І Г Дейнека - Аналіз теоретичних основ про вивчення впливу агресивних середовищ на матеріали з полімерним покриттям - страница 12
О двух видах дифференциации инженерной деятельности. В настоящее время имеет место прогрессирующая активная дифференциация любых видов деятельности, проявляющаяся во все большей их специализации, следствием которой в конечном итоге являются трудности понимания между специалистами даже близких сфер деятельности. В частности, это относится к инженерной деятельности, которая при своем зарождении предполагала некое единство, на что бы эта инженерная деятельность ни была направлена, но затем, в процессе развития, указанное единство инженерной деятельности подверглось разрушению, приведя к соответствующей дифференциации. В этой связи отметим, что существовавшее еще в начале двадцатого века единство инженерной деятельности позволяло, например, инженеру, успешно работавшему на заводе по производству швейных машинок, успешно работать и при организации городского электрического транспорта [1].
При этом по отношению к инженерной деятельности дифференциация обычно понимается как специализация-дифференциация, то есть - как разделение традиционных специальностей инженерной деятельности на новые специальности, что можно рассматривать, если в специализации выделить конкретное содержание как дифференциацию инженерной деятельности по содержанию (рис. 1).
I-1 I СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 1 I
| СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2 Г СПЕЦИАЛЬНОСТЬ k I СПЕЦИАЛЬНОСТЬ k+1
Рис. 1. Дифференциация инженерной деятельности по содержанию
ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ специализация
Но если в инженерной деятельности выделять содержание, то в ней можно выделить и форму, развитие которой представляет второй вид специализации-дифференциации инженерной деятельности - дифференциацию инженерной деятельности по форме. А именно под дифференциацией инженерной деятельности по форме примем выделение в деятельности человека, связанной непосредственно и опосредовано с техникой, следующих составляющих (рис. 2): обыденной (повседневная инженерная практика); творческой (техническое творчество); познавательной (техническая наука).
ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
ТЕХНИЧЕСКАЯ НАУКА
специализация
ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО
ПОВСЕДНЕВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Рис. 2. Дифференциация инженерной деятельности по форме
Из приведенного разделения дифференциации инженерной деятельности на виды (по содержанию и форме) уже можно увидеть некоторую общность при решении задач в инженерной практике и в технических науках, связанную с тем, что инженерная практика имеет одной из своих составляющих техническую науку, представляющую собой специализацию инженерной деятельности. Здесь, впрочем, возникает вопрос о том, каким образом, собственно, техническая наука включена в инженерную деятельность, поскольку мало просто указать, что техническая наука возникает как специализация инженерной деятельности ввиду все-таки очевидной специфики технических наук.
О специализации по форме технических наук. Если принять предложенную дифференциацию инженерной деятельности по форме, то в этом случае техническая наука представляется как нечто вершинное в инженерной деятельности. На практике это приводит к противопоставлению технической науки как чего-то творческого инженерной практике.
Но, во-первых, техническая наука есть не просто составляющая специализации инженерной деятельности, а такая ее составляющая, которая без самой этой деятельности не может возникнуть (объект и предмет для технической науки дает именно инженерная практика, создающая технику и технологии). Во-вторых, сама техническая наука, развиваясь, так же претерпевает специализацию-дифференциацию, как и любой вид деятельности (на это уже указывалось выше).
При этом, что касается специализации по содержанию, то она, как и инженерная деятельность, есть выделение в технических науках тех или иных ее специальностей. Что же касается специализации-дифференциации технических наук по форме (в процессе их развития), то для нее можно указать следующие составляющие:
- обыденную деятельность (практика решения текущих задач обеспечения научной деятельности в области технических наук);
- синтезирующую деятельность (решение собственно научных задач создания новых научно обоснованных математических моделей техники и технологий);
- аналитическую деятельность (разработка основ технических наук).
В связи с приведенной дифференциацией технических наук отметим, что разработка основ технических наук как теоретическая работа (разработка теорий для описания физических процессов и явлений в технике и технологиях) не является делом, как может показаться, только физико-математических наук, хотя эти науки и дают определенный материал для выработки теоретических основ технических наук. При этом как технические науки представляются чем-то вершинным для инженерной деятельности, так и физико-математические науки обыкновенно представляются чем-то вершинным (первичными) по отношению к техническим наукам. Но, как и при рассмотрении связи технических наук и инженерной деятельности, связь физико-математических наук с техническими науками не является связью подчинения, а в свете сказанного можно даже говорить о том, что физико-математические науки в определенном роде вторичны по отношению к техническим наукам. Впрочем, связь технических и естественных наук - это отдельная тема.
Сравнение специализаций по форме в инженерной деятельности и в технических науках. В анализ дифференциации технических наук и инженерной деятельности по форме укажем, что их можно сопоставить между собой, если учесть, что:
- и в технических науках, и в инженерной деятельности есть определенная обыденность (рутина), порождающая соответствующую специализацию научных и инженерных работников;
- и в технических науках и в инженерной деятельности можно указать на творческую составляющую, предполагающую получение нового результата, который достигается в итоге также работниками с определенной специализацией;
- и в технических науках и в инженерной деятельности имеется возможность получения такого нового результата, который предполагает выход на качественно иной уровень деятельности, что также требует определенной специализации соответствующих работников.
Именно выделение указанной специализации работников в технических науках и инженерной деятельности есть то общее, что обуславливает и определенную общность качественных характеристик результатов этих видов деятельности: обыденность, совершенствование, принципиальную новизну.
Общим также является противопоставление (явное или неявное) обыденности (повседневности) и творческой деятельности (то есть синтезирующей деятельности), что связано с определенной оценкой результатов этой деятельности (обыденности при этом имеет, как правило, негативную оценку). Причем в этом противопоставлении и инженерная деятельность и технические науки дают некоторый неизменный образ мира техники, что позволяет выделить в повседневности (обыденном) повторяющиеся феномены (наука вообще занимается лишь чем-то повторяющимся). В итоге появляется основа для методологического обоснования этих видов деятельности, позволяющая осознать их не просто как совокупность определенных навыков, передаваемых в пределах соответствующей группы работников, а как такой опыт человеческой деятельности вообще, который имеет познавательную ценность в каждом своем результате, как отображение состояния мира техники и человека среди этой техники.
То есть и инженерная деятельность и технические науки в указанном противопоставлении решают одинаковую проблему (неизбежную), сводящуюся к пониманию (осознанию) мотивов деятельности, что, в свою очередь, дает и возможность оценки результатов деятельности.
О внедрении результатов технических наук в практику. Приведенную дифференциацию технических наук можно сопоставить с известным разделением наук на индуктивные (получение результата из анализа данных обыденного наблюдения) и дедуктивные науки (получение результата из общих посылок как синтез этого результата). И в том и другом случае (индуктивное или дедуктивное получение результата) техническая наука не может дать абсолютный результат. Это проявляется в непосредственной инженерной практике в виде релятивизма научного знания (относительная истинность его).
Именно этот релятивизм (явно или неявно) является той основой, на которой строится известное предубеждение инженерных практических работников по отношению к технической науке. Еще одной такой основой является сложность технической науки (особенно в обосновании ее результатов) и относительная простота того, с чем сталкивается практикующий инженер в своей повседневной деятельности.
При этом имеет место ситуация, аналогичная известной ситуации, которая наблюдается во взаимоотношениях ученых, добывающих свои результаты теоретическими методами (теоретики), и учеными, добывающими свои результаты путем экспериментирования (экспериментаторы):
- первые (теоретики), понимая объективную ограниченность теоретических методов, обычно полностью доверяют результатам экспериментаторов;
- вторые (экспериментаторы), понимая объективную ограниченность эксперимента, обычно полностью доверяют теоретическим результатам.
То есть в нашем случае ученые в области технических наук, понимая относительность своих результатов (получены на основе исследования моделей), больше доверяют результатам практики (инженеров-практиков). Практики же (инженерные работники), не доверяя в обыденном смысле науке (сложность результатов, приводящая к их не пониманию, и в конечном итоге к их неприятию), тем не менее относятся к ее результатам как научно обоснованным.
Здесь, в связи с рассмотрением связи технических наук и инженерной деятельности, уместно попытаться ответить на вопрос о том, что может и должна давать наука практике в решении инженерных задач?
Если исходить из того, что одной из задач, решаемых наукой, является задача систематизации материала, то уже здесь, как представляется, мы встречаемся с трудностями сделать такую систематику полезной для практиков, но и имеем первую возможность указать на такую полезность.
Например, рассмотрим систематизацию инженерных задач. В настоящее время к таким задачам относят, в частности, задачу утилизации, которую ставят в один ряд с традиционными инженерными задачами проектирования и конструирования. Причем и утилизация, и проектирование, и конструирование рассматриваются как специализации непосредственной инженерной деятельности. Используем теперь указанную выше возможность разделения специализации инженерной деятельности по содержанию и форме, отнести утилизацию к специализации не по содержанию (утилизация отдельных видов техники), а - к специализации по форме. Тогда, на основе этого, можно уже аргументировано сделать научно обоснованный вывод о необходимости подготовки специалистов в области утилизации вообще, а не рассматривать утилизацию как одну из задач будущей деятельности при подготовке специалистов для каждой из известных технических специальностей. Таким образом, имеем некоторую полезную отдачу от классификации.
При этом соответствующая полезность указана здесь потому, что автор непосредственно работает в системе высшего образования.
Как представляется, и в общем случае, находить эвристическую ценность научных классификаций и других результатов технических наук для решениясвоих задач должны сами практики (заметим, что по отношению к естественным наукам последнее не вызывает возражений). В самом деле:
- даже самая прикладная наука является по отношению к решению практических задач инженерной деятельности в некотором смысле фундаментальной наукой, поскольку получает свой результат в форме (обобщенная модель), которая не позволяет обычно непосредственно использовать его на практике (требуется адаптация обобщенной модели к конкретным условиям технической задачи);
- любая техническая наука как наука дает лишь гипотезы о реальности (модели реальности), создавая которые исследователь, конечно же, стремится и к максимальной адекватности в описании реальности, и к пониманию реальности (при этом адекватность является лишь условием научного понимания).
Иначе, техническая наука имеет своей направленностью решение в первую очередь задачи понимания того, что происходит в тех или иных объектах техники и технологий, а как использовать это понимание на практике - это уже другая задача (инженерная задача). В технической науке имеет место и создание модельных описаний реальности, но в силу общности таких описаний они, при практическом своем использовании, требуют учета конкретных условий соответствующей технической задачи, которую формулируют в процессе инженерной деятельности, что обуславливает необходимость решения этой задачи как инженерной задачи.
В итоге получается, что не работники технических наук должны внедрять свои результаты в практику, а инженеры в своем творчестве (а инженерная деятельность - это творчество) должны брать (находить) и использовать результаты технических наук для решения задач инженерной деятельности (инженерных задач). Причем такое использование следует рассматривать как инженерную задачу, решение которой требует специальной подготовки. Именно такую подготовку и должен давать технический университет, в котором специальная подготовка инженерных кадров, конечно же, отличаясь в целом от подготовки научных работников (соответствующие различия указаны в [2]), должна учитывать определенную общность инженерной практики и технических наук, рассмотренную в данной работе.
Выводы. 1. Инженерная деятельность и технические науки в своем развитии имеют сопоставимые по форме составляющие специализации, что обуславливает их общность как обыденной практики и творчества и может служить основой дальнейшего анализа их взаимосвязи.
2. Техническая наука может лишь дать определенный результат, применение которого на практике является уже инженерной задачей.
Литератур
1. Доллежаль Н.А. У истоков рукотворного мира: Записки конструктора. - М.: Знание, 1989.- 256 с.
2. Бранспиз Ю.А. Различие инженерных и научных задач - различие в подготовке соответствующих кадров // Проблеми інженерної педагогічної освіти. - 2005. - №10. - С. 39-40.
УДК 621.923:621.90.17
Братан С.М.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ПРИ ОБРАБОТКЕ ИЗДЕЛИЙ НА ОПЕРАЦИЯХ ЧИСТОВОГО И ТОНКОГО ШЛИФОВАНИЯ
Представлена методика решения проблемы обеспечения стабильности заданных параметров качества поверхностей при высокопроизводительном чистовом и тонком шлифовании на основе расчета предельных граничных циклов программного управления и динамической стабилизации поведения технологической системы. Рис. 5, ист. 5.
Анализ операции шлифования показывает, что существует несколько возможных вариантов траекторий (технологических циклов), обеспечивающих получение детали в соответствии с требованиями чертежа и технических условий. При проектировании технологических процессов вынужденно задаются завышенные запасы по отношению к ограничениям, учитывающим возможное неконтролируемое влияние возмущающих факторов, неточности математических моделей и методик построения циклов управления операцией. Такие технологические режимы обычно называют «граничными» технологическими циклами [1].
Параметры деталей, полученные в таких условиях обработки, не обладают стабильностью показателей качества. Этот факт подтверждается для разных способов обработки, например [3], и непосредственно для операций шлифования - результатами, полученными в работе [4] (рис. 1).
45,786 мм
s с: id
» 45,778
О. II Ї
£ 45,770
45,762 _
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Порядковый номер детали Рис. 1. Рассеяние размеров при шлифовании
Необходимое качество обработки изделий в настоящее время чаще всего обеспечивается не адекватным математическим описанием объекта и управлением, а избыточными затратами технологических ресурсов (времени обработки, применением дополнительных доводочных процедур, нерациональным расходованием материала круга и т.п.) [2].
Целью данной работы является разработка методики решения проблемы обеспечения стабильности заданных параметров качества поверхностей при высокопроизводительном чистовом и тонком шлифовании.
імені Володимира Даля № 1 (107) 2007
Для повышения эффективности операций чистового и тонкого шлифования пытаются применять различного рода автоматические системы. При этом в зависимости от уровня априорной и рабочей информации возможно несколько ситуаций:
- состояние технологической системы известно, изменениями параметров системы можно пренебречь;
- состояние технологической системы известно, изменениями параметров системы пренебречь нельзя;
- состояние технологической системы неизвестно, изменениями параметров системы можно пренебречь;
- состояние технологической системы неизвестно, изменениями параметров системы пренебречь нельзя.
Для первого из рассмотренных случаев используются системы программного управления, для второго - системы управления по возмущению, для третьего - системы управления по отклонению, для четвертого - системы с комбинированным управлением [5].
При чистовом и тонком шлифовании наибольшее распространение (до 70% оборудования) получили системы программного управления, которые выполняют свои функции по заранее заданному закону (определяемому выбранным технологическим циклом) без каких-либо изменений последовательности отдельных этапов или режимных параметров, несмотря на возможные изменения условий фактического протекания процесса. Эти системы функционируют на основе априорной информации. Сведения о возмущающих воздействиях и управляемых величинах не используются.
В системах с управлением по возмущению управляющее воздействие формируется в автоматическом управляющем устройстве (АУУ) на основе контроля внешних возмущающих воздействий. Достоинством систем, использующих этот принцип управления, является их простота и быстрота реакции на возмущения. Недостаток (так же, как и для систем программного управления) - требование строгого соответствия параметров объекта и закона, формирующего работу АУУ. Неточное определение их при проектировании или изменение параметров объекта в процессе эксплуатации приводит к значительным отклонениям управляемой величины и потере стабильности параметров качества изделий.
При проектировании операций шлифования широкое распространение получили системы, использующие принцип управления по отклонению - разности между заданным и действительным значениями контролируемой величины. Менее жесткие требования предъявляются к соответствию параметров АУУ и объекта управления, поскольку появившееся в результате этого несоответствия отклонение будет ликвидировано. Однако в самом принципе управления заложен и основной недостаток рассматриваемых систем. При быстром изменении возмущающих воздействий и инерционном объекте управляющие воздействия запаздывают. Кроме того, эти системы по своей природе склонны к колебаниям.
Возможно и одновременное использование рассмотренных принципов при комбинированном управлении.
При производстве изделий стремятся реализовать граничный технологический цикл (программу управления) [5]. Методика построения и расчета таких циклов определяется адекватностью моделей, характеризующих технологический процесс, возможностью получения соответствующей рабочей информации и условиями осуществления технологической операции с минимальными отклонениями от заданных циклом значений.
Однако одним и тем же термином "граничные" характеризуются циклы, существенно отличающиеся друг от друга режимами обработки, что вызывает потребность различать такие циклы введением некоторого признака. В качестве последнего может быть использован уровень запасов по отношению к ограничениям. Введение такого показателя указывает на то, что существуют и предельно достижимые (при данных условиях шлифования, уровне априорной и рабочей информации, средствах измерений и управления оборудованием) технологические циклы.
Часть параметров, представленных в этих уравнениях и необходимых для построения системы управления, не доступна прямому измерению.
К числу таких параметров относится фактическая глубина резания, от динамики которой, как было показано выше, в существенной степени зависит стабильность параметров качества поверхностей при чистовом и тонком шлифовании. Однако вследствие относительной малости зоны контакта непосредственное измерение в этой зоне фактической глубины резания tf прямыми методами весьма затруднительно, что приводит к необходимости косвенных или совокупных измерений.
Одним из путей оценки (диагностики) tf является определение координат центров круга и детали при известном начальном значении межцентрового расстояния и скорости его изменения. Такие измерения невозможно осуществить точно вследствие того что ряд факторов, воздействующих на процесс обработки, не имеющих закономерного характера, оказывает существенное влияние на погрешность измерений. В частности, случайным оказывается как текущее отклонение радиус-вектора шлифовального круга, так и текущее значение радиус-вектора детали.