Закон прогрессивной эволюции ТС

Рассмотренный в предыдущем разделе закон стадийного развития ТС, связанный с поэтапной передачей техническим средствам фундаментальных трудовых функций, отражает наиболее крупные революционные изменения в истории развития машин и других технических систем. В результате таких изменений происходит переход на новую стадию развития. В связи с этим возникает вопрос, как идут исторические изменения ТС в пределах одной стадии сразу после перехода на эту стадию. Такие изменения происходят согласно закону прогрессивной эволюции технических систем.

В разработке гипотезы о законе прогрессивной эволюции активное участие принял профессор Кудрин Б.И. В основу разработки были положены работы по законам и закономерностям эволюции живых организмов и анализ истории развития самых различных ТС, начиная от орудий каменного века, судовых якорей, транспортных колёс и кончая токарными станками, насосами, лесозаготовительной техникой и т.д. В соответствии с законом прогрессивной эволюции “выживают” в конкурентной борьбе те ТС, которые имеют лучшие показатели конкурентоспособности. Действие этого закона можно проиллюстрировать простым примером (рис. 6). Пусть в момент времени t1 в пространстве координат “Качество Q” и “Стоимость С” появилась ТС 1, которая имеет интегральное качество Q1 и стоимость С1. Затем в момент времени t2 на рынке появились две технические системы ТС2 и ТС3, которые при постоянном качестве Q1 имеют, соответственно, эквивалентные стоимости С2 > C1 и С3 < С1. Не нужно быть пророком, чтобы предположить, что через некоторое время на рынке останется ТС3, поскольку при одинаковом качестве Q1 эта ТС3 имеет меньшую стоимость. Далее, в момент времени t3 на рынке появились две технические системы ТС4 и ТС5, которые при постоянной стоимости С3 имеют, соответственно, разные уровни качества Q4 < Q1 и Q5 > Q1. И в этом случае результат конкурентной борьбы очевиден. На рынке останется (выживет, сохранится) ТС5. Можно провести ряд аналогичных итераций и убедиться в том, что закон прогрессивной эволюции неизбежно заставляет перемещаться ТС в предложенной системе координат в направлении увеличения Q и уменьшения С. Как не вспомнить в этой связи потрясающий закон Мура, рассмотренный нами в разделе 2.4.

4.2.1. Закономерность сохранения старых структур ТС

При создании новой модели или поколения ТС, которые по отдельным критериям эффективности имеют явные преимущества по сравнению со своим прототипом, оказывается, часто имеет смысл сохранить ТС старой структуры, поскольку для нее имеется своя узкая “ниша существования”. Именно в этой нише старая ТС оказывается более выгодной или приемлемой по сравнению с новой ТС. Так. например, появление мощных тракторных косилок не вытеснило менее производительные конные косилки и ручные косы. Эти старые ТС имеют, и будут иметь свои “ниши”. Таким образом, при появлении ТС с новой структурой, имеющих значительно лучшие отдельные критерии эффективности, часто имеют место специфические внешние факторы, обуславливающие сохранение и воспроизведение ТС со старой структурой для выполнения тех же функций в специфических условиях.

4.2.2. Закономерность возврата к старым структурам ТС

Ярким примером действия данной закономерности является ракетная техника, которую начали использовать в X –XII веках в Индии и Китае. После на несколько веков “забыли” о ракетах. А в 1807 году английская эскадра при штурме Копенгагена выпустила 40 тыс. ракетных снарядов, в 1853 году русские при штурме крепости Ак-мечеть (ныне Кзыл-орда) успешно использовали ракеты, после чего о них опять “забыли” до второй мировой войны. Таких примеров можно привести еще очень много. Не зря в инженерных кругах распространена поговорка: “Все новое – это хорошо забытое старое”. Таким образом, в различные моменты исторического времени при совпадении общественной потребности и внешних факторов используются уже известные ТС с одними и теми же принципами действия, которые могут отличаться только некоторыми конструктивными признаками или технологическим исполнением, зависящим от научно-технического и технологического потенциала данного времени.

4.2.3. Закономерность дифференциации и специализации ТС

Сначала при освоении на практике пионерских революционных ТС они, обычно, имеют высокую степень универсальности. Затем начинают разрабатывать и приспосабливать более эффективные ТС к более узким свойствам предмета труда, условиям применения, отдельным технологическим операциям и т.д. Примеры – вокруг нас. Автомобили, самолеты, компьютеры и т.д. Таким образом, ТС, имеющие определенную обобщенную функцию, при переходе на новую стадию развития, на новый высокоэффективный принцип действия или фундаментальную структуру сначала реализуют свою функцию с помощью универсальных структур, затем, в целях улучшения критериев эффективности и расширения области применения, происходит дифференциация и специализация технических решений в виде новых моделей и модификаций ТС.

Правило 7. Всегда смотри, нет ли какой-либо не занятой ниши, в которой обособленно и комфортно будет чувствовать себя твоя несколько видоизмененная ТС

4.2.4. Закономерность увеличения количества выполняемых функций одним техническим объектом

В этой связи стоит вспомнить рекламу, в которой сообщается, что в одной телефонной трубке – целый офис. Мы являемся с вами свидетелями неустанного насыщения современного автомобиля самыми различными функциями, не имеющими непосредственного отношения к основной функции перемещения груза. А фантастическое по скорости расширение функциональных возможностей современных ПК порой просто шокирует. Таким образом, одним из главных векторов развития и совершенствования любого технического объекта является появление его модификаций с увеличенным количеством выполняемых этим объектом разнообразных функций.

Правило 8. Всегда смотри, какую другую (известную) полезную и нужную функцию целесообразно добавить в разработанную ТС

4.2.5. Закономерность перехода в устойчивое состояние

Все в природе подчиняется строгим законам. Один из них, в частности, гласит, что из двух состояний с большей вероятностью реализуется то, которое более устойчиво (стабильно). Например, многие химические соединения, в том числе окислы металлов, при нормальных термодинамических условиях устойчивее, чем металлы. Поэтому в рудах большинство металлов содержится не в чистом виде, а в форме химических соединений. Приходится применять сложные и чрезвычайно энергоемкие металлургические процессы, чтобы извлечь металлы из химических соединений (руд). Но большую долю результатов этого труда отнимает у людей злейший враг металлов – коррозия. В процессе коррозии металлы переходят в состояние химических соединений, подобных тем, в которых они содержатся в рудах. Только потери стали от коррозии во всем мире оцениваются в 30 млрд. долларов в год. Тратятся огромные средства для защиты металлов от коррозии.

В конце концов, любая машина и любой технетический процесс остановится. Неустойчиво стоящий предмет обязательно упадет. Не до конца затянутая гайка непременно открутится. Сильный ветер никогда не будет способствовать повышению надежности электроснабжения. Скорее всего, мачта электропередачи упадет под порывами ветра. После взрыва потенциальная энергия здания многократно уменьшается и т.д.

Напоминание: При разработке нового процесса или технического объекта помни, что они всегда ждут случая прекратить свое функционирование!

4.3. Закономерность циклического измерения объемов производства ТС.

Производство каждой новой модели ТС, предназначенной для удовлетворения одних и тех же потребностей имеет четыре фазы (рис.7):

1. Первая фаза освоения производства и совершенствования ТС характеризуется небольшим и медленно возрастающим выпуском этих ТС, что связано с неподготовленностью производства и недостатками в конструкции.

2. Вторая фаза быстрого роста объемов производства ТС связана с высокими потребительскими качествами и расширением объемов их применения за счет выпуска разнообразных по параметрам модификаций.

3. Третья фаза высокого стабильного или медленно растущего выпуска изделий обусловлена насыщением потребности (рынка) в условиях конкуренции и исчерпыванием возможностей совершенствования конструкций ТС без значительных изменений.

4. Четвертая фаза быстрого сокращения объемов производства связана со снижением конкурентоспособности по сравнению с появившимися новыми моделями или поколениями ТС. При этом сокращение происходит пропорционально росту объемов производства новых изделий во второй фазе.

Между предыдущей и последующей моделями изделий, удовлетворяющих одну и ту же потребность, имеется следующая согласованность по времени: первая и вторая фазы новой модели, в большой мере, совпадают с третьей и четвертой фазами предыдущей модели. Продолжительность жизненного цикла и производства новых моделей у различных классов ТС отличается и имеется общая тенденция её сокращения в процессе исторического развития техники.

Знание закономерности циклического изменения объемов производства ТС позволяет разработчикам и инвесторам принимать более обоснованные решения.

Правило 9. Не задерживай начало новой разработки, поскольку начало новой разработки должно соответствовать концу первой фазы выпуска старой, а конец разработки, как правило, соответствует началу или середине четвертой фазы. Кто не успел, тот опоздал!

4.4. Закон повторяемости видов изделий в техноценозе

Одним из самых крупных недостатков в проектировании и создании новой техники является то, что, как правило, все внимание сосредотачивается на отдельных машинах и технических объектах. К сожалению, процесс формирования надсистем, в которые входят отдельные машины и ТС, в большей своей части, носит стихийный слабоуправляемый характер. Здесь имеется в виду проектирование сложных комплексов, начиная от систем машин и кончая техносферой крупного завода, региона, отрасли и т.д. Конечно, это сложные вопросы не имеют на сегодняшний момент окончательного и однозначного решения, поскольку требуют серьезного теоретического осмысления законов и закономерностей строения и развития техноценозов. В [9] даны основные определения этой новой науки, которая получила название “технетика”. Основоположником этой, к сожалению, пока не всеми признаваемой у нас науки является профессор Кудрин Б.И. [8]. В рамках одно-двух лекций невозможно осветить все аспекты технетики. Это задача отдельного курса. Здесь мы рассмотрим один из выявленных Кудриным Б.И. законов, названный законом повторяемости видов изделий в техноценозе. Техноценоз объединяет множество однородных видов ТС, относящихся к одному семейству. Это может быть семейство ТС с более или менее близкими функциями (прокатные станы, электродвигатели, семейство деталей и т.д.). Можно рассматривать техноценоз завода, региона, отрасли и т.д. Б.И. Кудрин дает следующую формулировку этому закону. “Качественно закономерность формирования техноценозов можно сформулировать следующим образом. Если из техноценоза выделить семейство изделий, состоящее из многих определенных видов, то каждый из них (в большинстве) содержит малое число особей. Число видов, каждый из которых представлен все увеличивающимся числом особей, быстро падает. Чем большее количество особей содержит вид, тем меньше вероятность встретить вид, представленный еще большим числом особей”. Под особью понимается отдельное изделие. Количественное описание закона подчиняется известному в биологии закону Ципфа, отражающего ранговую упорядоченность видов в техноценозе зависимости от числа изделий – особей каждого вида. В математической форме закон имеет вид

(8)

Где: R – порядковый номер (ранг) вида (R = 1,2,…,Rk), при этом виды строго упорядочены по числу одинаковых (одного вида) изделий. Первый номер соответствует виду с наибольшим числом изделий, а последний – виду с наименьшим числом изделий (обычно равен единице).

UR – число изделий данного вида. B и b - константы рангового распределения, имеющие ограничения.

На рис. 8 распределения видов в техноценозе по закону Ципфа в соответствии с (8). Построение техноценозов определяется законами техноэволюции, а структура его образующих элементов (изделий) по повторяемости видов устойчива и определяется параметрами гиперболического Н-распределения, у которого отсутствует математическое ожидание, а дисперсия теоретически бесконечна (ошибка может быть сколько угодно большой).

Если по тем или иным причинам распределение видов в техноценозе не соответствует гиперболическому Н-распределению, то это является сигналом о неполной эффективности этого техноценоза. В качестве примера рассмотрим энергетическую систему России. План ГОЭЛРО нанес очень ощутимый удар по устойчивости техноценоза “Энергетическая система государства”. Сразу исчезли водяные и ветряные мельницы, а их было в России около миллиона. Это несколько Чернобылей по электрической мощности. Второй удар по энергетической системе был нанесен в 50-е годы. Когда после бурных дискуссий было принято решение строить энергетические гиганты на Волге. Это бы было правильно, если бы мы сохранили средние и малые электростанции. А мы их уничтожили. Сейчас через Горную Шорню от Шушенской ГЭС идет линия 500 киловольт. Но от этого Горная Шорния не стала регионом сплошной электрификации. От линии 500 кВ не так просто взять электричество для освещения маленькой деревушки. Один только понижающий трансформатор – это огромное сооружение. При этом в Горной Шории масса малых рек. Опусти в речку турбину, и она будет давать необходимые 3-5 кВт. Только сейчас стали уделять внимание малой энергетике. Энергетический кризис на Дальнем востоке, в определенной степени, является следствием нарушения структуры Н-распределения генерирующих мощностей региона. В регионе отсутствуют малые ветроэнергетические установки, малые котельни и т.д.

Для любого ценоза существует два неустойчивых состояния:

1. Не может функционировать система, образованная лишь единичными, уникальными элементами.

2. Система не может состоять только из одинаковых элементов.

Есть определенные соотношения между “ноевой” кастой – группой редко встречающихся видов и группой, образованной массовым видом (“саранчовая” каста). Теоретически нормально (система устойчива), если 40-60% всех видов ценоза образуют ноеву касту (это 5-10% числа особей) и 40-60% всех особей попадают в саранчовые касты (это 5-10% всех видов). Это и есть пределы устойчивого состояния ценоза, пределы допустимого воздействия человека на структуру ценоза.

Правило 10. Если вам удалось построить ранговое распределение видов в техноценозе, и вы обнаружили нарушение гиперболического Н-распределения видов в техноценозе, можете быть уверены в том, что вы нашли незанятую нишу. Начинайте активно ее разрабатывать.

Представленные вашему вниманию законы строения и закономерности развития ТС, естественно, не исчерпывают все известные в настоящее время законы и закономерности, описывающие рассматриваемую проблему. В рамках ограниченного объема это сделать невозможно. Однако, основные законы строения и закономерности развития ТС здесь зафиксированы. Сформулированы аксиома, 10 базовых правил и 2 следствия, каждое из которых необходимо, а все вместе достаточны для того, чтобы достаточно ясно и четко представлять результирующий вектор развития ТС. По моему глубокому убеждению, фирмы – лидеры потому и оказываются впереди, что, осознанно или неосознанно, они в своей деятельности используют предложенные вашему вниманию законы строения и закономерности развития ТС.

Вперед уйдет та фирма, которая в настоящий момент времени сможет предугадать то, как будет выглядеть та или иная ТС завтра (естественно, с учетом завтрашних потребностей клиента). Организацию бизнеса, основанную на использовании в своей деятельности информации о законах строения и закономерностях развития ТС, мы называем организацией бизнеса на базе “упреждающего маркетинга”. В отличие от идеологий сбытового маркетинга и бенчмаркинга (погоня за лидером с постоянным контролем того, кто догоняет вас), такая система организации бизнеса, принципиально, предоставляет возможность стать лидером, который смотрит вперед и, естественно, контролирует тех, кто пытается догнать.