3.1.3.Законы развития технических систем Этапы развития

В XIX веке были установлены некоторые общие закономерности развития различных биологических систем: рост численности колоний бактерий, популяций насекомых, массы развивающегося плода и т.п. в зависимости от времени. Кривые, отражающие этот рост, были похожи в первую очередь тем, что на каждой из них можно было довольно чётко выделить три последовательных этапа: медленное нарастание, быстрый лавинообразный рост и стабилизация (иногда убывание) численности (или другой характеристики). В 20-х годах XX века было показано, что аналогичные этапы проходят в своём развитии и различные технические системы. Кривые, построенные в системе координат, где по вертикали откладывали численные значения одной из главных эксплуатационных характеристик системы (например, скорость самолёта, мощность электрогенератора и т.п.), а по горизонтали – «возраст» технической системы или затраты на её развитие, получили название S-образных (по внешнему виду кривой, рис.  3 .13, а). Однако следует помнить, что такие кривые – определённая идеализация. S-кривые являются скорее удобной иллюстрацией качественного развития технических систем, и их анализ именно в этом плане даёт наиболее интересные результаты. Рассмотрим подробнее этапы развития технической системы.

Рис.Рисунок 3.13. Кривые развития технических систем: классическая S-образная кривая для исходной системы (а); реальная кривая развития, учитывающая ухудшение системы в период застоя (а’); S-образная кривая для системы, сменяющей исходную (б); факторы расплаты (в); экономический эффект (г)

I. «Рождение» и «детство» технической системы. Новая техническая система появляется на определённом уровне развития науки и техники, когда выполнены два главных условия: есть потребность в системе и имеются возможности её реализации. Условия эти выполняются, как правило, не одновременно, и обычно одно стимулирует появление другого. Например, осознанная обществом потребность направляет усилия учёных и инженеров на её реализацию, либо уже созданная система открывает новые возможности использования. Новая система обычно весьма примитивна, обладает массой недостатков, поэтому тут же начинается работа по её совершенствованию; поиск наилучшей конструктивной реализации. Эффективность системы на этом этапе чрезвычайно низка, часто отрицательна (рис.  3 .13, г). Главной движущей силой развития технической системы является личный интерес её создателей. Противостоят им мощные силы торможения. Основная работа на этом этапе – снижение факторов расплаты: увеличивается надёжность, безаварийность, удобство эксплуатации (рис.  3 .13, в). Когда полезность системы осознаётся обществом, а уровень расплаты снижается до приемлемого, начинается новый этап в её развитии.

II. Период интенсивного развития технической системы. Основным содержанием этого этапа является быстрое, лавинообразное, напоминающее цепную реакцию, развитие. Характерной чертой данного этапа становится активная экспансия новой системы – она вытесняет из экологических ниш другие, устаревшие, порождает множество модификаций и разновидностей, приспособленных для разных условий и целей. Главной движущей силой развития на этом этапе становится общественная потребность, которая проявляется в виде определённого рода требований к системе со стороны надсистемы, окружающей среды. Силы торможения, характерные для предыдущего этапа, ослабляются и постепенно исчезают. На втором этапе техническая система становится экономически выгодной, и эффект постоянно растёт рис.  3 .13, г. Но к концу этапа, несмотря на всё возрастающий вклад сил и средств в развитие системы, рост важнейших её характеристик замедляется. Обычно это происходит из-за начала резкого, нелинейного увеличения той или иной вредной функции, какого-то из факторов расплаты. В развитии системы наступает следующий этап.

III. «Старость» и «смерть» технической системы. Основным содержанием этого этапа является стабилизация параметров системы. Небольшой прирост их ещё наблюдается в начале этапа, но в дальнейшем практически сходит на нет, несмотря на то, что вложение сил и средств растёт. Резко увеличивается сложность, наукоёмкость системы, даже небольшие улучшения параметров требуют, как правило, очень серьёзных исследований. Вместе с тем экономичность системы остаётся ещё высокой, потому что даже небольшое усовершенствование, помноженное на массовый выпуск, оказывается эффективным. Движущими силами развития на этом этапе остаётся потребность общества. Вместе с тем, по ряду систем оно может быть вполне удовлетворено достигнутым уровнем и нуждаться в улучшении. Необходимо отметить, что отказ общества от направленного совершенствования подобных систем вовсе не означает полное прекращение их развития. Системы улучшаются как бы попутно с другими, за счёт появления новых материалов, технологических возможностей, нового оборудования и т.п. В конце концов старая, отжившая система «умирает», заменяется принципиально новой, более прогрессивной, обладающей новыми возможностями для дальнейшего развития (рис.  3 .13, б). Следует отметить, что в действительности полного «вымирания» системы, вытесняемой более прогрессивной, как правило, не происходит. Чаще всего, перестав быть основным средством выполнения данной функции и упростившись, система остаётся в качестве вспомогательного средства, иногда игрушки, спортивного снаряда. Такую роль сегодня играют парусные суда. Иногда система остаётся и эффективно работает в некоторых обособленных, очень специализированных экологических нишах.

На первом этапе развития технической системы по S-кривой рост идеальности идёт преимущественно за счёт снижения факторов расплаты, на втором – за счёт опережающего роста полезных функций. На третьем этапе рост полезных функций почти останавливается при ускоряющемся росте факторов расплаты, в результате чего идеальность системы начинает падать. То есть её развитие сменяется регрессом.

Определение положения конкретной технической системы на кривой развития – дело непростое. Но с учётом определённых факторов, характеризующих систему, можно судить об этапе, на котором находится система. А это, в свою очередь, позволяет определить задачи, стоящие перед разработчиком на разных этапах.

Так, на первом этапе разработчик должен выбрать основное направление развития системы из ряда возможных; отработать её состав, выбрать для неё наиболее перспективные элементы; работать над снижением факторов расплаты, ускорять переход ко второму этапу.

На втором этапе необходимо определить границы возможного быстрого роста системы, выявление возможных противоречий и подсистем, которые раньше других могут исчерпать резервы своего развития.

На третьем этапе нужно определить физические границы существования системы, выявить и заменить подсистемы, исчерпавшие возможности своего развития; искать альтернативную систему, способную заменить существующую.