Глава II. ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Наука, инженерная деятельность и её развитие
Объектами инженерной деятельности являются машины и аппа-раты, приборы и инструменты, технологические линии и транспортные системы, словом, всё, что определяется понятием техника.
Техника в наши дни получила стремительное развитие. Темпы смены новых поколений технических средств стали опережать темпы смены их разработчиков. Теперь уже за время активной трудовой деятельности специалиста в передовых отраслях производства происходит смена нескольких поколений технических средств. Столь быстрое техническое перевооружение вызывает не менее быстрое устаревание накопленных знаний и требует их скорейшей замены новыми. В то же время к разработчикам предъявляются всё более повышенные требования и перед ними ставятся новые задачи. Чтобы конструктор не отставал от общего прогресса в области развития техники, ему приходится постоянно совершенствовать свои знания исходя не только из конкретной, специа-лизации, но и всей отрасли в целом. Обновлению знаний способствует огромный объем научно-технической и производственной информации, который доводится до всех технических работников.
Необходимую информацию для разработчиков новой техники обеспечивает современная наука. Сегодня наука, превратилась в непосредственную производительную силу; благодаря ей совершенствуется техника, создаются изделия, работающие на совершенно новых принцпах. Характерно, что определенное научное достижение, имеющее четко сформулированный, законченный вид, может явиться основой для создания бесчисленных образцов различных видов техники и различных отраслей производства. Единственное ограничение - возможности общества на данном этапе.
Новые разработки требуют новых решений, они должны быть лучше, чем их аналоги и прототипы, должен превышать достижения мирового уровня. Если новое изделие только повторяет уже достигнутое на мировом уровне, то в ближайшем будущем, на этапе широкого внедрения, оно будет отставать от данного уровня. В результате может быть нанесен ущерб конкурентоспособности этих изделий.
Начальный период развития техники характеризуется тем, что в создании машин участвовал преимущественно один человек - одаренный мастер-изготовитель. Он единственный знал, чего хочет добиться, но не знал, каким образом достигнет намеченного. Разработка изделия осуществлялась в процессе его изготовления. Тогда и уточнялась кинематическая схема, форма и размеры деталей и др. Конструктивные идеи основывались на интуиции и являлись профессиональной тайной специалиста. Эти идеи он старался широко не распространять, хотя распространять их в то время было крайне трудно по следующим причинам: чертежей, которые являются «языком техники», не было; вся информация передавалась устно, что при несовершенной терминологии сделать было не так просто. Создание новой техники в этот период осуществлялось по схеме идея — модель. Модель являлась «материализованным чертежом» конструкции и использовалась для изготовления новых машин, если конструкция была удачной. Часто модель имела очень мало сходства с пер-воначальным замыслом, а каждая новая машина отличалась от предыдущей. Она, по существу, являлась уникальной конструкцией, так как не имела взаимозаменяемых деталей и узлов. Постоянные усовершенство-вания и модернизация изделий вносили существенные различия в их конструкции.
Развитие технической культуры производства и рост потребности в новой технике заставили изготовителя новых машин обобщить накопленный опыт. Появились эскизы с указанием размеров деталей и характера сопряжений. А затем постепенно между идеей и моделью встал чертеж. Чертеж отражает всю информацию об изготавливаемом изделии, включая размеры, ограничения и технические требования. На современном этапе изготовление новой техники осуществляется по схеме идея—чертеж—модель. Полная взаимозаменяемость деталей и узлов, специа-лизация и разделение труда обеспечивают качественное выполнение данной схемы.
В новых разработках широко применяются научные достижения, способствующие росту технического уровня изделий. Этот рост не мог не отразиться на самом процессе конструирования. Долгое время техниче-ское оснащение и методика проектирования и конструирования существенно не менялись. Механизация процесса разработки началась с применения вычислительной техники в сложных расчетах. Дальнейшей ступе-нью усовершенствования процесса, разработки явилось применение автоматизированного проектирования (САПР). Применение вычислительной техники, работающей по специальной программе, позволило возложить на машину ряд функций, которые до сих пор выполнял конструктор.
В трудовой деятельности инженера большую роль начинают играть взаимоотношения в коллективе. Эти взаимоотношения образуют психологический климат на производстве, положительно или отрицательно влияющий на творческий процесс и его эффективность.
Создание эффективных конструкций становится под силу тем инженерам, которые постоянно повышают уровень своих знаний, используют последние научные достижения и совершенствуют свою работу. Сегодня издается такое большое количество специальной литературы и информационных материалов, что их изучение может быть только выборочным. Поэтому понимание необходимости новых технических знаний, умение ориентироваться в потоке специальной литературы и научно-технической информации, знание мирового уровня развития техники по своей специальности позволяют инженеру приобрести большой опыт.
Успех в этом деле во многом зависит от работоспособности и стараний специалиста, от его умения организовать и спланировать свой труд. Обширные знания, непрерывно пополняемые в процессе трудовой деятельности, и навыки, основанные на личных способностях и любви к своей профессии, позволяют стать эрудированным и способным инженером, играющим ведущую роль в развитии техники и общества в целом.
Развитие инженерного дела по выбранной специальности
Наша великая родина имеет славную историю, свидетельствующую о неисчерпаемом духовном богатстве, таланте и изобретательности нашего народа. Многими именами выдающихся учёных и конструкторов справедливо гордится наша современная наука и техника, в том числа и в области продовольственного машиностроения. Но современные успехи опираются на разработки прошлых лет: изобретение пороха, компаса, книгопечатания, часов и мельницы.
Водяная и ветряная мельницы определили появление в России во второй половине XIX века широкого разнообразия машин для переработки сельскохозяйственных продуктов: веялок, сортировок, зерноочистительных машин (триеров), зерносушилок, сенных прессов, льномялок и др.
С изобретением паровых машин появились прототипы современных мельниц, ставших основой крупной машинной индустрии. Первые паровые мельницы имели ещё примитивную технику переработки зерна: промежуточные продукты размола в рассортированном виде поступали в мешки, затем каждую фракцию в отдельности повторно измельчали, просеивали, провеивали и получали отдельные сорта муки. Внутри мельницы мешки с продуктами перемещали вручную. Такие производства называли мешковыми.
В 90-х годах XIX в. в России строятся мельницы, где зерно и продукты его размола перемещаются от машины к машине при помощи транспортирующих механизмов. Рождаются новые специализированные машиностроительные предприятия. Так, в 1873 году в Москве был открыт завод, производящий вальцовые станки, вентиляторы, транспортное и трансмиссионное оборудование, В конце 70-х годов в Нижнем Новгороде стали выпускать зерновые сепараторы, ситовеечные машины, рассевы и фильтры.
Изготовлением оборудования для машин начали заниматься заводы в Петербурге, Одессе, Риге, Варшаве, Кременчуге, Саратове, Киеве, Харькове и других городах, а также вагоностроительный завод в Мыти-щах под Москвой, где был организован специальный цех для производства сепараторов, обоечных машин и рассевов. В этот период русские изобретатели подарили миру разработки вальцовых станков, которые резко повысили производительность при помоле по сравнению с традиционным жерновым поставом. Экономическое отставание России в начале XX столетия позволило перехватить инициативу производства перерабатывающего оборудования европейским предприятиям. Но уже к 30 годам предприятия Мельстроя, в частности, имевшего своё отделение и в Ростове-на-Дону, постепенно обеспечили потребность страны в необходимом оборудовании. В 1931 году Мельстрой был реорганизован в более мощную организацию Союзпродмаш а затем в Главпродмаш. На пред-приятиях этого ведомства уже в 1940 году объём производства технического оборудования для пищевой промышленности приближался к объе-му производства этих машин в США.
Большое значение в разработке новых технологических процессов и оборудования сыграл научно-исследовательский институт ВНИЭКИ-продмаш. С его помощью только за 1966-1970 гг. машиностроительными предприятиями и организациями было создано 10 образцов и освоено серийное производство 76 наименований нового технического оборудования, в том числе для мукомольной и крупяной промышленности - 34, элеваторной - 25 и комбикормовой - 17.
Несмотря на успехи прошлых лет, жизнь ставит ещё более сложные инженерные и изобретательские задачи перед разработчиками новой техники и расширяет виды их инженерной деятельности. Эти задачи надо знать, начиная свой жизненный путь инженера.
Основные направления и задачи разработки современной техники для пищевой промышленности
Новому поколению высококвалифицированных специалистов для различных отраслей пищевой промышленности предстоит разработать и освоить производство новых машин, аппаратов, автоматизированных линий, которые позволяют усовершенствовать технологию пищевых производств, внедрить новые методы обработки сырья, повысить степень его использования и улучшить качество вырабатываемой продукции.
Основными направлениями разработки и создания новых образцов машин являются:
создание новых технологических схем производства, основанных на принципе непрерывного действия оборудования и комплексной автоматизации производственных процессов на базе современных компьютерных технологий;
разработка оборудования для механизации погрузочно-разгрузочных и тарировочно-расфасовочных работ;
разработка типоразмерных рядов унифицированного оборудования, позволяющих гибко менять конфигурацию технологических линий и приспособления их к различным видам продукции;
использование полимерных и композиционных материалов при конструировании нового оборудования: повышение производительности, надежности и долговечности при снижении массы на единицу мощности;
совершенствование экологической безопасности и безопасности труда.
Основными задачами машиностроения при производстве машин для переработки зерна являются:
создание высокопроизводительного оборудования для крупных предприятий для приёма, очистки, сушки и хранения зерна на элеваторах и хлебоприёмных предприятиях;
широкое внедрение усовершенствованных установок экспресс-анализа для отбора проб зерна;
создание более совершенных моечных машин, увлажнительных машин, скоростных кондиционеров, рассевов и высокоэффективных зер-ноочистительных сепараторов на основе использования новых технологий и новых материалов;
создание и внедрение оборудования для осуществления новых методов крупоотделения, обеспечивающих повышение выхода крупы и улучшение её качества;
создание новых машин для переработки различных ингредиентов комбикормов и примексов.
В условиях конкуренции с ведущими фирмами в разработке новой техники для пищевых производств первостепенное значение должно уделяться предпроектной стадии исследования, выбору технических показателей будущей машины, гарантирующих прибыльность ее производ-ства.
Необходимо отметить потребность в минитехнологических линиях перерабатывающих производств фермерских хозяйств. Особые требования к экономическим показателям, позволяющим конкурировать с высокопроизводительными линиями специализированных перерабатывающих производств, делают необходимым совмещение технологических операций в одной машине, разработку новых принципов переработки и новых конструктивных решений. В этом направлении для нового поколения дипломированных специалистов открываются необычайные перспективы разнообразных видов инженерной деятельности по разработке, изготовлению, техническому обслуживанию, изобретательству, проведению научных исследований и фундаментальных научных работ.
Инженерная деятельность и экология
Сегодня требования к новой технике возросли: она должна отвечать не только функциональному назначению, но и иметь привлекательный внешний вид, быть удобной в обслуживании, иметь максимум механизированных и автоматизированных процессов. В наши дни немаловажное значение имеют вопросы воздействия новой техники на окружающую среду, поэтому во всех разработках должны учитываться экологические требования, цель которых сохранить окружающую среду.
Актуальность проблемы охраны окружающей среды в современную эпоху очевидна. В настоящее время общество превратилось в мощную преобразующую силу, которая существенным образом влияет на естественный ход развития природной среды, изменяя и приспосабливая её для нужд людей. Однако последствия деятельности человека носят не только позитивный, но и негативный характер. Отрицательные последствия воздействия производственной деятельности человека на окружающую среду проявляются в резком ухудшении условий жизнедеятельности людей.
Несмотря на усилия общественных организаций и правительств развитых стран, продолжается катастрофическое возрастание загрязненности рек, озер, морей и океанов. Ежегодно миллионы тонн нефти и нефтепродуктов попадают в моря и океаны. Нефтяное загрязнение губительно влияет на все группы морских организмов, населяющих толщу воды, начиная от микроорганизмов и кончая рыбами и млекопитающими.
Несмотря на огромные усилия многих стран, всё ещё огромное количество воды загрязняется остатками удобрений и ядохимикатов, вымываемых из почвы, сточными водами. Реки используются для сброса промышленных и канализационных отходов. К этому добавляется и тепловое загрязнение рек и озер за счет слива нагретых вод, использованных в промышленности.
Не менее интенсивно идет загрязнение атмосферы. Громадное количество сернистого газа, окиси углерода, аммиака, окислов азота и других соединений попадает в атмосферу. Источниками её загрязнений являются промышленные предприятия и транспорт. Загрязнение воздуха влияет не только на человека, животных и растительный мир, но и уменьшает количество солнечной радиации, поступающей на землю, вызывая этим изменения в тепловом балансе Земли. Испытания ядерного оружия и аварии атомных электростанций приводят к радиоактивному заражению атмосферы.
Одним из негативных последствий деятельности человека является разрушение почвы. Неправильная, непродуманная системе обработки земли, нерациональная вырубка лесов наносят огромный ущерб плодородию почвы. В результате различных видов эрозии и деструкции почвы из землепользования ежегодно выбывают миллионы гектаров плодородных земель. Истощаются природные ресурсы земли. Уже выработано значительное количество месторождений полезных ископаемых, выработаны природные ресурсы руд, содержащих большой процент ценных материалов, нефти и газа. Всё труднее становится добывать природное сырье.
Не менее значительны негативные последствия воздействия человека на растительный и животный мир. Происходит катастрофическое уменьшение флоры и фауны. К настоящему времени исчезло 106 видов зверей и 139 видов птиц, большое число видов растений.
Все эти данные свидетельствуют о том, что негативные последствия деятельности человека приняли грандиозные масштабы, и общество встало перед необходимостью принятия конкретных действенных мер, которые позволили бы предотвратить или хотя бы уменьшить отрицательный характер последствий воздействий человека.
В настоящее время вопросы охраны окружающей среды и комплексного использования природных ресурсов находятся в центре внимания специалистов различных отраслей народного хозяйства. Возникло научное направление - экология.
Экология как наука о взаимных влияниях организма (животного или растения) и окружающей среды стала делом ученых всего мира сравнительно недавно, с тех пор, как человек ощутил на себе заметное нарушение экологического равновесия.
Инженер, создающий машины и механизмы, особенно такие, которые потребляют топливо и перерабатывают сырье, взятые у природы, должен обладать повышенным чувством, экологической зоркости и искренней любви к природе. Безвредные двигатели, безотходная технология, очистные сооружения, безопасные для окружающей среды и человека способы борьбы с вредителями, обязательная рекультивация почв полигонов захоронения отходов производства - вот основные проблемы, которыми в первую очередь должен быть озабочен инженер. На все дары, которые природа предоставляет нам, мы должны отвечать ей взаим-ной заботой.
Перед учеными и инженерами стоит большая задача по перестройке экологических цепей, созданию замкнутых циклов при производстве продукции любого вида. Стоит задача также перестроить работу промышленных предприятий, обеспечив их экологическую безвредность. Здесь может помочь, в частности, промышленное кооперирование, когда отходы одних предприятий становятся сырьем для других.
В последние годы вопросам охраны природы в нашей стране придается большое значение. В этом направлении уже имеются определённые успехи. Усилиями инженеров, химиков, биологов разработаны эффективные способы очистки загрязненных отходами производства вод. Этот вопрос взят под строгий контроль санитарно-эпидемиологической службой, а также органами, специально занимающимися проблемой охраны природы. Строительство очистных сооружений предприятиями окупилось в короткий срок. Оказалось, что в сточных водах содержалось немало ценных элементов, в частности хрома, различных масел, нефтепродуктов. Теперь специальные улавливателя на очистных сооружениях возвращают эти элементы предприятиям. Многие водоемы стали любимым пристанищем для диких уток, а в теплых и безвредных водах электростанции они живут круглый год, появились так называемые городские их популяции.
Инженер - это творец, объектом деятельности которого явля-ются технические устройства, машины и оборудование. Любой технический объект в течение своего жизненного цикла проходит этапы: зарождения его основной идеи; экспериментальной проверки работоспособности идеи и научно исследовательской её проработки; проектирования и испытания, технологической подготовки его производства; производства технического объекта на промышленном предприятии; эксплуатации в условиях соответствующего сервисного обслуживания; утилизации. Эти этапы требуют специализации деятельности инженера. Рассмотрим основные этапы и виды деятельности по созданию новой техники, связанные с выбранной специальностью.
Техническое изделие: термины и определения
Целью и результатом разработки новых изделий является само изделие.
Изделие относится к сфере материальных объектов и служит для удовлетворения требований производства и потребностей человека. Сама разработка нового изделия - это особый этап, относящийся к сфере умственной деятельности.
Разработка новых изделий осуществляется инженерно-техническим персоналом путем проектирования и конструирования. Проектирование и конструирование являются процессами взаимосвязанными, дополняющими друг друга. Конструктивная форма объекта уточняется применением методов проектирования - произведением расчетов по оптимизации параметров конструкции, прочностных расчетов её элементов и др. В свою очередь, проектирование возможно только при предварительно принятых вариантах конструктивного исполнения. Часто эти два процесса не различают, так как они выполняются, как правило, специалистами одной профессии - инженерами-конструкторами. Однако проек-тирование и конструирование - процессы разные.
Проектирование предшествует конструированию и представляет собой поиск научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта. Проектирование - это выбор некоторого способа действия, в частном случае - это создание системы как логической основы действия, способной решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа для дальнейшей разработки.
Конструированием создается конструкция изделия. Разрабатываются изображение и виды изделия, рассчитывается комплекс размеров с допускаемыми отклонениями, выбирается соответствующий материал, устанавливаются требования к шероховатости поверхностей, технические требования к изделию и его частям, создается техническая документация. Конструирование опирается на результаты проектирования, в процессе которого уточняются все инженерные решения, принятые при проектировании. Создаваемая в процессе конструирования техническая документация должна обеспечить перенос всей конструкторской информации на изготавливаемое изделие и его рациональную эксплуатацию.
Проектирование и конструирование служат одной цели: разра-ботке нового изделия, которое не существует или существует в другой форме и имеет иные размеры. Проектирование и конструирование - виды умственной деятельности, когда в уме разработчика создается конкретный мысленный образ. Мысленный образ подвергается мысленным экспериментам, включающим перестановку составных частей или замену их другими элементами Одновременно оценивается эффект внесенных изменений, определяется, как эти изменения могли подействовать на окончательный результат. Мысленный образ создается в соответствии с общими правилами проектирования и конструирования и впоследствии принимает окончательный, технически обоснованный вид.
Разработка, составными частями которой являются проектирование и конструирование, - термин, широко применяемый в технической литературе. Нередко этот термин используется узко как синоним проект-ноконструкторских или конструкторских работ. В действительности в разработку новых изделий входит ведение научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ. Разработка входит в комплекс мероприятий, направленных на выпуск изделий промышленностью. Наряду с такими работами, как разработка технологии изготовления, материально-техническое обеспечение, организация производства, разработка зани-мает основное место в технической подготовке производства. Будучи исходным этапом, разработка оказывает существенное влияние на все последующие стадии жизненного цикла продукции.
Конструкция - это устройство, взаимное расположение частей и элементов какого-либо предмета, машины, прибора, определяющееся его назначением. Конструкция предусматривает способ соединения, взаимодействие частей, а также материал; из которого отдельные части (элементы) должны быть изготовлены.
Изделием чаще всего называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Под изделием подразумеваются все объекты материального производства и их составные части: машины, технологическое оборудование, механизмы, функциональные системы и др. (рис.1).
Рис.1. Виды изделий и их структура
В процессе подготовки производства и изготовления изделий в расчет принимаются и другие принципы классификации изделий: комплектующие изделия, покупные изделия, изделия основного производства, изделия вспомогательного производства, изделия серийного производства и др.
Иногда определенные изделия называют конструкциями, например "металлическая конструкция", "железобетонная конструкция" и др., подразумевая под этим нечто конкретное. Чтобы внести ясность в эти понятия, целесообразно проследить весь процесс создания нового изделия, начиная с зарождения идеи и кончая изготовлением действующего образца. Разработка является мыслительным процессом, умственной деятельностью, в результате которой создается конструкция. Конструкция - это строение, устройство, взаимное расположение частей изделия. Конструкция является одним из основных свойств изделия, позволяющих отличить одно изделие от другого.
Установлены следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты.
Деталью называется изделие, изготовленное из материала одной марки без применения сборочных операций или с использованием местных соединительных операций (сварки, пайки, склеивания и т. п.).
Сборочная единица представляет собой изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе с помощью сборочных операций. Сборочной единицей мо-жет быть большинство разрабатываемых и выпускаемых изделий, а также входящих в них составных частей. Например, сборочной единицей является размольный станок, а также входящие в него рама, питатель, вальцы и др. Сборочная единица является специфицированным изделием, так как на него составляется спецификация, включающая в себя все составные части.
Комплекс - это изделие, состоящее из нескольких специфицированных изделий взаимосвязанного назначения, не соединяемых на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций.
Комплект - несколько изделий общего функционального назначения вспомогательного характера, не соединяемых на предприятии-изготовителе с помощью сборочных операций.
Основные этапы проектирования машин
Рассмотрим основные этапы проектирования машины и виды технической документации, разрабатываемой конструктором на этих этапах.
Техническое проектирование охватывает этапы работ, общая цель которых заключается в выпуске комплекта конструкторской документации, содержащей информацию, необходимую для изготовления машины и последующей ее эксплуатации.
Техническое проектирование включает последовательную разработку таких документов, как техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, комплект конструкторской рабочей документации.
Техническое задание (ТЗ) разрабатывается в соответствии с исходными требованиями заказчика (заявка на разработку и освоение изделия). В ТЗ устанавливаются главные показатели машины: произво-дительность, энергоемкость, масса, габаритные размеры, надежность, технологичность, унификация, соответствие технике безопасности, ремонтопригодность. К перечисленным пунктам добавляются требования к качеству технологического процесса (например, допустимый процент дробления и нешелушенного зерна для шелушилки) или к параметрам машины (например, производительность, допустимая масса и др.).
Техническое предложение (ТП) разрабатывается с целью выявления дополнительных и уточненных требований к изделию, которые не могли быть указаны в ТЗ. Предложение делается на основе: 1) предварительной конструкторской проработки; 2) технико-экономи-ческого анализа возможных вариантов машины.
Эскизный проект (ЭП) составляется с целью установления принципиальных (конструктивных, схемных и т.п.) решений машины, дающих общее представление о принципах её работы и устройстве. Он является переходным этапом к непосредственной разработке конструкторской документации. Если ТЗ и ТП, которые выполняются ведущими конструкторами под руководством главного конструктора, как бы наме-чают контуры будущей машины, то ЭП позволяет включить в работу большое число исполнителей. Для этого достаточно указать исполнителю на чертежах эскизного проекта ту часть машины, которую ему необходи-мо разработать. При этом по ЭП конструктор знает и функциональную связь разрабатываемой сборочной единицы (СБ) с другими.
Технический проект (техпроект) дает полное представление об устройстве машины и содержит данные, необходимые для разработки конструкторской документации.
Комплект конструкторской рабочей документации (ККРД), или рабочий проект (РП), включает: основные технические условия (ТУ); рабочие чертежи; документы, определяющие порядок контроля парамет-ров машины; планы и методики испытаний; режимы эксплуатации; инструкции по монтажу, техническому обслуживанию, хранению, транспортировке.
Конструктор, ведущий машину, отвечает за обеспечение всех требуемых характеристик. После выпуска комплекта документации ведущий конструктор должен осуществлять контроль за внесением изменений в конструкцию выпускаемой машины и авторский надзор за эксплуатацией машины.
Добиваясь решения своих задач, конструктор должен понимать и правильно оценивать проблемы, стоящие перед его коллегами, и находить решение на базе разумного компромисса, новаторских решений и изобретений.
Рассматривая этапы проектирования необходимо отметить важный момент. Изобретательская деятельность инженера присутствует на каждом этапе. Уже при разработке технического задания, где создается концепция будущей машины, конкурентоспособной на рынке, возникает потребность в оригинальных и эффективных технических решениях общей идеи будущей машины. Техническое предложение требует изобретательской работы по многовариантной разработке кинематических схем и компоновочных решений, которые оцениваются с позиций техникоэкономической эффективности. Эскизный проект, технический проект и рабочая документация требуют изобретательской работы над конструкцией узлов и деталей, способами их изготовления и используемыми материалами. Сфера будущего применения, эксплуатации и ремонта, отра-жаемая в конструкторской документации, тоже требует внимания изо-бретателя.
Изобретательская работа в процессе проектирования изделия защищается патентами и является интеллектуальной собственностью со всеми вытекающими последствиями.
Инженеров различных профилей можно подразделить по основным видам инженерной деятельности, среди которых наиболее важными является: исследовательская, конструкторская, технологическая, эксплуатационная, управленческая, экономическая, информационная, метрологическая, экологическая, кибернетическая. Все виды деятельности взаимосвязаны и направлены на создание прогрессивной техники, её технологичное производство и эффективное использование. Однако сложность и многогранность выполняемых задач породили профессиональную направленность и специфичность отдельных видов инженерной деятельности. Уровень развития техники зависит от того, какое внимание уделяется в обществе состоянию научных исследований, так как они направлены на разработку методов расчета, обоснование основных параметров, контроль эксплуатационных показателей, повышение экономич-ности, качества и надежности изделий.
В соответствии с производственной направленностью деятельность конструктора связана с получением ответа на вопросы: какие изделия необходимо создать?; какую форму, параметры и дизайн они должны иметь?
Создание новой техники проводят на основе рекомендаций инженеров-исследователей и ученых, инженерного опыта производства существующих изделий.
Учитывая потребности общества, т.е. объективную необходимость создания соответствующих изделий, разработчики выполняют заказ с учетом требований по основным технико-экономическим показателям. В своей профессиональной деятельности инженеры-технологи призваны ответить на вопросы: как изготовить изделие, разработанное кон-структором; какие приемы и технические средства при этом эффективнее использовать. Специфичность отдельных технологических приемов при-вела к разделению технологов на специалистов в области литейного производства, обработки металлов давлением и резанием, сварочного производства, автоматизации и роботизации производственных процессов.
Ни одно изделие не может быть разработано и изготовлено без глубокого анализа затрат на исследования, проектирование и эксплуатацию объекта. Эту работу выполняют инженеры-экономисты.
В научно-исследовательской, конструкторской, производствен-ной и эксплуатационной сферах деятельности велика роль организаторов работ, инженеров-управленцев (менедженеров). Их труд по рациональному подбору, расстановке кадров, созданию в коллективах деловой и творческой обстановки зачастую становится решающим фактором успеха фирмы.
Всевозрастающее применение в производстве транспортных и технологических машин приводит к загрязнению рек и водоемов промышленными отходами выбросами в атмосферу газовой смеси, содержащей токсичные вещества; повышению шумов; переуплотнению окультуренных почв, загрязнению окружающей среды источниками ионизирующих и радиоактивных излучений. В этих условиях возрастает роль инженеров-экологов, призванных не только ставить заслон нарушителям, но своей профессиональной деятельностью способствовать сохранению чистоты окружающей среды.
Компьютерная техника проникает во все сферы человеческой деятельности, существенную роль играет и в техническом прогрессе. Всеобщая компьютеризация привела к необходимости овладения приемами пользования всех инженерно-технических работников, и объективно возрастает значимость профессионалов: инженеров-программистов, инженеров по созданию, производству, обслуживанию и ремонту компьютеров. Ниже рассмотрим основные возможные направления в выборе работы будущего молодого специалиста, на которые ориентировано обучение на профилирующей кафедре "Машины и аппараты пищевых производств".
Работа конструктора и реализация знаний, полученных в техническом университете
Слово "конструктор" возникло в латинском языке. Конструи-ровать [construere] - значит создавать конструкцию механизмов, машин, сооружений с выполнением их проектов и расчетов. Конструктор - лицо, занимающееся созданием конструкций различных устройств или их отдельных частей. Он - специалист, знающий не только порядок, способы и методы этого создания, но и способы, и методы изготовления составных его частей и материала, из которого они изготовляются. Для конструктора ясен как принцип взаимодействия построенных частей, так и надежность и др.
Технический уровень и качество новых изделий всецело зависят от уровня и качества работы конструктора, лишь результат труда которого покажет, в какой мере он воплотил в реальном изделии соответствующие требования и предложения. Решение вопросов конструирования на высоком уровне зависит от профессиональной компетентности конст-руктора.
Потребность в деятельности конструктора непрерывно растёт. Каждая новая разработка требует все новых, более эффективных технических решений. Конструкторская подготовка производства приобретает все большее значение во внедрении новых изделий и во многом определяет качество и сроки этого внедрения. Чтобы решать задачи по внедрению новой техники, конструктор должен обладать не только обширными знаниями, но и определенными профессиональными качествами. Прецессия инженера-конструктора является наивысшей квалификацией создателя новой техники.
Профессия конструктора возникла в XIX веке как результат разделения труда, что было подготовлено интенсивным развитием техники и производства в XVIII веке. Работа конструктора приобрела целенаправленность, основанную на исследовании принципов построения машин и использовании чертежей.
После окончания технического университета молодой специалист может поступить на работу в специализированную конструкторскую организацию или конструкторское подразделение предприятия. Первые поручения будут, конечно, простыми. Например, собрать материалы для подготовки технического задания на будущую машину. Для этого нужно подобрать литературу, рассмотреть патенты, описания машин-аналогов, чертежи. Вот тут вам придется применить полученные в техническом университете знания и навыки. Естественно, придется вспомнить методы работы с библиотечными каталогами, рассматриваемые в дисциплине "Введение в специальность", а если вопросы будут касаться и требований к технологическому процессу производства продукта, который долж-на обрабатывать будущая машина, то и необходимые разделы курса "Технология пищевых производств", "Физико-механические свойства сырья и готовой продукции". Для работы с патентами и описаниями зарубежных машин и общения с зарубежными коллегами необходимо знать иностранный язык и вопросы курсов "Деловое общение на иностранном языке", "Иностранный язык специальности" и "Правоведение". А для чтения чертежей, например, американских фирм, нужно хорошо владеть знаниями курса "Начертательной геометрии", так как система проекций, применяемая в США, отличается от нашей.
Молодому специалисту могут поручить разработку чертежей деталей. По рабочим чертежам будут делать детали и испытывать их в реальных условиях. Исходя из этих предпосылок, молодой конструктор должен решать следующие задачи.
Выбор формы. Она должна быть максимально простой, технологичной и желательно унифицированной, поскольку средняя стоимость изготовления унифицированных деталей в 4 раза меньше оригинальных. При этом стоимость проектов благодаря применению типовых решений снижается в 8-10 раз, а время проектирования сокращается в 12-14 раз. Чтобы решить задачу на таком уровне, необходимо хорошо знать материал курса "Технология конструкционных материалов".
Выбор материала, из которого будет изготавливаться деталь, тоже требует специальных знаний. Чтобы это сделать грамотно, нужно хорошо знать свойства материалов, особенности их поведения в различных условиях работы, способы защиты от вредных воздействий. Вот тут-то и пригодились знания по "Химии", по "Материаловедению".
При назначении чистоты обработки и точности конструктор дожен учесть следующие обстоятельства. Если он укажет низкий класс обработки и точности, то соединение с грубо обработанными поверхностями быстро износится, потеряет точность, а то и сломается, если же он назначит высокий класс чистоты, то на шлифовку, доводку потребуется дополнительное время и трудозатраты, а это удорожает деталь. Как видим, необходимы здания курсов "Технология конструкционных материалов", "Метрология, стандартизация и сертификация", "Предпринимательская экономика инженерной деятельности".
Одна из задач конструктора - выполнение расчетов на прочность. Расчету на прочность деталей предшествует анализ действующих на элементы конструкции сил. В сложных конструкциях пищевых машин характер нагрузок непостоянен, усилия действуют в различных направлениях. Поэтому на кинематической схеме выявляют картину действия сил по правилам "Теоретической механики". Для учета сил инерции, влияния ускорений, возникающих в различных плоскостях, строят планы скоростей и ускорений, используя методы дисциплины "Теории механизмов и машин". Затем определяются форма и размеры напряженных сечений деталей, в первую очередь в опасных местах концентрации напряжении. Расчеты производятся на прочность, долговечность, жесткость и износоустойчивость по теоретическим зависимостям и инженерным методикам курсов "Сопротивление материалов" и "Детали машин".
Конструкторские разработки - чертежи, расчёты - дополняются составлением технических условий. Чтобы грамотно выполнить эту часть работы, необходимо хорошо знать основы стандартизации (курс "Метро-логия, стандартизация и сертификация" при назначении режимов тер-моооработки, смазки и т.п.), изучить курсы "Теплотехника", "Материаловедение" и, наконец, грамотно написать по-русски, для чего вам пригодятся также знания курса "Русский язык и культура речи".
Следующим этапом в работе молодого конструктора может быть изготовление конструкторской документации на сборочную единицу (СЕ). Решение этой ответственной задачи предусматривает:
выбор основных характеристик конструкции;
создание схемы конструкции;
переход от схемы - плоского изображения - к пространственному изображению расположения всех частей конструкции (макет, модель);
максимальное использование унифицированных и стандартных деталей;
обоснование ремонтопригодности;
модернизацию конструкции, т.е. замену отдельных частей для повышения характеристик СЕ в будущем;
соблюдение правил техники безопасности;
осуществление смазки трущихся поверхностей;
транспортабельность и перемещение грузоподъемными механизмами;
согласование размеров с рядами стандартных предпочтительных чисел;
проверка разработанной конструкции на патентную чистоту.
Если СЕ имеет движущиеся рабочие органы, то возникают дополнительные задачи выбора:
типа двигателя;
пути передачи движения к рабочим органам;
механизмов, осуществляющих передачу движения к рабочим органам;
способов регулирования движения рабочих органов;
способов управления машиной и степени автоматизации её работы.
Для решения перечисленных задач помимо названных дисцип-лин нужно знать "Подъёмно-транспортные установки","Гидравлику", "Теоретические основы электротехники", "Безопасность жизнедеятельности", "Расчёт и конструирование машин пищевой промышленности", "Обеспечение надёжности машин пищевой промышленности", "Информатику" и "Информационные сети" и многое другое, что входит и что, ввиду ограниченности ресурса учебного времени, не входит в учебный план. И тем не менее, когда работа будет завершена, конструктор должен решить вопросы дизайна (цвет, форма и т.д.). Поэтому молодому специалисту необходимо знать основы технической эстетики и художественного конструирования, которые даются при чтении специальных курсов и осваиваются при самоподготовке.
Наряду с требованиями, характеризующими потребительские свойства машины (производительность, энергоемкость, надёжность), существенное значение имеет такое качество, как технологичность конструкции.
Под технологичной конструкцией понимается такая конструкция, которая может быть изготовлена с наименьшими затратами без ухудшения функциональных свойств машины. Технологичность конструкции представляет совокупность требований к материалам, из которых, будет изготавливаться машина, к форме, размерам и качеству поверхностей деталей и СЕ при строгом соответствии их техническим возможностям производства, на котором предполагается изготавливать спроектированную машину. Перечисленные требования устанавливает конструктор. Поэтому он должен постоянно сознавать, что каждое указание, даваемое им в виде чертежа или пояснений, необходимо будет реализовать в металле. Поэтому конструктор должен работать в постоянном контакте с технологом предприятия, на котором будет или уже изготавливается машина, знать его мнение о проектируемой машине и возможностях ее изготовления.
Существенное значение имеет также технико-экономическая оценка машины и возможных вариантов технологических процессов её изготовления и последующей реализации. Этому помогут знания курсов "Экономика", "Промышленное предпринимательство", "Предпринимательская экономика инженерной деятельности", однако конструктор не должен соглашаться с технологом, если при разработке технологичной конструкции ухудшаются заданные показатели машины. Если же варианты конструктора и технолога удовлетворяют функциональному назначению машины, то решение принимается на основе технико-экономического расчета. Предпочтение отдается варианту с наименьшими производственными затратами.
Помимо технических знаний конструктору необходимы и знания общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин, таких, как читаемые по выбору, "Психология общения и понимания", "Культура делового этикета", так как молодой специалист - это организатор производства, это пропагандист новых идей, работающий в тесном взаимодействии со своими коллегами. И от того, как сложатся его взаимоотношения в коллективе, будет зависеть успех его работы.
При решении поставленных задач происходит формирование личности молодого специалиста (помогут знания курса "Проблема самореализации личности").
Для конструктора опыт - это результат его работы над собой. Результат предполагает:
развитие пространственного воображения;
развитие творческих способностей;
концентрацию внимания;
умение выслушать оппонента и отстоять свою точку зрения;
умение распределять свое время;
стремление постоянно учиться.
Инженер-испытатель
Выпускник технического университета является специалистом широкого профиля. Обучаясь выбранной специальности, он получает достаточный объём знаний для подготовки и организации производства машин и аппаратов пищевых производств. Рассмотрим основные вопросы, связанные с этим видом деятельности.
Чтобы конструкторские идеи, выраженные в виде чертежей и конструкторской документации, воплотились в реальную машину, выпускаемую предприятием-изготовителем, должны быть выполнены работы по постановке машины на производство.
Основные этапы и содержание работ при постановке машины на производство можно распределить следующим образом. После того как комплект конструкторской документации на машину разработан, начинается изготовление и испытание опытных образцов. В экспериментальном производстве создаётся первый образец или опытная партия машин (3-4 штуки). Их всесторонне испытывают инженеры-испытатели по специально разработанным программам, соответствующим целям испытаний и видам машин. Методики составления этих программ основаны на знаниях курсов "Вероятность и статистика", "Введение в компьютерное моделирование", "Диагностика, ремонт монтаж, сервисное обслуживание оборудования". Эти испытания проводятся организациями и предприятиями изготовителя и называются предварительными. Официальным документом об их результатах является протокол испытаний. По данным испытаний производится корректировка чертежей.
Следующим этапом является приемочные испытания. Они проводятся на предприятиях или самого производителя, или заказчика - машиноиспытательной станции (МИС). Эти испытания также заканчива-ются корректировкой конструкторской документации с учетом замечаний заказчика и актом приемки опытного образца.
Для испытания машины в условиях реальной эксплуатации (в условиях производства) делается установочная серия в 10-15 машин для испытаний и проверки покупательского спроса.
После завершения всех видов испытаний и окончательной кор-ректировки документации заказчик даёт согласие на постановку машины на производство. После сбора информации о устойчивом спросе на машину (используются знания курса "Маркетинговое управление предприятием") принимается решение о её постановке на производство, и вся конструкторская документация передаётся заводу изготовителю.
Инженер-технолог на предприятиях продовольственного машиностроения
При подготовке производства ведущая роль принадлежит уже не конструктору, а инженеру-технологу. Технолог разрабатывает методы и средства наиболее экономичных способов изготовления машины.
Как было сказано, основным принципом обучения инженеров в технических университетах нашей страны является подготовка специалистов широкого профиля. Будущим инженерам, обучаемым в ДГТУ по выбранной ими специальности, читается много общепрофессиональных дисциплин, и в частности курс "Технология конструкционных материа-лов" в объеме 187 часов, с разработкой курсового проекта. Соответствующий раздел есть и в дипломном проекте. Поэтому после небольшой стажировки выпускник ДГТУ вашей специальности может работать не только конструктором, но и технологом.
Всю совокупность подготовительных работ для изготовления машины называют технологической подготовкой производства. Она включает комплекс работ по созданию технологий изготовления деталей, сборке и настройке СЕ и изделия в целом, изготовлению новой технологической оснастки, приспособлений, оборудования, отладке всех операций и всех процессов изготовления нового изделия.
Технологическая подготовка производства для организации выпуска машин предусматривает следующее.
Завод-изготовитель после получения заказа на производство изделия и комплекта конструкторской документации начинает подготовку к выпуску машин. Размер серии и программа завода определяется в соответствии потребностям рынка в данной машине.
Технологическая подготовка производства также включает в себя распределение производственных заданий между цехами и участками, проектирование и изготовление рабочего и мерительного инструмента, размещение оборудования в рамках отдельных цехов, а также компоновку цехов на территории предприятия.
Хорошая технологическая подготовка производства не только сокращает время освоения нового изделия, но и снижает производственные затраты. Это подтверждается такими цифрами: для внедрения в производство новых машин на каждую тысячу деталей требуется обычно разработать более 15 тыс. наименований различной технической документации и подготовить до 5 тыс. видов оснастки и инструмента. Уменьшая эти объемы работ, можно снизить и себестоимость изделия.
В процессе технологической подготовки производства проявляется тесная взаимосвязь двух основных сторон научно-технического прогресса: обновление продукции и совершенствование технической базы самого предприятия. Поэтому внедрение новых технологических процессов на предприятии проводится независимо от разработки конструкторами новых машин.
Когда технологическая подготовка производства, закончена, из-готавливается головная (контрольная) серия машин. По этим машинам выявляются недостатки в технологии их изготовления. Оценка качества головной серии производится заказчиком и исполнителем. Документом об этой оценке является совместный протокол. По полученной информа-ции делается корректировка технологической документации и оснастки.
После всех этих мероприятий, начинается серийное производст-во изделия. Качество выпускаемых машин оценивается по результатам контрольных, приемо-сдаточных, периодических и типовых испытаний.
Инженер-менеджер - руководитель машиностроительного предприятия
Современное предприятие включает много различных подразделений, а количество работающих в них измеряется десятками тысяч. Для эффективной работы таких коллективов необходима соответствующая организация управления производством.
Управление осуществляет функции планирования и руководства. Первые включает анализ рассматриваемых проблем, принятие подходящих решений, определение необходимых мероприятий, разработку целей программы и прогнозирование будущих действий. Функции руководства состоят в обеспечении, размещении и использовании трудовых, материальных, финансовых и информационных ресурсов в целях обеспечения максимальной прибыльности производства.
В настоящее время на большинстве предприятий действует линейно-организационная система.
В этой системе существует три уровня управления: высший, средний и низший.
Высший уровень - это руководитель (директор или совет директоров). Он принимает решения по основным вопросам планирования, выбора направлений, материально-технического снабжения, выполнения производственных заданий.
Средний уровень управления - это руководители, решающие текущие вопросы стандартного или повторявшегося характера (текущее планирование, разработка, изготовление образцов, текущее производст-во). К подразделениям среднего звена относят цехи, входящие в предприятие. Цехи имеют свой аппарат управления.
Цех разбивается на участки, во главе их стоит старший мастер, в подчинении которого находятся сменные мастера. Мастер - основная фигура в осуществлении непосредственного руководства. Он инструктирует рабочих, обучает и воспитывает их, ведет учет проделанной работы, следит за снабжением рабочих мест материалом, за исправной работой оборудования и т.д.
Управление производством внутри цеха, участка относится к низшему уровню. На нём определяются отношения рядовых исполните-лей и начальников перечисленных подразделений.
К руководителю предприятия, осуществляющему руководство в системе сложных экономических отношений, предъявляется ряд требований.
Он представляет и защищает экономические интересы предприятия, которым руководит. Зрелось инженера как хозяйственного руководителя проявляется в умелом сочетании интересов предприятия с государственными интересами. В значительной мере это относится и к руководителям среднего и низшего уровня - начальникам цехов, участков, смен и т.д.
Среди многочисленных требований, предъявляемых к хозяйственному руководителю, можно выделить основные: научная и профес-сиональная подготовленность; умение работать с людьми, подбирать и расставлять кадры.
О научной и профессиональной подготовленности уже говорилось выше. Необходимо только ещё раз подчеркнуть, что для менеджера-руководителя научная и профессиональная компетентность - необходимые условия авторитета.
Управленческие функции предъявляют дополнительные требования к квалификации, профессиональной подготовке и компетенции менеджера. Сам процесс руководства трудовыми коллективами становится невозможным без применения достижений целого ряда наук. Если ранее успех руководства достигался главным образом на основе личного практического и жизненного опыта работника, его интуиции, то в современных условиях этих качеств явно недостаточно. Необходимы знания в области системного анализа, социальной и инженерной психологии, кибернетики, ряда других научных дисциплин. которые в комплексе образуют современную науку управления как целенаправленного воздействия на трудовой коллектив.
Теоретические основы управления изучаются студентами в таких спецкурсах, как "Экономика", "Предпринимательская экономика инженерной деятельности", "Маркетинговое управление предприятием", "Управление проектами", "Правоведение", "Психология и педагогика", "Социология и политология", и таких дисциплинах по выбору, как "Культура делового этикета", "Промышленное предпринимательство", "Психология общения и понимания".
Практические навыки управления студенты получают в период производственных практик и т.д.
Существенное значение при подборе и расстановке кедров, установлении отношения с людьми имеют личные качества руководителя. Современный руководитель должен быть подтянутым, жизнерадостным, внимательным и доброжелательным к людям, должен уметь выслушать человека, вести разговор на темы, интересующие собеседника, убеждать людей силой личного примера, не конфликтовать с людьми, но и соблюдать принципиальность, проявлять фактическую, а не показную заботу о людях, быть в курсе их забот, тревог.
Работа коллектива - лучший показатель уровня и качеств руководителя и зрелости администратора.
|