Історичний аналіз технічних систем в прогнозному проекті

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Петро Чуксін, Микола Андрійович Шпаковський

1. Введення

Приступаючи до прогнозного проекту зазвичай вивчаєш досвід попередників, звертаєшся до корифеїв. На наш погляд, найбільш цінні поради можна отримати в роботі С. С. Литвина та В. М. Герасимова, присвяченій далекому прогнозування [1]. Але, коли переходиш до практичних дій, бачиш, що цих рад недостатньо і починаєш доопрацьовувати щось своє, принаймні так сталося з нами. Наш прогнозний проект включав кілька етапів: підготовчий, інформаційний, аналітичний, вирішальної, концептуальний, верифікаційний, впроваджувальний, послепрогнозний. Досвід показав, що найбільш трудомісткою частиною прогнозного проекту, є історичний аналіз.

Він дає основну частину роботи на інформаційному, аналітичному та вирішальної етапах. Крім того, в рамках звичайних, а не прогнозних проектів з удосконалення технічних систем, неминуче доводиться робити екскурс в історію розвитку досліджуваної технічної системи. Доводиться з'ясовувати, чому одні напрямки отримують подальший розвиток і століттями не вмирають, а навпаки, мають тенденцію ускладнюватися і розвиватися, а інші йдуть у забуття. Вивчення тільки технічного боку таких змін не дозволяє робити якісних, надійних висновків. А ось аналіз змін техніки на тлі історичних і соціально-економічних умов, дає розуміння глибинних причин виникнення, розвитку і згасання техніки і технології. Тому ми почали удосконалювати методику історичного аналізу в наших консалтингових проектах.

Як приклад, наводиться аналіз причин появи, - винаходи першої в світі жатки-стріппери, для очеса рослин на корені, її забуття і нового відродження. Матеріали взяті з прогнозного проекту авторів з оцінки перспектив розвитку різних технологій виробництва зерна, і очісують зернозбиральних пристроїв.

2. Методика історичного аналізу технічної системи в прогнозному проекті

Мета історичного аналізу - побудова трендів еволюції для дерева прогнозу досліджуваної технічної системи (ТС) та її підсистем. При проведенні аналізу, як правило, вже існує кілька поколінь і безліч модифікацій ТЗ, що передують досліджуваної - ТС1, ТС2, ТС3 ... і т д., а також прото-ТС, система, що передує ТС1. Завдання історичного аналізу - опис та аналіз еволюції ТЗ з моменту створення до теперішнього часу, виявлення тенденцій розвитку її підсистем. Природно, що аналізуються не всі конструкції, а тільки ті, які забезпечили системі якісний стрибок, заснували нове покоління ТЗ.

Пропонована методика являє собою алгоритм обробки інформації про розвиток ТЗ. Методика включає три основних блоки: блок опису прототипів ТЗ за допомогою моделей; блок аналізу причинно-наслідкових ланцюжків; блок аналізу трендів розвитку ТЗ і її підсистем.

Блок опису прототипів ТЗ передбачає розробку низки моделей, що описують цю систему: структурної, функціональної, вартісної, параметричної, а також опис технічних недоліків і проблем ТЗ. Не будемо детально зупинятися на способах розробки таких моделей, оскільки вони досить добре висвітлені в ТРІЗовской літературі [2]. Відзначимо лише, що на відміну від функціонально-вартісного аналізу (ФВА), при проведенні прогнозу, такі моделі розробляються для кожної базової машини, нового покоління ТЗ - прото-ТС, ТС1, ТС2, ТС3 ... і т. д. Побудовані за єдиною методикою такі моделі дозволяють точніше виявити провідні тенденції та оцінити технічні параметри майбутньої ТЗ.

Блок аналізу причинно-наслідкових ланцюжків передбачає проведення наступних робіт: аналіз історичних умов на момент створення (модернізації) ТЗ; аналіз соціально-економічних умов, що викликали створення (модернізацію) ТЗ; аналіз доступних ресурсів (матеріалів, технологій, знань) на момент створення (модернізації ) ТЗ; порівняльний аналіз ТЗ різних поколінь. Це блок виявляє вплив історичних і соціально-економічних умов життя суспільства на еволюцію ТЗ.

Блок аналізу трендів розвитку ТЗ і її підсистем включає; виявлення тенденцій розвитку ТЗ; виявлення тенденцій розвитку робочого органу, трансмісії, двигуна. Інформація, отримана на попередніх етапах, і аналіз тенденцій розвитку ТЗ і її підсистем дає можливість побудувати дерево еволюції ТС в минулому. А це, після відповідного аналізу, на подальших етапах, дозволяє оцінити майбутні напрями і тенденції, побудувати прогнозне дерево.

Методика передбачає зіставлення матеріальних потреб суспільства в дану епоху, і, що забезпечують задоволення цих потреб, технічних систем, винаходів. Історичний аналіз еволюції ТЗ дає основний обсяг інформації для аналітичного, вирішальної і концептуального етапів прогнозу. Для ілюстрації застосування пропонованої методики, наведено фрагмент історичного аналізу галльську жатки, з прогнозного проекту з оцінки перспектив розвитку різних технологій виробництва зерна, і очісують зернозбиральних пристроїв.

3. Історичний аналіз очісують жниварки в прогнозному проекті

Хліб протягом всієї історії людства був найважливішим стратегічним продуктом. Технологія його виробництва постійно вдосконалювалася і вдосконалюється. Історія прогресу в цій області показує, що технологія виробництва хліба прямо залежить від матеріальних умов життя суспільства.

В останні десятиліття отримала нове втілення ідея стріппери - Британський інститут NIAE, компанія British technology group розробили, а компанії Shelbourne Reynolds, Massey Fergusson почали випускати очісують пристрої - стріппери до зернозбиральних комбайнів різних типів для збирання зернових ОЧЕС на корені.

Технічні системи, для прибирання зерна ОЧЕС, які розглядалися в прогнозному проекті були наступні: прото-ТС - ручна Снопове прибирання серпом; ТС1 - Галльська очісують жатка; ТС2 - австралійський стрипер Джона Рідлі, ТС3 - сучасний австралійський стрипер; ТС4 - очісують хедер SR 4200 британської кампанії Shelbourne Reynolds; ТС5 - очісують адаптер АГСК-4.0 Білоруської кампанії АГСК. Нижче наведені короткі результати історичного аналізу для ТС1 - Галльської очісують жниварки.

3.1. Опис технічної системи

Галльська жатка, є першим прикладом механізації збирання врожаю, збирання хлібів. Вона була винайдена близько I ст. н. е.. в Римській імперії, на території Франції, в той час іменується Галлією, [2]. У порівнянні, з поширеним в той час Снопове методом збирання, вона була величезним кроком вперед. У Галльської жниварці, для зниження витрат людської праці, на збиранні врожаю, була вперше використана м'язова сила тварин. Крім того, жатка очісують з рослин на корені тільки колосся, замість зрізання серпом всієї рослини під корінь, при цьому способі солома залишалася на полі. Це знижувало наступні витрати енергії на обмолот.

3.1.1. Структурна модель

Жатка складалася з рами з коробом на двох колесах, з загостреними металевими зубами на передній кромці короба. Для зіштовхування обірваних колосків в жолоб служило весло - спеціальна палиця Т-подібної форми. У рух, жатку приводили, впряжені ззаду, осел або бик. Щоб не захаращувати опису та зважаючи на простоту пристрою, ми не наводимо тут її структурну модель.

3.1.2. Функціональна модель

Розглянемо докладніше функціональну схему технологічного процесу збирання, здійснювану галльську жаткою (рис 2). Тварина - осел, або бик, керованого (направляемое і підганяється) людиною, штовхало жатку попереду себе. Зуби жатки прочісували стеблостій і зривали колосся зі стебел. Друга людина, що йде збоку, дерев'яним веслом зіштовхував відірвані колосся в короб і розрівнюють шар обірваних колосків. Коли короб наповнювався, очесанние колосся та вибите зерно перевантажували в інший транспортний засіб або на полотняний полог.

3.1.3. Параметрична модель

Параметрична модель описує технічні характеристики прогнозованої ТЗ і попередніх поколінь ТЗ. Найбільш зручно представляти численні параметри різних поколінь ТЗ на радарної діаграмі. Це дає наочне уявлення про зростання параметрів нових поколінь ТЗ і дає прогноз параметрів майбутньої ТЗ. Для очісують пристроїв оцінювалися продуктивність, питомі енерго-і трудовитрати (на одиницю площі, що прибирається), потужність на привід, кількість підсистем прибиральної машини.

3.1.4. Опис технічних недоліків і проблем Галльської жатки

Технічні проблеми та недоліки найчастіше є причиною, спонукальним мотивом модернізації ТЗ. Тому збору інформації про них у нашій методиці присвячений цей блок. Перерахуємо коротко основні недоліки Галльської жниварки:

суворі вимоги до вирівняність полів - галопування і розгойдування жатки викликає втрати;

високі вимоги до чистоти посівів - стебла бур'янів забивають щілини між очісують зубами;

неможливість роботи на схилах через висипання колосків з короба;

втрати зерна з - за неочеса низькорослих рослин;

низька щільність купи і великі транспортні витрати;

3.2. Аналіз причинно-наслідкових ланцюжків

Це розділ дозволяє з'ясувати спонукальні мотиви в еволюції ТЗ, порівняти різні напрямки розвитку. Він виявляє вплив історичних і соціально-економічних умов життя суспільства на еволюцію ТЗ.

3.2.1. Аналіз історичних умов

Галлія напередодні першого століття нашої ери являла собою велику, густонаселену територію, на якій проживало безліч розрізнених кельтських племен. У численних містах, економічних, політичних і військових центрах кельтських племен, були розвинені торгівля та ремісниче виробництво. Міста і селища були пов'язані розвиненою мережею доріг.

У період з 58 по 51 рр.. до н. е.. легіони Юлія Цезаря завоювали всю заальпійських Галію, приєднавши її до Римської імперії. Ставши імператором, Цезар провів ряд реформ, що мають велике значення для провінції: він дав права римського і латинського громадянства провінціалам, упорядкував і стабілізував податкову систему, наділив легіонерів-ветеранів великими земельними наділами на території Галії.

Імператор Октавіан Август (27г. до н. Е.-14 р. н. Е.) закріпив реформи Цезаря. Укази серпня, штучно знижують ціни на хліб, привели до спеціалізації в сільському господарстві в центрі і на периферії. При серпні, під час масової демобілізації, близько ста тисяч колишніх легіонерів отримали земельні наділи в провінціях, більша частина - в Галлії. Вони заснували тут великі вілли, які постачали хліб та інші продукти на ринок для центру імперії і провінцій. Виробництво сільгосппродуктів було основним джерелом доходів власників цих вілл.

Найімовірніше, винахід галльську жатки, сталося саме на одній з таких ветеранських вілл. Справа в тому, що у військових ветеранів, в Галлії було те, чого не було ні в місцевих галльських вождів, ні тим більше у селян: великі земельні наділи; високе суспільне становище, захист влади, низькі податки, потреба в отриманні доходу від вілли; брак робочої сили, інженерний досвід і знання, отримані в армії; вільний час для розробки, виготовлення випробування, доопрацювання конструкції жниварки; гроші, отримані після служби в легіонах, ремісничі майстерні, готові виконати потрібний замовлення.

У третьому столітті нашої ери в Римській імперії почався серйозний криза в політиці, в економіці, сільському господарстві. Глибинні причини кризи - демографічні, зростання населення перевищив продовольчі можливості сільськогосподарського виробництва. Хліба і м'яса для всіх, вже стало не вистачати. Соціальне напруження в суспільстві зросла. Повстання рабів, набіги германців і невпевненість у завтрашньому дні призвели до переселення власників вілл в міста, під захист міських укріплень. Паралельно йшла деградація економіки. Імператори намагалися вирішити всі проблеми шляхом зростання грошових податків і повинностей. Виросли податки переобременілі численних власників вілл, вони розорялися, продавали свої маєтки. Землі, що перейшли до великим власникам, дробилися на дрібні ділянки і здавалися в оренду колонам, які розплачувалися натуральній та відробітковій рентою. Основою сільської економіки стало натуральне господарство. Жатка, розрахована на великі поля і серйозну організацію робіт, була дорогою машиною, недоступною колону. Для прибирання хліба знову стали застосовуватися виключно серпи. Замовлення на виробництво жниварок скоротилися, а потім припинилися зовсім.

Війни, повстання, навала гунів, набіги німецьких племен, розпад Римської імперії призвели до остаточного забуттю галльську жниварки. Жниварку погубили не технічні, а демографічні, соціальні та політичні причини.

3.2.2. Аналіз соціально-економічних умов

Стабільність політичного становища завдяки приєднанню до сильної держави, припинення великих воєн, сприятливі економічні умови, і, саме головне велика кількість продовольства, привели в I - II століттях до бурхливого зростання населення і розвитку великих міст - центрів торгівлі. Населення Галлії в першому столітті н. е.., за оцінками істориків, становило близько 15-20 мільйонів осіб.

У Римі, в часи правління Августа, 100-150 тисяч бідних громадян щодня отримували дармовий хліб та інші продукти від імператора і держави, в інших містах таке ж продовольче забезпечення підтримували декуріони. Звідки ж брався цей дармовий хліб? Продовольчі потреби населення імперії в хлібі задовольняв імпорт зерна з провінцій, перш за все з Єгипту, Сицилії, Сардинії. В кінці 1 ст. до н. е.. до них приєдналася Галія. Слід зазначити, що надлишки хліба в Галлії виникли завдяки тому, що тут, напередодні приєднання до Римської імперії, набув поширення трипільна сівозміна. Трипільна сівозміна різко, майже в 2 збільшив врожаї, зменшивши при цьому трудомісткість виробництва зерна - не потрібна була розкорчування лісу, як при перелоговою землеробстві. Але, великий урожай вимагав збільшення кількості працівників (але тільки - на час збирання), або заміни ручної праці механізованим. Отже, в Галлії до кінця першого століття до нашої ери були не тільки умови, але була й необхідність у підвищенні продуктивності праці в землеробстві.

3.2.3. Аналіз доступних ресурсів

Попередній аналіз показує, що поява подібної жатки було цілком закономірним явищем, логічно випливають з потреб тодішнього суспільства. Але, будь-яка вдала ідея, навіть ретельно продумана і прорахована, не може реалізуватися, якщо для цього немає відповідних матеріальних і економічних умов - ресурсів. Спробуємо з'ясувати, чи були відповідні ресурси в Галлії.

У Галлії була необхідність у збільшенні продуктивності праці в землеробстві, по-перше, тому що від цього залежав дохід землевласників, по-друге, щоб задовольнити потреби в хлібі метрополії, і, нарешті, по-третє, тому що цього вимагали збільшилися врожаї при трипільною севообророте.

У Галлії були інтелектуальні можливості для винаходу жатки, оскільки рівень сільськогосподарських знань був високий, а землевласники, колишні легіонери, володіли інженерними знаннями. У них був час і гроші для розробки, виготовлення, випробування, доопрацювання конструкції жниварки.

У Галлії були умови для впровадження подібної жниварки: великі земельні наділи, які було вигідно обробляти таким способом, раціональні господарі вілл, які прагнуть до великих доходів, наявність у них грошових ресурсів для замовлення дорогих деталей, низькі податки і захист влади.

У Галлії були ресурси для практичного виконання подібного винаходу - наявність покладів металів, розвинена металургія, висока кваліфікація ремісників. Залізні інструменти і знаряддя застосовувалися досить широко, в тому числі і в сільському господарстві. Із заліза робилися сокири, лопати, заступи, вила, кирки, мотики, серпи, коси, а також лемеші і плуги. Відповідно, була можливість створити і металеві деталі для жниварки як завдяки наявності сировини, так і високої кваліфікації майстрів.

Проведений аналіз показує, що в Галлії напередодні нової ери були всі необхідні ресурси для створення і впровадження очісують жатки для прибирання зерна.

3.2.4. Порівняльний аналіз Галльської жниварки і Снопове методу збирання

Зрізання рослин серпом при Снопове методі прибирання було лімітуючим фактором, який стримував продуктивність, оскільки цю складну операцію міг виконати виключно чоловік. Серп, головне знаряддя прибирання, був зроблений «під людину», з урахуванням його антропологічного будови, енергоекономних рухів, сили рук, певних інтелектуальних зусиль - потрібно погоджувати положення і зусилля рук при замаху і зрізі, описувати серпом особливу траєкторію. Саме цю частину процесу слід покращувати в першу чергу. Щоб використовувати для зрізання рослин мускульну силу тварин необхідно було різко спростити траєкторію руху ріжучого робочого органу до прямолінійного механічного. Тобто, потрібно пристрій, який зрізає колосся прямолінійним рухом і робить це широким фронтом.

Усвідомлення цих вимог, мабуть, призвело до того, що головний робочий орган жниварки має вигляд широкого ряду острозаточенним паралельних зубів. Замість одного пучка, захоплюваного рукою, стало багато пучків, які формуються звужуються шкарпетками зубів. Замість одного пучка, що зрізається серпом, стало багато пучків, зрізаних гострими крайками зубів. Але зуби зрізали колосся не так ефективно, як серп. Тому потрібен був додатковий робочий орган - палиця Т образної форми, якої не зрізані колоски обломлювалися і скидалися в короб.

3.2.5. Аналіз тенденцій розвитку ТЗ і підсистем

Тенденції розвитку для ТЗ і підсистем будуються на підставі інформації про перетворення ТЗ і її основних робочих органів у процесі еволюції, отриманої в ході попередніх етапів історичного аналізу. Тренди для очісують пристроїв, наприклад, будувалися після аналізу всіх базових конструкцій - прото-ТС, ТС1, ТС2, ТС3, ТС4, ТС5. Аналіз показав, що головною тенденцією розвитку очісують пристроїв було розширення їхніх функцій за рахунок приєднання додаткових підсистем. Це положення узгоджується з положенням І. Девойно про розширення функцій ТЗ в процесі еволюції [3]. Цікавий факт, що підсистеми здійснювали перехід з надсистеми в підсистему очісують пристрій, а не навпаки, як це випливає із закономірностей розвитку ТЗ.

При аналізі тенденцій розвитку підсистем будується графічна модель - дерево прогнозу або прогнозна карта для кожної з підсистем. Методика побудови такої карти наведена нами у роботі Constructing Forecast Maps of Engineering System Development, тому тут ми не будемо зупинятися на цьому питанні [4]. Відзначимо лише, що для очісують робочого органу нами були виділені три основні тенденції:

Моно-бі-полі.

Динамізація.

Перехід на мікрорівень.

Був проведений аналіз тенденцій для стеблеподающіх робочих органів, трансмісії, молотарки, двигуна. Вони не приводяться в даній статті зважаючи на великий обсяг матеріалу.

4. Обговорення результатів. Висновки

Наведені результати є частиною реального прогнозного проекту з оцінки перспектив розвитку різних технологій виробництва зерна, і очісують зернозбиральних пристроїв.

Методика включає в себе широко випробувані і добре зарекомендували себе методи побудови моделей ТЗ.

У запропонованій методиці моделі будуються для декількох поколінь ТЗ, що дає можливість легше провести їх порівняльний аналіз.

Оригінальною є методика виявлення трендів еволюції ТЗ і її підсистем і побудови дерева прогнозу.

Елементи пропонованої методики пройшли апробацію в декількох консалтингових проектах компанії LG.

До недоліків запропонованої методики слід віднести високу трудомісткість проведення історичного аналізу.

Список літератури

Литвин С.С. Герасимов В.М. Дальнє прогнозування технічних систем. Рукопис, 1987

Peter James, Nick Thorpe Ancient Inventions New-York: Ballantine Books, 1994

Девойно І.Г. Развите технічних систем. Журнал ТРВЗ, 1991 том 2, № 1

Nikolay Shpakovsky, Peter Chuksin. Constructing Forecast Maps of Engineering System Development. World Сonference TRIZ Future 2001 report. Bath 2001


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
40.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Класифікація технічних засобів і систем радіозв`язку Переваги
Класифікація технічних засобів і систем радіозв`язку Переваги 2
Історичний розвиток світових систем
Безпека технічних засобів і технічних процесів
Класифікація технічних засобів і систем радіозв`язку Переваги і недоліки радіозв`язку
Аналіз обєму виконання технічних дій футболістами різної кваліфікації
Аналіз обсягу виконання технічних дій футболістами різної кваліфікації
Аналіз історичного минулого міста Ярославля на основі його технічних досягнень
Налштування технічних засобів ПК Принципи налаштування технічних засобів Пк в середовищі Window
© Усі права захищені
написати до нас