Текст книги "Занимательная стандартизация"
Автор книги: Вадим Белоусов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)
Вадим Михайлович Белоусов
Занимательная стандартизация
1. ФРЕГАТЫ НА КОНВЕЙЕРЕ
Загадки пирамиды
Мы привыкли к тому, что лампочка всегда легко вворачивается в патрон, карандаш исправно входит в точилку, нитка – в игольное ушко. А вдруг однажды с вещами случится неладное: патрон окажется больше лампы, а карандаш намертво заклинится в машинке?
Не случится? Правильно. Еще тысячи лет назад люди начали заботиться о том, чтобы самые различные вещи подходили друг к другу…
Все вы не раз слышали о величайшем памятнике древнеегипетской культуры – пирамиде Хеопса в Гизе. В течение тысячелетий человечество не знало ни одного сооружения, которое по своей грандиозности могло бы сравниться с ней. Даже в наши дни ее высота – 146,5 метра – заставляет призадуматься искушенного инженера-строителя. Но еще большее изумление вызывает невероятная «живучесть» пирамиды.
Пять тысяч лет пески и знойный ветер пустыни лизали ее седые камни. Рушились и создавались государства, приходили и уходили завоеватели, – и только величественная пирамида все так же незыблемо вздымается над окрестностями. Как же удалось древним зодчим создать столь гигантское сооружение, снабдив его невероятным запасом прочности?
Разгадка этой тайны в том, что египтяне использовали для строительства пирамид каменные блоки одного образца – строго определенной формы и размеров. Причем эти блоки подгонялись так тщательно, что между ними невозможно было просунуть даже иголку. И это при весе каждого блока до 30 тонн!
Человеку, сколько-нибудь знакомому со строительством, сразу становится понятно, что одинаковые блоки сообщили пирамиде равнопрочность. Ни один из ее блоков не оказался слабым, не развалился, вызвав поломку других элементов пирамиды. Пирамида, состоящая из точно подогнанных, равнопрочных блоков была едва ли не такой же несокрушимой, как монолитный камень. Именно эта несокрушимость и позволила ей простоять тысячелетия.
Перенесемся теперь из Древнего Египта в Венецию эпохи Возрождения. Перед нами узкий прямой канал. Видите корабельные детали, разложенные по его берегам? Похоже, что большой корабль вошел в канал с моря и, как усталый человек, которому не терпится скорее лечь в постель, шел вдоль него, снимая на ходу «одежду». Вот лежат корабельные мачты, за ними такелаж, пушки. Чем дальше, тем все более крупные детали попадаются на глаза. Но где же корабельная спальня? Какая она? Наверное, очень большая. Мы доходим до самого конца канала. Но вместо спальни находим корабельную колыбель – верфь. Оказывается, наш корабль вовсе не раздевался, он только что появился на свет. Его остов, еще очень мало похожий на настоящее судно, стоял, вплотную прижавшись к набережной, а бородатые корабельные плотники хлопотали над ним, прилаживая мощные деревянные брусья и перегородки. Так вот почему канал не имел перил! Каждую минуту кто-нибудь из плотников переходил с берега на корабль – то за топором, то за молотком. Если бы здесь были перила, пришлось бы перелезать через них или перепрыгивать, что, конечно, неудобно. Поэтому перила и не построили.
Тем временем плотники приладили последний брус. Старший из них что-то прокричал, и все рабочие высыпали на берег. Ухватившись за крепкие пеньковые канаты, они поволокли корпус корабля дальше, туда, где лежали корабельные мачты. Дружно подняли одну из них и понесли на корабль. После того как они ее укрепят, его продвинут дальше, так он и будет двигаться по каналу, обрастая такелажем. В самом конце «конвейера» на него погрузят пушки, ядра, порох, запасы продовольствия и пресной воды. Здесь же на его борт взойдет команда. Взовьется флаг – и новый корабль уйдет в открытое море навстречу ветрам и опасностям. Не успеет он пройти сотню миль, как по тому же «конвейеру» пойдет новый корабль. Его быстро соберут из стандартных деталей. Эскадра таких кораблей будет представлять несокрушимую силу, потому что и скорость хода, и дальность полета ядер будет у них одинаковая. Венецианские суда одним бортовым залпом могут уничтожить врага.
А если бы эскадра состояла из нестандартных кораблей, построенных каждый по-своему? Тогда налетевший ветер погнал бы одни суда быстрее, другие медленнее. И вот их строй нарушается. Оставшиеся становятся легкой добычей для врага. Ведь их пушки тоже нестандартные, дальность стрельбы у них разная, многие ядра не долетают до цели, другие, наоборот, перелетают. А пока пушкари перезаряжают орудия, враг приближается и наносит удар. Но с кораблями Венеции, построенными по единому образцу, такого не случалось. Недаром она долгое время считалась «владычицей морей».
Прошло время, Венецианская республика утратила свое морское могущество. Сейчас она для нас – город прекрасных каналов, певцов-гондольеров и веселых карнавалов. Новая слава города больше по душе жителям. Но не забывают они и о своих первых в истории человечества «корабельных конвейерах».
Однако не одни венецианцы были такими изобретательными. В 1694 году, начав подготовку к своему знаменитому Азовскому походу, Петр I решил построить флот из 22 галер. Образец галеры был доставлен в село Преображенское под Москвой. Там по нему сделали детали, по которым на верфи в Воронеже была собрана вся «Азовская флотилия». Царь Петр не ограничился постройкой «образцового» флота. Надо сказать, что русская артиллерия состояла тогда из разнокалиберных орудий. Бывало так, что в самый разгар битвы, когда неприятель переходил в атаку, русским пушкарям нечем было его встретить. Их пушки беспомощно смотрели на врага, потому что ядра, которые привезли обозники, оказывались неподходящего калибра. Поэтому Петр I решил делать орудия только трех образцов – гаубицы, мортиры и пушки. Их калибры тоже стали единообразными. Перебои с боеприпасами прекратились. Русская армия стала боеспособнее. Это позволило Петру I успешно закончить войну за выход на Балтийское побережье. Как видите, уже много-много лет назад люди поняли, что некоторые вещи следует делать стандартными – будь то детали кораблей, луки или мортиры.
Комитет по образцам
А что же в наше время?
Еще в 1927 году Совет Народных Комиссаров СССР утвердил положение о Комитете по «образцам», а точнее, о Комитете по стандартизации. В сущности, образец и стандарт – это одно и то же, только первое слово русское, а второе английское. От слова «стандарт» произошло слово «стандартизация». Что же это такое? Ученые и инженеры многих стран долго искали ответ на этот вопрос. Каждый предлагал свое определение стандартизации. Но все они были или очень уж расплывчатыми, или запутанными. Поэтому все формулировки отклонялись. Только сравнительно недавно им удалось договориться. Стандартизация, решили они, это процесс установления и применения правил.
Но ведь устанавливать правила можно абсолютно везде – и в технике, и в медицине, и даже в спорте.
Возьмите коробку конфет, футбольный мяч или велосипед – везде вы увидите буквы ГОСТ и цифры.
Значит, стандартизация всеобъемлюща? Совершенно верно. Этим-то она и интересна. Этим и сложна. Тогда как же в одной книге рассказать о том, как она используется во всех областях человеческой деятельности? А вот как. Мы выберем в стандартизации самое главное, самое интересное. Чтобы не ошибиться, воспользуемся одним очень простым и надежным способом.
Каждая наука, каждая отрасль промышленности имеет, как правило, свой журнал. Если вы захотите узнать, какие вопросы изучает экономика, возьмите «Вопросы экономики», а если вас заинтересовало строительство, к вашим услугам «Строительство и архитектура». Открыв последнюю страницу журнала, вы увидите оглавление. Прочтите названия его разделов. Они-то и есть те основные темы, которыми занимается интересующая вас наука или отрасль промышленности. Главный журнал по стандартизации – «Стандарты и качество». Основной его раздел называется так: «Стандартизация, унификация, агрегатирование», Следующие разделы посвящены качеству продукции, ее испытаниям, информации, классификации и кодированию, зарубежной стандартизации. Вот об этих главных вопросах и пойдет речь в нашей книге. Звучат они, правда, немного скучновато. Но не торопитесь с выводами. За внешне неинтересными словами скрывается масса увлекательного. В этом вы убедитесь, прочитав книгу до конца.
Однако вернемся к оглавлению. Его разделы – укрупненные. Это значит, что в них вошли более мелкие подразделы. Особенно их много там, где говорится о качестве продукции.
Поговорить обо всем подробно мы, к сожалению, не успеем, а вот о том, как стандарт влияет на красоту вещей, и о том, как он заботится о нашей безопасности, расскажем подробно. Потому что это очень важные вопросы. И, конечно же, мы постараемся заглянуть в будущее, в мир завтрашней техники, посмотреть: нужна ли там будет стандартизация?
А теперь познакомимся со стандартизатором, человеком, главная задача которого – создавать стандарты, чтобы все промышленные изделия создавались по образцам.
Вот он сидит за своим письменным столом, отбирая какие-то листки размером поменьше школьной тетрадки. На каждом из них крупными буквами написано: ГОСТ. Это значит – государственный стандарт.
А вот его точное определение: «Стандарт есть результат конкретной работы по стандартизации, выполненной на основе достижений науки, техники и практического опыта и утвержденный компетентной организацией».
В нем строго оговорено, какими должны быть самые различные вещи – от утюга до автомобиля. Понятно, что в одном и том же ГОСТе не напишешь и об утюгах, и об автомобилях. Поэтому на каждую вещь существует стандарт. Да и сами стандарты тоже разные. Самый главный из них – ГОСТ, он обязателен для всей страны. А есть еще стандарты союзных республик, отраслей промышленности и даже отдельных предприятий. Несоблюдение требований стандарта преследуется законом.
Не простое это дело – создать ГОСТ. Последние несколько дней стандартизатор не досыпал, чтобы успеть закончить работу вовремя. Зато как приятно, когда она успешно завершена. Стандартизатор откинулся на стуле, слегка прикрыл глаза… и представил себе десятки заводов, взметнувшийся ввысь лес труб, затейливо переплетенную паутину подземных путей. Теперь тысячи работающих здесь людей должны будут строго соблюдать требования нового ГОСТа, созданного здесь, за этим столом.
Резкий телефонный звонок заставил стандартизатора вздрогнуть.
– Что вы наделали, – зазвучал в трубке незнакомый голос, – прислали на наш завод новый ГОСТ, а старый куда девать? Теперь у нас сразу два ГОСТа, по какому работать?!
Не успел стандартизатор ответить, как в его кабинет с шумом ввалился толстый мужчина и раздраженно швырнул на стол толстую папку, из которой торчал уголок ГОСТа.
– Возмутительно, – прохрипел он. – Я как главный экономист заявляю, что ваш ГОСТ никуда не годится, машины, которые мы начали делать по нему, убыточны, их производство обходится заводу слишком дорого…
– Разрешите… – Между толстяком и стандартизатором протиснулся невесть откуда взявшийся почтальон. – Вам телеграммочка.
Стандартизатор мельком взглянул на нее:
«МАШИНЫ, СДЕЛАННЫЕ ПО НОВОМУ СТАНДАРТУ, НЕ СООТВЕТСТВУЮТ СОВРЕМЕННОМУ ТЕХНИЧЕСКОМУ УРОВНЮ».
Стандартизатор схватился за голову и… проснулся.
– Надо же, какой нелепый сон, – удивился он.
Ведь прежде чем была начата разработка ГОСТа, целая группа стандартизаторов изучила гору разных материалов – иностранных патентов, отечественных авторских свидетельств, – чтобы выяснить, какие машины можно сегодня считать передовыми. Потом они составили «черновик» ГОСТа, его первую редакцию и разослали ее на заводы и фабрики, чтобы узнать, одобрят их проект или нет. А кроме того, там было сказано, с какого момента новый стандарт вступит в силу, а старый будет отменен. Тогда же был проведен точнейший экономический расчет, который показал, что машины, которые будут делать по новому ГОСТу, выгодны.
Вот почему мимолетный сон, вызванный сильным переутомлением, показался стандартизатору таким нелепым.
Но если даже в стандарт вкралась какая-то ошибка, ее обязательно обнаружат, потому что «черновой» стандарт проходит долгий путь проверки и согласований, прежде чем его утвердят и он станет полноправным стандартом.
Этот путь в нашей стране занимает 27 месяцев, а, например, в Индии и того больше – 71 месяц. Все, конечно, понимают, что это долго, но слишком уж серьезное и ответственное дело – разработка стандарта. Здесь ошибаться нельзя. Вот почему в течение почти двух с половиной лет стандартизаторы проверяют и проверяют каждую букву ГОСТа, ведь это буква технического закона.
Поэтому же на каждом ГОСТе стоит надпись: «Перепечатка запрещена». Это делается для того, чтобы кто-нибудь случайно не исказил его содержание при переиздании. Однако даже самый распрекрасный стандарт со временем устаревает. Именно так получилось на заводах искусственных кож. Они выпускали тонкие кожи, в то время как понадобились толстые. Портфели и сумки, сшитые из тонкой кожи, получались неряшливыми, плохо держали форму. Поставишь такой портфель на пол, смотришь, а это уже не портфель, а расползшийся неряшливый блин. И ничего нельзя было сделать с бракоделами. Впрочем, если бы вы их так назвали, они бы очень обиделись.
– Позвольте, – воскликнули бы они, – ведь мы выпускаем материал строго по ГОСТу!
Что же, формально они правы.
Вот почему стандартизаторы должны не только издавать новые ГОСТы, но и вовремя обновлять старые, а их в стране немало – свыше 15 тысяч!
Ступни, локти и эталоны
В один прекрасный день франкский король Карл Великий утвердил новую единицу измерения – длину своей ступни. Так появился королевский фут («фут» по-английски – нога). На Руси вопросы измерений решались не менее просто, с той лишь разницей, что эталоном для наших предков служили не нижние, а верхние конечности. Сейчас немногие знают, что пядь – это расстояние между большим и указательным пальцем, а сажень – между концами средних пальцев рук, разведенных в стороны на ширине плеч. Несмотря на кажущуюся примитивность, эти меры вполне устраивали наших предков. Сегодня отклонение в точности измерений могло бы привести к весьма неприятным последствиям.
К примеру, мастер считает, что его штангенциркуль «точнейший». Ну, а если он далеко не безупречен, если дает неверные показания? Тогда брак останется скрытым?
В самом деле, есть ли гарантия, что заводской инструмент дает верные показания? Есть. Ее дают научно-исследовательские институты, которые обеспечивают правильность и единство измерений по всей стране. Один из главнейших таких институтов расположен в Ленинграде. Это Институт метрологии, бывшая Палата мер и весов. Когда-то здесь работал великий русский ученый Д. И. Менделеев. В память о его открытиях на одной из стен института изображена периодическая система элементов.
В институте метрологии хранятся образцы самых различных мер – килограмма, метра и других. Эти образцы называются эталонами. Где бы ни изготавливались линейки или штангенциркули, они должны соответствовать эталону. Поэтому штангенциркули во всех уголках страны дают одинаковые показания. Правда, приборы во время работы изнашиваются, начинают «врать». Но это не страшно, потому что на каждом заводе есть контрольный, хорошо проверенный прибор. Этот прибор периодически возят на проверку в институт метрологии, где его показания сравнивают с показаниями постоянного эталона.
Так что, если мастер сказал, что его инструмент работает отлично, значит он его недавно проверял. И следовательно, теперь брак не останется незамеченным.
Как же выглядит сам эталон метра? Раньше это был стержень из драгоценного металла платины с примесью иридия. Расстояние между нанесенными на него штрихами равнялось метру. Однако штрихи, как бы искусно они ни были сделаны, тоже имеют какую-то ширину. Пусть небольшую, но имеют, значит точность чуть-чуть нарушалась. Если раньше с этим еще можно было мириться, то сегодня уже нет. Ведь ошибка в скорости космического корабля, идущего к Марсу, всего лишь на 1 метр в секунду приведет к его отклонению от курса более чем на 100 000 километров! Ни много, ни мало – почти на треть расстояния от Земли до Луны. Поэтому ученые избрали новый эталон метра – длину волны, излучаемой атомом элемента криптона. Эталон – это не что иное, как стандарт на меру длины. Поэтому и метрология – это раздел стандартизации.
2. ДОЛОЙ РАЗНОБОЙ
Трактор из велосипеда
Что общего между холодильником и мотоциклом? На первый взгляд такой вопрос кажется нелепым. Ничего общего, ответит уверенно любой из вас. Но… не будем спешить. Разберем мотоцикл, а потом и холодильник. Свалим их детали в кучу и хорошенько перемешаем. Ну-ка попробуйте теперь сказать, от чего этот винт или вот эта втулка? Внешне они ничем не отличаются. Тот же самый металл, одинаковые размеры. Какая же из втулок мотоциклетная? Не ломайте голову. Отличить их вам не удастся. В этом как раз и есть то общее между мотоциклом и холодильником, что вы уверенно отрицали. В любой паре машин можно без труда найти десятки одинаковых деталей – планок, кронштейнов или шестеренок. Поэтому можно с полным правом говорить о сходстве самолета и трактора, мясорубки и велосипеда. Но это случайные совпадения. А нельзя ли детальки и детали, из которых состоят машины, сделать одинаковыми сознательно? Тогда, взяв, скажем, велосипед с моторчиком, мы сможем разобрать его и тут же сделать бензопилу или двигатель для лодки. Пока что о таком можно прочитать только в фантастических романах.
А сегодня наша промышленность выпускает сотни тысяч самых разных деталей. Посмотрите на нашу холодильно-мотоциклетую смесь. Из двухсот килограммов деталей мы сумели найти всего лишь четыре – пять одинаковых пар. Все остальные разные. Но это опять-таки на первый взгляд. Если посмотреть внимательно, то окажется, что многие детали очень похожи друг на друга. У одной есть небольшой выступ, а у другой нет. Вот и вся разница.
А разве нельзя было эту деталь сделать без выступа? Можно. И другие детали после небольшой переделки тоже можно сделать одинаковыми. Вот тогда-то появится реальная возможность сделать из одной вещи другую.
Сейчас наши ученые и инженеры проводят большие работы по приданию «похожести» самым непохожим деталям. Эти работы называются унификацией. Унификация сокращает число выпускаемых типов продукции до разумного минимума, устраняет ее ненужное разнообразие.
Не так давно в народном хозяйстве использовались 80 тысяч различных зубчатых колес. Их ставили в тепловозы, автомобили, станки. Конечно, найти пару одинаковых шестеренок здесь было почти невозможно. А нужны ли все эти 80 тысяч?
Задумались инженеры. Ведь очень многие шестерни почти не отличались друг от друга. И решили – не нужны. Количество типов «зубчаток» сократили в 20 раз! Всего их осталось 4 тысячи. Теперь они гораздо чаще стали встречаться в тех же самых тепловозах и станках. Значит, мы сделали шаг к осуществлению фантастической мечты о создании из одной и той же вещи десятков других.
И это не все. Оказалось, что унификация «зубчаток» дала экономию в 30 миллионов рублей! За счет чего? Об этом вы прочитаете чуть ниже.
А сколько удалось сэкономить первосортного металла! Из него можно изготовить столько «запорожцев», что, если поставить их колонной вплотную друг к другу, эта колонна протянется от Ленинграда до Пушкина – на целых 25 километров!
Когда решается вопрос, какие детали изъять, а какие оставить, инженеры всегда оставляют лучшие.
Кто не знает, что такое пробка от бензобака? Она есть у каждого автомобиля и трактора. Деталь вроде бы «ерундовая». Но оказывается, от того, хорошо ли пробка защищает бак от пыли, зависит долговечность двигателя. Ведь, попав в бак, пыль идет дальше – в мотор, и он быстрее выходит из строя. Дело осложнялось еще и тем, что закрыть бак «наглухо» нельзя, ведь тогда он поведет себя точно так же, как перевернутая трубка с водой, один конец которой закрыт пальцем. Топливо из бака, как и вода из трубки, не прольется.
Поэтому надо оставить в пробке отверстие, но такое, чтобы оно, пропуская воздух, задерживало пыль.
Четыре тракторных завода страны – Липецкий, Волгоградский, Минский и Харьковский – выпускали разные пробки. Все они, кроме «харьковской», были тяжелы, дороги и пропускали пыль. Спрашивается, какой смысл делать пробки четырех видов? Никакого. Вот инженеры и решили, что лучше всего их унифицировать. Вместо четырех пробок выпускать одну – «харьковскую». Тем более, что за счет этого можно будет экономить ежегодно 500 тонн металла… на одних пробках.
Это пришлось по душе и трактористам. Пробка – такая вещь, что ее недолго и потерять. Сунул куда-нибудь, пока бак заправляется топливом, и забыл. И нет пробки. А пойдешь на склад, там предложат «липецкую» пробку, в то время как нужна «харьковская», или наоборот. Унифицированные же пробки все одинаковы. Так шаг за шагом мы приближаемся к такому времени, когда не только пробки, но и все другие детали одних машин будут подходить к другим. Когда, разобрав машину, можно будет собрать из нее другую, совершенно на нее непохожую, причем не из специально изготовленных для этого агрегатов, а из самых обыкновенных деталей.
Вспомним «зубчатки», о которых мы говорили. Допустим, стране нужно было 10 миллионов зубчаток. Мы сократили число их типов или партий. Но ведь нам все равно нужны те же 10 миллионов. Значит, поскольку самих партий стало меньше, количество «зубчаток» в каждой партии выросло. Теперь вместо 100 «зубчаток» мы изготовим 100 тысяч.
Чтобы сделать всего 100 деталей, даже старенький станок жалко покупать. Другое дело – 100 тысяч! Теперь мы приобретаем современнейшую автоматическую линию с программным управлением, и она будет каждую минуту «выдавать» несколько новеньких шестеренок, над которыми старый станок трудился бы полдня.
Вот в этом-то и заключен главный смысл унификации. Она открывает возможность перехода от мелкосерийного, иногда даже полукустарного производства к массовому. Новейшие автоматические и поточные линии не любят работать «по мелочам». Им подавай огромные заказы, а унификация – один из разделов стандартизации – как раз и предоставляет им такую возможность.
