Тема4 Развитие поколения техники и технологий Инновационная деятельность как фактор развития технологий.

Рассмотренный принцип «переломных точек» может быть применен и к нововведениям, затрагивающим характеристики продукта. Это касается и сдвигов в технологических процессах. Например, за последние десятилетия эффективность доменно­го производства повысилась, а его технологическая схема изме­нилась мало. Прогресс достигнут за счет постепенных преобра­зований, а не резкого скачка. Это подтверждено исследования­ми. За последние 25 лет в технологии доменного производства введено много усовершенствований эволюционного характера. Они повлияли на требования к сырью, уровень производствен­ных затрат.

Этот пример показывает, что технический прогресс может быть достигнут за счет модификации существующей техники. Это подтверждается результатами исследований в нефтеперера­ботке, производстве алюминия, искусственных волокон, элект­роэнергии. Прогресс здесь принимает форму серии мелких, в отдельности незначительных нововведений, в совокупности об­ладающих кумулятивным действием.

Таким образом, технический прогресс - это эволюционная си­стема, не исключающая, однако, коренных перемен, сдвигов.

Фундаментальные технологические нововведения становятся воз­можными благодаря многочисленным мелким нововведениям.

Следовательно, инновационная деятельность может быть рас­смотрена как процесс обучения на опыте. Результаты обучения используются в широких пределах для различных технологий.

Возникновение технологических нововведений

Различают изобретение и нововведение. Под изобретением по­нимают создание нового устройства, материала. Нововведение включает также коммерческое или практическое применение данного устройства. То есть нововведение — это первое приме­нение изобретения.

Следует отметить, что факторы, обусловливающие появление новой техники, многочисленны и неоднородны. В любой обла­сти существует много источников технических открытий. Ис­токи открытий лежат во взаимодействии между многочислен­ными одновременно действующими факторами. Нужно отме­тить, что только некоторым технологическим сдвигам не пред­шествовали неудачи в реализации технической идеи. Уроки, по­лученные из допущенных ошибок,— важный фактор успешной инновационной деятельности. В свою очередь, решение суще­ствующих проблем обогащает предшествующий опыт, дает воз­можность по-новому его оценить. Технологический сдвиг про­текает кумулятивно: в нем есть логика, и он не является случай­ным явлением.

Механизм инновационной деятельности в технологии опира­ется на две простые вероятностные схемы. Первая сводится к тому, что инновации есть результатом кумулятивного процесса обучения. Вторая схема подчеркивает, что прогресс, достигну­тый для различных видов техники, материализуется с неодина­ковой скоростью. Системе технологической эволюции присущ элемент неоднородности.

Необходимо отметить, что на основе исследования появилась гипотеза «заражения», утверждающая, что одна инновация своим существованием тормозит либо ускоряет появление других инноваций. Так, например, изобретение расточного станка способствовало совершенствованию парового двигателя. Однако критерия, позволяющего оценить «зараженность» инноваций, нет.

Заслуживают внимания пространственные и временные ас­пекты инновационной деятельности. Установлено, что темп по­явления инноваций в XX веке изменился по сравнению с XIX. Так, в производстве сельскохозяйственного оборудования, бу­маги, на железнодорожном транспорте он снизился, а в нефтя­ной промышленности — возрос. В то же время темп инноваций в бумагоделательной промышленности по сравнению с нефте­перерабатывающей снизился, что обусловлено различием в тех­нологической базе.

Установлены также различия в темпах возникновения инно­ваций между отраслями промышленности. По-видимому, такое положение связано с технологическими особенностями, специ­фикой организации производства, поскольку производство сель­скохозяйственного оборудования и железнодорожный транс­порт ориентированы на решение технологических задач, а нефтепе­реработка — на решение научных проблем.

Итак, инновация в любой отрасли промышленности опреде­ляется в основном природой технологии. Анализ работы круп­нейших фирм США показал, что количество запатентованных инноваций в отраслях с различной технологией (электротехни­ческой, химической) выше, чем в традиционных (пищевой, тек­стильной).

Самоорганизация - сущность эволюционных процессов

Особенностью эволюционных процессов является то, что они сопровождаются необратимыми изменениями. Под эволюцией понимают глубокую перестройку структуры и функций объек­та. Так, живой организм может расти, если его системы развива­ются. Аналогично и фирма будет расти лишь тогда, когда воз­никнут новые каналы связи внутри фирмы и каналы связи с внешним миром. Эволюционные изменения не только накап­ливаются, но и выстраиваются в систему. Само существование системы становится фактором, влияющим на ход эволюции.

Если размеры системы увеличиваются, система изменяется геометрически и функционально. Ей приходится считаться с бы­стрым увеличением объема. Рост системы идет дифференциро­ванно, то есть отдельные части системы растут неодинаково. Следовательно, рост объекта будет сопровождаться изменени­ем его формы. Вот почему крупные объекты имеют продолгова­тую искривленную форму, что позволяет сохранить отношение объема к площади поверхности.

Изменение размеров системы может приводить к необходи­мости изменять материал. Если два объекта сделаны из одного материала, геометрически подобны, то больший объект будет менее прочен. Для компенсации эффекта применяют материал с новыми механическими свойствами.

Системы, размеры которых превышают критические, не могут функционировать нормально. Поэтому в крупногабаритных ма­шинах используются материалы с высокой удельной прочностью.

Изменение масштабов технической системы часто сопровож­дается усложнением ее структуры. Например, увеличение разме­ров организма связано с большей дифференциацией его функ­ций. У большего организма дыхательная система более развита.

Подобное имеет место в технике. Так, в больших двигателях предусмотрено дублированное зажигание. Это предотвращает растрескивание головок цилиндров. Кроме того, в крупногаба­ритных двигателях конструкцией предусмотрено большее чис­ло цилиндров, что решает проблемы сгорания. Увеличение раз­меров приводит к необходимости усложнять конструкцию пу­тем создания V-образных двигателей.

Усложнение структуры технической системы, вызванное эф­фектом масштаба, обусловлено необходимостью нормального взаимодействия человека с машиной.

Нужно отметить, что изменение масштаба технического аг­регата сопровождается перераспределением труда для обслужи­вания отдельных компонентов.

Следовательно, эволюция системы складывается из трех про­цессов — непропорционального роста подсистем, изменения ма­териала и увеличения сложности структуры системы. Данные процессы не могут продолжаться неограниченно без наступле­ния рассогласования.

Поэтому для каждой системы существуют пределы роста. Так, жилой дом, построенный путем сужения кверху, не может быть очень высоким, так как большая доля полезного пространства занята шахтами для лифтов. Предельные масштабы электростан­ции ограничены риском аварии, который возрастает по мере уве­личения мощности из-за сложности конструкции. Важной осо­бенностью эволюции есть то, что процессы, делающие возмож­ным эволюцию на начальных этапах, на поздних этапах опреде­ляют ее торможение.

Верно и обратное, что размеры системы не могут неограни­ченно уменьшаться. Существует предел, до которого может быть снижен вес технической системы, так как вибрация в системе усиливается.

Часто рост системы замедляется задолго до достижения его пределов. Известно, что капитальные затраты на строительство агрегата зависят от площади поверхности объекта, а производи­тельность является функцией объема. Здесь эффект масштаба описывается «правилом шести десятых», то есть капитальные зат­раты пропорциональны производственной мощности в степе­ни две третьих. Это правило выполняется во многих отраслях промышленности, особенно с непрерывным процессом (хими­ческой, нефтеперерабатывающей, цементной). Если с увеличе­нием размеров объекта его форма не претерпевает существен­ных изменений, тогда существует внутренний эффект масшта­ба, обусловленный геометрической необходимостью.

Эффект масштаба существует не в любом диапазоне. Он пе­рестает действовать, если размеры системы достигают критиче­ских размеров, за которыми система не может функционировать нормально без существенной перестройки материальных и структурных характеристик. Например, когда размеры ротора турбины становятся больше критических, с увеличением ее мощности напряжение и деформация резко возрастают. Это вынуж­дает использовать для турбины дорогие конструкционные ма­териалы, особые методы охлаждения.

Значительное увеличение масштабов системы сказывается и на эксплуатационных расходах. Так, чем большим есть электро­генератор, тем меньшей будет его устойчивость к различным воз­мущениям. Поэтому для надежной работы генератора нужно за­тратить средства на специальные предохранительные устройства. Аналогичные соображения возникают, когда размеры объек­та становятся все меньше. Следовательно, при непрерывном изменении масштабов тех­нологии наступает такой момент, когда возросшие затраты на производство или эксплуатационные расходы препятствуют , дальнейшему развитию технологии.

Таким образом, динамика системы определяется ее историей и размерами. Эволюционный процесс имеет тенденцию к само­генерации, самоограничению. Для размеров любой системы су­ществуют верхние и нижние пределы, то есть система заданной формы характеризуется пределами своего роста. Эволюция есть процесс приближения к равновесию.

Принцип созидательного симбиоза

Эволюция - многомерный процесс, замедление которого в од­ном измерении не означает падение темпов в других измерени­ях, а наоборот, часто приводит к ускорению роста. Так, напри­мер, один предел эволюции системы обусловлен природой ма­териала конструкции. В другом случае предел развития ограни­чивается формой системы. Могут быть ограничения из-за слож­ности структуры. В то же время в других направлениях развитие системы не ограничено. Поэтому застой в технологии не может продолжаться вечно.

На практике очень часто две разные технологии или техни­ческие системы присутствуют в одной технологии, машине, Устройстве. Например, в морских судах с атомными установка­ми сочетаются технологии атомных реакторов и традиционного судостроения. Трудно найти устройство, где не сочетаются раз­личные технологии.

Анализ комбинированных технологий позволяет выделить определенный класс, группу, в каждом из элементов которых предусматривается принцип «созидательного симбиоза», то есть слияние двух и более технологий. Это упрощает схему, тем са­мым отодвигаются пределы, ограничивающие эволюцию.

Симбиотические отношения двух и более систем так изменя­ют структуру, что модифицированные системы беспрепятствен­но преодолевают границы, бывшие пределами эволюции исход­ных систем. Следовательно, предел эволюции системы суще­ствует постольку, поскольку система остается изолированной. Что касается симбиоза систем, то пределы их эволюции прак­тически не ограничены.

Рассмотрим пример. К 40-м годам XX века развитие техноло­гии сельскохозяйственного трактора затормозилось. Конструк­ция его, казалось, была усовершенствована максимально. Но­вый импульс к развитию тракторостроения был дан благодаря предложенной трехточечной оценке управления сельскохозяй­ственными орудиями. Поэтому ограничение на пути развития технологии было преодолено.

В 70-е годы возникает новый технологический застой в трак­торостроении. Однако считают, что прогресс будет достигнут при условии более глубокого изучения взаимосвязи между ма­шиной и почвой.

Итак, предел эволюции определяется развитием систем. В пер­вом случае рассматривалась система «трактор — сельскохозяй­ственное орудие», во втором — «трактор — сельскохозяйственное орудие — почва». Следовательно, краткосрочная эволюция может быть обусловлена сдвигами в самом тракторостроении, а долго­срочная — сдвигами в технологии системы «трактор — орудие».

Таким образом, динамика самой системы определяет кратко­срочную эволюцию, а динамика расширенной системы — долго­срочную эволюцию. Динамика системы определяется ее историей и размерами. Эволюционный процесс имеет тенденцию к само­генерации, самоограничению. Для размеров любой системы су­ществуют верхние и нижние пределы, то есть система заданной формы характеризуется пределами своего роста. Эволюция есть процесс приближения к равновесию

Происхождение технологических циклов

Возникновение экономического спада либо длительного перио­да инфляционного процесса приводит к активации технологичес­ких нововведений. Это вытекает из того, что технологические сдви­ги являются источником долгосрочного экономического роста.

Внедрение базисного нововведения сопровождается массой вторичных нововведений. Нововведения редко распределяются равномерно. Они появляются в группах. Прерывистость потока новых технологий вызывает колебания уровня капиталовложе­ний. Возникновение новых предприятий вслед за базисной тех­нологией ведет к буму в области вложений капитала. Поэтому экономические бумы связаны с группами нововведений.

Внедрение новой технологии нарушает сложившуюся струк­туру экономических взаимосвязей между производственными возможностями, доступностью сырья, ценами, доходами и т. д. Экономическая система выводится из равновесия. Она может ни­велировать возмущения, вызванные новой технологией, только постепенно. В связи с этим за экономическим бумом следует спад. В период спада происходит реорганизация структуры цен, мас­совых производств, выявляется собственная динамика развития экономической системы, и она вступает в период депрессии.

Оживление экономики зависит от процесса приспособления. Развитие такого процесса может способствовать движению си­стемы к состоянию равновесия. Цикл повторяется, начинаясь новым взрывом инновационной активности.

Из приведенных положений следует, что оздоровление эко­номики определяется радикальными нововведениями, которые отличаются от модификации существующей технологии. Соглас­но концепции Кондратьева, движение экономической конъюнк­туры принимает форму циклов продолжительностью 50 лет.

Согласно этой концепции немецкий ученый Йозеф Шумпе-тер определил такие циклы:

1. 1787 - 1800 гг. - появление паровых машин;

2. 1843 - 1857 гг. - распространение железных дорог;

3.1898 -1911 гг. - распространение электричества и автомобилей.

Следовательно, технологические нововведения являются пер­вой причиной колебаний экономического развития.

В инновационной деятельности большую роль играет экс­перимент. Новая технология развивается во времени. Особен­ностью процессов, связанных с изменениями в технологии, яв­ляется их зависимость от кумулятивных значений стимулирую­щих факторов. Многие результаты НИР могут быть полностью оценены через некоторое время. Вместе с тем современные тех­нические разработки опираются на накопленный опыт. Опре­деленную роль играет случай, так как к одной и той же новой технологии можно подойти с разных сторон. Следовательно, инновационный процесс направляется взаимным влиянием слу­чайных и кумулятивных факторов.

Из сказанного выше вытекает, что если в системе происходит накапливание случайных изменений, то она подвержена дли­тельным колебаниям. Пусть для системы характерны и большие, и малые изменения. Этим изменениям свойственны разные средние частоты появления. Большие изменения становятся причиной циклического поведения системы, если они не ком­пенсируются цепью малых изменений. Это объясняется тем, что кумулятивный механизм способствует распространению боль­ших изменений. Возможна также концентрация случайных из­менений в группы. Под воздействием кумулятивного механиз­ма группы могут объединяться, получая определенный уровень насыщения. Влияние каждой группы может распространяться за пределы того момента, когда эти изменения произошли.

Таким образом, образование колебаний идет за счет длительно­го воздействия отдельных крупных изменений и групп изменений, при этом им сопутствуют цепочки или группы малых изменений.

Технический прогресс можно рассматривать как искаженное распределение. Он подвержен колебаниям из-за кумулятивно­го действия причин неустановленной природы. Процесс техни­ческого развития объединяет два типа сдвигов. Первый вклю­чает устойчивое, долгосрочное развитие, второй — такое, при котором имеют место периодические колебания. Эти сдвиги взаимосвязаны.

Ступенчатый характер процесса развития технологии

Потенциальные возможности технологий распределены не­равномерно, причем однажды возникшее неравенство оказыва­ется самовоспроизводящимся. Например, сначала оно сказыва­ется в разности производительности предприятий, затем выяв­ляется в увеличении дифференциации уровней инновационной деятельности. В связи с этим изучение средних характеристик сформировавшейся технологии не дает полного представления о важных аспектах технического прогресса, роста производи­тельности труда. Поэтому существуют максимальные и мини­мальные возможности технологии.

Различают общеприменимую и наилучшую технологии дан­ной отрасли. Первая - массовая технология, вторая - наиболее развитая из имеющихся на данный период времени.

Некоторым видам технологии свойственна ступенчатая фор­ма развития, когда внезапные всплески сменяются застоем. С увеличением масштабов производства происходит рост основ­ных производственных характеристик оборудования. Так, мощ­ность крупного этиленового завода в США увеличивалась скач­кообразно, при этом производство этилена в общем производ-тве страны не изменялось.

Однако скачкообразное развитие технологии связано с серьез­ными экономическими последствиями. Так, некоторое время после скачка увеличение мощности заводов опережает расши­рение рынков сбыта, так как возникает перепроизводство. Это ведет к падению цен, уменьшению экономичности, достигну­той при укрупнении производства.

Таким образом, данная технология имеет тенденцию разви­ваться циклически по схеме: «увеличение масштабов техноло­гии -^ перепроизводство -> недогрузка мощностей -> снижение Цен —> падение прибыли —> расширение рынков сбыта —> пол­ная загрузка мощностей —> увеличение прибыли —> рост мас­штабов технологии».

Такой характер развития технологии присущ не только нефте­химии.

Таким образом, образование колебаний идет за счет длительно­го воздействия отдельных крупных изменений и групп изменений, при этом им сопутствуют цепочки или группы малых изменений.

Технический прогресс можно рассматривать как искаженное распределение. Он подвержен колебаниям из-за кумулятивно­го действия причин неустановленной природы. Процесс техни­ческого развития объединяет два типа сдвигов. Первый вклю­чает устойчивое, долгосрочное развитие, второй — такое, при котором имеют место периодические колебания. Эти сдвиги взаимосвязаны.