Машина - елемент системи - людина-машина-середовище - безпека життєдіяльності людини і суспільства

Машина - елемент системи "Людина-машина-середовище"

Світ машин і механізмів тепер супроводжує людину на кожному кроці. Людина, суспільство стають все більш залежними від сучасної, складної техніки - механізмів, машин, в тому числі електронно-обчислювальних, які зараз керують різними життєво важливими системами і насамперед наденергоемніми - атомними електростанціями, військовими об'єктами, інформаційними системами, штучними космічними про об'єктами.

Основні групи машин і механізмів. Машина (від лат. Machina) - пристрій, за допомогою якого виконують різні операції для переміщення об'єктів, перетворення енергії, матеріалів, систематизації та зберігання інформації. Машини збільшують фізичну і інтелектуальну міць людини.

Розрізняють три основних групи машин: робочі, енергетичні та інформаційні. Пристрої, призначені для перетворення будь-якого виду енергії в механічну, називають машино-двигунами. Це електродвигуни, двигуни внутрішнього згоряння (карбюраторні, дизельні), турбіни, теплові (парові) машини.

Група робочих машин складається з технологічних і транспортних.

Технологічні машини - це металообробні верстати, прокатні стани, поліграфічне обладнання та інші.

Транспортні машини - автомобілі, літаки, тепловози, підйомники, конвеєри, газо-, нафто-, водопроводи.

Інформаційні машини - найбільш складні пристрої, призначені для отримання, переробки і зберігання інформації - арифмометри, механічні інтегратори, електронні обчислювальні машини (ЕОМ), персональні комп'ютери. Хоча в повному розумінні слова ЕОМ не є машиною, тому що в ній механічні пристрої мають допоміжне значення.

Як правило машина складається з механізмів, що перетворюють руху одного або декількох тіл в потрібному напрямку до іншого тіла. Механізми - основа машин.

Механізм - система, що складається з ланок або сполучених деталей, частин. З'єднання зістикованих деталей, в результаті чого виникає рух, називається кінематичною парою - обертається (шарнір), поступальна (повзун і напрямна), гвинтова (гвинт і гайка), сферична (кульовий шарнір - як суглоби у людини). Якщо в механізмі, машині використовують крім твердих тіл рідинні або газоподібні речовини, то такі пристрої називають відповідно гідравлічними або пневматичними.

Залежно від виду ланок в механізмі або машині розрізняють зубчасті, підйомні, ланцюгові, фрикційні, ремінні передачі, в тому числі пневмо- і гидропередачи.

Машини, механізми так само старі, як і людина, яка завжди прагне до полегшення своєї праці, збільшення її продуктивності.

Уже в Стародавньому Єгипті широко використовували механізми для підняття вантажів (будівництво пірамід, храмів), перекачування води (висячі сади Семіраміди, полив посушливих територій). Давньогрецький поет Гомер описав механічну художницю, письменник Аулюс Гелліус - механічного літаючого голуба.

У другому столітті до нашої ери єгипетські жерці, використовуючи зубчасті передачі, побудували автомати для продажу святої води, для відкривання-закривання дверей в храмах. У третьому столітті до нашої ери давньогрецький інженер написав восьмитомну працю "Синтаксис механіки".

У шістдесяті, на початку 70-х р.р. ХХ ст. створені машини, механізми для виконання завдань, пов'язаних з небезпечними об'єктами, наприклад для роботи в космосі (космічна техніка), недоступних або небезпечних для людини земних середовищах - підводні глибини, атомні реактори, багатьох хімічних, металургійних виробництвах.

Для виконання робіт в таких сферах діяльності людини створені маніпулятори (механічна рука), роботи, які дозволяють автоматизувати багато трудових процесів. Термін "Робот", який тепер широко поширений, першим використав чеський письменник К. Чапек у фантастичному романі "Війна з саламандрами".

Для створення сучасних складних пристроїв велике значення має теорія машин і механізмів, засновником якої є український математик і механік Х1Х в. П.Л. Чебишев. Він заклав основи теорії синтезу механізмів, дозволяє тепер створювати різні машини дуже високого ступеня складності, навіть моделюють діяльність людини.

Подальший розвиток ця теорія отримала в працях А.П. Котельви Нікова (1865-1944), В.В. Добровольського (1880-1956).

Теоретичні праці, практичні розробки особливої ​​уваги приділяють шкідливому впливу коливань, вібрацій в машинах і механізмах. Ці явища викликають додаткові навантаження на ланки механізмів, втрату їх стійкості, працездатності через що виникають аварії через стомлення матеріалів, з яких вони виготовлені.

У 1945-50 роках була створена теорія машин-автоматів або роботів, які моделюють властивості і функції живих організмів, в тому числі людини. Вона дозволила різко убезпечити працю, зробити її більш продуктивною і перейти від техніки безпеки при роботі з небезпечної технікою до відносно безпечною техніки.

Техніка (гр. - Мистецтво робити те, виготовляти, ремесло, майстерність) - сукупність машин і механізмів, за допомогою яких працівник полегшує свою працю, досягає необхідного результату з мінімальними фізичними витратами. Вона є складовою частиною технологій, технологічних процесів. Техніка - ноосферно перетворені предмети природи, які утворюють технічні об'єкти.

Технічний об'єкт - сукупність техніки, виконує певну функцію - отримання певних речовин, предметів споживання, енергії (теплової, електричної).

Неналежне використання техніки формує надзвичайні ситуації техногенного характеру, аварії, катастрофи. Слід підкреслити, що жодна машина або механізм не можуть обходитися без джерела енергії, або самі є її джерелом. Тому в процесі їх функціонування часто виникають шкідливі побічні явища - забруднення навколишнього середовища різними факторами - хімічними, фізичними, фізико-хімічними, біологічними.

Існує проблема ергономічності - це сумісність функцій людини, його фізіологічних можливостей з машинними. Найчастіше машини погано сумісні з природними процесами, тому виникла і активно розробляється проблема створення машин на біологічній основі - біороботів. Створені та функціонують окремі елементи таких машин - наприклад биомеханическая рука, в якій механічне зусилля виникає за рахунок хімічних реакцій в штучному білка.

Широке застосування отримали штучне серце, яке імплантують в грудну порожнину, кардіостимулятори, що виконують функції автономної нервової системи серця, його нервових центрів. Існують і стаціонарні штучні органи, які використовують при хірургічних операціях, наприклад, штучна нирка, печінка, але скористатися їхнім досвідом в організм неможливо через їх великих розмірів. З'явилася можливість створення штучних біологічних органів тіла людини. Вже отримано так званих стовбурових, недиференційованих клітин, деякі органи - шкіра, печінка. Ще до недавнього часу ми розглядали небезпеку тільки з боку неживих систем - машин і механізмів, та природних явищ, то тепер можливо виникне небезпека від біологічних ссістем.

Очевидно майбутнє за іншими - екологічно безпечними, ергономічними машинами і механізмами, тобто такими, які не шкодили б людям, всьому живому, менше забруднювали б природне середовище.

Особливо слід виділити проблему створення штучних органів людини за допомогою методів клонування, генної інженерії. Уже розроблені методи отримання таких органів і виникло питання морально-етичного змісту. Тому в багатьох країнах прийнято законодавство з цього питання, ставлення до якого неоднозначно.

Слід підкреслити, що більшість сучасних машин недосконалі і тому вони, твори людини, що забруднюють навколишнє середовище, змінюють його в негативну сторону.

Неможливо назвати машину, механізм антропогенного походження, який був би ідеальним і не шкодив би здоров'ю людини, а не забруднював б середовище життя отруйними речовинами - стаціально-речовими або параметричними - шуми, вібрації, різні види випромінювань - польові форми матерії.

Тому давно вже говорять про біологічну необхідність переходу з техногенних джерел енергії на природні, альтернативні джерела енергії, тобто протилежні існуючим традиційним - гідроенергетика, атомна, теплова енергетика альтернативними - енергія Сонця, вітру, земного тепла. Будь-яка машина створена людиною з неживих елементів завжди буде небезпечною, шкідливою через різні чинники (фізичні, хімічні, біологічні), які супроводжують її роботу.

1. Що таке машини, механізми, їх групи, функції?

2. Що таке техніка, технічний об'єкт?

3. Що таке роботи, маніпулятори?

4. Яке значення має теорія машин і механізмів?