Материал: 1284

135

Критерий эргономичности можно интерпретировать как коэффициент полезного действия человека в системе человек-машина, тем более, что граница и характер изменения значений этого критерия такие же, как у энергетического коэффициента полезного действия.

Критерий эргономичности действует с древнейших времен по отношению ко всем ТО, с которыми взаимодействует человек-оператор. Актуальность и значимость этого критерия оставалась стабильной до начала XIX века. Начиная со второй половины XIX века стали быстро возрастать разнообразие и сложность машин, станков, аппаратов, в результате чего стали также расти и расширяться требования к человеку-оператору. Особенно усилился этот процесс во второй половине XX века, т.е. актуальность и значимость критерия эргономичности в последнее столетие возрастала и продолжает расти, что вызвало формирование и развитие новой научной дисциплины – эргономики, основная прикладная ориентация которой заключается в проектировании и создании оптимальных по эффективности сложных человекомашинных систем.

Критерий красоты ТО. Эстетическое влияние ТО здесь понимается шире, чем принято в дисциплине по технической эстетике и художественному конструированию. В книге [23] предлагается способ количественной оценки критерия красоты.

Критерий безопасности ТО. Многие ТО, а также выпускаемая ими продукция и используемое сырье оказывают или могут оказать на работающих и окружающих людей различные вредные или опасные воздействия:

-повреждение или поражение органов, приводящее к временной потере трудоспособности;

-тяжелые повреждения или поражения, приводящие к постоянной потере трудоспособности (перевод на инвалидность);

-смертельный исход (исходы).

В связи с этим существует критерий безопасности, под действием которого ТО в своем развитии имеет тенденцию понизить или исключить вредные и опасные воздействия на окружающих людей.

Критерий безопасности ТО можно определять по формуле

где n - число вредных и опасных факторов; i - весовой коэффициент i-го фактора, который выбирается в соответствии с градацией по тяжести вредных и

n

опасных воздействий ТО при условии, что i 1; i - весовой коэффициент

i 1

i-го вредного или опасного фактора, который принимает следующие значе-

го фактора, вызванного рассматриваемым ТО (это может быть вероятность

136

легкой или тяжелой травмы, уровень радиации, звуковая или вибрационная нагрузка, концентрация отравляющих веществ в воздухе и т.д.); Siн - нормативное (предельно допустимое) значение i-гo вредного или опасного фактора (будем так задавать значения величин Si, Siн , чтобы всегда иметь Siн 0 , а допустимое значение Si Siн ).

Для каждого нового класса ТО требуется проведение специальных исследований и обоснований для выбора совокупности факторов Si; их нормативных значений Siн и весовых коэффициентов i.

Легко видеть, что при условии ненарушения нормативов, когда все Si Siн , критерий Kб принимает значения 0 Кб 1. При нарушении любого из нормативов получаем Кб > 1 и, если нарушение связано с фактором, име-

ющим относительно большой вес i, то Кб >> 1.

Следует заметить, что когда ведется оценка вредных действий ТО на окружающих людей, то часто наряду с рассматриваемым ТО аналогичные вредные воздействия оказывают и другие существующие ТО. В таких случаях рассматривают вопрос не только о невозможности создания проектируемого ТО, но и об исключении существующих ТО, которые имеют свою долю в нарушении нормативов.

Критерий безопасности имеет отношение ко всем классам ТО, которые своим функционированием, выпускаемой продукцией или используемым сырьем оказывают или могут оказать на окружающих людей вредное или опасное воздействие.

Критерий экологичности. Критерий экологичности, или критерий сохранения окружающей среды, должен регулировать взаимоотношения между естественной природой и ТО с точки зрения комфортности и возможности жизни людей.

Критерий экологичности в общем виде можно выразить зависимостью

где Sн - площадь территории (суши и воды), на которой по одному или нескольким факторам имеются недопустимые (выше нормы, но ниже критиче-

ских) загрязнения или изменения; Sк - площадь территории, на которой по одному или нескольким факторам имеются критические загрязнения и изменения, при которых жизнь человека становится смертельно опасной или

невозможной; S0 - вся площадь страны (или интересующего региона, области и т.д.), которая должна быть постоянной величиной.

К факторам загрязнения и изменения среды относятся:

а) инородные примеси, вносимые в атмосферу, воду и землю в виде новых веществ, физических полей и воздействий; различные газы и пыль, выде-

137

ляемые заводами и транспортными машинами; загрязнение воды и земли промышленными сбросами, пестицидами; радиоактивное, шумовое и тепловое загрязнение среды и многое другое;

б) изменения в неживой природе в виде отклонений от естественной нормы концентрации веществ, характеристик физических полей и воздействий, рельефа и структуры поверхности земли и др.;

в) изменения в живой природе в виде отклонений от естественной нормы числа особей существующих видов на единицу площади, исчезновения существующих видов или появления новых.

До начала XIX века отношение (3.10) по существу не действовало как критерий. В XIX веке его действие постепенно возрастало, а в первой половине XX века стало ускоренно расти, и это ускорение усилилось в последнее

время особенно за счет составляющей Sк. В это время собственно и возникла проблема охраны окружающей среды и стали вводить соответствующее законодательство.

Следует отметить, что жесткое влияние критерия Кэк не подразумевает абсолютного прекращения нежелательных загрязнений и изменений природы, поскольку первейшие потребности растущего народонаселения нельзя удовлетворить, не производя таких изменений. Этот критерий в первую очередь должен влиять на выбор средств минимального воздействия на природу, на серьезное обоснование нормативов загрязнения и изменения среды, нарушение которых приносит несоизмеримо больший вред по сравнению с пользой или вообще недопустимо. Под средствами минимального воздействия на природу понимается также широкое использование компенсационных мероприятий, которые обеспечивают в целом уменьшение или стабилизацию кри-

терия Кэк. Например, одновременно с созданием интересующих ТО, которые повышают критерий экологичности, исключают некоторые существующие ТО или проводят специальные мероприятия по восстановлению природы и т.д.

Сфера действия критерия экологичности весьма широкая. Он имеет отношение ко всем классам ТО, производство и функционирование которых загрязняет и изменяет природу.

В вопросах сохранения окружающей среды решающее значение имеет психологический фактор. Здесь в первую очередь должна быть в принципе изменена психологическая установка всех лиц, которые непосредственно вносят или могут внести определенное загрязнение и изменение природы,

приводящее к повышению Кэк. Этот круг лиц для краткости назовем вредителями природы. Такие люди и в отдаленные времена сознавали, что их действия вызовут некоторые нежелательные изменения окружающей среды. Однако при этом, как правило, считалось, что природа справится с вносимыми загрязнениями и изменениями, которые будут иметь сугубо локальный харак-

138

тер и в итоге не окажут существенного влияния на здоровье и самочувствие людей.

Психологическая установка вредителей природы должна теперь в принципе измениться, поскольку природа в последнее время в результате суммирования многих нежелательных воздействий оказалась «предельно напряжена» по отношению ко многим факторам загрязнения и изменения. В связи с этим, в отличие от прежних времен, теперь даже небольшое, казалось бы, локальное загрязнение и изменение часто оказывается «последней каплей», вызывающей неожиданные крупные нежелательные или даже катастрофические изменения, которые у большинства людей (в том числе у самих вредителей природы, их родных и близких) вызывают повышение дискомфорта, ухудшение самочувствия и состояния здоровья.

Важность критерия экологичности заключается в том, что при решении очень многих задач поиска более эффективных конструкторско-технологиче-

ских решений нужно стремиться понизить Кэк. Кроме того, в настоящее время открылось большое поле благородной творческой деятельности - улучшение экологии инженерными средствами, основывающимися на новых кон- структурско-технологических решениях.

139

3.3Методы исследования в научно-техническом творчестве

3.3.1Теоретический метод исследования

Целью теоретических исследований является выделение в процессе синтеза РЭС существенных связей между исследуемым объектом и окружающей средой, объяснение и обобщение результатов эмпирического исследования, выявление общих закономерностей и их формализация [2, 24-25].

Теоретическое исследование завершается формированием теории, не обязательно связанной с построением ее математического аппарата. Теория проходит в своем развитии различные стадии от качественного объяснения и количественного измерения процессов до их формализации и в зависимости от стадии может быть представлена как в виде качественных правил, так и в виде математических уравнений (соотношений).

Задачами теоретического исследования являются: обобщение резуль-

татов исследования, нахождение общих закономерностей путем обработки и интерпретации опытных данных; расширение результатов исследования на ряд подобных объектов без повторения всего объема исследований; изучение объекта, недоступного для непосредственного исследования; повышение надежности экспериментального исследования объекта (обоснование параметров и условий наблюдения, точности измерений).

При проведении теоретических исследований, основанных на общедоступных методах анализа и синтеза, широко используются декомпозиция и композиция исследуемой системы (объекта, явления).

На всех этапах построения модели объекта производится его упрощение, и вводятся определенные допущения. Последние должны быть осознанными и обоснованными. Неверные допущения могут приводить к серьезным ошибкам при формулировании теоретических вопросов.

При построении моделей объекта исследования должны использоваться наиболее общие принципы и закономерности. Это позволяет учесть все допущения, принятые при получении формализованных теорий, и точно определить область их применения.

Теоретические исследования включают: анализ физической сущности процессов, явлений; формулирование гипотезы исследования; построение (разработка) физической модели; проведение математического исследования; анализ теоретических решений; формулирование выводов. Если не удается выполнить математическое исследование, то формулируется рабочая гипотеза в словесной форме с привлечением графиков, таблиц и т.д. В технических науках необходимо стремиться к применению математической формализации выдвинутых гипотез и выводов.

В процессе теоретических исследований приходится непрерывно ставить и решать разнообразные по типам и сложности задачи в форме противоречий теоретических моделей, требующих разрешения.