравнительная, себестоимость тех-
нологическая, приведенные затраты и т. д.), где все составляющие
функции критерия уже приведены к одной размерности.
Особо следует остановиться на условии оптимизации по од-
ному критерию оптимальности, но на разных уровнях / Т-систе-
мы. Априори можно утверждать, что из допустимого множества пе-
ременных проектирования D условию D0TlT czD на разных уровнях
проектирования будут отвечать разные значения DonTj . Представ-
ляется, что здесь действует диалектический закон перехода коли-
чества в качество: решение, оптимальное в определенном смысле
для одного состояния, не будет таким при переходе к следующему
состоянию системы.
Рассмотрим третье требование: критерий оптимальности дол-
жен отражать конечную цель управления.
Анализ частных задач проектирования Т-систем показывает,
что во многих, если не в большинстве, случаев поиск оптимальных
решений ведется по локальным критериям оптималь-
ности: в задачах оптимизации до сих пор под F(D) чаще все-
го понимается масса конструкций, такие задачи проще решаются
при имеющемся объеме информации. Более полное суждение об
оптимальности Т-системы можно получить, минимизируя ее стои-
мость.
38
Локальные критерии оптимальности могут противоречить друг
другу при оценке их в разных сферах народного хозяйства.
Можно утверждать, что выбор критерия оптимальности должен
быть подчинен конечной цели управления нашим социалистическим
обществом — обеспечению неуклонного подъема материального и
культурного уровня жизни народа. При такой постановке имеет
право на существование «глобальный» критерий опти-
мальности. Этот критерий — показатель качества Т-системы в
плане всего народного хозяйства исходя из максимальной экономии
общественно полезного труда, материалов, энергии, информации
как при создании конструкции, так и при ее эксплуатации (т. е.
исходя из достижения наивысшей степени технологичности) или
исходя из максимальной прибыли, получаемой обществом.
Таким «глобальным» критерием могут являться приведенные
затраты (подробнее см. главу 9)
ПЗ=ЕаК+С,
где Е н — нормативный коэффициент экономической эффективнос-
ти капитальных вложений К; К — капитальные вложения (цена)
Т-системы; С — текущие издержки (эксплуатационные расходы в
течение года, себестоимость продукции).
В процессе проектирования могут предлагаться решения, вы-
полнейие которых потребует нового технологического оборудования,
причем не исключается, что оборудование, на котором предполага-
ется изготовление изделий, спроектировано под изделия, не обла-
дающие высокой степенью технологичности. В таких условиях нель-
зя ожидать качественного скачка как в технологии изготовления,
так и в конструкции. Очевидно, при проектировании необходимо
диалектическое единство в учете конструктивно-технологических
требований.
В тех случаях, когда конструктивно-технологические решения
требуют нового оборудования для их осуществления и отражаются
на эффективности процесса эксплуатации Т-системы, текущие из-
держки производства не могут служить показателем оценки эффек-
тивности при выборе решений, а также требуется оценка по при-
веденным затратам.
Исходя из понятия технологичности и сущности работ, выполня-
емых при обеспечении технологичности, к основным показателям,
характеризующим ее и принимаемым в качестве критериев оптими-
зации, следует отнести трудоемкость изготовления изделия, его
производственную себестоимость1 и приведенные затраты (рис. 1.7).
Отсюда ясно, что работы по оценке экономической эффектив-
ности проектных решений, если учесть, что основные показатели,
по которым ведется оценка, одни и те же, ничем не отличаются от
1 Трудоемкость и себестоимость изготовления названы комплексными пока-
зателями оценки технологичности в работах А. И. Вронского, Б. С. Балакшина,
Л. В. Барташева, С. А. Тиллеса, Л. Я- Шухгальтера (более подробно см.
39
работ по оценке их технологичности по экономическим критери-
ям.
Непонимание единства оценки экономической эффективности
проектных решений и оценки их технологичности привело к появ-
лению многочисленных «обобщенных» показателей технологичности
типа-
iKs
где К — комплексный показатель технологичности; i —индекс кон-
структивного раздела техники; X — индекс частного показателя
степени технологичности1; s — индекс этапа функционирования Т-
системы; k — степень технологичности изделия по %-му частному
показателю; Э — экономическая значимость показателя.
Рис. 1.7. Выбор основных показателей техно-
логичности (критериев оптимизации) в зави-
симости от влияния принятых конструктивно-
технологических решений на процесс создания
и эксплуатации Г-системы
К формулировкам, содержащим различные «весовые» коэффи-
циенты значимости отдельных показателей, относится бескомпро-
миссное мнение И. Грековой2: «Попытки объединить несколько кри-
териев в один обобщенный и оптимизировать решение по этому кри-
терию обычно не дают должного эффекта и часто оказываются да-
же вредными, создавая иллюзию научного обоснования там, где
его, по существу, нет» [1.21, с. НО].
1 Некоторые авторы называют это уровнем технологичности, что, по моему
мнению, не отражает значение коэффициента для количественной оценки.
2 Псевдоним Е. С. Вентцель, математика, д-ра физ.-мат. наук.
40
Действительно, чтобы получить эти коэффициенты (в данном
случае — весовые коэффициенты экономической значимости), не-
обходимо знать их влияние на конечный результат, т. е. на эконо-
мическую эффективность предлагаемых решений. Проще получить
этот результат методом прямого счета, основываясь на известных
и апробированных методах расчета.
Разработка теоретической базы обеспечения технологичности
требует выбора стратегии поиска наиболее эффективных направ-
лений работ в этой области. В качестве организационной формы
обеспечения технологичности техники можно предложить создание
отраслевой системы обеспечения технологичности (СОТ) и ее под-
систем.
Во многих отраслях техники основное внимание уделяют так
называемой «отработке на технологичность», т. е. попыткам ис-
правления нетехнологичных решений на стадии экспертизы проек-
тов, на стадии согласования с заводами-изготовителями, когда все
уже практически спроектировано, и для низших уровней Т-систем в
виде частных усовершенствований отдельных конструкций изделий,
отдельным попыткам поиска оптимальных по техническим и эко-
номическим критериям решений. Такой путь решения задач техно-
логичности можно назвать локальным.
Вместе с тем известно, что чем выше мы поднимаемся по иерар-
хическим уровням Т-системы — от деталей к узлам, комплексам,
подсистемам, тем выше становится абсолютное значение относи-
тельного экономического эффекта, полученного в результате повы-
шения степени технологичности изделий данного уровня. Один
процент снижения стоимости на уровне Т-системы в целом на два-
три порядка значимее одного процента снижения стоимости на
уровне, например, «Узлы». Потому-то в первую очередь и надо
сосредоточить усилия на решении задачи обеспечения технологич-
ности на высших уровнях иерархии Т-систем.
По нашему мнению, базирующемуся как на анализе мирового
развития техники, так и на собственных исследованиях, существу-
ет генеральный путь обеспечения технологич-
ности — переход на модульный принцип формирования (МФТ)
всей техники на базе систем комплексной стандартизации этой тех-
ники (СКСТ) — рис. 1.8.
В этой постановке стандартизация с уровня, на котором она
занимается «упорядочением деятельности» (см. определение ИСО),
поднимается на качественно новый уровень: стандартизация, вве-
денная в алгоритм проектирования, превращается в систему уп-
равления деятельностью по обеспечению резкого повышения про-
изводительности труда и в проектировании, и в изготовлении
Т-систем и существенного снижения их производственной стоимо-
сти и времени изготовления.
Создание систем комплексной стандартизации техники, вклю-
чающих стандартизацию алгоритмов проектирования, процессов
производства, физических (конструктивных) объектов, уровня ка-
41
Рис. 1.8. Пути повышения эффективности производства техники и место мо-
дульного формирования техники на базе систем комплексной стандартизации
чества и условий эксплуатации открывает путь и к МФТ как выс-
шей форме стандартизации конструктивных объектов, как гене-
ральному направлению обеспечения технологичности Т-сист^м.
МОДУЛЬНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИКИ — ОБЪЕКТИВНАЯ
ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
Сущность МФТ — комплектование разнообразных сложных не-
стандартных комплексов с большим различием характеристик из
небольшого, экономически обоснованного количества типов и ти-
поразмеров одинаковых первичных (типовых или стандартных) об-
щих элементов — модулей.
Модуль в таком понимании — это самостояетльное изделие,
имеющее автономную документацию на изготовление, полностью
собранное, прошедшее функциональную проверку и готовое к мон-
тажу. Модули могут легко соединяться, образуя сложные 7-систе-
мы, разъединяться и заменяться с целью получения систем с дру-
гими компонентами и характеристиками при ремонте или модерни-
зации.
Феномен МФТ — технический аспект
Основные объективные закономерности развития техники пред-
ставлены в виде схемы (рис. 1.9) и на ней же показан отклик тех-
нической подготовки производства на проявление этих закономер-
ностей.
42
Рис. 1.9, Модульное формирование Г-систем как отклик на объективные законе-
мерности развития техники
Техническая подготовка производства включает две стадии:
конструкторскую подготовку и технологическую. По этим двум
направлениям идет и отклик: технологию приспосабливают к кон-
струкции изделий, делая ее все более универсальной, переналажи-
ваемой, гибкой и — когда это понимают — конструкцию создают с
учетом законов новой технологии, приспосабливают к новой техно-
логии и условиям организации производства.
Общей тенденцией развития производства является переход от
предприятий широкого профиля к сборочным предприятиям, ис-
пользующим все преимущества массового производства с внедре-
нием автоматизированных поточно-конвейерных линий. Такая пе-
рестройка предполагает и создание специализированных предпри-
ятий для массовой продукции деталей, блоков, агрегатов механиз-
мов и других общих для ряда Т-систем элементов. Очевидно, при
подобной организации нет смысла использовать эти специализиро-
ванные предприятия для индивидуального (единичного) или мел-
косерийного изготовления элементов- пропадают все преимущест-
ва специализации.
Очевидно также, что в полной мере эти преимущества могут
быть реализованы при выпуске предприятиями-контрагентами
массовыми сериями типовых или стандартных, конструктивно и
технологически законченных элементов для сборочных предприя-
тий.
Сейчас все чаще в литературе встречаются мысли, которые
обобщенно можно представить так: в сообществе Т-систем (круп-
ные промышленные объединения и целые регионы, сложные транс-
43
портные системы и т. д.), техноценозе1, с большой вероятностью
выживают (в экономическом смысле) Т-системы, имеющие больше
общих элементов.
Доктор технических наук профессор А. И. Половинкин приво-
дит [1.45] данные (табл. 1.2) роста сложности мира техники и
спрашивает: «Какие цифры читатель поставил бы в строке «Через
100 лет»? Действительно, какие? А, главное, как к этим внушитель-
ным цифрам относиться?
Таблица 1.2
Возрастание числа изделий и их сложности
Время Приближенное число классов изделий Среднее число различ- ных деталей в наиболее сложных изделиях
100 000 лет назад 5 1
10 000 лет назад 50 10
1000 лет назад 1000 100
Настоящее 50000 10000
Через сто лет ? ?
Примечание. Под классом изделий А. И. Половинкин понимает техни-
ческие объекты, имеющие одинаковые или очень близкие функции.
Добавим к этому уже упоминавшийся типоразмерный взрыв,
ведущий к избыточному многообразию техники. I
Традиционно выход искали путем унификации — метода при-
ведения к единообразию (от лат. unus — один и facio — делаю).
Но, во-первых, унификацией стали заниматься, когда появились
намеки на хаос, во-вторых, возникло совершенно неожиданное пре-
пятствие . . .
В ноябре 1984 г. В Ереване состоялось Всесоюзное совещание:
«Основные направления дальнейшего расширения и углубления
межотраслевой специализации и кооперирования производства в
^машиностроении на базе унификации узлов и деталей». Здесь мно-
го говорилось о том вреде производству, да и прогрессу тоже, ко-
торый нанесла неопределенная концепция новой техники, застав-
лявшая активно избегать повторения хорошо зарекомендовавших
себя «старых» решений в функционально новых 7-системах.
С исчерпывающей полнотой это определил еще в 70-х годах
Л. М. Гатовский: «Принцип оригинальности при создании новой
техники вовсе не должен абсолютизироваться таким образом, что
чем больше в ней оригинальных элементов, тем выше оценивает-
ся ее уровень.
1 Термин, аналогичный уже привычному биоценозу (от греч. bios — жизнь
й koinos —• общий) — совокупность живых существ с их отношениями между
собой и с окружающей средой. ‘
44
Следует признать ошибочной практику увеличения поощрения
авторов разработок и конструкторов в зависимости от числа ориги-
нальных элементов создаваемой техники» (1.18, с. 224]. Через 15
лет В. Парфенов напишет1: «Унификация в загоне потому, что У
вас устарела оценка труда конструкторов. Им дают премию за ма-
шину, созданную из «своих» оригинальных узлов. А надо поощ-
рять конструктора за то, что он создал из стандартных, хорошо от-
работанных узлов еще одну новую, более высокопроизводитель-
ную машину».
Ведь казалось бы яснее ясного — техническая новинка может
считаться прогрессивной (новизна тут не главное) тогда и
только тогда, когда ее применение обеспечивает повышение н а -
роднохозяйственной эффективности, а на деле —
придумали опять разные показатели, чтобы уйти от этого главного.
В нашей публицистике из-за того, что длительное время не решаются многие
назревшие и перезревшие проблемы, образовалось несколько «вечных» тем: о
неуважении к хлебу, как сдать пустые бутылки, массовый выпуск одежды и
обуви, имеющих стоимость, но не обладающих потребительной стоимостью и
т. д. — многие и посерьезней.
К сожалению, тема о бессмысленном многообразии функционально одина-
ковых вещей, о вечной нехватке запасных деталей для этого «разгула» типораз-
меров, о многих попытках упорядочения ненужного многообразия, — тема тоже
почти «вечная» в наших газетах и журналах. И — в жизни.
i '
В истории философии и науки известен методологический прин-
цип, названный «бритвой Оккама»2. Уильям Оккам3 считал, что
понятия, не сводимые к интуитивному и опытному знанию, должны
отсекаться от науки. Его тезис: entia non sunt multiplicanda praeter
necessitatem4, т. e. при построении гипотез в них не следует
вводить больше «сущностей» (основных понятий, не сводимых к
другим, более элементарным), чем необходимо.
Не следует ли в теории и в практике проектирования 7-систем,
руководствоваться именно этим методологическим принципом? И
не создавать такого многообразия «сущностей» — элементов 7-сис-
тем, которые ведут к хаосу и в производстве и в эксплуатации?
Выдвинем постулат: 7-система может удовлетворять своему
функциональному назначению, имея различную структурную орга-
низацию.
Нельзя ли тогда полагать, что использование модульного прин-
ципа при проектировании 7-системы есть действие определенного
экономического регулятора, выбирающего одно из доступных сос-
тояний системы в допустимых границах изменений, не отменяя за-
конов поведения самой системы?
1 Парфенов В. Этот сложный мир машин//Правда.— 1984. — 19 ноября.
2 Иногда называют «принцип лаконичности мышления».
3 Уильям Оккам (Occam ок. 12i85—1350 гг.) — английский философ-
схоласт, монах-францисканец, преподаватель Оксфорда, отлученный папой Иоан-
ном XXII от церкви.
4 Сущности не следует умножать без необходимости (лат.)—БСЭ. — Т. 18.
— С. 347.
45
Своим ученикам — студентам и аспирантам, я иногда задаю вопрос: «А знае-
те ли вы, что было время, когда категория морального износа в нашей эконо-
мике вообще не признавалась? Всего лет 30 назад это было. Да и сейчас иног-
да встретишь восторги! «Ах, этот токарь на одном станке уже 30 лет работает!».
Или: «Этот шофер 25 лет возит грузы на своем добром, старом, верном авто-
мобиле».
Сейчас во всех странах признается абсолютно необхо-
димым заменять парк машин: автомашин, станков, оборудования
и т. д., словом, — Т-системы, каждые 5—7 лет. Техника устарева-
ет все быстрее: на протяжении жизни одного поколения рабочих
сменяется несколько поколений машин.
Моральное старение Т-системы в целом не означает морально-
го старения одновременно всех ее элементов. Ю. Д. Амиров назы-
вает это явление «принципом неравномерности развития компо-
нентов исполнения системы».
Здесь снова видится выход в МФТ: вместо того, чтобы списы-
вать морально устаревшую технику, можно заменить отдельные мо-
рально устаревшие элементы, но выполненные на модульном прин-
ципе.
Можно сказать больше — МФТ позволяет перейти к созданию
развивающихся Т-систем с адаптивно-перестраиваемыми в зависи-
мости от условий внешней среды связями.
Модульный принцип позволяет преодолеть очень большую
инертность, свойственную развитию и совершенствованию сложных
технических систем.
Мы назвали МФТ генеральным направлением обеспечения тех-
нологичности Т-систем.
В работах, посвященных научным основам теории технологично-
сти, С. Л. Ананьева, В. С. Балакшина, Л. В. Барташева, Э. Л. Са-
теля, А. П. Соколовского, Л. Я. Шухгальтера среди путей обеспе-
чения технологичности мы видим направления, прямо относящиеся
к феномену МФТ:
возможное упрощение общего проектного решения компоновоч-
ной схемы;
членение изделия на сборочные единицы, обеспечивающее их не-
зависимое изготовление и ремонт;
обеспечение беспригоночной сборки и, по возможности, взаимо-
заменяемости.
МФТ — многоаспектная проблема. Объектами приложения мо-
дульного принципа может быть почти любая промышленная про-
дукция, где имеются варианты повторяющихся технических реше-
ний, почти любые технологические и информационные процессы,
где имеются варианты повторяющихся ситуаций.
Применение модульного принципа — общая закономерность
построения сложной системы. Чтобы реализовать эту закономер-
ность, должны, в свою очередь, быть выполнены некоторые усло-
вия, которые тоже можно назвать принципами (более низкого по-
рядка).
46
Модульное формирование техники построено на следующих
принципах: '
обязательность долгосрочного прогнозирования;
совместимость (функциональная и геометрическая) объектов;\
взаимозаменяемость (функциональная и геометрическая) объ-
ектов;
упорядоченность построения объектов;
согласованность размеров и параметров и интернизация техни-
ки.
Основное преимущество МФТ — наличие потенциальной воз-
можности обеспечить предварительное, еще до начала про-
ектирования 7-систем, упорядочение состава их эле-
ментов.
Модульное формирование техники — диалектический путь пре-
одоления объективно сложившихся противоречий между стремле-
нием потребителей получить технику со все большим многообра-
зием функций и стремлением производителей к устоявшемуся про-
изводству однородной продукции.
Использование модульного принципа в технике по сути дела есть отраже-
ние одного из фундаментальных законов материального мира — закона массо-
вости «производства» объектов Природы, закона ограничения многообразия
Природы:' ведь все живое и неживое состоит из сотни первичных химических
элементов, вся музыка — из 7 нот, все многоцветье красок — из 7 основных цве-
тов и т. д.
А разве такие вели-
чайшие изобретения че-
ловечества, как алфавит
и числа не есть интуи-
тивное проявление мо-
дульного принципа: из
небольшого количества
первичных элементов —
почти неограниченное
многообразие функций.
Особенно алфавит. Тех,
кому этот пример ка-
жется натянутым^, про-
шу подумать об иерог-
лифах...
Так что феномен
МФТ — это новый кумир
в технике? Нет — прос-
то объективная необходимость, вытекающая из анализа объективных законо-
мерностей развития техники.
Глубоко убежден, что всякие кумиры вредны, лепить нового кумира из мо-
дульного принципа (МФТ) тоже «ни к чему». Необходимо спокойное осмысле-
ние технической проблемы и в первую очередь — по экономическим критериям.
Если Ю. Д. Амиров не будет возражать, я готов подписаться под его сло-
вами: «... Полноценным конструктором может, быть работник, органически
сочетающий » себе изобретателя и стандартизатора и владеющий основами
47
экономики проектирования» [1.3, с. 91]. Считаю только нужным усилить звуча-
ние партии экономиста в этом трио: владения основами экономики проектиро-
вания мало. Надо хорошо знать экономику и производства, и эксплуатации
проектируемых Т-систем.
Феномен МФТ — политический аспект
Изучение истории развития нашего народного хозяйства убедитель-
но показывает, как последовательно менялись цели и задачи, ко-
торые партия ставила перед страной.
Сначала — тяжелейшие годы борьбы с разрухой, оставшейся от
гражданской войны, затем — пафос первых пятилеток, создание
основ тяжелой промышленности, знаменитый лозунг «Догнать и
перегнать!».
1939 г., XVIII съезд ВКП(б) констатировал, что главная и реша-
ющая хозяйственная задача второго пятилетнего плана — завер-
шение технической реконструкции народного хозяйства — выпол-
нена. Ставится новая задача решительного улучшения всей орга-
низации и технологии производства, причем уже не на основе за-
имствования техники капиталистических стран, а на основе самос-
тоятельного технического развития.
Война заставила перестроить работу всей промышленности:
«Все для фронта, все для победы!». После Победы опять встали
задачи восстановления хозяйства пострадавших во время войны
республик и областей.
В шестидесятые годы явственно начал ощущаться рост инте-
реса к стандартизации, понимания роли стандартизации во всех
областях науки, техники и производства. В 1962 г. определение
ИСО соединило «стандартизацию» и «прогресс». I
В директивах XXIV съезда КПСС (апрель 1971 г.) записано:
« . . . Считать важнейшей задачей унификацию и стандартиза-
цию конструкций выпускаемой техники, узлов и деталей машин и
механизмов межотраслевого применения, инструментов и техноло-
гической оснастки, типизацию технологии их изготовления, обеспе-
чение при производстве однородных узлов и деталей полной их
взаимозаменяемости в процессе использования» [3, с. 243].
Слово «модуль» еще не было произнесено, его просто в техни-
ке тогда не применяли, но задачи-то были поставлены полностью
отвечающие тому, что позднее стало именоваться модульным прин-
ципом построения техники.
В отчетном докладе XXV съезду (1976 г.) было сказано [4,
с. 45]: «Из-за неполного использования производственных мощно-
стей мы из года в год недополучаем продукции на многие милли-
арды рублей. Это, так сказать, прямые потери. Но, наверное, не
меньше теряется и на том, что далеко не все министерства и ведом-
ства идут на активное развитие специализации, на перераспределе-
ние средств в пользу межотраслевых производств, на создание спе-
циальных заводов по производству инструментов и оснастки, уни-
фицированных узлов и деталей» (выделено мною—
Д. В,).
48
XXV съезд КПСС постановил: «Поднять роль стандартов в ус-
корении научно-технического прогресса и улучшении качества го-
товой продукции, сырья, материалов и комплектующих изделий»
[4, с. 171].
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О ме-
рах по ускорению научно-технического прогресса в народном хо-
зяйстве» поставлена задача: «ШИРОКО ПРИМЕНЯТЬ ПРИ СОЗ-
ДАНИИ НОВЫХ МАШИН, ОБОРУДОВАНИЯ, АППАРАТУРЫ
И ПРИБОРОВ МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП С ИСПОЛЬЗОВА-
НИЕМ УНИФИЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ».
В Основных направлениях экономического и социального раз-
вития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года опреде-
лена в качестве одного из главных направлений работы по ускоре-
нию научно-технического прогресса широкая автоматизация тех-
нологических процессов на основе применения унифицированных
модулей оборудования.
Состоявшийся в 1986 г. XXVII съезд КПСС, определяя задачу
на двенадцатую пятилетку и на дальнейшую перспективу, продол-
жает линию на модульное формирование техники: «Добиваться
максимальной унификации узлов и деталей. Осуществить меры по
созданию машин, оборудования и приборов на основе унифициро-
ванных блочно-модульных и базовых конструкций» [6, с. 285].
В такой постановке модульное формирование техники стано-
вится государственной политикой.
В результате Экономического совещания стран—членов СЭВ на
высшем уровне, состоявшегося в июне 1984 г., принято совместное
«Заявление об основных направлениях дальнейшего развития и
углубления экономического и научно-технического сотрудничества
стран—членов СЭВ». В нем рассматривается стратегия экономи-
ческого развития на длительную перспективу, одним из важней-
ших направлений которого определено углубление международно-
го социалистического разделения труда и широкое развитие про-
изводственной кооперации. «Предусматривается в странах произ-
водство как готовой продукции, таки деталей и узлов»1
(разрядка моя — А. В.) для взаимных поставок их друг другу.
В такой постановке можно предполагать распространение кон-
цепции модульного формирования техники на целые социальные
системы и регионы.
Можно ли утверждать, что, так сказать, масштабность феноме-
на МФТ позволяет смотреть на него, как на глобальное явление?
Председатель Совета Международного института прикладного
системного анализа академик Д. М. Гвишиани утверждает, что
«... правомерно считать глобальными такие явления, которые
имеют жизненно важное значение для всего человечества, а их
конструктивное решение лежит на пути сотрудничества всех или
большинства народов мира, на пути консолидации усилий челове-
чества» [1.19].
1 Правда. — 1984. — 16 июня.
49
Думаю, что феномен МФТ достоин того, чтобы им серьезно и
безотлагательно занялись философы и теоретики системного ана-
лиза глобальных проблем.
Тема «Феномен МФТ» представляется мне достойной для до-
клада даже в Римском клубе1.
Идея МФТ обладает большим «прогнозным весом»- есть все ос-
нования полагать, что эта концепция в развитии Т-систем в бли-
жайшие годы будет подкреплена новыми аргументами.
Вот только один из них. Сейчас вроде бы уже никто не возражает, что все
ресурсы должны иметь экономическую оценку. Много и открыто стали писать и
говорить (увы — гораздо меньше делать) о страшных перекосах в использова-
нии природных ресурсов и окружающей среды: пресловутый поворот рек, мно-
гострадальные Байкал и Ладога, залив Кара-Богаз... и еще сотни и тысячи
больших и малых примеров варварского отношения к окружающей среде. Но
ведь техноценозы — это тоже окружающая среда. Проблему жизненной необхо-
димости гармонизации между природой и обществом начали понимать. Кроме
стоящих еще между ними ведомств, конечно: там ведь план, любой ценой.
А проблема гармонизации «взаимоотношений» техноценозов и общества раз-
ве не стоит в этом же ряду общих экологических проблем?
Проблема МФТ приобретает ярко выраженную нравственную окраску. Мне
очень созвучны мысли, высказанные академиком В. А. Легасовым в интервью
съемочной группе научно-публицистического фильма «Внедрение»2: «... Я вам
впервые, пожалуй, хочу высказать одну, может быть, необычную мысль...
Все мы видим, как говорится, невооруженным глазом, что на всех этапах
создания техники у нас есть некоторая недсработанность, неряшливость, что ли.
На всех этапах — от создания до эксплуатации. Это общеизвестные факты, они
изложены в решении Политбюро ЦК КПСС о причинах аварии на Чернобыль-
ской АЭС. Я все время думал: почему же это происходит?
И знаете, прихожу к парадоксальному выводу: не знаю, согласятся; ли со
мной коллеги или будут камни в меня бросать, но я прихожу к заключению,
что это оттого, что мы сильно увлеклись техникой. Прагматически. Голой тех-
никой. Это охватывает многие вопросы, не только безопасности. Давайте заду-
маемся: почему в те времена, когда мы были гораздо беднее и была гораздо
более сложная обстановка, почему сумели за исторически ничтожный срок —
в ЗО-е, 40-е, 50-е годы — поразить весь мир темпом создания новых видов тех-
ники и качеством славились? Ведь ТУ-104, когда он появился, — это был ка-
чественный самолет. Атомная станция, которую создал Игорь Васильевич Кур-
чатов, его соратники, — это было и пионерское и хорошее решение.
Что же случилось, почему?...
... И я пришел примерно к такому парадоксальному выводу: «... Люди,
создававшие тогда технику, были воспитаны на величайших гуманитарных
идеях. На прекрасной литературе. На высоком искусстве. На прекрасном и
правильном нравственном чувстве. И на яркой политической идее построения
нового общества, на той идее, что это общество является самым передовым. Это
высокое нравственное чувство было заложено во всем: в отношениях друг с
другом, отношении к человеку, к технике, к своим обязанностям. Все это было
заложено в воспитании тех людей. А техника была для них лишь способом
выражения нравственных качеств, заложенных в них.
1 Римский клуб — родившаяся в 1968 г. международная неправительствен-
ная организация, объединяющая около 100 видных ученых, представителей по-
литических и деловых кругов, общественных деятелей из многих стран мира.,
Основная цель Римского клуба — обсуждение и изучение глобальной пробле-
матики. Подробнее о деятельности этой организации можно прочитать: А. Печчеи.
Человеческие качества/Под ред. Д. М. Гвишиани.—М.: Прогресс, 1985. — 312 с.
2 Приводится по публикации Ю. Щербака «Чернобыль»//Юность.— 1987 —
№ 7.
50
Они выражали свою мораль в технике. Относились к создаваемой и экс-
плуатируемой технике так, как их учили относиться ко всему в жизни Пушкин,.
Толстой, Чехов.
А вот в следующих поколениях, пришедших на смену, многие инженеры...
видят только техническую сторону дела. Но если кто-то воспитан только на
технических идеях, он может лишь тиражировать технику, совершенствовать ееъ
но не может создавать нечто качественно новое, ответственное.
Мне кажется, что общим ключом ко всему происходящему является то,
что долгое время игнорировалась роль нравственного начала . >>.
Задумаемся над этими словами. И сделаем выводы. Собственно, они уже
делаются. Возьмем, например, февральский (1988 г.) Пленум ЦК КПСС, пос-
вященный ходу перестройки средней и высшей школы и задачах партии по ее
осуществлению.
Взаимоотношения типизации, унификации,
стандартизации и МФТ
Обычно в процессе проектирования Т-систем решаются следу-
ющие задачи (рис. 1.10 — левая часть):
Рис. 1.10. Взаимосвязь между типизацией, унификацией, стандартизацией
при проектировании Т-систем и модульное формирование Т-систем
типизации проектных решений: из множества возможных реше-
ний U отбирается ограниченное количество вариантов U\, U2,...,Un
N
так, что S Ui<zU ;
51
унификации конструктивных вариантов: ограничивается коли-
чество типоразмеров каждого или некоторых из отобранных типо-
вых решений так, что Vj <2 U\.
Закрепляя все параметры конструкции типовых решений зако-
нодательно, в виде стандарта, можно получить стандартные
проектные решения . Такая стандартизация носит харак-
тер фиксирующей имеющиеся образцы (типоразмеры конструк-
ций) и по своему существу является ретроспективной, основанной
на применяемости. В рамках активного управления процессом про-
ектирования Т-систем можно поставить задачу разработки пара-
метрического ряда элементов систем — например, узлов или агре-
гатов, — отвечающего наперед заданной функциональной харак-
теристике.
Заметим, что возможна унификация и стандартных решений
(конструкций). Тогда
(С/ПУ<^ .
Остановимся на некоторых терминах.
Типизация (от греч. typos — отпечаток, образ) — сокраще-
ние многообразия изделий и процессов на основе выделения из
возможного множества изделий и процессов таких, которые могут
быть по ряду своих характерных признаков приняты за образец.
Унификация . . . вот с унификацией все оказалось труднее.
Согласно Большой советской энциклопедии (2-е изд., т. 44,
с. 243): «унификация — приведение к единообразию, к единой фор-
ме или системе».
По определению СЭВ: «унификация ... — приведение К еди-
нообразию технических характеристик изделий, документации, тер-
минологии, обозначений и других средств общения».
Согласно проекту (был в 70-х годах такой) Системы унифика-
ции (СУ) «унификация — это установление рационального числа
разновидностей объектов одинакового функционального назначе-
ния, проводимое в целях повышения производительности труда, в
том числе инженерно-технического и управленческого, улучшения
его качества, увеличения применяемости и обеспечения взаимоза-
меняемости». Проводиться унификация может «как за счет новой
разработки, так и простого сокращения (симплификация) их коли-
чества» в целях достижения наибольшего технико-экономического
эффекта.
Имеется еще ряд определений понятия «унификация».
В конце 70-х — начале 80-х годов в стране развернулось чуть
ли не массовое движение по осмыслению феномена «унифика-
ция» . . . (Пишу столь торжественно, ибо дело того стоило).
Может показаться странным подобное утверждение: каждый,
ныне живущий, в каком бы, даже преклонном, возрасте ни нахо-
дился, скажет: «Слова унификация, унифицированный я слышал
всегда!».
52
Да, это так. Слов было произнесено много. Статей написано то-
же много1. Например, «О понятии «унифакиция» в журнале «Стан-
дарты и качество» в 1975 г., № 8 писали М. А. Шлейфер и X. В. Бу-
ров, а в 1982 г., № 7 под точно таким названием, но на новом витке
понимания этого явления, — О. В. Яременко и С. В. Крейтер.
Во ВНИИНМАШ было создано специальное подразделение по
теории унификации, проводился широкий опрос экспертов-специ-
алистов (к сожалению, результаты его не опубликованы), с 1984 г.
активно работает секция «Общие вопросы унификации» НТС Гос-
стандарта СССР.
Однако что есть унификация каждый продолжал понимать по-
своему. Трудный оказался орешек.
В 1984—1985 гг. ВНИИНМАШ выпустил ряд нормативно-мето-
дических документов по унификации.
В МР 127—84 «Унификация. Показатели. Номенклатура, выбор
и применение» дается следующее общее определение унификации:
«относительное сокращение разнообразия элементов по сравнению
с разнообразием систем, в которых они применяются».
Читатель, возможно, начал удивляться: что это автор все про
унификацию, а где же МФТ?
Итал, сегодня (1989 г.) вроде бы все согласны, что унифика-
ция — это процесс, что унификация — это не вид или метод стан-
дартизации, а самостоятельный вид деятельности . . . Но пока со-
храняются старые понятия, с которыми я не могу согласиться, и
вводятся новые, которые я просто не могу принять, — именно из-
за противоречий с МФТ — приходится спорить.
Сначала — об унифицированных изделиях.
Работая в области упорядочения проектирования Т-систем до-
вольно давно и страстно желая получить ясность, что же оно та-
кое— унифицированное изделие, я послал в 1978 г. в журнал «Стан-
дарты и качество» заметку (ее и статьей-то не назовешь) под до-
статочно тенденциозным названием: «А существуют ли унифици-
рованные изделия?».
Я писал, что этот термин настолько широко вошел в «плоть и
кровь» и популярной литературы, и в учебники по стандартизации,
и чуть ли не во все официальные материалы, что мое сомнение в
его правомочности можно рассматривать как кощунство.
Вся литература по стандартизации, начиная от маленьких ста-
тей и до солидных учебников и ГОСТов, насыщена выражениями:
«унифицированный ряд», «унифицированное изделие», «альбом
унифицированных деталей» и т. д.
Далее обязательно следует пояснение- «к унифицированным мы
относим . . .», «под унифицированными понимается ...» —
каждый по-своему.
1 См., например, журнал «Стандарты и качество» за эти годы.
53
Известно, что унифицировать можно и множество стандартных
изделий. Как их тогда надо называть? Они ведь не перестали быть
стандартными.
Под «унифицированным изделием» фактически понимается тог
что остается после проведения унификации. Никаких новых качеств
изделия после унификации не приобретают, они такие же, только
уменьшается количество их типоразмеров.
И я спрашивал, зачем же употреблять термин, требующий каж-
дый раз своего толкования и не имеющий однозначного значения?
В журнале «Стандарты и качество» № 11 за 1981 г. мое пись-
мо было напечатано с разъяснением ВНИИНМАШ, из которых
следовало, что да, «не может быть унифицированного изделия во-
обще». Ну, а что дальше?
Положение с понятием «унификация» и его производными
уже давно отмечается, как крайне неблагополучное. К сожалению,
процесс внесения всеобщей ясности непомерно затянулся.
Теперь — о новом понятии «интрофицирование». Согласно МР
127—8'4, интрофицирование состоит в создании систем с примене-
нием унифицированных элементов. Интрофицирование — это вид
деятельности, непосредственно связанный с унификацией и пред-
ставляющий использование ее результатов. При интрофицирова-
нии происходит насыщение систем унифицированными элементами.
Оно может производиться одновременно и в непосредственной свя-
зи с унификацией (например, заимствование составных частей из-
делий при конструировании), но может проводиться отдельно от
унификации и другими исполнителями (например, разработка и
стандартизация параметрического ряда на продукцию и разработ-
ка самой продукции на основе данного параметрического ряда).
А теперь я напишу: «модульное формирование техники — это
насыщение Т-систем модуль-элементами». Чем это отличается от
предыдущего? На рис. 1.10 — правая часть — я попытался пока-
зать, в каких же отношениях МП и МФТ состоят с типизацией, уни-
фикацией и стандартизацией.
У меня получилось, что МФТ и интрофикация — одно и то же.
А что если взять и признать: и унифицированное изделие и мо-
дуль — одно и то же? И ОТМЕНИТЬ, наконец, ничего не знача-
щий сам по себе термин «унифицированное изделие». И понимать
под модулем именно МОДУЛЬ, а не бог весть что: лишь бы краси-
во звучало.
Типизация же, унификация и стандартизация как рабочие ме-
тоды для создания параметрических и типоразмерных рядов мо-
дуль-элементов ведь остаются.
Кто из нас не помнит запавший в душу со школьных лет бессмертный об-
раз: «Эх, тройка! птица тройка, кто тебя выдумал? знать, у бойкого народа ты
могла только родиться, в той земле, что не любит шутить, а ровнем-гладнем
разметнулась на полсвета, да и ступай считать версты, пока не зарябит тебе в
очи...».
54
«Не так ли и ты, Русь, — продолжает Н. В. Гоголь, — что бойкая необгони-
мая тройка несешься? Дымом дымится под тобой дорога, гремят мосты, все
отстает и остается позади. Остановился пораженный божьим чудом созерца-
тель: не молния ли это, сброшенная с неба? что значит это наводящее ужас
движенце? и что за неведомая сила заключена в сих неведомых светом конях?»...
А у| меня в глазах другая птица-тройка: имя коренной — стандартизация, в
пристяжных — типизация и унификация, и лихой ямщик — модульный принцип.
«Эх, конц, что за кони! Вихри ли сидят в ваших гривах? Чуткое ли ухо горит
во всякой вашей жилке? Заслышали с вышины знакомую песню, дружно и разом
напрягли медные груди и, почти не тронув копытами земли, превратились
в одни вытянутые линии, летящие по воздуху, и мчится вся вдохновенная бо-
гом!...».
На такой тройке летит экипаж техники по дороге технического прогресса,
все ускоряя свой бег. А кто же не любит быстрой езды?1
1 Прочитал написанное уже в верстке и подумал, что при виде этого мча-
щегося экипажа техники, в котором сидим мы все — жители Земли, хорошо бы
еще раз крепко задуматься, куда мы в этом экипаже едем? Правильно расста-
вить приоритеты.
Ведь и научно-технический прогресс, и НТР и прочее в технике — только
метод, целью же является ЧЕЛОВЕК,
Давайте, решая любые технические задачи, никогда об этом не забывать.
55
ГЛАВА 2
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП — ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Ни в чем таком наука никогда не может
быть уверена, — промолвил отец Браун, —
хотя бы из-за сложности определений и не-
точности нашего словаря.
Гильберт Честертон
Среди многих старых слов, которые в наше время незаслуженно
позабыты, было и такое: АКРИБИЯ1. Оказывается, есть и произ-
водное от него: «АКРИБОЛОГИЯ — точность в выборе слов».
Пожаловаться на нехватку литературы, в том числе и методи-
ческой, по вопросу, как точно выбирать термины и как «делаются»
новые слова, было бы несправедливо. Есть даже «Методика
стандартизации научно-технической терминологии», разработан-
ная Всесоюзным научно-исследовательским институтом техниче-
ской информации, классификации и кодирования (ВНИИКИ),
впервые утвержденная в декабре 1973 г.
За последние десять лет появились тысячи международных, на-
циональных, отраслевых стандартов на термины и обозйачения
[2.1]. Только в СССР Комитет научно-технической терминологии
АН СССР выпустил к 1984 г. более 90 сборников рекомендуемых
терминов по многим областям науки и техники.
За последние годы слово «модуль» и различные с ним сочета-
ния стали необыкновенно популярными (даже модными) во всех
языках, однако этой группе терминов «не повезло»: они оказались
рассредоточенными по отраслям производства и еще не попали в
поле зрения лингвистов-терминологов.
Вынуждено попробуем обходиться своими силами.
ТАК ЧТО ЖЕ ТАКОЕ МОДУЛЬ!
Перефразируя шуточный афоризм крупнейшего немецкого мате-
матика Давида Гильберта2, наверное, можно бы сказать: «Мо-
дуль — это то, что под этим понимают компетентные люди...».
Компетентных людей вроде бы и много. Но беда в том, что все
они понимают — увы! — по-разному. Причем не только в разных
странах или хотя бы в разных отраслях, но зачастую и в соседних
комнатах. К сожалению, во многих случаях приходится встречать-
1 Точность, старательность в работе (греч.). См.: Брокгауз Ф. А. и
Ефрон И. А. Энциклопедический словарь. — Т. 1.: С-Петербург, 189*0. — С. 301.
2 У Гильберта: «Математика — это то, что под этим понимают компетент-
ные люди». i
56
ся с различными толкованиями одного и того же термина с серь-
езной путаницей при использовании терминов-синонимов; встре-
чается и словотворчество, противоречащее нормам русского язы-
ка.
Объяснить это можно: быстрое развитие модульного формиро-
вания техники привело к появлению многих новых понятий, ко-
торым надо было быстро дать названия и определения.
Точная, научно обоснованная терминология во всех отраслях
науки и техники имеет первостепенное значение, а терминологиче-
ский разнобой не так безобиден, как это иногда представляется, —
он прежде всего мешает понять существо проблемы.
Модуль (от лат. modulus) означает «мера».
В научно-техническом лексиконе накопилось довольно много
«модулей»:
модуль в математике — модуль вектора, модуль комплексного
числа, модуль перехода от системы логарифмов при основании а
к системе логарифмов при основании Ь\
модуль зубчатого колеса (окружной, нормальный, осевой мо-
дули);
модуль упругости (продольной ^-модуль Юнга, сдвига G,
объемного сжатия К);
модуль лунный — спускаемый на Луну аппарат и т. д.
Все они к рассматриваемому вопросу (кроме, пожалуй, моду-
лей зубчатых колес, которые тоже можно рассматривать как ус-
ловную меру) отношения не имеют.
В Большой советской энциклопедии1 даны два определения:
«Модуль — в архитектуре, условная единица, принимаемая
для координации размеров частей здания или комплекса»;
«Модуль — в электронике, унифицированный функциональный
узел, функционально законченный узел радиоэлектронной аппара-
туры, оформленный конструктивно как самостоят. изделие».
Из этих определений видно, что модуль выступает в двух кате-
гориях: модуль-мера и модуль-изделие. Правда, видно также, что
«модуль — в технике» в 1974 г. еще не нашел отражения в БСЭ.
Рассмотрим эти определения.
Модуль-мера (проектный модуль). Не вызывает сомнения, что
модуль как условная единица измерения появился первоначально
в архитектуре, еще в глубочайшей древности, как только люди
начали возводить искусственные сооружения.
Архитектура (от греч. architekton — строитель) — система
зданий и сооружений, формирующих пространственную сферу для
жизни и деятельности людей2. Во все времена особенное значение
в архитектуре придавали соразмерности частей и целого друг дру-
гу (система пропорций). Вот эта система пропорций, свойственная
творческой индивидуальности каждого архитектора, и требовала
единого измерителя, сообразно которому устанавливалась града-
1 БСЭ. — Т. 16, 1974.— С. 406—407.
2 Там же. — Т. 2. — С. 296.
57
ция номинальных размеров деталей и элементов, используемых в
спроектированном сооружении.
Позднее, уже в XIX—XX веках, пришли к пониманию необхо-
димости установления единого измерителя не только для отдель-
ного здания. Появился в мировой архитектуре стандартный мо-
дуль.
Переход на индустриальные методы изготовления элементов
зданий, организация предприятий, выпускающих строительные де-
тали (панели, блоки и т. д.), обеспечивающих на строительной
площадке только монтаж элементов, потребовала создания мо-
дульной системы в региональном масштабе, позднее — в нацио-
нальном.
Развитие экономических связей, международного разделения
труда или совместное осуществление строительства потребовали
единства модульной системы уже в международном масштабе.
Начиная с древних времен и до нашего времени под модулем
чаще всего понималась условная мера, характеризующая размер
в одном каком-то направлении. По-видимому, справедливо назы-
вать такой модуль линейным. В качестве условной меры
площади с определенной формой и габаритными размерами мо-
жет выступать модуль, который можно назвать плоскостным.
Аналогично может быть определен и модуль объемный как ус-
ловная мера объема с фиксированной формой и размерами.
Ряд модулей, подчиненных какой-либо закономерности (фик-
сированные шаг и границы, подчинение предпочтительным числам
и т. д.), образует модульную систему или, что одно и то же, — сис-
тему модульной координации.
Последнее название — «Система модульной координации» —
представляется более строгим, а потому — и предпочтительным.
Будем относить модули этого вида к проектным, под кото-
рыми понимаем модуль (чаще всего линейный), используемый для
организации пространства, для взаимоувязки размеров объемно-
планировочных элементов любых сооружений (здания, суда, ме-
бель, электронные шкафы ит. д.).
Именно так понимается модуль в архитектуре и строительстве
согласно СНиП П-А.4-62 «Единая модульная система. Основные
положения проектирования»; СТ СЭВ 39—73 «Единая система
модульной координации размеров в строительстве»; стандарту
ИСО 1006 «Модульная координация. Основной модуль».
В стандарте ИСО 1006 дается такое определение: «Основной
модуль — единица измерения (длины), размер которой установ-
лен для координации размеров строительных элементов и строи-
тельных деталей общего назначения». Область применения стан-
дарта — при строительстве зданий всех типов, построенных в со-
ответствии с принципами модульной координации.
Международная стандартная величина основного модуля рав-
на 1 М= 100 мм. В тех странах, где основными единицами системы
58
измерений являются фут и дюйм, величина основного модуля рав-
на 4 дюйма= 101,6 мм.
Подробнее на содержании модульной системы в строительстве
мы остановимся в главе 3.
В стандарте ИСО 3827—77 «Судостроение. Координация раз-
меров в судовых помещениях» (часть II. Термины и определе-
ния) — модуль понимается как «... размер, который использует-
ся... в размерной координации». Модуль, значение которого выби-
рается из предпочтительных размеров (300, 100, 50 мм) назван
стандартным.
В документах ИСО даны также определения понятий: крат-
ный модуль, подмодуль, модульная сетка, модульная система от-
счета, модульные разбивочные оси, модульные — точка, линия,
плоскость, зона, пространство, размер, расстояние.
Можно упомянуть в качестве линейного проектного модуля
действующие в судостроении СССР и не имеющие аналогов в ми-
ровой практике стандартные шпации — расстояния между бал-
ками в судовых конструкциях (см. главу 5).
Простейшими примерами плоскостного проектного модуля яв-
ляются различные облицовочные плитки, плитки для полов, пар-
кетные щиты и т. д. Для архитекторов хрестоматийным примером
являются ковры для Дворца правосудия в Чандигархе (Индия),
спроектированного и построенного в 1951—1956 гг. Ле Корбюзье.
Ковры Ьбщей площадью 576 м2 состоят из трех типовых элементов
шириной 1,4 и длиной 2,26; 3,33; 4,19 м и небольшого числа ин-
дивидуальных элементов [2.5].
Объемным проектным модулем является всем известный кир-
пич. Размеры его (250X120X65 мм) претерпевают изменения, ста-
новясь «модульными»: 288X138X63 мм, которые с учетом шва
толщиной 12 мм приводят к координационным размерам
300X150X75 мм (т. е. ЗМХ \
Своеобразным объемным проектным модулем теперь становит-
ся стандартный контейнер ИСО с размерами 2,4X2,4X6,1/12,2 м.
Этим размерам должны подчиняться размеры площадок — терми-
налов, складских помещений, размеры люков и трюмов грузовых
судов, грузовых площадок автомашин и железнодорожных ваго-
нов и т. д.
Заслуживает, на наш взгляд, упоминания сделанное в конце
60-х годов предложение голландского исследовательского комите-
та ICHCA (Международная ассоциация по координированию пе-
ревозки и хранения грузов) о принятии в международных мор-
ских перевозках модульной системы размеров штучных грузов, в
основу которой положена идея «Уникуба».
«Уникуб» — условный контейнер кубической формы, внешние
размеры и объем которого можно принимать в качестве модуля
для измерения кубатуры трюмов, складов и т. п., а внутренний —
за вычетом 2,5 % от размера грани на толщину стенки — в каче-
стве единицы измерения грузовместимости. Для международной
59
единицы предлагалось принять «Уникуб» объемом 2 м3 (подроб-
нее см. [2.2, с. 158—159]).
Примеры объемных проектных модулей — жилых ячеек—при-
ведены в главе 3.
В технике с прошлого столетия действует «модуль зубчатого
зацепления» (или «модуль зубчатого колеса»). Для прямозубых
цилиндрических колес: m=djjz = tl7i, где d д — диаметр дели-
тельной окружности; z — число зубьев; t — шаг зубьев по дели-
тельной окружности, л = 3,14. Для косозубых колес различают три
модуля: окружной, нормальный и осевой.
Международная стандартизация (как всегда, с отступления-
ми для системы футов и дюймов) модулей зубчатых колес в соче-
тании с принципом пропорциональности позволила однозначно
определять все геометрические размеры зубчатых колес и зубо-
резного инструмента.
Полагаю, что подобного рода модули отвечают общему опре-
делению модуля как меры, служат также для координации раз-
меров и могут быть отнесены к группе проектных модулей. Назо-
вем их относительными проектными модулями. (Вероятно, при-
веденный пример не единственный, и читатели внесут желатель-
ные дополнения.)
Например, заслуживает самого внимательного и вдумчивого
отношения принципиально новый подход к упорядочению много-
образия конструктивных решений на основе представления дета-
лей в технических системах как совокупности модулей по-
верхностей1. Все поверхности детали вне зависимости от ее
конфигурации и назначения предлагается разделить на трт^ груп-
пы: базирующие, рабочие и связующие, определить номенклатуру
модулей поверхностей, из которых можно было бы построить лю-
бую деталь, и открыть путь к типизации технологических процес-
сов изготовления модулей поверхностей — открыть путь к ново-
му типу технологии. — модульной технологии.
Думаю, что модули поверхностей можно также отнести к про-
ектным.
Модуль-изделие (физический модуль). Постепенно модуль вы-
шел за рамки чисто проектного понятия — появились модуль-из-
делия (по-видимому, их можно назвать физическими модулями).
Разночтение понятий модуль-изделия особенно велико: моду-
лем стали называть любой агрегат.
Разумеется, и агрегат, и блок могут быть модулями. Но для
этого каждый из них должен обладать еще каким-то свойством,
отличающим модуль-агрегат и модуль-блок от старых агрегата и
блока.
Думаю, что исходить надо «ab ovo» — с самого начала (бук-
вально — «от яйца», лат.). Изделие становится модулем, если им
можно «мерить» системы, в которые модули этого вида входят.
Под «мерить» я понимаю «многократно повторять» модуль в сис-
1 Базров Б. М. Унификация в механосборочном производстве на основе
модульной технологии//Стандарты и качество. — 1986. — № 7. — С. 20—25.
60
темах, комплектовать эти системы из названных модулей или
включать модули в системы.
Модуль (физический) в таком понимании — это самостоятель-
ное изделие, имеющее автономную документацию на изготовле-
ние, полностью собранное, прошедшее функциональную проверку
и готовое к монтажу. Модули могут легко соединяться, образуя
сложные системы различных типов и типоразмеров, разъединять-
ся и заменяться при ремонте или модернизации с целью получе-
ния систем с другими характеристиками.
Модуль-изделие характеризуется конструктивной и технологи-
ческой завершенностью, не требующей каких-либо дополнительных
работ по технической подготовке, и обладает строго фиксирован-
ными параметрами (функциональные характеристики, геометриче-
ские размеры), принадлежащими заранее установленным пара-
метрическим и типоразмерным рядам.
Сразу же возникает вопрос: обязательно ли — рядам? А если
разрабатывается модуль широкого применения, но единичного ис-
пользования? Например, во время Великой Отечественной войны
наши конструкторы ставили одинаковые танковые башни и на
танки Т-34 и на" речные бронекатера (кстати, даже не подозре-
вая, что создают сложные системы на модульном принципе, но
прекрасно зная, какой эффект дает отлаженная в производстве
однородная продукция).
Как1 мы увидим дальше, в практике построения различных мо-
дульных систем чаще встречаются все-таки типоразмерные и па-
раметрические ряды модуль-изделий. Модули единичного ис-
пользования я склонен рассматривать как частный случай ряда,
состоящего пока из одного члена.
Нельзя не присоединиться к важному положению, высказанно-
му С. В. Крейтером в [2.3]: «Модуль не обязательно должен быть
финальным, а тем более товарным изделием и функционировать
обособленно вне* связи с другими примыкающими модулями», а
также, что, видимо, одного общего понятия «модуль» недостаточ-
но, и для некоторых отраслей промышленности требуется введе-
ние терминов, определяющих специфику отрасли1, делая все-таки
упор на максимально возможное использование терминов меж-
отраслевого (надотраслевого) значения. Во многих отраслях про-
мышленности распространены два понятия: «'конструктивный мо-
дуль» и функциональный модуль».
Рассмотрение практики применения этих терминов позволяет
утверждать, что это — две разновидности модуль-изделий.
Конструктивный модуль (КМ) — часть конструкции изделия.
Обычно, под конструкцией (от лат. constructio — составление,
построение) понимают совокупность всех деталей и сборочных
единиц, образующих изделие. Понятие «конструктивный модуль»
чаще всего встречается применительно к элементам несущего
1 См., например, главу 6, где для информационно-управляющих систем вводит-
ся понятие «информационный модуль» и делается уточнение понятий КМ и ФМ
именно исходя из специфики отрасли.
61
каркаса сооружения (секции и блоки корпуса судна, элементы
каркасов и шкафов в электронике, элементы рам и кузовов авто-
машин, станины станков и др.), на который монтируется все обо-
рудование, обеспечивающее функцию изделия. КМ, по крайней
мере, по габаритным и установочным размерам и типу конструк-
ции одинаковы для технических систем близкого (входящего, на-
пример, в данный параметрический и типоразмерный ряд) или да-
же разного функционального назначения. КМ, таким образом, об-
ладают конструктивной взаимозаменяемостью.
Функциональный модуль (ФМ) — часть самого изделия, часть
технической системы с насыщением, оборудованием. ФМ по уста-
новочным и присоединительным размерам, иногда (например, в
авиации, судостроении) — по положению центра тяжести, одина-
ковы для технических систем близкого или даже и разного функ-
ционального назначения. Так как, подобно любому модуль-из-
делию ФМ должны легко соединяться, образуя сложную техниче-
скую систему (роботизированный комплекс, гибкую автоматизи-
рованную линию, судно и т. д.), разъединяться и заменяться с
целью получения системы с другими функциональными характе-
ристиками при ремонте или модернизации, то ФМ характеризует-
ся функциональной взаимозаменяемостью или, что даже правиль-
нее, конструктивной и функциональной взаимозаменяемостью.
ФМ, подобно КМ, по установочным и присоединительным разме-
рам тоже должны быть одинаковыми для систем близкого или
даже разного назначения, иначе, демонтируя один, допустим, по-
врежденный или морально устаревший ФМ и заменяя его другим,
новым, «легко» мы это не сделаем. (
ФМ является модулем более высокого уровня иерархии |b сис-
теме и формируется на базе КМ. По крайней мере, как мне пред-
ставляется сегодня, когда я подписываю эти строки «в печать»,
функциональный модуль без конструктивного существовать не
может.
В практике применения понятий МФТ встречаются еще терми-
ны: «модуль большой» и «модуль малый» как в сочетании с КМ,
так и с ФМ. Здесь понятны условность и относительность этих тер-
минов: большой в электронике вообще не виден, например, в масш-
табах машиностроения, поэтому пользоваться этими терминами
следует с осторожностью.
КАК ПОНИМАТЬ МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП
Известно, что принцип (от лат. principium — основа, первонача-
ло) — это основное исходное положение какой-либо научной систе-
мы, теории, основная особенность устройства какого-либо механиз-
ма или прибора и т. д.
Очевидно необходимо строгое и единое толкование понятия
«модульный принцип в технике».
С этой точки зрения необходимо выделить статью в журнале
ЧССР «Normalizacia », которая так и называлась: «Модуль-
62
ный принцип» [2.7] и где (может быть впервые?) сделана попыт-
ка теоретического осмысления феномена «модульный принцип».
Перечисляя основные формы деятельности в области стандарти-
зации (унификация, симплификация, типизация, специализация
и др.) и поясняя их, автор статьи пишет: «Модульный принцип —
не имеет пока определения». Далее1 утверждается, «что все мо-
дульные системы обладают следующими тремя общими свойст-
вами:
имеется точное определение всех качественных признаков от-
дельных составляющих элементов2;
для данного момента установленным является число типов3 от-
дельных составляющих элементов;
определен порядок, по которому отдельные составляющие элемен-
ты собираются в большие комплексы».
Эти три свойства являются специфическими для модульного
принципа, и поэтому их необходимо иметь в виду при создании
или анализе любой модульной системы. Исходя из того, что не
существует единого мнения о том, какое исполнение изделия мо-
жно считать модульным, и о том, какими свойствами должен об-
ладать модульный элемент и какие свойства у него должны от-
сутствовать, приводится трактовка понятия «модульное испол-
нение»:
«изделия, имеющие общее назначение, выпускаемые в различ-
ных в!ариантах, отличающихся друг от друга отдельными функ-
циональными параметрами, составляемые из большинства сход-
ных модуль-элементов (например — сборная мебель);
изделия различного назначения, составляемые из некоторых об-
щих модулей (например, ряд различных металлообрабатывающих
станков, использующих некоторые общие узлы, например, короб-
ку скоростей);
объединения, составляемые из отдельных самостоятельных ма-
шин или функционально независимых комплексов;
проектируемые капитальные сооружения, собираемые в зави-
симости от требований из отдельных модуль-деталей и узлов
(например, здания)».
Заканчивается эта статья утверждением: «Модульный прин-
цип и присущие ему методы партикуляризации4 и агрегирования
являются высшими формами деятельности в области стандарти-
зации».
1 Привожу довольно подробное изложение работы, несмотря на спорность
отдельных ее положений, так как она представляет, пожалуй, первую попытку
теоретического, методологического осмысления этой проблемы.
2 Так в тексте. Думаю, что правильнее писать «модулей» (или «модуль-эле-
ментов»).
3 Полагаю, что правильнее писать о типоразмерах, а не только о типах.
4 Партикуляризация (от лат. particularis — отдельный), агрегирование
(от лат. aggregatus — присоединенный) — Прим. А. В.
63
Считая это утверждение архиважным и полностью его разде-
ляя по существу, все же замечу, что, наверное, надо сказать при-
мерно так: «Формирование техники на модульном принципе с ис-
пользованием методов партикуляризации и агрегирования яв-
ляется высшей формой деятельности в области стандартизации».
ТЕЗАУРУС МОДУЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИКИ
Опираясь на рекомендации «Методики стандартизации научно-
технической терминологии» [2.8] проводить стандартизацию тер-
минов «от общего к частному», попробуем для начала составить
первичный, без учета особенностей отраслей производства, теза-
урус1 МФТ (словарь, охватывающий лексику этого феномена).
- модуль-панель
- модуль-секция
- модуль-длок
- модуль-агрегат
- модуль-...
Модульная
коороанацая
Модульное
ппое^тар^данае
Модульное
комплектование
Рис. 2.1. Тезаурус модульного формирования техники
На рис. 2.1 сделана попытка представить состав такого обще-
го (надотраслевого) тезауруса МФТ и логические отношения
между терминами. По смысловому значению рис. 2.1 аналогичен
«графу понятийной системы» согласно РД 14—74 [2.8].
На основе рассмотрения имевшихся в распоряжении автора
материалов предлагаются следующие определения основных тер-
1 Тезаурус (от греч. thesauros — сокровище, сокровищница) — множест-
во смысловыражающих единиц некоторого языка с заданной на нем системой
семантических отношений (БСЭ —Т. 25. — С. 357).
64
минов. Для некоторых терминов -приведены и их синонимы^ по-
лучившие распространение и не противоречащие правилам рус-
ского языка. (При этом автор надеется, что читатель разделяет
мнение — чем больше синонимов, тем хуже взаимопонимание.)
Модуль — в определенном смысле завершенный (самостоя-
тельный) элемент, могущий служить метрологической, конструк-
тивной, функциональной, информационной и другой единицей
(мерой) при проектировании, изготовлении, эксплуатации и срав-
нении технических и информационно-управляющих систем.
Модуль проектный — условный измеритель, использу-
емый для организации пространства и взаимоувязки геометриче-
ских параметров конструктивных элементов, формирующих это
пространство.
Примеры проектных модулей:
линейный модуль — условная мера в определенном направ-
лении, имеет размерность длины;
плоскостной модуль — условный измеритель площади плоской
поверхности с фиксированной формой и размерами, имеет раз-
мерность площади;
объемный модуль — условный измеритель объема с фиксиро-
ванной формой и размерами, имеет размерность объема;
относительный мо-
дуль -4- условная ме- Д
ра, характеризую-
щая соотношение па-
раметров конструк-
ции, безразмерная
величина или вели- ъЯ
чина, имеющая раз- К-Ll
мерность в зависи-
мости от размерности исходных параметров.
Модуль-изделие — конструктивно и технологически за-
конченная типовая или стандартная сборочная единица, общая
для нескольких более сложных систем, имеющая автономную до-
кументацию на изготовление, полностью собранная, прошедшая
функциональную проверку и готовая к монтажу.
Конструктивный модуль (КМ) — вид модуль-изде-
лия, предназначенного, в основном, для формирования несущих
конструкций технической системы и для размещения оборудова-
ния.
Функциональный модуль (ФМ) — вид модуль-изде-
лия с установленным оборудованием, предназначенного, в основ-
ном, для выполнения одной или нескольких функций технической
системы.
Модульная система (МС):
1) совокупность проектных модулей, подчиненная какой-либо
закономерности;
2) совокупность модуль-изделий, подчиненных какой-либо за-
кономерности.
3 Зак. 1245
65
МС однородная состоит из модулей одного типа, разных типо-
размеров.
МС неоднородная состоит из модулей разных типов и типо-
размеров;
3) сложная техническая система, скомплектованная из модуль-
изделий.
Модуль-элемент — обобщенное наименование модуль-из-
делий любого типа, входящих в модульную систему.
Модульная координация — процесс организации про-
странства (метод архитектурного проектирования) на базе про-
ектных модулей.
Система модульной координации — совокуп-
ность проектных модулей, подчиненных какой-либо закономерно-
сти. Допустимо: модульная система.
Модульное комплектование — метод проектирова-
ния техники на базе модуль-изделий.
Система модульного комплектования — сово-
купность модуль-изделий (модул ь-элементов), подчиненных ка-
кой-либо закономерности. Допустимо: модульная система.
Модульный принцип (МП) — особенность построения
технических систем, заключающаяся в подчинении их размеров
проектному модулю (модулям) и (или) в обеспечении возможно-
сти комплектования разнообразных сложных нестандартных тех-
нических систем с большим различием характеристик из неболь-
шого, экономически обоснованного, количества типов и типораз-
меров одинаковых первичных (типовых или стандартных)' общих
модуль-элементов.
Модульное проектирование — проектирование тех-
нической системы на модульном принципе.
Модульная конструкция — конструкция (по ЕСКД
конструкция изделия), выполненная на модульном принципе.
Модульное формирование техники (МФТ) — си-
нонимы: модульный принцип построения техники, модульное ис-
полнение, построение техники на модульном принципе — проек-
тирование, постройка, ремонт и модернизация технической систе-
мы на модульном принципе.
Предлагая эти термины и их определения, я далек от мысли,,
что удалось найти наилучшие варианты. В основу положены пред-
ложения, подготовленные в 1981 г. рабочей группой «Модульное
судостроение» секции «Судостроение» НТС Минвуза СССР, а
также личные соображения автора.
Не исключаю, что в отдельных отраслях и отдельным специа’
листам (даже целым НИИ), выпустившим «свои» Положения,
и другие документы, так или иначе относящиеся к пробле-
ме МФТ, предстоит иногда болезненная ломка отношений к
«своим» терминам ради наведения чистоты и порядка в термино-
логии1.
1 Все сказанное, разумеется, относится н к автору этой, книги..
66
Полагаю, что требование лингвистической правильности, со-
ответствия лексическим, морфологическим, орфографическим,
синтаксическим, стилистическим правилам и нормам русского
•языка заставит, по-видимому, отказаться от таких терминов:
«размерный модуль» (а равно, и «модульный размер» — хотя
он уже попал в стандарты всех уровней) — ведь модуль — уже
мера;
«модулирование — в смысле: применение модульного принци-
па — ведь «модуляция» (от лат. modulatio —: измерение, размер-
ность) — в музыке — смена тональности1, в физике и технике —
изменение по заданному закону времени величин, характеризу-
ющих какой-либо регулярный процесс (модулированные колеба-
ния, модулирующий сигнал и т. д.). Здесь наблюдается стремле-
ние заменить длинное выражение вида «модульное формирова-
ние техники» или «применение модульного принципа при проек-
тировании» одним кратким словом. Стремление вполне законо-
мерное и похвальное, но как бы не получилось то же, что с «уни-
фицированным изделием»: кратко и... непонятно, так как требует
обязательного продолжения •— по каким параметрам унифициро-
ванного;
«объемно-блочный модуль» — блок уже характеризуется объе-
мом;
«модульно-агрегатный метод» (в некоторых отраслях наобо-
рот — «^агрегатно-модульный») — когда речь идет только об аг-
регировании (создании агрегатов) и никаких модулей нет и в
помине;
«модульный принцип — это метод...» — принцип, как мы уже
рассмотрели — это основное положение, основная особенность,
а слово «метод» (от греч. method — путь к чему-либо) обознача-
ет способ, прием, образ действия для достижения цели; поэтому
понятие «принцип» не равен понятию «метод», а может лечь в ос-
нову метода (например, метода обеспечения эффективности тех-
ники);
«модульный принцип — это форма деятельности...» — принцип
может лечь в основу деятельности в любой форме и в любом на-
правлении.
И так далее. К сожалению, перечень подобных несуразностей
довольно велик.
По-видимому, пока небольшой исторический опыт применения
модульного принципа в технике еще не накопил достаточно ин-
формации, чтобы на основе ее изучения стала возможной разра-
ботка всеобъемлющего и общепризнанного научного инструмента-
рия (понятийного и категориального аппаратов), применимого к
использованию в любой области МФТ. Таким инструментарием
должен стать стандарт СЭВ «Модульный принцип2. Термины и
определения», входящий в группу стандартов, обеспечивающих
1 Есть, например, модулирующий аккорд.
2 Или «Модульное формирование техники».
3* 67
реализацию всей концепции МФТ. Нет также сомнения, что соз-
давать эту группу стандартов надо быстро, но обязательно при-
держиваясь еще одного мудрого правила древних: «Festina lente»
(лат. — торопись медленно, не делай наспех).
По-видимому, Госстандарт СССР это мудрое правило хорошо знает, так как
несмотря на давние и многочисленные призывы (например, обращение секции
унификации своего собственного Научно-технического совета, рекомендации
Всесоюзной конференции «Модуль-82», Всесоюзной школы «Модуль-87»1 и т. д.)
пока сдвигов нет.
Недавно с призывом об упорядочении терминологии выступила Всесоюзная
конференция по проблемам модульного формирования робототехники2.
Все-таки пора торопиться.
1 Стандарты и качество. — 1987, - № ](Д
2 Там же. — 1988. — № 2.
68
ГЛАВА 3.
ДВА «ЛИЦА» МОДУЛЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ни на что архитектор не должен обращать большего
внимания, чем на то, чтобы пропорции здания находи-
лись в полном соответствии с определенной частью,
принятой за основную.
Марк Витрувий
Стандарт — это много и одинаково. Человек — это
неповторимо. Стандарт же окружает его вещами, ли-
шенными индивидуальности. Человек яростно сопротив-
ляется. Но он не в состоянии избавиться от стандарта,
Это означало бы оказаться голым и разутым. Остаться
без жилья. И человек принимает блага, которые да-
рует ему стандарт.
Он принимает их, недовольный.
Он принимает их с брюзжанием.
Он принимает их, презрительно морщась.
И хочется спросить: конфликт между человеком и
стандартом останется? Он неизбежен? Дома, изготов-
ленные на заводе, всегда будут стоять, ощетинясь сво-
ими стандартными окнами, панелями и балконами?
Г. Б. Борисовский
Архитектура (от греч. architecton — строитель)—система зда-
ний и сооружений, формирующих пространственную среду для
жизни и деятельности людей (БСЭ. — Т. 2. — С. 296).
По-видимому, уже первый архитектор — древний человек, вы-
шедший из пещеры и задумавшийся над постройкой своего жили-
ща, начал ощущать потребность в одинаковых, как бы мы теперь
сказали,строительных элементах.
Но ведь историки утверждают (а археологи это подтвержда-
ют), что древним людям не чуждо было стремление к красоте.
И вот на протяжении всей истории строительства искусственных
сооружений существует эта проблема — как сочетать красоту и
стандарт.
МОДУЛЬ ДЛЯ АРХИТЕКТУРНОЙ ГАРМОНИИ
Марк Витрувий, архитектор древнего Рима, считается основопо-
ложником теории архитектуры. Установление «основания сораз-
мерности» определялось им первым и главным этапом проектиро-
вания, и уж затем он требовал путем сокращений или добавле-
ний достичь такой уравновешенности, чтобы после этих сокраще-
ний или добавлений в соразмерности все казалось правильным и
ничего не оставалось желать в смысле внешности.
69
Итак — уравновешенность (пропорция) для гармонии.
Древнейшие дошедшие до нас сооружения — и сравнительно ма-
ло известные культовые постройки Стонхенджа (Stonehenge — Ан-
глия) начала второго тысячелетия до н. э., и ставшие хрестома-
тийными египетские пирамиды, римские акведуки и амфитеатры,
дворцы древней Эллады — поражают пропорциональной взаимо-
связью всех элементов.
Для того, чтобы пропорциональность обеспечить, надо было
выработать меру. Первоначально естественно было мерить
тем, что имелось: шагами, длиной стопы, палкой, соответствующей
росту, и т. д.
Самой древней единицей длины считается двойной локоть ва-
вилонского царя Гудеа. Она была установлена в XXII в. до н. э.
и равна 990—996 мм.
Существовало великое множество национальных и региональ-
ных единиц длины (впрочем, как и других единиц измерений)
вплоть до «своих» мер в отдельном племени или роде.
Поскольку все эти меры были антропометричны, т. е. имели в
своей основе размеры человеческого тела, то они не так уж силь-
но отличались в разных странах. Например, тот же локоть коле-
бался в пределах 45—53 см (египетский — 45,0 см; египетский
царский — 52,5 см; греческий — 46,3 см; римский — 44,4 см; раз-
мер тунисского локтя 47,3 см; в Калькутте был локоть 44,7 см
и т. д.). Величина фута в античные времена колебалась от 29,5
до 30,8 см. А сегодняшний английский фут равен 30,5 см. Эти при-
меры можно было бы продолжить.
Установление меры для обеспечения пропорциональности час-
тей сооружения было необходимо, но еще недостаточно. Требова-
лось найти порядок применения этих мер, порядок согласова-
ния размеров.
В глубокой древности родился метод организации простран-
ства на основе принципа пропорциональности.
В основе классических архитектурных ордеров1 также лежит
условие пропорциональности. Общие размеры сооружения, высо-
ты и шаг колонн, размеры деталей пропорциональны модулю —
размеру нижней части колонны: диаметру в греческом ордере, ра-
диусу — в римском.
Особенно широко применялись пропорции, получаемые, прямо
на строительной площадке путем несложных геометрических по-
строений. Индустриализация строительства потребовала сделать
следующий шаг — найти единый проектный размер для согласо-
вания параметров зданий и сооружений.
Считается, что вопрос о переходе на модульную систему в
строительстве был серьезно поставлен в 20-е годы нашего сто-
летия.
1 Ордер (от лат. ordo — ряд, порядок) — тип* архитектурной композиции,
имеющий определенные состав, форму и взаиморасположение элементов.
70
Выбор модульной системы — чрезвычайно ответственное ре-
шение. Видимо поэтому оно многие годы не принималось, несмот-
ря на очевидность преимуществ модульных систем.
Теории и практике модульного проектирования в США посвя-
щены работы А. Бемис. Первая книга на эту тему вышла в 1936 г.
[3.17]. Задача автора заключалась в разработке таких конст-
руктивных принципов, которые наряду с удовлетворением функ-
циональных требований, предъявляемых к сооружению, одно-
временно отвечали бы условиям экономичного заводского про-
изводства деталей и монтажа их на строительной площадке. В1
качестве основной величины предлагаемой системы А. Бемис при-
нял кубический модуль 4,,Х4,/Х4,/, так как четыре дюйма явля-
лись наибольшим общим делителем размеров структуры деревян-
ных каркасных домов, которые в 30-е годы строились в США в
большом количестве.
Сечение деревянных брусьев принималось 4X4 дюйма. Для
каменных зданий А. Бемис предлагал модуль 8 дюймов ввиду его
кратности толщине каменных стен1.
Имелось много других предложений по величине модуля в
строительстве США. Так, один из активных сторонников внедре-
ния модульной системы в строительстве Э. Флэгг предлагал ве-
личину модуля 2 фута 9 дюймов, подчиняя этот выбор экономич-
ному использованию распространенных размеров лесных полу-
фабрикатов для каркасных конструкций. Одна из американских
фирм приняла в качестве проектного плоскостного модуля панель
из фанеры 4X8 футов, подчиняя ему все остальные размеры зда-
ния.
В 1938 г. в США создана Ассоциация модульных систем, в за-
дачу которой входила координация и усовершенствование мо-
дульных систем проектирования в строительстве и проведение на
основе применения модулей всеобщей стандартизации в промыш-
ленности строительных материалов и деталей.
В Англии работа над модульной системой в строительстве на-
чалась в 1947 г., когда Совет Королевского института британских
архитекторов создал небольшую группу и поручил ей исследова-
ния в этой области [3.18]. Работа проводилась в тесном контакте
с Британским институтом стандартов (BSI).
В 1953 г. был организовано Модульное общество (The
Modular Society) с целью уменьшить стоимость строительства
путем проведения исследований, экспериментов и обсуждений,
связанных с использованием модуля в проектировании и конст-
руировании зданий и при изготовлении строительных материа-
лов.
12 стран подготовили предложения по модульной координации
под эгидой European Productivity Agency.
В* ФРГ на основе государственного стандарта DIN 4172, уста-
новившего предпочтительные числа для размерной координации
1 Систему кубического модуля для целей структурного проектирования
А. Бемис запатентовал в 1932 г. (Патент США № 1. 873, 367, IX—1932).
71
(два основных модуля: 10 и 12,5 см), было построено уже в 1952 г.
около 3/4 из 400 тыс. жилых домов, а в 1953 г. почти все 520 тыс.
построенных домов были спроектированы с использованием «.пред-
почтительных строительных размеров» [3.16].
Переход на индустриальные методы строительства, объектив-
ная необходимость которого ощущалась повсеместно, вызвал ин-
терес к модульным системам координации размеров, ученых и
практиков, архитекторов и строителей.
В 1949 г. был создан подкомитет 1 Технического комитета 59
ИСО (ИСО/ТК 59/ПК 1), который, правда, ограничил свою дея-
тельность формулированием самых общих принципов международ-
ной модульной системы и предложениями по терминологии.
Выполнявшиеся во всех странах социалистического содруже-
ства исследования, координируемые Постоянной комиссией по
строительству СЭВ, отличались большой конкретностью и позво-
лили, основываясь на национальных модульных системах, выпус-
тить уже в 1964 г. рекомендации, а в 1973 г. — СТ СЭВ 39—73
«Единая система модульной координации размеров в строитель-
стве. Основные положения».
Накопленный в странах—членах СЭВ, западно-европейских
странах, в группе стран северного региона, в США, Канаде, в
странах Латинской Америки и других опыт по модульной коорди-
нации требовал обобщения. Да и развивающееся международное
сотрудничество властно диктовало необходимость создания Еди-
ной модульной системы.
В 1953 г. конгресс Международного союза архитекторов в Лис-
сабоне обратился в ЮНЕСКО с подтверждением предложения об
установлении международной модульной системы в строительстве.
Поедполагалось, что основной модуль будет равен 4 дюймам (или
10 см).
В1 связи с этим Ле Корбюзье пишет [2.5, с. 165]: «Я не собира-
юсь вступать по этому поводу в дискуссию. Следует, однако, отме-
тить прогрессивное стремление к установлению методов стандар-
тизации и необходимость международной согласованности. Од-
нако под предлогом срочности предлагается убогая система стан-
дартизации, которая исключает проявление творческого вообра-
жения. Задача же заключается именно в том, чтобы установить и
утвердить тщательно продуманную, обоснованную и повсеместно
применяемую систему показателей как для технической, так и для
духовной области человеческой деятельности. Подобные вопросы
нельзя решать в спешке, нельзя ограничивать их обсуждение,
ссылаясь на какие-либо международные организации».
Дальнейшее развитие работ в области международной коорди-
нации в строительстве связано с созданием в 1960 г. Международ-
ной модульной группы (IMG — ММГ), включенной в качестве
Комиссии 24 в Международный совет по строительству (CIB —
МСС). В составе ММГ работали специалисты — представители
27 стран, в том числе и СССР.
72
В результате работы Комиссии 24 МСС и Технического коми-
тета 59 ИСО с подкомитетами: ПК 1 — модульная координация;
ПК 2 — терминология; ПК 3 — строительные и архитектурные
чертежи; ПК 4 — допуски в производстве строительных изделий и
в строительстве; ПК 5 — координация размеров в строительстве;
ПК 6 — стандартизация размеров конструкций; ПК 7 — стандар-
тизация габаритных размеров оборудования (жилых и обществен-
ных зданий), в 1969 г. были приняты рекомендации ИСО по пра-
вилам применения модульной системы и по стандартизации строи-
тельных изделий и оборудования зданий.
Сербия документов ИСО на модульную координацию в строи-
тельстве зданий среди прочих в настоящее время включает меж-
дународные стандарты ИСО, в которых изложены основные прин-
ципы и правила по модульной координации:
ИСО 1006. Модульная координация. Основной модуль.
ИСО 1040. Модульная координация. Укрупненные модули для
координации горизонтальных размеров.
ИСО 1789. Модульная координация. Высота этажей и комнат
в жилых зданиях.
ИСО 1790. Модульная координация. Модульная проектная
сетка.
ИСО 1791. Модульная координация. Терминология.
ИСО 2848. Модульная координация.. Основные принципы и
правила.
ИСО 2849. Модульная координация. Модули для вертикаль-
ных размеров.
МОДУЛЬ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
Установление проектного модуля упорядочивало архитектурную
планировку зданий и сооружений. Но это был только первый шаг.
Ведь понятно, что здание одной и той же планировки, выполнен-
ной на основе даже одного модуля (без укрупненных и дробных)
можно построить при величайшем многообразии размеров мате-
риалов и строительных элементов. От архитектурной гармонии
надо было пойти дальше — к гармонии строительной индустрии.
Один из теоретиков и практиков архитектуры прошлого столе-
тия Эжен Виолле-ле-Дюк (Viollet-le-Duc, 1814—1879) писал:
«... если архитекторы не хотят, чтобы их в 1900 году классифици-
ровали как отжившие или пропавшие виды, относя их к угасшим
историческим индивидуумам вроде астрологов, алхимиков или вои-
нов в железных латах, то им пора решительно приняться за дело,
ибо в старые тайны, на которых они основываются, начинает про-
никать свет; и если публика вздумает в одно прекрасное утро
потребовать отчета в том, что для нее строят, то реакция против
разорительных фантазий и каменных оргий будет жестокой. И не
смешивая стили, не нагромождая без причин формы всех времен,
можно будет найти ту архитектуру, которая нужна нашей эпохе,
но внося прежде всего разумное основание и здравый смысл во
73
всякий замысел, используя материалы соответственно их каче-
ствам, откровенно прибегая к помощи индустрии, не дожидаясь,
пока она навяжет нам свою продукцию, а наоборот, опережая ее»
[3.8, с. 18].
Обратим внимание, что сказано это было в период процветания
кустарно-ремесленных методов производства.
Правда, к тому времени уже был построен «Хрустальный дво-
рец» — выставочный павильон Англии на первой Всемирной тех-
нической выставке в 1851 г. Огромное здание длиной более полу-
километра, шириной более 100 м, площадью в 69000 м2, собира-
лось из модуль-изделий, размеры которых были подчинены про-
ектному плоскостному модулю 122X26 см. Это был размер стек-
лянных плит, которому подчинялась вся конструктивно-простран-
ственная структура павильона. Три таких стекла, вставленные в
железную раму, образовывали первичный типовой модуль-эле-
мент, из которых и комплектовалось все здание. В работах по ис-
тории архитектуры это сооружение описывается как один из пер-
вых примеров почти заводского домостроения. Добавим к этому,
что построенное всего за 6 месяцев здание было спроектировано
не архитектором, а садоводом Джезефом Пакстоном (1803—1865)
и покорило жюри конкурса, на который было подано 233 проек-
та, как наиболее полно соответствующее основной идее Выставки
и отражающее индустриальный прогресс в строительстве.
Были и более древние примеры «индустриального» подхода.
Что может быть разнообразнее всем известного Храма Василия
Блаженного в Москве? Построенный в 1555—1560 гг., он имел
всего 18 типоразмеров фигурного кирпича. В литературе обяза-
тельно приводят пример с египетскими пирамидами, камни ко-
торых близки по размерам в своих рядах (хотя размеры камней
от основания к вершине пирамид и убывают).
Спускаясь в глубь веков, мы дойдем до уже упоминавшегося
кромлеха1 Стонхенджа. Шедевр эпохи неолита и бронзового ве-
ка, состоящий из сотен каменных блоков, плит, стоек, имеет около
десяти, как теперь бы сказали, типоразмеров [3.15].
Время текло дальше... В статье «Проектирование по модулю»
[3.17] можно найти следующие строки:
«Строители проклинают разнообразие размеров строительных
материалов, требующих резки и подгонки каменных и кирпичных
элементов или применения очень дробных и сложных измере-
ний.
Производственники безуспешно предпринимают попытки ус-
мирить никогда не затихающий спрос на разнообразные по раз-
мерам и формам изделия, увеличивающие в конечном счете стои-
мость строительных материалов и задерживающие своевремен-
ную их доставку. Иногда же сами производственники произвольно
устанавливают те или иные размеры определенных строитель-
1 Кромлех (от брет. crom — круг и lech — камень) — культовое соору-
жение в виде круговых оград и громадных (несколько тонн) камней.
74
ных изделий, что, в свою очередь, осложняет работу на стройке и
увеличивает количество использованных отходов. Но до самого
последнего времени не предпринималось сколько-нибудь кон-
кретных усилий для ликвидации подобного положения, хотя все
считали это положение в высшей степени нетерпимым».
Если вернуться к высказыванию Виолле-ле-Дюка, то создает-
ся впечатление, что почти ничего и не изменилось за столетие...
Но это не совсем так! Шло осмысление идеи соединения фанта-
зии и гармонии и реальных условий и возможностей растущей
промышленности строительных материалов, требований органи-
зации строительства. Начались поиски таких систем пропорцио-
нальности и согласования размеров, которые были бы не только
отражением творческой индивидуальности одного, пусть всемир-
но знаменитого архитектора, но и соответствовали объективной
необходимости передачи изготовления строительных деталей на
заводы, в условиях массового производства для резкого повыше-
ния, в конечном счете, эффективности строительства.
СТАНОВЛЕНИЕ МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА В СССР
Смею утверждать, что как только наша разоренная гражданской
войной страна смогла найти силы для нового строительства, воз-
никли предложения делать это на модульном принципе.
В 1923 г. организуется акционерное общество «Стандартстрой»
(на основе трех госучреждений лесной промышленности), которое
поставило задачей разработку и постройку типовых жилых и об-
щественных зданий из стандартных конструктивных элементов.
В 1929—1930 гг. секция типизации при Стройкоме РСФСР в
основу своей работы также положила идею типизации не самих
жилых домов и промышленных зданий, а стандартизацию кон-
структивных элементов, комбинируя которые можно получать раз-
личные типы сооружений.
Стандартизация проводилась по мере выявления в разрабаты-
ваемых проектах наиболее часто встречающихся деталей (прос-
той метод применяемости). Исходили из принципа, что стан-
дарты на массовые детали будут более долговечны, чем тип соо-
ружения, если они разрабатываются не применительно к какому-
либо частному объемно-пространственному решению, а примени-
тельно. к определенной системе, которая может быть построена на
базе соответствующе подобранных модулей для измерения эле-
ментов зданий [3.1].
Приводя эти материалы, автор сохраняет терминологию,
статьи, откуда они взяты. К сожалению, в статье не поясняется,
были ли выпущены документы, именуемые стандартами; ведь
только в этом случае правомочно говорить о стандартизации кон-
структивных элементов. На наш взгляд, речь все-таки идет о ти-
повых.
В 1930 г. XVI съезд ВКП(б) дал установку на реконструкцию
всех отраслей народного хозяйства на базе новой, современной
75
техники. Был поставлен вопрос и о переходе на индустриальные
методы строительства.
В' начале 30-х годов рассматривалась задача об определении
единого модуля как фактора, увязывающего все виды сооруже-
ний единой общностью конструктивного решения.
Серьезным вкладом в дело создания модульной системы в
СССР явилась деятельность в 1944—1946 гг. специально создан-
ной при Наркомате по строительству модульной комиссии, рабо-
тавшей под руководством члена-корреспондента Академии архи-
тектуры профессора Л. А. Серк. Комиссия рекомендовала уста-
новить десятичную модульную систему с единым модулем 100 мм
на том основании, что она проста в исчислении и органически
связана с метрической системой измерений.
При выборе модуля М= 100 мм считалась важной его крат-
ность метру. Модульную систему предлагалось разработать уни-
версальной, а не на основе каких-либо частных конструктивных
решений. Основной принцип построения модульной системы —
кратность и соподчинение основных геометрических размеров про-
ектируемых сооружений.
Авторы системы считали [3.11, с. 6], что она «имеет своей
целью обеспечить:
а) создание системы взаимоувязанных стандартов строитель-
ных изделий массового заводского изготовления;
б) возможность выпуска минимального, строго ограниченного
ассортимента каждого типа строительных изделий;
в) возможность универсального применения строительных из-
делий и сборных элементов в зданиях массового строительства
различного назначения;
г) возможность взаимозаменяемости строительных изделий
и материалов одинакового назначения;
д) возможность монтажа сооружения с минимальной подгон-
кой на месте сборных элементов и минимальным количеством от-
ходов».
Законодательно модуль тогда установлен не был.
Послевоенные годы в архитектуре были довольно сложными:
многие архитекторы продолжали придерживаться стиля парад-
ности, монументальности даже при проектировании жилых зда-
ний.
Ошибки в проектировании и строительстве, выражающиеся в
игнорировании архитекторами требований индустриализации и
экономики строительства подверглись критике на Всесоюзном со-
вещании по строительству в декабре 1954 г. и в постановлении
ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 4 ноября 1955 г. «Об
устранении излишеств в проектировании и строительстве». ’
С 1 января 1955 г. вступили в силу строительные нормы и пра-
вила (СНиП) — «свод законов» в области строительства. Одна из
глав СНиП называлась «Основные положения единой модульной
системы». Однако в этом документе не были определены правила
назначения модульных размеров. В результате в различных ви-
76
дах строительства были установлены разные варианты модуль-
ной системы со своими укрупненными модулями и, соответствен-
но, особые геометрические размеры строительных изделий. Пла-
нировочные параметры и высоты этажей жилых и особенно об-
щественных зданий отличались большим разнообразием.
В 1954—1955 гг. делались попытки создания в дополнение к
модульной системе сортаментов типовых блоков для ком-
плектования из них жилых зданий. Такие сортаменты разраба-
тывались Ленпроектом, а также САКБ Архитектурно-планиро-
вочного управления г. Москвы. Отмечалась [3.7] высокая точ-
ность изготовления (±1—2 мм) шлакобетонных блоков, достиг-
нутая при применении не деревянных как обычно, а чугунных
строганых форм.
С 1958 г. с участием ряда центральных и зональных институ-
тов Госстроя СССР и нескольких десятков ведомственных и от-
раслевых институтов велись работы по комплексной проблеме
«Межотраслевая унификация и типизация элементов зданий раз-
личного назначения». В 1960 г. в результате специальных иссле-
дований функциональных и экономических требований к планиров-
ке различных зданий был разработан и утвержден единый ряд
дробных и укрупненных производных модулей, с 1962 г. включен-
ный в СНиП.
Номинальные модульные размеры принимались кратными ос-
новному модулю 7И= 100 мм или одному из принятых производ-
ных модулей пХАГ Основой координации номинальных размеров
элементов служила сетка модульных разбивочных осей, определя-
ющих членение плана и объема здания или сооружения на вы-
соты этажей, продольные и поперечные шаги (пролеты), назы-
ваемые объемно-планировочными параметрами. Именно подчи-
нение объемно-планировочных параметров модулю обеспечивало
простую координацию геометрических размеров конструктивных
элементов.
И все-таки унификация конструктивных решений в проекти-
ровании и строительстве проходила медленно, со значительными
отступлениями, а иногда и с прямым нарушением основных по-
ложений Единой модульной системы и других нормативных доку-
ментов.
В 1976 г. первый заместитель министра строительства пред-
приятий тяжелой индустрии СССР Г. Клименко писал1: «... если
в жилищном и гражданском строительстве проблемы типизации
и унификации объемно-планировочных и конструктивных решений
(а это и есть основа индустриализации) решалась относительно
безболезненно, то в промышленном путь к индустриализации ока-
зался весьма тернистым. Дело в том, что проектировщики-строи-
тели никак не могли отойти от укоренившейся традиции и про-
должали строго следовать заданиям проектировщиков-технологов,
создавая чрезмерно усложненные планировки цехов. Каждое
1 Социалистическая индустрия. — 1976. — 10 октября..
77
предприятие строилось, в сущности, по сугубо индивидуальному
проекту, и даже для родственных производств все основные па-
раметры — расстояние между колоннами, высота помещений
и т. п. — выбирались каждый раз заново».
Когда, наконец, строители взяли на вооружение методы стан-
дартизации и па основе технико-экономических исследований бы-
ли установлены стандартные ряды на размеры пролетов, шаг ко-
лонн, высоту помещений, унификация конструктивных решений
резко сократила количество их типоразмеров, были составлены
каталоги конструкций и деталей, что позволило организовать их
серийное производство на специализированных предприятиях.
Теперь уже общеизвестно панельное домостроение — здания
монтируются из плоскостных элементов (модуль-панелей1). Пер-
вый четырехэтажный каркасно-панельный жилой дом был по-
строен в Москве в 1948 г. К началу одиннадцатой пятилетки дей-
ствовало около 500 предприятий крупнопанельного домостроения,,
обеспечивая более 50 % всего объема строительства жилых до-
мов [3.6].
Новым2 шагом вперед явился переход на монтаж зданий из
блоков. Объемно-блочное3 домостроение (ОВД) позволило пере-
нести почти все работы по отделке помещений и инженерному обо-
рудованию зданий на специализированные предприятия и полу-
чить такую высокую степень заводской готовности, которая прин-
ципиально недостижима в крупнопанельном домостроении. Строи-
тельство домов из модуль-блоков (блоков полной заводской го-
товности) позволило снизить затраты труда на строительной пло-
щадке в 2—2,5 раза, а суммарные затраты труда — на 10—15 %
по сравнению с крупнопанельным домостроением, до 75-4-80 %
трудовых затрат перенести со строительной площадки в заводские
условия, примерно в три раза сократить сроки строительства
[3.6].
Первый объемно-блочный жилой дом в СССР был построен в
1958 г.
В 1961 г. Госстрой СССР, Союз архитекторов СССР и научно-
техническое общество строительной индустрии провели конкурс на
разработку проектов жилых домов из блоков и конкурс на мето-
ды заводского изготовления самих блоков.
Начиная с 1962 г. опытное ОВД ведется в Москве, Ленингра-
де, Киеве, Минске и других городах. В 1969 г. вышло постанов-
ление Совета Министров СССР «О развитии объемно-блочного до-
мостроения», которое способствовало дальнейшему росту науч-
1 В наземном строительстве «модуль» применяется только в смысле «проект-
ный модуль», а «конструктивные и функциональные модули» (т. е. модуль-
изделия) обозначаются как панели, блоки и т. д.
2 Первые патенты на объемные ячейки домов появились в начале нашего’
столетия (см. ниже), но в условиях технологии того времени считались мало-
перспективными.
3 Оставим на совести авторов это сочетание.
78
ных и проектных работ по проблеме. В эти же годы был создан
Координационный межведомственный совет по ОВД. \
На начало одиннадцатой пятилетки более 50 % жилищногр
строительства обеспечивалось крупнопанельными домами, 7,3 %—’
крупноблочными и объемно-блочными.
В «Основных направлениях экономического и социального
развития СССР на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года» за-
писано увеличить долю строительства крупнопанельных и объ-
емно-блочных жилых домов в общем объеме жилищного строи-
тельства.
Несмотря на то, что многие вопросы унификации деталей и уз-
лов, организации проектирования и специализации изготовле-
ния, кооперации и транспортирования готовых изделий-модулей
решены еще не полностью, наши сегодняшние успехи в жилищ-
ном и промышленном строительстве без модульной системы, от-
крывшей путь индустриализации строительства, были бы немыс-
лимы.
Некоторые итоги. Строительная индустрия имеет: систему мо-
дульной координации, домостроительные комбинаты, предприя-
тия по изготовлению деталей, панелей и модульных блоков раз-
личного назначения полной заводской готовности, каталоги
строительных изделий, из которых на строительных площадках
собираются самые различные здания и сооружения.
В 1980 г. из десяти Ленинских премий за работы в области
техники две были присуждены за разработку и внедрение мо-
дульных методов — комплектно-блочного метода строительства
объектов нефтяной и газовой промышленности и метода комплекс-
ной застройки в Москве на основе системы Единого каталога уни-
фицированных индустриальных изделий1.
ЕДИНАЯ МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА2
Как отмечалось, существуют несколько Единых модульных систем:
на национальном, региональном и международном уровнях
{рис. З.Г).
Между ними сохраняются известные различия, но единство
принципиальных положений по мере увеличения уровня сохра-
няется.
Не ставя задачу детального описания и анализа всех систем—
это для специалистов-строителей, остановимся на общих поло-
жениях действующих модульных систем, ознакомление с которы-
ми, по глубокому убеждению автора, просто необходимо каждо-
му, кто интересуется МФТ.
1 В 1984 г. утверждена целевая программа дальнейшего развития системы
Единого каталога до 1990 г.
2 При написании этого раздела использованы имеющиеся официальные ма-
териалы, а также работы кандидата архитектуры Д. Б. Хазанова, представля-
вшего СССР в Международной модульной группе.
79
Наиболее полно, на наш взгляд, сформулированы цели мо-
дульной координации в стандарте ИСО 2848—74 «Модульная
координация. Основные принципы и правила»:
1Q4-0 '‘950 i960 W
Рис. 3.1. Схема создания модульных систем в строи-
тельстве: Р — установление рекомендаций; СНиП —
установление модульной системы в строительных нор-
мах и правилах; Ст — установление стандартов
«Основная цель модульной координации сводится к содейст-
вию рационализации и индустриализации в строительной про-
мышленности и смежных с ней отраслей посредством стандарти-
зации, обеспечивающей изготовление строительных деталей по
единой производственной шкале и (или) эффективный монтаж
строительных деталей на месте и совершенствующей тем ja-мым
экономику строительства. * 1 2 3 4 5 6 7
Кроме вышесказанного, цели модульной координации следую-
щие:
1) способствовать сотрудничеству между проектировщиками,
строителями, поставщиками и подрядчиками;
2) дать возможность применять строительные конструкции
стандартных размеров для сооружения зданий различных типов;
3) способствовать упрощению подготовки строительных чер-
тежей, а также сделать возможным определение размеров и рас-
положения каждой строительной детали по отношению к другим
деталям и к зданию в целом;
4) предоставить оптимальное число стандартных размерен
строительных деталей;
5) обеспечить взаимозаменяемость таких деталей, независима
от их материала, формы или метода изготовления;
6) обеспечить упрощение операций на рабочих местах путем
рационализации разметки, установки и монтажа строительных де-
талей;
7) обеспечить координацию размеров установок (оснащения
складских элементов, встроенной мебели и т. д.) и остальной ча-
сти здания».
«Современная концепция модульной координации, — пишет
Д. Б. Хазанов [2.5], — связана с условным расчленением прост-
ранства параллельными модульными плоскостями, располагаемы-
ми в направлении трех осей координат на расстояниях, равных
основному модулю Л1= 100 мм, или производным от него укруп-
ненным и дробным модулям».
СТ СЭВ 39—73 предусматривает, что координационные мо-
дульные плоскости (или координационные модульные линии на
плоскости) могут идти и не параллельно друг другу, образуя ко-
соугольную или центрическую систему модульных координат.
Стандарты ИСО пока таких систем координат не предусматри-
вают/
Расстояния между модульными разбивочными осями (Ло, ВОг
Но) принимаются кратными основному модулю М= 100 мм (в стра-
нах, где не применяется метрическая система М = 4 дюйма =
= 101,6 мм).
Кроме основного модуля все модульные системы устанавлива-
ют дробные и укрупненные модули, а также пределы их примене-
ния (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Единый ряд производных модулей в наземном строительстве
< Модули Пределы применения
0,01 м
Дробные 0,02: М
0,05 Af
0,10 М
0,20 М
0,50 М
Основной М— 100мм До 1,2 М
3 М 3,6 М
Укрупнен- 6 7,2 М
ные (муль- 12 М 7,2 М
тимодули) 15 м 12,0 М
30 М 18,0 М
60 М Без ограничений
Важно обратить внимание на положение, сформулированное в
стандарте ИСО 1006—73, «... в соответствии с принципами мо-
дульной координации рабочие размеры всегда отличаются от мо-
дульных размеров строительных деталей на величину швов и до-
81:
пусков. Следовательно, эти размеры никогда не выражаются ок-
ругленным числом модулей, будь то 100 мм или 4 дюйма».
Это положение поясняет рис. 3.2.
<ЖЖ1|ЦН1!!1ННП1ШП^С
1<Н1111111111Ш11111111Н1111>|1<
а
L-o ,
жшшшжжпжжх
I
Рис. 3.2. Категории размеров в мо-
дульной системе:
а—соединение без разделяющих элементов;
б—то же, при конструктивном модульном
размере элемента больше координационного
модульного размера; в—соединение с разде-
ляющим элементом; L —координационный
модульный размер (основной); 4() —коорди-
национный модульный размер (номиналь-
ный размер элемента); /—конструктивный
модульный размер элемента; Д—конструк-
тивный модульный размер конструктивного
интервала; 6—нормированный зазор
Предпочтительные значения координационных модульных
размеров сборных строительных изделий, соответствующие PC
4615—74 «Жилые и общественные здания. Основные положения по
унификации объемно-планировочных и конструктивных решений»
и действующему в СССР Сортаменту строительных элементов жи-
лых и общественных зданий, приведены в табл. 3.2 [2.9].
82
Таблица 3.2
Предпочтительные значения координационных модульных размеров основных ви-
дов сборных строительных изделий заводского изготовления
Параметры Предпочтительные значения, мм
Длина панелей перекрытий, покрытий,
наружных стен, ригелей; высота колонн;
панелей внутренних стен и перегородок
панелей наружных стен однорядной
разрезки
Ширина панелей перекрытий и пок-
рытий
Высота панелей наружных стен по-
лосовой разрезки
Простенки:
высота
ширина
Ширина лестничных маршей
Ширина лестничных площадок
i
Толщина панелей перекрытий и внут-
ренних несущих стен
Размеры сечения колонн
Толщина панелей наружных стен
Лестничные ступени:
нодъемХпроступь
В соответствии с унифицирован-
ными объемно-планировочными па-
раметрами зданий — продольными »
поперечными шагами, высотами эта-
жей
1200; 1500; 2400 (2700); 3000;
(3300); 3600
600; 900; 1200; 1500; 1800; 2100
Равна высоте оконных проемов
Кратна 300
1050; 1200; 1350; 1’500; 1750; 2200
В жилых домах: 1200; 1500; 1800;
2100; 2400; в общественных зданиях,l
1000; 1150; 1300; 1600; 1900
Кратна 20
Кратны 100 или 50
Кратна 50 или 25
150X300 (в жилых домах также
156X300)
Конструктивные размеры отличаются от координационных на
величину швов и допусков.
МОДУЛИ В ЖИЗНИ (некоторые примеры)
В мировой практике определились следующие направления инду-
стриализации строительства:
крупнопанельное — на заводах изготавливаются только пане-
ли:
панельно-блочное — в заводские условия переносится часть
наиболее трудоемких работ по насыщению;
объемно-блочное — на строительной площадке выполняется:
только монтаж блоков1 полной заводской готовности.
Общественные и производственные здания из панелей с ме-
таллическим несущим каркасом или с несущими стенами без кар-
1 В предлагаемой терминологии — из функциональных модулей (жилых,
помещений, лестничных клеток, служебных помещений и т. д.).
83^
каса — стали настолько привычными, что подробно описывать их
нет никакой необходимости.
Объемноблочное домостроение или «дома из кубиков» нача-
лось еще лет 70—80 назад.
Архитекторы дали много предложений по жилым ячейкам —
жилым объемным элементам, построенным на определенном мо-
дуле, из которых могут быть созданы разнообразные сочетания
квартир. В 1931 г. советский архитектор Н. Ладовский выдвинул
идею заводского изготовления жилых ячеек с полным внутренним
оборудованием и мебелью1.
Жилые ячейки фин-
ского архитектора Ау-
лиса Бломстедта за-
проектированы в виде
куба со сторонами око-
/ ло м-
/ Патент на кубиче-
скии элемент со сторо-
нами 2,26 м — проект
«Рок-Роб» получен Ле
Корбюзье в 1950 г.
Возникшая в начале XX столетия идея собирать дома из гото-
вых блоков была зафиксирована патентными службами и ...
признана неперспективной. Как все новое. Впрочем, домострои-
тельных заводов тогда еще не существовало.
Всему миру известны болгарские пансионаты «Русалка», «Ал-
иена» — шедевры мирового курортостроения. Приведем выписки
из специальных журналов по архитектуре и строительству2, соб-
ранные журналистом А. И. Левиковым, с отзывами об «Албене».
«... Новое архитектурное явление ..., отвергнуты рутина и
шаблон, бесстрастное казарменное расположение . . . , полное
единство градостроительной композиции и архитектуры пол-
ная гармония архитектуры со средой и природой... «Албена» дос-
тигла своего крещендо ... ».
А вот слова самого А. И. Левикова: «Это сказано о сооруже-
ниях, построенных индустриальным способом из крупных Пане-
лей». И вот несколько далее: «Оказывается, была борьба. Неко-
торые уверяли, что из крупных панелей получится однообразно,
похоже на стандартные работы новой жилой застройки. Но наш-
лись люди, которые сложили «песню из панелей» ...
Оказывается, можно сочетать красоту и стандарт?!
Повторим вопрос: «Конфликт между человеком и стандартом
останется?»
Г. Б. Борисовский — певец гармонии, но и реалист XX века,
один из тех архитекторов, кто активно искал союза архитектуры и
1 Правда. — 1986. — 28 июня.
2 Литературная газета. — 1977. — № 18.
84
техники, понимая, что базой для этого должен быть союз
красоты и стандарта, писал, отвечая как бы сам себе: «Будь
дан мне талант поэта, я воспел бы современный стандарт
в звонких строфах, полных любви и благодарности. Я пред-
ставил бы его в виде доброго гения, обладающего чудо-
действенной способностью — дорогую вещь сделать дешевой.
Подобно тому, как греческий царь Мидас, если верить легенде,
одним своим прикосновением превращал любую вещь в золотую,
так и стандарт обладает свойством уникальное изделие превра-
щать в массовое, общедоступное. Это больше, чем золото».
Ведь это — своеобразный гимн Стандарту!
Еще в середине 60-х годов, когда шло активное освоение неф-
тяных районов страны, обеспечение ускоренного строительства со-
тен объектов (наземных сооружений газонефтепромыслов, насос-
ных и компрессорных станций — предприятий стоимостью в де-
сятки миллионов рублей) в условиях необжитости Севера потре-
бовало новых решений.
В 1979 г. Ю. П. Баталин опубликовал1 статью с глубоко сим-
воличным названием: «Строить? Только на заводе!», в которой
описал некоторые итоги внедрения комплексно-блочного метода
(так его назвали) — монтаж объектов из изделий высокой степе-
ни технической готовности индустриального изготовления.
Морульный принцип заложен не только в строительстве жилых
или промышленных зданий.
По'условиям эксплуатации радиотелевизионные мачты (или
башни) приходится «привязывать» к местности. Специалистам
ЦНИПИ строительных металлоконструкций Госстроя СССР уда-
лось2 найти те общие элементы — несущие конструкции, которые
есть в каждой мачте и башне, отделить их от индивидуально про-
ектируемых и обеспечить комплектование мачт и башен с разными
характеристиками из предварительно изготовленных в заводских
условиях конструктивных модулей.
Типоразмерные ряды деталей и элементов в мостостроении
обеспечивают монтаж водопропускных сооружений и мостов так
сказать рядового, не уникального, исполнения.
Примеры можно было бы и продолжить. Пожалуй, только еще
один. В 1984 г. всемирно известная американская компания Esso
(или Exxon) перешла к реализации шестилетней программы мо-
дернизации своей гигантской сети бензозаправочных станций, раз-
бросанных по всему миру. Этой работе предшествовал трехлет-
ний архитектурный поиск. В основу инженерных решений положе-
ны гибкая система строительства, полной и частичной модерниза-
ции, возможность планового расширения станций — и все на базе
взаимозаменяемых модулей бензоколонок, навесов, элементов ти-
повых ремонтных мастерских и т. д. В основе дизайна — концеп-
ция визуальной стабильности.
1 ЭКО. — 1979. - №7. - С. 31—42.
2 Андрошин А. Телемачты для всех широт//Правда.— 1977. — 15 дек.
35
Заканчивая эту главу, чрезвычайно, на мой взгляд, важную в
историческом и методологическом аспектах проблемы становления
модульных систем, я хотел бы привлечь внимание к трудностям, с
которыми встретились как архитекторы, так и строители при при-
менении модульного принципа в наземном строительстве, а так-
же к грандиозности решаемых задач при разработке этой проб-
лемы. В работу вовлечено множество специализированных науч-
но-исследовательских и проектных институтов, созданы междуна-
родные научные группы, которые продолжают исследования мо-
дульных систем и конструкций.
Автор стремился дать подробное описание путей становления
модульных систем в строительстве, приведены только отдельные,
наиболее, на наш взгляд, значительные вехи на этом пути. При
этом исходил из предпосылки, что опыт становления модульного
принципа в строительстве, опыт многих тысячелетий и последних
двух десятков лет, должен вдумчиво изучаться всеми, кто стал на
путь МФТ.
Желающим подробнее ознакомиться с теорией и историей вопроса можно
порекомендовать эмоционально написанную книгу Ле Корбюзье «Модулор».
Не могу не упомянуть книгу, недавно вышедшую вторым изданием, о ти-
повом или, как говаривали наши предки, «высочайше опробированием» строи-
тельстве в России в XVIII—VIX веках [3.13]. Будете в Ленинграде, пройдитесь
по 7 и 8, от 13 до 20 линиям Васильевского острова, где почти полностью сох-
ранились старинные здания петровской эпохи, многие из которых строились
согласно проекту «Образцового дома для именитых людей», разработанного еще
в 1717 г. архитектором Ж. Леблоном.
Полезно также ознакомиться с книгами А. А. Тица и Г. Б. Борисовского1.
И если будет возможность — с трактатом «Беседы об архитектуре» Виолле-ле-
Дюка. Каждая страница написанных около полутора веков назад «Бес^д» про-
никнута таким вниманием к экономике строительства, к поискам согласия между
строителями, архитекторами и интересами красоты, гармонии и производства,
что созвучны нашему времени.
И будем помнить слова Виолле-ле-Дюка: «Изучение прошлого необходимо^,
но при условии, чтобы из него выводились скорее принципы, чем формы».
1 См. список литературы к главе 3.
86
ГЛАВА 4,
НАЧАЛА ТЕОРИИ МОДУЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕХНИКИ
Из наблюдений установлять теорию, че-
рез теорию исправлять наблюдения — есть
лучший всех способ к изысканию правды.
Михайло Ломоносов
Все мы помним и часто повторяем знаменитые слова И. Ньютона:
«Нет ничего практичнее хорошей теории».
ТЕОРИЯ (от греч. theoria — исследование), в широком смыс-
ле — комплекс взглядов, представлений, идей, направленных на
истолкование и объяснение какого-либо явления, в более узком и
специальном смысле — высшая, самая развитая форма организа-
ции научного знания, дающая целостное представление о законо-
мерностях и существенных связях определенной области действи-
тельности — объекта данной теории (БСЭ. — Т. 25. — С. 434).
К Сожалению, приходится утверждать, что ни в широком, ни в
узком смысле, целостной теории МФТ пока не существует. Мы
стоим где-то у самых ее истоков: ручеек, которому еще предстоит
стать полноводной рекой.
Теория МФТ как целостная система знаний должна адекватно
отражать в нашем сознании объективную действительность, поз-
воляя глубоко проникнуть в существо феномена «модульное фор-
мирование техники».
Чтобы освещать путь практике теория МФТ должна иметь:
развитый понятийный и концептуальный аппарат;
развитый аппарат идеализации процесса МФТ, обеспечиваю-
щий его познание и описание;
установление связи и общие объективные закономерности про-
цесса МФТ;
разработанные методы согласования параметров модулей в
любой модульной системе;
87
надежные методы определения допустимых множеств (пара-
метрических и типоразмерных рядов) общих элементов-модулей
для одной или пересекающихся модульных систем.
Конечная цель построения теории МФТ — создание аппарата
управления процессом МФТ: выбор критериев оценки функциони-
рования модульных систем, построение оптимизационных моделей
МФТ — функций критериев и ограничений, если размерность за-
дачи позволяет такие модели создать, или поиск путей использо-
вания, других методов принятия решений.
Учитывая, что теория МФТ, как и любая научная теория, свя-
зана с определенными мировоззренческими взглядами и установ-
ками, справедливо говорить о философии МФТ как о науке, отра-
жающей сущность познания чрезвычайно сложного процесса, да-
леко выходящего за рамки одного изделия, одного предприятия^
даже одной отрасли, процесса — да не убоимся масштабов, а прос-
то отдадим им должное, — охватывающего народное хозяйство
страны, всех стран—членов СЭВ, а по большому счету — всех
тех стран, которые хотят с нами торговать.
Концепция МФТ предполагает взгляд на технику как на чрез-
вычайно сложную систему. Одной из важнейших проблем функ-
ционирования таких систем является проблема распределения и
использования ресурсов. От успешного ее решения зависят уро-
вень и темпы повышения народного благосостояния, развитие ма-
териально-технической базы общества, укрепление обороноспособ-
ности и достижение политических и других целей государства.
Успешное решение этой проблемы зависит от множества фак-
торов: политических, экономических, технических, технологиче-
ских и т. п. Для взаимоувязки всевозможных факторов, влияющих
на принятие решений, необходимо использовать научные методы
прогнозирования и планирования.
«ДЕРЕВО ЦЕЛЕЙ» МОДУЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИКИ
Применяемые в настоящее время за рубежом и у нас в стране ме-
тоды прогнозирования и планирования используют системно-про-
граммный принцип подготовки исходных данных для принятия ре-
шений по распределению и использованию ресурсов, позволяющих
снизить неопределенность в процессе планирования и готовить ин-
формацию для руководства с максимально полным учетом различ-
ных факторов.
Селективный метод прогнозирования и перспективного плани-
рования (СМП) используется для решения одной из важнейших
задач комплексного планирования науки — оптимального рас-
пределения ресурсов между программами. В основу СМП поло-
жен целевой подход, позволяющий подчинить генеральным целям
различные аспекты деятельности, направленный на достижение
этих целей. В СМП используются элементы широко применяемых
систем прогнозирования и планирования: ПАТТЕРН, ПЕРТ —
время, ПЕРТ — стоимость, а также математические методы обра-
зе
ботки экспертных оценок. Особенность СМИ состоит в том, что он
может быть применен для составления прогнозов развития отрас-
ли, подотрасли, научно-технических направлений и т. д.
’ Для реализации метода необходимо выполнить следующие ра-
боты:
разработка сценария будущего развития проблемы;
определение уровней;
построение дерева целей;
аспектная оценка условий и критериев;
определение коэффициентов относительной важности, взаим-
ной полезности и состояния разработки и сроков;
обработка информации;
анализ и оценка состояния проблемы на данный момент вре-
мени.
Разработку сценария
производят высококвали-
фицированные ученые-эк-
сперты на основе анали-
за имеющейся информа-
ции по проблеме, а так-
же на основе собственной
интуиции. В сценарий
включают разделы: опи-
сание’ генеральной цели; ,,—
анализ и прогноз основ-
ных областей применения
продукции данного вида; соотношение между возможностями про-
изводства и потребностями народного хозяйства по выпуску та-
кой продукции; выводы о путях достижения генеральной цели.
Сценарий должен быть разработан так, чтобы достаточно ясно
раскрыть генеральную цель производства с точки зрения полити-
ческих, национальных, научно-исследовательских, научно-техни-
ческих задач на прогнозируемый период.
Сценарий содержит информацию, с помощью которой прово-
дится вся дальнейшая работа, и является основным документом
для составления «дерева целей».
Иерархическое «дерево целей» для оценки относительной важ-
ности всех входящих в него элементов строится сверху вниз исхо-
дя из сценария, поэтапно, уровень за уровнем так, чтобы меро-
приятия последующего уровня обеспечивали задачи предыдуще-
го. «Дерево целей» строится на логической основе специалистами,
привлекаемыми для его составления. По мере перехода от обще-
политических задач к научным, а затем к научно-техническим за-
дачам профиль специалистов-составителей меняется.
Отличительной особенностью используемой методики являет-
ся заложенная в ней возможность динамической корректировки
планов научно-исследовательской работы. Методика позволяет
учесть влияние изменения или стратегической обстановки на важ-
ность и сроки выполнения отдельных заданий, на разработку но-
89
вых функциональных систем, на повышение технического уровня
соответствующей отрасли промышленности путем систематическо-
го ввода в модель данных и экспертных оценок. Таким же образом
учитываются выдающиеся достижения науки, появившиеся после
утверждения плана. Это преимущество методики дает возмож-
ность активно влиять на тематику, направления и сроки проведе-
ния научно-исследовательских работ.
В качестве примера построения «дерева целей» приведем «де-
рево целей» модульного судостроения1.
Разработчики2 системы «Модуль» на основе глобальной цели
народного хозяйства — развития социалистической экономики —
оценили области интересов одной из отраслей народного хозяйст-
ва — судостроения. Для составления «дерева целей» был разра-
ботан состав уровней (табл. 4.1) и дано их определение. Содержа-
ние каждого уровня является определяющим при разработке сос-
тава элементов, принадлежащих данному уровню.
Таблица 4.1
Состав и характеристика уровней «дерева целей»
Уровень Наименование Содержание
0 Цель Определяет национальные интересы страны
А Направления Основные области национальных и оборонных Интересов правительства СССР в обеспечении цели i
Б Концепции Тактические задачи, которые необходимо ре- шить для обеспечения направлений, указанных на уровне А
В Проблемы Научные проблемы, вытекающие из научно- прикладного характера исследуемого объекта
Г Области ис- следования Теоретическая и практическая области иссле- дования для реализации проблемы, сформулиро- ванной на уровне В
Д Функциональ- ные системы Системы строго функционального назначения^ нуждающиеся в разработке или совершенствова- нии для исследования каждой отдельно взятой области
Е Задачи Функциональные задачи, на решение которых разбивается каждая функциональная система. Решение задачи определяется входной или вы- ходной информацией, а также алгоритмом (ме- тодами) решения этой задачи
1 Другие примеры «дерева целей» МФТ автору найти не удалось.
2 «Дерево целей» модульного судостроения разработано в 1980 г. в Ле-
нинградском кораблестроительном институте с участием канд. техн, наук
Т. И. Меламуд, канд. техн, наук В. П. Доброленского, канд. техн, наук
Л. Н. Ивановой под руководством автора этой книги.
90
Продолжение
Уровень Наименование Содержание
ж Технические Технические проработки, представляющие науч-
решения но-техническое воплощение задач уровня Е
3 Работы Детализация каждой задачи в разрезе научно- исследовательских и опытно-конструкторских ра- бот
Рассматриваемое «дерево целей» системы «Модуль» состоит
из девяти уровней и является усеченным, так как в нем рассматри-
ваются задачи, обеспечивающие решение только одной пробле-
мы — модульного судостроения. «Оборванные» ветви «дерева»
должны быть расписаны при детальном изучении соответствующих
вопросов.
Самый верхний уровень «дерева» формирует цель — обеспече-
ние народного хозяйства транспортными, промысловыми судами
технического флота (рис. 4.1).
Число элементов при переходе от уровня к уровню увеличива-
ется. Совокупность элементов нижнего уровня «дерева целей»
составляет несколько сотен элементов и представляет все научно-
исследовательские и опытно-конструкторские работы, выполнение
которых автоматически приведет к реализации каждого вышестоя-
щего уровня и обеспечит достижение цели.
Дальнейшая оценка элементов «дерева целей» и обработка ин-
формации являются основой для составления долгосрочных пла-
нов.
Разработчики «дерева целей» должны учитывать только те
факторы и данные, которые требуют внимания руководителей, при-
нимающих решения. Из рассмотрения можно исключить все, что,
по мнению специалистов, в достаточной мере обеспечено промыш-
ленностью и наукой. «Дерево целей» может быть подразделено на
три части соответственно характеру целей, указанных на каждом
уровне «дерева» (см. рис. 4.1), отражающие техническую полити-
ку государства в данной области, научные задачи и технические
разработки.
Остановимся на существе других проблем МФТ.
ОСОБЕННОСТИ МОДУЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектирование как управляемый процесс рассмотрено в главе
1. Но ведь очевидно, что должно быть какое-то отличие между
индивидуальным проектированием изделий и Т-систем и проекти-
рованием Т-систем на модульном принципе.
Основное отличие я вижу в следующем.
Индивидуальное проектирование — проектант, строго следуя
техническому заданию (ТЗ) и располагая алгоритмом проекти-
рования (правилами, нормами, а также ограничениями в виде тре-
91
Цепь
Направления
Концепции
Проблемы
Области
Задачи
Работы
Функциональные
системы
Рис, 4.1. «Дерево целей» модульного судостроения:
С—общесудовые системы; У—устройства; СЭК—судовой энергетический комплекс; СП— судовые помещении
бований различных как национальных организаций, так и между-
народных конвенций, требованиями ГОСТ, СТ СЭВ и ИСО),
вырабатывает собственную концепцию Т-системы. В зависимости
от масштабности — сложности системы таким проектантом будет
генеральный конструктор, главный конструктор или просто на-
чальник проектного отдела. Дальше определяются основные пара-
метры системы, ведутся необходимые НИР и ОКР, разрабатыва-
ются группами специалистов подсистемы этой общей Т-системы.
Где-то в конце цепочки стоят технологи: начинается технологиче-
ская подготовка производства.
Модульное проектирование — проектант так же, как и при ин-
дивидуальном проектировании, строго следует ТЗ и располагает
алгоритмом, но вырабатывает систему модуль-изделий: конст-
руктивных (КМ) и функциональных (ФМ) модулей, из которых
и происходит формирование заданной Т-системы.
Я считаю, что необходимость располагать заранее набором КМ
и ФМ и есть основное отличие модульного проектирования
от индивидуального.
/Фожно ли при таком подходе точно обеспечить требования ТЗ?
В частном случае можно, а в общем, т. е. как правило, — нельзя.
Однако хорошо известно, что и при индивидуальном проекти-
ровании, не происходит удовлетворения требуемым ТЗ и люби-
мым заказчиками «круглым» цифрам. Это утверждение справедли-
во даже если проектирование ведется на основе построения стро-
гой оптимизационной математической модели проектируемого
объекта.
Позволю напомнить слова Е. С. Вентцель: «... результатами
математического исследования должно быть не однозначное ука-
зание одного-единственного «оптимального» решения, а целая
гамма количественных показателей, имеющих отношение к вы-
бору решения ...
Математические методы должны помогать людям, принимаю-
щим решения, но не пытаться заменить их ... » [4.8].
При модульном проектировании заказчику приходится счи-
таться с дискретностью параметров КМ и ФМ, вводимых в модель
проектирования, и рассматривать ряд приемлемых компромисс-
ных решений, при которых сформированная Т-система не отвеча-
ет точно техническому заданию, не является строго оптимальной
для определенного условия, но обеспечивает минимальные потери
в диапазоне условий, определяемых — подчеркнем это обстоятель-
ство — ограничениями более высоких иерархий, куда рассматри-
ваемая Т-система входит как подсистема.
Здесь хотелось бы обратить серьезное внимание на укоренив-
шееся в проектировании явление, которое можно назвать «пара-
доксом проектирования»: параметры Т-системы, полученные точ-
ными методами оптимизации, часто на основе малодостоверных
данных (малая точность нагрузки сооружений, неопределенность
в использовании — для транспортных систем, сильная изменчи-
вость эксплуатационно-экономических показателей и т. д.) в даль-
9Э
лейшем рассматриваются как абсолютно неколебимые, возмож-
ность отступления от них даже не обсуждается.
Заказчику предстоит решать, может ли он отступить от перво-
начального ТЗ исходя «из пользы общества» или он должен от-
стаивать «свои» интересы.
Различие между индивидуальным и модульным проектировани-
ем графически представлено на рис. 4.2.
Рис. 4-2. Принципиальное различие между индивидуальным проектирова-
нием 7-системы и проектированием на основе концепции МФТ:
/—«Условия ТЗ удовлетворяются»; 2—«Возможна ли корректировка ТЗ?»
А что же делают технологи при модульном проектировании?
Их задачи меняются коренным образом. Они должны стать экспер-
тами технологичности принимаемых решений.
Глубоко убежден, что при соответствующей организации про-
ектирования и при должном стимулировании проектантов никако-
го диктата не потребуется. Будет функционировать союз едино-
мышленников, одинаково заинтересованных в получении наилуч-
шего технического решения, обеспечивающего заданный набор по-
требительских свойств — заданное качество и возможно высокую
производственную и эксплуатационную технологичность.
НЕКОТОРЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ ТИПОРАЗМЕРНЫХ
РЯДОВ МОДУЛЬ-ЭЛЕМЕНТОВ
В литературе практически не встречаются серьезные исследова-
ния по теории модульного проектирования 7-систем. Многократ-
но только подчеркивается необходимость создания такой теории.
94
Согласившись, что модульное проектирование предполагает
наличие набора конструктивных и функциональных модулей, при-
ходим к пониманию необходимости располагать методами фор-
мирования таких наборов — типоразмерных рядов.
Для создания набора КМ и ФМ необходимо в первую очередь,
выделить такие составляющие Т-системы, которые бы:
содержали наибольшие резервы снижения стоимости при их
проектировании и постройке в модульном варианте;
Рис. 4.3. Пути разработки рядов КМ и ФМ
были наиболее пригодны для создания типовых технологиче-
ски и конструктивно законченных конструкций, узлов и т. д.;
являлись наиболее стабильными.
Имеющийся опыт позволяет назвать следующие пути создания
КМиФМ (рис. 4.3).
Отбор общих модуль-элементов на основе анализа
сложившихся Т-систем:
1) на основе унификации. Метод давно и хорошо известный,,
использующий статистический анализ применяемости: наиболее
часто встречающиеся в «старых» Т-системах одинаковые общие
элементы считаются настолько хорошо себя зарекомендовавшими,
что их (общие элементы) можно рассматривать как модули и сме-
ло вводить в «новые» Т-системы;
2) на основе теории преемственности. Много и плодотворно ра-
ботающий в этой области Ю. Д. Амиров формулирует следующие
основные принципы теории преемственности [1.3, с. 111—112]:
принцип единства изменяемости и повторяемости элементов
производства — любая Т-система существует и развивается в дна-
95
лектическом единстве и взаимодействии изменяющихся (Un) и
повторяемых (Un) элементов
T=T(Utt, Un),
а, следовательно, и должна оцениваться только комплексно, с по-
мощью двух критериев — новизны системы и повторяемости сос-
тавляющих ее элементов (подсистем), их связей и отношений;
принцип обязательности учета достижений науки, техники и
производства, что предусматривает обязательное использование
в «новых» Т-системах «старых» решений, наиболее прогрессивных,
всесторонне отработанных по свойствам надежности и техноло-
гичности и составляющих научно-технический потенциал общест-
ва;
принцип оптимальной преемственности элементов производ-
ства — в конкретно-исторических условиях развития производст-
ва для производственных (технических, организационных и в це-
лом технологических) систем существуют наиболее целесообраз-
ные — с точки зрения максимального общественно-полезного эф-
фекта на единицу производственных затрат — пропорции изменя-
ющихся и повторяемых элементов, образующих эти системы
Т((/иЛп)->ех1г; (4.1)
принцип взаимозаменяемости элементов производства — лю-
бое совершенствование производства, т. е. замена изменяющихся
элементов 0тИ в Т-системах в процессе их модернизации возмож-
на, если усовершенствованные элементы (ии) ус по ряду своих
параметров (присоединительные и установочные размеры, напря-
жение тока, давление пара и т. д.) будут или полностью совпадать,
или лежать в пределах допустимых отклонений с соответствующи-
ми параметрами заменяемых элементов (Г7И ) ?а:г1; ’
на основе упорядочения структуры методами многомерной
классификации (методами кластерного анализа). Помятуя о том,
что состояние объекта может быть охарактеризовано (описано)
многомерным вектором
Х^=^, . ____ (4.2)
а состояние Т-системы — конечным набором X igj (g=l, N):
иИ=(Ха,...,Х^,...,Х1^, (4.3)
можно произвести классификацию, т. е. разбиение конечного про-
странства Utj на однородные группы (классы, кластеры,,таксо-
ны — это все идентичные понятия) по параметрам c/vp так, чтобы
в каждом классе А{ (n-мерном пространстве изменения независи-
мых переменных — параметров dv, где у=1, п), оказалось объек-
тов не менее
Uftd с Utj (4.4)
при условии
S S ай? =1/(; и [Цз -dfi . )/dri (4.5)
. k i] 4 LX l!max ‘•inin /z *'cp J
Величина R задается, например, 5, 10, 15 %.
96
Всего в А к будет NK точек1. Естественно предположить, что
геометрическая близость точек в этом пространстве означает бли-
зость их физических состояний, их однородность. Ясно, что ви-
зуальное геометрическое их разделение можно произвести лишь
при п=2.
Подробно постановка задачи разбиения множества объектов
«а однородные классы для целей МФТ рассматривается в [4.6].
Покажем возможность применения кластерного анализа на
простом примере двухмерной классификации, используя работу
[4-12], в которой выполняется классификация множества судовых
помещений.
Задача ставится следующим образом.
Пусть имеется N объектов ..., Xg,..., Хы , каждый g-й
объект характеризуется шириной rft-p=i — bg , длиной d/₽=2 — lg
и частотой mg. Таким образом, исходная информация представ-
ляет собой матрицу размерности #ХЗ.
Множество объектов интерпретируется (как статистический ряд
наблюдений над двумерной генеральной совокупностью, в котором
значение (bg, lg) встречается mgраз. Предположено, что гене-
ральная совокупность характеризуется плотностью f(b, I), пред-
ставляющей собой мультимодальное распределение.
Предварительное разбиение на классы (кластеры) произво-
дится путем нахождения мод функции плотности Мо. По оценке
[11] такой подход более точен по сравнению с эвристическими ме-
тодами кластеризации и приводит к устойчивым классам. Облас-
ти изменения каждой переменной разбиваются на интервалы
ДМ«=1,<7) и Л/8(8=1,/>). (4.6)
Интервалы берутся разной длины, они принимаются таким обра-
зом, чтобы максимальное отклонение границ интервала от его се-
редины (рис. 4.4) не превышало
/ а Д£ \ / 6 Д/х \
2(б0+2Д&а—2 l0+SAls—
\ 1 Z / \ 1 А /
где принимается в процентах, например, 10 %, 15 % и т. д.
Далее подсчитывается число наблюдений, попавших в каждый
прямоугольник Да5 со сторонами (5a_i, ) и (Z s-i, k ), при
этом —•&д—1 —= AbQ. и 1 = AZs •
Если обозначить
11, если Xgc Ааь
6а6( 0, если Xge£ Д«8,
(4-8)
’ Каждая точка отражает л-мерный вектор параметров. Обозначено п —
количество параметров (из общего количества л), по которым производится
классификация.
4 Зак. 1245
97
то число объектов, попавших в прямоугольник , равно
_ N
NaS2 ^aSg,
(4.9)
Рис. 4.4. Разбиение области переменных (/s , &a ) на
интервалы:
а—построение классов в первом приближении; б—построение
классов во втором приближении; +—центр тяжести класса
а общее число наблюдений в этом прямоугольнике равно
w
S m„easg— Sm . (4.10)
g=i s
Авторы задаются некоторым пороговым числом Мо и считают,,
что прямоугольники, в которых Мае >Ж являются кластерами.
Таким образом, первичное разбиение дает возможность опреде-
лить классы Ааб в виде непересекающихся прямоугольников. Име-
ется в виду, что в кластер А попали объекты Xgc координатами
ba-\ <bg^b« и lb-\<lg <Zs . Общее число попавших в Ааб наб-
людений равно Mas.
98
Центры тяжести кластеров:
~(П 1 -(в 1
Highg&alg И /аб == X fflglg&atg-
(4.Н)
Разбиение во втором приближении производится, принимая
&76(1), I ~5(1)за центры возможных новых классов, наибольшее откло-
нение границ которых от нового центра опять не превышает 7?.
Итерационный процесс продолжается до тех пор, пока не бу-
дут образованы устойчивые классы.
Меняя и Mq, получают различные разбиения на классы, при-
чем с убыванием R и Л40 число классов возрастает.
Заметим, что при использовании такой процедуры классы пе-
ресекаются.
Предложенный алгоритм реализован в виде программы для
ЭВМ ЕС 1020.
Численный эксперимент с объемом выборки 11018 единиц судо-
вых помещений (с учетом повторяемости судовых помещений в
каждом типоразмере) позволил авторам получить в первом приб-
лижении при R = 15 % 36 кластеров.
В табл. 4.2 включены те кластеры, которые содержат количест-
во судовых помещений не менее 5 % объема всей выборки.
!
Т аб а 4.2
Пример разбиения судовых помещений на кластеры
{первое приближение)
Номер кластера Координаты центра кластера 1<Ь, мм Массив класте- ра Af, ед. Процент от об- щей выборки
14 2099X2666 5 634 5,75
15 2634X2798 7 831 7,54
20 2253X3409 7 1406 12,75
21 2603X3486 7 1736 15,76
22 3307X3731 12 1354 12,29
26 2262X4273 9 2295 20,83
27 2713X4516 12 1746 15,85
28 3364X4365 14 1545 14,02
30 5960X4061 24 723 6,56
33 2643X5424 14 922 8,37
Описанный алгоритм позволяет получить ориентировочные зна-
чения наиболее представительных размеров судовых помещений и
частоты их появления. Разумеется, полученные размеры должны
быть откорректированы (второе приближение) с учетом ряда до-
полнительных ограничений, например, с учетом обязательной
кратности этих размеров линейному проектному модулю М= 100
(см. гл. 5).
Проектирование КМ и ФМ на основе функционально-стоимост-
ного анализа. Функционально-стоимостной анализ (ФСА) — это
метод системного исследования объекта (изделия, процесса, струк-
4* 99
туры), направленный на повышение эффективности использования
материальных и трудовых ресурсов.
Важнейшими принципами ФСА названы:
функциональный подход, предполагающий рассмотрение функ-
ций объекта и его элементов с целью наиболее полного удовлет-
ворения заданных требований и обеспечения эффективных путей
их реализации;
народнохозяйственный подход к оценке потребительских
свойств и затрат на разработку, производство и использование-
объекта;
системный подход, означающий рассмотрение объекта как
элемента системы более высокого порядка и как системы, состоя-
щей из взаимосвязанных элементов;
принцип соответствия полезности функций затратам на их
осуществление;
принцип коллективного творчества, предусматривающий ис-
пользование методов поиска и формирования технических реше-
ний, а также методов качественной и количественной оценок ва-
риантов решений.
Убежден, что функциональный и системный подход к созданию
объекта, народнохозяйственная оценка полезности функций и
т. д., составляющие сущность ФСА, как нельзя лучше подходит
именно к разработке системы КМ и ФМ.
Ведь все выше рассмотренные методы: унификация, преемст-
венность,. классификация — по сути дела разновидности той же
унификации, — все эти методы позволяют только уменьшить раз-
нообразие «старых», сложившихся Т-систем, повысить их, одно-
родность, не меняя потребительских качеств модулей. I
Прямое проектирование набора КМ и ФМ на основе ФСА пред-
ставляется более активным, позволяет обеспечивать высокое ка-
чество модулей, создает свободу выбора в рамках заданного пове-
дения новых Т-систем, дает возможность целенаправленнее ре-
шать задачу минимизации числа внешних связей модулей — той
основы вычленения части из целого, на которой и формируются
КМ и ФМ.
Я полагаю излишним излагать здесь теорию построения пара-
метрических рядов.
К настоящему времени накоплен довольно большой опыт прак-
тического использования серьезных работ в этой области.
Кроме того, имеется система государственных стандартов груп-
пы 18: «Количественные методы оптимизации параметров объек-
тов стандартизации», в которой эта проблема рассмотрена про-
фессионально.
Схема разработки рядов КМ (и ФМ) представлена на рис. 4.5.
Здесь учтено положение о том, что ряды КМ и ФМ должны закла-
дываться в базу данных систем автоматизированного проектиро-
вания Г-систем (САПР).
100
Отмечалось, что все убыстряющееся моральное старение Т-сис-
темы можно компенсировать не заменой системы в целом, а заме-
ной отдельных ее элементов.
Для обеспечения реализации этого направления необходимо
уже при проектировании Т-системы заложить, как пишет В. Пар-
фенов1, «генетические» предпосылки ее модернизации: ведь не-
сущие конструкции, фундаменты, станины, корпуса и т. д. служат
Рис. 4.5. Схема формирования группы стандартов КМ:
/—правила проектирования Г-системы, нормы прочности, нор*
мы эксплуатации, требования технологичности и др.; 2—опре-
деляющие параметры Г-системы, сортаменты на материалы
и пр.; 5—ряды стандартных установочных и присоединитель-
ных размеров
долго и, главное, не устаревают морально, а рабочие органы и
подсистемы управления стареют очень быстро. Вот их и надо про-
ектировать в виде КМ и ФМ, предусматривая быструю и «безбо-
лезненную» (никаких ломок, подгонок и переделок) смену КМ и.
ФМ при модернизации (рис. 4.6).
Во многих Т-системах, например, таких как судно, самолет, pas
кета и другие, очень важно, чтобы некоторые координаты центра
тяжести этих систем находились в определенных, обусловленных
особенностями эксплуатации, пределах. Отсюда — требование к,
положению центра тяжести КМ и ФМ в случае замены модулей
при ремонте или модернизации. И естественное требование к сов-
падению установочных и присоединительных размеров исходных
и .заменяющих (модернизированных) модулей. Именно на огра-
ничение 3 (см. рис. 4.5) необходимо еще раз обратить внимание.
Обеспечение действия этого ограничения не только повышает еди-.
нообразие структуры многих, функционально довольно далеких
друг от друга Т-систем, что важно при их проектировании и изго-
товлении, но и существенно облегчает эксплуатацию.
1 Парфенов В. Этот сложный мир машин//Правда. — 1984. —19 ноября.
101
Действительно, все, кто сталкивается с ремонтом или модерни-
зацией Т-систем, не могут не видеть технической несообразности:
почти любая замена оборудования и механизмов связана с пере-
делкой креплений, щитов, фундаментов и т. п. и таким объемом
сопутствующих работ, которые во много раз превышают объем
работ по собственно замене оборудования и механизмов.
Понимают ли, что так не должно быть? Разумеется.
Рис, 4.6. Требования к формированию КМ и ФМ в
случае модернизации Т-систем
«При всех наших новых постройках мы должны прежде всего
проводить в жизнь идею типизации настолько полно, насколько
позволяют наличные ресурсы и производственно-технические воз-
можности. Котлы, насосы всех видов и систем, конденсаторы, по-
догреватели воды и нефти, испарители, всякого рода арматура во-
допроводных и прочих систем должны быть типовыми.
Естественным завершением системы типизации изделий, меха-
низмов и соединений являются последующая стандартизация
размеров (разрядка моя — А.В.) веса, мощности, производи-
тельности и т. д. с целью ограничения разнообразия ассортимен-
та, облегчения производства и замены отдельных деталей и снаб-
жения запасными частями и т. д.
Особенно важная роль заключается в облегчении запасных
частей, в достижении их взаимозаменяемости.
В вопросе о размерах арматуры и трубопроводов .. . конструк-
торы не привыкли стесняться. Поэтому встречаются такие разме-
ры диаметров: 9, 10, 11, 12, 13, 15, 19, 22, 25, 27 и т. д.
Такая точность в расчетах, кроме вреда в производстве и эксп-
луатации, ничего не дает ...» [4.10].
102
Это написано в 1930 г. работниками Бюро стандартизации Уп-
равления ВМС РККА.
К сожалению, это положение распространяется и не только на.
судостроение...
В 1976—1977 гг. Ленинградский кораблестроительный инсти-
тут проводил экспертную оценку некоторых аспектов комплекс-
ной стандартизации в судостроении [4.5].
Среди вопросов был и такой: «Как Вы смотрите на возмож-
ность установления стандартных установочных и присоединитель-
ных размеров механизмов, приборов и т. д.?>
Из предлагаемых ответов ( 1) сделать невозможно; 2) возмож-
но, но не нужно; 3) необходимы ГОСТы; 4) необходимы стандар-
ты СЭВ; 5) необходимы стандарты ИСО) первые два не были
признаны вообще, а подавляющее большинство экспертов приня-
ли четвертый и пятый ответы.
Таким образом видно, что ставится этот вопрос давно..
Необходимо его решать! Причем технических проблем в ре-
шении этого вопроса нет. Понимая трудность организационных
проблем, можно предложить поэтапное их решение:
разработать стандарт «Установочные и присоединительные раз-,
меры». Включить ограниченное количество размеров, шага и т. д.,
не поддаваясь влиянию ведомственных интересов;
постепенно, не требуя немедленной переделки конструкций и
изменения размеров выпускаемой техники, внедрять стандарт,
распространяя его требования только на проектируемые и вновь
осваиваемые изделия.
Итак, одной из самых неотложных задач МФТ следует считать
разработку рядов установочных и присоединительных размеров
механизмов, приборов и т. д. Ряды эти должны строиться на ос-
нове известных методов согласования размеров и параметров и
должны быть общими для всего устанавливаемого оборудования,
а сами стандарты — иметь статус стандартов СЭВ и ИСО.
МЕТОДЫ ВЗАИМНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РАЗМЕРОВ
Одно из условий МФТ — обеспечение принципа согласования раз-
меров и параметров модуль-изделий в системе как по горизонта-
ли — на одном уровне, так и по вертикали — на различных уров-
нях иерархической структуры.
Все известные системы согласования параметров строятся на
следующих принципах:
пропорциональности — параметры изделия пропорциональны
одному, считающемуся главным1;
аддитивности (от лат. additivus — прибавляемый, полученный
путем сложения) — параметры изделия укладываются в ряды чи-
сел, образуемых путем последовательного сложения;
1 Под изделием мы понимаем механизм, деталь, конструкцию — словом,
любое сооружение. Проектирование на принципе пропорциональности часто
называют проектированием по системе относительных размеров.
103
мультипликативности (от лат. multiplicus — умножаемый, по-
лучаемый путем умножения) — параметры изделия укладываются
в ряды чисел, образуемых путем умножения на постоянный мно-
житель.
Описанию различных систем согласования посвящено много
работ. Остановимся на основных системах согласования.
Система относительных размеров основана на предположении,
что все размеры любой детали, конструкции или сооружения не
•независимы друг от друга, а связаны некоторыми функциональны-
ми зависимостями. Отсюда — возможность выражать все разме-
ры в зависимости от одного, считающегося главным, размера или
параметра (принимать все размеры пропорционально главному).
Система относительных размеров использовалась при изготов-
лении различных механизмов, например, при изготовлении боевых
•катапульт еще за два тысячелетия до нашей эры. В середине
•XIX века, благодаря работам немецкого профессора Родтенбахе-
ра, эта система получила большое распространение. Полученные
им простые зависимости, по которым в функции от одного, а иног-
да и двух параметров, принятых за основные, можно легко опреде-
лять все размеры механизмов того времени, оказались удобными
и, главное, доступными для лиц низкой квалификации.
Метод относительных размеров для проектирования сохранял-
ся в разных вариантах и в разных отраслях довольно долго.
Однако прогресс техники, вызвавший появление новых мате-
риалов, неизмеримо более сложных сооружений (машин, судов и
т. д.), прогресс науки, обеспечивший возможность достаточно точ-
ных расчетов элементов сооружений и изделий привели к отмира-
нию этого метода согласования параметров.
Система относительных размеров сейчас применяется при
стандартизации простейших деталей (например, гаек), некоторых
инструментов.
Аддитивные системы согласования и координации параметров
используют различные ряды чисел, образованные путем сложения.
Рассмотрим некоторые примеры аддитивных систем согласо-
вания.
Ряд золотого сечения (золотой ряд) — последова-
тельная система чисел, подчиняющихся следующему закону:
О i ____ О i 1
ai + l + ai \
(4.12)
Гармоническое деление отрезка золотым сечением было изве-
стно в глубокой древности1 и не исключено, что ряд золотого се-
чения можно назвать первым, придуманным человечеством для
согласования параметров. Впрочем, не придуманным, а просто по-
заимствованным у Ее Величества Природы!
1 Современная математика называет золотое сечение делением в крайнем и
среднем отношении.
104
Числа Фибоначчи — ряд чисел, подчиняющихся следу-
ющей закономерности:
«« =a.--i+«f-2, ' (4.13)
т. е. каждое число этого ряда равно сумме двух предыдущих чи»
сел. Значение ao=0i = l-
Цельночисловой ряд Фибоначчи: 1; 2; 3; 5; 8; 13; 21; 34; 55;*
89; 144 и т. д. Числа этого ряда сначала растут очень медленно, но
затем их рост становится стремительным. Для f=20 а >10000.
Большинство членов этого ряда не кратны друг другу, что, безус-
ловно, надо рассматривать как сдерживающий фактор, затрудня-
ющий применение этого ряда для целей согласования параметров.
Модульные системы. В простейшем виде проектный
линейный модуль М выступает как разность арифметической прог-
рессии, образуемой рядом чисел ai, ..., di а . Любой
член этого ряда может быть получен по формуле
at =^+Л1(^1). (4.14)
Как известно, ряды, построенные по арифметической прогрес-
сии, являются относительно правильными: разреженность значе-
ний в зоне малых величин и сгущенность их в зоне больших вели-
чин, хотя разность (интервал) значений двух соседних членов и
остается постоянной. Применение метода согласования парамет-
ров на основе арифметической прогрессии приведен к увеличе-
нию количества больших типоразмеров по сравнению с количест-
вом малых типоразмеров. Поэтому чаще применяются студенча-
то-арифметические ряды, в которых разность прогрессии является
постоянной только для участка ряда.
Модульная система, построенная по ступенчато-арифметиче-
ской прогрессии, становится двухмодульной, трехмодульной и т. д.
Такие системы обладают большой композиционной маневрен-
ностью.
Подробное возникновение, становление и развитие модульной
системы в строительстве рассмотрено в главе 3.
Система предпочтительных чисел. Аддитивный
ряд предпочтительных чисел (АРПЧ) сочетает преимущества
(для стандартизации сборных сооружений) модульной системы,
построенной на кратности величин, с золотым рядом, в котором
используется то его свойство, что каждый член ряда, начиная с
третьего, может быть представлен в виде суммы некоторого коли-
чества первых и вторых «2 членов. Величины и п2 должны
быть связаны по закону золотого сечения.
Таким образом, на базе всего двух модулей (понимая под
ai = Afi и fl2=(M2), из которых один может быть выбран произволь-
но, т. е. исходя из функциональных и конструктивно-технологиче-
ских требований, а второй определяется как последовательный
член золотого ряда, возможно составление ряда предпочтительных
105
чисел, являющегося основой для координации и согласования па-
раметров.
Автор работы [3.15] доказывает целесообразность перехода на
такую систему взаимосвязанных двух модулей в строительстве
жилых зданий, подчеркивая необходимость последовательного
применения системы для определения величин, начиная с оборудо-
вания и мебели и кончая домом и жилым комплексом. В качестве
примера рассматривается АРПЧ при = 70 и Л42= 100.
«Модулор» (иногда — «Модулёр» или «Модулер») — ряд
чисел, построенный по закону золотого сечения и одновременно
отражающий пропорции человеческой фигуры. Автор «Модуло-
ра» — всемирно известный французский архитектор и теоретик ар-
хитектуры Ле Корбюзье.
В 1909—1910 гг. Шарль Эдуард начал работать над своей
.шкалой размеров, будучи еще мало известным художником-само-
учкой Шарлем Жаннере.
К середине 40-х годов окончательно сформировалась система
пропорциональных величин1, появились само название «Модулор»
и широко теперь известная эмблема — стилизованное изображе-
ние мужской фигуры с поднятой рукой и двумя шкалами разме-
ров — «красный» ряд и «синий» ряд. Величины второго ряда рав-
.ыы удвоенным величинам первого:
кКраснАй» ряд 6 Ю 16 27 43 70 113 1832
«Синий» ряд 8 13 20 33 53 86 140 226
Сам Ле Корбюзье рассматривает «Модулор», как «... рабочий
цнструмент, целый диапазон числовых размеров, которыми можно
пользоваться для проектирования ... изделий массового промыш-
ленного производства, а также для обеспечения единства крупных
архитектурных композиций» и считает, что этот инструмент дол-
жен лежать на чертежном столе рядом с карандашом, рейсшиной
и угольником.
Альберт Эйнштейн в переписке с Ле Корбюзье так отзывается
о «Модулоре»: «Это гамма пропорций, которая делает плохое
трудным и хорошее легко достижимым» [2.5, с. 54].
Мультипликативные системы согласования. Под мультипли-
кативными системами согласования и координации параметров по-
нимают системы, в которых размеры и параметры укладываются в
ряды чисел, кратных постоянному множителю.
Такие системы основаны на использовании геометрических
прогрессий, в которых любой (i-й) член ряда a z определяется по
формуле
1 Система «Модулор» запатентована во Франции в 1945 г.
2 При условном росте человека, равном 6 футам. Первоначально рост был
принят равным 175 см и затем увеличен, чтобы иметь возможность получить
ряды «Модулора» как в сантиметрах, так и в дюймах. Интересное совпадение:
японские зодчие издавна применяли «токийский» модуль, равный 182 см.
«Модулор» может быть отнесен и к рядам мультипликативным со знамена-
телем прогрессии q = 1,62.
106
di = (4.15>
Где q — знаменатель прогрессии, — первый член ряда.
Поиск наиболее рациональных рядов чисел как базы для
построения параметрических или размерных рядов на основе гео-
метрических прогрессий ведется давно. Так, в начале I века до н. э.
в римских водопроводах использовались колеса, диаметры кото-
рых изменялись по закону геометрической прогрессии. В конце
XVII — начале XVIII веков геометрическая прогрессия была при-
менена в музыке: октава1 была разделена на 12 интервалов со зна-
12 __________________________
менателем прогрессии q— ]/ 2 .
Академик А. В. Гадалин разработал еще в конце прошлого
столетия теорию проектирования металлорежущих станков и
обосновал целесообразность выбора их параметров, в частности,
чисел оборотов по ряду геометрической прогрессии. Развили это
направление немецкий инженер Г. Шлизингер, академик В. И. Ди-
кушин и др.
Ряды, построенные по закону геометрической прогрессии, об-
ладают постоянством относительной разницы между любыми
смежными членами ряда, в отличие от рядов, основанных на ариф-
метической прогрессии, где относительная разница между низши-
ми членами ряда значительно превышает разницу между высшими.
Ряды предпочтительных чисел (РПЧ, как они на-
иболее часто называются, или МРПЧ — мультипликативные РПЧ,
как их назовем мы, чтобы отличить от описанных выше аддитив-
ных РПЧ) сейчас достаточно известны. О предпочтительных числах
и рядах предпочтительных чисел написано множество статей и
книги (см., например, [4.17]).
Введение рядов чисел, основанных на геометрических прогрес-
сиях, которые до настоящего времени и принято было называть
предпочтительными, связано с именем французского инженера
Ш. Ренара, применившего их в 80-х годах прошлого столетия для
установления диаметров канатов аэростатов.
После длительного периода забвения числа Ш. Ренара в 20-
30-х годах нашего столетия стали использовать в технике.
В 1953 г. ИСО приняла рекомендацию и установила междуна-
родную систему предпочтительных чисел-
По рекомендации ИСО многие страны приняли свои националь-
ные стандарты на ряды предпочтительных чисел (РПЧ). В СССР
в 1966 г. был утвержден ГОСТ 8032—56, установивший предпоч-
тительные числа и их ряды, которые должны быть положены в ос-
нову выбора градаций параметров и размеров, а также отдельных
характеристик продукции, выпускаемой отраслями народного хо-
зяйства.
2 1 1 Октава — интервал между частотами двух тонов, образующих отношение
107
РПЧ представляет собой десятичные ряды геометрической про-
грессии вида/?Л^=)/ 16 , где N—5, 10, 20, 40, 80 — номер ряда.
Основные ряды предпочтительных чисел приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Основные ряды предпочтительных чисел
Основные ряды Номер предпочти- тельного чис- ла Разность меж- ду числами и рас- четными величи- нами, %
5 10 20 40
1,00 1,00 1,00 1,00 0 0
1,06 1 +0,07
1,12 1,12 2 —1,18
1,18 1,18 3 —0,71
1,25 1,25 1,25 4 —0,71
1,32 5 —1,01
1,40 1,40 6 —0,88
1,50 7 +0,25
1,60 1,60 1,60 1,60 8 +0,95
1,70 9 + 1,26
1,80 10 + 1,22
1,90 11 +0,87
2,00 2,00 2,00 12 +0,24
2,12 2,12 13 +0,31
2,24 2,24 14 +0,06
2,36 15 —0,48
2,50 2,50 2,50 2,50 16 —0,47
2,65 17 —0,49
2,80 2,80 18 —0,65
3,00 19 +0,49
3,15 3,15 3,15 20 —0,39
3,35 21 +0,01
3,55 3,55 22 +0,05
3,75 23 —0,22
4,00 4,00 4,00 4,00 24 +0,47
4,25 25 +0,78
4,50 4,50 26 +0,74
4,75 27 +0,39
5,00 5,00 5,00 28 +0,24
5,30 29 —0,17
5,60 5,60 30 —0,42
6,00 31 +0,73
6,30 6,30 6,30 6,30 32 —0,15
6,70 33 .+0,25
7,10 7,10 34 +0,29
7,50 35 4-0,011
8,00 8,00 8,00 36 +СЛ71
8,60 37 4г 1,02
9,00 9,00 38 +0,98
9,50 39 +0,63
10,00 10,00 10,00 10,00 40 0
Примечание. Расчетные величины чисел, указанные в таблице, пред-
ставляют собой величины, вычисленные с точностью до 5-й значащей цифры;
при этом погрешность по сравнению с теоретической величиной составляет ме-
нее 0,00005.
108
Они могут быть бесконечно продолжены умножением табличных
значений на величину 10 k, где k — целое положительное или
отрицательное число.
Кроме «чистых» основных рядов в технике находят применение
производные ряды предпочтительных чисел, образованные путем
отбора каждого n-го члена основного ряда. Например, производный
ряд R 20/3 получен путем отбора каждого третьего члена R 20.
Свойства РПЧ таковы, что если при выборе мощности, грузо-
подъемности, размеров, давлений и пр. придерживаться определен-
ного обоснованного ряда предпочтительных чисел, то этим обеспе-
чивается согласование параметров и размеров каждого отдельного
изделия (или группы изделий) со всеми связанными с ним видами
продукции.
Действительно, произведения или частные предпочтительных
чисел сами являются членами РПЧ. Целые положительные или
отрицательные степени любого предпочтительного числа — также
члены ряда. Начиная с R 10 в числах рядов находится число
3,152^л, поэтому, выбирая в РПЧ радиусы или диаметры, автомати-
чески в рядах получают длины окружностей, площади кругов, ок-
ружные скорости и т. д.
Ряды предпочтительных чисел не свободны от недостатков. По
вопросу преимуществ и недостатков РПЧ в 1968—1969 гг. на стра-
ницах! журнала «Стандарты и качество» развернулась довольно
бурная дискуссия.
Во-первых, РПЧ — иррациональные числа, определяемые с той
или иной степенью округления.
Во-вторых, сумма предпочтительных чисел не обязательно есть
число из РПЧ- То же наблюдается при умножении предпочтитель-
ного числа на постоянный множитель не из ряда.
При постоянстве относительной разницы между смежными чле-
нами РПЧ (прямо противоположно арифметическим рядам) не
имеет постоянства абсолютной разницы.
По-видимому, необходимо обратить внимание и на своеобразный
психологический барьер на пути внедрения предпочтительных чи-
сел: эти числа «непривычны», они «не круглые». Барьер этот по-
степенно преодолевался, и сейчас имеется очень много примеров
активного внедрения системы МРПЧ (РПЧ по ИСО) в машиност-
роении, на транспорте и т. д.
Система нормальных линейных размеров. Од-
новременно с ГОСТ 8032—56 действовал ГОСТ 6636—60 (сейчас
— ГОСТ 6636—69) «Нормальные линейные размеры» (в интерва-
ле 0,001—20,000 мм), основанный вроде бы на РПЧ, но с округле-
нием их до «привычных» величин да еще и с примечанием, допус-
кающим «в отдельных технически обоснованных случаях» проме-
жуточные размеры, к примеру, кратные 5, 50, 500, заканчивающие-
ся на 2, 20, 200 или 8, 80, 800 и т. п.
Наличие ГОСТ 6636—60, в какой-то мере оправданного, по-ви-
димому, сложившейся практикой конструирования в машинострое-
109
тши (инструмент, развертки, протяжки, фрезы, калибры и пр.)
сдерживал внедрение РПЧ по ИСО как единой стройной системы..
Ряды Е. Рассматривая вопрос о выборе рядов для сопротив-
лений и мощностей, Международная электротехническая комиссия
з __________________________________________________________
(МЭК) решила его в пользу рядов Е (знаменатели рядов У 10 „
6 12 _ 24 ___
|/10 , У10 , У 10 ), хотя в некоторых странах для этих целей
применялся, в основном, ряд R 10.
Сложившиеся системы предпочтительных чисел, линейных
размеров и другие создавали ряд нерешенных проблем. В 1977 г.
ВНИИНМАШ начал работу по совершенствованию системы пред-
почтительных чисел. Такая работа велась и в других странах.
В 1979 г. рассматривался проект стандарта СЭВ «Система стан-
дартных чисел». Проект разрабатывался ВНИИНМАШ и ASMW
(служба по стандартизации Совета Министров ГДР} и имел це-
лью внедрение единой системы стандартных чисел в народном хо-
зяйстве стран — членов СЭВ.
Прежде всего обратим внимание на изменение статуса системы
чисел: предполагалось, что из рекомендуемых они становились
обязательными. С введением стандарта использование для
числовых характеристик объектов каких-либо других чисел не
должно было допускаться-
Рассмотрение проекта продолжалось долго и проходило непрос-
то.
В августе 1984 г. Госстандарт СССР утвердил ГОСТ 8032—84
«Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел».[Стан-
дарт устанавливает предпочтительные числа и ряды предпочти-
тельных чисел, которые должны применяться при установлении гра-
даций и отдельных значений параметров технических объектов
(продукции, условий ее существования, технологических процес-
сов и др.), а также ряды чисел (в том числе содержащих непред-
почтительные числа), применяемые в случаях, когда использование
рядов предпочтительных чисел невозможно или нецелесообразно.
В отличие от ГОСТ 8032—56 в ГОСТ 8032—84 кроме МРПЧ
дополнительно включены ряды чисел, основанные на арифметиче-
ской прогрессии, и специальные ряды чисел.
Предпочтительные числа и их ряды, полученные на основе гео-
метрической прогрессии, соответствуют числам и рядам по СТ СЭВ
3961—83.
ГОСТ 8032—84 «в обоснованных случаях» допускает примене-
ние приближенных предпочтительных чисел R' и Л?". Выгля-
дит это так:
R 5 1,6 6,3
R" 5 1,5 6,0
R 10 1,25 1,6 3,15 6,3
R' 10 3,20
R" 10 1,20 1,50 3,00 6,00
НО
Словом, R' предусматривает округление (приближение?) с обес-
печением кратности числа двум, a R" — кратности пяти.
На наш взгляд, введение приближенных предпочтительных чи-
сел — дань «логике неудобных чисел», а также стремление сохра-
нить нормальные линейные размеры «под другим соусом».
Давая в 1979 г. отзыв на проект «Системы стандартных чисел»,
.автор писал: «Вызывает самое серьезное возражение сама допус-
тимость какого-либо округления стандартных чисел: исчезает вся
логичность и стройность ССЧ. Фактически это приведет к восста--
«новлению тех противоречий, которые создавала «двойственность
между предпочтительными числами и предпочтительными разме-
рами». В кавычках — фраза из сопроводительного письма
ВНИИНМАШ к вопроснику, разосланному в организации при на-
чале работы над ССЧ.
Этого мнения автор придерживается и сейчас.
Кроме названных, устанавливаются производные предпоч-
тительные ряды чисел. К ним отнесены: убывающие, комплемен-
тарные, арифметические — ряды А, специальные (двоичный ряд,
форматный ряд, ряды линейных размеров на основе «золотого се-
чения», ряд модульного линейного размера, упаковочно-модульный
ряд). Подробное рассмотрение ГОСТ 8032—84 содержится в ста-
тье основных разработчиков этого стандарта С. В- Крейтера и
О. В. Яременко1.
Новая редакция ГОСТ 8032—56, т. е. ГОСТ 8032—84, — важ-
ный шаг в деле упорядочения назначения размеров и параметров
при проектировании:
в одном документе объединены практически все системы чисел
и рядов;
свое место заняли системы РПЧ на основе арифметических
прогрессий, при этом обеспечивается взаимосвязь рядов R и А, что
дает дополнительные возможности для согласования размеров и
параметров.
Но все же остается впечатление чего-то недосказанного. И са-
мое главное в этом недосказанном — потеря того, что было в про-
екте названия: «Система стандартных чисел». Подчеркиваю —
стандартных! Из предполагавшихся обязательных, ряды снова
приобретают характер рекомендуемых с многочисленными исклю-
чениями, округлениями и т. д.
ЗАДАЧА СИНТЕЗА Т-СИСТЕМ
ИЗ МОДУЛЬ-ЭЛЕМЕНТОВ2
Под синтезом 7-систем понимается организация структур Т-сис-
тем, способных обеспечить достижение этими системами заданного
уровня эффективности функционирования при заданных характери-
стиках окружающей среды.
1 Стандарты и качество. — 1985. —- № 9. — С. 56—59.
2 Раздел написан канд. техн, наук Ю. Н. Семеновым.
111
Под структурой будем понимать организацию Г-сйстемьг из от-
дельных модуль-элемейтов с их взаимосвязями, которые определя-
ются распределением функций и целей, выполняемых Т-системой,
Структурный подход к процессу генерирования проектных реше-
ний получил название структурного проектирования Т-систем. Со-
гласно этому подходу любая Т-система обладает иерархией струк-
тур. Каждая из них представляет собой как бы отдельные проек-
ции этой системы в различных системных представлениях, вскры-
вая многообразие внутренних и внешних связей Т-системы.
В общем случае организация Г-системы включает:
поэлементную (статическую) и функциональную (динамичес-
кую) структуры, отражающие физическую организацию и особен-
ности эксплуатации Т-системы;
кинетическую структуру, отражающую особенности ресурсной
организации поддержания работоспособности Т-системы;
генетическую структуру, отражающую предысторию и возмож-
ности эволюции Г системы.
Уже из многообразия структур, формируемых в процессе струк-
турного проектирования, видно, что задача синтеза существенно
отличается от оптимизационных задач, распространенных при по-
иске технических решений. Укажем и другие особенности, прису-
щие задачам структурного синтеза.
1- Структуры Т-системы характеризуются дискретностью фор-
мальных параметров, отображающих характеристики модуль-эле-
ментов. В ходе перебора типоразмерного ряда модуль-элементов
значения критериев эффективности структуры Т-системы меняют-
ся также дискретно. В общем случае может наблюдаться как при-
ращение, так и снижение численных значений этих критериев. Та-
ким образом, область определения задач структурного синтеза яв-
ляется многоэкстремальной.
2. Приращения значений критериев могут быть определены
только как результат рассмотрения параметров, стоящих раньше
в последовательности структурного синтеза. Так, например, мас-
согабаритные характеристики Т-системы, как правило, определя-
ются только после определения аналогичных характеристик для
каждой из подсистем Г-системы. Следовательно, целевые функции
задач структурного синтеза являются несепарабельными и
неаддитивными.
3. Наличие в алгоритмах структурного синтеза обратных свя-
зей для определения значений критериев не позволяет использо-
вать аналитические зависимости, что приводит к необходимости
построения операторных способов формирования струк-
тур Г-систем.
4. Наличие условно-логических ограничений в модели струк-
турного синтеза приводит, во-первых, к сложной конфигурации об-
ласти существования решений задач структурного синтеза, а во-
вторых, к невозможности строгой формализации моделей задач
этого класса.
112
Перечисленные особенности потребовали дифференциации за-
дач структурного синтеза по четырем уровням сложности^
I — синтез практически отсутствует, так как структура Т-сис-
темы либо задана в техническом задании на проектирование, либо
выбор структуры однозначно определяется типоразмерным рядом
модуль-элементов;
II — синтез структуры Т-системы из ограниченного типоразмер-
ного ряда модуль-элементов, число которых невелико и может
быть просмотрено для сопоставления сформированных структур за
приемлемое время;
III •— формирование структур Т-систем из ограниченного чж>-
ла типоразмерных рядов, каждый из которых содержит ограничен-
ное число модуль-элементов. В задачах этого уровня сложности
методы прямого перебора невозможны. В ряде случаев использу-
ются приемы отсечения, позволяющие свести эту задачу к задаче-
второго уровня сложности, однако при этом могут оказаться отсе-
ченными и конкурентоспособные варианты структур Т-систем;
IV — формирование структур Т-систем в множестве с заранее*
неизвестным (т. е. не сформированным в виде модулей) количест-
вом элементов. Логика структурного синтеза всех перечисленные
уровней сложности представлена на рис. 4.7.
С позиций структурного проектирования задачи синтеза уров-
ней сложности I и II могут решаться идентичными методологиче-
скими средствами, преобразующими техническое задание в поэле-
ментную структуру Т-системы: реализуется уровень III детализа-
ции-
Задачу уровня сложности III можно трактовать как отображе-
ние множества функций, выполняемых Т-системой на множестве мо-
дуль-элементов. При этом, кроме поэлементной структуры, требу-
ется построение и функциональной структуры Т-системы: реализуй
ется уровень II детализации.
Задача уровня сложности IV представляет собой последова-
тельное отображение множества целей, выполняемых Т-системой
на множество ее функций, а через них — на множество модуль-*
элементов. Требует, кроме функциональной и поэлементной струк-
тур, формирование семантической конструкции Т-системы, отобра-
жающей в описательной форме кинетическую и генетическую стру^
ктуры Т-системы. Реализуется уровень I детализации задачи син^
теза.
Построение перечисленных структур предполагает наличие ап*
парата синтеза Т-систем и базиса проектирования.
Аппарат синтеза включает средства преобразования проектно*
го задания в семантическую1 конструкцию (интерпретатор), сред*
Семантика (от греч. semantikos — обозначающий), семантический-^
смысловой; семантическая конструкция — здесь совокупность логических выра?
жений, отображающих множество упорядоченных определенным образом эле?
ментов и связей между ними, предназначенных для выполнения некоторых ва*
риантов эксплуатации проектируемой Т-системы.
на
ства формирования функционального графа Г-системы (формиро-
ватель1) и средства насыщения функционального графа модуль-
элементами (решатель1).
Рис. 4.7. Логическая модель структурного синтеза Т-систем
Базис структурного проектирования содержит логическую и
элементную базы. Логическая база включает предметную область
и совокупность модуль-операторов семантического описания конс-
трукции Т-системы на основе методологии структурного проекти-
рования. Элементная база содержит множество модуль-элементов,
обеспечивающих формирование Т-систем заданного класса. Обоб-
щенная схема взаимодействия средств структурного проектирова-
ния для трех уровней детализации Т-систем представлена на рис.
4.8.
1 На наш взгляд, не самые лучшие названия.
114
Вопросы формирования элементной базы были рассмотрены в
предыдущих разделах. Остановимся подробнее на формировании
предметной области и построении семантических конструкций
Г-систем.
базис
структурного
проектирования
fill
'ЬементМ*
. №за .
Аппарат
синтеза Т-систем
Результаты
синтеза Т~ систем
Уровни
иетали-
зации.
Интерпретатор
Формирователь
Решатель
!Уровень! Задание на ст
Г_г- ~ ----- мое проектирова
1 Вмализации ^Г^^ныа
__ Семантическая конст-
рукция Т-системы
\теоретико-мм»кестВеннмй языг
Уровень й___________________________
| детализации
I___________I Функциональной структура.
1 | Т-системы_______
X Язык графой
I Уровень ш
I оетализации
/1озлементная стриктура^.
Т-си.стемы
ескд
ъ^оазь
1
^^ирово^^
Рис. 4.8. Обобщенная схема взаимодействия средств структурного проекти-
рования
Совокупность модуль-элементов образует типоразмерные ряды.
Каждый ряд представляет собой ранжированную последователь-
ность элементов по обобщенному параметру, значения которого на-
ходятся в параметрическом ряду:
Х(б1)={Х^(^7):1=Тл; (4.16)
где X^(dpv) — типоразмер, определяемый в ряду модуль-элемен-
тов i-ro типоразмерного ряда числом р, с набором:
параметров
б/у = . .,б/5у), (4.17)-
где d^ — значение у-го параметра, у=1, n(i), р-го типоразмера,
t-го типоразмерного ряда; s(i) — количество типораз-
меров модуль-элементов Z-го ряда; W — количество ти-
поразмерных рядов модуль-элементов.
Определим предметную область элементной базы в виде мно-
жества объектов, отображающих функциональное назначение Г-
систем заданного класса
{(^(^))^=Т©}с=Р, (4.18)
где Рv (£) — выборочная совокупность вариантов эксплуатации
Г-систем; Р — генеральная совокупность вариантов эксплуатации
115.
7-систем; т) — элементарное действие, выполняемое Г-системой в
процессе эксплуатации и характеризуемое набором параметров
t ....... £pv ); © — множество элементар-
ных действий, совершаемых Т-системой в процессе эксплуатации.
Тогда множество (4.18) представляет собой внешнюю среду, с ко-
торой взаимодействует Т-система в период ее эксплуатации, а на-
бор параметров (4.17) определяет функциональные возможности
модуль-элемента ХУ (d^ ). Таким образом, любой модуль-эле-
мент, помещенный в предметную область системы структурного
проектирования, должен удовлетворять требованиям определенно-
го подмножества Т-систем. При этом все множество модуль-эле-
ментов, согласно (4.16) должно обеспечивать синтез всего много-
образия Т-систем, удовлетворяющих требованиям (4.18). Сформи-
рованная таким образом предметная область позволяет путем кор-
ректировки состава типоразмерных рядов модуль-элементов (4.16)
поддерживать равновесие между требованиями к эксплуатацион-
ным качествам Т-систем и функциональными возможностями ти-
поразмерных рядов модуль-элементов (рис. 4.9).
Остановимся на построении семантических конструкций Т-сис-
тем. Любая система служит для преобразования воздействий окру-
жающей среды (SBX) в воздействия на окружающую среду (Звых )•
Причем
5ВХП5В31Х=0, {SBX, SBjIxCS}. (4.19)
При этом предполагается, что предметная область обеспечивает
возможность формирования структуры Т-системы из модуль-эле-
ментов, а множества Звх и S ВЪ1Х реализуются с помощью связей
Т-спстемы с окружающей средой.
Каждый модуль-элемент ХУ имеет свое подмножество потен-
циальных связей S " , которые могут быть разбиты на входные и
выходные связи S£x .и SBbIX,f соответственно. Вхождение модуль-
элемента в конкретную структуру Т-системы означает, что реализу-
ются все Л-связи в соответствии с функциональными возможностя-
ми данного модуль-элемента. Назовем вхождением Z модуль-
элемента ХУ к некоторую структуру Т-системы пару <Х^ >,
где функция вида Qpv : d$y-+S соответствует одному из вариантов
использования модуль-элемента (d$v ).
Пусть и 5^ых. — упорядоченные некоторым образом мно-
жества /7-связей. Тогда потенциальная возможность вхождения мо-
дуль-элемента X У может быть представлена в виде следующей
семантической записи
<4-20>
Соответствующее этому элементу вхождение Z pv в виде
= (4.21)
где £ и т получены из S" { и SBX>; усечением с помощью отобра-
жающей функции Qpv : d pv ->S.
116
Каждому модуль-элементу X jf могут соответствовать несколь-
ко вхождений, но каждому вхождению соответствует только
один модуль-элемент
X"=q>z(Z37), (4.22)
где cpz — функция соответствия между Z и X м .
Рис. 4.9. Графическая интерпретация основных положений
структурного синтеза из модуль-элементов
Семантическая конструкция Z= (Z iv ,..., Z SY ) формируется
таким образом, чтобы связи, реализуемые в функциональной струк-
туре Т-системы, могли быть получены при различных комбинаци-
ях вхождений модуль-элементов из X(d). Это условие является
необходимым, чтобы множество альтернативных вариантов струк-
туры L i содержало больше одного варианта. Тогда последователь-
ность построения семантической конструкции Т-системы включает
следующие этапы:
117
1) рассматриваются и формализуются условно-логические ог-
раничения на процесс функционирования создаваемой Т-системы;
2) оцениваются возможности построения семантической конст-
рукции Т-системы путем наложения условно-логических ограниче-
ний на предметную область логической базы;
3) формируются совокупности входных и выходных связей, пре-
образуемых в процессе эксплуатации Т-системы SBX и 5ВЫХ ;
4) вводятся модуль-элементы, реализующие 77-связи (Х^ )
^(^ых,г)=5вах; (4.23")
1=1, N
5) с помощью модуль-операторов множественного языка уста-
навливается соответствие между входными и выходными связями
Т-системы;
6) формулируется постановка задачи структурного синтеза.-
Рассмотрим одну из возможных постановок.
Пусть е — число модуль-элементов в Т-структуре; N — числом
принципиально возможных претендентов модуль-элементов для
вхождения в Т-структуру; С 4 — удельная стоимость ресурса по*
ф-му варианту Т-структуры; ф=1, £; — расход ресурса, необ-
ходимого для функционирования ф-варианта Т-структуры; Гф —
допустимый расход ресурса на ф-вариант Т-структуры.
Тогда задача структурного синтеза Т-системы из модуль-элемен-
тов может быть формализована в виде:
N
min 2 е-Сф -7?ф ,
2 (4.24>
4=1
7?Ф (-R, R={r:r£ {0,1}, 2 -1).
Ф=1
Здесь R'±—l, если принимается L-й вариант структуры Т-сис-
темы и R ф =0 — в противном случае;
7) задаются условия завершения процесса структурного синте-
за. Возможен один из трех вариантов завершения процесса:
найдено первое решение, отвечающее постановке (4.24). Харак-
терно для практики традиционного проектирования;
найдена область допустимых решений, удовлетворяющих поста-
новке (4.24). Характерно для практики многокритериального про-
ектирования;
найдено предельное решение, при котором область допустимых
решений стягивается в точку. Характерно для практики автомати-
зированного проектирования;
8) проверяется адекватность построений семантической конст-
рукции условно-логическим ограничениям на процесс функциони-
рования Т-системы в соответствии с заданием на се проектирова-
ние.
118
Проследим эволюцию базиса структурного проектирования. Гра-
фик эволюционного развития базиса структурного проектирования
с использованием модуль-элементов представлен на рис. 4.10.
Pijc. 4.10. Эволюция базиса структурного проектирования:
СФП—функциональный потенциал; ЭБСП—элементный базис структурного про-
ектирования; ЛБСП—логический базис структурного проектирования; //н—по-
тенциал совершенствования логического базиса; 7/к—-потенциал внутренних про-
тиворечий системы проектирования; Р—точка неустойчивого равновесия в систе•
ме проектирования; К—точка кризисного несоответствия ЭБСП и ЛБСП
Выделим две компоненты — элементный базис структурного
проектирования (ЭБСП) и логический базис структурного проекти-
рования (ЛБСП). Обе компоненты, представляя собой единый ба-
зис, находятся между собой в постоянном противоречии. Совершен-
ствование ЭБСП, требующее выпуск новой системы1 на элемент-
ную базу, носит скачкообразный опережающий характер. В этом
случае в системе проектирования создается потенциал для развития
ЛБСП, т. е. совершенствования методологии проектирования, и,
как следствие, повышение эффективности Г-систем. Монотонное
совершенствование ЛБСП неизбежно приводит к неустойчивому рав-
новесию между ЭБСП и ЛБСП (точка Р). Дальнейшее совершен-
ствование ЛБСП приводит к противоречию между потенциалом,
заложенным в ЭБСП, и новыми концепциями в проектировании
Г-систем. При некотором критическом несоответствии потенциалов
базисов (точка /С) требуется безусловный переход к новому эле-
ментному базису, обеспечивающему новые возможности системы
структурного проектирования.
1 Такая система может фиксироваться в виде набора типовых решений, а
может—и в виде стандартов любого уровня (СТП, ОСТ и т. д.). Может быть
— и стандарт ИСО? — Прим. А. В.
119
ГЛАВА 5
МОДУЛЬНОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
Любовь к судну совершенно отлйчна от
любви, которую люди испытывают ко всем
другим творениям своих рук.
Джозеф Конрад
Помните, как вы сидели на берегу моря и со смешанным чувством
таинственной радости и легкой грусти смотрели на стройный силу-
эт красавца-парусника, уходящего куда-то в дальнюю дорогу?...
Можно часами с интересом наблюдать в порту за погрузкой трудя-
ги-сухогруза . •. А прекрасные в своей стремительности корабли»
даже если они стоят во время Военно-морского парада на Неве?
Согласитесь, что есть что-то <в человеке, действительно застав-
ляющее относиться к судну или кораблю совсем иначе, теплее, чем
он относится к изумительному дворцу, мосту — чуду техники или
другому сооружению.
Однако такой романтический взгляд на дело рук своих не дол-
жен лишать кораблестроителя трезвого подхода, свойственного ин-
женеру-реалисту.
ОСОБЕННОСТИ СУДОСТРОЕНИЯ
Современное состояние судоходства характеризуется:
наличием устоявшихся архитектурно-конструктивных типов су-
дов (архитектурно-конструктивный тип судна определяется назна-
чением судна: видом груза, которое судно должно перевозить, ус-
ловиями эксплуатации, особенностями проведения грузовых опе-
раций) — танкеры, навалочники и др., имеющие много общих
технических решений, что позволяет ставить вопрос о стандарти-
зации и специализации производства элементов этйх судов;
закономерно продолжающимся появлением новых архитектур-
но-конструктивных типов судов (контейнеровозы, газовозы, накат-
ные суда и др.), что требует гибкого реагирования производства*
на индивидуальные заказы;
конъюнктурной неустойчивостью судоходства и мирового рын-
ка судов в связи с изменением политико-экономических факторов.
Но ведь плавать по морю все-таки необходимо: «Navigare necces-
se est» — это латинское изречение, древняя мудрость народов, выхо-
дивших в море 3—5 тысяч лет назад, звучит и сегодня.
В условиях все увеличивающегося общественного разделения
труда, роста объема производства и потребления резко возраста-
ют и темпы роста перевозок, а так как грузовые перевозки между
континентами осуществляются практически только на морских су-
120
дах, то ’можно ожидать если и не столь бурного, как в конце 60-
начале 70-х годов, но постоянного роста судостроения.
Отмеченные обстоятельства затрудняют достоверное прогнози-
рование технико-экономического развития судостроения. И приня-
тие ответственнейших решений о пополнении флота — сколько и
каких судов строить — типичный пример принятия решений в усло-
виях неопределенности.
Современное состояние судостроения характеризуется:
концентрацией и специализацией судостроительного производ-
ства, отказом от прерывистости технологических процессов, перехо-
дом к организации автоматизированных поточных линий (конвей-
ерных линий) с подетальной и технологической специализацией
как объективными предпосылками повышения качества и эффек-
тивности производства;
потребностью обеспечения индивидуальной и мелкосерийной
’постройки судов методами массового производства.
Необходимость удовлетворения быстро меняющихся программ
пополнения флота, связанных с трудно прогнозируемыми на сколь-
нибудь длительную перспективу грузопотоками, создает, конечно,
немалые сложности для судостроения.
Особенностью судостроительного производства является высо-
кая дс|ля трудоемкости сборочных, в частности корпусосборочных и
механб-монтажных, работ и их определяющее влияние на общую
организацию и технико-экономические показатели отрасли. Одна-
ко как раз сборочное производство в судостроении имеет низкий
технический уровень и, как следствие, значительный (свыше 50 %)
объем ручного труда плохо поддается механизации.
Причины такого положения следует искать в мелкосерийности
и значительном разнообразии продукции судостроительной про-
мышленности, что влечет за собой отсутствие специализации заво-
дов или хотя бы цехов, выполнение работ на универсальных сбо-
рочных местах — стапелях или в сухих доках при использовании
кранов значительной высоты и грузоподъемности. Условия работы
на открытых сборочных местах достаточно тяжелые, а создание
закрытых требует значительных капитальных вложений, которые
к тому же не приводят к резкому повышению производительности,
так как организационно не обеспечивают интенсификации сбороч-
ных работ.
Автоматизация в судостроении коснулась проектирования судов
(отметим, что стоимость проектных работ составляет порядка 7—
11 А стоимости головного судна) и работ корпусообрабатывающе-
го цеха (это 3—4 % стоимости судна). В технологический процесс
сборки автоматизация внедрена путем создания механизированных
.поточных линий (МПЛ), однако многообразие форм и размеров
конструкций явно вошло в противоречие с возможностями механи-
зированных поточных линий; линии не способны изготовить любую
конструкцию, универсальность же поточных линий пока малоре-
альна или приведет к затрате огромных средств без существенно-
121
го повышения технического уровня производства и производитель-
ности труда.
Разработка и внедрение гибких производственных систем
(ГПС) не решает всех проблем в судостроении. Во-первых, «гиб-
кость» весьма условна и не предполагает мгновенного перехода с
одной конструкции судна на другое. Во-вторых, выяснилось, что
управляющие программы стоят в несколько раз дороже, чем сами
ГПС
Исходя из предпосылки, что МФТ можно и нужно рассматри-
вать как генеральное направление обеспечения технологичности,
ученые Ленинградского кораблестроительного института (ЛКИ)
еще в 60-е годы выдвинули тезис: «Суда можно строить из стан-
дартных элементов»; были разработаны по договорам с промыш-
ленностью соответствующие программы комплексной стандартиза-
ции и отраслевой системы обеспечения технологичности. Однако
дело было запутано в разграничительных линиях «влияния» и «от-
ветственности» отраслевых институтов и надолго заторможено.
Всесоюзная научно-техническая конференция по проблемам мо-
дульного судостроения «Модуль-82», проведенная ЛКИ в мае
1982 г. [5.8], записала: «Следует обратить внимание на наметивше-
еся отставание во внедрении модульного принципа в судостроении
по сравнению с передовыми судостроительными фирмами за рубе-
жом».
Разработанное в ЛКИ дерево целей модульного судостроения
показывает большую сложность реализации модульной концепции
проектирования постройки судов.
Одной из первоочередных задач является разработка-стр а т е-
гии стандартизации судостроения на всех уровнях'— от
деталей до судов и флота в целом, обеспечение заинтересованности
всех партнеров по созданию и использованию судов, глубокого по-
нимания необходимости комплексного решения проблемы, в част-
ности, понимания того, что отдельные проигрыши в частном приво-
дят, как правило, к выигрышам в большом, необходимости ком-
плексного подхода к транспортной системе, в которой любое судна
— только часть этой системы.
Чтобы перейти на модульное формирование всей судовой техни-
ки, ;надо вырваться из-под власти многолетних традиций индивиду-
ального проектирования судов, где сформировались прочные при-
вычки и решения, считающиеся классическими, надо бороться, с
въевшимся в плоть и кровь привычным и понятным, преодолеть
серьезнейший психологический барьер.
Здесь и совершенно небезобидная терминологическая путаница,
о которой говорилось выше и неготовность некоторых проектантов,
и ученых «признать» модульный принцип: в судостроении, пожа-
луй, устойчивее, чем где-либо в других отраслях народного хозяй-
ства можно наблюдать проявления некоего «технического снобиз-
ма» — рассуждения о неповторимости, исключительности судов и
кораблей, их полной индивидуальности.
122
Вот как, например, говорится об этом в репортаже из Будуще-
го: [5.9] «В конце прошлого века (репортаж ведется из 2082 г. —
А, В.) судостроители возлагали большие надежды на модульные
методы постройки судов. «Собирать суда из кубиков — типовых
блоков» — этот лозунг казался панацеей от всех судостроительных
бед. Ничего из этого не вышло . ..» Вот так, с подкупающей пря-
мотой, — ничего! На ум приходит статья «Корабли-уроды» из
1938 г. [5.1]- К «уродам» с такой же прямотой 50 лет назад были
отнесены, например, суда с двумя корпусами — катамараны или
сочлененные (составные) суда.
НЕМНОГО ИСТОРИИ
«... И как только войдешь в ворота, увидишь большую улицу с
каналом посередине, и на одной стороне улицы имеются окна, рас-
крывающиеся из зданий Арсенала, и то же самое на другой сто-
роне; и когда по каналу двигалась галера, буксируемая лодкой, из
окон на нее подавались: из одного — снасти, из другого — пища,
из следующего — баллисты и мортиры, и так со всех сторон пода-
валось все, что требовалось, и когда галера достигала конца ули-
цы, то все люди были на борту вместе с веслами, и галера была
снаряжена полностью. Таким же образом за время с трех до де-
сяти часов вышло еще 10 галер, полностью оснащенных» [5.6,
с. 244J,.
Так описывал изумленный путешественник постройку боевых га-
лер в 1436 г. на Старом Арсенале в Венеции, прообраз современ-
ных методов поточного производства. Ясно, что подобное оснаще-
ние судов не могло не быть основано на полной типизации снас-
тей, вооружения, оборудования и пр. и на унификации корпусов
судов.
... Хорошо известна роль Петра I в создании и становлении
флота российского.
Академик А. Н. Крылов на первом Всесоюзном совещании по
стандартизации в судостроении привел ряд Указов Петра I и Пра-
вительствующего Сената в области кораблестроения, показываю-
щих пути развития судостроения в петровские времена-
Вот один из Указов Петра I от 1719 г. о «судах нового мани-
ри»]. Великий Государь указал «...объявить всем тем хозяевам,
которые для промыслов своих имеют романовки и которые их стро-
ят, дабы они впредь делали их по образцу, каков здесь при Санкт-
Петербурге сделан, у которого работали плотники Ярославского
уезда, крестьяне, которым при указе имена написаны, и чтоб те
1 Приводится в сокращении по стенограмме выступления акад. А. Н. Кры-
лова на совещании 14 февраля 1929 г.//Торговый флот. — 1929. — № 1. — С.
31—33.
123
судовые промышленники к строению тех судов нанимали тех плот-
ников, которые и других научить могут, а старым маниром отнюдь
бы не сделали под штрафом. Июня 9 дня 1719 г.».
В период 1719—1724 гг. было издано несколько подобных Ука-
зов, предписывающих определенную типизацию конструкции су-
дов того времени. Ослушников ждало наказание: штрафы, «не-
щадное» битье батогами, выдирание ноздрей, каторга — довольно
действенные меры для внедрения типовых конструкций.
Флот Петра I для второго
Азовского похода строился, как.
сейчас бы сказали, из типовых,
элементов. Лучшая галера была
доставлена в село Преображен-
ское под Москвой и по ее образ-
цу, по образцу всех деталей ее
корпуса были изготовлены и от-
правлены в Воронеж для сборки;
детали для всей серии — анало-
гичных 22 галер.
Истории известны и другие
примеры массового строительст-
ва однотипных судов (строитель-
ство судов одного проекта): зна-
менитые американские «Либер-
ти» (около 2600 единиц) и боль-
шие серии (более 50 единиц)
танкеров типа «Казбек» и. сухо-
грузов типа «Бежица» в рССРх
«Фридом» в Японии и т. д.
Такая типизация судов, т. е.
стремление строить суда данно-
го типа (например, сухогрузные,
наливные, промысловые) только по ограниченному количеству
утвержденных проектов, прежде всего резко сокращает объем про-
ектных работ. Удешевляется и убыстряется постройка судов
вследствие серийности производства и возможности узкой
специализации судостроительных предприятий. Однотипные
суда быстрее осваиваются и лучше эксплуатируются эки-
пажами, упрощается снабжение их топливом и маслами, запасны-
ми частями, инвентарем и расходными материалами- Преимущест-
ва однотипных судов в отношении докования и заводского ремонта
очевидны.
Суда, строящиеся большими сериями (большая серия для судо-
строения — это 7—10 судов), принято называть стандартными..
Термин этот прочно укоренился в нашей литературе, но тем не ме-
нее необходимо указать на некритичное к нему отношение. Прямой
перевод с английского «standard ship» как «стандартное судно» не
возможен, ибо не отражает понятие «стандартное изделие».
124
Поэтому, на наш взгляд, надо говорить не о стандартизации
судов, а только о типизации, об увеличении серийности построй-
ки1.
Все достоинства постройки типовых («стандартных») судов воз-
растают с увеличением количества судов каждого типа и уменьше-
нием количества типов судов.
Однако постройке судов большими сериями присущи и крупные
недостатки.
Во-первых, ограниченная номенклатура «стандартных» судов за-
трудняет оптимальное использование флота. Набор стандартных
судов не обеспечивает необходимой гибкости в использовании фло-
та, а, следовательно, и наилучших экономических результатов.
Во-вторых, массовая одновременная постройка «стандартных»
судов (а именно в этом случае с наибольшей полнотой проявляются
достоинства стандартизации) приводит и к массовому моральному
старению флота. Если постройка стандартных судов ведется огра-
ниченным количеством верфей, но длительное время, то такие су-
да могут оказаться морально устаревшими еще до ввода в эксплу-
атацию.
Таким образом, в обоих случаях флот, состоящий из «стандарт-
ных» судов, более подвержен моральному старению, чем флот, сос-
тоящий из судов индивидуальной постройки.
Наибольшего размаха проектирование «стандартных» судов дос-
тигло в 1967—1969 гг., когда судостроительные фирмы многих
стран представили проекты универсальных сухогрузных судов, при-
званных заменить суда массовой постройки военного времени,,
стремясь использовать в конкурентной борьбе преимущества серий-
ной постройки и предлагая заказчику на льготных условия^ пос-
тавку судов по уже готовым проектам. Удельный вес таких судов
в общемировой судостроительной продукции незначителен. Основой
судостроительного производства продолжает оставаться постройка
судов по индивидуальным проектам или мелким сериям из 3—5
единиц. А хорошо известно, что мелкосерийное производство и са-
мое дорогое, и самое длительное.
На основе опыта наземного строительства — строить нестан-
дартные сооружения из стандартных элементов — в судостроении
стало развиваться новое направление стандартизации: постройка
судов разного назначения и размерений из типовых элементов, из
которых собирается судно (т. е. корпусных конструкций, главных
вспомогательных и палубных механизмов, предметов оборудова-
ния, судовых устройств и пр.).
Поскольку из однотипных (стандартных) сборочных единиц
возможно строить самые различные суда — по типам, назначению
и размерам, то в данном случае отпадают недостатки стандартных
1 Чтобы подчеркнуть эту условность и все-таки не отходить от устоявше-
гося термина, при дальнейшем изложении примем написание «стандартное» суд-
но.
12S
судов, связанные с ограниченной эксплуатационной гибкостью,
преждевременным моральным старением.
Чем больше типовых (стандартных) сборочных единиц приме-
нено в проекте судна, тем больше приблизится стоимость проекти-
рования, постройки, эксплуатации и ремонта подобного судна к
аналогичным затратам, отнесенным к стандартному судну. Более
того, при определенном соотношении между количеством однотип-
ных стандартных судов и количеством сборочных единиц, пригод-
ных для различных судов, стоимость постройки, эксплуатации и
ремонта такого индивидуального судна, собранного из одинаковых
элементов, может оказаться даже более низкой.
К недостаткам этого направления стандартизации в судостро-
ении следует отнести трудности разработки и создания системы
стандартных элементов — сборочных единиц судов. Такие общие
для ряда разных судов сборочные единицы мы условились назы-
вать модулями.
Уточним, что в судостроении принято понимать:
конструктивный модуль (КМ) —плоскостная или объемная кон-
структивно и технологически законченная (не требующая допол-
нительных работ по технической подготовке) типовая или
стандартная сборочная единица, предназначенная для формирова-
ния корпуса судна;
функциональный модуль (ФМ) — конструктивно и технологи-
чески законченная типовая или стандартная сборочная единица —
часть судна с насыщением системами и оборудованием, предназ-
наченная для выполнения одной или нескольких функций обеспе-
чения жизнедеятельности судна.
Тип модулей определяется их местом в структуре судна (КМ
— панели, секции, блоки и ФМ — помещения, агрегаты и т. д.). Сос-
тав применяемых модулей определяет метод модульного проекти-
рования: модуль-блочный, модуль-панельный, модуль-агрегатный.
СУЩЕСТВО ЗАДАЧИ МОДУЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВ
Рассматривая «Судно» (С) как сложную Т-систему, являющуюся
подсистемой «Флот» (Ст), в свою очередь, включающую совокуп-
ность управляемых подсистем — «Корпус» (К), Судовой энерге-
тический комплекс» (СЭК), «Оборудование» (О), «Надстройки»
(Н) и др., можно определить цели функционирования систем, их
структуру (иерархические уровни) и поведение [5.3].
Принцип системности мы рассматриваем как основной и глав-
ный принцип модульного судостроения.
Типоразмерная сеть судов (конечное множество М) может
быть представлена в виде ||Я\р ||8, где X8i = (В^ , ...)
и каждый параметр di$ может выбираться из непрерывного ряда
чисел (индивидуальное проектирование) или из дискретного ряда
(модульное проектирование).
126
Для обеспечения проектирования судов путем комплектования
их из КМ и ФМ необходимо совпадение ряда параметров d$ мо-
дулей и d судов. Например, необходимо, чтобы ширина, высота
и обводы в месте присоединения к средней части судов, состоящих
из набора КМ (рис. 5.1) типоразмерного ряда кормовых ФМ
(КФМ) и носовых ФМ (НФМ) были согласованы с параметр и чес*
кими рядами В р , Н$ /параметрами формы корпуса в месте сты-
ковки (конгруэнтность сечений), рядами мощностей N$ главных
двигателей. Эта часть задачи связана с необходимостью создания
типоразмерного ряда СЭК, согласованного с набором ||Xt-pj|8.
Рис. 5.1. Схема комплектования судов разных архитектурно-конструктив-
ных типов из КМ и ФМ:
/—универсальное судно для навалочных грузов; 2—танкер; 3—нефтерудовоз
Основой для создания таких условий служит разработка систе-
мы комплексной стандартизации (СКС) на иерархических уровнях
«Судостроение» (СКССт), «Судно» (СКСС) и ее подсистем «Кор-
пус» (СКСК), «Механизмы» (СКСМ) и т. д. Подробно эти вопро-
сы освещены в [5.63].
Общую постановку задачи модульного проектирования рассмот-
рим на примере транспортного судостроения.
Целью функционирования системы «Флот» является доставка
необходимого количества груза Р на определенное расстояние в
127
заданные сроки, т. е. выполнение определенной транспортной ра-
боты Q (в тонно-милях) за единицу времени t.
С позиций народного хозяйства СССР (или стран—членов СЭВ
исходя из условий международной интеграции) затраты ресурсов
на достижение определенных целей использования системы «Флот»
слагаются из стоимости создания этой системы и затрат на ее
функционирование — стоимости эксплуатации.
Таким образом, критерием при построении системы модульных
судов должны служить приведенные затраты
ЛЗ=£’нКс+Сэкс, (5.1)
где £н — нормативный коэффициент эффективности капитальных
затрат; Кс = Кхм > tn фм ) — производственная себестоимость
•судна; СЭК(. = СЭКС (ткм , tn фм ) — эксплуатационные расходы.
В самом общем виде задача модульного судостроения сводится
к определению набора (типоразмеров) ткм конструктивных и
фпфм функциональных модулей, минимизирующих функцию цели —
суммарные приведенные затраты:
(5.2)
i р i Р
при основном ограничении — равенстве транспортной работы, вы-
полняемой конечным множеством судов индивидуального проекти-
рования и постройки М и и конечным множеством модульных су-
дов М м за единицу времени
S S L (5.3)
где I — индекс типа судна (танкер, нефтерудовоз, лесовоз и т. д );
р— индекс типоразмера судна; Р, v, ^—соответственно грузо-
подъемность, скорость, коэффициент использования грузоподъем-
ности; и, м — принадлежность рассматриваемого параметра к суд-
ну индивидуального проектирования или к модульному судну.
Естественно, кроме (5.3) в модель войдут и многие другие ог-
раничения, связанные с особенностями условий эксплуатации и пос-
тройки.
В более простой постановке — при анализе и сопоставлении ва-
риантов — задача модульного судостроения сводится к условию
Д773 =/73”—/73^ max (5.4)
при тех же ограничениях.
Заметим, что V ||Х^ || Л ||/<c,Zp|| и ||С Эксд|з II.
При этом (.р а С “кс .р> С »кМ₽ .
Не исключается, что выполнение одной и той же работы (QH =
— Q м ) возможно при разных сочетаниях типов и типоразмеров
судов, т. е. не обязательно X” = Х™(Х ” еЛ4и; Х^.еМм).
1р 4 р ' I р * 1р '
128
Для обеспечения проектирования судов путем комплектования
их из КМ и ФМ необходимо создание системы этих модулей. По-
ясним, что проектирование одного судна, чем занимаются проек-
танты сегодня, и создание системы судов, объединенных общими
техническими решениями — использованием уже разработанных
КМ и ФМ, разработка самих модулей, обеспечивающих оптимиза-
цию параметров этой системы, а не отдельных судов, чем должны
заниматься проектанты для обеспечения модульного формирова-
ния судов — это далеко не одно и то же. Это — проблема, жду-
щая разработки своей теории и своих методов.
Рассмотрим некоторые возможные, на наш взгляд, пути ее ре-
шения.
НЕКОТОРЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ МОДУЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ МОРСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СУДОВ
Для создания набора КФ и ФМ, следуя общим правилам, рассмот-
ренным в главе 4, необходимо, в первую очередь, выделить части
судна, которые бы:
содержали наибольшие резервы снижения стоимости при их
проектировании и постройке в модульном варианте;
были наиболее пригодны с конструктивной точки зрения для
создания типовых конструкций, узлов и т. д.
Как в!идно из рис. 5.2, при кормовом расположении МО на кор-
мовую Оконечность приходится около половины трудоемкости и
стоимости судна. Можно также отметить скачок эпюры стоимости
в районе носовой оконечности. Поэтому наибольшее снижение сто-
имости может быть реализовано при создании НФМ и КФМ-
Наиболее пригодной для создания типовых технологически за-
конченных конструкций корпуса судна — конструктивных модулей
— является цилиндрическая вставка (рис. 5.3).
Анализ мировой практики модульного проектирования судов
позволяет определить следующие пути реализации модульных кон-
цепций:
1) изменение длины судна путем изменения длины средней час-
ти (цилиндрической вставки) при одних и тех же оконечностях;
2) изменение назначения судна при одних и тех же оконечнос-
тях;
3) комплектование судов разного архитектурно-конструктивно-
го типа из набора КМ и ФМ при высокой степени межпроектной
унификации модулей.
Третий путь представляет собой объединение двух первых и
наиболее полно отвечает поставленной задаче. Его осуществление
охватывает большинство иерархических уровней системы «Флот*
(рис. 5.4), поэтому задача модульного проектирования может быть
решена только на основе системного подхода, включающего:
исследования в области теории корабля, поиск новых форм
обводов, наиболее удовлетворяющих целям и задачам модульного
формирования судна;
12$
5 Зак. 1245
Рис. 5.2. Распределение трудоемкости и стоимости постройки судна по его длине:
mbic-pyi.l^
а—эпюры изменения трудоемкости работ верфи по длине судна тыс. т; б—эпюра изменения стоимости по длине
танкера £)1Г=150 тыс. т; /, 2, 3—монтажные и достроечные работы в кормовой оконечности, машинном отделение 1/
надстройке; 4—установка палубного оборудования грузовых танков; заштрихованная часть —доля корпусных работ
Рис. 5-3. Области применения модуль-элементов:
/—носовой функциональный модуль; 2—переходный блок; 3—ци-
линдрическая вставка (области применения конструктивных мо-
дуль-блоков); 4—кормовой функциональный модуль; 5—функци-
ональные модули судовых помещений; Л—область применения
конструктивных модуль-панелей и конструктивных модуль-сек-
ций
8
^(Рсш.енее задш\
! | тс пополнения L
1* ips ат п о модул А
7
Суони
Аттисы ilk а. ц__
па судам нчцыМо- Г
го и. отеаестоен^—
рога срлота. j ?
(Модульное}**
судно Н
Корпус
Т
5
4
5
5локи
Секции
Узлы
Сортимент
типовых
"(стандартных)
деталей,
узлов,
Лекций;
длокоб
тиро-
ван ие
Проек-
тиро-
вание
| размерЦразмер "Г
ных ных
рядов
рядов
[<рм
2
Детали
_______________________I____________
/
Необрабо-
танный.
материал
Сортамен-
ты на ма-
с те риал t
О
Шпация
стандартные шпации
(проектные ^модули)
Уробни СКССт\ j I__________________/!_
J____CL
У типы
Рис. 5.4. Взаимосвязь уровней стандартизации СКССт
и задачи проектирования модульного пополнения фло-
та (на примере подсистемы «Корпус»)
131
создание сортаментов (альбомов) стандартных блоков (мо-
дуль-блоков) и секций (модуль-секций);
создание и обработка методик оптимального проектирования
судов на уровне транспортной системы «Флот» с использованием
рядов КМ и ФМ;
создание и отработка методик оптимального проектирования
судов и построения оптимальных типоразмерных рядов КМ и ФМ.
Упомянутые выше пути использования модульных концепций в
качестве исходной базы принимают кормовую оконечность судна
(КФМ) с МО, надстройкой, винторулевым комплексом — наибо-
лее дорогую и характеризующуюся достаточной общностью техни-
ческих решений судов, близких по параметрам В, Н, N, б1. Поэто-
Рис. 5.5. Возможные пути определения основных параметров (Вр
Afp ) кормовых функциональных модулей
му очевидно, что проектирование судов в модульной системе необ-
ходимо начинать с проектирования типоразмерного ряда кормовых
функциональных модулей, во-первых, как в наибольшей степени оп-
ределяющих общепроектные характеристики судов ивих функцио-
нальность, и, во-вторых, как одного из важнейших объек-
тов межпроектной унификации.
Представляется, что в первом приближении можно видеть сле-
дующие пути создания типоразмерного ряда КФМ (рис. 5.5):
1) проектирование ряда КФМ методом итераций с оценкой воз-
можности варьирования длиной судна и, соответственно, транс-
1 Здесь и далее обозначено: L, В, Н, Т — длина, ширина, высота борта*
осадка судна, м; N — мощность силовой установки, кВт или МВт; 6 — коэффи-
циент общей полноты; v — скорость, узлы.
132
портным моментом DW-v при принятых параметрах судов прото
типов;
2) проектирование ряда КФМ, исходя из известного ряда мощ-
ностей двигателей и минимально необходимых габаритных разме-
ров машинных отделений;
3) принятие ряда КФМ, соответствующего наиболее ярко вы-
раженным группам (кластерам) при многомерной классификации
множества судов.
Первые два пути могут быть реализованы известными в судо-
строении методами. Третий пока еще мало освещен в литературе.
Рассмотрим особенности модульного проектирования на приме-
ре крупнотоннажных судов.
Современные морские транспортные суда можно условно разде-
лить на две дедвейтные1 группы характеризующиеся конструк-
тивными и эксплуатационными особенностями входящих в них
судов.
Суда группы I (DW более 40 тыс. т) предназначены для пере-
возки больших партий массового груза малой скоростью. Малый
диапазон скоростей, дешевизна грузов, малая доля запасов в водо-
измещении определяют единообразие формы обводов корпуса. Это
полнообводные суда с развитой цилиндрической вставкой-
Суда группы II (DW менее 40 тыс. т) отличаются большим раз-
нообразием типов,и типоразмеров и являются либо узкоспециали-
зированными (контейнеровозы, газовозы и т. д.), либо многоцеле-
выми универсальными судами. Многочисленные и часто противо-
речивые требования к вместимости, грузоподъемности, ходкости,
управляемости, различие в способах грузообработки, эксплуата-
ция в большом диапазоне чисел Фруда и ряд других факторов при-
вели к появлению большого числа модификаций судовых обво-
дов.
Единообразие формы корпуса и технических требований к су-
дам группы I позволяет упростить задачу и сначала построить ти-
поразмерный ряд КФМ, на основе которого уже возможно проекти-
рование семейства судов различного’назначения в широком диапа-
зоне дедвейтов.
Исходя из приведенных положений разработан алгоритм про-
ектирования морских транспортных судов группы I (рйс. 5.6) и соз-
дан типоразмерный ряд КФМ на основе перспективного ряда ли-
цензионных двигателей «Бурмейстер ог Вайн», определены грани-
цы применимости КФМ для танкеров, нефтегрузов и навалочников
и спроектирован ряд судов замещения современных крупнотоннаж-
1 Дедвейт (англ, deadweight) — полная грузоподъемность судна, масса
груза, которую принимает судно (включая полезный груз, судовые запасы и
экипаж).
133
ных судов (рис. 5.7). Ряд параметров КФМ и, соответственно, су-
дов подчинен ряду предпочтительных чисел.
При наличии ряда КФМ возможно гибкое реагирование на пот-
ребности судоходства и комплектование семейства судов в боль-
шом диапазоне изменения дедвейта.
Рис. 5.6. Блок-схема проектирования в модульной
системе применительно к крупнотоннажным судам
(по А. Л. Васильеву и С. А. Павлову):
/—обеспечивается ли необходимый диапазон изменения
jDIT, v и т. д.? 2—выполняются ли условия Т3? 3—возмо-
жен ли другой вариант комплектования? 4—возможна
ли корректировка ТЗ? 5—возможна ли корректировка ог-
раничений? 6— выполняется ли условие минимума при-
веденных затрат? 7—-проектирование индивидуального судна
134
160 180 200 220 200 DW,mb/c.fn
Puc\ 5.7. Граничные значения параметров судов, комплектуемых на
основе ряда КФМ
МОДУЛЬНОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
(Примеры)
История судоходства, а, значит, и судостроения насчитывает мна-
го тысячелетий.
История модульного судостроения насчитывает около двух де-
сятков лет. Приведем некоторые примеры. Подробнее см. [5.4;
5.5; 5.8].
Наиболее полно модульный принцип1 был заложен фирмой
«Блом унд Фосс» (ФРГ, 1967 г.) в проекте «Пионер». Исходный
корпус судна состоит из пяти блоков: носовой, три трюма и кор-
мовой.
Фирма «Бремен Вулкан» (ФРГ) разработала схему постройки:
судов различных архитектурно-конструктивных типов с одинаковы-
ми носовой и кормовой оконечностями. Возможна по этой схеме по-
стройка четырех типов судов: нефтерудовоза, навалочника, кон-
тейнеровоза и танкера.
В 1977 г. в судостроительных журналах сообщалось, что око-
ло 80 % торговых судов США, которые предполагается построить
в период 1980—2000 гг., будут включать стандартизованные кормо-
вые блоки. Кроме снижения стоимости и сокращения времени, не-
обходимого для постройки, конструкция стандартизованной кормы
1 Этого термина в то время еще не существовало.
135
позволит также многим небольшим судоверфям участвовать в по-
стройке очень крупных судов. По контракту с морской админист-
рацией США разработаны варианты корм, предусматривающие
возможность комплектования большого разнообразия типов судов,
включая танкеры, навалочники, газовозы, контейнеровозы.
Применяется модульный принцип и в проектировании, изготов-
лении и монтаже механического оборудования. Судовой энергети-
ческий комплекс включает главный двигатель, дающий движение
судну, все вспомогательные механизмы и оборудование, обеспечи-
вающие работу судовых систем (пожаротушения, водоотливная,
кондиционирования, балластная и др.) и различных устройств
(якорное, рулевое, спасательное, швартовое и др.), дающих тепло,
свет и воду в жилые помещения, камбуз и в душевые, питающих
радиостанции и навигационные приборы и т. д.
Комплектование энергетического комплекса: машинного отде-
ления, котельного отделения, электро- и радиооборудования— так-
же возможно на основе модульных концепций — из модуль-агре-
гатов или модуль-зональных блоков, т. е. сборочных единиц, изго-
тавливаемых промышленностью, прошедших функциональную про-
верку и готовых к установке на судах.
Добавляя один или два средних модуль-блока в разных сочета-
ниях, можно цолучить различные варианты судов.
К этому же времени относится постройка на верфях, входящих
в объединение «Литтон Индастриз» (США), судов модульной кон-
струкции для перевозки массовых грузов. Весь корпус судна, за
исключением носовой и кормовой оконечностей, формируется из
одинаковых модуль-блоков, размеры которых по длине сМдна —
14,64 м, а по ширине — 32 м. Судно длиной 250 м состоит/из 15, а
судно длиной 305 м — из 18 модуль-блоков, которые в свою очередь,
собирались из 75 модуль-панелей.
Возникают новые формы специализации и кооперации произ-
водства. Некоторые фирмы начинают специализироваться на изго-
товлении частей корпусов или судов по заказам верфей, которые
превращаются в чисто сборочные предприятия. Так, например, на
верфи «Лейнейв Соиф» (Португалия) для шведских верфей стро-
ились носовые и кормовые оконечности, которые затем буксирова-
лись в Швецию для соединения со средними частями судна. Этой
же верфи были заказаны две полностью оборудованные носовые
оконечности для двух строившихся во Франции танкеров дедвей-
том 135 тыс. т.
Общая тенденция модульного проектирования машинных отде-
лений — выявление стабильных сочетаний и расположения агрега-
тов установок и систем, разработка параметрических и типораз-
мерных рядов таких агрегатов, использование их в рамках модуль-
ных концепций путем компоновки машинных отделений судов раз-
личного назначения из набора ФМ — модуль-агрегатов.
Публикации последнего времени свидетельствуют о появлении
модуль-агрегатов, поставляемых на мировой рынок. Так, одна из
136
фирм ФРГ предлагает заказчикам дизель-генератор со всем обору-
дованием, скомплектованный в стандартном 20-футовом контей-
нере ИСО с необходимой звукоизоляцией. Агрегат может постав-
ляться и без контейнера.
Английская фирма поставляет полностью смонтированную в
стандартном 20-футовом контейнере установку для пожаротуше-
ния: насос, обеспечивающий подачу 20000 л/мин воды, и дизель.
Такую установку можно временно подавать в любое место судна,
а можно и рассматривать как заранее изготовленную сборочную
единицу, пригодную к монтажу в необходимом месте под верхней
палубой, обеспечивая экономию средств на верфи.
В обоих описанных случаях имеет место собственно стандарти-
зация и стандартизация, переводящая агрегат в модуль-агрегат за
счет размещения оборудования в стандартной упаковке. Контейнер
ИСО для этой цели, по нашему мнению, не обязателен.
К функциональным модулям можно отнести и закрытия грузо-
вых люков. В настоящее время стоимость монтажа люковых закры-
тий на верфи превышает стоимость их изготовления. Поэтому ряд
фирм наладили серийный выпуск модулей с полным насыщением
(люковые закрытия, прилегающие корпусные конструкции, гидрав-
лические приводы и др.) и поставляют их на верфи в готовом к
монтажу виде.
Одйим из характерных примеров использования модульных
принципов в судостроении является проектирование судовых по-
мещений в модульной системе на базе линейных модулей. Это
направление модульного проектирования успешно развивается,
ему посвящено большое количество исследований, проектных раз-
работок, имеются примеры практического внедрения.
Внимание к использованию модульных систем при проектиро-
вании помещений легко объяснить преемственностью идей, пере-
носимых из наземного строительства в судостроение архитектора-
ми, привлечение которых для проектирования жилых, служебных
и бытовых помещений стало активно осуществляться в 60-е годы.
В 1976 г. ряд фирм в Швейцарии, Норвегии и других странах
разработали и начали поставлять заказчикам блоки (в габарит-
ных размерах опять-таки стандартных контейнеров) — модули,
оборудованные как жилые помещения разных типов, камбузы, са-
лоны, канцелярии и др.
Появление в 1977 г. стандарта ИСО «Координация размеров в
судовых помещениях» создало основу для разработки системы
взаимосвязанных стандартов, обеспечивающих комплектование
всего оборудования и многих помещений из ограниченного числе
стандартных конструктивных и функциональных модулей, изго-
товляемых на высокомеханизированных специализированных пред-
приятиях.
Примеры можно было бы продолжать: идеи модульного судо-
строения завоевывают признание.
137
Отечественные теоретические исследования и проектные прора-
ботки Ленинградского кораблестроительного института, ЦНИИ
технологии судостроения, Государственного союзного проектного
института «Союзпроектверфь», ряда ЦКБ Минморфлота и Минреч-
флота и других показывают техническую возможность и экономи-
ческую целесообразность перехода на модульный принцип проек-
тирования и постройки судов на базе комплексной стандартизации
и позволяют рассматривать это направление как одно из главных
в развитии техники, технологии и организации судостроительного
производства и эксплуатации судов на ближайшую и более отда-
ленную перспективу.
Разработанные в Ленинградском кораблестроительном инсти-
туте алгоритмы определения экономической эффективности мо-
дульного судостроения и выполненные по ним численные экспери-
менты экономического анализа показывают, что при переходе на
комплектование судов из модулей, изготовленных на специализи-
рованных предприятиях, можно получить (по самой низкой оцен-
ке, с допущением «в запас» экономической эффективности) умень-
шение производственной себестоимости судна Кс на 8—10 %. До-
бавим, что, как ни парадоксально это выглядит, эффект будет вы-
ше, чем меньше серийность постройки судов. Либо большая серия
судов одного типа1, либо широкая гамма судов разных архитек-
турно-конструктивных типов и типоразмеров одиночной построй-
ки или постройки малой серией, но из одинаковых (небольшого
количества типоразмеров,, типовых или стандартных) модуль-эле-
ментов. Третьего, как говорится, не дано. Точнее дано—но лю-
бой третий вариант будет менее эффективен (дороже, дольше
И т. д.). I
В сфере эксплуатации предположительно снижение ? затрат
вследствие удешевления основных фондов у заказчика (судовла-
дельца) — величина Сэ. Эксплуатационные затраты включают
расходы на содержание экипажа (зарплата, питание и пр.), пла-
ту за услуги лоцмана, за буксировку в портах, за проход канала-
ми, расходы на топливо, масло, воду и т. д. Примерно 35—40 %
Сэ составляют отчисления на амортизацию и ремонт (перенос стои-
мости средств труда — судна Кс по мере его износа на стоимость
производимой транспортной работы для последующей постройки
нового судна). Ясно, что например, 10 %-ное уменьшение стоимос-
ти судна позволит ожидать снижения приведенных затрат пример-
но на 5 % (ЛЗ = 0,15.0,1+0,35-0,1=0,05).
Это означает, что стоимость каждой тонно-мили транспортной
работы уменьшится для модульных судов не менее чем на 5%.
При стоимости судна 5, 10, 15 млн. руб. и более (в зависимости от
тица и размеров и перевозках флота, исчисляемых миллиардами
тонно-миль), эффект перехода на модульное судостроение будет
измеряться многими десятками миллионов рублей.
1 Что ведет к моральному старению судов, много лет строящихся по одно-
му проекту.
138
Таким образом, основными народнохозяйственными преиму-
ществами модульного судостроения можно считать:
существенное сокращение времени проектирования и постройки
судов;
экономию трудовых и материальных ресурсов;
возможность более быстрого и гибкого реагирования на изме-
нение потребности в судах разного архитектурно-конструктивного
типа и разных размеров, являющееся следствием конъюнктурной
неустойчивости судоходства;
возможность поддерживать флот более «молодым» — умень-
шить моральный износ.
Модульные принципы, закладываемые в проект нового судна,
упрощают и ускоряют работы как по ремонту, так и по модерни-
зации судов.
139
ГЛАВА 6
МОДУЛИ В ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ1
... Вскоре у человека будет одним другом боль-
ше. Сколько их было за всю историю существо-
вания человека на земле? Собака, лошадь, кни-
га... Теперь вот появился компьютер!
Е. П. Велихов
Говоря о предстоящей, буквально уже перешагнувшей порог каж-
дого нашего дома, всеобщей компьютеризации, Е. П. Велихов
утверждает: «Вскоре мы начнем считать компьютеры на миллио-
ны. У нас есть для этого все технические возможности. Надо лишь
четко продумать организационную сторону дела. Устранить те
карьеры, которые сковывают, тормозят движение вперед. И пси-
хологические барьеры в том числе. Важнейшее требование при
этом — стандартизация выпускаемой продукции. Нельзя ставить
на поток тысячи типов компьютеров! Чтобы тиражировать их в
десятках и сотнях тысяч экземпляров, нужен твердый стандарт...».
Наверное, нет никакой (необходимости убеждать кого-либо в
пользе ЭВМ. Период первых увлечений и бурных восторгов про-
шел, идет деловое использование вычислительной и управляющей
(микропроцессорной) техники во все возрастающих, поистине гран-
диозных масштабах. Если до недавнего времени научно-техничес-
кий прогресс в обществе определялся, в основном, количеством и
качеством произведенных вещественных объектов и энергии, то
сейчас не менее важное значение приобретают информационные
ресурсы. Затраты на сбор, хранение, переработку и передачу ин-
формации уже становятся соизмеримыми с затратами на операции
с остальными традиционными видами ресурсов (труд, материалы,
энергия). Масштабы и качество использования информационно-
вычислительных и управляющих систем уже во многом определяют
научно-техническое и экономическое могущество страны.
МОДУЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Среди современных концепций проектирования информационно-
управляющих систем (ИУС) важное место занимает принцип мо-
дульности, развиваемый на функциональном, конструктивном и
программном уровнях, предполагающий создание технических си-
стем в виде совокупности объектов, отличающихся завершенностью
в отношении определенного ряда свойств.
1 Глава написана совместно с д-ром техн, наук Е. П. Балашовым.
140
Модульный подход при проектировании ИУС позволяет обес-
печить создание семейств (рядов) ЭВМ, отличающихся функцио-
нальными возможностями и характеристиками и перекрывающих
значительный диапазон применений. Это способствует стандарти-
зации элементов все более высоких уровней и сокращению затрат
на проектирование, а также упрощает наращивание вычислитель-
ной мощности, повышает время морального старения средств.
В вопросе о функци-
ональном составе моду-
лей в процессе проек-
тирования имеются две
противоположные тен-
денции: повышение уни-
версальности как сред-
ства обеспечения сок-
ращения номенклату-
ры, снижения затрат на проектирование и изготовление, обеспе-
чения высокой серийности, а следовательно, и низкой стоимости,
и специализации модулей как средства достижения высокой эф-
фективности ИУС путем оптимального согласования структуры
вычислительных средств и реализуемых ими алгоритмов и функ-
ций, а 'также уменьшения избыточности структуры модулей.
Практика подтвердила целесообразность решения вопросов о
функциональном составе модулей путем соединения этих двух
крайних направлений с целью создания ИУС в виде совокупности
многофункциональных и специализированных модулей, проблемно
и функционально ориентированных в рамках определенных клас-
сов задач, алгоритмов, функций.
В результате проектирования ИУС как средств преобразования
информации были выделены несколько типов модулей1.
Информационные модули (ИМ) — синтаксически и семанти-
чески завершенные информационные объекты (сообщения), рас-
сматриваемые безотносительно к носителям информации, которые
могут служить информационной мерой (единицей) при проектиро-
вании и эксплуатации ИУС.
Функциональные модули (ФМ) — объекты, обладающие функ-
циональной завершенностью, реализующие конечное число функ-
ций определенного уровня, рассматриваемые безотносительно к
физической реализации, которые могут служить функциональной
мерой (единицей) при проектировании, изготовлении и эксплуата-
ции ИУС. Процессы и средства реализации функции могут быть
предоставлены соответствующими аппаратными или программны-
ми ФМ.
Конструктивные модули (КМ) — физические объекты, обла-
дающие конструктивной завершенностью, рассматриваемые без-
1 Сохранены определения Е. П. Балашова. См. также главу 2.
141
относительно к функциональному и информационному содержанию
и являющиеся конструктивной мерой при проектировании, изго-
товлении и эксплуатации ИУС.
При разработке ИУС под модулем будем понимать вычисли-
тельное устройство, обладающее функциональной, конструктив-
ной и электрической завершенностью, способное самостоятельно
или в совокупности с другими модулями решать задачи данного
класса.
Функциональная завершенность — способность модуля без по-
мощи дополнительных средств реализовать конечное число функ-
ций вычислительного процесса.
Конструктивная завершенность предполагает выполнение уст-
ройства в виде конструктивного элемента одного из уровней иерар-
хии конструктивов, а также наличие средств механической фикса-
ции и электрической коммутации при установке в качестве элемен-
та в КМ высшего уровня.
Электрическая завершенность предусматривает наличие в мо-
дуле средств электрического сопряжения с модулями определен-
ного класса, а также автономных схем синхронизации и питания.
Дополнительными требованиями при проектировании модулей
являются требования автономности (асинхронности), энергети-
ческой, конструктивной, информационной, электрической, эксплуа-
тационной совместимости — способности непосредственного сопря-
жения ряда модулей без применения дополнительных средств.
Конструктивно-функциональный анализ модулей существенно
осложняется тенденцией отображения все более сложных функций
конструктивными элементами все более низких уровней, вызван-
ной интенсивным развитием интегральной технологии. В связи с
этим представляется целесообразным рассматривать отдельно
конструктивные и функциональные модули.
СОСТАВ МОДУЛЕЙ
Практика проектирования ЭВМ привела к выделению следующих
функциональных уровней рассмотрения средств вычислительной
техники и соответствующих им функциональных модулей:
логический элемент (ЛЭ) — вентили — логически неделимые
элементы, реализующие логические функции И — НЕ, ИЛИ — НЕ,
И — ИЛИ — НЕ, И — ИЛИ, И, ИЛИ, НЕ;
элементарный функциональный модуль (ЭФМ) — совокупность
ЛЭ, реализующая заданную функцию хранения или преобразова-
ния информации над операндами единичной длины. К этому уров-
ню можно'отнести одноразрядные ячейки памяти, триггеры, раз-
рядные сечения регистров, счетчиков, сумматоров и других типо-
вых функциональных узлов. Частным случаем ЭФМ является ЛЭ;
типовой функциональный узел (ТФУ) — совокупность ЭФМ,
предназначенная для хранения или (и) преобразования информа-
ционных слов (регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы,
142
многоразрядные ячейки памяти). Частным случаем ТФУ являются1
ЭФМ;
типовой функциональный блок (ТФБ) — совокупность ТФУ,
реализующая функции хранения, обработки, обмена массивов ин-
формации или управления этими процессами. Примерами ТФБ
являются оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоян-
ное запоминающее устройство (ПЗУ), блок управления;
функциональное устройство ЭВМ (ФУ ЭВМ) — совокупность
ТФБ, реализующая одну или несколько функций хранения, обра-
ботки, управления и обмена над различными типами информаци-
онных массивов в ЭВМ. Примерами ФУ ЭВМ являются процессор,
устройства ввода-вывода, запоминающие устройства. Частным слу-
чаем ФУ ЭВМ являются ТФБ;
ТФБ — совокупность устройств, осуществляющая автомати-
ческое решение задач, представленных программными и данными
в цифровой или аналоговой форме.
Необходимо отметить определенную условность деления ЭВМ
на указанные ФМ.
Практика конструирования радиоэлектронной аппаратуры
(РЭА) установила следующие уровни конструктивной иерархии и
соответствующие им конструктивные модули:
навесной элемент (НЭ)—электро-, радио- и вычислительные
элементы, рассматриваемые при проектировании РЭА как конст-
руктивно неделимые, выполненные методами дискретной или ин-
тегральной технологии, имеющие средства защиты (корпус), а*
также механической и электрической коммутации с другими КМ.
Основным видом НЭ при проектировании ИУС являются инте-
гральные схемы (ИС), большие интегральные схемы (БИС), мик-
ропроцессорные комплекты БИС;
печатный узел (ПУ) —совокупность НЭ (ИС, БИС), размещен-
ных на печатной плате и объединенных в законченную схему пе-
чатными проводниками, имеющая средства коммутации с другими
КМ. В практике конструирования ЕС ЭВМ и других средств
вычислительной техники ПУ получили название типовых элемен-
тов замены (ТЭЗ). ТЭЗ — типовая минимальная составная часть
устройств ЭВМ, которая может быть заменена аналогичной. ТЭЗ
может быть КМ любого уровня;
блок (Б) — в моделях ЕС ЭВМ — панель (П) — совокупность
ПУ (ТЭЗ), электрически объединенных проводным или печатным
монтажом и имеющая средства защиты от внешних воздействий
(в случае, если панели отсутствуют) и электрической коммутации
с другими КМ;
рама (Р) — совокупность панелей;
стойка (С) — совокупность блоков (рам, панелей), имеющая
корпус,, средства стабилизации режимов эксплуатации, питания,
управления и коммутации. К этому уровню могут быть отнесены
автономные пульты управления, тумбы и т. д.;
143
конструктивный комплекс (К) — совокупность СТоел, пультов
управления, тумб и других КМ, выполняющих все необходимые
функции в соответствии с назначением ИУС.
Большое число в современных ИУС модулей низших конструк-
тивных уровней (БИС, ПУ), снижение их повторяемости, различие
темпов роста степени интеграции (плотности упаковки) элементов
и числа внешних связей КМ усложняет проблему конструктивно-
функциональной организации модулей при их исполнении в виде
БИС, ПУ, ТЭЗ. Число ИС и их типов в ЭВМ измеряется соответ-
ственно десятками тысяч.
Большое внимание к функциональной организации БИС и ПУ
вызвано тем, что они являются основными видами ТЭЗ, на уровне
которых производится ремонт ИУС, что усугубляет огромную важ-
ность задачи сокращения номенклатуры модулей низших конст-
руктивных уровней.
РАЗВИТИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ
СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА МОДУЛЬНОМ ПРИНЦИПЕ
Элементы, используемые для обработки информации, делятся в
соответствии с видом перерабатываемой информации на аналого-
вые и цифровые.
В качестве модулей аналоговой вычислительной техники широ-
ко использовались механические, электромеханические и электрон-
ные устройства.
Наибольшее развитие получили электронные аналоговые вы-
числительные устройства, машины и системы на их основе.
Первые цифровые машины также были механическими! Вспом-
ним всем хорошо знакомый арифмометр, требовавший не только
терпения и внимания, но и определенной физической силы.
В цифровых вычислительных машинах с программным управ-
лением, выполнявшимся на электромеханических модулях — ре-
ле, к функциональным и конструктивным модулям предъявлялись
следующие основные требования:
совокупность модулей нижнего уровня должна реализовать
базовый набор элементарных логических функций;
для построения подсистемы обработки информации любого
уровня необходима совокупность модулей, выполняющих функции
обработки, хранения, управления и передачи информации;
модуль и структура системы должны перестраиваться (комму-
тироваться) для выполнения определенного набора команд.
Трудно переоценить значение вакуумно-ламповой технологии
в становлении и развитии вычислительных систем. Зарождение и
разработка структуры ЭВМ, совершенствование аппаратного обес-
печения, резкое увеличение быстродействия, начало создания
средств и методов программирования, возникновения языков про-
граммирования и т. д. — все это происходило в период ламповых
машин (1951—1958 гг.).
144
Постепенно в недрах «стареющей» ламповой базы зарождалась
новая конструктивно-технологическая база ЭВМ — полупровод-
никовые и магнитные элементы. Сначала лампы были заменены в
оперативной памяти, затем в арифметическом и управляющем
устройствах они были заменены германиевыми диодами и, нако-
нец, качественный скачок — двойные триоды и пентоды, на ко-
торых выполнялись статические и динамические триггеры, бло-
кинг-генераторы, формирователи и т. д., были заменены транзис-
торами.
Переход от вакуумно-ламповой технологии к полупроводнико-
вой, кроме дальнейшего серьезного увеличения быстродействия и
надежности, позволил значительно уменьшить габаритные разме-
ры и потребляемую мощность вычислительных машин.
В начале 60-х годов стало очевидно, что промышленность не
справляется с переводом на интегральную технологию большого
числа схем потому, что стоимость проектирования ИС намного
превышает стоимость схемы, собранной на дискретных элементах.
Экономическая эффективность производства ИС во многом зави-
сит от номенклатуры микросхем и объема производства. Поэтому
для снижения стоимости и повышения качества выпускаемых ИС
из всего многообразия микросхем были выделены определенные
семейства — комплекты функционально законченных ИС. Таким
образом, понятие семейств стандартных схем стало важной вехой
на пути развития технологий полупроводниковых ИС.
Усовершенствование технологий ИС позволило усложнить
микросхемы. Если раньше выпускались модули на основе инте-
гральных схем только малой степени интеграции, то появление
микросхем счетчиков, регистров, мультиплексоров и дешифраторов
ознаменовало собой появление ИС средней степени интеграции
(СИС), что свидетельствовало о значительных достижениях в
технологиях ИС. По мере роста сложности микросхем, выполняю-
щих более универсальные функции, с учетом требований эконо-
мичности производства все острее вставал вопрос об отыскании
такого достаточно сложного функционального узла схемы, кото-
рый бы при переводе на технологию ИС получил широкое приме-
нение. Технология микросхем была к этому готова; именно в это
время появились большие интегральные схемы (БИС).
Изобретение микропроцессора — многофункционального про-
граммируемого цифрового микроэлектронного модуля — стало р е-
волюционным событием как в электронике, так и в технике обра-
ботки информации и управления.
Академик Г. И. Марчук характеризует значение микропроцес-
сорной техники следующим образом: «Для того чтобы понять роль
и значение микропроцессорной техники, нужно обратиться к эко-
номическому анализу. Если взять экономические затраты обще-
ства на развитие науки и новой техники и соотнести их с экономи-
ческим эффектом, то оказывается, что наибольший эффект мы
получаем от новых технологий.
145
Следующим по шкале идет эффект от механизации, который
примерно в 3 раза меньше, чем от новейшей технологии. Далее
Следует автоматизация: она примерно в 4 раза менее эффективна,
чем новейшая технология. А вычислительная техника дает эффект
также примерно в 3—4 раза меньший, чем новейшая технология.
На первый взгляд кажется парадоксальным то, что механиза-
ция, автоматизация, вычислительная техника — эти стержневые
направления научно-технического процесса — дают в настоящее
время меньший экономический эффект, чем новейшая технология.
Но этот вопрос объясним, и объяснение как раз и вскрывает
особую перспективность микропроцессорной техники. Дело в том,
что отдельно приборы и устройства механизации и автоматизации
не дают полного эффекта. Но стоит их объединить в комплексную
систему — народнохозяйственный эффект немедленно возрастает.
И по своей экономической отдаче комплексная механизация вы-
ходит на уровень новых технологических процессов. Комплексная
автоматизация дает эффект, в 4 раза превышающий исходную
стоимость по компонентам, и тоже выходит на уровень техноло-
гий. И наконец, применение ЭВМ в системах управления дает тот
же высший эффект. Отсюда следует основополагающий для нас
вывод о том, что надо идти на комплексные системы автоматизации
и механизации, на комплексное использование электронной вычис-
лительной техники, то есть сделать электронно-вычислительную
технику и автоматизацию вообще компонентами технологии. Это
поднимает ценность всех наших научно-технических решенцй до
уровня наивысшей отдачи.
Роль микропроцессорной техники в этом совершенно порази-
тельна, поскольку комплексную систему автоматизации и механи-
зации можно сделать, только если мы владеем этим звеном локаль-
ного управления и оптимизации на каждом этапе создания новой
техники и ее применения, каким как раз и является МПТ. Она
именно то звено, которое дает нам возможность увязать все в еди-
ную систему, перейти к комплексной автоматизации в широком
смысле слова, а следовательно, приумножить многократно исход-
ный эффект, который получается от поэлементного применения
приборов, машин и различных новшеств» [6.7, с. 16].
Десятки типов микропроцессорных комплектов, имеющихся
сегодня на мировом рынке, свидетельствуют, с одной стороны, о
наступлении поры зрелости интегральной технологии, а с другой —
о трудностях концепции универсальных модулей, подтверждая не-
обходимость соединения универсальности и специализации путем
выделения и исследования классов задач, алгоритмов, функций,
операций и создания проблемно и функционально ориентир' ван-
ных на определенный класс задач и функций модулей, обеспече-
ния возможности развития, наращивания средств на основе базо-
вых, относительно устойчивых структур.
Последовательное использование принципа модульности при
проектировании и реализации аппаратного обеспечения вычисли-
те
тельных систем способствует постоянному увеличению объема про-
изводства дешевых средств вычислительной и микропроцессорной
техники, повышению надежности их функционирования. Таким об-
разом, автоматизация труда человека с помощью ЭВМ становится
все более и более выгодной и сфера использования ЭВМ и микро-
процессорной техники непрерывно расширяется.
Современные компьютеры по сравнению со своими «предка-
ми» в 300 тысяч раз меньше по размеру, но работают в 10 тысяч
раз быстрее, при этом более надежны, а энергии потребляют зна-
чительно меньше. И, наверное, самое главное — нынешние
компьютеры стали относительно дешевыми. Так, в расчете на одну
условную единицу проводимых операций их цена за последнюю
четверть века снизилась в 100 тысяч раз.
Для наглядности воспользуемся аналогией, которую приводит
английский ученый К. Эванс1: «... если бы, например, автомобиле-
строение развивалось так же, как микроэлектроника, то совре-
менный «Роллс-ройс» стоил бы всего 1,35 фунта стерлингов, при-
чем ему бы хватило четырех с половиной литров бензина на доро-
гу в 3 миллиона миль. Наконец дюжина таких автомашин могла
бы разместиться... на булавочной головке».
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПРИ РАЗРАБОТКЕ
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ2
Говоря о построении техники ИУС в модульных концепциях, на-
до не забывать, что вся эта техника мертва без программного обес-
печения (ПО). Сложилась ситуация, когда широкое внедрение
вычислительной техники сдерживается низкими темпами созда-
ния ПО и его высокой стоимостью, которая, как правило, во мно-
го раз превышает стоимость самой вычислительной техники. Кро-
ме того, возросшая сложность решаемых задач и, следовательно,
увеличение размера требуемых программ, делает невозможным
разработку ПО в приемлемые сроки специалистами-одиночками.
Организация же коллективной работы резко обострила проблемы
надежности создаваемого ПО, связанные, главным образом, со
сложностью стыковки отдельно разработанных частей в единое
целое.
Сложившаяся ситуация потребовала скорейшего перехода от
индивидуальных методов разработки программ к промышленным.
При таком подходе ПО становится программным изделием
(ГОСТ 19.004—80) и его производство должно быть обеспечено
системой стандартов, регламентирующих различные стороны про-
изводственной деятельности программистов. Начало этому было
положено внедрением Единой системы программной документа-
ции (ЕСПД).
1 Пример из статьи академика Е. П. Велихова //Литературная газета —
1985. — 10 июля.
2 Раздел написан совместно с канд. техн, наук А. А. Спиридоновым.
147
Организация производства ПО — основная задача нового, бы-
стро развивающегося научного направления — технологии прог-
раммирования [6.6], в основе которого тоже лежит принцип мо-
дульности. Разработка принципов и средств ПО в модульной
концепции занимает центральное место в технологии программи-
рования, так как модульный подход является единственным спо-
собом борьбы со сложностью создаваемого ПО.
«Надо идти с самого начала на стандарты, на модули, — пишет
академик Г. И. Марчук, — и создавать такую систему, чтобы из
отдельных программных «кирпичиков» можно было составлять
любую, даже очень сложную программу технологического сопро-
вождения» [6.7].
Первые шаги в направлении модульного формирования ПО
были сделаны значительно раньше, чем была поставлена задача
разработки промышленной технологии программирования. Так,
еще в 50-е годы важные достижения в методологии создания ПО
были связаны с появлением в языках программирования подпро-
грамм (функций и процедур), позволяющих охарактеризовать
фрагмент программы, пользуясь только именем и списком пара-
метров. Подпрограмма рассматривалась как единица программно-
го текста и использовалась, в основном, когда выявлялись дейст-
вия, которые в ходе работы программы должны были неоднократ-
но выполняться в разных ее местах.
Возможность раздельной компиляции1 подпрограмм впервые
была реализована, когда появился язык ФОРТРАН. Результат
компиляции — машинные коды подпрограммы и ее спецификации2
(описания ее внешних связей) могут записываться для длитель-
ного хранения в библиотеке на магнитном диске. Сборка програм-
мы из модулей осуществляется автоматически с помощью спе-
циальной инструментальной программы, которая использует спе-
цификации модулей.
Возможность накопления готовых программных решений в
библиотеке модулей позволила снизить затраты на программиро-
вание однотипных алгоритмов и создать большое количество биб-
лиотек стандартных подпрограмм, реализующих наиболее распро-
страненные универсальные алгоритмы.
Совершенствованием процедурного программирования и биб-
лиотек подпрограмм явилась технология модульного программи-
рования, создавшая предпосылки к становлению промышленной
технологии изготовления ПО [6.4]. Модульное программирование
определяется как дисциплина разбиения разрабатываемого ПО на
некоторое число программных единиц (модулей) по определенным
правилам. Каждый модуль затем может быть независимо написан
и отлажен, возможно — разными исполнителями. Здесь модуль
Здесь — получение готовой для исполнения программы в кодах ЭВМ.
2 Здесь и в дальнейшем, используется устоявшийся термин «спецификация»,
ко -: рый , к сожалению, не имеет ничего общего с ЕСПД, где под специфика-
s со ш-чимается перечень документов, относящихся к программе (ГОСТ
19
148
выступает вначале как единица программного проекта (средство
абстракции) и лишь затем (при реализации) как единица текста.
Появилась возможность, описав результат работы модуля, про-
должать проектирование ПО, оставив реализацию модуля на бо-
лее позднее время или передав ее другому исполнителю.
Модульное программирование определило необходимость та-
кого технологического этапа, как проектирование структуры ПО
(стадии эскизного и технического проекта по ГОСТ Д 9.102—77),
предшествующего этапам непосредственного программирования и
отладки (стадия рабочего проекта). На этом этапе определяется
состав модулей ПО и связи между ними (способ обращения к мо-
дулю, определение информации, передаваемой модулю и полу-
чаемой от него в качестве результата). Обоснование целесообраз-
ности применения ранее разработанных и стандартных модулей
относится к первой стадии разработки — стадии технического за-
дания (ГОСТ 19.102—77, ГОСТ 19.201—78). Модульное програм-
мирование существенно облегчило и этап сопровождения про-
граммного изделия — процесс модификации существующей про-
граммы, обусловленный необходимостью устранения выявленных
в ней ошибок и (или) изменения ее функциональных возможностей
(ГОСТ 19.004—80).
Основной принцип, используемый при создании модулей ПО, —
принцйп относительной независимости [6.10]. Для написания од-
ного модуля должно быль достаточно минималыных знаний о
тексте другого, перекомпоновка и замена модулей не должны вы-
зывать перекомпоновки системы в целом. В связи с этим возникает
вопрос, можно ли с этих позиций, например, подпрограмму
ФОРТРАНА считать модулем? Ответ на этот вопрос будет поло-
жительным, если запретить использование общих для нескольких
подпрограмм переменных. Но применение таких переменных обес-
печивает самую простую в реализации технику распределения
данных между подпрограммами. «Протаскивание» всех необходи-
мых данных через параметры чрезвычайно обременительно и не-
сет опасность возникновения трудно обнаруживаемых побочных
эффектов. Таким образом, можно утверждать, что в решении за-
дачи модульного формирования ПО самой трудной является проб-
лема распределения данных.
При проектировании структуры ПО желательно иметь возмож-
ность выделения в качестве модуля не только отдельной подпро-
граммы, но и целой автономной подсистемы, представляющей со-
бой логически связанную совокупность программных средств (не-
сколько подпрограмм вместе с общими для них данными). Для
реализации этого в некоторые современные языки добавлен соот-
ветствующий тип программной единицы. Наиболее характерным
примером является язык АДА, в котором такой единицей являет-
ся модуль-пакет, состоящий из двух частей: спецификации,
определяющей ресурсы, предоставляемые пользователю, и тела,
реализующего обеспечиваемые пакетом ресурсы. Такой под хот
149
позволяет существенно повысить независимость модулей по дан-
ным путем объединения сильно связанных подпрограмм в единый
модуль-пакет.
Физическая структуризация должна позволять разделить текст
ПО в соответствии с его логической структурой. Для этого средст-
ва языка АДА позволяют компилировать не только подпрограммы,
но и пакеты как единое целое. Кроме того, допускается раздельная
компиляция спецификации пакета и его тела, что позволяет при
разработке ПО проверять взаимодействие отдельных компонентов
еще до того, как они будут реализованы.
Таким образом, пакеты языка АДА представляют собой прин-
ципиально новый механизм обеспечения модульности вычисли-
тельных ресурсов. В отличие от подпрограмм ранних языков они
позволяют независимо разрабатывать и использовать как компо-
ненты ПО не только алгоритмы, но и объекты данных со связан-
ными с ними операциями. Наличие таких возможностей вызвало
отход от повсеместно применяемых ранее принципов членения на
части алгоритмов обработки данных. Появился качественно новый
принцип разбиения программ на модули, основывающийся на чле-
нении структур данных, единицей которого стал модуль типа дан-
ных. Основное внимание было направлено не на процедуры управ-
ления, а на данные, и стратегия декомпозиции — на создание мо-
дулей, предусматривающих конкретные структуры данных и от-
носящиеся к ним операции. Цель при этом заключалась в обеспе-
чении работы с модулями точно таким же способом, как и с обыч-
ными типами данных (целыми, вещественными и т. п.).
Обеспечение в языках программирования работы с готовыми
модулями как с комплектующими изделиями при «сборйе» ПО
позволит реализовать инженерный подход к программированию и
организовать разработку ПО по аналогии с разработкой Т-сис-
тем — на основе модульных концепций.
150
ГЛАВА 7
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ НА МОДУЛЬНОМ ПРИНЦИПЕ1
Нам говорят — «безумец»
и «фантаст»,
Но, выйдя из зависимости
грустной,
С годами мозг мыслителя
искусный
Мыслителя искусственно
создаст.
Гете
Всем известно, что слово «робот» (чеш. robot, от robota — подне-
вольный труд, rob — раб) придумал чешский писатель К. Ча-
пек, употребив его впервые в социально-фантастической пьесе
«R.V.R.» (1920 г.) для обозначения механических людей.
Правда, до «робота» было еще придуманное алхимиками некое
существо — искусственный человечек — гомункулус...
Были и «живые» предки роботов: знаменитый театр игрушек-
автоматов Герона Александрийского еще в I в.н.э., куклы — «пиа-
нисты»^, «художники», удивлявшие салонную публику XVIII и XIX
веков.
Затем появились роботы-монстры в фантастических романах,
а позднее — в фильмах ужасов. И появились серьезные научные
исследования проблем саморегулирующихся, саморемонтирующих-
ся и даже самовоспроизводящихся роботов, проблем взаимоотно-
шения роботов не только с человеком, но и друг с другом.
Большая советская энциклопедия (т. 22, с. 149) дает следующее
определение: робот — это «машина с антропоморфным (человеко-
подобным) поведением, которая частично или полностью выпол-
няет функции человека (иногда животного) при взаимодействии
с окружающей средой».
ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПРОМЫШЛЕННОЙ РОБОТОТЕХНИКИ
Машины с точки зрения выполняемых ими функций, согласно при-
нятой в настоящее время классификации, можно различать сле-
дующим образом: энергетические машины (например, машины-
двигатели, машины-генераторы); рабочие машины — машины,
предназначенные для преобразования материала (транспортные и
технологические); информационные машины (контрольно-управ-
ляющие и математические).
1 Глава написана канд. техн, наук О. Б. Корытко.
151
Для любого класса названных машин могут быть реализованы
машины-автоматы, т. е. машины, исключающие участие человека
в выполнении технологического процесса, но обычно требующие
присутствия операторов, определяющих программу их работы.
Роботы — это машины-автоматы, в которых гармонически со-
четаются механические совершенства рабочих машин с интеллек-
туальными совершенствами информационных машин, которые
обусловлены современным уровнем развития систем управления.
Существующие роботы и роботы ближайшего будущего можно
разделить на три вида по отношению к манипуляторам по степени
участия в их управления оператора (табл. 7.1).
Т т б л и ц а> 7.1
Распределение функций управления между оператором и машиной
Нанменовсл не играции Вид машины
Манипулятор самостоя- тельного при- менения 1 Виды роботов
1 о 3
Задание алго- ритма работы Приказ «Начать» Сбор информа- ции Анализ инфор- мации Оператор Оператор Оператор Оператор Оператор Оператор ! - Оператор j Устройст- во управ- ления Оператор Оператор Устройство управления и информацион- ное устройст- во Оператор Развитые ин- формационное устройство и уст- ройство управ- ления с элемен- тами искусствен- ного интеллекта
Технологическая | операция | ! Исполнительное устройство
К первому виду относятся роботы с программным устройством
управления, отличающиеся простотой обслуживания, легкостью
настройки и относительно небольшой стоимостью. Такие роботы
могут осуществлять установку, снятие, перемещение определен-
ным образом фиксированных деталей, окраску, сварку, газовую
резку, простейшие сборочные, погрузочно-разгрузочные и транс-
портные операции.
Ко второму виду относятся роботы с адаптивным управлением,
снабженные «очувствленными» (сенсорными) устройствами, спо-
собные воспринимать информацию о внешней среде, используя
сигналы, вырабатываемые сенсорными устройствами. Эти роботы
предназначены для выполнения более сложных заданий, напри-
мер, обход препятствий, работа с предметами, на которые нало-
жены механические связи, работа с неориентированными предме-
тами.
Первый и второй виды роботов в настоящее время образуют
группу промышленных роботов (ПР).
К третьему виду относятся так называемые интеллектуальные
роботы. Эти роботы на основе сформированной ими модели внеш-
ней среды самостоятельно планируют свое поведение, направлен-
ное на оптимальное выполнение полученного задания.
Приведенное разделение роботов на виды, конечно, условно,
так как по мере расширения технических возможностей входя-
щих в состав робота информационных устройств представление о
степени участия оператора в его работе должно меняться.
Промышленный робот согласно ГОСТ 25686—83 «Роботы про-
мышленные. Термины и определения» определяется как автома-
тическая машина, представляющая собой совокупность манипуля-
тора и перепрограммируемого устройства управления для выпол-
нения в производственном процессе двигательных и управляющих
функций, заменяющих аналогичные функции человека при пере-
мещении предметов производства и оснастки.
Манипулятор ПР представляет собой устройство, имеющее ра-
зомкнутую структурную кинематическую цепь, оснащенную рабо-
чим органом и приводами для выполнения двигательных функций,
подобных функциям руки человека при перемещении объектов.
Наряду с применением в ПР манипулятор используется и как са-
мостоятельная машина, управляемая человеком-оператором.
В состав подвижного ПР помимо манипулятора и устройства
управления входит устройство передвижения.
Манипулятор и устройство передвижения являются исполни-
тельным устройством ПР.
Устройство управления ПР предназначено для формирования
и выдачи управляющих программ.
Под перепрограммируемостью ПР понимается его свойство за-
менять управляющую программу автоматически или при помощи
человека-оператора. Смена управляющей программы осуществля-
ется переключением заранее занесенных в память программ, за-
меной программоносителя или введением в память устройства
управления новой управляющей программы с какого-либо носите-
ля, включая перестановку и (или) регулирование путевых уст-
ройств релейного типа и (или) времязадающих элементов.
Обобщенная структурная схема ПР представлена на рис. 7.1.
В 1983—1984 гг. на мировой рынок ПР поставляли 300—
400 фирм, в том числе японских — около 250, американских —
100 и примерно столько же западноевропейских фирм. В 1981—
1983 гг. темп роста выпуска ПР только в Японии составлял 36 %
в год, в США — 29 % и в Западной Европе 28 %; в 1984—1985 гг.
средний годовой прирост их производства превысил 35 %. При
этом ПР стали характеризоваться особой сложностью (например,
для сборки в электронике и точной механике), а их потребление
153
стало во все большей мере обуславливаться применением в соста-
ве РТК, ГПС и компьютерно-интегрированных производств1.
Рис. 7.1. Обобщенная структурная схема ПР
В СССР к созданию и практическому применению роботов:
приступили в конце 60-х годов. В 1971 г. появились первые про-
мышленные образцы современных ПР (УМ-1, Универсал-50г
УПК-1). Тогда же начались работы по созданию ПР в странах
Западной Европы и в Японии.
1 Мишкинд С. И. Западноевропейский рынок роботов. Гибкое автоматизи-
рованное производство. Зарубежный опыт.—М., ВНИИТЭМР, 1987. — Сер. 6.
— Вып. 24.— С. 8—11.
154
к настоящему времени создано более 500 моделей ПР. По дан-
ным американского института робототехники общий парк ПР по
странам мира на начало 1982 г. составлял 27 тыс. шт., а к 1990 г.
при благоприятных условиях может составить 500 тыс. шт.1-
Следует отметить, что по мнению специалистов рост объема
выпуска ПР в мире в несколько раз будет обусловлен следующи-
ми факторами: созданием более сложных «интеллектуальных» мо-
делей ПР с развитой сенсорикой и микропроцессорным управле-
нием, обладающих значительно большими функциональными воз-
можностями; быстрым развитием таких автоматизированных про-
изводств, одним из обязательных элементов которых является ПР;
снижением средней стоимости ПР, которая будет ниже быстро
возрастающей стоимости рабочей силы, которую они призваны
заменить.
Аналогичный процесс превышения ранее запланированных
объемов внедрения ПР и пересмотра ранее сделанных прогнозов
наблюдается также в СССР и в странах—членах СЭВ. Определя-
ется это быстрорастущими реальными потребностями народного
хозяйства. К этой тенденции следует добавить еще одну — дефицит
рабочей силы, который усугубляется увеличением количества не-
престижных профессий.
Потребность отраслей народного хозяйства в значительном
количестве ПР, исчисляющемся десятками тысяч единиц, ставит
задачй создания их в кратчайшие сроки с основными показателями
технических характеристик, в том числе по надежности, не уступа-
ющими лучшим мировым образцам при минимальных затратах
на создание и эксплуатацию.
Названная тенденция в области создания ПР подтверждена в
постановлении ПК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах
по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяй-
стве», на апрельском (1985 г.) Пленуме ЦК КПСС и Совещании
в ЦК КПСС по вопросам ускорения научно-технического прогрес-
са и нашла свое дальнейшее отражение в «Основных направлениях
экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы
и на период до 2000 года».
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ РОБОТОВ
НА МОДУЛЬНОМ ПРИНЦИПЕ
Робототехнике, можно сказать, «повезло»: у ее колыбели стоял
добрый, улыбающийся Модульный Принцип. Модульный принцип
построения, в основу которого положены унификация и стандарти-
зация, является научно-методической основой для построения ши-
рокого диапазона конструкций роботов с техническими парамет-
рами, соответствующими требованиям конкретного потребителя и
обеспечения эффективности гибких производственных систем раз-
1 Эйрис. Р., Миллер С. Перспективы развития робототехники. — М.: Мир,—
.1986.
155
ного интеграционного уровня. Например, в статье «Стратегия ро-
бототехники»1 Е. И. Юревич, доктор технических наук, профессор,
пишет: «Поиски наиболее эффективных путей решения задачи в
конечном счете привели к идее: в основу развития робототехники
должен быть положен принцип модульного построения. Суть его
состоит в разработке и организации серийного производства от-
дельных частей конструкции робота. При-
чем каждой из них — в виде типового ря-
да унифицированных модулей. И уже из
этих элементов — модулей затем собирать
роботы требуемой сложности — под кон-
кретные операции». И далее: «Модуль-
ный принцип позволяет осуществить тех-
ническую политику, несмотря на децент-
рализацию проектирования, производст-
ва и внедрения роботов».
В 11-й пятилетке:
разработана и согласована со всеми заинтересованными мини-
стерствами и ведомствами Концепция развития промышленной
робототехники (РТ), в основу которой положен модульный прин-
цип построения средств РТ;
разработана и реализуется утвержденная ГКНТ СССР, Гос-
планом СССР и АН СССР научно-техническая программа по соз-
данию промышленных роботов;
разработана и выполняется программа комплексной стандар-
тизации промышленной робототехники, обеспечивающая реализа-
цию Концепции.
Программа комплексной стандартизации промышленной робо-
тотехники включает разработку 139 нормативно-технических доку-
ментов, в том числе 55 государственных стандартов [7.10] трех
групп: основополагающие стандарты, стандарты общих техничес-
ких условий на ПР по техническому назначению и стандарты типов
основных параметров, общих технических условий компонентов
ПР.
В рамках названной программы выпущен ряд методических
указаний, в том числе по оценке технического уровня и системе
агрегатно-модульного построения ПР.
Прошедшая в октябре 1987 г. в Иркутске конференция была
посвящена проблемам внедрения агрегатно-модульного принципа
построения техники. На ней были подробно рассмотрены вопросы
стандартизации в машиностроении, создания и внедрения стан-
1 Социалистическая индустрия. — 1980. — 14 окт.
156
дартов в области разработки гибких производственных систем,
включающих ПР и робототехнические комплексы, испытаний и
технического диагностирования агрегатно-модульных робототех-
нических систем, развития агрегатно-модульного построения
средств робототехники, создания прикладного программного обес-
печения в задачах проектирования и исследования агрегатно-мо-
дульных робототехнических систем. Разработанные конференцией
рекомендации с учетом зарубежного и отечественного опыта опре-
делили первоочередные задачи в части совершенствования агре-
гатно-модульного принципа построения техники. В частности, ря-
ду министерств и ведомств поручено разработать общие принципы
построения модульных систем в машиностроении (ПР, РТК, ГПС)
на основе применения системного подхода, терминологическое обес-
печение модульных принципов формирования техники, теоретичес-
кие основы проектирования модульных систем, методы синтеза
модульных систем, методы оценки эффективности и технического
уровня ПР, РТК, ГПС на всех этапах жизненного цикла1.
Конечная цель проблемы робототехники не сводится к созда-
нию собственно роботов. Цель неизмеримо более значимая: созда-
ние роботизированных технических (технологических) производст-
венных комплексов (РТК) и гибких производственных систем
(ГПС), в первую очередь, для основных видов производственных
процессов.
Многообразие технологических задач, решаемых промышлен-
ными роботами, и многообразие их конструкций обусловливают
следующие направления их унификации:
унификация моделей ПР, ограниченная одним типом робота в
одной отрасли промышленности;
унификация моделей ПР всех типов в одной, а далее несколь-
ких и всех отраслях промышленности.
Унификация моделей ПР по первому направлению — внутри
типа — проводится большинством зарубежных фирм и отечествен-
ных предприятий, так как позволяет получить эффект от ее внедре-
ния за короткий срок. В существующих роботах модульных кон-
струкций зарубежных фирм («Бош», «Фелсомат», «Фибро», ФРГ;
«Роботрон», Швейцария; «Розелв», Финляндия; «Сейкося», «Ми-
цубиси», Япония; «Сиаки», «Нордсон», США; «Деа», «Оливетти»,
Италия и др.) и предприятий Минстанкопрома СССР, Минприбо-
ра СССР и других унификация ПР выражается в создании раз-
личных модификаций базовой модели и по существу является ча-
стным случаем первого направления унификации.
Второе направление унификации моделей ПР всех типов мож-
но осуществить в странах, имеющих централизованное планиро-
вание народного хозяйства.
Первостепенное значение для развития идей унификации имеет
определение понятия типа и типоразмера ПР.
1 Всесоюзная конференция в Иркутске//Стандарты и качество. — 1988. —
№ 1. —С. 14—17.
157
Таблица 7.2
Принцип образования типов и типоразмеров роботов
Тип робота Признаки типа робота Признаки типоразмера для роботов определенного типа
Главный пара- метр по ГОСТ 25204—82 Основные парамет- ры по ГОСТ 26062—84
А Тип привода Электромехани- ческий Пневматический Гидравлический Грузоподъем- ность Р, кг Наибольшее перемещение L, мм Ф , град Быстродействие с ; V, ММ/С (о, град/с Погрешность по- зиционирования Д, мм
I) Тип системы координат Прямоугольная Цилиндрическая Сферическая Угловая
Г) Тип системы управления Цикловая Позиционная Контурная
1 Технологи- ческое назна- чение По технологичес- ким переделам ма- шиностроительных и немашинострои- тельных отраслей
В табл. 7.2 показан принцип образования типов и типоразмеров
ПР с точки зрения требований, предъявляемых к унификации их
конструкций, а также определение типов и типоразмеров через
совокупность их признаков. Согласно представленному в табл. 7.2
принципу унификация роботов может осуществляться по призна-
кам типов: привода, системы координат и структуры кинематичес-
кой схемы, управления и технологического назначения; причем
первый признак — унификация по типу привода — является ос-
новой для унификации по остальным признакам. Соотношения (пе-
ресечения множеств) видов унификации по признакам типов ро-
ботов можно представить областью унификации конструкций по
системе координат и структуре кинематической схемы, внутри ко-
торой находится область унификации по типу привода. Области
унификаций по типу управления и технологического назначения
пересекаются с названными областями.
В табл. 7.3, составленной по материалам Совета главных кон-
структоров по промышленной робототехнике стран—членов СЭВ,
представлены сведения о потребностях в типах и типоразмерах ПР,
исходя из признаков типа привода и технологического назначения.
158
Таблица 7.3
Потребность в типах промышленных роботов и планируемое их обеспечение
Количество типов, шт. Освоено и осваивается производством, стран — членов СЭВ на 1985 г. включи- тельно, %
Общее количество типов 230 37(21)
В том числе по видам производств: на основных операциях: окраска, нанесение покры- тий, сварка, сборка 38 58(34)
на обслуживании: меха- нообработка, литье, тер- мообработка, подземно- транспортные работы 109 57(30)
Прочие, в том числе не-
машиностроительные от- расли 83 2(-)
В тот^ числе по типу при- вода: ! электромеханические. 102 21(6)
пневматические 52 62(29)
гидравлические 76 42(29)
В качестве объектов унификации ПР можно назвать следую-
щие:
исполнительное устройство (манипулятор и устройство перед-
вижения с блоками управления);
устройство управления;
в некоторых случаях — устройство обеспечения ПР энергией.
Модульный ПР — промышленный робот, исполнительное
устройство которого скомпоновано из модулей в соответствии с
требуемыми кинетической, энергетической и управляющей схема-
ми, а рабочий орган зафиксирован на типовой стыковочной поверх-
ности манипулятора (рис. 7.2).
Модуль ПР — унифицированный на отраслевом (или межот-
раслевом) уровне узел, имеющий типовые стыковочные устройст-
ва и (или) поверхности, обладающий взаимозаменяемостью и
способный выполнять заданные функции либо самостоятельно,
либо совместно с другими модулями.
Основными научно-техническими задачами при модульном по-
строении средств робототехники являются следующие:
разработка технологически и конструктивно обоснованных тех-
нических требований к модулям и модульным ПР;
разработка параметрических и типоразмерных рядов модулей;
159?
разработка методов синтеза из модулей ПР и основанных на
них роботизированных технологических комплексов (РТК);
разработка методов автоматизированного проектирования мо-
дульных ПР;
разработка базовых конструкций модульных ПР и устройств
управления для них;
разработка типовых РТК, в том числе и для вновь осваивае-
мых технологических процессов, на базе модулей;
разработка систем программных модулей и основанных на них
систем математического обеспечения.
Рис. 7.2. Структурная схема модульного ПР:
/./ ... 1.6—модули степеней подвижности исполнительного устрой-
ства; 2.1 ... 2.6—модули привода (блоки управления приводом);
3.1... 3.6—модули информационные (датчики положения); 4, 5, 6,7,
8—соединения (кабели, шланги и пр.); Р—устройство соединитель-
ное; 10—устройство управления; //—устройство обеспечения энер-
гией
Принцип распространяется на следующие основные части си-
стемы ПР:
функциональные компоненты ПР (манипуляторы и устройства
передвижения, включая приводы, устройства управления);
функциональные компоненты РТК (технологические приспособ-
ления и оснастка, транспортные системы, системы управления).
Создание ПР и РТК на модульном принципе является в опре-
деленной степени альтернативой создания универсальных, спе-
циальных и специализированных ПР традиционных конструкций,
предусматривая создание набора модулей механики (исполнитель-
ных устройств роботов) и управления, обеспечивающих создание
требуемых для промышленности конструкций.
160
Можно выделить два метода создания модульных конструкций
ПР.
Первый метод основан на создании конструкций из модулей,
соответствующих назначению функциональных узлов конструкции
манипулятора ПР, например, модули поворота, подъема, выдвиже-
ния (рука), качания. Перечисленные модули воспринимают сило-
вые нагрузки в плоскостях, определяемых их назначением.
На рис. 7.3 показан принцип образования модульных конст-
рукций ПР по первому методу.
Здесь же представлены схемы модульных ПР, работающих в
прямоугольной (5, 7, 8), цилиндрической (9, 10, 13), сферической
(11), угловой (15) и комбинированной (12, 14) системах коорди-
нат. Названные модульные ПР образованы следующими типами
модулей: перемещения — /, выдвижения — 2, подъема — 3, ка-
чания — 4, поворота — 5.
Второй метод основан на создании конструкций из модулей,
соответствующих кинематическому назначению узлов структур-
ной кинематической схемы — вращательных и поступательных мо-
дулей (независимо от их расположения в пространстве). Такие
модули могут воспринимать силовые нагрузки при любом распо-
ложении модулей в пространстве, соответствующем различным
системам координат.
На рис. 7.4 показан принцип образования модульных конст-
рукций йо второму методу.
Здесь же представлены схемы модульных ПР, работающих в
прямоугольной (1, 2, 3, 4, 5), цилиндрической (6), сферической
(11, 12), угловой (7, 8, 9, 10) системах координат. Названные мо-
дульные ПР образованы вращательным (18) и поступательным
(19) модулями. Ими же образованы двухстепенные модули 13, 14,
15, 16 и 17, основанные на механизмах вращательного модуля и ис-
пользуемые для создания ориентирующих степеней подвижности
(кисти) ПР или ПР малой грузоподъемности.
Модули исполнительных устройств. Манипулятор и устройство
передвижения как объекты унификации представляют собой сово-
купность механической системы и блоков управления ее привода-
ми. Ввиду конструктивного многообразия манипуляторов, высокой
трудоемкости их проектирования и изготовления унификацию ма-
нипуляторов следует считать первоочередной задачей на пути уни-
фикации ПР.
Анализ типовых конструкций манипуляторов показывает, что
манипуляторы ПР имеют степени подвижности, организованные
на базе поступательных и вращательных кинематических пар, об-
разующих структурную кинематическую схему манипулятора.
С учетом этого основные положения модульного построения ис-
полнительных устройств ПР можно свести к следующим:
ПР модульной конструкции должны строиться на базе унифи-
цированных по кинематическим схемам узлов — вращательных и
поступательных модулей;
6 Зак. 1245
161
Pile. 7.3. Схемы модульных ПР, основанные на модулях функциональных уздсв
Рис. 7.4. Схемы модульных ПР, основанные на вращательном и поступательном модулях
модули ПР должны строиться на базе типоразмерных рядов
двигателей с вращающимся выходным валом и поступательно*
перемещающимся выходным звеном;
ПР модульной конструкции должны иметь единообразные сты-
ковочные поверхности модулей.
В зависимости от своего вида, выполняемых функций, назна-
чения, конструктивных характеристик модули располагаются по
уровням сборки (табл. 7.4). Верхнему уровню сборки соответству-
ют агрегаты1.
Таблица 7.4
Состав системы модулей исполнительных устройств
Структурно-кон- структивная едини- ца системы Уровень сборки Наименование мо- дуля Назначение
Агрегат 1 Моноблок Выполняет функции од- ной или нескольких степе- ней подвижности, включая устройство
2 Модуль-привод Выполняет функции при- вода степени подвижнос- ти
Функциональ- 3 Исполнитель- Выполняет функции ис-
ный блок ный модуль Аппаратурный модуль Информацион- ный модуль полнительного механизма степени подвижности Блок управления приво- дом Датчики положения ско- рости и др. I
Механизм 4 Механизм —
Элемент 5 Сборка Неприводные механичес- кие или аппаратурные прос- тейшие модули
6 Деталь Неразборные составные части манипулятора
Агрегат — основной компоновочный узел манипулятора, со-
стоит из исполнительной (механической) и аппаратурной (блоков
управления приводами) частей. Корпус исполнительной части яв-
ляется частью силовой конструкции манипулятора, а аппаратур-
ная часть обеспечивает работу исполнительной части в соответствии
с командами устройства управления по цикловому, позиционному
или контурному методу управления.
1 Под агрегатом в промышленной робототехнике понимается законченное
устройство, состоящее из нескольких модулей низших уровней, способное по
командам устройства управления перемещать свое выходное звено. — Прим, ав-
тора главы — О. К.
Еще раз приходится пожалеть, что нет возможности договориться о
единстве терминологии даже в рамках одной книги. — Прим, автора книги —
А. В.
164
По структурной кинематической схеме агрегаты разделяются
на агрегаты с одной, двумя или тремя степенями подвижности, а
по виду используемой энергии — на гидравлические, пневмати-
ческие и электромеханические.
Возможные виды модулей исполнительных устройств. Модуль-
привод состоит из исполнительной и управляющей частей и исполь-
зуется в качестве узла, исполнительная часть которого стыкуется
с модулями низших уровней. Корпус модуль-привода не является
несущим. Силовая конструкция модуля может воспринимать толь-
ко одно внешнее силовое воздействие.
Функциональный блок-модуль 3-го уровня предназначается для
создания модулей высших уровней и традиционных конструкций
роботов.
Исполнительный модуль — механизм, имеет одну степень под-
вижности и является базовым устройством для компоновки меха-
нической части агрегата. Содержит гидравлический, пневматичес-
кий или электрический двигатель, механическую передачу, устрой-
ства аварийной остановки: конечные выключатели, тормоза, жест-
кие упоры, разъемы и унифицированные стыковочные поверхности
для крепления с другими модулями.
Аппаратурный модуль — блок управления двигателем испол-
нительного модуля, является законченным устройством с унифи-
цированными каналами связи и габаритными размерами.
Информационный модуль — предназначен для получения ин-
формации, необходимой ПР как для собственного функционирова-
ния, так и для определения состояния окружающей среды. Выпол-
няются информационные модули в виде законченных устройств,
имеющих унифицированные стыковочные поверхности и разъемы
для связи с устройствами управления ПР. В частности, модуль
представляет собой сборочную единицу, состоящую из редуктора
(который может быть использован и как мультипликатор) либо
датчика положения, либо датчика скорости.
Главным параметром исполнительных модулей является мощ-
ность (или силовая характеристика двигателя, которая прямо или
косвенно определяет величины основных параметров модулей, их
прочностные и жесткостные характеристики). Наличие рядов по
мощности позволяет приводить в соответствие по основным пара-
метрам модули с разными видами энергоносителей и упрощает
проведение унификации конструкций различных видов модулей.
Согласно главному параметру модули каждого вида имеют
параметрический ряд по величине мощности, диапазоны изменения
которой определяют габаритные размеры модулей. Примерный
ряд габаритных размеров модулей представлен в табл. 7.5.
Мощность пневматических и гидравлических исполнительных
модулей определяется номинальным расходом и максимальным
давлением рабочего тела (воздуха или жидкости).
Исполнительные модули одного типа в пределах одного габа-
ритного размера должны иметь несколько типоразмеров согласно
их основным параметрам.
165
Таблица 7.5
Ряд габаритных размеров исполнительных модулей
Габаритные размеры
Параметры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ИД, Вт 10 60 120 250 550 1100 2200 4500 7500 10000
Мд, Нм 10 60 120 120 1J00 4400 8800 180000 30000 40000
“д 1/с 1 1 1 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
£д. _И 20 120 240 620 1400 5500 1100 45000 75000 200000
г'л м/с 0,5 0,5 0,5 0,4 "ол 0,2 0,2 ~од~ 0,1 0,05
Примечания:
1. В таблице обозначено: —длительно допустимая мощность; Мд —
длительно допустимый момент; Тд —длительно допустимая сила; о)Л, с’д — дли-
тельно действующая скорость.
2. WA и габаритные размеры при заданных значениях Мд и Рд определя-
ются значениями скоростей, выбираемых из параметрических рядов.
Основными параметрами, определяющими типоразмерные ря-
ды исполнительных модулей, являются номинальная скорость (ли-
нейная и угловая) перемещения выходного звена, величина пере-
мещения (линейного и углового) выходного звена, сила или мо-
мент на выходном звене.
Номинальная скорость перемещения выходного звейа может
соответствовать одному из значений ряда /?10: '
Линейная
номинальная
скорость,
м/с 0,1; 0,2; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5
Угловая
номинальная
скорость,
гр а д/с 30; 45; 60; 90; 180
Величина перемещений выходного звена может соответство-
вать одному из значений ряда10:
Величина
линейного
перемещения,
мм 50; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000;
1250; 1600
Величина
углового
перемещения,
град 30; 45; 60; 90; 130; 180; 210; 250; 300; 320: 360.
166
Дополнительные параметры электромеханических модулей:
Момент на валу электродвигателя, Нм < . . . 0,05'—25
Номинальная частота вращения вала электродвига-
теля, об./мин ................................... 3000
Краткость перегрузки по моменту: ................
для асинхронных двигателей ..............1,5—2
для двигателей постоянного тока .... 5—7
Тормозной момент тормоза по отношению к номи-
нальному моменту двигателя ......................0,7—1
Дополнительные параметры пневматических и гидравлических
исполнительных модулей
Номинальное давление воздуха, кг/см2 .... 6,3; 10; 16
Номинальное давление жидкости, кг/см2 . . . 63; 100; 160
Диаметр поршня, мм ...........................10—160
Линейное перемещение поршня, мм ..............До 1600
Угол поворота, град. .........................До 360
Условный проход, (Dy), мм ....................До 32
Главным параметром аппаратурных моделей является выход-
ная мощность, которая определяется комплектующими изделиями
модуля и указывает на возможность стыковки с определенными
габаритными размерами исполнительных модулей.
Модули устройств управления. Под модулем устройства управ-
ления (МУУ) понимается модуль ПР, выполняющий определенные
функции управления, подключаемый в общую схему через интер-
фейсы и имеющий присоединительные размеры из параметричес-
кого ряда. |
Система МУУ должна обеспечивать создание следующих их
типов:
цикловые (с управлением «от упора до упора» и управлением
по времени);
цикловые — групповые;
позиционные (для приводов с дискретным и непрерывным уп-
равлением) ;
позиционно-контурные;
с адаптивным управлением — с техническим зрением, силомо-
ментным, тактильным (контактным и бесконтактным) «очувств-
лением».
При этом должна обеспечиваться совместимость МУУ с различ-
ными типами приводов: электромеханических, пневматических, гид-
равлических-
Элементной базой системы МУУ являются микропроцессоры и
микро-ЭВМ с использованием БИСов большой емкости памяти, не-
разрешающейся при отключении питания, функциональных преоб-
разователей и других электронных устройств.
Для базовых МУУ названных типов могут использоваться сле-
дующие модули:
167
модули процессора (одного или нескольких, 8-, 16-разрядных и
т. д.);
модули памяти;
модули ввода-вывода дискретных сигналов;
модули интерфейса для связи с периферийными устройствами
(радиально-последовательный интерфейс);
модули сопряжения с устройствами внешней памяти (накопи-
тели на гибких дисках, магнитной ленте и др.);
модули пульта оператора;
модули пульта обучения и ручного управления;
модули инженерного пульта;
модули системы питания;
модули сопряжения с ЭВМ верхнего уровня и другими средст-
вами управления;
модули сопряжения с приводами (в том числе, преобразование
сигналов от датчиков и управление приводами координатных пе-
ремещений) ;
модули аналоговых входов (от средств адаптации и контроль-
но-измерительных устройств).
Знакомьтесь — модульные роботы!
Конструкции модульных роботов довольно разнообразны. С од-
ной стороны, это объясняется тем, что разработкой модульных IIP
занимаются организации различных министерств, с другой — но-
визной проблемы и несформировавшимся единым подходом к по-
строению модульных ПР.
В соответствии с методами образования модульных П|Р можно
выделить их две основные группы. 1
Первая группа — модульные ПР, при компоновке которых ис-
пользуются модули, соответствующие назначению функциональ-
ных узлов конструкции, например, модули поворота, подъема, вы-
движения (рука), качания.
Вторая группа — модульные ПР, при компоновке которых ис-
пользуются модули, соответствующие назначению узлов структур-
ной кинематической схемы — вращательных и поступательных мо-
дулей (независимо от их расположения в пространстве).
На рис. 7.5 схематично представлен ПР первой группы —
МП-11, а на рис. 7.6 — ПР второй группы — ПРЭМ-5-
В Смоленском НИИ техноприбор была разработана роботизи-
рованная система АСАМС — агрегатно-модульная система средств
автоматизации механосборки изделий приборостроения [6.1], ко-
торая включает:
манипуляторы и промышленные роботы модульной конструк-
ции;
транспортные системы, построенные на базе транспортно-тех-
нологических модулей;
168
цикловые устройства управления, позволяющие программиро-
вать последовательность действия промышленных роботов и тех-
нологического оборудования;
вспомогательные устройства.
В конструкции АСАМС используется пневматический привод,
реализованный на базе элементов пневмоавтоматики (пневмоци-
линдров, пневмодросселей, пневмораспределителей и т. п.). Пнев-
матический привод обеспечивает быстродействие элементов
АСАМС, связанное с высокой скоростью срабатывания пневмати-
ческих исполнительных механизмов, относительную простоту кон-
струкции, надежность и простоту в эксплуатации.
Рис. 7.5. Модульный пневматический ПР:
/—аппаратурные модули; 2—модуль (агрегат) выдвижения; 3—модули
(агрегаты) поворота; 4—исполнительные модули поворота; 5—корпус;
6—исполнительные модули выдвижения; 7—захватные устройства
Агрегатно-модульная система средств автоматизации механо-
сборки обладает высокой потенциальной гибкостью за счет аппа-
ратной и программной переналадки входящих в нее средств при
переходе к выпуску других изделий.
На базе АСАМС реализован ряд РТК сборки, что позволяет
создавать ГПС сборки-
169
Рис. 7.6. Модульный электромеханический ПР:
1, 4—модули (агрегаты) вращательные; 2—аппаратурные моду-
ли; 3—модули (агрегаты) поступательные; 5—соединительные де-
тали; 6—модули исполнительные вращательные; 7—модули ин-
формационные; 8—модуль-основание; 9—модульное устройство
уравновешивания; 10—модули исполнительные поступательные;
//—захватное устройство
Входящие в систему модули ПР, модули-манипуляторы, тран-
спортные модули обеспечивают большую композиционную гиб-
кость. Так, например, манипуляторы типа ПР5-2 (рис. 7.7) могут
компоноваться в 26-ти вариантах из 4-х типов линейных модулей
(МЛ-4 — 2 типоразмера; МЛ-3 — 4 типоразмера; МЛ-5 — 8 ти-
170
Рис. 7.7. Модуль-манипулятор типа ПР5-2
поразмеров и МЛ-7 — один типоразмер), одного типоразмера мо-
дуля углового — МУ-13 и 4-х типоразмеров комплектов переход-
ных элементов.
171
ГЛАВА 8
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП В МАШИНОСТРОЕНИИ
Все можно сделать лучше, чем делалось
до сих пор...
Генри Форд
В новой редакции Программы КПСС, принятой XXVII съездом
КПСС, записано: «Ключевую роль в материализации новейших
достижений науки и техники партия отводит машиностроению- Ус-
корение темпов его роста — основа научно-технического прогрес-
са во всех отраслях народного хозяйства и поддержания на долж-
ном уровне обороноспособности страны, магистральное направле-
ние развития экономики на перспективу. Машиностроение приз-
вано выпускать системы и комплексы машин, оборудования и при-
боров высшего технико-экономического уровня, обеспечивающие
революционные перемены в технологии и организации производ-
ства, многократное повышение производительности труда, сниже-
ние материалоемкости и энергоемкости, улучшение качества про-
дукции, рост фондоотдачи» [6, с. 29].
Реализация конкретных плановых заданий, определяемых «Ос-
новными направлениями экономического и социального развития
СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года», предпола-
гает развивать на основе перспективных научно-технических дос-
тижений типизацию технологий, углублять отраслевую и межот-
раслевую унификацию машин, узлов и деталей.
Задача архиважная. Всем известно, что, к сожалению, отрасле-
вая, а за ней — и заводская разобщенность привели к тому, что:
«... во всей черной металлургии не найдешь двух одинаковых мос-
товых кранов, деталь от «Москвича» не годится для «Жигулей»,
тракторы одного и того же назначения, но разных заводов содер-
жат разную начинку» — этот печальный для здравого инженерно-
го смысла и нашей экономики перечень технических несуразиц, при-
водимый корреспондентами1 «Правды», можно было бы продол-
жать до исчерпания отведенного издательством объема книги: со
страниц наших газет и журналов подобные примеры звучат как
тяжкий стон и горячий призыв к порядку.
В этой главе — только некоторые отдельные примеры возмож-
ностей и путей МФТ в машиностроении. По существующей класси-
фикации и судостроение, и робототехнику, и вычислительную тех-
нику тоже относят к машиностроению, но этим ее отраслям были
посвящены отдельные главы.
1 Кузьмищев В., Михеев О. Горячий холод//Правда. — 1985. — 10 ноября.
172
Базовые изделия и МФТ
Базовое изделие — это конкретное изделие, основные составные
•части которого обязательны для применения при проектировании
изделий ряда и которое в наибольшей степени характеризует пос-
тоянную составляющую проектируемого ряда.
На основе принципа базового изделия, обеспечивающего комп-
лексный подход к проектированию Т-систем, разработано и раз-
рабатывается, выпущено, выпускается и готовится к выпуску боль-
шое количество семейств машин различного назначения, станков,
автомобилей и т. д. — перечень исключительно многообразен-
Я не ставил задачу в этой книге обстоятельно рассматривать
теорию проектирования на принципе базового изделия, хотелось
только увязать этот вопрос с МФТ. Я склонен считать принцип
базового изделия старшим бра- лгч
том модульного принципа. Стар- (1
шим — потому, что появился на /Й/Т\
свет раньше. Но младший — как (Г*
и положено самой Природой — / / i
уже перерос его по своим воз- (I /
можностям: теоретически проек- ( И
тирование на основе модульного у I \ /
принципа позволяет использовать \ \ /
одинаковые модуль-элементы в \ / \ /
разных семействах техники. Ml/i
А практически?
Практически — тоже, но для этого надо подняться над прес-
ловутой ведомственной ограниченностью. Сумело же человечест-
во решить проблему болтов и гаек. «Никому не придет в голову, —
пишут канд. техн, наук О. А. Куликов и доктор педагогических (!)
яаук Р. М. Грановская1 — создавать заново, скажем, шариковый или
роликовый подшипник, предлагать новый сортамент проката- До-
статочно просмотреть каталог и выбрать подходящие для данной
машины. Между тем на такие массовые детали, как валы, шестер-
ни, редукторы для технических передач, типовые пневмо- и гидро-
цилиндры, управляющую к ним аппаратуру и т. п. нет ни стандар-
тов, ни справочников, ни сведений о том, где их можно приобрес-
ти» [8.11].
А теперь несколько примеров из жизни легковых автомобилей
— той области техники, которая всех касается.
1 Рада Михайловна занимается методологией воспитания мышления проек-
тантов в плане использования ими готовых элементов. Чем не МФТ?
173
Легковой автомобиль — изделие, подверженное влиянию моды
не менее, чем одежда, обувь и др.
Сложность и многообразие внешних форм автомобиля пол-
ностью — на первый взгляд — исключает поиск каких-либо общих:
стабильных элементов. Однако, как показывает анализ [8.1], та-
кая стабильная часть имеется — это остов, пространство для води-
теля и пассажиров. Оставляя остов неизменным для массового про-
изводства и меняя только некоторые присоединяемые элементы,
без изменения способа их стыковки с остовом, создается возмож-
ность использовать без переналадки главный сборочно-сварочньш
кондуктор и обеспечивается выпуск семейства кузовов на базе
одной главной, наиболее трудоемкой части.
На рис. 81, заимствованном из [8.1], показана базовая модель
микролитражного автомобиля, созданного из основных элементов-
сборки: остова 1, капота 2 с ветровым стеклом, задней панели 3
со стеклом, декоративной решетки 4 и дополнительных элементов*
5—8. Комбинация остова 1 с различными элементами позволит по-
лучить различные модели кузовов. В массовом производстве авто-
мобилей находится постоянный остов кузова и несколько присое-
диняемых элементов. При таком способе производства удачно со-
четается специализация технологии производства и возможность
изготовления разнообразного семейства автомобилей.
В автомобилестроении всего мира подобный прием используется
довольно широко. Каждому читателю известны и наши семейства1
«Жигулей», «Москвичей» и др.
В качестве еще одного любопытного примера использования
идеи базового изделия одного типоразмера в сочетании с ^абором
меняющихся элементов приведу разработку группы канД. техн,
наук А. А- Звягина из Ленинградского инженерно-строительного^
института.
Разработка связана с проблемой, которая оказалась для наших
планирующих органов совершенно неожиданной: начиная массо-
вый выпуск «Жигулей», там предположили, что автовладельцы че-
рез 5—7 лет пользования своим «автодругом» будут выбрасывать
его на свалку — как принято у «них», на Западе, и приобретать но-
вого. Отсюда — и все расчеты (и просчеты!) с запасными частями
и с кузовами.
Этого не произошло, да и не могло произойти: у «них» 300—500 автомоби-
лей на 1000 жителей, у нас — 40; у «них» соотношение средних цены автомоби-
ля и зарплаты в несколько раз меньше, чем у нас. Журнал «ЭКО» (1985,
М 5) в подборке: «Личный автомобиль — не личное дело» пишет, что средний'
срок накопления денег на покупку автомобиля почти у 100 % их владельцев
составляет 8 лет... Какая уж тут свалка.
В этих условиях проблема замены кузова автомобиля из прос-
той технической стала проблемой социальной, затрагивающей де-
сятки миллионов людей.
Известно, что ресурс узлов и агрегатов (двигатель, коробка пе-
редач и др.) автомобиля в 2,5—3,0 раза больше ресурса кузова..
174
б
Рис. 8.1. Иллюстрация метода членения кузова автомобиля:
2—базовая модель и элементы подсборки 1—8; б—комбинации остова 1 с раз-
личными элементами
175
Канд. техн, наук А. А. Звягин и канд. техн, наук А- Т. Алифи-
ренко предлагает следующий путь — изготовление «нового» ав-
томобиля на базе капитально отремонтированных, разумеется,,
обезличенных узлов и агрегатов «старого».
Рис. 8.2. Конструкция кузова базового автомо-
биля;
7—рама; 2—передняя панель; 3—днище; 4—капот; 5—
детали интерьера; 6—ветровое стекло; 7—дверь; 8—кры-
ша; 9—стойки; 10—борт; 11—задняя панель
Бывший владелец сдает свой автомобиль не на свалку, а в
государственную организацию за реальную (не символическую)
плату, или обменивает на «новый» с некоторой приплатой.
Как выглядит «новый» автомобиль? Конечно, не так прес-
тижно, как действительно новый, но это автомобиль-труженик, ав-
томобиль для молодежи, дешевый и надежный, со всей гаммой по-
требительских свойств-
176
Все агрегаты автомобиля монтируются на несущем каркасе из-
стальных труб круглого и прямоугольного сечения (рис. 8.2) и
образуют базовую конструкцию, которая в сочетании с набором
разных элементов кузова — пластмассовых панелей, навешивае-
мых на каркас, — создает семейство «новых» автомобилей: легко-
вой, фургон, грузовой, спортивный и др.
МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА БАШЕННЫХ КРАНОВ
Во ВНИИстройдормаш разработана система башенных кранов —
хотелось бы подчеркнуть, что именно система, — с разнообраз-
ными исполнениями, формируемых из сравнительно малого числа
КМ и ФМ.
Думаю, что читателям будет небезынтересна схема (рис. 8.3)
общей последовательности работ по созданию модульной системы
башенных кранов (МСБК). Замечу в адрес авторов [8.12], что схе-
ма представляется незаконченной: стрелка со знаком вопроса при-
рисована мною.
Разработанный сортамент модулей включает 69 типоразмеров
(табл. 8.1) и обеспечивает создание базовых моделей башенных
кранов как с поворотной, так и с неповоротной башнями и их ис-
полнений.
Схемы модулей приведены на рис. 8.4, а схема некоторых ис-
полнений — на рис- 8.5.
Госстандарт СССР утвердил ГОСТ 13556—85 «Краны башенные
строительные. Технические условия» со сроком действия с 01-01-87,,
в который заложен описанный выше модульный принцип создания
ряда кранов.
177
Научно-исследовательские работы
Освоение
Рис. 8-3. Общая последовательность работ по созданию модульной
системы башенных кранов
। ехнологическая подготовка производства
178
Таблица 8.1
Состав модулей МСБК
Индекс модуля Название модуля Количество типоразмеров
Б Секция башни 7
А Оголовок башни 6
с Секция стрелы и противовесной консоли в том числе: 9
промежуточная секция 6
концевая секция 2
головная секция 1
р Ходовая рама крана с поворотной башней, включая
ходовые тележки и кабельный барабан 3
д Поворотная платформа с двуногой стойкой, меха-
низмом поворота в ОПУ 3
X Опорная часть башенного крана с неподвижной
башней, с ходовыми тележками и кабельными ба-
рабанами 3
О Монтажная обойма в том числе:
кранов с поворотной башней 3
кранов с неповоротной башней 2
3 Связь крана со зданием 2
ф Связь крана с фундаментом 2
Ж Распорка 3
Ш Рама шарнира кранов с поворотной башней 1
Н Секция шарниров с ОПУ и механизмами поворота
с неповоротной башней 3
М Машинное отделение 1
Г Грузовая тележка 2
ю Крюковая подвеска 3
л Грузовая лебедка 3
т Лебедка передвижения грузовой тележки 2
Ц Подъемник ?
к Кабина 1!
179
00
Рис. 8.4. Схемы модулей для МСБК
Рис. 8.5. Примеры исполнения башенных кранов с использованием КМ
и ФМ из каталога
МОДУЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ
Станкостроение — основа и машиностроения, и всей промышлен-
ности.
И сколько же споров разгоралось по поводу путей развития
станкостроения при переходе от универсального оборудования к
станкам с ЧПУ, станкам типа обрабатывающий центр, к гибким
автоматизированным производствам.
Кто теперь не знает Владимира Павловича Кабаидзе, Героя
Социалистического Труда, генерального директора знаменитого на
весь мир Ивановского станкостроительного объединения.
Новую славную страницу отечественного станкостроения он
начал с технического перевооружения завода, перестройки техно-
логии и организации производства, создания новой системы взаи-
моотношений с заводами-потребителями и с проектирования но-
вейших станков. «Мы совместили этапы разработки! проекта маши-
ны, технической подготовки и запуска в производство наиболее
крупных — базовых — деталей. Для этого станок как бы «разре-
зан» на основные элементы. Узлы проектируются по методу агре-
гатов, т. е. каждый из них по мере возможности должен представ-
лять законченное целое, быть автономным, как, например, двига-
тель автомобиля или коробка передач- Тогда производство и ис-
пытания, совершенствование конструкции становятся более дина-
мичными» [8-7] -
А затем стали создавать станки-модули, из набора которых
можно компоновать автоматические производства.
Теперь — новый поворот творческой мысли: от станков, даже
очень хороших, отличных станков типа «обрабатывающий центр»,
181
но все-таки отдельных станков, — к роторно-конвейерным ма-
шинам.
Лев Николаевич Кошкин, академик, Герой Социалистического
труда, лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, за-
служенный изобретатель СССР еще в предвоенные годы предло-
жил несколько роторных станков-автоматов для обработки реза-
нием, штамповки, сборки. К сожалению, здесь нет места даже для
беглого описания машин роторного типа — этой «симфонии» тех-
ники, в которой удалось слить воедино транспортную (перемеще-
ние обрабатываемого предмета через машину) и технологическую
(воздействие на предмет) функции. Почитайте на эту тему прек-
расно изданную и хорошо написанную книгу [8.13] — получите
удовольствие.
Но вот что важно. «Для роторно-конвейерных машин и линий
характерна исключительно высокая степень применения унифици-
рованных узлов. Обслуживающие роторы, сообщающие рабочие’
движения инструменту, едины для любых операций третьего клас-
са1 — будь то штамповка металлодеталей, прессование пластмасс,
сборка узлов и изделий электротехнических или формовка и упа-
ковка изделий мясомолочной промышленности.
Весь диапазон поперечных размеров, в которые укладывается
практически основная масса предметов обработки, может быть ох-
вачен десятью размерными исполнениями обслуживающих рото-
ров по шагу между позициями и в трех-четырех вариантах по чис-
лу позиций и величине рабочего хода для каждого исполнения,,
т. е. с учетом различных технологических назначений (силовые,
легковые, контрольные, термические), весь набор обслуживающих,
роторов не превысит 300—400 исполнений. Типоразмеров инстру-
ментальных конвейеров может потребоваться два-три десятка. Та-
кого же количества типов унифицированных редукторов для синх-
ронного привода всех операционных роторно-конвейерных машин
будет достаточно для любых линий.
Разработка и централизованный выпуск унифицированных
элементов роторно-конвейерных машин позволили бы рациональ-
но организовать специализированные производства их основных
типов для линий общего применения (штамповочных, пластмассо-
вых, литьевых и т. п.) и создать специальные линии силами заин-
тересованных предприятий. Объединение их в необходимых коли-
чествах н последовательностях при наличии роторно-конвейер-
ных операционных машин сводится к чисто монтажной работе,
доступной любому предприятию», — это пишет академик Л. Н. Кош-
кин [8.8]. «Унифицированный элемент» я читаю здесь как «мо-
дуль»...
А теперь фрагмент из части программы исследований, начатых
под руководством академика И. И. Артоболевского в Московском
авиационном институте по разработке методов автоматизирован-
ного проектирования механизмов и машин-
1 3-й класс соответствует поверхностному взаимодействию между орудием
и предметом обработки. — Прим. А. В.
182
На примере металлорежущих станков канд. техн, наук Л. П.
Бобрик показывает возможности автоматизированного синтеза Т-
систем из набора модуль-элементов [8.3].
На рис. 8.6 представлена структура формализованного описа-
ния конструктивного1 модуля.
В качестве примера возможностей разработанной Л. И. Бобрик
методики показано 50 различных вариантов компоновки станков
(рис. 87). На. рисунке показано 25 вариантов, еще 25 получаются
поворотом размерной, связанной с обрабатываемой деталью, час-
ти на 90° относительно оси г. Все варианты компоновок комплек-
туются из 8 модуль-элементов, представленных графом совмести-
мости (рис. 8.8).
Позволю себе небольшое заключение по тематике этой главы.
Еще в 1965 г. ВДНХ выпустила хороший проспект [8.5], где в
«чистом виде» рассматривается формирование различных машин
и механизмов из типовых модулей2 — па примере станков, техноло-
гической оснастки, приборов, организационно-технической оснастки
из сборно-разборных элементов, в которой полностью использо-
вана идея «Конструктора», любимой игрушки моих далеких дет-
ских лет, на примере различных транспортных средств широким
спектром функций при минимуме базовых машин и большого ас-
сортимента навесного оборудования и т. д.
Повторю еще раз: в этой главе — только отдельные примеры,
ибо тема использования модульного формирования техники в ма-
шиностроении поистине неисчерпаема.
И приведу выдержку из очень, на мой взгляд, важного совмест-
ного постановления президиума Всесоюзного Совета научно-тех-
нических обществ и Государственного комитета СССР по стандар-
там: «О нормативно-техническом обеспечении расширения и уг-
лубления межотраслевой и отраслевой специализации и коопери-
рования производства на базе максимальной унификации узлов и
деталей3. В постановлении говорится:
«1. Головным и базовым организациям по стандартизации,
проектным и научно-исследовательским организациям министерств
и ведомств, институтам Госстандарта на основе структурного и
функционального анализа и перспектив развития машинострое-
ния и приборостроения, а также с учетом положительного опыта,
работы по унификации проводить в направлениях:
разработки параметрических и типоразмерных рядов машин,
оборудования, узлов и деталей с оптимизацией рядов, на основе
методических материалов Госстандарта («Типовой методики оп-
тимизации многомерного параметрического ряда» ВНИИС и мето-
дических рекомендаций МР 4—81 «Методы построения параметри-
ческих и типоразмерных рядов деталей и сборочных единиц обще-
машиностроительного применения» ВНИИНМАШ);
1 Л. П. Бобрик употребляет термин «конструкционный модуль».
2 Так как слово модуль тогда еще не было модным, то в тексте проспекта
его и нет — говорится об агрегатировании.
3 Стандарты и качество. — 1985. — № 4. — С. 10—12.
183
Рис. 8.6. Структура формализованного описания модулей (на приме
ре модулей металлорежущих станков) по Л. П. Бобрик
184
Рис. 87. Варианты схем компоновок станков, полученных из набора
КМ и ФМ: (1—8 — номера модулей)
разработки перспективных типажей и систем машин, оборудо-
вания и приборов;
создания унифицированных наборов для последующего агрега-
тирования и создания техники на модульном принципе?
(выделено мною — А. В );
разработки типовых изделий в целях создания унифицирован-
ных семейств однородной продукции;
разработки общих технических требований к продукции на ос-
нове анализа условий ее эксплуатации, обслуживания и ремонта;
разработки унифицирован-
ных технологических процес-
сов, включая технологические-
процессы для высокоспециали-
зированных производств про-
дукции межотраслевого приме-
нения;
совершенствования мето-
дологии количественных и ка-
Рис. 8.8. Граф совместимости мо-
дуль-элементов:
тх—шпиндельная бабка; т2—каретка;
т3—колонна; пц—станина колонны; т5—
стол; т6—поворотный стол; т7—станина
крестового стола; т&—стол крестовый
чественных критериев плани-
рования и оценки результатов-
работ по унификации, включая
технико-экономический ана-
лиз и обоснование;
разработки критериев и
методов технико-экономичес-
кого обоснования решений о целесообразности создания специали-
зированных производств, а также критериев отнесения продукции
массового использования к продукции межотраслевого применения;.
разработки критериев и количественных методов выбора при
проектировании машин и оборудования вариантов унифицирован-
ных и стандартных составных частей, обеспечивающих наиболее
высокие эксплуатационные и технико-экономические показатели’
проектируемых изделий».
Есть здесь и один (всего один?) недостаток: вся техническая по-
литика опять размывается по отраслям, по головным и базовым
подразделениям. .. Словом, читайте начало главы.
«Если универсальное оборудование можно было конструиро-
вать в рамках одного СКВ, — писал1 заместитель председателя
ГКНТ СССР А- Каменев, — то при создании гибких производст-
венных систем требуется широкое привлечение специализирован-
ных предприятий, занимающихся разработкой основного оборудо-
вания, систем управления, программно-математического обеспече-
ния, т. е. необходима широкомасштабная координация работ, вы-
ходящих за пределы одной отрасли. При этом головной разра-
ботчик по существу несет ответственность за качество труда смеж-
1 Каменев А. Машиностроению быть в авангарде//Правда,— 1984. — 29 авг.
186
ников. Если изготовить станок возможно силами одного специа-
лизированного завода, то для создания гибкой производственной
системы уже требуется централизованное планирование и разра-
боток, и производства на предприятиях нескольких отраслей. А
в дальнейшем — и специализированное обслуживание, гарантиру-
ющее работоспособность всей технологической линии».
Так записано и в «Основных направлениях экономического и
социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до
2000 года» (раздел IV): «Развивать на основе перспективных на-
учно-технических достижений типизацию технологий, углублять
отраслевую и межотраслевую унификацию машин, узлов и дета-
лей»1.
1 Материалы XXVII съезда КПСС. — М.: Политиздат, 1986.— С. 281.
187
ГЛАВА 9
ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОДУЛЬНОГО
ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИКИ
Всем чинам, на службе состоящим, а такоже
мануфактур-советникам и протчим важным ремес-
ловых заведений персонам помнить надлежит.
Все прожекты зело исправны быть должны, да-
бы казну зряшно не разорять и отечеству ущерба
не чинить.
Кто прожекты станет абы как ляпать, того чина
лишу и кнутом драть велю.
Указ Петра /
Вспомним^что экономика в своем изначальном смысле (от греч
oikonomike) буквально звучала как «искусство ведения домаш-
него хозяйства». Уже много позднее это понятие приобрело значе-
ние совокупности общественных отношений, стало означать одну из
отраслей науки и, наконец, стало обобщающим понятием всей
системы народного хозяйства страны. Искусство «ведения народ-
ного хозяйства», очевидно, несоизмеримо с «искусством ведения
домашнего хозяйства» и намного, много порядков сложнее. Но за-
дача-то у них одна: «не разорять» и «ущерба не чинить».
Относится ли сказанное к МФТ? Самым прямым образом:
ведь конечная цель МФТ — обеспечение функционирования про-
ектируемых для народного хозяйства Т-систем с наименьшими за-
тратами ресурсов.
Всех ресурсов? Вопрос отнюдь не риторический. Каждый из нас знает, что
время от времени и раньше (да и сейчас) кидает нашу экономику в некоторые,
я бы сказал, крайности. Нас призывают то экономить металл, то — живой труд,
то — электроэнергию, газ и воду, то — еще что-нибудь. Конечно, все эти при-
зывы справедливы. Но они ведь отражают ЧАСТНОСТИ. А экономить все-таки
надо ВСЕ РЕСУРСЫ! Экономить труд живой и труд овеществленный — мате-
риал, энергию, информацию.
В 1985 г. вся наша страна праздновала 40-летие Великой Победы. Среди
многих интереснейших и берущих «за душу» публикаций, меня, участника войны,
особенно трогали материалы о тех, кто ковал Победу на заводах, в шахтах,
на транспорте, в сельском хозяйстве. Все-таки незаслуженно мало об этом на-
писано.
В мудрой статье журналиста Отто Лациса (из серии статей: «Как мы шли
к Победе»1). «Поклонимся и поучимся» есть такая мысль: «Спустя сорок лет мы
склоняем голову перед мужеством тружеников войны. Этого мало. Мы должны
еще и учиться у них. Учиться, хотя они не слыхивали о компьютерах, роботах,
САПРах и прочих премудростях нынешних.
Высшее мастерство проявляет не тот, кто оперирует громадными ресурсами.
Высшее мастерство проявляет тот, кто решает большие
1 Известия.— 1985. — 31 марта.
188
задачи с самыми малыми ресурсами (выделено мною — А. В.).
Сегодня экономисты придумали этому название: интенсификация. Мы не до*
конца еще знаем, как ее обеспечить. Конечно, не одиннадцатичасовым рабочим
днем, не командным управлением. Но за восемь-то часов — всякая ли минута
отдается делу? Зорко ли смотрим, что лежит под ногами?
Поклонимся и поучимся.»
Да, как-то незаметно растеряли мы умение осваивать новое
производство не за годы, а за месяцы и даже за недели... Разучи-
лись малыми ресурсами решать большие задачи...
В политическом докладе XXVII съезду КПСС по этому вопросу
было сказано следующее: «Психология значительной части руко-
водителей разных уровней сформировалась в условиях изобилия
ресурсов. Такое богатство многих избаловало, привело к расточи-
тельству. Но положение давно изменилось. Нет прежнего притока
рабочей силы, мы стали платить дорогую цену за добычу и дос-
тавку каждой тонны нефти, руды, угля. На эти факты нельзя за-
крывать глаза, с ними нужно считаться. И экономить во всем и
везде — на производстве и в быту, не проходить равнодушно ми-
мо бесхозяйственности и расточительства [6, с. 42—43].
Давайте попробуем разобраться в вопросе о том, что дает МФТ
народному хозяйству в экономическом плане, намного ли — в ко-
личественном, ИЗМЕРЯЕМОМ выражении — способствует эко-
номии ресурсов.
Экономический анализ МФТ должен обеспечить ответ на глав-
ный вопрос, причем подчеркнем — ответ априори, а не апосте-
риори, — когда переход на МФТ полезен для народного хозяйст-
ва, а когда — вреден. Иными словами, экономисты должны дать
ответ техникам о пределах экономической целесообразности ме-
роприятий по МФТ, разработать методы и выработать рекомен-
дации — прогнозы по оценке оптимальности решений по эконо-
мическим критериям на всех стадиях жизни сложных Т-
систем в модульном исполнении.
Экономисты должны помочь инженеру, стоящему подобно ви-
тязю на распутье и размышляющему: «Каким путем идти?».
И позвольте напомнить завет В. И. Ленина: Экономист всегда
должен смотреть вперед, в сторону прогресса техники, иначе он-
немедленно окажется отставшим» [2, с. 137—138].
189-
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ УПОРЯДОЧЕНИЯ МОДУЛЬНЫХ Т-СИСТЕМ
В главе 1 (см. рис. 1.10) показана связь унификации, стандар-
тизации и МФТ. Таким образом, будем считать, что оценка сте-
пени упорядочения модульных Т-систем равнозначна оценке сте-
пени унификации и стандартизации.
Казалось бы куда как просто, можно на этом и остановиться сославшись
на соответствующую литературу... Ан нет! Количество статей, посвященных
проблеме оценки результатов деятельности по унификации и стандартизации,
давно превысило сотню, появились даже отдельные брошюры и руководящие ма-
териалы [9.13], а тема эта по-прежнему продолжает оставаться животрепещу-
щей и вызывающей массу споров.
На протяжении десятилетий в ходу показатели: коэффициенты
применяемости Кпр , стандартизации Xе, унификации Ку и дру-
гие вида К=а/А, где а — количество стандартных, применяемых,
покупных изделий, или количество их типоразмеров, или трудоем-
кость или стоимость их изготовления, или масса; А — общее ко-
личество изделий, или общее количество их типоразмеров, или
общая трудоемкость изготовления всего изделия, или общая сто-
имость изготовления всего изделия или суммарная его масса.
В доступной обозрению литературе насчиталось около 50-ти
различных показателей. Мы проделали простой по замыслу и тру-
доемкий по исполнению численный эксперимент: для одного объ-
екта (корпус сухогрузного судна средних размеров водоизмеще-
нием около 10 тыс. тонн) были определены значения показателей
Рис. 9.1 достаточно ярко показывает весь тот разнобой, кото-
рый существует в важнейшем вопросе оценки степени унификации
и стандартизации. Заметим также, что попытки оценить о^ним по-
казателем и долю стандартных (т. е. удовлетворяющих по своим
параметрам требованиям стандартов), и долю применяемых, и
заимствованных, и покупных, и других изделий вряд ли могут во-
обще считаться правомерными. Называть же такие показатели
коэффициентом стандартизации просто глубоко неправильно.
Очевидно, что все подобные показатели носят сугубо ориенти-
ровочный и сопоставительный характер, не дают исчерпывающей
информации о необходимой величине степени унифика-
ции и стандартизации и никак (или чересчур уж опосредованно)
не связаны с эффективностью унификации и стандартизации, а
зачастую приводят к искажению оценки действительно достигну-
тых результатов.
Появились даже документы (например, в судокорпусострое-
нии), согласно которым можно получить любое значение Ку,
достаточно только соответствующим образом условиться,
что относить к стандартным и унифицированным изделиям.
Словом, как и многие показатели промышленного производства,
действующие показатели стандартизации и унификации ничего
реального не показывают: значения показателей большие и все
растут, а эффект от стандартизации и унификации все падает.
190
Рис. b/. Показатели Кпр , Ас , в зависимости от принятых способов их
вычисления (по Р. П. Широкову)
Подход к любой проблеме с позиций метрологии предполагает
прежде всего решение задачи «Что измерять?, и только потом —
«Как измерять?».
Ответ на первый вопрос содержится в самом понятии «стандар-
тизация», принятом Советом ИСО в 1962 г.: «стандартизация —
это установление и применение правил с целью упорядочения
деятельности1 ... для достижения всеобщей оптимальной
экономи и...».
Итак, измерять, по-видимому, надо то, что является целью
стандартизации (и МФТ). Это — степень упорядочения
деятельности и связанная с ней величина экономии.
Очевидно, что упорядоченная деятельность важна не сама по
себе, и мерой упорядоченной деятельности должен служить резуль-
тат этой деятельности. Количественным выражением степени упо-
рядоченной деятельности будет являться мера (оценка) упорядо-
ченности создаваемой Т-системы.
Система, изолированная от внешнего воздействия, стремится к
своему наиболее вероятному состоянию. Наиболее вероятным сос-
тоянием неуправляемой системы является хаос. (Это что-то вроде
пятого следствия из закона Мерфи: «Если какая-нибудь неприят-
ность может случиться, она случается»2. А пятое следствие: «Пре-
1 Выделено мною — Прим, А. В.
2 Артур Блох. Закон Мерфи//ЭКО. — 1983. — № 1. — С. 217.
191
доставленные самим себе события имеют тенденцию развиваться
от плохого к худшему»).
Конструкторский коллектив, не стесненный никакими управ-
ляющими воздействиями стандартов или требований экономики,
скорее всего создает объект (изделие), состоящий только из ориги-
нальных деталей.
Целенаправленное упорядочение деятельности в процессе соз-
дания /"-системы состоит в стандартизации и унификации состав-
ных частей системы, формировании ее из КМ и ФМ-
В теории информации величиной, численно выражающей не-
упорядоченность рассматриваемой 7-системы по некоторому при-
знаку, является энтропия1. Энтропия 5=1 при полной неупо-
рядоченности системы; 5 = 0, когда система наиболее упорядочена.
В свете изложенного введем понятие «энтропия стандартиза-
ции» — как мера степени стандартизации, и «энтропия унифика-
ции» — как мера степени унификации.
Меру неопределенности можно рассматривать как функцию от
числа возможных исходов состояния системы — от разнообразия
системы.
В процессе стандартизации в рассматриваемый момент време-
ни разнообразие системы (число возможных исходов) определяет-
ся числом Vе — количеством стандартных составных частей в
системе и, соответственно, числом (U—Uc ) — количеством не-
стандартных составных частей.
Известно вероятностное, введенное К. Шенноном, определение
величины энтропии системы
5= — SA- 1пЛ , (9.1)
где Р i — вероятность наступления события i.
Uc
В рассматриваемой задаче под Pz можно понимать Р((7С)=^-»
т. е. вероятность того, что в 7-системе 77е, естественно, равна до-
ле этих частей в общем множестве U. Составные части системы
могут находиться только в двух равновероятных состояниях:
«стандартные — нестандартные», и неопределенность наших зна-
ний о состоянии системы, вычисленная по формуле (9.1), наиболь-
шая (т. е. 5=1) при [7е =U/2, а при 77е =0 и Uc =U в ин-
формационном смысле система наиболее упорядочена: 5 = 0, наши
знания о ее состоянии вполне определенны: 7-система или пол-
ностью состоит из стандартных частей или полностью состоит из
оригинальных частей. Однако такая информационная «опреде-
ленность» не отвечает постановке задачи.
По-вцдимому, рассматриваемая задача — еще один пример,
показывающий ограниченность рамок шенноновского (вероятност-
1 Таким образом, энтропия выступает как мера беспорядка; в ряде работ
отдается предпочтение понятию негэнтропии (отрицательной энтропии) как меры
порядка.
192
кого) понятия информации и целесообразность поисков путей ос-
вобождения понятия информация от понятия вероятности.
Представляется, что первым, кто попытался использовать по-
нятие энтропии для оценки степени стандартизации был С. Матуу-
ра (Япония). В 1968 г. он направил в ИСО/СТАКО предложение,
в котором степень стандартизации N определяется произведением
коэффициента значимости («веса») W на степень сокращения
AS и эффективность этого сокращения £, т. е.
N==WE&S. (9.2)
Под степенью сокращения понимается направленное действие —
стандартизация, приводящее объект стандартизации из состояния
сложности Ро к менее сложному состоянию Pi
AS=const In Ро//\. (9-3)
Представляя эту формулу в виде S = const lr\P, С. Матуура
проводит аналогию с формулой S = const In В, где под S понима-
ется энтропия системы, а под В — мера беспорядка. Дальше этой
аналогии он не идет [9.27].
Энтропия стандартизации (ЭС) 5е как мера степени стандар-
тизации должна давать информацию об упорядоченности Т-сис-
темы в процессе стандартизации. ЭС должна быть равна 0 при
S=1,'TJ е. в случае, когда деятельность конструктора можно рас-
сматривать как максимально упорядоченную: все составные части
(детали, элементы, узлы и т. д.), составляющие 7-систему, —
стандартные; и величина S=1 при [7е = О — это случай, когда
творческий путь конструктора не был стеснен никакими ограниче-
ниями стандартизации.
Этим условиям отвечает выражение
5=1-Ы , при 0<Сс (9.4)
Функция (9.4) в какой-то мере соответствует физическому (или
тепловому) определению энтропии.
В теории тепловых процессов значение энтропии (или интег-
рал Клаузиуса, который ввел само понятие) определяется выра-
жением
SB-SA = ^, (9.5)
А
где S — энтропия системы в состоянии А и В; Q — количество
тепла (отнесенное к единице массы); Т — абсолютная темпера-
тура, при которой происходит тепловой процесс.
Уравнение (9.4) можно представить также в виде
если под S^ понимать величину Sc в состоянии А, под Зв —
величину энтропии системы так сказать «в начальном1 состоянии»,
1 С которого начинается упорядочение системы.
7 Зак. 1245 193
когда количество стандартных составных частей =0, а А1/с =
~ис____Uc
и а и в '
Подобно «тепловой» энтропии, ЭС системы:
зависит только от состояния, но не от способа, которым это
состояние стандартизации было получено;
может быть понижена только путем затраты внешней энергии,
путем управления системой; всякая замкнутая, т- е. полностью
изолированная от внешнего воздействия, система стремится к по-
вышению энтропии;
требует тем большей затраты энергии, чем больше U-
Так как в общем случае любая Т-система состоит из элементов
разного уровня разукрупнения, то представляется целесообразным
определение ЭС для каждого иерархического уровня Т-системы,
на котором возможна стандартизация.
Тогда для /-го уровня Т-системы энтропия —_J.
Uj
Состояние (степень) стандартизации всей Т-системы может
быть охарактеризовано ЭС
Sc = £ Sc, (9.6)
и 1
где Р — число уровней Т-системы.
Довольно часто, особенно при экономических расчетах, встре-
чается утверждение о необходимости учитывать «значимость»1
стандартов: применение государственных стандартов предпочти-
тельнее, так как дает больший экономический эффект, чем» исполь-
зование республиканских, отраслевых стандартов или стандартов
предприятия. 1
В случае, если введение «значимости» стандартов будет приз-
нано целесообразным (для этого необходимо специальное иссле-
дование) , то вычисление ЭС конструктивных объектов S на
каждом уровне возможно по формуле
s/~ 1—Ц7—, (9.7)
где — коэффициент «значимости» g-ro вида стандартов (g =
= 1, 2, 3, 4; например, gi = grocT, £2 = £ост и т. д. Сами величины
Ц должны определяться на основе экономического анализа влия-
ния вида стандарта (в начальной стадии — может быть и путем
экспертных оценок); U | — количество стандартных составных
частей (деталей, если / = 2), принятых по g-му виду стандарта.
Энтропия унификации (ЭУ) Sy как мера степени унификации
должна давать информацию об упорядоченности Т-системы в про-
цессе унификации его составных частей (в процессе изменения ко-
1 «Значимость» — это ведь то же, что и «вес». Если здесь установить «зна-
чимость» с позиций экономики, то, может, такой подход и допустим?
194
личества типоразмеров составных частей). При этом, строго гово-
ря, безразлично — будут ли составные части стандартные, заимст-
вованные, покупные и прочее или нет.
Если количество типоразмеров Ujis(i) = Uj , то в плане унифи-
кации система максимально неупорядочена, ее Sy =1. Практичес-
ки маловероятный для реальной Т-системы случай, когда иц5(1) =
= 1 (т. е. вся система состоит только из одинаковых деталей одно-
го типоразмера) соответствует 8У =0-
Этим условиям отвечает выражение
Sy=logt7^ при l<zz<t7. (9.8)
Так как удобнее пользоваться десятичными или натуральными
логарифмами, выражение (9-8) можно представить в виде
Оу __ 1g __ Inu
1g и 1п(/ •
Состояние (степень) унификации всего объекта может быть
характеризовано ЭУ
Sy = 4- S SX. (9.9)
к /=1 1
Заметим, что при вычислении 8У может быть учтена и ЭУ ма-
териалов.
Итак, степень стандартизации и степень унификации Г-систе-
мы (объекта, изделия) предполагается определять относительными
величинами — энтропией 8° и энтропией 8У , характеризующими
деятельность, направленную на упорядочение объекта, исходя из
задач стандартизации.
Энтропийный подход к оценке деятельности по стандартизации
и унификации встречается в ряде работ. Так, П. К. Ханиным [9.23]
делается попытка оценки степени унификации на основе подсчета
изменения состояния системы в единицах информации — битах.
Антиэнтропийный характер стандартизации рассматривает Ю. С.
Титков [1.54]. На энтропийный характер унификации указывают
О. В. Яременко и С. В. Крейтер [9.25].
Однако надо четко представлять, что сама по себе оценка сте-
пени стандартизации и унификации, как бы она ни производилась,
ничего не дает (или в лучшем случае носит сопоставительный ха-
рактер).
Возможно, на меня действует пример римского сенатора Като-
на старшего, который, как известно, каждую свою речь в Сенате,
вне зависимости от темы, заканчивал словами: «Кроме того, я ду-
маю, что Карфаген необходимо разрушить». Поэтому мне хочется
сказать: «Кроме того, я думаю, что результаты деятельности по
унификации (и по стандартизации, в том числе и по МФТ) надо
определять не показателями (коэффициентами), а рублями...»
Показатели в идеале должны показывать то, что характеризует
функцию системы, то ради чего система создается и эксплуатиру-
ется.
7:
195
Поэтому и необходимо нахождение оптимальной степени уни-
фикации и стандартизации по экономическим народнохозяйствен-
ным критериям.
ФАКТОРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОЛУЧЕНИЕ
ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ПРИ МФТ
Можно утверждать, что технико-экономическая эффективность
изолированной стандартизации отдельных деталей, узлов и сбороч-
ных единиц ограничена и, достигнув определенного предела, ис-
черпывает себя.
Новый, качественный скачок обеспечивается переходом к сис-
теме стандартов на КМ и ФМ, открывающих возможности модуль-
ного формирования техники.
Функционирование (или жизненный цикл) Т-системы включа-
ет ее проектирование, техническую подготовку производства, изго-
товление системы и ее эксплуатацию, включая необходимые ре-
монты, возможную модернизацию и так до ликвидации Т-системы
(списание, сдача в лом и пр.).
Функционирование Т-системы в свете экономики можно пред-
ставить в виде обмена некоторого количества расходуемых на соз-
дание и эксплуатацию системы ресурсов — 3 (затраты материалов,
труда, энергии, информации, оборотных средств и основных фон-
дов) на некоторое количество полученных ресурсов — Д (проде-
ланная транспортная работа, новые основные фонды и др).
Измеряя 3 и Д в денежном выражении, можно записать, что
при нормальном функционировании 3, Д обмен должен быть су-
губо положительным, т. е.
Д-3>Ь
и разность (Д—
В общей схеме системно-структурного подхода к модульному
формированию Т-систем (см. гл. 1) экономические исследования
призваны проанализировать цели МФТ экономическими методами
и по экономическим критериям установить границы МФТ. При ус-
ловии реализации МФТ экономия может быть достигнута на всех
стадиях жизненного цикла Т-системы.
Основные преимущества МФТ — повышение эффективности тех-
нической подготовки производства — конструкторской (создание
проекта) и технологической (разработка технологических процес-
сов и изготовление необходимой оснастки), снижение затрат в про-
цессе производства и при эксплуатации Т-систем.
На стадии конструкторской подготовки (при проектировании)
МФТ обеспечивает:
сокращение объема, трудоемкости, стоимости и сроков выпол-
нения проектно-конструкторских работ в результате повторного
использования рабочих чертежей и другой конструкторской и тех-
нической документации для основного и вспомогательного произ-
196
водств. Это даст возможность использовать проектантов на твор-
ческой работе;
сокращение расходов материалов, объема копировальных ра-
бот и работы технических архивов и т. д. в результате уменьшения
количества чертежей (или других носителей информации) и дру-
гой конструкторской документации;
сокращение расходов на переработку (внесение исправлений)
чертежей, программ и другой конструкторской документации
вследствие общего повышения ее стабильности;
снижение потерь времени на согласование и утверждение вновь
выпускаемой конструкторской документации.
На стадии технологической подготовки производства МФТ да-
ет возможность обобщить частные технологические решения. Раз-
работка этой тенденции приведет к типизации технологических про-
цессов. Основные направления типизации опираются на классифи-
кацию конструкций по общим конструктивно-технологическим
признакам; на этой основе устраняется индивидуальность техноло-
гических методов изготовления. Такое направление значительно
упростит технологическую подготовку производства и повлияет
на уменьшение издержек по изготовлению Т-систем.
Конструкторское обоснование типизации технологических про-
цессов изготовления деталей, узлов и сборочных единиц является
важной предпосылкой обеспечения технологической преемствен-
ности, которая предопределяет внедрение в производство стандар-
тизации, т. е. КМ и ФМ, в возможно большем экономически обос-
нованном объеме, повышения технического уровня производствен-
ных цехов. Конструктивная и технологическая преемственность со-
действуют переходу от систем перестройки производства
в связи с освоением новых Т-систем ксистеме переналадки
производства, к ГПС. Этому должно способствовать освоение ме-
тодов модульного формирования элементов производственного
процесса и оснащение цехов специализированным оборудованием
также из КМ и ФМ. Широкое применение типизации и стандарти-
зации технологических процессов позволит значительно сократить
трудоемкость, цикл их разработки и объем технологической доку-
ментации; кроме того, повысится качество технологических про-
цессов, уменьшится влияние на качество такого субъективного фак-
тора, как квалификация производственного персонала.
Типовая и стандартная технологии должны разрабатываться
на базе передового опыта заводов отрасли (или нескольких отрас-
лей), таким образом она будет аккумулировать все лучшее, что
накапливает промышленность.
На стадии изготовления Т-систем даже в условиях единично-
го и мелкосерийного производства и относительно частой сменя-
емости проектов при реализации МФТ могут возникнуть специфи-
ческие направления механизации и автоматизации на основе ком-
плексной стандартизации элементов производственного процесса.
МФТ влечет за собой изменение структуры основных фондов на
основе применения механизированных и автоматизированных ли-
197
ний на базе стандартизации элементов изготавливаемых Г-систем
и насыщения производства стандартизованной специальной оснас-
ткой- МФТ открывает путь к созданию специализированных про-
изводств КМ и ФМ. Повышение однородности производственных
процессов позволит применять прогрессивные формы организации:
групповые или поточные, что обеспечит ритмичный выпуск изде-
лий и сокращение цикла постройки за счет непрерывности произ-
водства, обусловленного прямоточным движением предмета труда
по операциям и размещением рабочих мест в соответствии с тех-
нологической последовательностью. Сокращение цикла ведет к
высвобождению оборотных средств и повышению эффективности
основных фондов.
Положительные результаты МФТ скажутся не только в сфере
проектирования и изготовления Т-систем, но и в сфере
их эксплуатации. Положительные результаты можно ожидать на
двух основных направлениях. Первое — освоение и эксплуатация
Т-систем: повышается единообразие в оформлении и составе сис-
тем ускоряется и упрощается адаптация обслуживающего персо-
нала, а также управление системами; второе — ремонт и модерни-
зация: уменьшаются трудности, связанные с запасными частями,
существенно, в десятки раз, ускоряется и облегчается ремонт или
переход на новые элементы — модули следующих поколений при
модернизации Т-систем и т. д.
МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО
ЭФФЕКТА ОТ МФТ
Системное исследование экономического эффекта от МФТ должно
обеспечить:
четкое определение общественных, хозяйственных и техничес-
ких целей МФТ;
анализ влияния на экономическую эффективность технических,
организационных и экономических условий и факторов, связанных
с созданием и применением КМ и ФМ;
выработку рекомендаций о границах экономической целесооб-
разности МФТ.
Исследование экономического эффекта от МФТ ставит своей
целью дать обоснование наиболее полному и рациональному ис-
пользованию ресурсов при решении поставленной задачи. Предус-
матривается измерение экономической эффективности на несколь-
ких последовательных стадиях процесса превращения затрат на
разработку и развитие системы в материально-технические и эко-
номические результаты. Это предполагает последовательное изме-
рение эффективности МФТ в соответствии с процессом «исследо-
вание — проектирование — производство — эксплуатация».
Количественно оценить всю сумму эффекта от введения МФТ в
настоящее время не всегда представляется возможным.
Дело в том, что задача экономической оценки МФТ должна ре-
198
на ранней стадии разработки 7-систем — в период форми-
рования технических требований, а в этих условиях информация
ограничена, поэтому не могут быть использованы обычные методы
калькуляций и расчета расходов. Вместе с тем, без определения
величины затрат на проектирование и изготовление Т-системы
и выявление ожидаемой экономии при создании и эксплуатации
техники, построенной на модульном принципе, не представляется
возможным осуществить количественное решение задачи эконо-
мической оценки народнохозяйственной эффективности Т-систем,
сформированных из КМ и ФМ- Таким образом, с одной стороны,
необходимо иметь данные о величине затрат и экономии при соз-
дании /техники на модульном принципе как можно раньше, а с
другой стороны, существующие методы расчетов не позволяют
этого сделать.
Все задачи МФТ, как и все задачи стандартизации и унифика-
ции. являются экстремальными.
Пляользуя идею энтропии стандартизации Sc и энтропии уни-
фикации Sy, можно представить, что оптимальный вариант, при-
водящий при S£nT и Sy к наибольшему экономическому эффекту
Эшах =*(Д—3)тлх =Э^1ах + 3^, может быть найден, если удастся
формализовать задачу и решить ее каким-либо экономико-мате-
матическим методом решения экстремальных задач. В большинст-
ве атактических случаев делать этого пока не умеют. Серьезней-
шим сдерживающим фактором является недостаточная разрабо-
таклость нормативной базы стандартизации.
Рис. 9.2. Гипотетический пример энтропийной диаграммы стан-
дартизации и унификации
В середине 70-х годов ВНИИС начал разрабатывать Единую
систему технико-экономической оптимизации стандартизации
(ЕСТЭОС), которая должна на единой научной и организационной
основе коренным образом улучшить экономическую работу в сис-
теме Госстандарта СССР, органах и службах стандартизации в
отраслях народного хозяйства и значительно повысить эффектив-
ность стандартизации.
199
Комплексный подход к оценке степени и экономической эффек-
тивности стандартизации и унификации может быть осуществлен
и с большой наглядностью представлен путем построения энтро-
пийной диаграммы стандартизации и унификации (ЭДС). Чисто
условный1 пример такой диаграммы показан на рис. 9.2.
Такие ЭДС можно строить для каждого уровня систем стан-
дартизации и унификации, определять зону оптимальной эконо-
мии, что является конечной целью-
ЭДС обеспечивает комплексный подход и к оценке степени
экономической эффективности. ЭДС позволяет наглядно пока-
зать влияние стандартизации и унификации составных частей Т-
системы и определить зону оптимальной экономии, достигаемой в
процессе стандартизации и унификации, в процессе модульного
формирования Т-системы любого уровня сложности.
Построение диаграмм вида ЭДС или ей подобных могло бы помочь и пока
еще в неравной борьбе с планированием «от достигнутого». Вся промышлен-
ность задыхается от жесткого применения этого «принципа». Так ведь и в ра-
ботах по унификации — сегодня добились /(У =0,82, на завтра — даешь 0,84! А
может наибольший экономический эффект, отражающий наибольшую экономию
ресурсов достигается вообще при К? = 0,68? Или даже при К? =0?
Согласно концепции М. Н. Александрова под степенью стандар-
тизации (на самом деле М. Н. Александров рассматривает уни-
фикацию системы) понимается отношение средней величины ха-
рактеристики нагруженности Ф, определяющей действующие на
изделие внешние силы, к диапазону Ф
(Фт1п<Ф<ФтаХ)
2 Аф,
Ху=-2=~—, О-10)
Фщах Фтт
где АФр — размер 0-го интервала характеристики нагруженкос-
ти; s — количество интервалов.
Если для каждого значения Фз изготавливается свое соответ-
ствующее изделие, то s может быть очень велико, а /\у "”*0. Если
изделие с Ф1Рах используется при всех значениях Фр , то s=l и
7(у -I1.
В общем случае затраты на изготовление конструкций состав-
ляются из начальных затрат Зн , эксплуатационных расходов Зэ
и экономических последствий аварий 3 а
з-=зн+зэч-за.
Определяются 3s при заданной Ф только характеристикой за-
пасов прочности К и степенью унификации. Графическая интерпре-
тация связи З2 =f (Ф, К) представлена на рис. 9.3-
1 Здесь я усматриваю полную аналогию с ЭС, точнее — с негэнтропией.
200
Если необходимое количество изделий определяется как w =
= £ (Ф), то для элементарного интервала
^=С(Ф)^Ф
и, соответственно,
^)=з^пт(ф).с(фж
откуда общие затраты на все количество изделий
ф
max
32s= У 3^ПТ-(Ф)-ЦФМФ.
ф .
min
Изменение общих затрат ДЗ 22 в результате унификации
ДЗЕЕ=Д+В,
где А — возрастание затрат, связанных с отступлением от опти-
мума (индивидуальный проект); В — снижение расходов на изго-
товление, эксплуатацию и ремонт из-за увеличения размеров пар-
тии изделия.
Рис. 9.3. Качественная картина изменений суммарных затрат 3~ :
а—в зависимости от характеристики запасов прочности К3 п ; зависи-
мости от характеристики нагруженности Ф (по М. Н. Александрову)
Величина
Ф_ Ф,
А= Ss И32(ф)-3^пт(ф)]ф(ф)С?Ф=5Ё1 Г‘зЧФ)?(Ф)^Ф-з^
3=0 ф0 p-о ф
и величина
s—1
2 2 Зн,Р+1 [1— ф(о))],
Р=0 со=1
где ф(со) характеризует изменение начальной стоимости изделий
(начальных затрат Зн ) в зависимости от увеличения количества
ф
изделий в партии; <р(Ф)б/Ф — количество изделий в
Ф{3
интервале [Фр, Фр+i].
Очевидно, что значение ДЗ 22 зависит только от величины s, т. е.
иными словами — от степени унификации
Д322=/(Л?). (9.11}
20 L
Если Л3г2 наименьшее при /\у = 1. то экономически целесооб-
разна минимально возможная унификация: весь диапазон потреб-
ности Ф перекрывается одним типоразмером изделия с характерис-
тикой нагруженности Фтах. Если ДЗ22 увеличивается с ростом
Л у , то какая-либо унификация изделий экономически противопо-
казана. Наиболее общий характер будет иметь выпуклая кривая
(см. уравнение (9.5) и рис. 9.3, а) при ДЗ^2 в интервале 0<Лу<1,
что и позволяет найти Аупт. Эти рассуждения равнозначны при-
веденным выше в отношении кривых на рис. 9.2.
Следует только помнить, что на рис. 9.2 приведены значения
экономии, и кривая 9 = f(s) ) —вогнутая: ищется значе-
ние 3=3 max.
Выражение [1—ф (со) ] в теории стандартизации обычно запи-
сывается в виде где показатель степени ц<1 и характеризует
интенсивность снижения стоимости отдельного изделия при уве-
личении партии выпуска этих изделий.
В машиностроении, приборостроении и других отраслях про-
мышленности получены статистические значения р
Совершенно справедливо М. Н. Александров отмечает, что «ре-
ализация описанного метода может принести ожидаемый резуль-
тат только в том случае, когда основные из входящих в расчет па-
раметров будут иметь надежную статистическую базу». Пока мы
такой возможностью не располагаем, но уже сама постановка за-
дачи ориентирует научных работников разных направлений (здесь
объединяются все стороны процесса проектирования и изготовле-
ния конструкций) на получение данных, обеспечивающих пдиск оп-
тимальной степени стандартизации (и оптимальной степени уни-
фикации) по критерию суммарных затрат и при выполнении всех
ограничений по надежности Т-систем. '
Это направление в экономической оценке работ по стандарти-
зации, хотя и требует серьезнейших усилий исследователей, пред-
ставляется мне наиболее перспективным.
Принципиальная возможность введения какой-либо обобщен-
ной характеристики (вида характеристики нагруженности) тре-
бует специального рассмотрения для каждой конкретной Т-систе-
мы.
Такой характеристикой может быть, например, главный пара-
метр Т-системы, определяющий ее функционирование.
В ряде работ [9.1; 9.4; 9.16 и др.] рассматривается проблема
построения комплексного показателя качества, который, по-види-
мому, также может являться аргументом при построении ЭДС, в
которой роль функции отводится экономическим показателям.
Изложенные соображения о путях нахождения оптимальной
степени стандартизации и унификации на основе построения ЭДС
должны еще найти своих сторонников.
Ну, а что есть сейчас?
202
Исследования оценки экономической эффективности стандар-
тизации и унификации ведутся давно.
В 1977 г. ГКНТ СССР, Госплан СССР, Академия наук СССР и
Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изо-
бретений и открытий подготовили и утвердили «Методику (основ-
ные положения) определения экономической эффективности ис-
пользования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и
рационализаторских предложений [9.14]. На основе этого доку-
мента опять создаются «свои» методики ...
К началу 80-х годов был выпущен комплекс нормативно-тех-
нических и методических документов «Количественные методы оп-
тимизации параметров объектов стандартизации» (КМО ПОС1),
включающий ряд государственных стандартов группы 18., РДМУ,
РД, типовые методики и др. Создана секция «Оптимизация тре-
бований к объектам стандартизации» НТС Госстандарта СССР.
В 1986 г. было сочтено нецелесообразным представление этих
документов в виде ГОСТ, и взамен них начата разработка Мето-
дических рекомендаций в виде комплекта документов «Межотрас-
левой (государственный) комплекс оптимизации качества продук-
ции и требований НТД на продукцию». Первые Рекомендации —
«Общие положения» (взамен ГОСТ 18.001—76) были выпущены в
1988 г.
Этим документом (п. 2.2) оптимизация параметров объектов
стандартизации определяется как нахождение такой их номенкла-
туры и таких значений, при которых достигается наилучшее с по-
зиций обоснованных социальных, экономических и технических це-
лей сочетание между эффектами (эффектом) и затратами с уче-
том действующих ограничений, а также с учетом будущих измене-
ний во времени.
Под эффектом (результатом) в зависимости от особенностей
задачи понимается полное или частичное достижение определенной
технической, экономической или социальной цели-
К затратам относятся расход материальных, трудовых, финан-
совых и природных ресурсов, а также потери, обусловленные поя-
влением побочных отрицательных эффектов.
Вышедший в 1984 г. справочник «Экономическая эффектив-
ность управленческих и хозяйственных решений» [9.25] позволяет
хоть как-то ориентироваться в безбрежном океане этих докумен-
тов-
Анализу различных аспектов оценки экономической эффектив-
ности технических решений вообще и в связи со стандартизацией
и унификацией посвящено довольно много работ. Должен пробить
прощения у их уважаемых авторов, что. даже не привожу эти ра-
боты в библиографии — у меня более узкая задача. Но хотел бы
все-таки выделить работы Бреслава Л. Б. [9.6], Гличева А. В.
1 Часто употребляется аббревиатура СОПС — система оптимизации пара-
метров объектов стандартизации.
203
[9.8], Любушина Н. П. [9.12], Сульповара Л. Б. [9.20], работы кол-
лективов авторов [9.24].
Пока книга готовилась к печати вышел еще один документ: «Ме-
тодические рекомендации по комплексной оценке эффективности
мероприятий, направленных на ускорение научно-технического
прогресса» (М., ГКНТ СССР, АН СССР, 1988).
К сожалению, многочисленность методик, инструкций и других
материалов проблемы не «закрывает».
Приведу выдержку из предисловия к упомянутому выше спра-
вочнику, которое написано академиком А. Г. Аганбегяном: «В раз-
ных методических документах существуют разногласия в выводах
об эффективности отдельных вариантов новой техники. Есть и
различия в методах оценки, несоответствия в понятиях «эффекта»,
в рекомендациях о нормативе экономической эффективности ка-
питальных вложений или нормативе приведения по фактору вре-
мени. Словом, даже система государственных актов не способна
в короткий срок решить накопившиеся здесь проблемы: чтобы за-
менить «плохие» и ввести «хорошие» методики, требуется время. К
тому же работа по изданию этих документов не централизована и
выполняется медленно, издаются они малыми тиражами и обычно
распространяются как служебные документы только внутри соот-
ветствующей отрасли».
Если к этому добавить упоминание об ожесточенной полемике
между академиком Т. С. Хачатуровым [9.22] и чл.-корр. Д. С. Льво-
вым [9.13] по поводу правомочности ряда положений Методики
1977 г., т. е. основного официального документа, которым надлежит
руководствоваться при исчислении экономического эффекта от
внедрения новой техники и т. д., то станет еще более ясно, ^почему
с трибуны апрельского (1985 г.) Пленума ЦК КПСС былЬ заяв-
лено: «... своевременно не были должным образом оценены изме-
нения в объективных условиях развития производства, необходи-
мость ускорения его интенсификации, перемен в методах хозяйст-
вования и, что особенно важно, не проявлялось настойчивости в
разработке и осуществлении крупных мер в экономической сфере»1.
Непосредственно задаче оценки экономического эффекта от
МФТ посвящены пока единичные работы. Среди них необходимо
отметить постановочную статью [9-28] и работы канд. экон, наук
Л. К. Озол [9.17—9.19], чьи публикации оставляют заметный след
в области создания аппарата экономического прогнозирования ре-
зультатов перехода на модульный принцип построения Т-систем.
Автор исследует эту проблему на примере модульного форми-
рования судовых надстроек, но справедливо отмечает, что разра-
ботанные методы оценки перехода на функциональные модули су-
довых помещений (ФМСП) могут быть использованы и для 7-сис-
тем, аналогичных применению ФМСП по своему воздействию на
производство.
1 Горбачев М. С. О созыве очередного XXVII съезда КПСС и задачах,
связанных с его подготовкой и проведением// Правда. — 1985. — 24 апр.
204
Воспользовавшись этим указанием, представим здесь некото-
рые предложения Л. К. Озол в обобщенном виде, пригодном для
других сложных 7-систем.
Из всего многообразия факторов, влияющих на получение эко-
номического эффекта от использования ФМ, выделяются, по мне-
нию автора, те, которые являются определяющими: при изготовле-
нии — унификация и специализация производства и высвобожде-
ние оборотных средств, и при эксплуатации — более ранний ввод
основных фондов в действие.
Блок-схема алгоритма расчета экономического эффекта от уве-
личения объема выпуска одинаковых модулей в результате уни-
фикации заимствована из [9.18] и в более общем виде представ-
лена на рис. 9-4. Сделаем некоторые пояснения.
Взаимосвязь увеличения выпуска изделий и снижения произ-
водственной себестоимости каждого изделия разными авторами
представляется неоднозначно. Думаю, что наиболее правильно вы-
ражать эту связь зависимостью вида
C^C^[ay+byfym (9-12)
где С у — производственная себестоимость N-ro изделия при объ-
еме выпуска N штук; С— производственная себестоимость из-
делия при объеме выпуска М=1 (единичное изделие); ау и Ьу —
доля постоянных и доля переменных расходов в производствен-
ной себестоимости изделия при М = 1.
Уравнение (9.6) определяет изменение производственной се-
бестоимости одного изделия по мере увеличения изделий в партии.
Для целей прогнозирования можно воспользоваться обобщенными
зависимостями CN =f (N), имеющимися в ряде монографий (на-
пример, [9.24]. Изменение себестоимости задается в таб-
личной форме в зависимости от увеличения объема вы-
пуска однородных изделий1 с учетом доли стоимости материала
Ум=См /С в общей себестоимости изделия. Считается, что мак-
симально возможное снижение себестоимости путем унификации
происходит примерно при ?V = 250—300 шт., при =0,4 достига-
ет 34 %, при ум =0,6 — не более 23 %, при ум =0,8 — не более
11 %. Стоимость материалов — наименее динамичная часть зат-
рат, и унификация материалоемких изделий дает меньший отно-
сительный эффект.
Удобнее пользоваться не табличными значениями CN =f (N),
а аппроксимировать их уравнениями. Например, при ум = 0,4
С^ = 1(0,66+0:34Аг-°>5).
Блок-схема (см. рис. 9.4) предусматривает возможность полу-
яенияч экономического эффекта и, соответственно, его исчисление
как за счет унификации традиционных решений в рамках тради-
ционного способа изготовления (индекс и первичное количество
типоразмеров р), так и при переходе на модульный принцип фор-
1 В работе [9.24] названо серийностью.
205
Рис. 9.4. Блок-схема алгоритма определения экономического эффекта от повышения однородности Г-сис-
темы в результате унификации ее элементов на модульном принципе
мирования Т-систем ('индекс м, первичное количество типоразме-
ров р) с последующей унификацией модулей. Подразумевается, что
переход от N*. к происходит при условиях:
Экономический эффект от повышения однородности продукции
(Т-систем) в результате унификации и концентрации производства
КМ и ФМ определяется на годовую программу
i 3 k У
(9.13).
где AC — величина снижения себестоимости модулей /-го ти-
У
па р-го типоразмера при объеме выпуска — годовой
объем выпуска модулей f-го типа р-го типоразмера; ц-количество
Т-систем &-го типа, построенных с применением модулей.
Строго говоря, формула (9.7) позволяет исчислить величину
экономии ресурсов, но с учетом, что эта экономия получена при не-
изменных капитальных вложениях, ее величина и есть экономичес-
кий эффект.
Как правило, чем сложнее Т-система, тем больше и на более
долгий| срок занято оборотных средств в незавершенном производ-
стве и тем активнее должен идти поиск путей сокращения разме-
ров связываемых оборотных средств.
Для укрупненной оценки влияния модульного формирования
Т-систем на эффективность использования оборотных средств ав-
тор [9.19] предлагает следующий путь-
Сумма оборотных средств, связываемых в постройке в момент
времени t до сдачи Т-системы, определяется (рис. 9.5) по формуле
/(/Н2РУ (0(Тц-0,
/
где Р j (t) (Тц—t) — оборотные средства, связываемые в неза-
вершенном производстве в момент времени t на время (Тц —t)r
руб.-дни; Тц — длительность цикла постройки Т-системы, дни;
Р; (t) j —вид затрат в момент временируб.
Общая сумма оборотных средств, связываемых в течение все-
го цикла постройки,
ОС= J (9.14>
о
Допустим, что в результате формирования Т-системы из моду-
лей произошло сокращение цикла постройки на ДТЦ . Тогда кри-
вая нарастания затрат 1, характеризующая оборотные средства,
связываемые в незавершенном производстве (рис. 9.6, а), транс-
формируется в кривую 2-
Площадь, представляющая собой разницу площадей Sj и (за-
штрихованные участки на рис. 9.6, а), — это высвобожденные обо-
207
ротные средства AOCi в результате сокращения цикла постройки
Т-системы на время АТ1, где
Рас. 9.5. Общий вид кривой нарастания затрат и
связывания оборотных средств
Рис. 9.6. Изменение кривой нарастания затрат при постройке Г-системы под
воздействием.:
«—сокращения срока постройки на ДГ; б—снижение производственной себестоимости на
ДО: высвобождения связываемых оборотных средств на ранних стадиях постройки.
Кривые нарастания затрат: /—при традиционном методе постройки Г-системы; 2—при
модульном формировании Л-системы без изменения ее себестоимости; <5—при снижении
себестоимости за счет приобретения модулей со специализированного производства; 4—при
более поздних сроках монтажа модулей в Т-системе
: В дальнейшем индекс ц при Т опускаем.
208
Предполагая, что модули будут изготовляться на специализи-
рованном предприятии, можно ожидать экономический эффект от
снижения себестоимости постройки Т-системы за счет снижения
себестоимости модулей. На рис. 9.6, б показано изменение нарас-
тания затрат (кривая 3) при возможном снижении стоимости фун-
кциональных модулей в случае изготовления их на специализиро-
ванном предприятии. Заштрихованный участок между кривыми 2
и 3 — высвобожденные оборотные средства АОС2, где
у'М
АОС2= J \Ut)-f3(t)]dt.
о
Можно ожидать также получения экономического эффекта в ре-
зультате высвобождения связываемых затрат на ранних стадиях
постройки Т-спстемы. При поставке модулей со специализирован-
ного производства на месте будет производиться лишь монтаж мо-
дулей, и все работы по формированию модульной части Т-системы
могут выполняться значительно позднее (рис. 9.6, в, кривая 4).
Заштрихованный участок между кривыми 3 и 4 соответствует
уменьшению величины связываемых затрат, т. е. пропорционален
величине высвобожденных оборотных средств ДОС3, где
т
О
Очевидно, что изготовление модулей в условиях специализиро-
ванного'производства также требует связывания оборотных средств
на время изготовления и доставки. Однако специализированное
производство предполагает значительное повышение производи-
тельности труда, которое приводит к уменьшению времени изготов-
ления и производственной себестоимости модулей, а, следователь-
но, и к уменьшению доли связываемых оборотных средств на спе-
циализированном предприятии в сравнении с высвобожденными
на том производстве, где модули монтируются. Наибольшего зна-
чения этого уменьшения можно ожидать при условии поставки мо-
дулей «с колес» как это практикуется в строительстве-
Общий объем высвобожденных оборотных средств
Д0С2-ДО^+ЛО^+ДОСз.
Таким образом, для определения общественно необходимого
объема оборотных средств, связываемых в незавершенном произ-
водстве, необходимо располагать уравнением кривой нарастания
затрат на постройку Т-системы. Общий вид кривых нарастания
затрат f (t) для различных Т-систем сохраняется; чаще всего это
логистические кривые вида
/(/) ^a^-r-bP-^ct-d-d. (9.15)
где параметры щ Ь, с и d носят индивидуальный характер и зави-
сят от вида Т-системы (система зданий и сооружений, система
станков или кранов, морское судно и др.), освоенности процесса
производства, технического уровня, принятой технологии и т. д.
8 Зак. 1245
209
Если представить f (t) в безразмерном виде, то уравнение (9.9)
примет вид
СТ юо
0С2 = ioooo-Jaodt (9.16)
о
Следуя Л. К. Озол, можно в первом приближении сделать пред-
положение о допустимости описания кривых fi (t), f2(i), h (t) и
h(t) уравнением (9.9). Тогда, при сокращении цикла постройки
Т-системы в результате формирования ее из модулей, на АТ и
производственной себестоимости ее изготовления на АС величина
связываемых оборотных средств составит
пг ст т-\т с—ас , rQ17.
ОС=-Пхюо—-т---------с—” <9-17)
100
где С=П(^-
о
Тогда:
дос,=scat,
АОСг=£АСт(1-^) ,
АОС3=СТ„РМ.
Полагая Тн =$Т и Ры =£С, перепишем уравнение (9.11) в
виде
Д0С2 =ССТ {[1 -(1 -^)(1 -^)]+Ф^ } • (9-18)
Связываемые на специализированном производстве оборотные
средства, необходимые для изготовления модулей, уменьшат вели-
чину AOCs на величину ОС ИЗг.д • Можно предположить, что
ОСизГ.Д =Рм(0,5/изг + /д),
где Р м — цена модулей, руб.; /изг — время изготовления модулей
для данной Т-системы, год; /д — время доставки модулей к месту
формирования Т-системы, год.
Блок-схема алгоритма расчета экономического эффекта от вы-
свобождения оборотных средств заимствована из [9.19] и в более
общем виде представлена на рис. 9.7.
Экономический эффект от более раннего ввода Т-системы в
эксплуатацию на время АТ основан на простом житейском прин-
ципе: рубль, заработанный сегодня, милее нам рубля завтрашне-
го. Или: прибыль П[ , получаемая от эксплуатации Т-системы в
конце ее срока службы (а для многих Т-систем — это годы и де-
сятки лет), будет неравноценна той прибыли 771, которая была по-
лучена в начале периода эксплуатации за время АТ.
210
T—системы С;
цикл постройки Т
Еосд данных: сокращение цикла постройки ДТ;
снижение производственной себе-
стоимости ДС
Ввод данных: для принятой обобщенной кризой
100
/ f (t) dt = t
о
Ввод данных: цена модулей |
Рм = ФС |
______ ._______—_________________..... J
Вс эд данных: время изготовления модулей 1ИЗ, :
время дос ганки модулей к мосту
!лот. гажа tM
to
Рис. 9.7. Клок-схема
алгоритма определения экономического эффекта
or высвобождения оборотных средств
способе постройки Т—системы, руб./год
ст оо
ОС •-------- J f (f)dt
10000 о
Определение величины связываемых оборотные
Т—СИСТиМЬ^^уб./гОД
r г ст * т - Дт
ОС = • -
1 000’2
ДС 100
- /
о
•D при фСрМ/.рОВЗНИЛ
Огрсдзление выс ротны- эщення
цикла постройки на ДТ 1 производств т-г; л себе'ло' <ч >сти на ДС, руб./год
(ДОС1 + ДОС2) -—---------[1 -- Ci -
10000
с
Согласно Методике1 [9.14], в предположении, что Т-система,
введенная в эксплуатацию досрочно на время АТ, будет выведена
из эксплуатации тоже «досрочно» на это же время
где (1+£) * — коэффициент приведения; Е = 0,15 — норматив
приведения; I — число лет, отделяющее затраты и результаты дан-
ного года от начала расчетного года.
Экономический эффект от досрочного ввода Т-системы в экс-
плуатацию
Эд в—— П.'=/7i Г1-------!—- .
Для суждения о порядке величины составляющих экономичес-
кого эффекта приведем исчисленный Л. К. Озол эффект модуль-
ного формирования надстройки одного из судов из ФМСП:
Эу =60 тыс. руб., ЭОС = 135 тыс. руб., Эд в =570 тыс. руб.
Величины Эос и Э д.в существенно зависят от величины ДТ.
Рассматривая столь подробно влияние названных факторов на
величину экономического эффекта, мы, разумеется, не должны де-
лать вывод, что другие факторы могут быть вообще исключены
из рассмотрения. Просто удельное значение экономического эф-
фекта, получаемого в результате действия этих других факторов,
при МФТ меньше или значительно меньше.
Так, например, известно, что доля затрат на проектирование
даже очень сложных 7-систем (комплексы ЭВМ, промышленные
сооружения, морские суда и т. д.) составляет не более 5—10 %
стоимости создания этих систем (производственной стоимости).
Для ориентировочных расчетов экономического эффекта от
проектирования Т-систем с использованием КМ и ФМ можно ис-
пользовать опыт ряда отраслей и применять статистический коэф-
фициент снижения стоимости проектирования при использовании
готовых проектных решений.
Значение этого коэффициента составляет 0,75—0,95. Будем
только помнить, что он распространяет свое влияние не на всю об-
ласть проектирования, а только на охваченную формированием
из заранее спроектированных КМ и ФМ, что тоже стоит денег.
Но здесь хочется напомнить, как один из известнейших наших
авиаконструкторов академик О. К. Антонов любил повторять, что
экономить на проектировании — это все равно, что экономить на
прицеливании при стрельбе в цель...
Можно ожидать также получение большого экономического эф-
фекта от более разумного использования основных фондов как в
их активной части, через амортизацию и расходы на содержание,
1 Существует много возражений против такого подхода, вызываемых спра-
ведливыми сомнениями в точности определения t и возможных инфляционных
явлений.
212
ремонт и эксплуатацию оборудования (Срсэо), входящих в цену
модулей, так и в пассивной части — в виде платы за фонды1, су-
щественно зависящей от величины ДТ-
Необходимо принимать во внимание и ряд негативных послед-
ствий: возможное увеличение массы, объемов, избыточной функ-
циональности и т. д.
Факторы, влияющие на экономические последствия МФТ сох-
раняют свое значение, а оценка их влияния на суммарный эконо-
мический эффект от МФТ еще ждет своих исследователей.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ МФТ
Решающим условием получения экономического эффекта от мо-
дульного формирования Т-систем является переход на специали-
зированное производство модулей. Можно утверждать даже более
категорично — без специализации производства модулей все разго-
воры о МФТ так разговорами и останутся!
Однако любые категорические утверждения на уровне эмоций
требуют проверки «числом и мерою»: требуется сравнение вариан-
тов, доказательство экономической целесообразности перехода на
специализацию, определение границ специализации производства
модулей.
В настоящее время сравнение вариантов организации специа-
лизированного производства ведется по критерию «приведенные
затраты».
Приведенные затраты представляют собой сумму производст-
венной себестоимости и приведенные к годовой размерности ка-
питальные вложения.
Имеется довольно много предложений о месте и значении критерия «при-
веденные затраты» для экономической оценки функционирования любых, в том
числе и технических, систем. Не являясь специалистом в этой области, вы-
нужден ждать пока экономисты, наконец, решат проблему определения важ-
нейшего критерия функционирования всего нашего народного хозяйства.
Но так как технические системы надо создавать уже сегодня, примем дей-
ствующий официально критерий — «приведенные затраты».
Приведенные затраты (ПЗ) включают текущие затраты (произ-
водственная себестоимость модулей С (N) и затраты на доставку
их с места производства к месту монтажа ТР (7?, N) и капиталь-
ных вложений на организацию соответствующего специализиро-
ванного производства, приведенные к одному году Е н =Д/С.
/73-С(^)+ТР(/?Л) + 5нЛ/<. (9.19)
Напрашивается постановка задачи типа
но реально построить такую оптимизационную модель довольно
трудно.
1 Плата за основные фонды введена в 1969 г.
213
Сложившаяся практика, отражаемая Методикой-77, предусмат-
ривает более простую модель, согласно которой анализ границ
экономической целесообразности организации специализирован-
ного производства КМ и ФМ основывается на сравнении способов
изготовления Т-систем (традиционная технология и модульное
формирование) по критерию «приведенные затраты».
Возможны различные а-е формы организации специализиро-
ванного производства модулей.
Форма организации специализированного производства логи-
чески связана с величиной предполагаемого объема выпуска Аг:
чем больше N, тем большие возможности специализации открыва-
ются.
Обратимся к работе [9.18]. Постановка задачи: располагая го-
довой потребностью в модулях для формирования Т-систем, необ-
ходимо определить такую форму организации специализированно-
го производства, при которой экономически целесообразен переход
на эту форму специализации
773’ =S SC(M/st )Nila+E^^Kij. +S S TP(Rlici )M7j, (g 20)
где C (N ija ) — производственная себестоимость модуля Tro ти-
па при объеме выпуска TVt/cc. , изготовленного на /-м предприятии
(/=1, z) а-й формы организации производства, тыс. руб.; М/а —
количество модулей Тго типа (i=l, /), изготавливаемых на /-м
предприятии а-й формы организации производства, шт.; TP (Rija)
— транспортные расходы на доставку модуля с /-го предприятия
на верфь, руб./шт.; R ца —расстояние от /-го предприятия — изго-
товителя модулей до места монтажа, км; Ен — нормативной коэф-
фициент сравнительной эффективности капитальных вложений,
Е ,, =0,15; АК/а — дополнительные капитальные вложения в ор-
ганизацию а-й формы специализированного производства модулей
на /-м предприятии, руб.
Если раскрыть1 значение слагаемых в уравнении (9.20), то
можно, зная SA/Q/a , найти предельные значения объема выпуска
модулей SSSAZzp/a , или, зная необходимый объем выпуска
i р /а
SAf, найти предельные дополнительные капитальные вложения
> которые могут быть вложены в организацию специализи-
рованных производств при условии компенсации этих вложений за
счет уменьшения суммарной стоимости модулей (с учетом транс-
портных расходов на доставку модулей к месту монтажа).
Согласно «Методике определения экономической эффективнос-
ти капитальных вложений» [9.15] для суждения о целесообразнос-
ти внедрения новых технических решений выполняется расчет
сравнительной экономической эффективности капитальных вло-
жений по формуле
F— _> е /орп
23 Лз-Хх ДЛ^Н’ !У.а,и
где С*!—С2 = АС — экономический эффект.
1 Подробно можно познакомиться в [9.9].
214
На графике (рис. 9.8) показаны условия функционирования
специализированных производств ((1—V ) — снижение трудоем-
кости, 01, 0“ — доля зарплаты в косвенных расходах) и нанесе-
но значение Лпр (проектное), которое, по мнению специалистов —
разработчиков проектов .предприятий, требуется для создания
специализированного производства. Напомню, что сейчас норма-
тивный срок окупаемости производства
7\кн = 1/£н= 1/0,15=6,7 года.
Рис. 9.8. Условия окупаемости капитальных вложе-
ний АЛ пр, необходимых для организации специализи-
рованного производства модулей по критерию сравни-
тельной экономической эффективности:
1—&К пр компенсируется и 2—не компенсируется снижением
себестоимости модулей в пределах нормативного срока окупа-
емости
Исходя из условия сравнительной экономической эф-
фективности капитальных вложений (9.19) следовало бы сделать
вывод, что организация специализированных производств с харак-
теристиками по варианту 2 рис. 9.8 и при таких Кпр не целесооб-
разна, так как фактический срок окупаемости получается больше
нормативного.
Однако, согласно другой Методике [9.14], критерием народ-
нохозяйственной эффективности капитальных вложений для
страны в целом является отношение прироста национального до-
хода к капитальным вложениям, вызвавшим этот прирост.
Применительно к рассматриваемой задаче это означает, что
в состав АС следует включать не только эффект от снижения се-
бестоимости, но и другие экономические эффекты, получаемые в
результате перехода на модульное формирование Т-систем (выс-
вобождение оборотных средств, досрочный ввод в эксплуатацию
и др.), что существенно увеличивает /Спред, а, соответственно — и
экономически целесообразные пределы организации специализи-
рованного производства модулей.
215
ГЛАВА 10
ПОФАНТАЗИРУЕМ!
... Нет фантазии, которую воля и разум ло
дей не могли бы превратить в дейстЕи*
тельность.
Максим Горький
Сейчас уже почти никто не возражает, что в любой области чело-
веческой деятельности фантазия, т. е. воображение (а именно
так и переводится слово phantasia с греческого) является не-
пременным условием прогресса.
«Все, что теоретически возможно, — пишет известный англий-
ский писатель-фантаст Артур Кларк, — обязательно осуществит-
ся на практике, как бы ни были велики технические трудности, —
нужно только очень захотеть. Фраза: «Эта идея фантастична!»
не может служить доводом против какого-либо замысла- Чуть ли
не все достижения науки и техники за последние полвека перво-
начально были фантастичны, и у нас нет никакой надежды пред-
восхитить будущее, если мы не примем за исходную посылку то,
что они и впредь будут обязательно «фантастичными» [10.3].
Приведу здесь несколько примеров возможного применения
идей модульного формирования различных технически^ систем.,
идей пока «фантастичных». *
OMNIA МЕА MECUM PORTO1
Улитка несет на себе домик, в котором живет. Черепаха тоже...
А Человек?
Вы уже прочли о построении на модульном принципе жилых и
служебных помещений: в виде блоков-модулей — комнат наземных
зданий, в виде ФМСП — функциональных модулей судовых поме-
щений.
Ю. Ларкин и А. Маринский предложили [10.4] идею «мобиль-
ных пассажирских ячеек». Будучи судостроителями, они назвали
их — судовые модули сечением 2,5X2,5 !м (СМ-2,5), т. е. в разме-
рах уже известного стандартного контейнера по ИСО, хотя опре-
деление «судовые» совсем не обязательно и, если бы эту идею
предложили автомобилисты, возможно модули назывались AM, а
железнодорожники — ЖДМ и т. д. Я бы назвал: МЖМ-2,5 (мо-
бильные жилые модули...).
Авторы [10.4] пишут, что «идея мобильной жилой каюты роди-
лась в России в 1914 г.» и что уже тогда писали о походной каюте,
1 Все свое ношу с собой.
216
которую можно переставлять с поезда на судно вместе со своими
с читателями.
Рост «мобильности» населения: великие стройки Сибири, Вос-
тока, Севера, да и других районов страны, взрыв интереса к путе-
шествиям среди всех слоев населения и возрастных групп, предъ-
являют повышенные требования к временным жилищам.
Рис. 10.1. Иллюстрация идеи «пересаживания» живого модуля
с одного вида транспорта на другой
Один из путей — сделать жилой модуль автономным, легко
транспортируемым любым видом транспорта (рис. 10.1) и легко
входящим в состав любых жилых структур: экскурсионно-турист-
ский лайнер, железнодорожный состав — туристский поезд, пла-
вающий или даже стационарный (на берегу) отель1. Время пребы-
вания в той или иной жилой структуре определяется самими поль-
зователями МЖМ, владельцами или арендаторами, вводится в
программу ЭВМ, которая дальше и заботится о вашем отдыхе,
включая все необходимые транспортные и компоновочные опера-
ции.
Не возврат ли это к тому прекрасному состоянию, которое древ-
ние мудрецы определяли формулой: «Omnia mea mectim porto?»
Правда, на новом витке общественного и технического развития.
1 Патенты на такие отели и конструктивные проработки уже есть.
217
Настоятельно рекомендую, если будет возможность, посмотреть
книгу Н. А. Сапрыкиной «Мобильное жилье для Севера» [10.6] —
вот уж где простор для фантазии ... А многое и воплощено в
реальные конструкции.
КАК БУДУТ ЛЕТАТЬ САМОЛЕТАМИ АЭРОФЛОТА В . . . ГОДУ1
Теперь летают все и все знают, какая это длительная процедура:
регистрация, багаж, контроль — полетели, сели — ожидание тра-
па, ожидание автобуса, ожидание багажа...
Современные аэропорты являются огромными градостроитель-
ными комплексами, своего рода — это «города в городе». Их дли-
на превышает десятки километров, площадь 1500—3000 га, из ко-
торых 80—100 занимают строения, 4—10 га — автомобильные
стоянки, столько же занимают стоянки для самолетов. Большие
комплексы аэропортов долго строятся, но очень быстро перес-
тают удовлетворять все возрастающий пассажиро-поток, поэтому
возникает необходимость рядом со старым аэропортом строить но-
вый, а если территория этого не позволяет, строить новый аэро-
порт на новом месте. Такое положение, например, сложилось в па-
рижском аэропорту «Орли»; открытый в 1961 г. и рассчитанный
на 6 млн пассажиров в год, аэропорт достиг этого уровня в том же
году. Теперь этот аэропорт расширили, а рядом построили новый
комплекс — «Орли—Западный».
Такое положение наблюдается во всем мире. Периодическое
улучшение технологии обслуживания и механическое увеличение
объемов и площадей аэропортов не дают ощутимых результатов, а
создание новых поколений самолетов обычно опережает развитие
технологии для соответствующего периода. Так было в середине
50-х годов с появлением реактивных пассажирских самолетов, так
было в конце 60-х начале 70-х годов, когда появились широкофю-
зеляжные самолеты вместимостью 250—490 пассажиров и ни один
аэропорт в мире не был готов удовлетворительно обслужить такое
большое количество пассажиров, прибывающих или убывающих
одним рейсом. У нас в стране аналогичное положение сейчас с аэ-
робусом ИЛ-86.
Известно, что воздушный транспорт является очень дорогим
видом транспорта, поэтому большое значение имеет его рентабель-
ность. Для самолета типа «Боинг-747» каждая минута простоя об-
ходится в 100 долларов, простой же в день по одному часу в те-
чение года — в 1 миллион долларов. Потери времени создаются в
результате многочисленных рулежек по дорожкам к нужному пер-
рону, во время предполетной подготовки, посадки и высадки пас-
сажиров. Практика показывает, что самолеты большой вместимос-
ти оправдывают себя только наполовину (из 490 мест, к примеру
на «Боинг-747», заняты 150—200), а огромная вместимость салонов
1 Написано совместно с И. П. Лейтансом.
218
вошла в противоречие с традиционным способом посадки и высад-
ки пассажиров, поэтому эксплуатация этих самолетов в большин-
стве случаев нерентабельна. Не оправдали себя сверхзвуковые
самолеты «Конкорд» и ТУ-144.
Анализ планировок аэропортов показывает, что обычно при-
меняется два вида технологии обслуживания:
традиционная технология, когда самолет подъезжает к поса-
дочной галерее, где и происходит весь цикл обслуживания. Серь-
езным недостатком является наличие большого количества под-
вижных средств обеспечения — заправщиков, погрузчиков, комп-
рессоров и т. д., которые должны двигаться от самолета к само-’
лету;
обслуживание по конвейерному принципу, когда самолет про-
ходит цикл технической подготовки на стационарном пункте. Не-
достаток — большие потери времени на переезды.
Тенденции развития гражданской авиации в мире таковы, что
создание новых поколений пассажирских самолетов в ближайшие
10—15 лет не ожидается, будут модернизированы имеющиеся ти-
пы самолетов вместимостью 150—200—250 пассажиров. Основные
работы будут вестись по улучшению эксплуатационных показате-
лей — экономичности, бесшумности.
Испытываются системы автоматической посадки, которые обес-
печат цолеты в любых погодных условиях, избавят пассажиров от
неудобств, связанных с ожиданием летной погоды, поэтому воз-
душны^ транспорт по регулярности движения должен приблизить-
ся к железнодорожному. Разработаны ЭВМ для автоматического
контроля за состоянием агрегатов и систем самолетов и выявле-
нию неисправностей систем с передачей данных о них на землю
уже в полете. Это позволяет сократить число членов экипажа до
2—3 человек и резко уменьшить время обслуживания на земле. От-
метим, что современные системы заправки позволяют заправить
самолет топливом за 6 мин, а полностью подготовить его к вылету
можно за 8—10 мин.
Самым трудным и длительным процессом продолжает оста-
ваться процесс посадки и высадки пассажиров.
Около 25 лет назад была высказана идея создания пассажир-
ских салонов-модулей, отделяемых от конструкции самолета. Та-
кое решение совместно с соответственно разработанным техноло-
гическим процессом работы аэропорта дает следующие преиму-
щества:
очень быстрое обслуживание самолетов, в среднем за 8 мин;
практически исключены простои;
все процессы, связанные с посадкой и высадкой пассажиров в
салоны проходят одновременно с предполетной подготовкой само-
летов;
посадка и высадка пассажиров, обслуживание салонов и их
ремонт проводятся независимо от самолета-носителя, который в
это время можно использовать для других целей;
219
создается большая степень комфорта для пассажиров, так как
модуль доставляется непосредственно к залу ожидания;
в случае катастрофы самолета салон можно катапультировать.
В 1979 г. был проработан вариант аэропорта с применением
технологии салонов-модулей для г. Риги. Основу перспективного
аэропорта составляют три элемента (рис. 10.2): блок-модуль об-
служивания салонов (1), «ствол» горизонтальных коммуникаций,
на который нанизываются 1-й и 3-й элементы (2) и узел коммуни-
каций (3).
Планируется, что основная масса пассажиров (80%) из горо-
да доставляется в аэропорт скоростным монорельсовым поездом
сразу в узел коммуникаций на уровень +18,6 м. Там находятся
залы регистрации билетов, камеры хранения и другие необходи-
мые помещения. Мощность узла рассчитана на обслуживание че-
тырех блоков-модулей с общим пассажиро-оборотом (5600 тыс.
пас./год). Для Риги на 2000-й год по расчету необходимы три мо-
дуля (с возможностью расширения). Далее пассажир по галерее
•— «стволу» горизонтальных коммуникаций, попадает в один из
блоков-модулей, где будет происходить посадка в салон-модуль са-
молета нужного рейса. В каждом блоке происходит полный цикл
обслуживания самолета и салона- Процесс происходит следующим
образом (рис. 10.3 и 10.4).
Самолет с помощью автоматического транспортера или тягача
доставляется под блок. Уровень земли в зоне нахождения само-
лета освобожден от несущих конструкций, так как все четыре эле-
мента каждого блока подвешены к центральной-несущей опоре. Са-
лон-модуль с прибывшими пассажирами отделяют от самолета,
поднимают на уровень +14 м и доставляют к залу высаДки. К
этому времени другой салон с улетающими пассажирами с уров-
ня +19 м опускают и соединяют с корпусом самолета, который за
это время уже заправлен, проверен и готов к вылету. По расчету
весь процесс занимает 8 мин. Опустевший салон поднимают
на уровень +19 м, где он проходит послеполетное обслуживание,
а на уровне +24 м салон подготавливают к полету — загружают
продовольствие, воду и др- Одновременно во всем блоке могут на-
ходиться 8—10 салонов-модулей различных типоразмеров. Все
процессы происходят одновременно, они автоматизированы и уп-
равляются с помощью ЭВМ. Уровень земли используется для об-
работки грузовых контейнеров. Максимальная длина перехода для
пассажиров — ПО м.
Исходя из практики проектирования различных аппаратов, пред-
лагается конструкция самолета, позволяющая перевозить салоны-
модули различной длины или грузовые контейнеры или одновре-
менно — салоны и контейнеры в зависимости от рейсового зада-
ния, чем достигается большая гибкость в использовании самоле-
та-носителя.
Знакомство с литературой показывает, что идея модульного
формирования летательных аппаратов уже реализована в некото-
рых проектах.
220
2~я очередь развитий
последующие очереди
оазбигпич
)-я очередь розви т up
Рис. 10.2. Архитектурная проработка перспективного аэропорта:
7—блок-модуль обслуживания; 2—ствол коммуникации; 3—узел коммуникаций; 4~ грузоконтейнерный тер
минал; 5—монорельс; 6—гостиничный комплекс; 7—торговый комплекс
Рис. 10.3. Схема перемещения салонов-модулей по уровням:
1 (+14 м)~высадка пассажиров; 2 (+19 м)—послеполетное обслу-
живание салонов-модулей; 3 ( + 24 м) — предполетное обслуживание
салонов; 4 ( + 19 м) — посадка пассажиров; 5 (±0,0 м) — техническое
обе луж и в а н и е с а м ол ета -нос и тел я
Рис. 10.4. Конструктивная схема самолета для перевозки са-
лонов-модулей
222
может применяться в вариан-
Рис. 10.5. Варианты применения
вертолета Ка-26
Начиная с 1960 г. серийно выпускается вертолет Ка-26 конст-
рукции Н. И. Камова [10.2]. Использована та же идея платфор-
мы-носителя, с которой мы уже встречались в гл. 5. Вертолет-но-
ситель имеет набор быстросъемного сменного оборудования (раз-
личные модули оборудования) и
тах (рис. 10.5): с подвесной гру-
зопассажирской (санитарной и
др.) кабиной; с контейнером-фур-
гоном; с грузовой платформой,
имеющей откидные борта; в сель-
скохозяйственном варианте с оп-
рыскивателем.
По мнению ряда специалистов,
для двухсот основных (речь идет
о капиталистических странах)
авиакомпаний мира к концу на-
шего столетия потребуется около
9 тыс. новых самолетов; 80—
85 % из них — это самолеты для
коротких и средних линий [10.7].
В статье «Самолеты из модулей»
[10.7] популярно рассматривает-
ся концепция модульного комп-
лектования семейства разных са-
молетов из небольшого числа мо-
дулей фюзеляжа и крыльев. Под-
черкивается, что модульная кон-
цепция должна быть заложена в
проекты таких семейств самоле-
тов. В качестве примера приво-
дится схема (рис. 10.6) формиро-
вания новых генераций аэробу-
сов на базе уже достаточно из-
вестного «старого» (строится с
начала 70-х годов) самолета
А-300 .В «модульном семействе»—
шесть вариантов самолетов из
17 типоразмеров модулей.
Фирма «Боинг» планирует использование этой концепции —
удлинение фюзеляжа на 5,03 м или на 8,94 м — для создания се-
мейства самолетов «Боинг—767» различной пассажировместимос-
ти.
Примеры ЭТИ можно было бы продолжить (см., например
[10.5]).
223
Рис. 10.6. Модульная трансформация аэробуса А-300:
а ... i— типоразмеры модулей; 1—АЗОО; 2—АЗК); 3—А300-600;
4-ТА9; 5-ТА9, ТАИ, ТА 12
А В КОСМОСЕ?
Достижения советской и американской космонавтики, успехи дру-
гих стран, тоже постепенно выходящих в космос, убеждают, что
приближается эпоха большого строительства вне Земли-
Фантасты уже давно строят города на разных планетах и так,
конечно, и будет. Но это — в Далеком Будущем? А что застанут
те поколения землян, которые живут
сейчас? Впрочем, почему «застанут»?
Разве то, чему мы являемся свидетелями,
не есть уже реализованная фантастика?
Первое поколение орбитальных стан-
ций «Салют», эксплуатирующихся с
70-х годов, давало возможность соби-
рать на орбите только двухзвенные ком-
плексы.
Новые орбитальные станции «Са-
лют-6» и «Салют-7» в отличие от стан-
ций первого поколения, имеют два сты-
ковочных узла. Это, казалось бы, чисто
количественное отличие на самом деле
позволило качественно изменить возможности станций: создавать
трехзвенные орбитальные комплексы и гибко менять их состав за
счет сменных кораблей — модулей различного назначения.
224
«Отечественная космонавтика, — пишет канд. техн, наук
Д. Алексеев1, — подошла вплотную к созданию специализирован-
ных модулей, каждый из которых станет научной лабораторией или
промышленной установкой. Внеатмосферная обсерватория, биоло-
гическая оранжерея, плавильный цех, выпускающий невозможные
на Земле сплавы металлов или кристаллы полупроводников, — вот
лишь краткий перечень программ, основой для конструктивного
воплощения которых могут послужить корабли-спутники типа
«Космос-1443».
А теперь давайте помечтаем. Представьте себе: на околозем-
ную орбиту выведено несколько крупногабаритных блоков буду-
щего космического поселения. К каждому из них по очереди стыку-
ется космический буксир, поднимает их на рабочую орбиту и, как
из кубиков, монтирует огромную конструкцию. Развитие космичес-
кой техники позволяет реально говорить о сборке непосредствен-
но в околоземном пространстве из самостоятельны?: блоков2 (сек-
ций, элементов или космических кораблей) орбитальных станций
в принципе любой массы, объема, размеров».
Идей о создании поселений в космосе было не так уж мало: от
«эфирных городов» К. Э. Циолковского, о которых он писал еще
в начале века, через первый строго научный проект космической
колонии Джона Берналла до нашумевшего и продолжающего при-
влекать внимание, проекта профессора-физика Принстонского уни-
верситета и кандидата в астронавты при реализации программы
«Аполлон» Джерарда К. О’Нила. В 1974 г. в виде коротенькой за-
метки, а в 1977 г. уже в виде книги-бестселлера «Высокий рубеж»
(«High Frontier»).
О’Нил предложил инженерный проект3 — с расчетом конст-
рукций, технологий, оценкой стоимости и сроков :1С—15 лет) —
космического «города» более 100 км в длину и с населением в
40—50 тыс. человек.
...А в феврале 1986 г. на орбиту выведена станнин <Мир», при-
способленная к приему шести сменных специализит:ванных моду-
лей научного и народнохозяйственного назначения.
Словом реальность быстро догоняет фантазию.
1 Правда. — 1983. — 3 июля.
2 Я бы сказал: «из модуль-блоков». — Прим. А. В.
3 Например, об этом проекте шел разговор в 1986 г. в ::з апрельских
передач «Очевидное-невероятное», посвященной 25-летию sc тюлю первого чело-
века в космос.
225.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ввиду краткости жизни мы не можем поз-
волить себе роскошь тратить время на за-
дачи, которые не ведут к новым результа-
там.
Л. Д. Ландау
Человечество стоит на пороге третьего тысячелетия. До него —-
один шаг. И уже сегодня надо думать и знать, с какой техникой и
технологией мы переступим этот порог.
В книге, которая перед Вами, я пытался показать исходя из объ-
ективной закономерности развития техники — от отдельных изде-
лий к сложным системам, требующим согласования параметров на
всех этапах их жизненного цикла, что в процессе развития техни-
ки будут «выживать» (в экономическом смысле) только те систе-
мы, которые максимально насыщены общими элементами-моду-
лями.
Некоторые итоги.
1. Построение техники на модульном принципе обеспечивает:
существенное сокращение времени проектирования и создания
Т-систем;
экономию трудовых и материальных ресурсов;
возможность более быстрого и гибкого реагирования йа изме-
нение потребности в Г-системах разных классов и разных разме-
ров, являющееся следствием конъюнктурной неустойчивости усло-
вий эксплуатации;
возможность поддерживать Т-системы более «молодыми» —
уменьшить моральный износ техники;
упрощение и ускорение ремонта и модернизации техники.
2. Переход на МФТ не требует непосильных капиталовложе-
ний, а нуждается в умелой организации и управлении и вполне
возможен за счет части получаемого экономического эффекта.
3. Переход к методам комплектования Т-систем из сборочных
единиц-модулей способен дать наибольший экономический эффект,
если будут теоретически разработаны и организационно осущест-
влены меры по ограничению избыточного многообразия конструк-
тивных решений, которое имеет место в настоящее время.
4- Внедрение модульного принципа как методологической кон-
цепции построения техники конца XX—XXI веков требует станов-
ления системно-комплексной (междисциплинарной и межотрасле-
вой) теории МФТ.
5. Внедрение модульного принципа в технику требует и соот-
ветствующего организующего начала в виде системы нормативной,
организующей и управляющей документации.
226
6. Требуют своего решения вопросы организационно-техноло-
гического развития специализированных производств модулей (без
специализации модульное формирование техники нормально су-
ществовать не сможет и останется добрым пожеланием), нужна
разработка методов прогнозирования экономических последствий
перехода на формирование различной техники из конструктивных
и функциональных модулей, определения условий и границ целе-
сообразности организации специализированных производств мо-
дулей.
7. Внедрение модульного принципа позволяет рассматривать
это направление как одно из главных в развитии техники, техноло-
гии и организации производства и эксплуатации на ближайшую и
более отдаленную перспективу.
На пути решения проблемы МФТ много препятствий, хотя уже
и получены положительные частные результаты.
Но модульное формирование техники не может осуществлять-
ся путем решения частных задач. Работа должна вестись с учетом
ленинского завета: «...Кто берется за частные вопросы без предва-
рительного решения общих, тот неминуемо будет на каждом шагу
бессознательно для себя «натыкаться» на эти общие вопросы»* 1.
XXVII съезд КПСС, директивные указания ЦК КПСС ориен-
тируют на широкое применение программно-целевых методов в
решении крупных проблем с целью достижения конечных народ-
нохозяйственных результатов.
Представляется жизненно необходимой разработка Комплекс-
ной межотраслевой программы «МФТ», обеспечивающей создание
Единой системы проектирования и изготовления техники в модуль-
ных концепциях.
На схеме представлена организация работ и основные задачи
программы, как я их себе представляю.
[ Госстандарт СССР /4Н СССР
Т Временный научно-
производственный. центр
ГКНТ СССР [
| ВНИИНМЛШ |—----i
Комплексная целевая программа
„Модульное формирование технике(МФТ)
—Терманы и определения
Г ---------------------—--------
—Н МФТ. Общие положения
О
МФТ.Устансвачные и присое-
динительные размеры. Ряды.
Предала бь/Uopa
Отраслевые министе с ст‘а !
I---------------_2_----—----------л
Группы анализе i ттсжирования МФ71
I Ряды ФМ\
____________________~J___L
План орзанизаи.ионщ-технических
мероприятий с/я ’'есехооа на МФТ
МФТ. Ср а. 5ал а проектирования
Схема организации перехода на МФТ
1 Ленин В. И. Поли. собр. соч. — Т. 15. — С. 368.
227
Целесообразно сформировать специальный координационный
центр при ГКНТ СССР, АН СССР и Госстандарте СССР, кото-
рый взял бы на себя выработку общей идеологии и методологии
построения техники в модульных концепциях.
Очевидно, что программа «МФТ» должна разрабатываться в
рамках Комплексной программы научно-технического прогресса
СССР на 1986—2005 годы и являться ее составной частью.
Программа «МФТ» может
охватывать и все страны —
члены СЭВ. Думаю, что она
представляла бы интерес и для
стран, входящих в ИСО.
Развитие техники на мо-
дульном принципе — не чья-то
прихоть или дань быстро про-
ходящей моде. Это — объек-
тивный закон технического
прогресса. Это — наше Буду-
щее. Работать на это будущее — наша задача сегодня.
Достаточно хорошо известно, что работы, обеспечивающие боль-
шой экономический эффект, надо выполнять быстро- Экономичес-
кий эффект, полученный сегодня; более ценен, чем тот же эффект,
полученный завтра. Важно не упустить время.
228
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. к. Маркс, Ф. Энгельс, В. И. Ленин о науке и технике. — М.: Наука, 1985.—
Т. 1 и 2.
2. Ленин В. И. Аграрный вопрос и «критики Маркса» // Поли. собр. соч. —
Т. 5 - С. 95—268.
3. , .Материалы XXIV съезда КПСС. — М.: Политиздат, 1971. —320 с.
4. Материалы XXV съезда КПСС. — М.: Политиздат, 1977. — 256 с.
5. Основные направления экономического и социального развития СССР на
1986—1990 годы и на период до 2000 года//Материалы XXVII съезда КПСС—
М.: Политиздат, 1986. — С. 267—329.
6. Материалы XXVII съезда КПСС. — М.: Политиздат, 1986. — 352 с.
7. Программа Коммунистической партии Советского Союза.—М.: Полит-
издат, 3986. — 80 с.
К главе 1
1/J. Аганбегян А. Г. Перелом и ускорение//ЭКО.— 1986. — № 6.— С. 3—24.
L2. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. — М.: Московский рабочий,
1973. — 296 с.
1.3. Амиров Ю. Д. Стандартизация и проектирование технических систем.—
М.: Изд-во стандартов, 1985. — 312 с.
1.4. Архангельский О. И. Источники и движущие силы развития техники
(методологические и социологические проблемы): Автореф. ... канд. философ,
наук. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1974. — 18 с.
1.5. Балашов Е. П. Диалектические закономерности развития и эволю-
ционный синтез систем. — Л.: Изд-во ЛИАП, Г983. — 149 с.
1.6. s Балашов Е. П. Эволюционный синтез систем.—М.: Связь и радио,
1985. —328 с.
1 7. Баркан Д. И. Функционально-ориентированные структуры управления
и систем!ы машин//Эко. — 1981. — № 10 — С. 82—93.
1,8. Белозерцев В. И. Диалектика развития техники. — М.: Знание, 1974.—
54 с.
1.9. Белозерцев В. И., Сазонов Я. В. Философские проблемы развития тех-
нических наук. — Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1983. — 143 с.
1J0. Белозерцев В. И. Исторический материализм о взаимоотношении тех-
ники к экономики//Вопросы философии.— 1958. — № 8. — С. 117—125.
Lj 1. Бернал Дж. Наука в истории общества. — М.: Изд-во иностранной ли-
тературы. 1956. — 735 с.
1 12. Бинкин Б. А., Черняк В. И. Эффективность управления: Наука и прак-
тика. — М.: Наука, 1982. — 144 с.
1.13. Блохинцев И. Д. Пропорции в науке//Наука и жизнь.— 1974.— №6.—
С. 72—78.
1.14. Васильев А. Л. Стандартизация в судокорпусостроении. — Л.: Судо-
строение, 1978. — Г92 с.
1.15. Васильев А. Л., Любушин Н. И. Совместное решение задачи по обес-
печению заданной надежности корпуса судна с ограничениями по показателям
технологичности. — Труды ЛК.И, 1976; Вып. 105. — С. 11—16.
1.Ж Влэдуц Г. Э., Налимов В. В., Стяжкин Н. И. Научная и техническая
информация как одна из задач кибернетики//Успехи физических наук.— 1959.—
Т. 69. — Вып. 1. — С. 13—56.
1.17. Гаспарский В. Праксеологический анализ проектно-конструкторских
разработок/ Пер. с польск. — М.: Мир, 1978. — 172 с.
1.18. Гатовский Л. М. Научно-технический прогресс и экономика развитого
социализма: Очерки политической экономии. — М.: Наука, 1974.—431 с.
1.19. Гвишиани Д. М. Системный подход к исследованию глобальных проб-
лем/7 Наука и человечество, 1983. — М.: Знание, 1983.—С. 237—249.
1.20. Глозман М. К. Технологичность конструкций корпуса морских судов —
Л.: Судостроение. — 296 с.
229
1.21. Грекова И. Методические особенности прикладной математики на сов-
ременном этапе ее развития 7 Вопросы философии.— 1976. — № 6.—С.
104—115.
1.22. Гудожник Г. С. Научно-технический прогресс: сущность, основные
тенденции.—М.: Наука, 1970. — 271 с.
1.23. Джонс Дж. Инженерное и художественное конструирование/ Пер. с
англ. —М.: Мир, 1976. — 372 с.
1.24. Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и при-
нятие решений / Пер. с англ. — М.: Мир, 1969. — 439 с.
1.25. Дитрих Я. Конструирование: Системный подход/Пер. с польск. — М.:
Мир, 1981. — 454 с.
1.26. Добров Г. М. О предвидении развития науки//Вопросы философии,
1964. — № 10. — С. 71—82.
1.27. Добров Г. М. Наука о науке. — Киев: Наукова думка, 1966.— 271 с.
1.28. Кедров Б. М. Методологические проблемы изучения научно-технической
революции / Научно-техническая революция: Общетеоретические проблемы. —
М.: Наука, 1976. — С. 96 — 114.
1.29. Кончаков Г. В. Стандарт, стандартизация в материальной и духовной
жизни общества: Автореф. ... канд. философ, наук. — Л: Изд-во ЛГУ, 1980..—
26 с.
1.30. Кузин А. А. К. Маркс и пэсблемы техники. — М.: Наука, 1966.—
112 с.
1.31. Кузнецов Б. Г. Философия оптимизма. — М.: Наука, 1972. — 359 с.
1.32. Кузнецов Б. Г. Ценность познания. — М.: Наука, 1975. —167 с.
1.33. Куйбышев В. В. О темпах стандартизации//Материалы и документы
по истории стандартизации. — Вып. 2. — М.: Изд-во стандартов, 1965. — С.
14—22.
1.34. Кржижановский Г. М. Плановость и стандартизация//Материалы и
документы по истории стандартизации. — Вып. 2. — М.: Изд-во стандартов,
1965.—С. 10—13.
1.35. Любушин Н. П. Исследование вопросов проектирования узлов корпус-
ных конструкций по критерию технологичности: Диссерт. ...канд. техн, наук — Л.,
ЛКИ, 1977. —№ 136 с.
1.36. Ляликов А. П. Пределы автоматизации: современные мифы недействи-
тельность//Человек, море, техника. — Л.: Судостроение, 1982. — С. 106—119..
1.37. Марахов В. Г. Теоретические проблемы соединения достижений науч-
но-технической революции с преимуществами социалистической системы хозяйст-
ва в условиях развитого социализма. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1979. — 189 с.
1.38, Материалы и документы к 50-летию введения государственной стан-
дартизации в СССР. — М.: Изд-во стандартов, 1975. — 264 с.
1.39. Мелещенко Ю. С. Техника и закономерности ее развития. — Л.:
Лениздат, 1970. — 246 с.
1.40. Марчук Г. И. Молодым о науке.—М.: Молодая гвардия, 1980.—
302 с.
1.41. Мучник В. С., Голланд Э. Б. Некоторые особенности современного
этапа развития техники и технологии//Научно-технический прогресс. Модели-
рование народного хозяйства. — Новосибирск, Наука, сиб. отд., 1976. — С.
70—142.
1.42, Одрин В. М. Морфологический синтез систем//Автоматизация поиска
новых технических решений. — Горький, 1980. — С. 115—142.
1.43. Орлов Б. М., Чернявский В. Н. Некоторые проблемы теории стандар-
тизации. — М.: Изд-во стандартов, 1968. — 56 с.
1.44. Палтерович Д. М. Планирование технического прогресса и системы
машин /'/ Вопросы экономики. — 1976. — № 3. — С. 39—50.
1.45. Половинкин А. И. Методы инженерного творчества. — Волгоград, ВПИ,
1984.— 365 с.
1.46. Половинкин А. И. Законы строения и развития техники. — Волгоград,
ВПИ, 1985. — 202 с.
1.47. Применение теории больших систем в стандартизации / В. Р. Верчен-
ко, А. И. Кубарев, Е. А. Живцов, Ю. В. Лопаткин.—М., ВНИИКИ, 1973.—
44 с.
230
1,48. Проблемы межзвездной связи/Под ред. проф. С. А. Каплана//Вне-
земные цивилизации, 1969. — 438 с.
1..49. Прохоров В. И. Тридцать лет со дня утверждения первых государст-
венных стандартов в СССР//Стандартизация. — 1956. — № 2. — С. 7—13.
Г,50. Суханов И. В. Обычаи, традиции и преемственность поколений. — М.:
Политиздат, 1976. — 216 с.
1,5 k Терещенко В. Системное управление и стандартизация//Наука и
жизнь. — 1976. — № 3. — С. 41—45.
1.52:. Техника в ее историческом развитии (от появления ручных орудий
труда, до становления техники машинно-фабричного производства). — М.: Наука,
1979.— 412 с.
1 ..53. Техника в ее историческом развитии (70-е годы XIX в. — начало XX
в.). — М.: Наука, 1982. — 510 с.
1..54. Титков Ю. С. Стандартизация как наука и ее место в системе наук,
техники и производства//Вопросы судостроения. — 1972. — С. 7—14.— (Серия
«Стандартизация»; Вып. 2).
1.55. Трапезников В. А. Управление и научно-технический прогресс. —М.:
Наука, 1983. — 224 с..
156. Урванцев Б. А. Диалектика стандарта. — М.: Изд-во стандартов, 1982.
— 120 с.
1.57. Федосеев П. Н. Единство и взаимодействие естественных и обществен-
ных наук // Коммунист. — 1982. — № 7. — С. 30—39.
1.58, Ханович И. Г. Научно-техническое прогнозирование в стандартизации.
— М„: Изд-во стандартов, 1983. — 156 с.
1.59. Хилл П. Наука и искусство проектирования / Пер. с англ. — М.: Мир,
1973. —263 с.
1,60. Цели и принципы стандартнаации/Пер. с англ./Под ред. Т. Сандерса
(Великобритания). —М.: Изд-во стандартов, 1974. — 132 с.
1.41. Шадури Р. С., Черныш В. М. Системно-генетическая модель комплекс-
ного предмета науки и наглядно-кинетическая классификация наук // Сообщения
АН ГССР. — 1971. — Т. 63. — № 3. — С. 565—567.
1.612. Яковец Ю. В. Закономерности научно-технического прогресса и их
планомерное использование. — М.: Экономика, 1984. — 240 с.
К главе 2
2 .j, Волкова И. Н. Стандартизация научно-технической терминологии. — М.:
Изд-во стандартов, 1984. — 200 с.
2 2. Глозман М. К., Васильев А. Л. Технологичность конструкций корпуса
судна. — Л.: Судостроение, 1972. — 280 с.
2 3. Крейтер С. В. О создании научных принципов модульной разработки и
производства изделий//Стандарты и качество. — 1983.—№ 1. — С. 6—8.
2 4. Лейчик В. М. Люди и слова.—М.: Наука, 1982, — 176 с.
2 д Ле Корбюзье Ш. Э. Модулор/Пер. с фр. — М.: Стройиздат, 1976.—
239 с.
2 .6. Международный стандарт ИСО 3827—77. Судостроение. Координация
размерив в судовых помещениях. Части I—IV.
2 .7. Модульный npHHHHn//Normalizacia — 1970. — № 5. — С. 6—7.
2 .8. Методика стандартизации научно-технической терминологии: РД
14—74. —М.: Изд-во стандартов, 1977. — 49 с.
2. 9. Терминология системы разработки и постановки продукции на произ-
водство: Справочник. — М.: Изд-во стандартов, 1985. —56 с.
2. 10. Хазанов Д. Б., Шеренцис А. А., Экслер Л. С. Стандартизация и ка-
чество в архитектуре и строительстве. — М.: Стройиздат, 1977.— 111 с.
К главе 3
3.1. Астафьева М. Сборные дома двадцатых годов//Стандарты и качество.—
1969. — № 10. —С. 99—101.
3.2. Бердышев А. П. О некоторых математических закономерностях биоло-
гических процессов//Журнал общей биологии. — 1972.—Т XXIII.— № 5.—
С. 631—637.
231
3.3. Борисовский Г. Б. Архитектура и технический прогресс//Новый мир. —
1961. —№ 5. — С. 168—180.
3.4. Борисовский Г. Б. Архитектура, устремленная в будущее. — М.: Знание,
1977.— 128 с.
3.5. Борисовский Г. Б. Эстетика и стандарт. — Мл Изд-во стандартов,
1983. — 230 с.
3.6. Бронников И. Объемно-блочное домостроение.—М.: Стройиздат, 1979.
— 160 с.
3.7. Васильковский С. Б. Некоторые закономерности крупноблочных конст-
руктивных схем//Творческие проблемы советской архитектуры. — Л. — М.:
Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре, 1956. — С. 123—173..
3.8. Виолле ле Дюк. Беседы об архитектуре / Сокр. пер. с фр.—М.,. Все-
союзная Академия архитектуры, 193-8. — 338 с.
3.9. Витрувий Марк Поллион. Об архитектуре (десять книг) /Пер. с лат. —
Л.: ОГИЗ, 1936. —342 с,
3.10. Вольнов В. А. Масштабно-модульная система проектирования граж-
данских зданий. —М.-Л., Минкомхоз РСФСР, 1946. — 95 с.
3.11. Зальцман А. М. Модульная система в массовом строительстве// Мо-
дульная система в строительстве. —> М.: Изд-во АН СССР, 1945. — С. 5—53.
3.12. Международная система модульной координации в проектировании и
строительстве. — М.: ЦНИИЭПжилища, 1972. — 50' с.
3.13. Ожегов С. С. Типовое и повторное строительство в России в
XVIII—XIX веках, —*М.: Стройиздат, 1987. — 224 с.
3.14. Розанов Н. П. Крупнопанельное домостроение.—М.: Стройиздат,
1982. — 224 с.
3.15. Серк Л. А. Модульная система в гражданском строительстве//Мо-
дульная система в строительстве. — М.: Изд-во АН СССР. 1945. —С. 57—101.
3.16. Тиц А. А. Архитектура, стандарт, красота. — Киев: Будевельник. 1972.
— 13 2 с.
3.17. Allen W. Modular Co-ordination Research: The Evolving Pattern. .—, The
Journal of RIBA, 1955, N 4, april. — P. 246—250.
3.18. Bemis A. The Evolving Acuse. Rational Design. — Massachusetts
Institute of Technology. USA, 1936. — 621 p.
3.19. Martin B. Products, Dimensions and Modules. — The Journal )of the
Royal Institute of British Architects, 1955, January, N 3, 112—114. I
3.20. Piotun — Noyszewski L. Zasady koordynacji modularnej w budownictwe.
— Warsawa: Arkady, 1961, — 140 p.
К главе 4
4.1. Амиров Ю. Д. Научно-техническая подготовка промышленного произ-
водства (вопросы теории и практики). — М.: Экономика, 1978. — 223 с.
4.2. Амиров Ю. Д. Преемственность и развитие технических систем//Стан-
дарты и качество. — 1978. — № 2. — С. 52—55.
4.3. Айвазян С. А., Бежаева 3. И., Староверов О. В. Классификация много-
мерных наблюдений. — М.: Статистика, 1974. — 240 с.
4.4. Артоболевский И. И., Ильинский Д. Я. Основы синтеза систем машин
автоматического действия. —М.: Наука, 1983. —280 с.
4.5. Васильев А. Л. Экспертная оценка некоторых аспектов создания систе-
мы комплексной стандартизации судокорпусостроения. — Л., ЛКИ, 1976^ —
26 с.
4.6. Васильев А. Л., Золотухина Л. А. Разбиение множества судов на од-
нородные классы для целей модульного судостроения. (Постановка задачи) //
Труды ЛКИ. Методы прикладной математики в судостроении. Оптимизация и
стандартизация характеристик судов и их конструкций, 1978. — С. 18—21.
4.7. Велленройтер X. Функционально-стоимостной анализ в рационализации
производства / Сокр. пер. с нем. — М.: Экономика, 1984. — 112 с.
4.8. Вентцель Е. С. Исследование операций. — М.: Наука, 1972.— 110 с.
4.9. Вермишев X. Методы автоматического поиска решений при проектиро-
вании сложных технических систем. — М.: Радио и связь, 1982. — 152 с.
232
4.10. Дмитриевский В. И., Анкудинов II. Т. Вопросы технико-хозяйственной
рационализации во флоте// Из опыта военной стандартизации в СССР. — хМ.:
Изд-во стандартов, 1968. — С. 208.
4.11. Елисеева И. И, Руковишников В. О. Группировка, корреляция, распоз-
нание образов. —М.: Статистика, 1'977. — 144 с.
4.12. Золотухина Л. А., Озол Л. К. К вопросу определения размеров модулей
судовых помещений для экономического анализа// Труды ЛКИ. Модульное су-
достроение и стандартизация, 1980. — С. 61—67.
4.13. Кильдышев Г. С., Аболенцев Ю. И. Многомерные группировки. — М.:
Статистика, 1978.— 160 с.
4.14. Моисеева Н. К. Функционально-стоимостной анализ в машиностроении.
— М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.
4.15. Основные положения методики проведения функционально-стоимост-*
кого анализа// Экономическая газета. — 1982. — № 28.
4.16. Семенов Ю. Н. Математическая модель оптимизации структуры состав-
ные комплексов для морских перевозок// Кибернетика на морском транспорте. —
Киев. — 1977 . — № 7. — С. 91—97.
4.17. Семенов Ю. Н. Методологическое обеспечение процесса структурного
синтеза сложной судостроительной техники// Труды ЛКИ. Перспективные нап-
равления в проектировании судов, 1983. — С. 14—18.
4.18. Смирнов А. С. Предпочтительные числа и их практическое применение.
— М.: Изд-во стандартов, 1965. — 72 с.
4.19. Функционально-стоимостной анализ — метод экономии и бережливости
(подборка материалов и статей)//ЭКО. — 1981. — № 6. — С. '3—59.
4.20. Цвиркун А. Д. Основы синтеза структуры сложных систем. — М.: Нау-
ка, 1982. — 200 с.
4,21. Цвиркун А. Д., Ацинфиев В. К-, Филиппов В. А. Имитационное моде-
лирование в задачах синтеза структуры сложных систем. — М.: Наука, 1985. —
172 с.
К главе 5
5.1. Антрушин А. Д. Корабли-уроды//Наука и техника. — 1938. — № 16.—
‘С. 11—414.
5.2. Бавыкин Г. В. Применение модульного принципа в формировании су-
довых надстроек/'/Стандарты и качество.— 1985. — № 1. — С. 11—17.
5.3. Васильев А. Л. Стандартизация в судокорпусостроении. — Л.: Судострое-
ние, 1978. — 191 с.
5.4. Васильев А. Л. Модульное судостроение. — М.: Знание, 1981. (Новое
в жизни, науке, технике; Сер. «Транспорт». — № 8. — 64 с.).
5.5. Васильев А. Л. Модульный принцип в судостроении// Стандарты и ка-
чество. — 1983. — № 1. — С. 8—14.
5.6. Джилмер Т. Проектирование современного корабля/Пер. с англ. — Л.:
Судостроение, 1974. — 280 с.
5.7. Модульное судостроение и стандартизация// Труды ЛКИ, 1980. —
108 с.
5.8. Модульная постройка судов/ Л. Ц. Адлерштейн, Г. В. Бавыкин,
А. Л, Васильев и др. — Л.: Судостроение, 1983. — 320 с.
5.9. Нарусбаев А. А. Верфь XXI века// Человек, море, техника. — Л.: Су-
достроение, 1982.—С. 62—71.
К главе 6
6.1. Абрайтис Л. Б., Шейнаускас Р. И., /Килевичус В. А. Автоматизация
проектирования ЭВМ. — М.: Сов. радио, 1978, — 272 с.
6,2. Базилевич Р. П. Декомпозиционные и топологические методы автома-
тизированного конструирования электронных устройств. — Львов: Выща школа,
1931. — 168 с.
6.3. Верхопятский П. Д., Латинский В. С. Справочник по модульному конст-
руированию радиоэлектронной аппаратуры. — Л.: Судостроение, 1983.— 232 с.
233
6.4. Волховер В. Г., Иванов Л. А. Производственные методы разработки
программ. — М.: Финансы и статистика, 1983. — 208 с.
6.5. Герасименко Е. П. Автоматизация проектирования печатных блоков с
модулями произвольной формы. — М.: Машиностроение, 1979. — 167 с.
6.6. Давиденко К. Я. Технология программирования АСУ ТП. —М,: Экер-
гоатомиздат, 1986,— 184 с.
6.7. Марчук Г. Микропроцессорную технику — во все отрасли народного хо-
зяйства// Техника — молодежи. — 1983. — № 9. — С. 14—18.
6.8. Морозов К. К. Методы разбиения схем РЭА на конструктивно закон-
ченные части. — М.: Сов. радио, 1978. — 136 с.
6.9. Талов И. Л., Харин В. Н., Межов В. Е. Унифицированные интерактив-
ные средства проектирования изделий электронной техники. — М.: Радио и
связь, 1984. — 138 с.
6.10. Турский В. Методология программирования. — М.: Мир, 1981. — 264 с»
К главе 7
7.1. Агрегатно-модульная система средств автоматизации механосборки
изделий приборостроения АСАМС: Каталог. — Смоленск, НИИтехноприбор,
1984. — 53 с.
7.2. Курочкин В. Ф. Модульный принцип построения техники — основа
ускоренного развития машиностроения// Стандарты и качество. — 1988.—№ 1.
— С. 13—18.
7.3. Курочкин В. Ф., Венгеровский Ю. Я., Шалаев П. А. Основные прин-
ципы стандартизации гибких производственных систем// Стандарты и качест-
во. — 1985. — № 4. — С. 6—8.
7.4. Макаров И. М. Робототехника: проблемы и перспективы// Будущее
науки (ежегодник). — Вып. 15. — М.: Знание, 1982. — С. 119—Г34.
7.5. Миронова Р. М. Всесоюзная конференция в Иркутске// Стандарты и ка-
чество. — 1988. — № 1. — С. 14—17.
7.6. Патон Б. Е., Спыну Г. А., Тимошенко В. Г. Промышленные роботы для
сварки. — Киев, Наукова думка, 1977. — 228 с.
7.7. Попов Е. П. Проблемы робототехники// ЭКО. — 1982. — № 2. — С.
19—25.
7.8. Промышленная робототехника и гибкие автоматизированные произ-
водства/ Под ред. Е. И. Юревича. — Л.: Лениздат, 1984.— 223 с.
7.9. Промышленные роботы агрегатного типа/ Ю. Г. Козырев, В. Б. Велико-
вич,, С. В. Антомирский, Л. В. Круковец. — М., НИИмаш, 1979. — 50 с.
7.10. Роботы промышленные. Система агрегатно-модульного построения про-
мышленных роботов. МУ 7—01—83. —М.: Изд-во стандартов, 1983.
7,11. Скотт П. Промышленные работы — переворот в производстве/ Сокр.
пер. с англ. — М.: Экономика, 1987. — 304 с.
7.12. Юревич Е. И. Настоящее и будущее промышленных роботов// ЭКО1.—
1982. —№ 2. —С. 25—46.
7.13. Юревич Е. И. Актуальные проблемы отечественной робототехники//
Стандарты и качество. — 1984. — № 12. — С. 7—9.
К главе 8
8.1. Аверьянов О. И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. — Мл
Машиностроение, 1987. — 2,32 с.
8.2. Ашкин В. А. Разработка унифицированных кузовов легковых автомоби-
лей в условиях массового производства// Автомобильная промышленность. —
1977, —№ 10. —С. 33—34.
8.3. Бобрик Л. П., Аверьянов О. И. Анализ компоновок станков, построен-
ных по модульному принципу// Станки и инструмент. — 1982. — № 6. — С. 6—8.
8.4. Бобрик Л. П. Автоматизированное проектирование технологических
машин модульных конструкций: Автореф. ... канд. техн. наук. — Тбилиси, 1983.
— 20 с.
8.5. Вокруг станка (круглый стол ЭКО)//ЭКО. — 1982.—№ 1. —С. 47—86.
234
8.6. Добрянский А. И. Агрегатирование из стандартных элементов — прог-
рессивный метод создания новых машин: Проспект ВДНХ.—М.: Изд-во стан-
дартов, 1965. — 19 с.
8.7. Домбровский Н. Г., Букур И. Основы построения конструктивно-уни-
фицированных рядов машин и их узлов// Известия высших учебных заведений:
Машиностроение. — 1979. — № 1. — С. 49—60.
8.8. Кабаидзе В. И. Создать мобильное производство// ЭКО.— 1982.—№ 1.
— С. 88—106.
8.9. Кошкин Л. Фундаментальные проблемы развития систем машин// Пла-
новое хозяйство.— 1985. — №9. — С. 15—21.
8.10. Кошкин Л. Н. Важный этап развития технологических систем// ЭКО.—
1985.-№ 10. —С. 4—14.
8.Г1. Колодин И. М., Волошина Л. В. Модульный принцип создания новой
техники в машино- и приборостроении. — Киев, Укр. НИИНТИ, 198.2 — 51 с.
8.12. Куликов О. А., Грановская Р. М. Воспитание мышления конструктора//
ЭКО. — 1985. — № 11. — С. 107—120.
8.13. Невзоров Л. А., Лифшиц В. Л., Муравьев А. К. Модульная система
башенных кранов// Стандарты и качество. — 1983. — № 2. — С. 11—14.
8.14. Прейс В. В. Технологические роторные машины: вчера, сегодня, завт-
ра.—М.: Машиностроение, 1986.— 128 с.
8.15. Фальцман В. К. Машиностроение: пути перемен// ЭКО. —• 1985. — № 12.
— С. 3—20.
К главе 9
9.1 Александров М. Н. Статистико-экономический поиск оптимальной сте-
пени стандартизации// Экономические проблемы стандартизации в судостроении.
Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. — Л.: Судо-
строение, 1974.— С. 126—132.
9,2. Александров О. Г. Интегральная оценка качества// Стандарты и качест-
во. — 1980. — № 7. — С. 33—35.
9.3. Алексеев Г. И. Энергоэнтропика. —М.: Знание, 1983. — 192 с.
9.4. Бермант М. А., Руссман И. Б. О проблеме оценки качества// Экономика
и математические методы. — 1978. — Т. XIV. — Вып. 4. — С. 691.
9.5. Бреслав Л. Б„ Гинзбург А. И. Теория обоснования экономических реше-
ний,—Л., ЛКИ, 1981. —79 с.
9.6. Бреслав Л. Б. Экономические модели в судостроительном производстве.
— Л.: Судостроение, 1984, —272 с.
9.7. Васильев А. Л. А может быть энтропия стандартизации?// Стандарты и
качество. — 1972. — № 4. — С. 27—30.
9.8. Гличев А. В. Экономическая эффективность технических систем. М.:
Экономика, 1971. — 270 с.
9.9. Ефимов К. А., Львов Д. С. Эффективность новой техники. — М.: Эко-
номика, 1979.— 143 с.
9.10. Комаров Д. М. Математические модели оптимизации требований
стандартов. — М.: Изд-во стандартов, 1976. — 184 с.
9.11. Лужецкий А. П. Оценка уровня стандартизации судов. — Л.: Судо-
строение, 1977. — 59 с.
9.1'2 . Любушин Н. П. Экономическая эффективность проектных решений в
судокорпусостроении. — Л.: Судостроение, 1982. — 112 с.
9.13. Львов Д. С. Об исходных принципах Комплексной методики оценки
эффективности общественного производства и отдельных хозяйственных меро-
лриятий//Стандарты и качество. — 1983. — № 7.
235
9.14. Методика (основные положения) определения экономической эффек-
тивности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и ра-
ционализаторских предложений. — М.: Экономика, 1977. — 45 с.
9.15. Методика определения экономической эффективности капитальных
вложений// Экономическая газета. — 1981. — № 2 и 3.
9.16. Мигачев Б. А., Потапов А. И., Михайлов А. В. К вопросу построения
комплексного показателя качества //Стандарты и качество.— 1985.—№ 7.—
С. 47—64.
9.17. Озол Л. К. Экономический анализ целесообразности перехода на мо-
дульные методы формирования надстроек// Любу шин Н. П. Экономическая эф-
фективность проектных решений в судокорпусостроении. — Л.: Судостроение,.
1982. —С. 55—60.
9.18. Озол Л. К. Определение экономической целесообразности специализи-
рованного производства модулей// Стандарты и качество. — 1983. — № 2.— С.
15—18.
9.19. Озол Л. К- Формирование судовых надстроек из функциональных мо-
дулей (экономический аспект)// Технология судостроения. — 1985. — № 6,—С.
60—64.
9.20. Сульповар Л. Б. Стандартизация: планирование, стимулирование, эф-
фективность.— М.: Экономика, 1977. — 207 с.
9.21. Ханин П. К. Энтропийный подход к оценке уровня внутрисистемной
унификации изделий//Вопросы судостроения Сер. «Стандартизация». — Лд
Судостроение. — 1973. — №6. — С. 17—221
9.22. Хачатуров Т. С. Еще раз об эффективности капитальных вложений//
Вопросы экономики. — 1983. — № 3. — С. 54—65.
9.23. Экономическая эффективность управленческих и хозяйственных реше-
ний: Справочник/Яковенко Е. Г., Гапоненко В. Ф., Карабасов Ю. С., Горбу*
нов А. В.—М.: Знание, 1984. — 240 с.
9.24. Экономические основы стандартизации / Под ред. А. В.Гличева. — М.:
Изд-во стандартов, 1975.—392 с.
9.25. Яременко О. В., Крейтер С. В. О понятии унификации//Стандарты и
качество. — 1982. — № 7. — С. 13—15.
9.26. Drewry J. Т., Johns О. Р. Modularity maximizing the return on the
Navy’s investment. — Naval Engineers Journal. — V. 87. — N 2. — April 1975,
198—214 £
9.27. Matuura S. Measurement of the effect of standardization. ISI — Bulletin,.
1968. — V. 20, N 8.
К главе 10
10.1. Бахран H. М., Агрегатирование и взаимозаменяемость в самолетострое-
нии. — М.: Оборонгиз, 1946. — 83 с.
10.2. Вертолет Ка-26/ Н. Ф. Суриков, Г. И. Иоффе, А. А. Дмитриев,.
Е. Г. Пак. — М.: Транспорт, 1982. — 221 с.
10.3. Кларк А. Ч. Черты будущего — М.: Мир, 1966, — 279 с.
10.4. Ларкин Ю., Маринский А. Модульная система? Может быть ... //
Морской флот. — 1975. — № 10. — С. 41—44.
10.5. Пономарев А. Н. Авиация настоящего и будущего. — М.: Воениздат,.
1984. —256 с.
10.6. Сапрыкина Н. А. Мобильное жилище для Севера. — Л.: Стройиздат,
1986. —216 с.
р 10.7. Gorski Р. Samoloty z modulow. — Skrzydlata Polska. — 1982. — N 15,-*
236
ОГЛАВЛЕНИЕ
От автора
Глава 1. ТЕХНИКА XXI ВЕКА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
Законы развития техники.......................................6
От первобытного общества к сегодняшнему дню ... 7
Техника как система и закономерность ее развития . . 9
Интенсивный путь развития. Механизация... Автоматизация...
Стандартизация? . . . . . . • . .16
Ода стандартизации................................ . • .21
Зарождение стандартов.....................................21
Задачи стандартизации ................................... 24
Место стандартизации в системе наук, техники и производства 27
Стандартизация как один из методов проектирования Т-систем 30
Модульное формирование техники — объективная закономер-
ность технического прогресса .......... 42
Феномен МФТ — технический аспект......................42
Феномен МФТ — политический аспект . . . . .48
Взаимоотношения типизации, унификации, стандартизации и
МФТ................................................. 51
Глава 2. МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП — ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Так что же такое модуль? ...... 56
Как понимать модульный принцип . . .62
Тезаурус модульного формирования техники .64
Глава 3. ДВА «ЛИЦА» МОДУЛЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Модуль для архитектурной гармонии . .69
Модуль для строительной индустрии . . . .73
Становление модульной системы строительства в СССР . 75
Единая модульная система ..... 79
Модули в жизни (некоторые примеры) . . . .83
Глава 4. НАЧАЛА ТЕОРИИ МОДУЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИКИ
«Дерево целей» модульного формирования тоники . . 88
Особенности модульного проектирования . . 91
Некоторые пути решения задачи создания типоразмер-
ных рядов модуль-элементов .........................94
237
Методы взаимного согласования параметров и размеров 103
Задача синтеза Т-систем из модуль-элементов . .111
Глава 5. МОДУЛЬНОЕ СУДОСТРОЕНИЕ
Особенности судостроения
Немного истории . . . . . . . .123
Существо задачи модульного проектирования судов . 126
Некоторые пути решения задачи создания модульной си-
стемы морских транспортных судов s . . .129
Модульное судостроение. (Примеры) . . . .135
Глава 6. МОДУЛИ В ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ
Модульная концепция проектирования информационно-
управляющих систем . . . . . . .140
Состав модулей . . . . . . . .142
Развитие конструктивно-технологической базы систем об-
работки информации на модульном принципе . .144
Модульный принцип при разработке программного
обеспечения ' . ” . ........................147
Глава 7. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ НА МОДУЛЬНОМ ПРИНЦИПЕ
Задачи и перспективы развития промышленной робото-
техники . . . . . . , . . .151
Методические основы создания роботов на модульном
принципе . . . ........................155
Знакомьтесь — модульные роботы! . . . .168
Глава 8. МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП В МАШИНОСТРОЕНИИ
Базовые изделия и МФТ . . . , . . .173
Модульная система башенных кранов . . .177
Модульные системы металлообрабатывающих станков . 181
Глава 9. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОДУЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕХНИКИ
Оценка степени упорядочения модульных Т-систем . . 190
Факторы, обеспечивающие получение экономического
эффекта при МФТ ....................................196
Модель прогнозирования экономического эффекта
от МФТ .............................................198
Определение границ целесообразности МФТ . . .213
Глава 10. ПОФАНТАЗИРУЕМ?
Omnia mea mecum porto ............................216
Как будут летать самолетами Аэрофлота в . . . году . 218
А в космосе? . е.........................224
Заключение . .................* 226
Список литературы ... ’ • 229
238
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
Васильев Алексей Леонидович
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ ТЕМНИКИ
Редактор Л. В, Коломак
Техничеркие редакторы В. Н. Малькова, В. Н. Прусакова
Корректор Е- И. Евтеева
ИБ № 570
Сдано в набор 31.05 88 Подп. в печ. 11.04.89 Т—00609 Формат бОХЭО’/кк. Бумага типограф-
ская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая 15,0 усл. печ. л. 15,38 усл. кр.-отт.
17,02 уч.-изд. л. Тираж 7000 Зак. 1245 Цена 1 р. 10 к. Изд. № 7844/7
Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557, Москва, ГСП
Новопресненский пер., 3.
Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256.