S–кривая развития систем//Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин

/Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.И. Филатов «Поиск новых идей: от озарения к технологии»./

Этапы развития технических систем
В прошлом веке были установлены некоторые общие закономерности развития
различных биологических систем: рост численности колоний бактерий,
популяций насекомых, массы развивающегося плода и т. п. в зависимости от
времени. Кривые, отражающие этот рост, были похожи в первую очередь тем, что
на каждой из них можно было довольно четко выделить три последовательных
этапа: медленное нарастание, быстрый лавинообразный рост и стабилизация
(иногда убывание) численности (или другой характеристики). В 20–х годах
нашего столетия было показано, что аналогичные этапы проходят в своем
развитии и различные технические системы. Кривые, построенные в системе
координат, где по вертикали откладывали численные значения одной из главных
эксплуатационных характеристик системы (например, скорость самолета,
мощность электрогенератора и т. п.), а по горизонтали – «возраст» технической
системы или затраты на ее развитие, получили название S–образных (по
внешнему виду кривой, рис. 2, а).

***

На первом этапе главной движущей силой развития технической системы
является личный интерес ее создателей (энтузиазм, тщеславие, спортивный дух,
надежда на обогащение и т. п.). Противостоят им мощные силы торможения.
Появление новой системы всегда встречает недоверие и активное сопротивление
ее внедрению, которое усугубляется в тех случаях, когда новая система не
пионерная, а идет на смену старой. В этом случае к обычной психологической
инерции общества добавляется еще и сознательное сопротивление специалистов,
разработавших старую систему. Важной составляющей сил торможения являются
огромные технические трудности, отсутствие средств, высокий уровень расплаты,
в том числе и гибель энтузиастов...

***

1-этап

«Рождение» и «детство» технической системы. Новая техническая система
появляется на определенном уровне развития науки и техники, когда выполнены
два главных условия: есть потребность в системе и имеются возможности ее
реализации. Условия эти выполняются, как правило, неодновременно, и обычно
одно стимулирует появление другого. Например, осознанная обществом
потребность направляет усилия ученых и инженеров на ее реализацию, либо уже
созданная система открывает новые возможности использования.

***

2 - этап-Период интенсивного развития технической

Характерной чертой данного этапа развития становится активная экспансия новой
системы – она вытесняет из экологических ниш другие, устаревшие, порождает
множество модификаций и разновидностей, приспособленных для разных
условий и целей. Самолет на этом этапе развития вытеснил аэростаты и
дирижабли, во многих случаях заменил дальнобойную артиллерию (а во время
второй мировой войны – и противотанковую), начал выполнять транспортные,
разведывательные и многие другие функции. Возникла специализация:
истребители, бомбардировщики, разведчики, самолеты сухопутные и морские, на
колесах и на лыжах,
транспортные, связные и т. п.
Главной движущей силой развития на втором этапе становится общественная
потребность, которая проявляется в виде определенного рода требований или
претензий к системе со стороны надсистемы, окружающей среды:
претензии разрушающие, вызывающие необходимость защиты. К ним относятся
воздействия внешней среды – коррозия, помехи в работе, воздействия других
систем (на самолет, например, – зенитного огня, истребителей противника);
претензии вытесняющие со стороны конкурирующих систем, непосредственно не
разрушающих данную, но стремящихся вытеснить ее из экологической ниши.

***

3-этап

«Старость» и «смерть» технической системы. Основным содержанием этого
этапа является стабилизация параметров системы. Небольшой прирост их еще
наблюдается в начале этапа, но в дальнейшем практически сходит на нет,
несмотря на то, что вложение сил и средств растет. Резко увеличивается
сложность, наукоемкость системы, даже небольшие улучшения параметров
требуют, как правило, очень серьезных исследований. Вместе с тем
экономичность системы остается еще высокой, потому что даже небольшое
усовершенствование, помноженное на массовый выпуск, оказывается
эффективным.
Движущими силами развития на этом этапе остается потребность общества.
Вместе с тем по ряду систем оно может быть вполне удовлетворено достигнутым
уровнем и не нуждаться в улучшении. В этом случае затраты общества резко
снижаются, так как они связаны именно с попытками совершенствования. А
воспроизводство системы может быть достаточно дешевым, более того, затраты
на него будут снижаться за счет повышения общего уровня технологии. К таким
системам относятся простые инструменты типа нож, лопата, молоток, сверло и т.
д. С 80–х годов прошлого столетия не меняется конструкция револьвера.

***

На первом этапе развития технической системы по S–кривой рост идеальности идет преимущественно за счет снижения факторов расплаты,

на втором – за счет опережающего роста полезных функций.

На третьем этапе рост полезных функций практически останавливается при ускоряющемся росте факторов расплаты, в результате чего идеальность системы начинает падать. То есть ее развитие сменяется регрессом.

***

Каждая из подсистем, входящих в сложную систему, рассматриваемая по
отдельности, в своем развитии также проходит все три этапа. Поэтому S–кривые
для сложных систем являются интегральными, состоящими из пучка отдельных
S–кривых для каждой из подсистем. Развитие обычно лимитирует самая «слабая»
ее подсистема, ресурсы которой исчерпываются первыми. Исчерпавшая свои
ресурсы, «загнувшаяся» подсистема становится тормозом для своей системы, и
дальнейшее развитие возможно только после ее замены.
Пример. В развитии самолета было несколько таких «загибов». Первый – в 20–х годах, когда
были исчерпаны возможности развития аэродинамической концепции самолета – стоечного или
подкосного биплана неубирающимися шасси и открытой кабиной для летчика. Новая
концепция появившаяся в 30–х годах (моноплан с убирающимися шасси, закрытой кабиной и
винтом регулируемого шага), позволила резко повысить скорость полета, но в 40–х годах
достигла нового предела – резкого снижения эффективности воздушного винта при скоростях
около 700 км/ч, который был преодолен переходом к реактивной тяге. Следующий предел –
скорость звука – был связан с несовершенством конструкции крыла и преодолен в конце 40–х
годов переходом к стреловидному крылу.
Могут быть построены S–кривые и для развития систем весьма высокого уровня,
например системы транспорта. Эти кривые (рис. 3) суммируют кривые развития
отдельных видов транспортных систем и называются огибающими (Янч Э.
Прогнозирование научно–технического прогресса. М.: Прогресс, 1974).

***

Каждая из подсистем, входящих в сложную систему, рассматриваемая по
отдельности, в своем развитии также проходит все три этапа. Поэтому S–кривые
для сложных систем являются интегральными, состоящими из пучка отдельных
S–кривых для каждой из подсистем. Развитие обычно лимитирует самая «слабая»
ее подсистема, ресурсы которой исчерпываются первыми. Исчерпавшая свои
ресурсы, «загнувшаяся» подсистема становится тормозом для своей системы, и
дальнейшее развитие возможно только после ее замены.

Пример. В развитии самолета было несколько таких «загибов». Первый – в 20–х годах, когда
были исчерпаны возможности развития аэродинамической концепции самолета – стоечного или
подкосного биплана неубирающимися шасси и открытой кабиной для летчика. Новая
концепция появившаяся в 30–х годах (моноплан с убирающимися шасси, закрытой кабиной и
винтом регулируемого шага), позволила резко повысить скорость полета, но в 40–х годах
достигла нового предела – резкого снижения эффективности воздушного винта при скоростях
около 700 км/ч, который был преодолен переходом к реактивной тяге. Следующий предел –
скорость звука – был связан с несовершенством конструкции крыла и преодолен в конце 40–х
годов переходом к стреловидному крылу.

Могут быть построены S–кривые и для развития систем весьма высокого уровня,
например системы транспорта. Эти кривые (рис. 3) суммируют кривые развития
отдельных видов транспортных систем и называются огибающими (Янч Э.
Прогнозирование научно–технического прогресса. М.: Прогресс, 1974).

***

Так, на первом этапе разработчик должен выбрать основное направление
развития системы из ряда возможных; отработать ее состав, выбрать для нее
наиболее перспективные элементы; работать над снижением факторов расплаты,
ускорять переход ко второму этапу.
На втором этапе необходимо определить границы возможного быстрого роста
системы, выявление возможных противоречий и подсистем, которые раньше
других могут исчерпать резервы своего развития.
На третьем этапе нужно определить физические границы существования системы,
выявить и заменить подсистемы, исчерпавшие возможности своего развития;
искать альтернативную систему, способную заменить существующую.

/Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.И. Филатов
«Поиск новых идей: от озарения к технологии»./