Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Статьи

1980. Качество и эффективность (выдержки из книги "Литье в кокиль", стр.96-109).


Качество и эффективность.

Вейник А.И.

Выдержки из книги «Литье в кокиль», под ред. А.И.Вейника,
Москва, Машиностроение, 1980, стр.96-109.
Автор главы VII (стр. 96-183) Вейник А.И.


        Глава VII. Качество и эффективность и применение ЭВМ.

        1. Постановка задачи.

        Актуальность проблемы. В настоящее время в науке не существует объективных универсальных числовых методов оценки качества продукта (отливки, кокиля, литейного оборудования и т.д.) во всем возможном диапазоне изменения этой характеристики, начиная от полной непригодности продукта и кончая наивысшими его свойствами. Отсутствие универсальных критериев качества делает невозможным рациональное определение эффективности различных технологий и производств. Без универсальных методов оценки качества и эффективности немыслимо сравнение различных продуктов, технологий, производств, отраслей и т.д. Все это сильно затрудняет долгосрочное планирование качества литья, эффективности литейного производства, выпуска нового более совершенного литейного оборудования, сроков физического и морального износа, ремонта и замены оборудования, масштабов подготовки и повышения квалификации литейщиков и т.п.
        Как видим, проблема разработки универсальных методов оценки качества и эффективности является весьма актуальной для литейного производства. Не менее актуальна она и для всего народного хозяйства в целом.
        Интересно отметить, что перед аналогичной проблемой сейчас стоят кибернетики. Для создания систем автоматизированного проектирования технологических процессов литья необходимо располагать универсальными критериями качества и эффективности, с помощью которых можно было бы в единообразной, удобной для сравнения форме оценивать квалификацию персонала, совершенство оборудования, качество продукта и исходных материалов, организацию производства, экономические показатели и т.д. Без таких оценок автоматизированные системы проектирования эффективно работать не могут.
        Анализ показывает, что на современном уровне развития наших знаний проблема разработки универсальных критериев качества и эффективности вполне разрешима. Решение следует искать на пути максимального обобщения имеющихся данных, максимального абстрагирования от конкретной физической обстановки изучаемого явления. Соответствующее решение, сопровождаемое многочисленными примерами практических расчетов из области кокильного литья, излагается на с. 96-168.
        Тем самым закладывается фундамент для создания систем автоматизированного проектирования литейной технологии. Некоторые соображения, посвященные этому вопросу, приводятся на с. 168-183, где обсуждаются традиционные конкретные методы применения ЭВМ при литье в кокиль и говорится о перспективах развития методов обобщенного автоматизированного проектирования.

        Общая теория систем. Идеи обобщения и абстрагирования не новы, они многократно высказывались многими исследователями. В наиболее четком виде эти идеи были сформулированы  в так называемом системном подходе – одном из основных методов материалистического познания природы. Например, в настоящее время в науке интенсивно разрабатывается общая теория систем, зародившаяся еще в тридцатых годах нашего столетия. Одним из основоположников этой теории является биолог-теоретик Л. Берталанфи. Это новое направление имеет целью связать в единую теорию некую совокупность философских, методологических, конкретно-научных и прикладных проблем анализа и синтеза сложных систем произвольной природы. Основой теории должен служить изоморфизм (аналогичность) явлений различного рода – технических, биологических, экономических, социальных. Благодаря изоморфизму полученные знания можно переносить из одной области в другую.
        Решение поставленной Л. Берталанфи проблемы сейчас ищут в самых различных направлениях, пытаясь максимально абстрагироваться от конкретной физической природы изучаемой системы и описать ее свойства на лингвистическом, теоретико-множественном, абстрактно-алгебраическом и т.д. уровнях. Однако перед создателями общей теории систем встали непреодолимые трудности. Пока удалось решить лишь отдельные частные задачи, в которых применен так называемый системный подход, позволяющий рассматривать различные явления – технические, экономические, социальные, экологические и т.д. – в их взаимной связи.
        Основная суть идей абстрагирования и изоморфизма достаточно хорошо сформулирована в общей теории систем. Но путь, на котором в этой теории пытаются найти решение поставленной проблемы – от математических абстракций к конкретной физической системе – явно не перспективен. Поэтому мы пойдем в прямо противоположном направлении – от конкретной системы к абстракциям, в фундаменте которых таким образом будут уже находиться предпосылки не математической, а физической природы [26, с.19]. Такой путь весьма плодотворен, он лежит через известные теории подобия, аналогии, термодинамики необратимых процессов, информации и философии.

        Теория подобия. Необходимые начальные основания для выбора универсальных критериев качества и эффективности можно найти в теории подобия. Эта теория возникла при изучении процессов гидродинамики и теплообмена. Она позволяет свойства единичного (конкретного) явления распространить на группу (бесконечное множество) подобных между собой явлений. Подобными считаются явления, характеризуемые одинаковыми значениями критериев подобия.
        В свою очередь критерии подобия представляют собой безразмерные степенные комбинации (комплексы) конкретных характеристик данного физического явления. Эти комплексы находятся из дифференциальных уравнений и условий однозначности, описывающих явление, по определенным правилам, например путем деления всех слагаемых уравнения на одно из них. Одинаковые значения любого критерия могут быть получены с помощью бесчисленного множества комбинаций входящих в него конкретных величин. Именно эти комбинации конкретных величин и образуют группу подобных между собой явлений [25, с.261; 26, с.156]. Критерии подобия иногда могут быть найдены также методами теории размерностей, но этот путь обычно крайне ограничен.
        Связи между существенными для явления критериями подобия устанавливаются теоретически или экспериментально. На практике это может быть сделано для какого-нибудь одного конкретного частного явления. Но выраженные в критериях подобия конкретные связи приобретают смысл обобщенных зависимостей, справедливых для всех без исключения подобных явлений.
        Такой подход резко сокращает число потребных для расчетов технологии исходных данных. Он представляет собой первый (начальный) шаг на пути абстрагирования от конкретных свойств изучаемых явлений.
        Как видим, в аппарате теории подобия заключены чрезвычайно ценные возможности общений. Поэтому теория подобия может и должна быть положена в основание универсальных методов расчета качества и эффективности. Однако ограничиться одной теорией подобия мы не можем, так как она еще недостаточно универсальна. В частности, ни одна группа подобных явлений обычно не охватывает явлений различной физической природы.

        Теория аналогии. Следующий шаг в развитии идей универсальности позволяет сделать теория аналогии. Она целиком базируется на теории подобия, но при этом значительно расширяет возможности последней. Теория аналогии распространяет найденные критерии подобия на явления различной физической природы. Это становится возможным в тех случаях, когда разнородные явления описываются дифференциальными уравнениями одного и того же вида. Например, сходные (аналогичные, изоморфные) дифференциальные уравнения переноса получаются при описании явлений теплопроводности, электропроводности, диффузии, фильтрации и т.д. Благодаря этому обобщенные законы, найденные для одних явлений, например гидравлических, можно с успехом распространять на все остальные явления, описываемые аналогичными дифференциальными уравнениями [25, с.277; 26, с.157]. таким образом, в теории аналогии каждая группа подобных явлений обобщается на несколько неодинаковых по физической природе групп. Благодаря этому совершается второй исключительно важный для всего последующего шаг на пути изоморфизма и абстрагирования от конкретной физической природы изучаемых явлений.
        Однако м этого обобщения для нас недостаточно. Дело в том, что дифференциальные уравнения, которыми обычно оперирует теория аналогии (и подобия), сами по себе еще недостаточно универсальны и, что особенно важно, не содержат сведений о взаимном влиянии явлений различной физической природы. Идея взаимного влияния – это центральная идея, без которой невозможен одновременный и успешный учет при расчетах всех существенных для качества отливки и эффективности производства обстоятельств технологического процесса.

        Термодинамика необратимых процессов. Наиболее универсальные уравнения содержатся в термодинамике необратимых процессов. Например, первому началу термодинамики – закону сохранения энергии – подчиняется все сущее. Кроме того, основу закона переноса Онзагера составляет принцип взаимного влияния явлений различной физической природы. Количественная сторона взаимного влияния определяется законом увлечения Онзагера [25, с.233; 26, с.203].
        Следовательно, в сочетании теории подобия, обладающей могущественными средствами обобщения имеющихся данных, теории аналогии, вовлекающей в сферу обобщений теории подобия разнородные явления, и термодинамики необратимых процессов, которая опирается на предельно универсальный аппарат исследования, позволяющий рассматривать все явления природы в их взаимной связи, можно видеть ключ к решению поставленной задачи: успешно преодолеть трудности, связанные с разработкой универсальных методов расчета качества и эффективности.
        Здесь важно подчеркнуть, что при таком подходе необходимое развитие идей абстрагирования и изоморфизма достигается не математическими, а сугубо физическими методами, в основе которых лежит опыт, многовековая практика, что является важным преимуществом новой теории [26, с.19; 32, с.7].

        Теория информации. На пути абстрагирования и изоморфизма повышению универсальности критериев подобия, поставляемых термодинамикой необратимых процессов, много способствует теория информации. Например, очень полезными оказываются ее терминология и то широкое понимание информации, которое принято считать интуитивным. Благодаря такому пониманию хорошо проясняется глубинная сущность новых критериев качества и эффективности и рождается удобный для практики метод числового определения этих критериев.
        Информационные представления настолько емки и многозначны, что позволят легко вовлечь в сферу действия теории такие разнородные особенности технологии, как качество исходных материалов, кокиля и отливки, совершенство оборудования, квалификация литейщика, организация производства и т.п. [27-33].
        Таким образом, применение идей теории информации дает возможность подняться на следующую ступень обобщения.

        Философия. Завершающий шаг в развитии идей абстрагирования и изоморфизма позволяет сделать философия. Она оперирует такими предельно общими и универсальными понятиями, как материя и движение, количество и качество материи, количество и качество движения. Посредством термодинамики эти понятия накладывают свой отпечаток на структуру критериев качества и эффективности. Например, на простейшем уровне эволюционного развития поведение материи сводится к тепловому, механическому, химическому, электрическому, магнитному и тому подобным явлениям. Термодинамика для оценки количества поведения на этом уровне использует энергию, а на более высоком уровне – понятия, которые поставляет ей теория информации. В результате, благодаря философии, происходит взаимное обогащение термодинамики и теории информации, а критерии качества и эффективности приобретают максимальную степень универсальности [27-33].
        Все сказанное рисует картину последовательности развития идей абстрагирования и изоморфизма с целью построения термодинамической теории качества и эффективности. Эта картина хорошо перекликается с идеями Л. Берталанфи, но ее основу составляют абстракции совсем другого плана – не математические, а физические. Математика послужит лишь тем языком, с помощью которого будут оформлены эти все идеи. Приступим теперь к реализации намеченной программы.


        2. Вывод универсальных критериев качества и эффективности.

        Закон сохранения энергии. Энергия играет исключительно важную роль в народном хозяйстве. Для инженера она имеет не менее существенное значение, ибо на производство любого конкретного продукта затрачивается некоторая энергия. Таким продуктом может быть отливка, кокиль, литейное оборудование, шихтовые материалы и т.п. Необходимая для производства энергия заимствуется из соответствующих источников. К последним относятся также люди и животные. В результате готовый продукт, например отливка, является «носителем» (этот термин употребляется в условном смысле, что станет ясно из дальнейшего) определенного количества затраченной энергии, которая в  значительной степени характеризует стоимость продукта.
        Отсюда понятно стремление ученых использовать энергию или мощность для оценки всевозможных технологических процессов [4]. Соответствующий термодинамический подход применительно к различным отраслям народного хозяйства был разработан американскими экономистами во главе с В. Леонтьевым и Х. Ченери [152]. Позднее метод был развит П. Кузнецовым и распространен на мировую экономику как большую систему, поддающуюся управлению.
        В соответствии со сказанным, расход энергии при производстве некоторого продукта определяется с помощью следующего известного уравнения закона сохранения энергии:
        dU = Sum(dQi)                             (69)
где dQi – элементарные затраченные работы различного рода: тепловая, механическая, электрическая, химическая, магнитная, мускульная и т.д., Дж.
        Суммирование с помощью уравнения (69) всех n затраченных работ дает полную энергию U (Дж). Готовый продукт является носителем этой энергии.

        Новое уравнение закона. Описанный термодинамический метод, основанный на использовании уравнения (69), оказался, как уже отмечалось, исключительно плодотворным при оценке отдельных технологических процессов, целых отраслей народного хозяйства и даже всей мировой экономики. В частности, в монографии [177] с помощью энергии решаются глобальные проблемы развития общества с учетом промышленного потенциала, уровня сельскохозяйственного производства, природных ресурсов, климатических условий.
        Однако в подобного рода энергетическом подходе можно усмотреть весьма важный недостаток, имеющий принципиальное значение, - уравнение (69) не учитывает квалификацию персонала и совершенство технологии в смысле возможностей производства продуктов высокого качества. Иными словами, одну и ту же по величине работу могут совершить высококвалифицированный или необученный персонал и высокоэффективное прецизионное или очень грубое оборудование. Ясно, что конечный результат будет не одинаковым: в первом случае качественные и количественные характеристики производства будут существенно выше, чем во втором. Качество и количество продукта не в последнюю очередь зависят от квалификации персонала и уровня развития технологии.
        Отмеченное обстоятельство может быть учтено путем введения в уравнение (69) специального множителя П, именуемого энергиалом и отражающего влияние на свойства продукта степени совершенства затраченной работы (энергии). Имеем [27, с.91; 28, с.10]
        dW = ПdU = Sum(ПdQi)                      (70)
где W – так называемая информэнергия, Дж (смысл этого названия станет ясен из дальнейшего); П – среднее значение энергиала продукта; Пi – значение энергиала, соответствующее затраченной работе dQi.
        В конкретном частном случае при П = Пi = 1 из этого уравнения получается известное (69). Уравнение (69) выражает закон сохранения энергии, новое уравнение (70) – закон сохранения информэнергии.
        Требуется установить физический смысл величин U, W и П, входящих в уравнения (69) и (70). Это позволит более детально познакомиться с существом явлений, определяемых этими уравнениями.

        Энергия. Для начала необходимо очень четко определить роль, которую играет энергия в методе Ченери-Кузнецова-Одума и новом уравнении (70).
        В методе Ченери-Кузнецова-Одума понятие энергии и уравнение (69) несут дополнительную смысловую нагрузку, связанную с необходимостью оценки различных технологических процессов. Энергия становится некоей условной характеристикой этих процессов.
        Действительно, надо отдавать себе ясный отчет в том, что продукт (система) не всегда несет в себе энергию, которая была затрачена на производство. В реальных условиях затраченная, например при литье или механической обработке, энергия содержится в продукте не в прямом, а в переносном, косвенном, трансформированном, условном смысле. Эта энергия в процессе производства лишь помогает придать продукту нужные потребительские свойства. Поэтому в действительности продукт сохраняет (несет в себе) не саму затраченную энергию, а именно эти полученные извне с помощью энергии потребительские свойства. Например, при литье, в процессе подвода (затраты) теплоты металл расплавляется и затем приобретает в форме необходимую конфигурацию. Но конечный продукт – отливка вовсе не сохраняет затраченную на расплавление металла теплоту, т.е. не остается навечно в жидком состоянии. В результате осуществления технологического процесса отливка фактически оказывается носителем не энергии (теплоты), а соответствующих конфигурации и других интересующих инженера полезных свойств.
        Таким образом, при оценке технологических процессов известное уравнение (69) призвано определять не только энергетические затраты, как в термодинамике (назовем соответствующие явления термодинамическими), но и потребительские свойства продукта (назовем соответствующие явления технологическими). Другими словами, в методе Ченери уравнение (69) характеризует искусственно расширенный класс явлений, включающий в себя как термодинамические, так и технологические явления.
        Однако выше уже отмечалось, что сама по себе энергия не в состоянии однозначно определить свойства персонала, продукта и технологии. Поэтому с целью устранения указанного недостатка было сформулировано новое уравнение (70), специально предназначенное для технологических оценок. Это уравнение лежит в основании методов расчета качества и эффективности. В нем энергия играет тоже условную, но принципиально иную, чем в методе Ченери, роль.

        Информэнергия. Причина того, что энергия не способна удовлетворительно выполнять возложенные на нее в методе Ченери дополнительные функции – служить характеристикой квалификации персонала и качества продукта, - выясняется при более глубоком сравнительном термодинамическом анализе уравнений (69) и (70).
        Ясно, что традиционное уравнение (69) относится к системе (продукту, объекту), которая способна общаться с окружающим миром (средой) только посредством теплоты, работы, электричества и т.д. Но теплота, работа, электричество – это самые простые формы движения материи, поэтому обсуждаемая система является наиболее простой, примитивной. Количественная сторона взаимодействия простой системы с окружающей средой оценивается энергией U.
        Уравнение (70) относится к системе, которая в состоянии общаться с окружающим миром также иными, более сложными способами: на нее могут оказывать влияние квалификация персонала, совершенство оборудования и т.д. Поэтому эта система является более совершенной, чем предыдущая, она должна быть более высоко организованной. И количественная сторона взаимодействия такой сложной системы с окружающей средой определяется уже не энергией U, а информэнергией W.
        Следовательно, информэнергия характеризует количественную сторону взаимодействия произвольной сложной системы с окружающим миром. При этом величина информэнергии значительно превышает величину энергии, ибо энергиал сложной системы обычно много больше единицы. Энергиал становится равным единице только в том единственном частном случае, когда рассматривается простая система. В этих условиях взаимодействие сводится к обмену теплотой, механической работой, электричеством и т.п., а новое уравнение (70) превращается в известное (69).
        Как видим,  при использовании уравнения (70) под системой в общем случае можно понимать любой объект – продукт, технологический процесс, завод, отрасль, персонал, общество, цивилизацию. Поведение такой системы может быть сколь угодно разнообразным и сложным; оно не обязано, как при использовании уравнения (69), сводиться только к обмену теплотой, работой, электричеством. Величина информэнергии сложной системы определяется либо путем умножения энергии U на среднее значение энергиала П, либо путем суммирования работ, умноженных на соответствующие энергиалы.
        Если система возникла в результате производственного процесса, как продукт определенной технологии, то ее информэнергия находится сравнительно просто с помощью уравнения (70) по известным значениям энергиалов и затраченных работ. Разумеется, для этого надо заранее установить энергиал каждой операции технологического процесса, а также уметь определять величину затраченной работы. Если же речь идет о такой сложной системе, как человек, общество и т.п., то задача существенно усложняется, ибо приходится принимать во внимание процессы научения, эволюции и т.д. (см. с. 147-168).
        Во всех случаях при определении информэнергии абсолютное значение величины W найти очень трудно. Много проще установить ее изменение dW. Для практических целей этого оказывается вполне достаточно. Аналогичная ситуация наблюдается в термодинамике при определении энергии U. Абсолютное значение величины U удается найти только для гипотетического частного случая, когда речь идет об идеальном газе. Во всех остальных случаях приходится довольствоваться определением изменений энергии dU.

        Энергиал. Дальнейший термодинамический анализ уравнений (69) и (70) позволяет установить физический смысл энергиала и обнаружить некоторые новые интересные свойства у энергии и информэнергии. С этой целью выражения, состоящие под знаками суммы, запишем следующим образом:
        dQi = PidEi ;                                     (71)
        dQui = ПidQi = ПidUi .                    (72)
        Равенство (71) расшифровывает работу dQi , согласно классической термодинамике, в виде произведения интенсиала (фактора интенсивности) Pi на изменение экстенсора (фактора экстенсивности) dEi , причем интенсиалами, как известно, служат абсолютная температура, давление, электрический и химический потенциалы и т.д., экстенсорами – энтропия, объем, хлектрический заряд, масса и т.п. Равенство (72) определяет так называемую информационную работу dQui , при этом dUi = dQi .
        Сравнение равенств (71) и (72) говорит о том, что в  интересующем нас сложном технологическом явлении, подчиняющемся уравнению (70), энергиал П и энергия U играют точно такую же роль, какую играют интенсиал Р и экстенсор Е в обычном простом термодинамическом явлении (тепловом, механическом, электрическом, химическом, кинетическом и т.д.), подчиняющемся традиционному уравнению типа (69). Отсюда величина П получила наименование энергиала, а U - энергиора.
        Отмеченное принципиальное сходство в структуре уравнений (69) и (70), (71) и (72), а также между энергиалом П и интенсиалом Р, энергией U и экстенсором Е не является случайностью. Оно с самого начала было положено в основу построения нового явления, описываемого уравнением (70).
        Действительно, новое технологическое явление (70) было найдено известными термодинамическими методами по особым правилам, аналогичным правилам выбора потоков и сил Онзагера. В частности, согласно этим правилам, произведение интенсиала на экстенсор должно иметь размерность энергии (Дж) [22, с.22; 23, с.235; 26, с.97]. По этой причине информэнергия, равная произведению энергиала на энергиор, измеряется в Джоулях и, следовательно, энергиал должен быть величиной безразмерной. Более подробно способ выбора нового явления описан в работах [30, 32].
        Согласно тем же термодинамическим правилам, явление, описываемое некоторыми сопряженными между собой интенсиалом и экстенсором, в принципе может иметь сложную физическую природу и быть в какой-то мере условным. Эта условность не отражается на возможности применения к нему известных основных законов термодинамики [23, с. 49, 231; 26, с. 99, 123].
        Обсуждаемое сложное технологическое явление, подчиняющееся уравнению (70), есть явление условное [30, с.44]. Степень и характер этой условности будет выясняться по мере расшифровки смысла величин U, W и П. С целью определения и уточнения конкретного содержания указанных величин надо прежде всего вспомнить наиболее характерные свойства интенсиалов и экстенсоров.
        Из термодинамики известно, что интенсиал представляет собой фактор интенсивности, он определяет активность, напряженность, интенсивность данной формы движения материи, а также служит движущей причиной (силой) переноса (изменения) экстенсора. Экстенсор переносится под действием разности интенсиалов. Например, электрический потенциал характеризует активность, напряженность, интенсивность электрической формы движения материи, электродвижущую силу, под действием разности потенциалов переносится электрический заряд.
        То же самое можно сказать о давлении и объеме. Аналогичная картина наблюдается в тепловых, химических, магнитных и других явлениях.
        Следовательно, энергиал П, будучи интенсиалом, представляет собой характеристику активности, напряженности, интенсивности некоего нового технологического явления, он служит движущей причиной переноса энергии, играющей роль экстенсора в этом явлении. Энергия переносится под действием разности энергиалов deltaП.
        Явление, описываемое уравнением (70), заключается в подводе к системе или отводе от нее энергии под действием разности энергиалов. Совершаемая при этом так называемая энергетическая работа (72) сопоставляется в уравнении (70) с изменением информэнергии. Система (продукт) считается носителем этой информэнергии. Но в действительности система оказывается носителем только тех свойств, которые определяются величиной энергиала П.
        В рассматриваемом новом технологическом явлении, подчиняющемуся уравнению (70), весьма замечательно то, что любые нужные свойства П сообщаются продукту посредством определенных энергетических затрат. Благодаря этому перед инженером открывается исключительно богатая перспективами возможность обсуждать процесс производства в энергетических терминах и применять к его анализу крайне эффективный аппарат термодинамики необратимых процессов. Именно в этом и заключается суть предлагаемого метода. Что же касается упомянутой условности изучаемых технологических явлений, то на количественных соотношениях она не отражается и поэтому для нас принципиального значения не имеет.

        Универсальный критерий качества. Полученные результаты (понятия простой и сложной системы, информэнеригя и закон ее сохранения, энергиал, энергиор и т.д.) служат фундаментом для дальнейших чрезвычайно важных и далеко идущих обобщений. Благодаря этим обобщениям удается расшифровать сущность основных понятий теории, пока еще не до конца выясненную, и установить особую и при том центральную роль энергиала во всех технологических явлениях.
        Для начала надо обратить внимание на тот факт, что энергиал представляет собой отношение двух характеристик, обладающих одинаковыми размерностями, т.е. [уравнение (70)]
        П = W/U .                            (73)
        Следовательно, энергиал есть величина безразмерная, или критерий подобия.
        Далее уместно вспомнить, что энергиал служит интенсиалом. В обобщенном плане обычный интенсиал (температура, давление, электрический и химический потенциалы и т.д.) характеризует специфические особенности (структуру, качество) термического, механического, электрического, химического и тому подобного поведения системы. Сама же система, способная только к такого рода поведению, является наиболее простой, примитивной, она находится на самой низкой ступени эволюционного развития. Поэтому интенсиал есть специфическая мера качества поведения предельно простой системы.
        В противоположность этому энергиал определяет структуру, качество поведения реальной сложной системы, находящейся на произвольном уровне эволюционного развития. При этом с помощью энергиала в единообразной, универсальной форме оценивается степень совершенства работ различного рода. Значит, энергиал есть универсальная мера качества поведения сложной системы.
        Это свойство энергиала можно очень хорошо пояснить, если с обобщенных позиций взглянуть на соотношение (73).
        Действительно, энергия, входящая в равенство (73), как уже отмечалось, с количественной стороны определяет возможности поведения любой простой системы. Поэтому энергия есть универсальная мера количества поведения системы, находящейся на начальном уровне эврлюции.
        Информэнергия характеризует количество поведения, которым располагает любая реальная система с произвольным уровнем сложности ее организации. Значит информэнергия – это универсальная мера количества поведения сложной системы, находящейся на любой ступени эволюционного развития.
        Следовательно, энергиал, равный отношению информэнергии к энергии, определяет уровень эволюционного развития поведения системы, степень совершенства этого поведения, рассматриваемого в сравнении с простой системой, у которой степень совершенства поведения равна единице (П = 1). В энергиал раз количество поведения сложной системы выше, чем количество поведения простой.
        Иными словами, энергиал, является предельно универсальным критерием подобия, который самым общим образом характеризует способ, структуру, качество поведения любой реальной системы. Это поведение определяется уровнем эволюционного развития системы и проявляется в ее взаимоотношениях с окружающим миром,  с другими системами [28, с.11].
        В нашем случае, если речь идет о производственно процессе, то энергиал характеризует квалификацию персонала, уровень развития технологии, совершенство взаимоотношений между персоналом, технологией и производимым продуктом, потребительские свойства продукции и т.д. В свою очередь, продуктом могут служить квалификация персонала, технологический процесс, организация производства и т.п.
        Как видим, при внимательном обобщенном рассмотрении проблемы энергиал раскрывает перед нами свои весьма замечательные свойства, которые можно выразить следующими словами: качество, ценность, совершенство, квалификация, способность, активность, творческий потенциал и т.д. Все эти слова в одинаковой мере справедливы для оценки продукта, технологии, организации производства, отрасли, экономики, человека, образования и т.п., они вполне поддаются обобщению в виде единого понятия качества, и, следовательно, технологическое явление с полным правом можно именовать явлением качества.
        Не может быть никаких сомнений в том, что именно такими свойствами должен обладать универсальный критерий качества, предназначенный для расчета литейной технологии. Возможность дать с помощью энергиала объективную числовую оценку качества персонала, технологии и продукта имеет исключительно важное теоретическое и практическое значение.

        Универсальные критерии эффективности. Качество продукта, например отливки, еще не является исчерпывающей характеристикой технологического процесса. При одном и том же достигнутом качестве расходы (затраты) рабочей силы, оборудования, материалов, энергии и т.д. могут быть самыми различными. Уровень этих затрат характеризует эффективность технологии.
        Чтобы иметь возможность достичь высокой эффективности, т.е. производить данный продукт с наименьшими затратами, необходимо прежде всего научиться давать объективную числовую оценку этой чрезвычайно важной характеристике технологического процесса. Соответствующие универсальные критерии эффективности могут быть найдены на основе идей термодинамики необратимых процессов.
        В общем случае в термодинамике различают покой и движение, состояния и изменения состояний, свойства и изменения этих свойств. В соответствии с этим необходимо и достаточно сформулировать всего два различного типа критериев, которые определяли бы эффективность достижения нужных состояний (свойств) и эффективность реализации нужных процессов изменения состояний (изменения свойств). В совокупности оба типа критериев должны дать исчерпывающую характеристику эффективности любого технологического процесса.
        Здесь мы ограничимся рассмотрением лишь самых простых критериев, представляющих собой отношение двух величин (параметров) одной и той же размерности. такого рода критерии именуются параметрическими. Кстати, энергиал – это тоже параметрический критерий. Параметрические критерии очень удобны для оперативного ввода в ЭВМ.
        Заметим, что, согласно теории подобия, любая комбинация критериев является критерием подобия. Поэтому из рассмотренных простейших критериев могут быть составлены и более сложные. Не исключены и другие варианты составления сложных критериев эффективности.
        В соответствии с методами термодинамики необратимых процессов первый тип критериев конструируется в виде отношения, числитель которого выражает некое идеальное, теоретически минимально необходимое, потребное свойство Стij , а знаменатель – реальное необходимое свойство Срij . Имеем [28, с.16].
        N1ij = Стij/Срij                            (74)
        Другой вариант первого типа критериев содержит в числителе реально необходимое свойство Срij , а в знаменателе – фактически затраченное, имеющееся в наличии свойство Снij. Получаем
        N2ij = Срij/Снij                            (75)
        Нетрудно видеть, что произведение обоих этих критериев представляет собой некий третий критерий, дающий определенную суммарную оценку эффективности, т.е.
        N3ij = N1ij N2ij = (Стij Срij)/( Срij Снij) = Стij/Снij        (76)
        Перечисленные критерии первого типа определяют состояния (свойства) продукта (системы).
        Критерии второго типа должны характеризовать потери свойств в процессах переноса. Эти критерии могут быть получены в виде отношения двух одинаковых свойств на выходе из системы (Свыхij) и на входе в нее (Свхij). Находим [27, с.95; 29, с.37]
        N4ij = Свыхij/Свхij = (Свхij - deltaСij)/Свхij = 1 – (deltaСij/Свхij)        (77)
где deltaСij – потери данного свойства в системе или соответствующем звене технологической цепи; deltaСij = Свхij - Свыхij .
    Критерии (74) – (77) составляются для каждого j-го существенного свойства и для каждого i–го звена технологического процесса. Под С в общем случае можно понимать самые разнообразные свойства системы. В частности, это может быть качество (энергиал), информэнергия, энергия, время, масса, температура, размер, цвет, запах и т.д. Благодаря этому критерии (коэффициенты) N характеризуют самые различные стороны эффективности использования персонала, оборудования и материалов, а также степень совершенства технологии, организации производства, системы управления производством и т.п.
        Наиболее совершенным считается процесс, обеспечивающий заданное качество продукта при наивысших значениях критериев эффективности. В каждом конкретном случае степень важности тех или иных свойств продукта, тех или иных критериев эффективности учитывается путем введения смысловых значений понятия качества (с.165).
        Таким образом, если под качеством продукта, например отливки, понимаются какие-то его абсолютные свойства, то под эффективностью технологического процесса разумеются свойства, рассматриваемые в сравнении с заданными нормативными, минимально или максимально возможными, начальными или конечными свойствами. В результате с помощью критериев эффективности исчерпывающе характеризуются приобретения и потери свойств в процессах производства и эксплуатации продукта, а также сравнительный уровень затрат квалифицированного труда, оборудования, материалов, энергии и т.д. Возможность такой оценки имеет исключительно важное теоретическое и практическое значение. В совокупности критерии качества и эффективности однозначно и полностью определяют все стороны любого производственного процесса.

        Примечание.

        Далее в главе VII следуют конкретные практические расчеты применительно к литейным процессам:
        3. Уравнения и методы расчета качества кокиля и отливки..................109
        4. Примеры расчетов качества кокиля.....................................................119
        5. Примеры расчетов качества отливки...................................................135
        6. Расчет квалификации литейщика........................................................147
        7. Применение ЭВМ....................................................................................168

        Литература.

        4. Афанасьев В.Г., Кузнецов П.Г. Некоторые вопросы управления научно-техническим прогрессом. – В кн.: Научное управление обществом, вып. 4, М., Мысль, 1970.
        25. Вейник А.И. Кокиль. Минск, Наука и техника. 1972. 352 с.
        26. Вейник А.И. Термодинамическая пара. Минск, Наука и техника. 1973. 384 с.
        27. Вейник А.И. Пути повышения и методы расчета эффективности производства и качества отливки. – В кн.: Пути повышения качества деталей, изготавливаемых литьем под давлением. Под ред. Ю.Ф. Игнатенко. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания по литью под давлением в г. Ворошиловграде 12-14 октября 1976 г. М., НТО МАШПРОМ, 1976, с. 85-97.
        28. Вейник А.И. Информационная теория эффективности и качества в литейном производстве. – В кн.: Прогрессивные процессы в литейном производстве. Под ред. А.К. Машкова. Новосибирский инженерно-строительный институт. Новосибирск, 1977, с. 9-17.
        29. Вейник А.И. Метод расчета эффективности литейной технологии и качества отливки. – В кн.: Пути совершенствования литейных процессов и повышения качества литья в республике. Тезисы докладов республиканской межотраслевой конференции литейщиков в г. Каунасе 23-24 ноября 1978 г., ч. 1. Каунас, НТО МАШПРОМ Литовской ССР, 1978, с. 33-38.
        30. Вейник А.И. Новый метод определения количества и ценности информации при расчетах на ЭВМ литейной технологии. – В кн.: Пути совершенствования литейных процессов и повышения качества литья в республике. Тезисы докладов республиканской межотраслевой конференции литейщиков в г. Каунасе 23-24 ноября 1978 г., ч. 1. Каунас, НТО МАШПРОМ Литовской ССР, 1978, с. 39-61.
        31. Вейник А.И. О проектировании технологии литья. – В кн.: Прогрессивные технологические процессы заготовительного производства. Под ред. А.К. Машкова. Новосибирский инженерно-строительный институт. Новосибирск, 1978, с. 3-15.
        32. Вейник А.И. Принципы автоматического проектирования на ЭВМ литейной технологии. – В кн.: Пути совершенствования литейных процессов и повышения качества литья в республике. Тезисы докладов республиканской межотраслевой конференции литейщиков в г. Каунасе 23-24 ноября 1978 г., ч. 1. Каунас, НТО МАШПРОМ Литовской ССР, 1978, с. 3-32.
        33. Вейник А.И., Шарипова М.К. Информационная оценка различных технологий литья. – В кн.: Прогрессивные процессы в литейном производстве. Под ред. А.К. Машкова. Новосибирский инженерно-строительный институт. Новосибирск, 1977, с. 18-24.
        152. Ченери Х.Б. Выведение функции процесса и производственной функции на основе инженерных данных. – В кн.: Исследования структуры американской экономики. Под ред. В. Леонтьева. Пер. с англ. М., ГСИ, 1958, с. 337-368.
        177. Odum H.T. Enwironment, Power and Society. N.Y., 1971.