ТРИЗ для «чайников» – 3. Законы развития технических систем, том 1, издание 2-е исправленное и дополненное

Глава 2. Закон S-образного развития

Все технические системы развиваются по S-образной кривой. С положением технической системы на S-тесно связано ее финансирование, тип лидера, отношения в коллективе и много другое. Понимание места системы на S-кривой позволяет грамотно управлять ее развитием, инвестировать средства в ее развитие, модернизировать управленческую структуру, прогнозировать перспективы развития системы. Мы не будем глубоко изучать закон S-образного развития в этой книге, но я опишу его, чтобы Вы могли легко определить, на каком этапе находится система, с которой работаете, и какие инструменты рационально использовать при ее совершенствовании.

2.1. Основные этапы развития технических систем

О работе любой технической системы судят по тому, насколько хорошо она выполняет свою главную функцию – функцию ради которой техническая система создана. Например, если мы говорим о самолёте, то это скорость, высота подъема, грузоподъёмность. Если мы измеряем эти характеристики в цифрах, то получаем параметры технической системы, которые можно сравнивать между собой и оценивать уровень развития системы с течением времени.

Техническая система развивается во времени, и её характеристики меняются. Характеристики современных самолётов существенно отличаются от характеристик самолётов 30-х годов.

Исследования показали, что если построить график зависимости любого главного параметра любой технической системы от времени, то он будет напоминать S-образную кривую.

Рис.4. S-образная кривая

Например, одним из главных характеристик самолета является скорость, которую он может развивать. Скорость первых самолётов была невелика: 50—60 км/час. К началу Первой Мировой войны она достигла 114 км/час. Ситуация радикально изменилась с началом войны, когда самолеты оказались способными обеспечить военное преимущество в боевых действиях. В авиастроение начали вкладывать значительные средства, и началось быстрое развитие авиации. Конкуренция заставила быстро совершенствовать самолеты и наращивать их скорость. Особенно важна скорость была в истребительной авиации, поскольку она позволяла навязывать противнику тактику боя – атаковать, когда у атакующих было преимущество, и уходить от боя, если у противника было численное превосходство. В концу 1930-х годов скорость уже достигала 570—590 км/час. Еще быстрее скорость росла в течение Второй Мировой войны, когда господство в воздухе стало решающим фактором на фронтах. К 1945—1948 годам достигла 750 км/час…. и практически прекратила нарастать[6 - абсолютный мировой рекорд скорости для поршневого самолета был установлен в 1983 г. – 832,12 км/ч, хотя, реально развитие поршневой авиации остановилось в конце 1940-х годов.]. Работа винтов не позволила наращивать скорость, несмотря на рост мощности моторов. К счастью, в это время появились новые концепции конструкции двигателей – реактивные и турбореактивные двигатели.

Изменение концепции двигателя – привело радикальному изменению всей конструкции самолёта. Для этой конструкции характерна уже другая S-кривая…

Примечание: Мы рассмотрели только S-кривую зависимости скорости от времени, причем брали усредненное значение скорости по разным компаниям и странам. Аналогичные кривые можно построить, принимая за главный параметр грузоподъемность или количество пассажиров для грузовых и пассажирских самолетов.

В ТРИЗ традиционно выделяют три основных этапа развития системы и два вспомогательных – 0-й и 4-ый[7 - Разные авторы разделяют S-кривую на разные этапы и подэтапы, и их количество колеблется от 3 до 12 и более.].

0-й этап – появление идей и неполных систем,

1-й этап – зарождение системы – от получения минимальной работоспособности до получения потребительской ценности (коммерческого использования системы).

2-й этап – быстрый рост и развитие системы.

3-й этап – замедление и полное прекращение роста системы по основным характеристикам.

4-й этап – угасание системы и переход на уровень «нишевого» продукта.

Рассмотрим эти этапы подробнее.

2.1.1. Нулевой этап

Нулевой этап – время до создания первого работоспособного образца новой технической системы. Это эскизы, чертежи, макеты новой технической системы. Они еще не работают, но уже дают пищу для фантазий и размышлений.

Например, к нулевому этапу можно отнести планер Феликса дю Тампля. В 1874 г. во Франции (г. Брест) он построил большой планер из алюминия. Размах его крыла был 13 метров и весил около 80 кг (без учета веса пилота). Полёт, начался с трамплина, продолжался несколько минут и благополучно завершился. Но планер не имел двигателя, то есть в полной мере не мог считаться полной технической системой.

Рис.5. Моноплан Феликса дю Темпля, 1874.

Самолет Можайского имел все элементы, относящиеся к функциональному центру системы, но Можайский использовал в самолете паровой двигатель. Его самолет принципиально не мог подняться в воздух, то есть выполнять главную функцию самолета «летать».

Рис. 6. Самолет Можайского

В реактивной технике, нулевой этап – это работающие по принципу реактивного движения китайские фейерверки, которые были созданы еще при династии Хань, то есть более 2000 лет назад. Но вряд ли их можно назвать ракетами в современном смысле слова. Ведь в них не было ни реактивного двигателя, ни системы управления.

Рис.7. Китайские фейерверки

Основным признаком завершения нулевого этапа является создание системы с полным функциональным центром, то есть минимально работоспособной системы.

Для авиации такой системой стал самолет братьев Райт, поднявшийся в воздух в 1904 году.

Рис.8. Самолет братьев Райт 1904 г.

Теоретические основы реактивной техники были разработаны в конце 19 века. С начала 20 века в России (группой Фридриха Цандера), США (группой Роберта Годдарда) и Германии (группой Германа Оберта) начинает создаваться новая система, которую можно называть ракетой на жидком топливе. Но это произошло только 1920-е годы. Именно это время и можно обозначить, как завершение нулевого этапа в реактивной технике, и началом 1—го этапа.

Рис.9. Роберт Годдард и его ракета

Основные признаки нулевого этапа

Коллектив: Энтузиасты-фантазеры;

Финансирование: регулярное финансирование отсутствует, финансирование идет за счет разработчиков (иногда за счет спонсоров); изредка гранты на разработку научных идей, лежащих в основе технической системы.

Рост основных параметров: нет системы, и нет роста параметров.

Рынок: Нет системы – нет и рынка;

Реклама, маркетинг: отсутствуют.

2.1.2. Первый этап

Разработку первоэтапной системы осуществляют энтузиасты. И мало кто из них может представить, как её использовать и все ее возможности. Общественная потребность не сформирована. Финансирование крайне ограничено, поэтому развитие идет медленно.

Примерами может служить развитие авиации с 1904—1912 гг., когда разработкой и совершенствованием самолетов занимались только энтузиасты, а первыми летчиками были циркачи и военные (азартные люди рискованных профессий).

Рис. 10. Аэроплан Оскара Бидера 1913 год.

Аналогично можно рассматривать ракеты первого этапа. Эти разработки в 1920—1930 годы выполняли группы С. П. Королева в СССР и Вернера фон Брауна в Германии.

Не зря Сергей Королёв шуточно называл первую «Группу изучения реактивного движения» (ГИРД) «Группой инженеров работающих даром».

Рис.11. Московская Группа изучения ракетного движения. В первом ряду в центре С. П. Королёв, крайний справа Ф. А. Цандер.

Развитие системы, и рост ее основных характеристик приводит к тому, что она становится экономически оправданной и востребованной обществом. С этого момента общество начинает финансировать разработку и изготовление новой системы.

Переход к коммерческому использованию системы является основным признаком перехода на второй этап

В авиации переходом ко второму этапу можно считать создание самолетов-разведчиков и боевых самолетов начале Первой Мировой войны.

В реактивной технике развитие систем первого этапа – это разработки Вернера фон Брауна – конструкции ракет, которые стали базой для создания самолетов-снарядов ФАУ-1 и баллистических ракет ФАУ-2. Запуск в серийное производство этих ракет в 1943—1944 году можно считать переходом на второй этап технической системы под названием «ракета».

Рис. 12. Первые ракеты ФАУ-1 и ФАУ-2

Основные признаки 1 этапа

Коллектив: энтузиасты;