Петр Чуксин, Николай Андреевич Шпаковский
1. Введение
Приступая к прогнозному проекту обычно изучаешь опыт предшественников, обращаешься к корифеям. На наш взгляд, наиболее ценные советы можно получить в работе С. С. Литвина и В. М. Герасимова, посвященной дальнему прогнозированию [1]. Но, когда переходишь к практическим действиям, видишь, что этих советов недостаточно и начинаешь дорабатывать что-то свое, по крайней мере так случилось с нами. Наш прогнозный проект включал несколько этапов: подготовительный, информационный, аналитический, решательный, концептуальный, верификационный, внедренческий, послепрогнозный. Опыт показал, что наиболее трудоемкой частью прогнозного проекта, является исторический анализ.
Он дает основную часть работы на информационном, аналитическом и решательном этапах. Кроме того, в рамках обычных, а не прогнозных проектов по совершенствованию технических систем, неизбежно приходится делать экскурс в историю развития изучаемой технической системы. Приходится выяснять, почему одни направления получают дальнейшее развитие и веками не умирают, а наоборот, имеют тенденцию усложняться и развиваться, а другие уходят в забвение. Изучение только технической стороны таких изменений не позволяет делать качественных, надежных выводов. А вот анализ изменений техники на фоне исторических и социально-экономических условий, дает понимание глубинных причин возникновения, развития и угасания техники и технологии. Поэтому мы стали совершенствовать методику исторического анализа в наших консалтинговых проектах.
В качестве примера приведен анализ причин появления, — изобретения первой в мире жатки-стриппера, для очеса растений на корню, ее забвения и нового возрождения. Материалы взяты из прогнозного проекта авторов по оценке перспектив развития различных технологий производства зерна, и очесывающих зерноуборочных устройств.
2. Методика исторического анализа технической системы в прогнозном проекте
Цель исторического анализа — построение трендов эволюции для дерева прогноза исследуемой технической системы (ТС) и ее подсистем. При проведении анализа, как правило, уже существует несколько поколений и множество модификаций ТС, предшествующих изучаемой — ТС1, ТС2, ТС3… и т д., а также прото-ТС, система, предшествующая ТС1. Задача исторического анализа — описание и анализ эволюции ТС с момента создания до настоящего времени, выявление тенденций развития ее подсистем. Естественно, что анализируются не все конструкции, а только те, которые обеспечили системе качественный скачок, основали новое поколение ТС.
Предлагаемая методика представляет собой алгоритм обработки информации о развитии ТС. Методика включает три основных блока: блок описания прототипов ТС с помощью моделей; блок анализа причинно-следственных цепочек; блок анализа трендов развития ТС и ее подсистем.
Блок описания прототипов ТС предусматривает разработку ряда моделей, описывающих эту систему: структурной, функциональной, стоимостной, параметрической, а также описание технических недостатков и проблем ТС. Не будем подробно останавливаться на способах разработки таких моделей, поскольку они достаточно хорошо освещены в ТРИЗовской литературе [2]. Отметим лишь, что в отличии от функционально-стоимостного анализа (ФСА), при проведении прогноза, такие модели разрабатываются для каждой базовой машины, нового поколения ТС — прото-ТС, ТС1, ТС2, ТС3… и т. д. Построенные по единой методике такие модели позволяют точнее выявить ведущие тенденции и оценить технические параметры будущей ТС.
Блок анализа причинно-следственных цепочек предусматривает проведение следующих работ: анализ исторических условий на момент создания (модернизации) ТС; анализ социально-экономических условий, вызвавших создание (модернизацию) ТС; анализ доступных ресурсов (материалов, технологий, знаний) на момент создания (модернизации) ТС; сравнительный анализ ТС разных поколений. Это блок выявляет влияние исторических и социально-экономических условий жизни общества на эволюцию ТС.
Блок анализа трендов развития ТС и ее подсистем включает; выявление тенденций развития ТС; выявление тенденций развития рабочего органа, трансмиссии, двигателя. Информация, полученная на предыдущих этапах, и анализ тенденций развития ТС и ее подсистем дает возможность построить дерево эволюции ТС в прошлом. А это, после соответствующего анализа, на последующих этапах, позволяет оценить будущие направления и тенденции, построить прогнозное дерево.
Методика предполагает сопоставление материальных потребностей общества в данную эпоху и, обеспечивающих удовлетворение этих потребностей, технических систем, изобретений. Исторический анализ эволюции ТС дает основной объем информации для аналитического, решательного и концептуального этапов прогноза. Для иллюстрации применения предлагаемой методики, приведен фрагмент исторического анализа галльской жатки, из прогнозного проекта по оценке перспектив развития различных технологий производства зерна, и очесывающих зерноуборочных устройств.
3. Исторический анализ очесывающей жатки в прогнозном проекте
Хлеб на протяжении всей истории человечества был важнейшим стратегическим продуктом. Технология его производства постоянно совершенствовалась и совершенствуется. История прогресса в этой области показывает, что технология производства хлеба впрямую зависит от материальных условий жизни общества.
В последние десятилетия получила новое воплощение идея стриппера — Британский институт NIAE, компания British technology group разработали, а компании Shelbourne Reynolds, Massey Fergusson начали выпускать очесывающие устройства — стрипперы к зерноуборочным комбайнам разных типов для уборки зерновых очесом на корню.
Технические системы, для уборки зерна очесом, рассматривавшиеся в прогнозном проекте были следующие: прото-ТС — ручная сноповая уборка серпом; ТС1 — Галльская очесывающая жатка; ТС2 — австралийский стриппер Джона Ридлея, ТС3 — современный австралийский стриппер; ТС4 — очесывающий хедер SR 4200 британской кампании Shelbourne Reynolds; ТС5 — очесывающий адаптер АГСК-4.0 Белорусской кампании АГСК. Ниже приведены краткие результаты исторического анализа для ТС1 — Галльской очесывающей жатки.
3.1. Описание технической системы
Галльская жатка, является первым примером механизации уборки урожая, уборки хлебов. Она была изобретена около I в. н. э. в Римской империи, на территории Франции, в то время именуемой Галлией, [2]. По сравнению, с распространенным в то время сноповым методом уборки, она была огромным шагом вперед. В Галльской жатке, для снижения затрат человеческого труда, на уборке урожая, была впервые использована мускульная сила животных. Кроме того, жатка очесывала с растений на корню только колосья, вместо срезания серпом всего растения под корень, при этом способе солома оставалась на поле. Это снижало последующие затраты энергии на обмолот.
3.1.1. Структурная модель
Жатка состояла из рамы с коробом на двух колесах, с заостренными металлическими зубьями на передней кромке короба. Для сталкивания оборванных колосьев в желоб служило весло — специальная палка Т-образной формы. В движение, жатку приводили, впряженные сзади, осел или бык. Чтобы не загромождать описания и ввиду простоты устройства, мы не приводим здесь ее структурную модель.
3.1.2. Функциональная модель
Рассмотрим подробнее функциональную схему технологического процесса уборки, осуществляемую галльской жаткой (рис 2). Животное — осел, или бык, управляемое (направляемое и подгоняемое) человеком, толкало жатку впереди себя. Зубья жатки прочесывали стеблестой и срывали колосья со стеблей. Второй человек, идущий сбоку, деревянным веслом сталкивал оторванные колосья в короб и разравнивал слой оборванных колосьев. Когда короб наполнялся, очесанные колосья и выбитое зерно перегружали в другое транспортное средство или на полотняный полог.
3.1.3. Параметрическая модель
Параметрическая модель описывает технические характеристики прогнозируемой ТС и предшествующих поколений ТС. Наиболее удобно представлять многочисленные параметры разных поколений ТС на радарной диаграмме. Это дает наглядное представление о росте параметров новых поколений ТС и дает прогноз параметров будущей ТС. Для очесывающих устройств оценивались производительность, удельные энерго- и трудозатраты (на единицу убираемой площади), мощность на привод, число подсистем уборочной машины.
3.1.4. Описание технических недостатков и проблем Галльской жатки
Технические проблемы и недостатки чаще всего являются причиной, побудительным мотивом модернизации ТС. Поэтому сбору информации о них в нашей методике посвящен этот блок. Перечислим кратко основные недостатки Галльской жатки:
строгие требования к выровненности полей — галопирование и раскачивание жатки вызывает потери;
высокие требования к чистоте посевов — стебли сорняков забивают щели между очесывающими зубьями;
невозможность работы на склонах из-за высыпания колосьев из короба;
потери зерна из - за неочеса низкорослых растений;
низкая плотность вороха и большие транспортные издержки;
3.2. Анализ причинно-следственных цепочек
Это раздел позволяет выяснить побудительные мотивы в эволюции ТС, сравнить разные направления развития. Он выявляет влияние исторических и социально-экономических условий жизни общества на эволюцию ТС.
3.2.1. Анализ исторических условий
Галлия накануне первого века нашей эры представляла собой обширную, густонаселенную территорию, на которой проживало множество разрозненных кельтских племен. В многочисленных городах, экономических, политических и военных центрах кельтских племен, были развиты торговля и ремесленное производство. Города и селения были связаны развитой сетью дорог.