Законы строения и развития техники и их приложения

Как уже было сказано, наивысший уровень инженерного творчества заключается в выявлении и формулировании законен и закономерностей строения и развития техники и сознательном их использовании при поиске более эффективных и рациональных конструкторских и технологических решений.

Законы техники, а также более частные и локальные закономерности могут иметь многоплановое приложение в инженерном творчестве. Во-первых, на основе законов и закономерностей техники могут быть разработаны наиболее эффективные методология и методы инженерного творчества, Во-вторых, привязка законов н закономерностей к конкретному классу технических объектов позволяет определить наиболее правильные структурные свойства, облик н характеристики технических объектов в следующих поколениях.

Закон прогрессивной эволюции техники

Формулировка гипотезы о законе. Действие закона прогрессивной эволюции в мире техники аналогично действию закона естественного отбора Дарвина в живой природе. Он отвечает на вопросы, почему происходит переход от предшествующего поколения технических объектов к следующему улучшенному поколению; при каких условиях, когда и какие структурные изменения происходят при переходе от одного поколения к другому.

Гипотеза о законе прогрессивной эволюции техники имеет следующую формулировку:

В техническом объекте с одинаковой функцией переход от поколения к поколению вызнан устранением выявленного главного дефекта (дефектов), связанного, как правило, с улучшением критериев развития, и происходит при наличии необходимого научно-технического уровня и социально-экономической целесообразности наиболее вероятными путями иерархического исчерпания возможностей конструкции.

При этом в каждом случае перехода от поколения к поколению в соответствии с частными закономерностями происходят изменения конструкции, корреляционно связанные с характером дефекта у предшествующего поколения, а из всех возможных изменений конструкции реализуется в первую очередь то, которое дает необходимое или существенное устранение дефекта при минимальных интеллектуальных и производственных затратах.

Используемое в формулировке закона понятие «научно-технический уровень» имеет отношение к стране или к региону и к определенному моменту времени. Оно включает используемые технические объекты, технологии, источники энергии, материалы и вещества, информацию об используемых в прошлые времена, а также о новых (пока не реализованных) технических объектах, технологиях, источниках энергии, материалах и веществах; информацию о физико-технических эффектах, которые используются или могут быть использованы в технике и т. п.

Таким образом, суть закона состоит в том, что в ТО с одинаковой функцией каждый переход от поколения к поколению вызван устранением возникшего главного дефекта (дефектов), связанного с улучшением какого-либо критерия (показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий.

Самое важное приложение закона прогрессивной эволюции заключается в построении на его основе методологии системного иерархического выбора глобально оптимальных конструкторско-технологических решений.

Закономерность иерархического исчерпания конструкции действует, как указано в формулировке закона, при соблюдении следующего условия: если при наличии необходимого научно-технического потенциала переход к новому техническому решению или принципу действия обеспечивает получение дополнительной эффективности, существенно превышающей дополнительные интеллектуальные и производственные затраты, то может произойти скачок к новому техническому решению или принципу действия без исчерпания возможностей предыдущего технического решения или принципа действия.

Для некоторых классов ТО в будущем, по-видимому, станут более частыми случаи указанных скачков к новым техническим решениям или принципу действия без исчерпания возможностей предыдущих. Этому способствует создание мощных систем автоматизированного проектирования, включающих подсистемы поискового конструирования с выбором глобально оптимальных решений.

При разработке новых поколений технических объектов имеет смысл целенаправленно формулировать и использовать частные закономерности изменения конструкции. Для этого выполняются ретроспективные изучения и анализ конструктивной эволюции рассматриваемого класса технических объектов. Целесообразно изучить также конструктивную эволюцию других классов технических объектов, имеющих близкие функции и опережающие темпы развития.

Это тем более важно, что суммарное действие закона прогрессивной конструктивной эволюции даже за короткое обозримое время часто приводит к поразительным результатам. Так. например, только за 50 лет с 1910-х до 1950-х годов XX века удалось облегчить дизель-мотор в 250 раз при сохранении одной и то» же мощности; расход металла на 1 л. с. мощности двигателя уменьшился в 80 раз; паросиловые установки на электростанциях облегчены в 25 раз и т. д.