Технические системы и закономерности развития

Система – это совокупность взаимосвязанных элементов, обладающих различными свойствами, параметрами, пространственной структурой и объединенных для достижения единой цели или выполнения определенной функции (или функций).

Рулевое управление автомобиля, двигатель, швейная машина, утюг, технологический процесс и т.д. – все это системы. Таким образом, система – это совокупность элементов, связанных технологически, конструктивно или функционально. В дальнейшем именуем, технологическая система (ТС).

Эффективное решение творческо-конструкторских задач возможно лишь на основе всестороннего, целостного рассмотрения разрабатываемой системы и её развития в процессе взаимодействия с окружающей средой. Лишь такой системный подход способен привести к подлинно творческим решениям вплоть до изобретений и открытий.

При создании новых ТС (новые методы изготовления, материалы, технические решения) используют и накопленный в прошлом опыт.

Соотношение темпов развития науки Н, техники Т и производства П показывает рис. 1.  

    Нижеследующая диаграмма (рис.1) показывает цикл движения ТС до уровня реализации в производстве: развитие науки → новые знания → новые материалы → новые технические решения → новое оборудование. Темпы развития науки должны опережать темпы развития техники и производства.

  Рисунок 2 иллюстрирует линию «жизненного цикла» технической системы.

Рис. 1. Темпы развития науки (Н), техники (Т), производства (П)

Освоение нового изделия или технологического процесса является результатом большой предварительной работы, включающей научные исследования, научное прогнозирование, патентный поиск, сравнение с лучшими образцами отечественных и зарубежных предприятий, предварительный расчет экономической эффективности капитальных затрат.

Наибольший экономический эффект дают новые изделия или технологические процессы, разработанные на основе фундаментальных исследований, принципиально новых научных идей и направлений, технических решений, защищенных охранными документами (авторскими свидетельствами или патентами).

Важную роль в повышении эффективности творческо-конструкторской деятельности и ее результатов при поиске новых технических решений играют знание закономерностей развития технических систем, умение их анализировать и использовать для выявления резервов их развития, определение целесообразности их совершенствования или создания принципиально новых технических систем.

Знание закономерностей развития техники помогает понять особенности развития следующих процессов:

- прогрессивную конструктивную эволюцию, т.е. изменение функциональной структуры системы, принцип определенного класса технических систем и техники ее действия и техническое решение;

- изменение производительности труда и других критериев прогрессивного развития определенного класса технических систем;

- рост потребностей и соответствующих им функций технических систем, их разнообразия и количественных характеристик;

- увеличение разнообразия технических систем, имеющие одинаковые или близкие функции, а также разнообразия технических систем в отрасли;

- повышение сложности технических систем;

- рост затрат энергии, материалов и информации в расчете на одного человека.

В качестве примера, отражающего закономерности развития технической системы, рассмотрим динамику развития швейной машины:

- в конце 16-го века изобретено устройство для образования однониточных цепных стежков (Англия, Уильям Ли);

- в 1775 г. создана швейная игла с ушком посередине, которая копировала принцип ручного образования стежка (Германия. Карл Вейзенталь);

- в 1790 г. получен патент на швейную машину для изготовления изделий из кожи. В которой использовались тарнспортировка материала и регулятор длины стежка (Англия, Томас Сент);

- в 1808 г. создана первая швейная машина для портного (Англия. Д.Пири). Принцип полного протягивания иглы вместе с ниткой сквозь материал;

- в 1834 г. появляется челночный стежок, а также верхняя и нижняя нитки (США, Уолтер Хант);

Можно продолжить.

 

«Жизненный цикл технической системы» иллюстрирует рисунок 2.

 

Рис. 2. Линии «жизненного цикла» технической системы

 

Участок 1 отражает стадию разработки системы; 2 – совершенствование ТС, массовое применение, 3 – старение ТС, падение спроса; 4 – 5 – смена морально – устаревшей ТС новой ТС.

Средний срок создания новых ТС от конструкторской разработки до промышленного внедрения – 5 – 10 лет. Эти сроки определяют моральное устарение предыдущих образцов техники.

Если исходить из научно обоснованных норм замены оборудования, то ежегодно следовало бы обновлять от 10 до 20% станочного парка промышленности. На практике это сделать невозможно.

Анализ динамики развития различных технических систем показывает, что реальные кривые «жизненного цикла» заметно отличаются от предполагаемых теоретических кривых. Например, переход к массовому применению начинается с опозданием и происходит на более низком техническом уровне. Психологически трудно менять еще вроде бы годное оборудование и на его место ставить новое. Рабочий за всю свою трудовую биографию в лучшем случае дважды осваивает новую технику, хотя по прогрессивным нормам должны делать это чаще.

Сегодня экономическое мышление должно быть более смелым, так как устаревшие машины не только имеют низкую производительность, но требуют повышенных материальных и энергетических ресурсов.