Унификация и стандартизация в живой природе

Н.В. СЕЛЕЗНЕВА

«СИСТЕМНО-КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

В ИЗУЧЕНИИ ОСНОВ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Учебное пособие для студентов,

обучающихся по направлению

27.04.01 «Стандартизация и метрология»

Магистерская программа

«Метрологическое обеспечение испытаний, диагностики

и инновационных технологий»

Москва, 2016

АННОТАЦИЯ

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки магистров 27.04.01 «Стандартизация и метрология», для углубленного изучения теоретического материала дисциплины «Системные исследования в метрологии и стандартизации».

В пособии приведена методика системно-кибернетического подхода к изучению основ стандартизации. Рассмотрены особенности унификации и стандартизации в живой природе, которая служит неисчерпаемым источником технического творчества. Изложены основные понятия и необходимые теоретические сведения о целях, задачах, аспектах и принципах стандартизации. Даны этапы обработки информации в процессе стандартизации. Представлены структурные модели системной, комплексной и адаптивной стандартизации.

Автор:

профессор, д.т.н. Селезнева Наталия Васильевна

Научный редактор:

профессор, д.т.н. Фирстов Владимир Григорьевич

Оглавление

Проблемы стандартизации

Стандартизация выполняет организующую и регулирующую функции на всех этапах жизненного цикла изделий, то есть является неотъемлемой частью производственных процессов. Однако в силу диалектики стандартизация, также как и унификация, оказывает противоречивое влияние на развитие техники. С одной стороны, она обеспечивает сокращение затрат на изготовление изделий, их ремонт и обслуживание. Но в то же время вследствие жесткой регламентации стандартизация является ограничителем, а в отдельных случаях тормозом научно-технического прогресса. Из гаранта повышения качества продукции и экономичности производства она превратилась в отдельных случаях в тормоз научно-технического прогресса. С переходом на новые экономические отношения в нашей стране существенно повышается приоритет потребителей продукции, противоречия стандартизации еще более усугубляются.

Для устранения или уменьшения негативного влияния стандартизации осуществляются периодические пересмотры стандартов, что связано с потерями времени и значительными расходами, но главное – не обеспечивает достаточной эффективности стандартов. В результате возникает проблема – как сохранить прогрессивные функции стандартизации в условиях, когда наука, техника и экономика претерпевают интенсивное развитие. Необходимо вывести стандартизацию из догматических рамок на самоадаптивную основу, чутко реагирующую на изменения условий производства и потребительского спроса.

В настоящее время изучаются закономерности стандартизации с использованием всего арсенала современных методов исследований, на которых базируется развитие науки и техники, в том числе теории информации, системотехники и кибернетики. Идет поиск оптимальной организации системы стандартизации, способов обеспечения гибкости и саморазвития стандартов в зависимости от изменения технического уровня выпускаемых изделий, достижений науки и перспектив научно-технического прогресса.

В данной работе основы стандартизации рассматриваются с применением системно-кибернетического подхода. Наука кибернетика изучает процессы управления в технических и биологических системах, исследует общие закономерности в получении, передаче и обработке информации, выявляет особенности функционирования органов чувств, мозга и других биологических структур, которые могут быть использованы в технике. Высокая эффективность кибернетического подхода к изучению адаптивной стандартизации обусловлена тем, что «инженерные решения» живой природы в этой области прошли испытания в течение миллионов лет эволюционного развития и выжили благодаря самообучению, адаптации и самосовершенствованию.

Унификация и стандартизация в живой природе

При изучении живой природы было обнаружено ее удивительное свойство: все функциональные элементы организмов и их взаимосвязи обладают высокой степенью унификации. Действительно, все великое многообразие животного и растительного мира “построено” всего из 20 видов стандартных “кирпичиков” – аминокислот. Все организмы от одноклеточных до человека включительно строятся по единой унифицированной модели, каждый компонент которой воспроизводит определенную жизненно важную функцию. “Нормативно-техническая документация” на изготовление организма хранится и передается из поколения в поколение в универсальной для всех живых систем форме: в виде цепочек ДНК. Унифицированными являются биохимические процессы “производства” белка в клетках, формирования состава и структуры функциональных органов, процессы развития и размножения.

Особенное единообразие проявляется в биологических информационно-управляющих структурах. Все животные – от гидры до человека – используют одинаковые по устройству и принципу действия измерительные преобразователи (механорецепторы) и элементы, осуществляющие обработку, хранение и передачу информации (нейроны). Все позвоночные животные имеют “типовой набор” измерительных органов (зрение, слух, обоняние и др.). Внешние воздействия различной физической природы, воспринимаемые органами чувств, преобразуются в единый для организма частотно-импульсный код. Существуют определенные нормы и правила в формах и способах получения, преобразования, передачи и обработки информации как внутри клеток и организмов, так и в сообществах; одни из них распространяются на отдельные виды животных, другие – на целые классы.

Нарушение биологических норм и правил взаимодействий на уровне клеток, внутри организма или сообщества ведет к возникновению функциональных нарушений и как следствие – к гибели животных. Этим природа тщательно охраняет животный мир от возможных нарушений, искажений и смешиваний. Например, каждый вид животных при воспроизведении защищается от случайной гибридизации множеством разных барьеров: внешними отличительными признаками, окраской, голосом-песней, запахом, поведением и т.п. Животные одного вида используют строго определенную систему паролей: цепь следующих друг за другом взаимных “вопросов-ответов”. Нарушение их очередности, пропуск одного звена в длинной цепи паролей исключает возможность их объединения.

Таким образом, стандартизация и унификация не являются прерогативой технического производства, они также жизненно необходимы для существования живой материи. Это объясняется тем, что в живой природе, как и в технике, осуществляется массовое производство живых систем (белков, клеток, организмов), которые должны обладать строго определенными составом, структурой, характеристиками и функциональными свойствами, а также полной взаимозаменяемостью.

В отличие от техники в живой природе, несмотря на строгий контроль за выполнением требований законов биологической стандартизации, осуществляется быстрая адаптация живых систем к конкретным условиям существования за счет изменений их состава, структуры и функций. Это означает, что в живой природе существуют адаптивные механизмы, которые отслеживают изменения условий существования и оперативно изменяют биологические стандарты. Эти механизмы отрабатывались и проверялись в процессе естественного отбора в течение многих миллионов лет.

Познание принципов стандартизации в живой природе и их заимствование в технику позволит развивать и совершенствовать приборостроение на основе адаптивной стандартизации.