Введение в методологию системо- и схемотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств

4.3 Уровни готовности технологии

Уровни готовности технологий (technology readiness levels (TRL)) —

это западноевропейский метод классификации степени зрелости инновационной концепции или системы в процессе ее разработки и приобретения. Метод базируется на оценочной шкале от 1 до 9: первый уровень означает зарождающуюся технологию, девятый уровень — самую зрелую.

TRL был впервые разработан в 1970-х годах Стэном Сэдиным из NASA. Сегодня метод TRL широко используется международным инженерным сообществом.

Главной целью использования TRL является помощь в управлении принятием решений, касающихся разработки и передачи технологий. Метод следует рассматривать как один из нескольких инструментов, необходимых для управления процессами исследования и разработки внутри проектной организации (таблица 11) [65].

Главные достоинства метода:

–обеспечение общего понимания технологического статуса разработки;

–управление рисками;

–помощь в принятии решений о финансировании разработки технологии;

–помощь в принятии решений о трансфере технологии. Ограничения применимости метода:

–готовность не обязательно соответствует целесообразности или технологической зрелости;

–необходимо учитывать множество факторов, в том числе акту-

альность операционной среды продуктов для имеющейся системы, а также несоответствие архитектуры продукта и системы.

161

163

164

165

4.4 Законы и закономерности развития техники

Если мы сравним телефон тридцатилетней давности с современными мобильными телефонами, то придем к выводу, что последние — это уже не просто телефоны, т. к. в них на сегодняшний день в среднем объединяются функции более тридцати (!) других разнородных технических средств: телефона, фотоаппарата, радио, видеокамеры, телевизора, компьютера, будильника, электронной книги, часов, таймера, секундомера, фонарика, проектора, музыкального плеера, диктофона, интернет-маршрутизатора или роутера, электронного блокнота, электронного планировщика событий, ежедневника, игровой приставки, зарядного устройства или аккумулятора и т. д. и т. п. В свою очередь принтер объединился со сканером и ксероксом в многофункциональное устройство (МФУ) [46]. Измеритель пульса, шагомер, аудиоплеер и смартфон объединились с наручными часами и превра-

тились в smart watch и т. д.

Все шире во всех областях человеческой деятельности используются лазерные инструменты вместо инструментов механических: лазерные скальпели, лазерные измерительные инструменты, лазерные принтеры, лазерные 3D-сканеры, лазерные прицелы, лазерные указки и т. д. Механические кнопки в сотовых телефонах заменяются на сенсорные. Механические компьютерные мыши практически исчезли, остались только оптические, причем все чаще используются беспроводные. Странно, что в системных блоках компьютеров все еще используются механические вентиляторы для охлаждения и винчестеры с вращающимися дисками. Но уже наметилась тенденция и к их устранению. Вероятно, должны получить широкое распространение клавиатуры без механических клавиш, компьютерные мышки без механических кнопок. Уже созданы работающие виртуальные клавиатуры, в которых вообще нет никаких деталей. С помощью небольшого проектора изображение клавиш проецируется на поверхность стола.

Характеристики многих ТС, таких как компьютер, возрастают с огромной скоростью. Это происходит благодаря сокращению времени разработки, сокращению эксплуатационного периода ТС и повышению требований к свойствам систем. Значительно медленнее развиваются автомобильный транспорт, авиация. В то же время существуют

166

ТС, которые остаются неизменными в течение многих десятков и сотен лет. Практически не совершенствуются многие простые объекты, такие как нож, вилка, ложка, стакан, пила, молоток и так далее.

Почему так различаются темпы развития различных технических систем? Почему в нашей жизни появляются именно такие технические средства? Можно ли предсказать их появление? Где пределы развития ЭРЭС? Сейчас важно понимать процессы, происходящие в мире техники, а также роль человека в этих процессах. Насколько закономерно развитие техники, в какой степени личность изобретателя может повлиять на ход развития (рисунок 29)? Прежде всего ответы на эти вопросы необходимы инженерам, занимающимся созданием новых технических объектов и систем.

Строение и развитие каждого ТО и техники в целом подчиняются определенным законам и закономерностям, которые указывают на устойчивые качественные и количественные причинно-следственные связи и отношения, имеющие место у класса ТО и техники в целом, а также на изменение во времени этих связей и отношений. Законы

изакономерности по характеру и определенности описания объектов

иявлений техники близки к законам и закономерностям, известным в биологии, физике и химии. Таким образом, можно утверждать, что законы техники формулируются на уровне законов природы [23].

Закономерности строения и развития техники имеют отношения к ТО с одинаковой или близкими функциями, тогда как законы техники имеют отношение к любому ТО или ко многим классам ТО, имеющим различные (сильно отличающиеся) функции.

Кзаконам и закономерностям строения ТО будем относить устойчивые признаки в конструктивной и потоковой функциональной структуре, в физической структуре (ФПД) и технических решениях, которые существуют и остаются неизменными на протяжении многих поколений в историческом развитии ТО.

Кзаконам и закономерностям развития техники будем относить определенные устойчивые изменения какого-либо критерия развития (показателя качества) или какого-либо количественно выражаемого конструктивного признака на протяжении многих поколений ТО. Кроме того, должны иметь место законы развития, которые для многих классов ТО с различными функциями отражают одинаковые

167

(аналогичные) изменения в конструктивной и потоковой функциональной структурах, в физической структуре и техническом решении.

а

б

Рисунок 29 — Генеалогические линии развития ЭРЭС:

а — эволюция мобильных телефонов; б — эволюция телевизоров

168

Техника развивается в тесном взаимодействии с общественным развитием и экосферой, вследствие чего наблюдаются значительное взаимопроникновение и взаимовлияние законов развития общества, природы и техники. Развитие последней во многом зависит от потребностей общества и влияет на состояние природы [66].

В общем виде система законов техники имеет уровни потребностей, функций и систем (таблица 12).

Таблица 12 — Законы развития систем

Эволюция потребностей определяется законами непрерывного возрастания потребностей людей и законом лености (минимизации усилий).

Закон непрерывного возрастания потребностей людей и неугаси-

мого любопытства, который выражается в том, что после удовлетворения очередной потребности у каждого человека появляется новое желание, причем получить не только больше, но и лучше. Желание не дает довольствоваться уже достигнутым и заставляет совершенствовать окружающие нас объекты и, как следствие, совершенствоваться нам самим (больше трудиться, обучаться чему-то новому, размышлять). Стоит отметить, что тенденция в развитии потребностей указывает на переход от удовлетворения физиологических потребностей к эмоционально-психологическим, которым и следует уделять больше внимания при создании объектов с высокими потребительскими свойствами.

Закон действует в условиях, когда физические и иные возможности человека (но не интеллектуальные) ограничены, и чем сложнее обстоятельства, тем эффективнее результат.

Закон лености (минимизации усилий). Человек всегда стремился к минимизации усилий на обслуживание своих потребностей (физических усилий, работы органов чувств, мыслительной деятельности и т. д.). Эта своеобразная «лень» так стимулирует человека, что

169

заставляет его напрягать все свои усилия и прежде всего интеллектуальные для создания устройств, облегчающих, а в идеале и исключающих его собственный труд. Поэтому, как только у человека возникает какая-либо потребность, он будет искать пути ее удовлетворения наиболее простым способом, а связанные с этой потребностью устройства будут совершенствоваться до их полной автоматизации либо максимально простого обслуживания (обычно стадийно, в соответствии с законом стадийного развития).

Закономерности развития функций связаны с закономерностями развития потребностей, но имеют свою специфику. Например, переход систем к многофункциональности (универсальности) или, наоборот, к однофункциональности (специализации).

Законы развития ТС можно разделить на две группы (рисунок 30): законы организации систем, определяющие жизнеспособность системы, и законы эволюции систем, определяющие развитие ТС.

Рисунок 30 — Законы развития систем

Проектирование как деятельность, направленная на создание реальных предметов, основывается на объективных законах природы. И качество создаваемых объектов зависит от степени познания и следования этим законам. С другой стороны участие в проектировании человека вызывает потребность в знании законов наук, изучающих мышление человека, принципы его деятельности.

Уже с давних времен обращали внимание на непредсказуемость и индивидуальность результатов творческого труда, возможность появления как выдающихся изделий, так и явно неудачных. Это есть следствие неспособности человека охватить всю решаемую задачу целиком, во всех ее подробностях, учесть все параметры, внутренние

170