Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений

2) в технологии машиностроения – это самый первый сварочный агрегат, первый станок с числовым программным управлением, первые: групповая поточная линия, гибкая производственная система, роторная автоматическая линия и другие образцы новой техники и технологии.

Многие из таких артефактов являются предметом национальной гордости. Например, первые:

−двигатели внутреннего сгорания и автомобили; воздушнореактивные двигатели и реактивные самолеты на их основе (Германия);

−поточные и автоматические линии, промышленные роботы

(США);

−паровые машины (разработана И. И. Ползуновым в 1763 г., Россия, построена Дж. Уаттом в 1774 году, Англия);

−паровозы (Р. Тревитик,1803 г. и Дж. Стефенсон,1814 г., Англия);

−компас, порох и бумага (Китай);

−авторучки (Хорватия) и т.д.

Крупнейшие артефакты российского происхождения характеризует следующий перечень, который может быть дополнен:

1)Авиация и космонавтика – первые самолет, вертолет, цельнометаллический и сверхзвуковой пассажирские самолеты, искусственный спутник Земли, пилотируемый комический корабль, луноход;

2)Транспортные средства – первый гусеничный трактор, тепловоз, теплоход, ледокол, корабль-атомоход, корабль на подводных крыльях, экраноплан;

3)Электроника – первый радиоприемник, первая «сота» мобильного радиотелефона, телевизор, лазер;

4)Электротехника – первые атомная электростанция, источники электрического освещения, электродвигатели трехфазного тока, электросварка;

5)Технологическое оборудование – первые групповые поточные линии, гибкие производственные системы, роторные автоматические линии и роторно-конвейерные комплексы;

6)Материалы – первый искусственный каучук, лавсан.

Общее, что объединяет все эти крупнейшие научно-технические

изобретения мирового уровня значимости, в том, что Россия с их

121

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

помощью не смогла занять лидирующее положение в мировой экономике на рынке сложной научно-технической продукции. Многие из крупнейших российских изобретений широкое применение впервые нашли за рубежом (радиосвязь, электрическое освещение, телевизоры, вертолеты и самолеты), после чего получили широкое применение и в нашей стране.

***

Справочные данные. Рассмотримболееподробноэтоттезиснапримереразвития отечественногопассажирскогосудостроения.

Первый в России пароход с металлическим корпусом "Орел" для волжского речного бассейна был построен в Сормове в 1851–1852 гг., а пассажирское судостроение на базе речных пароходов берет начало строительством в 1871 г. двухъярусного пассажирского парохода "Переворот", позднее переименованного в "Колорадо". Завод действительно этим пароходом произвел переворот в области пассажирского судостроения, который был поддержан другими судостроительными предприятиями России (Спасский затон, Воткинский завод, завод Любимова, г. Пермь и др. ). Россия в эти годы практически не закупала за рубежом пассажирские пароходы, за исключением «Повелителя бурь» (Бельгия, 1903 г.). В начале прошлого века на сормовском заводе (г. Нижний Новгород) были построены исключительные по убранству дворцы-пароходы, такие как "Граф", "Баян" и "Витязь". Одновременно с этим на базе строительства пароходов происходит смена поколений таких речных судов первыми в мире речными теплоходами типа «Коломенский дизель» (1907) и пассажирским теплоходом «Бородино» (1912, г. Коломна)7. Графическая зависимость долговечности таких пароходов показана на рис.5.9.

Анализ приведенной на рис.5.9 диаграммы позволяет на первый взгляд предположить, что долговечность пассажирских пароходов, которые построены после 1930 г., резко сокращается. Но в действительности ни качество стали корпуса, машин и механизмов, ни процессы коррозии и эрозии (разъедания), ни фреттинг-стойкость (разрушения от вибрации под нагрузкой), ни адгезия краски (прилипание, сцепление поверхностей различных тел) тут не при чем.

На первое место вышел фактор не физического, а морального износа данного поколения техники. К началу 1960 г. пассажирские теплоходы, начало строительства которых было положено на Коломенском заводе (Россия), по своей долговечности, скорости и коммерческой эффективности начали превосходить пассажирские пароходы. Еще некоторое время продержались в эксплуатации только суперкомфортные пароходы («Великая княжна Ольга Николаевна» и «Граф»). Все остальные пассажирские пароходы, в том числе и импортного производства, были выведены из эксплуатации досрочно. Эти события были тесно связаны со следующими обстоятельствами.

7 Перфилов В. Коломна прошлого века. Коломна. 2004. С. 17

122

Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений

Тц, лет

Рис. 5.9. Срок службы (долговечность) пассажирских пароходов волжского бассейна

Сормовский завод (г. Нижний Новгород) с августа 1957 г. перешел на серийное производство нового поколения кораблей на подводных крыльях (конструктор Р. Е. Алексеев) «Ракета», после чего были созданы скоростные корабли на подводных крыльях серий «Волга», «Метеор», «Спутник», «Комета», «Вихрь», а в 1963 г. был изготовлен первый в мире опытный экраноплан. Практически одновременно с этими событиями был принят курс на техническое перевооружение пассажирского речного флота на основе закупки за рубежом скоростных комфортных пассажирских теплоходов в Германии8, Венгрии9, Чехословакии10, Австрии11. Таким образом, технологии судостроения комфортных, скоростных пассажирских теплоходов для туристических пассажирских линий волжского бассейна в России, которая в мировой практике была пионером пассажирского топлоходостроения, были фактически утрачены. Этот рынок был отдан зарубежным судостроителям.

***

8Иван Сусанин, Добрыня Никитич, Багратион, Хирург Разумовский, Нижний Новгород (Советская Россия), Алексей Ватченко, Русь, Глеб Кржижановский.

9Буг (Григорий Пирогов), Вишера, Ветлуга, Александр Пирогов, Профессор Звонков, Василий Чапаев.

10Комарно, Михаил Фрунзе, Георгий Жуков.

11Илья Репин, Лев Толстой, Сергей Есенин.

123

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

Возвращаясь от приведенного примера к теоретическому обобщению закономерностей развития техники и технологии, следует отметить, что по мере эволюционного развития названных и других технических систем во времени характеристики технологии непрерывно улучшаются за счет изобретательской, рационализаторской деятельности и проведения локальных НИОКР, что приводит к продвижению технологии вверх по S-образной кривой в область так называемых «высоких технологий». При этом для оценки технического уровня или качества каждого из анализируемых видов техники (в целях оценки их прогрессивности, конкурентоспособности) нужно строить свои, локальные S-образные закономерности развития, которые определяют пределы совершенствования той или иной конкретной технологии, например, закономерности развития шлифовальных станков (рис. 5.10).

Рис. 5.10. S-образные закономерности развития шлифовальных станков:

Модельный ряд шлифовальных станков 5-го типоразмера (°) :

3153; 3Е153;3Б153У;3М152В; 3Б153У; 3М153; 3М153У; 3М153А; 3М153Е.

Модельный ряд шлифовальных станков 2-го типоразмера (▫):

3Б12; 3Е12; 3Б12; 3К12; 3К12М; 3У12УА; 3У12ВРФ11; ВШ-152РВ; BNKK

Примечание к рис. 5.10: точки 15, 16, 19 – это неконкурентоспособные модели шлифовальных станков, которые существуют внутри множества моделей данного вида техники и технологий, ограничиваемой S-образной кривой.

124

Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений

Из рис. 5.10 можно сделать вывод о том, что рассматриваемые шлифовальные станки 5-го типоразмера на нижней линии регрессии

(°) по показателю максимальной частоты вращения шпинделя (nmax, об/мин), который характеризует предельно возможные скоростные характеристики обработки (производительность), пока еще не достигли уровня высоких технологий (пунктирный участок линии), т.е. в ходе исследования мы столкнулись с неполной S-образной закономерностью развития технической системы.

Новые станки 2-го типоразмера (▫) находятся в верхней части S-образной кривой (полная S-образная кривая развития), что свидетельствует о достижении уровня «высокой технологии» шлифования на таких станках и требует выполнения НИОКР, направленных на разработку «критических технологий», т.е. принципиально новых технологий высокоскоростного шлифования и смены на этой основе поколений анализируемых шлифовальных станков. О таких «критических технологиях» более подробно будет сказано в следующем параграфе. При условии перехода к «критической технологии», должен быть использован более прогрессивный принцип (физический эффект, технологический способ или метод) для обеспечения прорыва в данной специальной технологии производства.

Возвращаясь к началу данного параграфа и описанию закона эволюционного развития технических систем, необходимо отметить следующее важное обстоятельство. Известно, что научный закон, в том числе и рассматриваемый закон эволюционного развития технических систем, является теоретическим обобщением частных закономерностей. К ним в данном случае относятся закономерности прогрессивной эволюции технологических систем, закономерности возрастания их сложности и ресурсосбережения.

***

Справочные данные. Закономерности прогрессивной эволюции технологических систем основываются на выявлении и устранении недостатков и противоречий анализируемой технологии путем разработки новой, более прогрессивной технологии в рамках постоянного принципа действия. Это позволяет при разработке нового изделия, технологического

125

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

процесса, устройства или способа обеспечить эволюционный переход12 на более высокий уровень S-образной кривой в область высоких технологий.

Не останавливаясь на частных закономерностях оптимизации названных структур и параметров технологии, которые известны из технологической теории, следует отметить только то, что сказанное позволяет улучшить показатели эффективности оптимизируемой технологической системы. Это достигается путем перехода к новым улучшенным способам выполнения технологии и новым, более совершенным устройствам средств технологического оснащения (технологического оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации, средств контроля).

Закономерности возрастания сложности технологических систем.

Прогрессивная эволюция технологической системы путем продвижения вверх по S-образной кривой в область «высоких технологий» приводит к повышению сложности технологической системы. Это явление определяется:

1)увеличением количества функций, которые улучшаемая технология выполняет, например, широкоуниверсальные токарные станки могут

выполнять не только токарные операции, для которых они предназначены, но также специальные виды работ13;

2)усложнением состава и структуры операций и других компонентов технологии, средств технологического оснащения, а также механизмов или других устройств, с помощью которых технологию реализуют;

3)увеличением числа и мощности источников энергии, которые используют в технологии для ее механизации, например, электроэнергии, сжатого воздуха, использования гидропривода, электромеханических приводов, бустерных систем, пневмогидропреобразователей и т.д.;

4)увеличением числа функциональных блоков в системе управления

технологического процесса, которые обеспечивают рост уровня автоматизации технологии: командоаппаратов, контроллеров, стоек управления, встроенных промышленных компьютеров, встроенных

12 Например, в технологии машино- и приборостроения – это применение оптимальных режимов обработки, прогрессивных смазывающих и охлаждающих жидкостей (сред), использование рациональных заготовок, экономически оптимальных припусков заготовок под обработку деталей, применение многоинструментальных наладок, многошпиндельной обработки, многоместных приспособлений, многоруких промышленных роботов, многостаночного обслуживания, более производительного оборудования, новых средств автоматизации и других усовершенствований структуры технологического процесса и средств технологического оснащения в рамках заданного метода (принципа действия).

13Долбление шпоночных пазов в деталях, закрепленных в зафиксированном патроне; фрезерование деталей, зажатых на суппорте токарного станка, в патроне которого устанавливают торцовую, грибковую или другую фрезу; зубофрезерование зубчатых реек, которые устанавливают на суппорт токарного станка, а в центрах поводкового патрона устанавливают червячную фрезу для зубофрезерования зубчатой рейки, например для каретки пишущей машинки; сверление деталей и другие операции или функции.

126

Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений

измерительных машин и систем автоматизированного контроля, устройств группового управления оборудованием от ЭВМ.

Усложнение технологической системы путем совершенствования технологической, энергетической и информационно-управляющих функций приводит к созданию сложносоставных объектов или технологий, части которых можно рассматривать как отдельные подсистемы, объединенные в единое целое принципом действия, технологическим методом или содержанием решаемой в данной технологии задач. Примерами сложных технологических систем являются:

−технологические операции, состоящие из многих технологических и вспомогательных переходов, нескольких установов, выполняемых на многооперационном оборудовании, компаундных станках или станкахкомбайнах;

−работы, выполняемые бригадой рабочих, например, на уникальном технологическом оборудовании, сборочном стенде или стапеле;

−многооперационные технологические процессы, например, в рамках производственной группы оборудования, гибкой производственной системы, производственного участка или поточной линии, автоматической линии, роторного или роторно-конвейерного комплекса,

цеха или системы цехов предприятия.

Для каждой из названных технологических систем, отличающихся критерием сложности, существует большое многообразие частных закономерностей, используемых для их структурной или параметрической оптимизации.

Закономерности ресурсосбережения. Сущность таких частных законо-

мерностей развития техники и технологии путем эволюционного продвижения вверх по S-образным функциям определяется необходимостью повышения конкурентоспособности техники и технологии, например, по соотношению качества (технического уровня) и затрат, технологической себестоимости или цене производства. На этой основе осуществляют поиск путей (методов) удешевления единицы полезного эффекта, например, за счет ресурсосбережения (материалосбережения, трудосбережения, фондосбережения, энергосбережения).

***

Обобщить названные закономерности позволяет научный закон эволюционного развития нововведений: «Техническую систему,

которая основана на неизменном принципе данной технологии, для обеспечения ее долговечности и/или конкурентоспособности совершенствуют путем замены образцов данной генерации14 систем, что обеспечивает ее эволюцию15 в область высоких технологий».

14От лат. generator – родитель; производитель.

15От лат. evolutio – развертывание.

127

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

Выводы

1.Управление инновационным проектом должно осуществляться на всех этапах и стадиях жизненного цикла нововведения. Жизненные циклы инновационных проектов подчиняются общим закономерностям развития технических систем и могут быть описаны для этапов развития с помощью S-образных кривых.

2.Продвижение технологии вверх по S-образной кривой в область так называемых «высоких технологий» характеризует эволюционное развитие технических систем во времени. Характеристики техники и технологий (показатели качества, технического уровня, конкурентоспособности) по мере такого продвижения вверх по S-образной кривой развития непрерывно улучшаются за счет проведения локальных НИОКР и опытнотехнологических работ, изобретательской и рационализаторской деятельности.

3.Прогрессивная эволюция технологической системы путем продвижения вверх по S-образной кривой в область «высоких технологий» приводит к повышению сложности технологической системы.

4.Для решения задачи повышения конкурентоспособности техники и технологии необходимо не только повышение технического уровня, который определяется положением рассматриваемой техники и технологии на S-образной кривой развития, но и удешевление единицы полезного эффекта за счет ресурсосбережения (материалосбережения, трудосбережения, фондосбережения, энергосбережения).

5.Научный закон эволюционного развития нововведений утверждает, что «техническую систему, которая основана на неизменном принципе данной технологии, для обеспечения ее долговечности и/или конкурентоспособности совершенствуют путем замены образцов данной генерации систем, что обеспечивает ее эволюцию в область высоких технологий».

128

Глава 5. Закон эволюционного развития нововведений

Вопросы для самоконтроля

1.Какие инновации называют прорывными, интегрирующими и улучшающими?

2.Какие мероприятия называют квазиинновациями?

3.Какие математические модели используют для описания жизненного цикла нововведений?

4.На каких этапах и стадиях жизненного цикла нововведений используют управление инновационными проектами?

5.Как взаимосвязаны этапы и стадии научно-технической и инновационной деятельности в инновационном проекте?

6.Какова последовательность стадий научно-технической деятельности инновационного процесса?

7.Как изменяются графики стоимости и доходов инновационного проекта в зависимости от выполнения его расписания за цикл нововведения?

8.Что относят к перечням работ инновационной деятельности?

9.Что называют артефактом в инновационной деятельности, какие артефакты Вы можете назвать?

10.Как осуществляют прогрессивную эволюцию технологических систем в область «высоких технологий »?

11.Для каких целей необходимо решение задач ресурсосбережения в инновационном проекте?

12.Как можно сформулировать научный закон эволюционного развития нововведений?

129

Раздел 2. ЗАКОНЫ ИННОВАТИКИ

Глава 6. Закон смены поколений техники и технологии

6.1.Закон смены поколений техники

иего проявление в энергетике

Исследование первых S-образных кривых развития техники и технологии (рис. 5.7–5.8) первыми специалистами по теории инноваций1 позволило установить, что в ряде случаев происходило наложение нескольких S-образных кривых на единое поле экспериментальных точек (рис. 6.1), полученных, например, по данным паровых угольных электростанций прошлого века.

Этот и другие факты позволили сформулировать закон смены поколений техники и технологий, принципиально различающихся методом выполнения технологии одного и того же назначения. Он гласит: «Для обеспечения долговечности и/или конкурентоспособности технических систем их поколения заменяют на основе принципиального изменения технологий данной генерации систем».

Объяснение закона смены поколений техники и технологий, как способа дальнейшего развития технологий, основывается на описании отличий нескольких волн развития. Основные причины появления таких волн, как правило, следующие.

Любая техническая система в рамках любого постоянного принципа действия выполняет следующие функции:

1)технологические – Т, их сущность сводится к заданному способу (методу) изменения предмета труда, основанному на применении того или иного физического, химического, биологического и т.п. эффекта в технологии;

2)энергетические – Э, связанные с энергообеспечением технологии и механизацией процесса;

3)информационно-управляющие – И, связанные с управлением и автоматизацией процесса.

1 Patterns of Technological Innovation / D.Sahal. New York University. 1981. 366 p.

Сахал Д. Технический прогресс: концепции, модели, оценки. М.: Финансы и статистика, 1985. 366 с.

130