8 Жизненный цикл продуктов и технологий. S-кривые развития технологий

Для большинства видов продукции спрос на неё меняется с течением времени. Пе­риод времени от начала производства продукции до прекращения её использования назы­вают жизненным циклом продукции. Жизненный цикл состоит из отдельных фаз (рисунок.4.1а).

Первая фаза - фаза освоения производства и совершенствования (доводки) изде­лия, характеризуется небольшим и медленно возрастающим объемом (V) выпуска изде­лий. Это связано с неподготовленностью массового производства и необходимостью уст­ранения недостатков конструкции, необходимостью доказать ценность продукции и для рынка.

Вторая фаза - быстрый рост объемов производства изделий, который возможен при обеспечении относительно высоких потребительских качеств изделий, утвердившемся по­ложении продукции на рынке, освоении выпуска разнообразных по параметрам и призна­кам модификаций изделий.

Третья фаза - фаза зрелости. Для неё характерен высокий стабильный или медлен­ный рост объема выпуска изделий вследствие насыщения потребности рынка в условиях конкуренции и исчерпания возможностей совершенствования конструкции изделия без значительных изменений.

Рисунок 4.1 - Фазы жизненного цикла изделия (а) и его моделей (поколений) (б)

Четвёртая фаза - фаза старения, когда наблюдается быстрое сокращение объемов производства в результате снижения конкурентоспособности по сравнению с новыми мо­делями или поколениями изделий, происходящее пропорционально росту объемов произ­водства новых изделий.

Потеря интереса у потребителя к выпускаемой продукции вызывает необходимость её совершенствования, которое осуществляется путем выпуска новых моделей изделий. Производство каждой новой модели, предназначенной для удовлетворения одних и тех же потребностей, включает фазы, аналогичные рассмотренным выше. При этом предыду­щая и последующая модели изделий, удовлетворяющих одни и те же потребности, согла­сованы во времени (рисунок 4.1б): 1-я и 2-я фазы новой модели в большой мере совпада­ют с 3-й и 4-й фазами предыдущей модели. Продолжительности жизненных циклов новой модели изделий разных классов различны, и имеется тенденция к ее сокращению в про­цессе развития техники. Такие изменения соответствуют определённой закономерности, которую называют закономерностью циклического изменения объемов производства. Она отражает жизненные циклы изделий по двум параметрам:

а) изменению количества выпускаемых изделий во времени в одном цикле от нача­ла производства до снятия с производства;

б) согласованию по времени последовательных жизненных циклов.

При исчерпаемости востребованности продукции нужна её замена, что вызывает необходимость изменения или замены технологии её производства. В свою очередь раз­витие технологий, новые технические возможности являются источником формирования новых потребностей через производство новых товаров.

. Законы развития технологий

Установлено, что развитие, смена и освоение технологий подчиняется ряду законов и закономерностей. Использование законов и закономерностей, по которым происходит изменение технологий, является важным элементом при решении ряда задач, таких как определение момента начала и конца разработки новых изделий; определение момента начала выпуска новых изделий и прогнозирование продолжительности новых изделий; прогнозирование и планирование по времени объема производства разрабатываемых но­вых изделий.

Наиболее изучены и известны такие законы, как закон стадийного развития техни­ки, закон прогрессивной эволюции технических систем, закономерность возрастания сложности технических систем, закономерность изменения критериев эффективности, закономерность дифференциации и специализации техники.

Закон стадийного развития технологий - всеобщий закон развития технических систем, с помощью которых осуществляется обработка материального предмета труда. При обработке любого материального предмета труда реализуются четыре основные функции: технологическая (Т), связанная непосредственно с изменением материального предмета труда (например, разделение бревна на доски); энергетическая функция (Э), свя­занная с обеспечением энергией процесса обработки предмета труда; функция управления (У) процессом обработки и подачи энергии; функция планирования (П) количества и ка­чества производимой продукции. Основная суть закона заключается в том, что развитие технических систем (ТС) происходит при последовательной передаче новым поколениям технических систем выполнения указанных основных функций. Например, развитие тех­нических средств для токарной обработки проходит следующие стадии:

1. Ч = Э+У+П (Ч - человек), ТС = Т (токарный станок с ручным или ножным при­водом);

2. Ч = У+П, ТС = Т+Э (токарный станок с приводом от парового или электрическо­го двигателя);

3. Ч = П, ТС = Т+Э+У (токарный станок с числовым программным управлением);

4. Ч = 0, ТС = замкнутая (токарный станок с числовым программным управлением и системой автоматизированного планирования работ - безлюдное производство).

Аналогичные стадии можно выделить и для транспортировки грузов по дороге:

1. Ч=Э+У+П, ТС=Т (тачка или тележка, перевозимая человеком);

2. Ч = У + П, ТС = Т + Э (телега с тягловым животным, автомобиль);

3. Ч = П, ТС = Т + Э + У (автомобиль с системой автоматического управления);

4. Ч = 0, ТС = замкнутая (автомобиль с системами автоматического управления и автоматического планирования работ).

Таким образом, на 4-й стадии человек полностью исключается из технологического процесса. Он участвует в процессах планирования высокого уровня, а также в нестан­дартных операциях наладки и ремонта оборудования. Переход на очередную стадию про­исходит, во-первых, при исчерпании физических или умственных возможностей человека по определенному актуальному критерию эффективности, чаще всего производительно­сти труда, во-вторых, при изменении внешних факторов. Закон стадийного развития от­ражает не только развитие отдельных технических систем, но и технологии в целом, а вместе с ней и человеческой цивилизации. При этом 1-я стадия соответствует возникнове­нию ручных орудий и человека разумного, 2-я стадия связана с механиза­цией ручного труда и промышленными революциями, 3-я стадия - с автоматизацией тру­да и научно-технической революцией, 4-я стадия - с созданием постиндустриального об­щества. Закон стадийного технического развития используется при разработке новых по­колений технических систем, когда принимается решение о передаче техническим сред­ствам очередной функции, а также при создании крупных проектов по механизации и ав­томатизации производства, когда решаются вопросы перехода на 2-ю, 3-ю или 4-ю стадии.

Закон прогрессивной эволюции технических систем состоит в том, что в технических системах, выполняющих определенные технические функции, переход к но­вым моделям и поколениям систем вызван необходимостью устранения в используемых технических системах выявленных недостатков и дефектов, а также противоречий, что обычно связано с улучшением критериев эффективности и происходит при наличии необ­ходимых и достаточных внешних факторов. При этом соблюдается определенная логика изменения структуры технической системы, основанная на принципе получения необхо­димого эффекта при минимальных изменениях структуры, что обычно связано и с мень­шими изменениями способа изготовления систем. Этой логике подчинены наиболее веро­ятные пути иерархического исчерпания возможностей структуры системы, реализуемые в виде нескольких соподчиненных циклов:

1. При неизменных функциональной структуре, принципе действия и техническом решении улучшаются параметры технической системы (цикл А);

Б. После исчерпания возможностей цикла А осуществляется переход к более ра­циональному техническому решению, после чего развитие опять происходит по циклу А, при этом цикл А-Б может повторяться до приближения к наилучшему решению для дан­ных принципа действия и функциональной структуры;

2. После исчерпания возможностей используемого принципа действия может про­изойти переход к новому, более эффективному принципу действия, после чего развитие опять соответствует циклу А-Б, при этом цикл А-Б-В повторяется до приближения к наи­лучшему принципу действия для множества известных в данное время физических эффек­тов, а также биологических и химических эффектов;

Г. После исчерпания возможностей цикла А-Б-В, а иногда А-Б может произойти переход к более рациональной функциональной структуре. При осуществлении указанных циклов действует еще одно условие: в каждом случае перехода к новой модели или поколению технических систем из всех возможных вариантов изменения структуры реа­лизуется тот, который характеризуется наибольшим увеличением полезного эффекта сис­темы (например, снижением удельной себестоимости продукции или увеличением друго­го полезного эффекта) при отсутствии ухудшений или незначительных ухудшениях дру­гих критериев эффективности. Закон прогрессивной эволюции технических систем связан с законом стадийного развития, поскольку он отображает и реализует развитие систем внутри каждой стадии. Основные направления практического использования закона эво­люции связаны с созданием конкретного класса технических систем, прогнозированием и поиском улучшенных структур технических систем.

Закон возрастания сложности технических систем состоит в том, что сложность технических систем с одинаковыми техническими функциями при смене их моделей и по­колений ускоренно возрастает в силу действия законов стадийного развития техники и прогрессивной эволюции технических систем. Одной из главных задач технического творчества является снижение сложности техники (многие изобретения являются резуль­татом решения этой задачи), однако в целом сложность технических систем нелинейно возрастает, что следует учитывать при обосновании различных прогнозов и планов.

У технических систем, систем, имеющих неизменные основные технические фор­мы и принцип действия, эффективность изменяется в зависимости от исторического вре­мени монотонно в соответствии с 5-образной функцией, график которой имеет три перио­да (рисунок4.2):

Рисунок 4.2 - Логистическая кривая изменения эффективности технологии

- первый период А связан с освоением нового принципа действия, когда еще не найдены его наиболее эффективные технические решения, что обусловливает медленное возрастание критерия эффективности;

• второй период В - быстрый рост критерия за счет увеличения количества изобретений, реализующих новый принцип действия,

• третий период С - асимптотически замедленный рост критерия, что связано с ис­черпанием возможностей данного принципа действия. При этом возникает необходимость перехода на более эффективный принцип действия.