Глава 10. СУЩНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ УСКОРЕНИЯ НТП

Научно-технический прогресс (НТП) — это процесс совер­шенствования средств труда, являющийся исходной основой развития производительных сил общества. НТП в своем исто­рическом развитии выступает в двух формах — эволюционной и революционной. Если эволюционная форма предполагает постепенное развитие и изменение техники, то революцион­ная — качественный скачок, переход к новому типу средств труда, базирующийся на принципиально новых открытиях науки.

Революционная форма НТП - это научно-техническая революция (НТР), которая обусловлена общественными по­требностями и уровнем развития производительных сил круп­ного машинного производства. Одной из разновидностей качественных скачков в ходе последовательно сменяющих друг друга этапов НТР является технологическая революция.

Технологическая революция — это качественный скачок в развитии технологии переработки и преобразования инфор­мации, энергии и вещества, базирующийся на освоении новых структурных уровней организации материй, форм ее движения. Среди таких базовых технологий можно выделить следующие: механическую, физическую, химическую и био-технологическую. Вся предшествующая история технологий может быть рассмотрена как с позиции совершенствования механической технологии, так и ее последовательной замены технологии. В ходе научного прогресса уси­ливается взаимосвязь научного, технического и технологи­ческого процессов.

Из всего многообразия направлений научно-технического прогресса на различных этапах развития общества принято выделять приоритетные, которые имеют первостепенное зна­чение и получают первоочередное внимание ввиду социальной значимости разрабатываемых проблем.

Такие направления отличаются более высокими темпами развития, большей кон­центрацией кадров и материальных ресурсов. Приоритетные направления могут быть национальными (отдельных стран), региональными (международных экономических объединений и организаций) и глобальными.

По сути своей они обусловли­ваются типом организации общества и его, экономическими отношениями. Выделение приоритетных направлений НТП — принципиальная особенность стратегии научно-технического развития в передовых в научном и экономическом отношениях странах. Приоритетные направления, ускоренное развитие которых является определяющим фактором интенсификации экономики и достижения наивысшего уровня научно-техни­ческого развития на современном этапе:

• электронизация народного хозяйства;

• комплексная автоматизация;

• атомная энергетика;

• новые материалы и технология их производства и обработки;

• биотехнология.

Электронизация народного хозяйства позволяет обеспе­чить все сферы производства наиболее передовыми средства­ми вычислительной техники. В результате электронизации кардинально повышается производительность труда, происхо­дит экономия ресурсов, материалов и энергии, ускорение на­учно-технического прогресса в народном хозяйстве, резкое сокращение сроков научных исследований, качественная перестройка непроизводственной сферы. Электронизация на­родного хозяйства включает:

1. Создание супер-ЭВМ нового поколения с быстродейст­вием более десяти миллиардов операций в секунду, с исполь­зованием принципов искусственного интеллекта. Это стало возможным при переходе к качественным методам проекти­рования компьютеров — параллельной обработке данных, т.е. переход от шаговой работы одного процессора к парал­лельной работе нескольких процессоров «решающих одну за­дачу. Традиционная схема ЭВМ позволяет обеспечить быстродействие (с использованием - современной элементной базы) до 60 млн. операции в секунду, а возможности многопроцессорной машины теоретически значительно выше. Кроме того, использование большого числа процессоров вмес­то одного позволяет делать их проще и надежнее.

В ЭВМ но­вого поколения используются сверхбольшие интегральные схемы с плотностью интеграции Ю на логический элемент, волоконно-оптические средства связи и другие нововведения. В результате созданы ЭВМ пятого поколения с искусствен­ным интеллектом, которые могут не только хранить данные, но и оценивать их по степени важности и связывать с другой информацией; могут оценивать поступающую информацию, сравнивая с уже имеющейся, сокращая время на ее ввод, могут воспринимать человеческую речь, различать голоса, буквы и другую образную информацию и, используя ее, вести естественный диалог с оператором.

2. Создание массовых средств вычислительной техники, персональных ЭВМ с развитым программным обеспечением для широкого насыщения отраслей народного хозяйства, на­учно-исследовательских и конструкторских организаций,
компьютеризация сферы образования и быта. При создании новых персональных ЭВМ предусматривается увеличение объема памяти, расширение возможностей при выводе графи­ки на экран дисплея и введение, цвета, обеспечение програм­мной совместимости с другими моделями, увеличение быстродействия машины и т.д.

Персональная ЭВМ должна удовлетворять следующим требованиям: иметь небольшие
размеры и автономность функционирования, аппаратные средства на базе микропроцессорной техники, универсаль­ность, простоту освоения и эксплуатации.

3. Создание единой системы передачи цифровой информации, обеспечивающей резкое повышение пропускной способности и надежности системы связи и унификации применя­емых технических систем. Внедрение цифровой видео- и звукозаписывающей техники значительно повышает качество воспроизведения и возможности обработки информации, практически ликвидирует помехи и сбои при передаче инфор­мации на большие расстояния.

4. Создание широкой гаммы разнообразных приборов, датчиков, контрольно-измерительных средств на основе пере­довых достижений микроэлектроники для неразрушающего контроля деталей машин и строительных конструкций, измерения состава и структуры материалов, ускоренного проведе­ния научных исследований, позволяющих повысить эффек­тивность производства, надежность и качество продукции.
Микропроцессоры, которые расположены в различных частях технологических систем, позволяют автоматизировать и оп­тимизировать сложнейшие процессы, управление которыми от одного процессора потребовало бы чрезмерного усложне­ния систем.

5. Создание единой унифицированной системы изделий электронной техники и, в первую очередь, нового поколения сверхбольших интегральных схем и оборудования для их про­изводства, различных новых видов изделий. Сверхбольшая схема содержит до миллиона транзисторов при собственной массе около 100 мг.

Она может быть встроена в более слож­ную систему или выполнять функции самостоятельно. В одной сверхбольшой интегральной, схеме, выполненной в виде крис­талла, могут быть объединены несколько процессоров с нейроподобными связями. Кроме выполнения основных функций, такие кристаллы могут осуществлять самодиагностику и само-ремонт, обучаться и распознавать образы.

Новым типом ин­тегральных схем является высоковольтная интегральная схема, которая при малых размерах, низкой стоимости и про­стоте обслуживания может совмещать свойства компьютера и способности выполнения операций, связанных с перемещени­ем и подачей электрического тока, для чего до сих пор требо­валось множество транзисторов и других компонентов.

Реализация этих и других задач по данному приоритетно­му направлению НТП позволит значительно увеличить темпы роста национального дохода, снизить материалоемкость, энергоемкость продукции в 1,5 — 2 раза, сократить в 2—3 раза сроки разработки и реализации научных программ и технических проектов, повысить качество продукции и сни­зить производственные затраты.

Широкомасштабная комплексная автоматизация от­раслей народного хозяйства включает:

1. Применение быстроперестраиваемых и гибких произ­водственных систем различного назначения, а также органи­зацию полностью автоматизированных цехов и заводов. Наиболее актуально внедрение гибких производственных сис­тем при автоматизации многономенклатурного производства, на которое приходится подавляющая часть общего объема производства в самых различных отраслях промышленности. Применение гибких производственных систем в народном хо­зяйстве значительно повысит эффективность производства, позволит сократить сроки и затраты яри освоении новых видов изделий в, 1,5 — 2 раза, повысит производительность труда в 2—5 раз, сократится численность работающих, улуч­шатся и условия труда. Быстроперестраиваемые системы в настоящее время создаются и на базе роторных линий за счет перехода к роторно-конвейерным линиям. Собственно ротор­ная линия представляет собой автоматическое устройство, действие которого основано на совместном движении по ок­ружности инструмента и обрабатываемого предмета.

В одну автоматическую линию можно объединить несколько рото­ров, включая роторы с захватами для передачи деталей от одного ротора другому. Роторный принцип обработки универсален, при этом обеспечиваются надежность работы, точ­ность и высокая (тысячи деталей в минуту) производитель­ность. Гибкость обеспечивается в роторно-конвейерных ли­ниях, в которых инструментальные блоки находятся не на дисках роторов, а на огибающем их конвейере, что позволяет автоматически заменять инструмент при переналадке линии;

2. Применение систем автоматизированного проектирова­ния (САПР) и технологической подготовки производства (АСУ ТПП), автоматизации и ускорения исследований и экс­периментов (АСНИ), автоматизированных систем управле­ния производством (АСУП) и управления технологическими процессами (АСУ ТП), интегрированных систем управления (И АСУ). Внедрение таких систем позволило сократить затра­ты на проектирование и изготовление деталей, повысить ка­чество планирования, учета, контроля и организации произ­водства, сократить сроки его технологической подготовки. Сочетание гибких производственных систем с системами ма­шинной научно-технической и организационной подготовки производства позволит создавать гибкие автоматизированные производства.

3. Применение промышленных роботов и манипуляторов в отраслях народного хозяйства. Современные роботы имеют манипуляторы с большим числом степеней свободы, т.е. воз­можностью перемещения в самых различных направлениях. Информационно-вычислительный комплекс, встроенный в раз­личные узлы робота, существенно расширяет его возможности:

Осуществление данного: приоритетного направления при­ведет к кардинальному повышению производительности тру­да в базовых отраслях народного хозяйства, надежности, качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции, существенно поднимет общий технологический уровень и эф­фективность производства, резко сократит ручной и малоква­лифицированный, труд.

Главная цель ускоренного развития атомной энергети­ки — глубокая качественная перестройка энергетических хозяйств, повышение эффективности и надежности электроснабжения, сокращение использования органического топлива, охрана окружающей среды и рациональное использование энергии. Достижение поставленной цели свя­зано с решением следующих проблем.

1. Создание новых, эффективных методов и средств обра­ботки, транспортировки и захоронения радиоактивных отхо­дов, использование природного урана. Совершенствование и дальнейшее сооружение атомных электростанций с реакторами водо-водяного типа с повышен­ной технико-экономической эффективностью, высокой степе­нью стандартизации и унификации оборудования и качественно новыми высоконадежными системами управле­ния/ контроля и автоматизации технологических процессов.

2. Разработка оборудования для реакторов на быстрых нейтронах, воспроизводящих в процессе работы ядерное топливо. Основным преимуществом этих реакторов является использование более распространенного в природе урана-238. Применение подобных реакторов позволит в десятки раз по­высить эффективность использования ядерных ресурсов. Более того, в процессе работы такого реактора образуется плутоний-289, который со временем можно будет использовать как топливо ядерных реакторов.

Осуществление поставленной задачи по данному приори­тетному направлению позволит обеспечить наращивание энергетического потенциала страны, снизит капиталовложе­ния, в топливодобывающие отрасли промышленности, высво­бодит значительное количество топлива для других нужд, расширит ресурсную базу ядерной энергетики, повысит на­дежность и безопасность АЭС.

Следует отметить, что ускоренное развитие атомной энер­гетики необходимо сочетать с расширением использования альтернативных иди нетрадиционных источников энергии — солнечной, геотермальной, ветровой, приливной. Такие ис­точники являются возобновляемыми: они не загрязняют окружающую среду, экономически эффективны, позволяют создавать комплексные производства (использование геотер­мальных вод для получения энергии будет сочетаться с извле­чением содержащихся в них полезных ископаемых).

Применение в народном хозяйстве принципиально новых видов материалов, обладающих различными ценными свойст­вами, а также создание промышленных технологий их произ­водства и обработки связано с решением следующих проблем:

1. Создание промышленного производства новых высокоп­рочных, коррозионно-стойких и жаропрочных композицион­ных и керамических материалов и широкое использование их в электротехнике и электронике, металлургии, химии и ме­дицине. Внедрение новых материалов дает возможность переходить к принципиально новым технологическим процес­сам. Например, создание материалов, обладающих сверхпро­водимостью при достаточно высоких температурах, позво­ляет подойти к революционному перевороту в технике. Уже сейчас имеются материалы с уникальными свойствами — па­мять формы, отсутствие звука при ударе или трении, сочета­ние сверхпрочности и сверхлегкости и др.

2. Применение новых пластических масс, способных заме­нить металлы и сплавы и улучшить качество и долговечность машин. Такие пластмассы обладают большей теплостойкос­тью, чем большинство конструкционных материалов, прочны и легки, что позволяет их использовать вместо традиционных материалов с большей эффективностью. Например, 1 т тер­мопластов освобождает в народном хозяйстве до 10 т цвет­ных металлов и легированных сталей.

3. Создание новых износостойких и других материалов из черных и цветных металлов с использованием методов порошковой металлургии. Наиболее эффективна порошковая металлургия из-за резкого снижения отходов при изготовле­нии деталей, сокращения числа технологических операций и трудоемкости при одновременном повышении качества про­дукции, возможности создания принципиально новых матери­алов, которые нельзя получить никаким другим способом. К таким материалам относятся фильтровые, фрикционные, сверхтвердые, полупроводники и др.

Особо следует сказать о композитах, т.е. материалах, подученных армированием по­рошковой массы неметаллическими компонентами. В числе таких композитов — углепластики — углеродные волокна, покрытые алюминием. Стойкость композиции вольфрам — медь при изготовлении из нее электродов в несколько раз выше, чем у материалов, традиционно применяемых для электроэрозионной обработки или контактной сварки.

Не менее важно использование порошков для напыления на поверхность детали прочного покрытия, что позволяет практически полностью восстанавливать изношенные детали.

4. Создание новых полупроводниковых материалов, металлов и их соединений высокой чистоты с особыми физическими свойствами; новых аморфных и микрокристаллических, материалов, обладающих уникальными свойствами.

5. Совершенствование технологии непрерывной разливки стали и применение технологии внепечной обработки для повышения ее качества. В настоящее время разработан принци­пиально новый метод разливки стали — непрерывное литье с горизонтально расположенным кристаллизатором. Схема с двусторонним вытягиванием слитка позволяет значительно снизить капитальные затраты на строительство цехов по срав­нению с традиционными схемами (вертикальной и радиальной), повысить производительность труда и улучшить его условия.

Традиционные способы внепечной обработки стали — продувка аргоном и последующее вакуумирование в ковше, порционное вакуумирование — имеют серьезный недостаток: металл охлаждается во время вакуумирования и соответст­венно появляется необходимость его предварительно подогревать, что, сказывается на затратах и качестве металла.

Кроме того, последующая разливка открытой струей снижает аф­фект вакуумирования. Представляет несомненный интерес объединение двух технологических систем — непрерывной разливки стали и вакуумирования — в одну: вакууиирование стали непосредственно над машиной непрерывного литья за­готовок. Пробные испытания такой системы показали суще­ственное увеличение качества получаемого металла, сниже­ние количества вредных примесей, улучшение структуры ме­талла и технологического процесса.

6. Создание серии технологических лазеров и их внедрение для термической и размерной обработки, сварки и рас­кроя; оборудования для плазменной, вакуумной и детонационной технологии нанесения различных покрытий; тех­нологий с применением высоких давлений, импульсных воздействий, вакуума для синтеза новых материалов и формооб­разования изделий.

Область применения лазеров постоянно расширяется. Например, только в термообработке с помощью лазеров осуществляют поверхностную закалку металлов,
отжиг, упрочнение сварных швов, поверхностное легирова­ние, а еще и создание защитных покрытий и стеклование. С помощью сверхвысоких давлений получают алмазы и сверх­
твердые материалы, металлокерамические изделия и сверх
проводники, осуществляют сварку и резку, брикетирование и очистку отливок, формообразование, сборку и многое другое.

7. Ускоренное развитие биотехнологий позволит резко увеличить запасы продовольственных ресурсов, освоить новые возобновляемые источники энергии, обеспечить пред­упреждение и эффективное лечение тяжелых болезней, дальнейшее развитие безотходных производств и сокращение вредных воздействий на окружающую среду.