8.7 Інженерні помилки, пов’язані з незнанням та ігнованням законів розвитку технічних систем

Найбільша помилка полягає в тому, що в наших ВУЗах, що ведуть підготовку інженерів, не вивчають закони розвитку техніки. Молоді інженери у переважній більшості не тільки не можуть творчо застосовувати ці закони при роботі з технічними системами, але й не мають ніякого уявлення про них. Незнання законів і закономірностей розвитку – це блукання у сутінках. «Хто не знає, у яку гавань він пливе, для того немає попутного вітру» – говорив філософ стародавності Сенека своїм опонентам. Щоб не уподібнитися блукаючим у сутінках, необхідно знати закони і закономірності навколишнього світу, у тому числі й діючі в технічних системах, і цілеспрямовано використовувати їх у практиці.

У даному розділі зупинимося на типових помилках, властивих будь-якому етапу розвитку технічних систем, а також на специфічних помил­ках, що характерні для конкретного етапу S-образної кривої. Деякі приклади, що ілюструють ті чи інші види помилок, запозичені з роботи [31].

Типові помилки в розвитку технічних систем

1) Технічний волюнтаризм– переконання, що розвитоктехніки можна направляти вольовими рішеннями, голосуванням, яке краще. Провал повсюдного впровадження в країні автоматизованих систем керування добре ілюструє цю помилку.

Збитковими виявилися спроби насильницького, без урахування кон­кретноїекономічної ситуації, повсюдного впровадження роботів і гнуч­кихавтоматизованих виробництв (ГАВ).

2) Нерозуміння суті і ролі протиріч у розвитку техніки, що виявляється в спробах підсилити одну з якостей системи, не зважаючи на неминуче погіршення інших; удосконалювання елементів системи окремо, без урахування могутніх системостворюючих факторів.

Приклад. У 20–30р. минулого сторіччя авіаконструктори створили чимало рекордних машин: рекордсмен дальності, рекордсмен швидкості, літак з найвищею «стелею» і т. ін. Але з’єднати всі ці якості в одному виявилося неможливим. Спроби створення на базі рекордних машин серійних звичайно виявлялися невдалими.

3) Топтання на місці, розробка і впровадження дрібних удосконалень замість серйозних змін, що вимагаються відповідно до законів розвитку і цілком можуть бути запроваджені. Фактично значна більшість винаходів у такий спосіб спізнюється. Це розплата за пошук методом проб і помилок.

Приклад. З початку розвитку авіації зліт і посадка завжди здійснювалися проти вітру. Коли ж напрямок вітру інший, приходиться виконувати розвороти, що призводить до збільшення часу польоту і до зайвих витрат палива. Тільки нещодавно було запропоновано відмовитися від застарілої традиції – адже в сучасного літака величезні енергетичні можливості і швидкість вітру до певних меж для нього малоістотна. Ця пропозиція, що заощаджує щорічно десятки мільйонів карбованців, могла з’явитися на кілька десятиліть раніш.

4) Забігання вперед – передчасне впровадження нових елементів і рішень, необґрунтованих потребою, неузгоджених з іншими підсистемами.

Приклад. Якось на спецмашинах установили лампи-мигалки з досить складною електронною схемою. Пізніше від них відмовилися, перейшовши до використання лампи, що світила постійно, але була обладнана екраном, який обертався. Електронна система «не прижилася» на автомобілі через непогодженість з його підсистемами за рівнем складності. Автомобіль – пристрій в основному механічний,електроніка ж вимагала нових знань від водіїв, механіків. У той же час у літаках, де багато іншої електроніки, імпульсні лампи цілком виправдані. Можливо, вони знайдуть собі застосування в автомобілі майбут­нього, у якому обов’язково з’явиться електроніка.

Перейдемо до розгляду характерних помилок окремих етапів життєвого циклу технічних систем (помилки, властиві конкретним етапам S-образної кривої).

Помилки першого етапу.

1) «Дефіцит новизни» – недостатня сміливість у використанні нових підходів при створенні нової системи, що знижує її ефективність.

Приклад. Один з перших радянських реактивних літаків Як-15 дуже мало відрізнявся від свого прототипу – поршневого винищувача. Літак високих результатів не дав. Щоправда, він виявився цінною нав­чальною машиною для переучування льотчиків на реактивну техніку, дав можливість конструкторам нагромадити досвід.

2) «Надлишок новизни» – з’єднання в одній системі занадто великої кількості нових рішень, що різко ускладнює забезпечення працездатності системи, її налагодження, доведення, експлуатацію.Разом з тим такі системи можуть бути корисні як «банк» нових ідей, зразок для конструкторів-серійщикив.

Приклад. Усі літаки видатного авіаконструктора Р. Л. Бартіні відрізнялися дуже високим ступенем новизни. З цієї причини тільки одна його розробка (дизельний бомбардувальник ЕР-2) випускалася невеликою серією. Інші його машини – більш десятка типів – залишилися експериментальними. Але блискучі рішення Бартіні, відпрацьовані їм елементи конструкції і технології широко застосовувалися в літаках інших конструкторів.

3) Включення в систему підсистем, хоча і виконуючих свої функції щонайкраще, але не розрахованих на спільну роботу.

Приклад. У свій час були невдалі спроби поставити парову машину (найдосконаліший у ті часи двигун) на літак (А. Ф. Можайський, 1882 р.) і на підводний човен (США, 1861 р.; Швеція, 1886 р.).

4) Спроби наслідування «дорослим» ( що знаходяться на 2–3-му етапах розвитку) системам, наприклад, надмірне на 1-му етапі ускладнення системи, перехід до динамічної, розузгодженої, згорнутої системи до того, як відпрацьований основний функціональний ланцюг.

Приклади. Спроби створити літак з геометрією крила, що змінюється, у 30-х роках минулого сторіччя. Створений і випробуваний монобіплан конструкції В. В. Шевченко виявився менш ефективним, ніж створені в ті ж роки винищувачі-моноплани.

На етапі становлення авіації намагалися створювати складні пристрої для забезпечення стійкості літака в повітрі типу автопілотів. Рішення ж виявилося набагато простіше – використання аеродинамічних стабілізаторів (хвостового оперення). Тільки порівняно недавно почали з’являтися автопілоти.

5) Включення в систему підсистем (матеріалів, конструкцій, технологій), що застосовуються і корисні на даному етапі, але таких, що не мають достатніх ресурсів розвитку.

Приклад. У 20-х роках ХХ в. багато сперечалися з приводу матеріалу для створюваних літаків, що вибрати: дерево, якого було в достатку, чи дюралюміній, якого не вистачало. Правильний вибір металу був зроблений завдяки чіткій позиції А. М. Туполева.

6) Спроби перейти до впровадження системи з високим рівнем факторів розплати: недостатньої надійності системи, дорожнечі, необхідності в складному обслуговуванні і т. ін.

Приклад. Спроби впровадження електродугового освітлення зі свічами Яблочкова.

7) Спроби впровадити систему без відповідного забезпечення з боку супутніх систем.

Приклад. Спроби впровадження електроосвітлення до Эдісона були приречені на невдачу. Эдісон зумів це зробити завдяки розробці, крім лампочки, генераторів, регуляторів, вимикачів, конструкцій ліній електропередачі і т. ін.

8) Обмеження можливостей системи якимось одним, не самим перспективним застосуванням.

Приклад. Эдісон фактично першим створив основу техніки кіно: кінотоскоп – прилад, здатний показувати фільм на малому індивідуаль­номуекрані для однієї людини. Він був глибоко переконаний, що тільки так можна дивитися кіно, і запекло боровся проти великого екрана суспільного кінематографа.

Помилки другого етапу.

1) Збереження при переході до масового виробництва системи конструктивних і технологічних рішень 1-го етапу, зокрема, зв’язаних з індивідуальним виробництвом і експлуатацією, застосуванням ручної праці, «припасуванням до місця» і т. ін.

Приклад. Завод як виняток розробив і виготовив необхідну і дуже важливу установку. Проект установки був виконаний без участі компетентних у даній галузі фахівців, виготовлення йшло практично за ескізами, «місцево», без розробки технологічного оснащення (це було виправдане, бо мова йшла усього про одну одиницю продукції). Але через якийсь час треба було зробити ще одну установку, потім – ще і, нарешті, міністерство виділило заводу гроші на будівництво цеху для випуску великих серій установок. І установка пішла у виробниц­тво без докорінної переробки конструкції і технології під масовий випуск. У результаті продукція вийшла дуже дорогою, а домогтися її здешевлення, автоматизації виробництва, виявилося вже неможливим без істотної реконструкції цеху.

2) Нерозуміння неминучого припинення лавіноподібного зростання найважливіших характеристик системи, виникнення обмежень у розвитку і відповідно відсутність спроб своєчасної оцінки можливих обмежень і прийняття відповідних рішень.

Приклад. На початку 70-х років провідними радянськими теоре­тиками і практиками був зроблений прогноз розвитку турбогенераторобудування, що передбачав появу наприкінці 80-х років турбогенераторів потужністю близько 8 мільйонів кіловат. Але потужність турбогенераторів, дійшовши, згідно з прогнозом, до мільйона кіловат, перестала рости, через появу нових, не врахованих при прогнозуванні факторів. Було зроблено і прогноз розвитку криогенних турбогенераторів з обмотками, охолоджуваними рідким гелієм, що передбачало розгортання у 90-і роки на електростанціях таких конструкцій. У їхню розробку було вкладено близько 20 мільйонів карбованців. Усі ці витративиявилися марними після відкриття в 1987 р. явища високотемпературноїнадпровідності.

3) Невірний вибір напрямку удосконалювання системи.Відомо, що розвиток системи припиняється, коли одна з її ведучих підсистем вичерпала можливості росту. Для забезпечення подальшого розвитку необхідно замінити підсистему, що досягла межі. Замість цього на практиці діють інакше – форсують розвиток інших підсистем, що мають резерви розвитку і тому піддаються удосконалюванню. Це ніколи не дає кардинального вирішення питання.

Приклад. На різних етапах розвиток літака припинявся то через недосконалість аеродинаміки, то через недоліки гвинта як рушія, то через пряме крило і т. ін. Але у всіх випадках замість рішучої зміни підсистеми, що не справляється, робилися багаторазові спроби поліпшити справу збільшенням потужності двигуна.

Помилки третього етапу.

1) Спроби будь-якими засобами продовжити життя старої системи замість переключення на розвиток нової: компроміси замість розв’язання протиріч, уведення багатоступінчастих компенсацій шкідливих ефектів. У результаті відбувається значне ускладнення системи, виникає «гігантизм» – безглузде, невиправдане збільшення розмірів системи, тобто різке зростання факторів розплати без істотного збільшення корисних функцій. Ідеальність системи різко знижується.

Приклади. За наполягання Гітлера німецькі конструктори наприкін­цівійни розробили танк «Маус» масою 180 тонн і приступили до створення «сухопутних броненосців» масою в кілька сотень тонн.

У 60–70 роках минулого сторіччя значно ускладнилися механічні й електромеханічні лічильні пристрої. Зразки цих машин останніх випусків перед тим, як були витиснуті ЕОМ, мали по кілька тисяч шестірень, інших складних деталей.

2) Передчасна відмова від подальшого удосконалювання системи, яка ще не вичерпала своїх ресурсів розвитку, і заміна її на нову більш складну.Звичайно причиною цього є вимоги своєрідної технічної «моди».

Приклади. Використання складних електронних, оптичних вимірювальних пристроїв там, де достатня точність, швидкодія механічних вимірювальних приладів.

Невиправдане впровадження комп’ютеризованих робототехнічних комплексів там, де цілком можна обійтися верстатами-автоматами, простими маніпуляторами, роторно-конвеєрними лініями.

3) Замість переходу до системи, заснованої на нових принципах, повернення на попередній, уже пройдений етап розвитку.

Приклад. У 60-х роках ХIХ в. з’ясувалося, що броньовані кораблі неуразливі для артилерії. Замість удосконалювання артилерії вирішили повернутися до таранів, що існували ще в античні часи. За 40 років таранними ударами було потоплено чимало кораблів, але не ворожих, а своїх – при зіткненні під час маневрування.

4) Імітація розвитку, тобто дрібне удосконалювання другорядних підсистем, часом упровадження просто декоративних елементів.

Приклад. Джон де Лоріан, що був віце-директором фірми «Дженерал Моторс», у 1979 році писав, що в галузі з 1949 року не була впроваджена жодна серйозна новинка. Машина не ставала ані надійніша, ані довговічніша, ані безпечніша. Мінявся тільки її зовнішній вигляд, додавалися брязкітки і росли ціни.

5) Боротьба проти нової системи.Перебільшення її недоліків, пряма дискредитація.

Приклад. Эдісон запекло боровся проти впровадження перемінного електричного струму. Намагався довести непотрібність його для суспільства і навіть … аморальність!

Питання для самоконтролю.

1. Чи мають місце закономірності у розвитку техніки?

2. Дайте характеристику основним принципам розвитку системи «людина – техніка».

3. Причини виникнення ІП у людино – машинних системах.

4. Етапи розвитку ТС.

5. Чи існують приклади, що підтверджують наявність закономірностей розвитку ТС?

6. Назвіть типові помилки першого етапу розвитку ТС.

7. Типові помилки другого етапу розвитку ТС.

8. Типові помилки третього етапу розвитку ТС.

9. Типові помилки четвертого етапу розвитку ТС.

Краще довго шукати добре, аніж без кінця виправляти невдале

А. Аграновський