Методические материалы
Определение термина "Техника"
Значение слова «техника»
ТЕ́ХНИКА (от греч. τέχνη – искусство, мастерство, ремесло, наука), совокупность средств человеческой деятельности, создаваемых для осуществления процессов производства, а также обслуживания непроизводственных потребностей общества. В понятии "Техника" материализованы знания и опыт, накопленные человечеством в ходе эволюции общественного производства и проведения научных исследований, основанных на использовании технических наук (инженерных наук), в которых описываются и изучаются закономерности «второй природы», т. е. технического мира. Технические науки обеспечивают перенос знаний человека в физическую среду посредством создания техники, которая составляет искусственную, сознательно созданную среду обитания для человека – техносферу. Основное назначение техники – по мере развития технических наук и создания новых орудий труда освободить человека от выполнения различных функций, связанных как с физически тяжёлой, так и с рутинной (однообразной) работой, предоставить ему больше времени для творческих занятий, облегчить его повседневную жизнь, чтобы повысить результативность труда. Объекты изучения техники не только материальные, существующие объекты, но и объекты ещё не существующей техники, которые требуется создать. Поэтому основными методами технических наук являются моделирование (компьютерное моделирование) и проектирование. Техника позволяет на основе познания законов природы существенно повысить эффективность трудовых усилий человека, расширить его возможности в процессе целесообразной трудовой деятельности; рационально использовать природные ресурсы, осваивать и исследовать недра Земли (в т. ч. для развития горной промышленности), Мировой океан, воздушное и космическое пространство, создавать информационно-коммуникационные средства, поддерживать и развивать обороноспособность государства и др. Нередко термин «Техника» применяют также для совокупной характеристики навыков и приёмов, используемых в каком-либо деле или в искусстве (напр., техника владения мячом, техника танца, техника игры на фортепиано и т. п.).
Техника применяется для воздействия на предметы труда при создании материальных и культурных ценностей; получения, передачи и преобразования энергии; науч. исследований; развития различных отраслей промышленности и народного хозяйства (материального производства); средств сбора, хранения, обработки и передачи информации. По функциональному назначению различают технику производственную и непроизводственную. По масштабам применения основная часть технических средств составляет производств. Техника: машины (рабочие, технологические, транспортные, энергетические, контрольно-управляющие, вычислительные и др.), механизмы, инструменты, аппаратура управления машинами и технологическими процессами, производственными сооружения, средства транспорта, коммуникации, связи и т. д. К непроизводственной технике относятся средства коммунальной и бытовой техники, техники передвижения; техники образования и культуры; спортивно-туристическая техники. Особую группу технических средств составляет военная техника (артиллерия, танки, ракетные установки, летательные аппараты, надводные и подводные суда и др.).
Универсальной классификации техники ещё не создано. Наиболее часто её классифицируют исходя из отраслевой структуры производства (напр., техника промышленности, техника сельского хозяйства, техника транспорта) либо применительно к отдельным структурным подразделениям производства (напр., авиационная техника, мелиоративная техника). В некоторых случаях исходят из естественно-научных основных видов техники (напр., ядерная техника, вычислительная техника, холодильная техника).
Основные этапы развития техники
Техника прошла исторически длительный путь развития – от примитивных орудий первобытного человека до сложных автоматизированных производственных комплексов технологического оборудования. В эпоху палеолита вслед за примитивными рубилами из камня появились кремнёвые резцы, скребки, костяные орудия, копьё, лук и стрелы с кремнёвыми наконечниками. Помимо производства орудий, сделаны первые шаги в строительстве (создание жилищ). Отличит. чертой неолита, завершавшего каменный век, стало производящее хозяйство (земледелие и скотоводство), приведшее к появлению орудий труда (топор, нож, пила, долото, мотыга, кайло, соха, плуг, глиняная посуда, гончарное колесо), а также изготовление первых медных изделий, глинобитных и свайных построек и др. В эпоху позднего неолита возникло ткачество, как эволюция плетения, примитивные ткацкие станки. Важной вехой развития цивилизации стало получение и применение металлов (меди, а затем железа), начавшееся в разных странах в период от 5-го до 1-го тыс. до н. э. Широкое использование железа открыло возможности изготовления новых видов изделий, ремесло окончательно отделилось от земледелия, труд становился более производительным.
С началом нашей (новой) эры техника играла важную роль в развитии производства и общества. В 14–16 вв. нужды торговли, мореплавания, крупных мануфактур потребовали теоретические и экспериментальные решения целого ряда вполне определённых задач. Изобретения компаса магнитного, часов, пороха и книгопечатания были великими открытиями, положившими начало прочному союзу научной и технической деятельности. Попытки использовать водяные и ветряные мельницы, механические часы и другую технику для нужд расширяющегося мануфактурного производства вызвали необходимость теоретического исследования некоторых механических процессов. Постепенно совершенствовалась металлургия: увеличивались размеры сыродутных горнов, повышалась мощность дутья. Горны превратились в небольшие печи – домницы. В середине 14 в. увеличение размеров домниц привело к появлению доменных печей. Металлургические процессы способствовали внедрению водяных воздуходувных труб, мехов с приводом от водяного колеса (с 15 в.), паровых воздуходувных машин (18 в.), использованию каменноугольного кокса (нач. 18 в.) и применению нагретого дутья (19 в.). Технические достижения оказывали воздействие на развитие экономики и способствовали общественным преобразованиям.
Началом нового периода в развитии техники стала промышленная революция 18–19 вв., ознаменовавшаяся изобретением паровой машины и переходом к машинному способу производства. Исследования в области машин и механизмов теории, сопротивления материалов привели к созданию в начале 20 в. машиноведения и потребности создания новой отрасли производства – машиностроения, обеспечившего выпуск различных видов оборудования. Абсолютное большинство изделий, машин, сооружений, которыми пользуется человек, изготовлено из металлов. Большое значение для развития металлургии в 18 в. имели тигельная плавка и пудлингование, в 19 в. – бессемеровский, мартеновский и томасовский процессы, во 2-й половине 20 в. – кислородно-конвертерный процесс, являющийся до сих пор основным способом получения стали. С развитием промышленности совершенствовались конструкции, увеличивалась мощность и производительность технических средств. При массовом выпуске изделия на должном промышленном уровне необходимо было иметь подробное (пошаговое) описание процессов, протекающих на всём временно́м отрезке производства. Для этих целей в 1772 немецкий учёный И. Бекман использовал древне-греческий термин технология, смысл которого в современных условиях заключался в составлении технологической карты производственного процесса, т. е. его «алгоритмизацию».
В конце 19 – начале 20 вв. паровая машина стала постепенно вытесняться более экономичным и компактным двигателем внутреннего сгорания (ДВС), благодаря применению которого получили развитие новые отрасли промышленности – авиация, автомобилестроение; стали создаваться рабочие и транспортные машины (автомобили, тракторы, экскаваторы, самолёты, теплоходы и др.). Были найдены новые способы преобразования энергии на основе использования паровых турбин и гидравлических турбин, соединённых приводом с генераторами электрического тока. Совершенствование электродвигателей привело с середины 20 в. к повсеместному использованию их в качестве индивидуального и группового привода рабочих машин (в металлорежущих, деревообрабатывающих, ткацких и других станках, подъёмно-транспортных, кузнечно-прессовых машинах и т. п.). Были внедрены радиосвязь, телеграфия, телефония. Середина 20 в. характеризуется развитием реактивной авиации (созданы турбовинтовые и турбореактивные двигатели), созданием электронных вычислительных машин. Для разработки и производства средств измерительной техники (радиоизмерительная, электроизмерительных приборов; приборов, измеряющих параметры окружающей среды; и др.), испытательной техники, комплексного применения средств автоматического контроля и регулирования и другого технического оборудования создана новая отрасль машиностроения – приборостроение. Использование оборудования, предназначенного для выполнения разнообразных технологических процессов, явилось предпосылкой для разработки комплексных машинных систем в виде поточных линий, широкого применения систем автоматизированного управления производством, технологическими процессами, в которых многие основные и вспомогательные операции выполняются системами автоматического управления (самостоятельно, без непосредственного участия человека). Автоматизированная техника обеспечила значительный рост производительности труда, позволила получать изделия с большой точностью, постоянством параметров и высоким качеством.
Самым значимым событием конца 1950-х – начала 1970-х гг., безусловно, является освоение космического пространства: запуск в СССР первого ИСЗ, первый полёт человека в космос, первый выход космонавта в открытый космос, высадка людей на поверхность Луны, посадка на Луну первого в мире полуавтоматического самоходного аппарата «Луноход-1» (СССР), управляемого с Земли (17.11.1970) и др.
Современный этап развития техники характеризуется тем, что вслед за автоматизацией производства на более высокий уровень развития поднялись вычислительная техника, электроника, микроэлектроника, радиотехника, телевидение, робототехника и другие виды техники; большое развитие получили информационно-коммуникационные технологии, а также методы передачи информации, применяемые при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных в самых разных областях человеческой деятельности. Создание микропроцессора, использование многопроцессорных многоядерных вычислительных систем привели к созданию суперЭВМ. И если первая универсальная ЭВМ ENIAC (1946, США) при массе 30 т. и энергопотреблении 160 кВт, обеспечивала производительность в 300 флопс (1 флопс = 100), т. е. 300 операций в секунду (оп/с) с плавающей запятой, то производительность суперЭВМ «Тяньхэ-2» («Млечный Путь-2»; Китай, 2013) достигла 33,8 Пфлопс (1 петафлопс = 1015 оп/с, или 1000 трлн. оп/с) при теоретической пиковой производительности около 54,9 Пфлопс (2015). Создание мобильного телефона с дополненной функциональностью карманного ПК привело к созданию смартфона. Помимо схем «классических» компьютеров, разрабатываются квантовые компьютеры и нейрокомпьютеры (реализуют алгоритмы решения задач на основе принципов работы нейронных сетей). В области энергосбережения и экологии развиваются работы по оптимальному использованию возобновляемых источников энергии и нетрадиционной энергетики – нового направления в создании альтернативной энергетики. Одновременно, с традиционным использованием нефти и нефтепродуктов, газа, развиваются технологии получения биотоплива из отходов лесного и сельского хозяйства, а также из морских растений.
Основные показатели техники
Главными показателями действующей и вновь создаваемой техники являются её функциональные характеристики (показатель технических возможностей данного средства при его эксплуатации; например: мощность, скорость, быстродействие, дальность и др.); производительность (количество продукции, информации и т. д., изготовляемой, обрабатываемой, перевозимой в единицу времени); надёжность и экономичность эксплуатации (количество материальных ресурсов, времени, энергии, затрачиваемых на производство единицы продукции, перемещение единицы груза и т. д. в нормальных условиях применения). Эти показатели могут быть повышены её модернизацией (усовершенствование применяемых технических средств и технологических процессов), позволяющей продлить период использования данного вида техники, обеспечить её соответствие требованиям научно-технического прогресса.
Помимо обеспечения функциональных и производственных показателей, современная техника должна удовлетворять требованиям эргономики, технической эстетики, экологии. Критерии эргономики предполагают согласованность функционирования технических систем с физиологическими и нервно-психическими особенностями человека. Оптимальное сочетание способностей человека и возможностей техники в системе «человек и машина» существенно повышает эффективность производства и управления. Техническая эстетика определяет основные требования и направления формирования гармоничной предметной среды, создаваемой средствами техники с целью улучшения условий труда, быта и отдыха людей. Одним из новых направлений техники в конце 20 – начале 21 вв. стал технический дизайн (прикладная отрасль знаний на стыке техники, эргономики и эстетики), основной задачей которого является стимулирование процессов модернизации и продаж технических изделий, имеющих новые функциональные возможности. С расширением масштабов технического прогресса, появлением и развитием новых отраслей техники всё более возрастает значимость факторов экологии, связанных с сохранением и улучшением природной среды, оптимизацией условий жизнедеятельности человека, предотвращением техногенных катастроф и их вредных последствий на недра Земли, атмосферу, климат, флору и фауну. Таким образом, функционирование современной техники и создание новых её видов обусловливает необходимость учёта человеческого фактора. Для оценки воздействия техники на производительность общественного труда используются показатели технической вооружённости и энерговооружённости. Техническая вооружённость труда – статистико-экономический показатель отношения количества технических средств производства к затратам труда рабочих. Энерговооружённость труда – показатель, характеризующий связь затрат живого труда с производственным потреблением энергии (тепловой, механической и электрической). Повышение технич. вооружённости является важным фактором роста производительности труда и себестоимости продукции и услуг. Однако с развитием техники и новых технологий у человека может развиться психологическая реакция на стремительные и радикальные изменения в его окружении, вызванные ускорением темпов технологического и социального прогресса, которую американский социолог и футуролог А. Тофлер назвал футуршоком (англ. Future Shock – шок будущего) в одноименном труде, вышедшем в 1970. Описанное Тофлером явление, возможно, следовало бы назвать шоком настоящего, поскольку шок вызван столкновением человека с изменениями, уже произошедшими в окружающей среде и к которым он не успел адаптироваться. Подобное несоответствие порождается усиливающимся давлением событий, лавинообразно увеличивающимся потоком знаний, различного рода информацией. Перед обществом и человеком встаёт задача адаптироваться не только к происходящим изменениям, но и к ожидаемым (например, столкновение с более современными технологиями вызывает шок будущего). Технологические новшества оказывают влияние на социальную структуру общества. По существу, рождается новый цивилизационный уклад, в котором принципиально иной будет сфера труда, управления, досуга.
Взаимосвязь науки и техники
Развитие техники на основе широкого использования научых знаний – главное условие прогресса. Технические науки связаны с естественными и общественными науками, поскольку, хотя техника является продуктом исключительно человеческой созидательной деятельности, но подчиняется она тем же объективным законам, что и естественные объекты. Знания технических наук оцениваются не только на истинность, но и на эффективность, поскольку создаются специально для использования в техники и инженерной деятельности. Научная революция 17 в. ознаменовалась многочисленными исследованиями и открытиями в области математической и экспериментальной физики, магнетизма и электричества, механики и гидравлики, химии, биологии и других научных направлений. Этот процесс интенсивного накопления научных знаний в 17–18 вв. ещё не был тесно связан с задачами развития техники и промышленности. Первоначально на этот период в инженерной деятельности использовались знания из определённых естественных наук, а также технологические знания (описание конструкций, технологических операций и т. д.), которые позволили определить в расчёте точные характеристики конструкций и устройств. Пока речь шла об отдельных изобретениях, проблем не возникало. Однако начиная с 18 в. складывается промышленное производство и появляется потребность в тиражировании и модификации изобретённых инженерных устройств (парового котла и прядильных машин, станков, двигателей для пароходов и паровозов и т. д.). Резко возрастает объём расчётов и конструирования (возникает проблема унификации и стандартизации изделий), в силу чего всё чаще инженер имеет дело не только с разработкой принципиально нового инж. объекта (т. е. с изобретением), но и с созданием сходного (модифициров.) изделия (напр., машины того же класса, но с др. характеристиками – иной мощностью, скоростью, габаритами, весом, конструкцией и т. д.). На первых этапах своего развития и вплоть до начала 19 в. техника в основном представляла собой аккумулированные в средствах труда эмпирического знания и опыта (например, паровая машина была создана на эмпирической основе – техника парового двигателя на полвека опередила его теорию). Изобретение прядильных машин, коренным образом изменивших текстильное производство, по существу стали результатом применения опыта, накопленного при совершенствовании приспособлений и ручных станков, использовавшихся при изготовлении тканей.
Первым российским техническим учебным заведением стала основанная в 1701 в Москве Школа математических и навигацких наук (первое российское артиллерийское, инженерное и морское училище). В 1804 в С.-Петербурге создано Николаевское инженерное училище, на базе которого в 1819 образовано Главное инженерное училище. Одним из первых образовательных учреждений в Европе в области технических наук стала Политехническая школа Г. Монжа (Париж), основанная в 1794.
Для популяризации науки и техники во многих крупных городах мира были созданы музеи: Политехнический музей (1872, Москва); Национальная консерватория искусств и ремёсел (1794, Париж) – самый старый технических музей Европы; Смитсоновский институт (1846, Вашингтон) – крупнейший в мире музейный и научный комплекс; Немецкий музей (1903, Мюнхен); Музей техники (открыт в 1918, Вена) и др.
На рубеже 19–20 вв. взаимодействие науки и техники существенно расширяется – научные открытия всё чаще находят применение при создании технических приборов, материалов и сооружений; в 20 в. наука становится основным источником новых видов техники и технологических процессов. Так, разработанная в 19 в. трудами М. Фарадея и Дж. Максвелла теория электромагнитного поля послужила основой развития электротехники. В конце 19 в. разрабатываются генераторы и электродвигатели, трансформаторы переменного тока для передачи электроэнергии на дальние расстояния (в 1880 г. Д. А. Лачинов теоретически доказал возможность передачи любого количества электроэнергии на расстояния в сотни километров путём увеличения напряжения на линии электропередачи), создаются первые электровозы для железных дорог. Получивший развитие в нач. 20 в. новый раздел механики жидкости и газов – аэродинамика, значительный вклад в разработку которого внёс Н. Е. Жуковский, послужил решению важной практической задачи – научно обосновать рациональную конструкцию самолётов. Теоретические расчёты в сочетании с экспериментальными исследованиями содействовали качественному сдвигу в авиации и стимулировали развитие самолётостроения уже в 1920-х гг.
Быстрое развитие техники сопровождалось появлением технических наук, ставших связующим звеном между естественными науками, инженерными знанием и производством. В технических науках исследования носят более прикладной характер, что позволяет разрабатывать технические теории, создавать новые методы инженерного расчёта и проектирования. По мере развития технических наук во 2-й половине 20 в. наука в целом также всё больше ориентируется на решение прикладных и промышленных задач. Данный феномен даёт основания говорить об определённом слиянии науки и техники, в связи с чем в последней четверти 20 в. в научной литературе стало употребляться новое понятие – технонаука. Если на протяжении основной части 20 в. наука являлась главным источником развития техники, то на современном этапе такая зависимость перестала быть доминирующей и техника во многом стала играть ведущую роль не только в совершенствовании производства, но и в получении новых знаний. Техника вооружает учёных разнообразными научными инструментами (от оптических и электронных микроскопов, новейших приборов в области медицины до большого адронного коллайдера), расширяя возможности экспериментальных исследований и содействуя новым научным открытиям. Развитие радиотехники, в частности, способствовало рождению радиоастрономии, и исследования в этой области науки за несколько десятилетий расширили наши знания о строении и эволюции Вселенной в бо́льшей степени, чем прежние наблюдения и исследования за два тысячелетия. Нередкими стали случаи, когда к научному открытию приводит техническая разработка или прикладное исследование. Так, в 1965 работа инженеров А. Пензиаса и Р. Вильсона из Bell Telephone Laboratories в Холмделе (штат Нью-Джерси) над усовершенствованием радиолокационной антенны для спутниковой связи привела к регистрации реликтового космического излучения (предсказано Г. А. Гамовым) – крупнейшему открытию 20 в. в науке об эволюции Вселенной.
Деятельность по реализации программ исследования и освоения космического пространства – пример плодотворного взаимодействия науки и техники, их взаимообогащения в процессе совместного развития. Создание и совершенствование космической техники явилось стимулом прогресса не только в области технических наук и связанных с ними отраслей производства (особенно радиоэлектроники, автоматики, точного машиностроения, материаловедения и др.), но также в области естественных и общественных наук, где возникли новые направления: космические физика, биология, медицина, психология, право и т. д. Исследования в области физики, химии, техники привели к созданию нанотехнологии, биотехнологии. Точно так же развитие информационно-коммуникационной и вычислительной техники вовлекло в изучение процессов связи и управления большой комплекс наук, выдвинуло ряд общенаучных проблем (в т. ч. проблемы сбора, хранения, кодирования, предоставления, распространения информации, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций обработки, передачи и использования данных, взаимодействия человека и машины). К сфере техники относится не только использование, но и само производство научно-технических знаний.
В современной экономической теории чередование деловых циклов, связанных со сменой технологий в производстве, получило название "технологический уклад". Современная наука, техника и технология открывают возможность не только «покорять» и изменять окружающий человека мир, но и вторгаться в природу самого человека. В связи с этим возникает необходимость целостного конструктивно-критического осмысления теории и практики развития и использования достижений научно-технической революции с целью выработки новых мировоззренческих и методологических императивов современного цивилизационного процесса. Взаимосвязь науки и техники – важнейшее условие осуществления не только научно-технического прогресса, но и общественного развития в целом. Таким образом, современная техника, и прежде всего технические знание, неразрывно связаны с развитием науки.
Источник: Большая российская энциклопедия