Основные этапы развития технических систем

Технические системы, как и биологические (и любые другие) г не вечны: они возникают, переживают периоды становления, расцвета, упадка и, наконец, сменяются другими системами. Типичная история жизни технической системы показана на рис.

Рис. 1. Схема этапов развития технических систем

следние полвека) или быстро регрессирует (газовое освещение после появления электрического). На смену системе А приходит система Б. При этом абсцисса точки V системы Б обычно близка к абсциссе точки 3 системы А. Теоретически систему Б нужно было бы развивать значительно раньше — так, чтобы точка 1' совпала с точкой 2, но на практике это происходит лишь в очень редких случаях. Старая система А оттягивает силы и средства, при этом действует мощная инерция финансовых интересов и узкопрофессиональных представлений.

На рис. 1 б показано изменение количества изобретений на разных этапах развития системы. Первый пик связан с переходом к массовому применению системы, второй — с попытками любыми средствами продлить жизнь одряхлевшей системы. На рис. 1 в показаны наивысшие уровни изобретений на разных этапах жизни системы: рождение системы связано с одним или несколькими изобретениями пятого уровня, затем число изобретений снижается, но в районе точки 1 наблюдается некоторый пик — изобретения, позволяющие перейти к массовому применению системы, нередко достигают третьего-четвертого уровней. После этого уровень изобретений вновь падает — и на этот раз необратимо.

Были проанализированы изобретения по 14 разным классам за 1965 и 1969 гг.[4] Анализ дал следующие цифры: изобретения первого уровня составили 32%, второго — 45, третьего — 19, четвертого — менее 4, пятого — менее 0,3%.

Таким образом, свыше 3Д зарегистрированных изобретений фактически представляют собой результат решения мелких и мельчайших изобретательских задач. Существует точка зрения, согласно которой такое преобладание «мелочи» — явление нормальное и положительное. «Как в математике бесконечно малые приращения способны образовывать конечные и вполне ощутимые суммы, так незначительные, казалось бы, но организованные и целенаправленные усовершенствования, зафиксированные юридической формулой, создают техническую базу того, что принято называть научно-технической революцией»[5].

‘ Аналогия с математикой ошибочна: чтобы получить конечную величину, надо сложить бесконечно большое число бесконечно малых величин. Вопрос о ценности мелких и мельчайших изобретений не так прост. Некрупные изобретения всегда нужны на начальном этапе становления технической системы (до точки 1): они наращивают «плоть на костях» новой идеи, позволяют перейти от схемы к реальной вещи.

Смена систем могла бы идти в быстром темпе: при приближении системы А к точке 2 мог бы происходить переход к системе Б, заранее развитой до состояния V. В отдельных случаях так и бывает. Например, реактивные самолеты (система Б) почти без потерь времени сменили самолеты с поршневыми двигателями (система А). Однако в подавляющем большинстве случаев жизнь систем стремятся продолжить и после прохождения точки 2. Это выгодно тем, кто вкладывал средства в эти системы и рассчитывает на получение прибыли. Себестоимость перевозки нефти на танкере водоизмещением в 540 тыс. т на 56% ниже, чем на танкере в 80 тыс. т. Инженерные силы направлены не на поиск новых принципов транспортирования нефти, а на разработку усовершенствований, позволяющих строить и эксплуатировать супертанкеры все более громадных размеров. Поток небольших усовершенствований на них неуклонно увеличивается, но эти изобретения не способны обеспечить безопасность движения супертанкеров и предотвратить загрязнение мирового океана.

На рис. 1 г показано изменение средней эффективности одного изобретения, т. е. размер даваемой им экономии. Великие изобретения пятого уровня и первые крупные и средние изобретения, превращающие новый принцип в отрасль техники, не дают прибыли, они убыточны. Прибыль появляется потом, когда новая машина находит массовое применение. Тогда любая мелочь дает большую экономию и, следовательно, большое авторское вознаграждение (если оплата производится в зависимости от величины экономии). Пример:              сотрудники Института электросварки

им. Е. О. Патона заменили пайку бокового вывода к цоколю лампы автоматизированной сваркой. Экономится лишь капля припоя.

обычная технологическая разработка). Но в целом по стране экономия составляет около миллиона рублей в год, авторы могут рассчитывать на большое вознаграждение, хотя лампа осталась все той же старой, ненадежной и крайне неэкономичной системой.

Упражнения и задачи Из инструкции по эксплуатации электрической фотолампы накаливания: «Через 5 мин. непрерывного горения требуется выключение лампы не менее чем на 5 мин.» Определить техническое противоречие, присущее фотолампе. Привести примеры изобретений, относящихся к техническим системам низкого (12—15) и высокого (2—3) рангов. Привести пример изобретения, относящегося к системе среднего (7—9) ранга, но вызвавшего создание новой отрасли техники. На предприятии имелся парк резервуаров для хранения нефтепродуктов. Налицо потери нефтепродуктов вследствие испарения. Известны способы хранения, по которым поверхность нефти прикрывают различными плавающими экранами. Однако использование таких экранов наталкивается на противоречие. Если зазор между экраном и стенками резервуара мал, то и испарение нефти мало, но стенки, деформируясь под действием меняющихся нагрузок, мешают свободному движению экрана. Если же зазор велик, то экран передвигается свободно, но и нефть имеет возможность испаряться. При обсуждении проблемы были высказаны следующие мнения: заключить с НИИ хоздоговор на решение этой проблемы, укрепить стенки резервуара, чтобы они не деформировались, и использовать известные конструкции экранов, разработать систему охлаждения резервуаров, построить систему улавливания паров нефти, сделать резервуары герметичными, способными выдерживать повышенное давление паров нефти, пригласить пожарную команду, проконсультироваться с химиками, разработать экраны с гибкими («притирающимися») стенками.

Задание: расположить эти предложения в порядке убывания ценности, дать

обоснование полезности двух наиболее ценных предложений. Привести примеры изобретений разных уровней (можно по бюллетеню изобретений). Объяснить, почему то или иное изобретение отнесено к определенному уровню. Привести примеры систем, находящихся: а) на начальном этапе развития, т. е. до точки 1 (см. рис. 1); б) между точками 1 и 2; в) между точками 2 и 3; г) после точки 3.