Законы и закономерности развития техники реферат

Обновлено: 02.07.2024


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 1
Содержание. 2
1. ВВЕДЕНИЕ 3
2 ЗАКОНЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ. 4
Фундаментальные основы инженерного искусства. 4
Существуют ли объективные законы развития техники? 5
Законы и закономерности развития антропогенных систем. 10
Литература 16
1. ВВЕДЕНИЕ


Человечество переступило порог третьего тысячелетия. Нашеобщество связывает свои надежды с ожидаемыми переменами. В этих условиях недопустимо оставаться на позициях формализма и догматизма, которые в инженерной, особенно научной и учебной деятельности, нивелируют способности и оставляют в тени творческую индивидуальность личности.
В качестве проверочного теста (обоснования) выделим три вопроса.
Вопрос 1. Мы все слышали о системном подходе и системотехнике.Что вы знаете о их сущности и возможностях?
Вопрос 2. Окружающий мир условно можно разделить на два: естественный, где господствуют законы природы и искусственный - антропогенный мир созданный человеком, частью которого является мир техники. Законы естественного мира глубоко изучаются в курсах физики, биологии и др. Но знакомы ли Вы с законами и закономерностями развития антропогенного мира, какиспользуете их в своей инженерной, учебной и исследовательской деятельности.
Вопрос 3. Какие методы принятия решений Вам известны? Обучали ли Вас методам принятия решений?
Мы считаем, что специалист, не имеющий основательной методологической подготовки, не может должным образом ориентироваться в непрерывно обновляющемся многообразии мира техники, даже в относительно узкой "своей" специальнойобласти, не говоря уже о межотраслевых задачах. Для полной деятельности совершенно не достаточно иметь даже очень хорошую, но относительно узкую подготовку. Необходимо сформировать свою мировоззренческую позицию, связанную с научным и инженерным творчеством в Вашей области деятельности.
Существует много подходов к описанию процесса творчества. В одних описывается деятельность выдающихся ученых,педагогов, мыслителей, предпринимателей, артистов и других творческих личностей. Рассказывается творческая лаборатория деятельности, но нет выхода на обобщения, позволяющие говорить об общей методологии творчества. Проблемы творчества не связываются с системным подходом и законами развития систем.
В других подходах рассматриваются проблемы методологии творчества при изобретательстве и проектированиисистем. Системный подход в них явно не используется, входит как-то интуитивно и подменяется другими понятиями.
В ряде работ по системному подходу не рассматриваются законы развития и функционирования систем.
Много работ посвящено методам принятия решений, но они не базируются на идеях системности и законах развития систем.
Есть рад работ, посвященных методам создания новых технических решений.Но предлагаемая в них методология не содержит взаимосвязи системного подхода, законов развития систем и методов принятия решений.
Ряд работ посвящен анализу творческой деятельности, психологии творчества, влиянию человеческого фактора на принятие решений, но без связи с системным подходом, и закономерностями развития систем.
Все это многообразие творческих подходов укладывается и обнимаетсяпредложенной концепцией творчества.
Основной задачей работы является представление творческого процесса как связь трех неразрывных составляющих: системный подход – законы развития – принятие решений в соответствии с положениями материалистической диалектики.
В рамках этой концепции:
Рассмотрим системный подход в его функционально-структурной концепции в связи с объективными законами и закономерностямиантропогенного мира.
С позиции системного подхода рассмотрим общие философские положения теории принятия решений, а так же рассмотрим разнообразные методы решений этой важной проблемы различными авторами.
Сегодня без ускорения научно-технического прогресса наше общество не решит своих экономических и социальных проблем. Особое внимание следует уделять анализу проблем на.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Система законов развития техники

. СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ (ОСНОВЫ ТЕОРИИ.

121 Стр. 188 Просмотры

Законы и закономерности развития техники

. естествознания является познание истины, раскрытия законов природы, то непосредственной целью.

Связь законов диалектики с законами развития тех

. три основных закона развития техники: 1. Закон.

2 Стр. 12 Просмотры

Закон развития

. Закон развития Развитие — это процесс закономерного.

Содержание работы

1. Введение
2. Закономерности техники.
3. Основные законы развития технических систем
4. Вытеснение человека из технических систем

Содержимое работы - 1 файл

Гот1.doc

2. Закономерности техники.

3. Основные законы развития технических систем

4. Вытеснение человека из технических систем

Методы принятия решений необходимы для поиска решений все более усложняющихся технических задач. Овладеть разнообразным инструментарием мыслительного процесса для интенсификации творческой деятельности это настоятельная задача инженера. В целом речь идет о повышении общей культуры мышления, творчества в наши дни.

Тем не менее, наука о законах техники только начинает формироваться. И первый этап, естественно, связан с формулированием и обоснованием гипотез о законах строения и развития техники. Сегодня нет пока достаточно обоснованных общепризнанных отдельных законов техники и нет еще даже в гипотезах полной замкнутой системы их системы. Создание такой системы, как и обоснование отдельных законов – одно из важнейших актуальных современных направлений фундаментальных исследований, относящихся к технознанию и общей теории проектирования. Это направление ждет своих энтузиастов-исследователей.

Однако, в отличие от недавнего времени, сегодня уже имеются теоретические и методические разработки по законам и закономерностям техники, которые представляют большой интерес для практического использования. Законы техники, а также более частные и локальные закономерности могут иметь многоплановое приложение в инженерном творчестве. Во-первых, на основе законов и закономерностей техники могут быть разработаны наиболее эффективные методология и методы инженерного творчества. Во-вторых, привязка законов и закономерностей к конкретному классу технического объекта позволяет определить наиболее структурные свойства, облик и характеристики технического объекта в следующих поколениях.

2. Закономерности техники

Основные закономерности техники описал Ю.С. Мелещенко. Он глубоко и обстоятельно исследовал развитие техники, технических и естественных наук. В своей работе он дал глубокий анализ: концепций, понятий, определений и классификации техники; системы связи техники с другими общественными явлениями; развития техники, и научно-технических революций. В результате этого анализа Ю.С. Мелещенко вывел следующие закономерности развития техники:

1. Закономерности, характеризующие сдвиги в материальной стороне техники;

1.1 Изменения в применении материалов

1.2. Расширение ассортимента природных материалов, применяемых в технике.

1.3. Вовлечение материалов природы в сферу технического использования

1.5. Растущая целенаправленность в применении материалов, из которых создана техника.

1.6. Подбор материалов, которые по своим свойствам наиболее соответствуют структуре и свойствам технических устройства.

1.7. Рациональное использование материалов в количественном отношении. Изменение показателей (обычно в сторону уменьшения) по мере совершенствования техники. Например, уменьшение удельного веса, коэффициента компоновки, показателя относительного веса конструкции и др.

2. Закономерности, связанные с изменениями в использовании процессов природы. Большую часть этой группы образуют закономерности, которые выражают сдвиги в энергетических и других процессах, используемых в технике.

2.1. Последовательное овладение все более сложными формами движения материи, их техническое использование, расширение спектра процессов, применяемых в технике (использование физических, химических и биологических процессов).

2.2. Использование все более глубоких и мощных источников энергии. От использования мускульной энергии человека и животных, к использованию энергии движения воды и воздуха, тепловой энергии (паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания), электроэнергии, атомной энергии.

2.3. Растущая интенсивность применяемых процессов. Например, давления, температуры, скорости, напряжения, скорости и интенсивности применяемых процессов, увеличение скорости и количества принимаемой и перерабатываемой информации и т.д.

2.4.1. Усовершенствование выбранного принципа действия

2.4.2. Переход к принципиально новой технике.

3. Закономерности, связанные с изменением ее элементов, структуры и функций.

3.2. Функциональная специализация. Средства труда или сложные технические системы предназначены для обслуживания определенной функции или достаточно общей операции.

3.3. Предметная специализация. Технические устройства или их элементы предназначаются для выполнения узкой операции, имеют ограниченную и жестко закрепленную программу действий.

4. Процесс усложнения и интеграции техники.

3. Основные законы развития технических систем

3.1 Закон прогрессивной эволюции техники

Действие закона прогрессивной эволюции в мире техники аналогично действию закона естественного отбора Дарвина в живой природе. Он отвечает на вопросы, почему происходит переход от предшествующего поколения технического объекта (далее ТО) к следующему улучшенному поколению; при каких условиях, когда и какие структурные изменения происходят при переходе от поколения к поколению.

Формулировка закона: В ТО с одинаковой функцией переход от поколения к поколению вызван устранением выявленного главного дефекта (дефектов), связанного, как правило, с улучшением критериев, развития, и происходит при наличии необходимого научно-технического уровня и социально-экономической целесообразности следующими наиболее вероятными путями иерархического исчерпания возможностей конструкции:

а) при неизменном физическом принципе действия и техническом решении улучшаются параметры ТО до приближения к глобальному экстремуму по значениям параметров;

б) после исчерпания возможностей цикла а) происходит переход к более рациональному техническому решению (структуре), после чего развитие опять идет по циклу а). Циклы а) и б) повторяются до приближения к глобальному экстремуму по структуре для данного принципа действия. При этом значения критериев развития, как правило, изменяются в соответствии функцией вида:

В формуле приняты следующие обозначения: L, a, b, b-коэффициенты определяемые по статическим данным; t – время. Вид функции, называемой S – функцией, показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Закономерность изменения значений критерия развития при неизменном принципе действия

В) после исчерпания возможностей циклов а) и б) происходит переход к более рациональному физическому действия, после чего развитие опять идет по циклам а) и б). Циклы а) – в) повторяется до приближения к глобальному экстремуму по принципу действия для множества известных физических эффектов.

При этом в каждом случае перехода от поколения к поколению в соответствии с частными закономерностями происходят изменения конструкции, корреляционно связанные с характером дефекта у предшествующего поколения, а из всех возможных изменений конструкции реализуется в первую очередь то, которое дает необходимое или существенное устранение дефекта при минимальных интеллектуальных и производственных затратах. Циклы, описанные выше, представлены в таблице 1.

Таблица 1 Иерархическое исчерпание возможностей конструкторско-технологических решений

Таким образом, суть закона состоит в том, что в ТО с одинаковой функцией каждый переход от поколения к поколению вызван устранением возникшего главного дефекта (дефектов), связанного с улучшением какого-либо критерия (показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий. Таким образом, сначала на 1-м уровне улучшаются параметры используемого технического решения. Когда изменение параметров мало что дает, изменения осуществляют на 2-м уровне путем перехода к более эффективному техническому решению без изменения физического принципа действия. Затем, при исчерпании параметров, переходят на новое более прогрессивное техническое решение. Указанные циклы на 1-м и 2-м уровнях происходят до тех пор, пока в рамках используемого принципа действия уже не находят новых технических решений, обеспечивающих улучшение интересующих показателей. После этого наступает революционное изменение на 3-м уровне – переход на новый, более прогрессивный принцип действия и т.д. При этом в каждом случае перехода от поколения к поколению действуют весьма определенные частные закономерности изменения конструкции, которые с большой вероятностью конкретизируют направление и характер изменения ТО в следующем поколении.

3.2 Закон полноты частей системы

Закон полноты частей системы был разработан автором ТРИЗ Г.С. Альтшуллером. Он выглядела так:

1. Отдельные элементы машины, механизма, процесса всегда находятся в тесной взаимосвязи.

2. Развитие происходит неравномерно: одни элементы обгоняют в своем развитии другие, отстающие.

3. Планомерное развитие системы (машины, механизма, процесса) оказывается возможным до тех пор, пока не возникнут и не обострятся противоречия между более совершенными элементами системы и отстающими ее частями.

4. Это противоречие является тормозом общего развития всей системы. Устранение возникшего противоречия и есть изобретение.

5. Коренное изменение одной части системы вызывает необходимость для функционально обусловленных изменений в других ее частях.

Развитие человечества, уже много столетий связано с развитием техники. На протяжении многих лет люди улучшали и модернизировали существующую технику и изобретали новую. Техника же помогала люди развиваться самим, улучшать свои навыки и способности.

Тем не менее, наука о законах техники только начинает формироваться. И первый этап, естественно, связан с формулированием и обоснованием гипотез о законах строения и развития техники. Сегодня нет пока достаточно обоснованных общепризнанных отдельных законов техники и нет еще даже в гипотезах полной замкнутой системы их системы. Создание такой системы, как и обоснование отдельных законов – одно из важнейших актуальных современных направлений фундаментальных исследований, относящихся к технознанию и общей теории проектирования. Это направление ждет своих энтузиастов-исследователей.

Однако, в отличие от недавнего времени сегодня уже имеются теоретические и методические разработки по законам и закономерностям техники, которые представляют большой интерес для практического использования. Законы техники, а также более частные и локальные закономерности могут иметь многоплановое приложение в инженерном творчестве. Во-первых, на основе законов и закономерностей техники могут быть разработаны наиболее эффективные методология и методы инженерного творчества. Во-вторых, привязка законов и закономерностей к конкретному классу технического объекта позволяет определить наиболее структурные свойства, облик и характеристики технического объекта в следующих поколениях.

В данной работе будут рассмотрены наиболее основные законы, нашедшие свое подтверждение на практике, на основание которых можно анализировать существующие технические объекты и со степенью вероятности проектировать дальнейшее развитие отдельных машин и механизмов.

Прежде чем перейти непосредственно к самим законам, нужно дать точное определение техническим объектам, описывающимся в этих законах, и дать определения закону, как понятию.


1. Понятия и определения

Определения техники можно объединить в три основные группы. Их можно представить следующим образом: техника как искусственная материальная система; техника как средство деятельности; техника как определенные способы деятельности.

Первое значение (техника как искусственная материальная система) выделяет одну из сторон существования техники, относя ее к искусственным материальным образованиям. Но не все искусственным материальным образования являются техникой (например, продукты селекционной деятельности, которые обладают естественной структурой). Поэтому сущность техники не исчерпывается подобными определениями, так как не выделяют технику среди других искусственных материальных образований.

Второе значение также является недостаточным. Техника трактуется как средство труда, средство производства, орудия труда и т.д. Иногда техника определяется сразу и как средства, и как орудия. Но это не корректно, так как и то и другое понятия лежат в одной плоскости рассмотрения и средства труда являются более широким понятием по отношению к орудиям труда.

Таким образом, технические объекты – это такие образования, которые, выполняя функцию средства человеческой деятельности, интегрируют в себе основные стороны деятельности человека (материальную, научную, художественную). Все другие образования существуют относительно самостоятельно и образуют смежные явления, представляющие отдельные части целого. К ним можно отнести: явления духовной жизни человека; произведения искусства; используемые неизмененные природные формы; технические системы, обладающие искусственной природой, но не выполняющие целостной социальной функции.

Машина (от лат. machina – устройство искусственного происхождения (совокупность агрегатов или устройств).

Все части идеальной машины все время несут полезную расчетную нагрузку.

Механизм – это совокупность тел (обычно – деталей машин), ограничивающих свободу движения друг друга взаимным сопротивлением. Механизмы служат для передачи и преобразования движения. Как преобразователь движения механизм видоизменяет скорости, или траектории, или же и то, и другое. Он преобразует скорости, если при известной скорости одной из его частей другая его часть совершает движение, подобное движению первой, но с другой скоростью. Механизм преобразует траекторию, если, в то время как одна из его точек описывает известную траекторию, другая описывает другую заданную траекторию.

Теперь перейдем к определению закона и требования, которым должны удовлетворять законы техники.

Закон-необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями. Закон выражает связь между предметами, составными элементами данного предмета, между свойствами вещей, а также между свойствами внутри вещи. Но не всякая связь есть закон. Связь может быть необходимой и случайной. Закон – это необходимая связь. Он выражает существенную связь между сосуществующими в пространстве веществами. Это закон функционирования.

Закономерность, обусловленность объективными законами; существование и развитие соответственно законам

А.И. Половинкин сформулировал требования, которым должны удовлетворять законы техники:

Лекция 5. Законы и закономерности развития техники. Законы гомологиче­ских рядов, стадийного развития техники, неравномерного развития техники, Парадоксы развития техники.

Тема 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ

Строение и развитие каждого ТО и техники в целом подчиняются опреде­ленным законам и закономерностям, которые указывают на устойчивые качест­венные и количественные причинно-следственные связи и отношения, имеющие место у класса ТО и техники в целом, а также на изменение во времени этих свя­зей и отношений. Законы и закономерности по характеру и определенности опи­сания объектов и явлений техники должны быть близки к законам и законо­мерностям, известным в биологии, физике и химии, т. е. законы техники должны формулироваться на уровне законов природы.

Закономерности строения и развития техники имеют отношения к ТО с одинаковой или близкими функциями. Законы техники имеют отношение к лю­бому ТО или ко многим классам ТО, имеющим различные (сильно отличающиеся) функции.

К законам и закономерностям развития техникибудем относить опреде­ленные устойчивые изменения какого-либо критерия развития (показателя качест­ва) или какого-либо количественно выражаемого конструктивного признака на протяжении многих поколений ТО. Кроме того, должны иметь место законы раз­вития,которые для многих классов ТО с различными функциями отражают оди­наковые (аналогичные) изменения в конструктивной и потоковой ФС, в физиче­ской структуре и ТР.

Для перенесения закона гомологических рядов в технику необходимо было опре­делить факторы, которые играют роль генотипа, т. е, как генотип в живой природе определяет видовые, родовые и другие признаки, так и в технике необходимо вы­делить факторы, обусловливающие характерные признаки ТО. К таким факторам относятся компоненты описания функции, принципа действия иусловий работ ТО, каждая из которых оказывает существенное влияние на техническое решение (структуру) ТО.

Гипотеза о законе гомологических рядов ТО имеет следующую формулировку: ТО с близкими функциями, принципами действия и характеристиками условий работы имеют частично совпадающие наборы варьируемых конструктивных при­знаков P1. РК, принимающих одинаковые значения а 1 ], а/2, . с1т, ]= 1, . k:.

Число совпадающих наборов признаков k будет тем больше, чем больше совпадающих компонент описания функций, принципов действия и условий рабо­ты. При этом имеют место корреляционные связи между определенными компо­нентами и признаками.

ЗАКОН СТАДИЙНОГО РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ Этот закон отражает революционные изменения, происходящие в процессе развития как отдельных классов ТО, так и техники в целом. Революционные изме­нения связаны с передачей техническим средствам широко распространенных функций, выполняемых человеком. На существование и действие рассматривае­мого закона указывали в своих трудах К. Маркс и В. И. Ленин. Обстоятельное рассмотрение факторов, относящихся к закону стадийного развития, и его обосно­вание на философском уровне изложены в книгах Ю. С. Мелещенко, С. С. Товмасяна. Закон стадийного развития в основном имеет отношение к задачам инженер­ного творчества, связанным с крупными пионерными изобретениями. Гипотеза о законе имеет на инженерном уровне следующую формулировку.

ТО с функцией обработки материального предмета труда имеют четыре ста­дии развития, связанные с последовательной реализацией с помощью техниче­ских средств четырех фундаментальных функций и последовательным исклю­чением из технологического процесса соответствующих функций, выполняе­мых человеком:

на первой стадии ТО реализует только функцию обработки предмета труда (технологическая функция);

на второй стадии, наряду с технологической, ТО реализует еще функцию обеспечения энергией процесса обработки предмета труда (энергетическая функция);

на третьей стадии ТО реализует еще функцию управления процессом обра­ботки предмета труда;

на четвертой стадии ТО реализует также и функцию планирования для себя объема и качества продукции, получаемой в результате обработки предмета

труда; при этом человек полностью исключается из технологического процесса, кроме более высоких уровней планирования.

Переход к каждой очередной стадии происходит при исчерпании природных возможностей человека в улучшении показателей выполнения соответствующей фундаментальной функции в направлении дальнейшего повышения производи­тельности труда и (или) качества производимой продукции, а также при наличии необходимого научно-технического уровня и социально-экономической целесооб­разности.

Таблица 25 Примеры стадийного развития ТО

Функция ТО ТФ ТФ + ЭФ ТФ + ЭФ + ФУ ТФ + ЭФ + ФУ+ ФП
Размалыва­ние зерна Каменные жернова с руч­ным приводом Каменные жерно­ва с приводом от водяного колеса или паровой ма­шины Мельница с сис­темой автомати­ческого управ­ления (САУ) Мельница с САУ, по­лучающая задание от автоматизированной системы планирова­ния работ (АСПР)
Получение осесиммет-рических круглых де­талей из твердотель­ных загото­вок Токарный ста­нок с ручным или ножным приводом Токарный станок с приводом от во­дяного колеса, паровой машины или электродвига­теля Токарный ста­нок с числовым программным управлением (ЧПУ) Станок с ЧПУ полу­чающий задание от АСПР
Транспорти­рование гру­зов по дороге Тачка или те­лежка, приво­димая в движе­ние человеком Телега, приводи­мая в движение тягловым живот­ным, или автомо­биль Автомобиль с САУ Автомобиль с САУ, Получающий задание от бортовой АСПР, осуществляющей предварительный сбор информации
Примечание. ТФ - Технологическая функция; ЭФ - энергетическая функция; ФУ - функция управления; ФП - функция планирования.

Таблица 26 Стадии развития техники

В табл. 25 приведены примеры стадийного развития различных ТО, которые дополняют формулировку закона. Отметим, что рассматриваемый закон имеет оп­ределенную связь с закономерностью функционального строения обра­батывающих машин.

Следует отметить, что предписываемая законом картина последовательного четырехстадийного развития ТО имеет место только для классов ТО, появившихся до XVIII века. Уже в XIX веке, когда техника в целом находилась на второй ста­дии развития, вновь появившиеся ТО одновременно реализовали технологическую и энергетическую функции, поскольку для этого существовал необходимый науч­но-технический уровень и это следовало из требований, социально-экономической целесообразности. Аналогичную картину мы наблюдаем в настоящее время, когда вновь появляющиеся пионерные' ТО для реализации новых потребностей часто реализуют сразу три фундаментальные функции (технологическую, энергетиче­скую, управления). Поэтому знание закона позволяет ускорять стадийное развитие ТО.

В связи с этим практическое использование закона стадийного развития свя­зано с проведением исследований по его привязке к интересующему классу ТО, а также к функционально близкому классу ТО, имеющих опережающие темпы раз­вития.

При выполнении этих исследований даются ответы на следующие вопросы:

На какой стадии развития находится рассматриваемый ТО или технологиче­ский комплекс?

Ограничивают ли возможности человека существеннее улучшение основ­ных показателей ТО?

Имеются ли необходимые научно-технические и технологические возмож­ности для перехода на следующую стадию?

Имеется ли социально-экономическая целесообразность перехода на сле­дующую стадию?

На основе такого анализа делается вывод о целесообразности перехода на следующую стадию и формируется соответствующее задание на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки.

Читайте также: