Пятница, 09.12.2016, 16:29
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » История. Философия

УЧЁТ СИСТЕМНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ В ИНЖЕНЕРНОМ МЫШЛЕНИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИ (Продолжение)

Предыдущая страница

«Массовые звенья» - это многократно повторяющиеся, однотипные элементы и операции. Даже незначительное их улучшение даёт значительный результирующий эффект за счёт многократного накопления малых эффектов. К примеру, совершенствование элементной базы информационной техники (переход от электронных ламп к полупроводникам, а затем к интегральным схемам) приводило каждый раз к многократному увеличению быстродействия при снижении потребляемой мощности и затрат на единицу информации в 5-10 раз.
Поэтапность действий при создании новой техники и технологии. Принцип поэтапности является результатом поиска реалистичной стратегии системных действий в условиях многообразных противоречий, неопределённости, рисков и противодействий, неизбежных при создании качественно новой техники. Он базируется на учёте инерционности господствующих технических схем и концепций, труднопредсказуемости характеристик качественного скачка при создании технических объектов инновационного уровня, «взрывного» роста разнообразия и сложности проблем, порождаемых этим скачком, рисков при осуществлении разработок и т.п. Стратегия поэтапных действий предлагает ориентироваться при разработке новой техники не на создание единого детального проекта, реализуемого в неизменном виде от начала до конца, а на метод этапных приближений к поставленной цели. Разбиение проекта на последовательность этапов, обеспечивающих преемственное наращивание результатов от относительно простых к более сложным, позволяет существенно ослабить эффекты инерционных противодействий, смягчить «взрыв» новых проблем и неопределённости, совершенствовать от этапа к этапу тактику проектирования с учётом как новых позитивных возможностей, так и непредвиденных препятствий и даже ошибок первоначального замысла, выявляющихся в ходе разработки. Весьма рельефно суть принципа поэтапности при создании новой техники сформулировал генерал армии С.М. Штеменко в предисловии к книге В.В. Дружинина и Д.С. Конторова «Идея, алгоритм, решение»: «Иногда большие программы так и не доводятся до конца потому, что принцип поэтапного развития заменяется принципом «всё или ничего». В этом случае вследствие огромного количества новых проблем, технических и других трудностей уходит время, изменяются задачи и требования, а полезного результата не видно. Первоначальные идеи, заложенные в большую систему, постепенно устаревают и работа прекращается. Поэтому авторы совершенного правильно предлагают не браться сразу за необъятное, а действовать по этапам. Для этого следует чётко сформулировать цель каждого этапа и оценить реальные возможности, не упуская, конечно, перспективу.

Достигнутые результаты можно будет последовательно наращивать» [11, с. 6]. В качестве эвристических ориентиров поэтапного подхода к созданию технических комплексов качественно нового уровня могут быть указаны следующие критерии:
- каждый из этапов должен иметь своим результатом функционально завершённый уровень или подсистему технического комплекса, реализация которых создаёт базу для наращивания преобразований функционально расширенного или качественно более высокого уровня;
- взаимодополняющее сочетание (или даже сращивание) сложных технических комплексов высшего уровня с относительно простыми и результативными конструктивно-технологическими решениями (объектами) предшествующих уровней или этапов. Переход к техническим комплексам качественно нового уровня вовсе не означает, что новая техника всегда и во всем безоговорочно превосходит старую. Нередко неоспоримые преимущества сложных технических систем в решении задач высшего качественного уровня сочетаются с их несоразмерностью, малопригодностью или неэффективностью в ряде традиционных сфер, где простые орудия предшествующих поколений оказываются более результативными и надёжными. Так, в своё время при оснащении войск противовоздушной обороны зенитно-ракетными комплексами первоначально возобладали представления, что переход к ракетной технике устраняет необходимость таких средств ПВО, как истребительная авиация, зенитная артиллерия и т.д. Однако реальный опыт боевых действий показал, что обеспечение надёжной обороны требует взаимодополняющего сочетания средств ПВО, основанных как на новых, так и на прежних принципах. Тем самым дополняющее соединение сложных конструкций и технологий высшего уровня с относительно простыми и надёжными техническими объектами предшествующих уровней оказывается во многих случаях рациональным и продуктивным принципом эволюционного совершенствования техники [27]. Согласно Г.С. Альтшулеру, сочетания подобного типа закономерно перерастают в целостные конструктивные соединения технических объектов высших и низших уровней, обладающие расширенными функциональными возможностями: «исчерпав возможности, развития система включается в надсистему в качестве одной из её частей; при этом дальнейшее развитие идёт на уровне надсистемы» [4, с. 99]. В качестве характерных примеров взаимоадаптированного преемственного сращивания разноуровневых технических решений может быть указан ракетно- артиллерийский комплекс ПВО «Панцирь», стоящий на вооружении российской армии, сопряжение современного стрелкового оружия с холодным в виде примкнутого штыка и т.д.;
- концентрация ранее разрозненных операций в едином технологическом комплексе, что содействует интенсификации технологического процесса, сокращению промежуточных, непроизводительных действий. Идея концентрации ряда ранее разрозненных операций металлообработки в едином техническом комплексе составила один из главных принципов создания обрабатывающих центров с программным управлением [21];
- ориентация на выбор многофункциональных решений при создании технико-технологических комплексов. «При переходе систем на новый этап развития существенно увеличивается удельный вес многофункциональных объектов ... И это имеет место прежде всего в системах, к которым предъявляются наиболее жёсткие требования: в авиации, космонавтике, системах вооружения, сложных радиоэлектронных комплексах ... Использование многофункциональных элементов и комплексов соответствует современной стратегии создания ... техники и технологии» [5, с. 104-105];
- интенсификация технологических процессов за счёт включения в их состав межоперационных воздействий каталитического типа [21, 22]. В качестве вариантов реализации данного организационно-технологического приёма можно указать применение катализаторов, ускоряющих технологические процессы в химической промышленности, ферментов, активизирующих преобразования пищевого сырья, воздействие поверхностно-активными веществами на нефтеносные пласты для интенсификации нефтедобычи; вакууммирование стали перед прокаткой, повышающее её качественные характеристики и т.д.

Организационно-технологическая гибкость и мобильность создаваемой техники. Создание гибких технических систем, способных к оптимизирующему изменению структуры при различных режимах функционирования, к гибкой переналадке на выпуск различных видов и объёмов продукции, к наращиванию мощности, производительности, мобильной замене устаревших или выбывших из строя компонентов - становится в современных условиях одним из важнейших законов прогрессивной техноэволюции и необходимым условием перехода к техническим объектам нового поколения. «Выбор способа динамизации зависит от конкретных обстоятельств, но сама динамизация - универсальный закон, определяющий направление развития ... технических систем...», - считал Г.С. Альтшулер [2, с. 59]. Высокопроизводительные, но косные в отношении структурно-функциональной адаптации машины и оборудование требуют в новых условиях всё более частой замены и становятся не только неэкономичными, но и вообще не адекватными потребностям современного производства. К конструктивно-технологическим ресурсам поиска гибких решений при создании новой техники можно отнести:
- применение блочного принципа конструирования технических объектов. Проектирование объекта в виде комплекса автономных блоков, образующих при стыковке единое целое, может быть использовано в целях структурной реконфигурации, наращивания или снижения мощности или производительности при изменении функциональных задач. Данный принцип, нашедший широкое применение при создании ракетно-космической, радиоэлектронной, компьютерной техники и в других высокотехнологичных областях, позволяет осуществлять параллельное проектирование, изготовление и опробование автономных подсистем технического комплекса, что содействует сокращению сроков разработки новой техники. Блочный принцип построения в ряде случаев упрощает сборку, обслуживание и ремонт техники, облегчает диагностику и замену подсистем, вышедших из строя;
- сочетание в техническом объекте базовой подсистемы стационарного действия со сменными наборами специализированного периферийного оборудования или рабочих органов. Подобные сочетания, содействующие экономному, многофункциональному использованию машин, встречаются в сферах сельскохозяйственной, строительной, дорожной, бытовой и др. отраслях техники;
- унификация массовых конструктивных узлов и деталей, общих для различных видов техники. Такой подход расширяет возможности взаимозаменяемости и комбинирования компонентов создаваемой техники, упрощает проблемы её обслуживания и ремонта, облегчает и удешевляет создание новых видов технических объектов. «Для современного научно-технического прогресса характерно сочетание стремительно растущего многообразия технических устройств, расширения их ассортимента, всё более частой смены моделей, с систематически растущим выделением однородных или подобных функциональных узлов и деталей, общих для самых разнообразных машин и механизмов. Это касается двигателей, трансмиссий, редукторов, гидроприводов, систем охлаждения и управления, опорных подшипников, крепежа, электронного оснащения и т.д. Эта однородность и подобие заслуживают . культивирования, потому что они дают ключ к решению самой критической из экономических проблем научно-технического прогресса - сочетанию растущего многообразия и частоты смены моделей с возможностями использования экономических преимуществ массового производства» [27, с. 63];
- сращивание технико-технологических систем нового поколения с микроэлектроникой, что создаёт возможность перепрограммирования их на реализацию многообразных функций, на выпуск новых видов продукции, позволяет автоматизировать производственный процесс, вести его в оптимизационном режиме [1].

Рассмотрение технического объекта как противоречивой целостности. С системно-диалектических позиций познание глубинных сущностных оснований объекта достигается через раскрытие его коренных противоречий [19, т. 29]. Опыт развития науки и техники показывает, что именно осмысление объекта как единства противоположностей, как противоречивой целостности содействует достижению всестороннего, взвешенного понимания и действенных преобразований. С точки зрения закона противоречивой целостности в любой сложной системе имеются как системоинтегрирующие факторы, обеспечивающие устойчивость, жизнеспособность, функциональность данной системы, так и противостоящие им системоразрушающие, дезинтегрирующие, дисфункциональные факторы. Вторая группа факторов весьма редко становится объектом анализа при проектировании технических объектов; такое рассмотрение инициируется чаще в результате аварий и технических катастроф. Особенно важный аспект анализа системоразрушающих факторов связан с возможностью их перехода из режима разрозненного действия в режим когерентного, синергического взаимодействия. Именно такая эволюция системоразрушающих факторов часто приводит к авариям, разрушениям, выходу из строя технологических комплексов или резкому ухудшению качества их функционирования. С позиций закона противоречивой целостности анализ природы катастроф, их классификация, выявление глубинных причин и закономерностей - должны стать столь же существенной частью технических наук, как и вопросы прочности, надёжности, функциональной эффективности. «Катастрофы - это жестокий эксперимент. В технике аварии и катастрофы - источник важнейшего знания. Именно когда рушатся ... сложные конструкции ..., на короткое время открывается глазу их истинное строение . В этот момент можно многое понять . Но очень ненадолго приоткрывается нам суть вещей и мы обязаны сделать усилие и успеть добыть драгоценное знание, пока раны раскрыты. Это знание оплачено страданиями ... людей, нельзя дать ему пропасть!» [12, с. 79].

Таким образом, рассмотрение технологического комплекса с позиций противостояния действующих в нём системоинтегрирующих и системораз- рушающих факторов, выявление их соотношения, взаимодействия, синергети- ческого со-действия разрушающих факторов является важным принципом системного подхода, весьма актуальным для создания современной техники и технологии.

Другой актуальной конкретизацией закона противоречивой целостности, получившей основательное операционное развитие, является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г.С. Альтшулера [2-4]. Согласно данному автору, «все технические системы развиваются . через возникновение и преодоление технических противоречий, причём чем сложнее система, тем неравномернее и противоречивее развитие её частей.» [2, с. 66]. Алгоритм изобретательства (АРИЗ), разработанный Г.С. Альтшулером, включает ряд логических этапов: 1) анализ изобретательской задачи; 2) выделение технических противоречий (ТП), отражающих конфликт между частями или свойствами системы; 3) формулировку идеального конечного результата (ИКР) - максимальной формы желаемого результата; 4) установление физического смысла технических противоречий, т.е. преобразование их в физические. Физические противоречия (ФП) - это противоречия между искомым (идеальным) и реальным физическими состояниями объекта; 5) учёт возможных вещественно-полевых ресурсов разрешения противоречий; 6) поиск вариантов разрешения технических и физических противоречий с помощью информационного фонда ТРИЗ, включающего:
- законы функционирования и развития технических систем;
- типовые приёмы (стандарты) разрешения технических и физических противоречий;
- таблицы соответствия технических противоречий и физических эффектов, применимых для устранения данных противоречий.

В качестве эмпирической базы для разработки информационного фонда ТРИЗ использовался гигантский массив авторских свидетельств и патентов на изобретения (на начальном этапе было проанализировано 40 000 изобретений, а заключительная версия информационного фонда ТРИЗ базировалась на учёте опыта 250 000 изобретений). При выработке стандартов и правил разрешения технических противоречий использовались также результаты анализа логики развития многих конкретных видов технических систем.
Актуальным следствием закона противоречивой целостности является требование выявления критических границ изменения функциональных параметров объекта в рамках его целостности. Поиск подобных критических границ является в современных условиях одной из значимых системных проблем во многих конкретных науках. Так, экологи исследуют предельно допустимые нагрузки на биосферу, превышение которых может привести к её необратимому разрушению, генетики анализируют пределы разрушения генофонда человечества, за которыми может наступить лавинообразный процесс генетической деградации, юристы обсуждают количественные границы преступности, превышение которых грозит криминализацией общества и т.д. Исследование критических границ и режимов изменения функциональных параметров весьма актуально и при создании сложных технико-технологических систем, прежде всего с позиций их надёжности, безопасности, безаварийности, качества функционирования.

Многомерность анализа и оценки технических объектов. Требование многомерности рассмотрения технических объектов является методологическим отражением иерархичности системной реальности. Закон иерархичности заключается в том, что у всякого исследуемого объекта (явления) есть как вышестоящие, надсистемные уровни, так и нижестоящие, подсистемные уровни, во многом определяющие его характер и качество. Так, например, если в качестве исследуемого объекта выступает дерево, то объемлющей надсистемой для данного объекта будет группа деревьев или лес, а подсистемами будут корни, ствол, ветки, листья. Присущие системным объектам иерархическая многомерность и связность уровней требуют в методологическом плане исследования их не только в собственном масштабе, но и с позиций влияния на них как объемлющих метасистем, так и характеристик подсистем [18].
Рассмотрение объекта с учётом влияния на него надсистемных уровней и качеств его подсистем приводит к соединению разноуровневых картин в многомерное, объёмное представление, значительно более разностороннее и глубокое чем то, которое возможно при рассмотрении данного объекта лишь в его собственном масштабе. Нередко именно благодаря многомерному видению объекта удаётся достичь разрешения проблем, которые при одномерном, «предметоцентрическом» подходе казались тупиковыми, неразрешимыми. В этой связи при проектировании какого-либо технического объекта полезно рассматривать возникающие проблемы не только в рамках узкоспецифических наработок, но и с обращением к более обширному опыту, накопленному в соответствующей отрасли, или даже с применением технологического опыта других, более развитых отраслей. К примеру, известен опыт США, где модернизация ряда гражданских отраслей промышленности длительное время сталкивалась с трудностями, создававшими угрозу их конкурентоспособности. Решение многих застарелых и трудноразрешимых проблем гражданского сектора промышленности было существенно динамизировано путём передачи в гражданскую сферу технологических достижений военно-промышленного комплекса [13].

Рассмотрение технического объекта с позиций подсистемного уровня предполагает учёт возможного влияния подсистем на его функционирование при действии подсистем в различных технологических режимах, при использовании различных видов сырья и других технологических ингредиентов, при различных вариантах конструктивного и материального исполнения подсистем. Такое рассмотрение может обнаружить существенные технические противоречия, специфические эффекты и воздействия, обусловленные собственной природой подсистем, часто выпадающей из поля зрения конструкторов при «предметоцентрическом» рассмотрении.
Рассмотрение технического объекта в его собственном масштабе с позиций системного подхода также приобретает многомерный характер. Системный подход предполагает критическое сопоставление рассматриваемого объекта с актуальными аналогами: объектами - конкурентами, альтернативными объектами, объектами того же или близкого рода. Подобное сопоставление позволяет учесть опыт различных конструктивных подходов, создаёт возможности для взаимопереноса достижений, для их плодотворного, взаимообогащающего синтеза. Тем самым учёт закона иерархичности позволяет осуществить переход от одномерного, «предметоцентрического» мышления к многомерному, «системоцентрическому», которое содействует более глубокому проникновению в сущностные основы объекта, расширению диапазона инновационного поиска, обогащению средств выбора эффективных решений.

Таким образом, предпринятое осмысление системных принципов техноэволюции и инженерного проектирования показывает, что практическое приложение системного инструментария в сфере инженерного поиска становится существенным условием создания технических объектов качественно нового, высшего уровня. Развитие техники и технологии подошло к такому рубежу, когда без учёта и применения системно-диалектической методологии дальнейший прогресс инженерии серьёзно затрудняется. А это означает, что системно-диалектические конструкты становятся не менее значимым компонентом современного инженерного образования, чем базовые технические знания.

Список литературы

1. Аганбегян А.Г. На новом этапе экономического строительства // Экономика и организация промышленного производства. - 1985. - № 8.
2. Альтшулер Г.С. Найти идею: введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986. - 209 с.
3. Альтшулер Г.С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. радио, 1979. - 184 с.
4. Альтшулер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: как решать изобретательские задачи. - Петрозаводск, 1980. - 224 с.
5. Балашов Е.П. Эволюционный синтез систем. - М.: Радио и связь, 1985. - 328 с.
6. Баркан Д.И. Функционально ориентированные структуры управления и системы машин // Экономика и организация промышленного производства. - 1981. - № 10.
7. Богданов А.А. Тектология. Всеобщая организационная наука. В 2-х кн. Книга 1. - М.: Экономика, 1989. - 304 с.
8. Винограй Э. Г. Общая теория организации и системно-организационный подход. - Томск: Изд-во ТГУ, 1989. - 236 с.
9. Винограй Э.Г. Основы общей теории систем. - Кемерово: КемТИПП, 1993. - 339 с.
10. Городова Л.П., Крыжановская Е.П., Муравская В.В. Организация функционально-стоимостного анализа на предприятии. - М., 1982.
11. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Идея, алгоритм, решение. - М.: Воениз- дат, 1972. - 326 с.
12. Кара-Мурза С.Г. Чему надо учить политологов России // Социально- гуманитарные знания. - 2014. - № 1. - С. 69-82.
13. Крейсберг М.М. США: системный подход в управлении. - М.: Наука, 1974. - 275 с.
14. Кудрин Б.И. Введение в технетику. - Изд. 2-е. - Томск: Изд. ТГУ, 1993. - 552 с.
15. Кудрин Б.И. Исследование технических систем как сообществ изделий - техноценозов // Системные исследования. Методологические проблемы. Ежегодник 1980. - М.: Наука, 1981.
16. Кудрин Б.И. Научно-технический прогресс и формирование техноцено- зов // Экономика и организация промышленного производства. - 1980. - № 8.
17. Кудрин Б.И. Сообщества изделий - техноценозы и техноэволюция // Экология. Человек. Общество. - 2004. - № 4 (39) - С. 10-17.
18. Кузьмин В.П. Принцип системности в теории и методологии К. Маркса. - М.: Политиздат, 1986. - 399 с.
19. Ленин В.И. Полное собрание сочинений. Изд. V. Т. 1-55. - М.: Политиздат, 1980.
20. Мучник В.С. Голланд Э.Б. Экономические проблемы современного научно-технического прогресса. - Новосибирск, 1984.
21. Мучник В.С. Комплексный эффект технологических преобразований // Экономика и организация промышленного производства. - 1972. - № 12. - С. 153166.
22. Мучник В.С. Технологическая революция преобразует производство // Экономика и организация промышленного производства. - 1979. - № 2. - С. 60-79.
23. Панфилов В.А. Научные основы развития технологических линий пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1986. - 245 с.
24. Панфилов В.А. Теория технологического потока. 2-е изд. - М.: КолосС, 2007. - 319 с.
25. Сетров М.И. Основы функциональной теории организации. - Л.: Наука, 1972. - 164 с.
26. Стефанов Н. Мультипликационный подход и эффективность. - М.: Политиздат, 1980. - 208 с.
27. Хейнман С.А. Организационно-структурные факторы экономического роста // Экономика и организация промышленного производства. - 1980. - № 5. - С. 32-52; № 6. - С. 56-81.
28. Чешев В.В. Техническое знание. - Томск: Изд. ТГАСУ, 2006. - 267 с.
29. URL: http//systmethod.kemtipp.ru.
 

Социогуманитарный вестник Кемеровского института (филиала) РГТЭУ № 1(13). 2014

Категория: История. Философия | Добавил: x5443x (15.03.2016)
Просмотров: 117 | Теги: инженерное мышление | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016