Читать онлайн Ошибки инноваторов, и как их избежать. ТРИЗ для чайников – 5, второе издание

Все технические системы развиваются по S-образной кривой. Положение технической системы на S-тесно связано ее финансированием, типом лидера, отношениями в коллективе и многими другими аспектами. Понимание места системы на S-кривой позволяет грамотно управлять ее развитием, инвестированием средств в ее развитие, модернизацией управленческой и производственной структуры, а также прогнозировать перспективы развития системы и строить планы. Мы не будем глубоко изучать закон S-образного развития в этой книге, но кратко опишем его, чтобы иметь базу, для отсчета отклонений и ошибок в развитии.

1.1. Как появляются новые технические системы

Известны два основных пути создания принципиально новых (пионерных, как их называл Г. Альтшуллер) технических систем:

– создание технической системы на основе открытия,

– создание новой технической системы путем гибридизации известных технических систем.

Рассмотрим эти два пути.

1.1.1. Изобретения, созданные на основе открытия

Под такими изобретениями понимается создание технических систем и технологий, которые:

– реализуют новые функции, которые ранее не существовали; это позволяет создать и удовлетворять новые потребности, которых ранее не было1;

или

– реализуют известные функции на основе нового принципа действия, что позволяет удовлетворять известные потребности на качественно более высоком уровне.

Создание таких систем всегда является основой для появления новых направлений в технике, и даже новых отраслей промышленности. Зачастую они вызывают существенные изменения в обществе. Такие изобретения всегда открывают новые S-кривые.

Пример

Рентгеноскопия

Главное открытие в своей жизни Конрад Рентген сделал 8 ноября 1895 года. Работая в своей лаборатории, он заметил, что после включения тока в катодной трубке начинает светиться покрытый слоем платиноцианистого бария бумажный экран. Это происходило вопреки здравому смыслу, поскольку трубка была полностью закрыта плотным черным картоном, и свет не мог проходить через него. Когда рентген выключил ток, свечение прекратилось, а при включении тока экран снова засветился! Он сделал вывод, что в трубке возникают икс-лучи, способные проходить через плотный материал

Рисунок 2. Первый рентгеновский снимок – рука Альберта фон Келликера, 21.01.1896 года

и вызывать флуоресценцию определенных веществ. В зависимости от вида материала и его толщины преграда пропускала больше или меньше луче, что позволяло анализировать структуру различных объектов. Установка, разработанная Рентгеном, выполняла совершенно новую функцию – неразрушающий анализ структуры непрозрачного объекта.

Пример

До появления LED-светильников функция освещения выполнялась лампами накаливания, путем преобразования электричества в световое излучение через нагрев вольфрамовой спирали. Использование светодиодов для освещения представляет собой новый физический принцип освещения, в разы повышающий КПД использования электроэнергии.

Это привело к развитию не только новых систем освещения, но и породило новые направления в других отраслях, например, новые способы выращивания овощей в многоуровневых теплицах.

Рисунок 3. LED-светильник с множеством элементов; один из элементов

Рисунок 4. многоярусная теплица

В рассмотренных примерах:

– Рентгеновский аппарат не мог бы быть создан без открытия Рентгеном икс-лучей (за которое он, кстати, получил Нобелевскую премию по физике за 1901 год и право на дворянский титул!).

– Появление LED-светильников стало возможным только после открытия в 1960-1970-х годах технологии получения желтых, белых и синих светодиодов.

1.1.2. Создание новой технической системы путем гибридизации известных систем

Есть три пути создания принципиально новых первоэтапных технических систем с получением новых функций на базе использования уже известных систем или элементов:

– замена в известной системе одной из ключевых подсистем на другую, качественно превосходящую предыдущую;

– объединение двух (и более) различных известных систем в полисистему с получением нового качества;

– применение известной системы по новому назначению, с реализацией новой функции.

Следует отметить, что в зависимости потребности, которую удовлетворяет новая система, от ее рынка, такие системы могут стать основой для создания целых новых отраслей техники.

Замечание. А могут и не стать! Если рынок ограниченный или специфический!

1.1.2.1. Создание новых систем, через замену одной из подсистем на новую с другим принципом действия (гибридизация 1)

Новые системы, порождающие новые S-кривые, могут появляться, в результате того, что в известной системе одна из значимых подсистем заменяется на новую, с новым принципом действия, что позволяет достичь нового качества. Как правило, заменяется наименее эффективная в настоящий момент для данной системы подсистема, или подсистема, исчерпавшая ресурс развития. Новая подсистема работает на ином (хотя уже известном ранее и используемом в других системах) принципе действия2, что позволяет получить новое качество.

Примеры

Автомобиль – это немного измененная карета, в которую установили двигатель внутреннего сгорания. Обратим внимание на то, что и карета, и двигатель внутреннего сгорания3 были известны и развивались. Однако новая система обладала более высокими потребительскими качествами по сравнению с обычной каретой. Именно поэтому и появилась новая величайшая S-кривая – автомобили.

Рисунок 5. Коляска и первый автомобиль

Пример

Первые беспилотные самолеты были обычными боевыми самолетами, оснащенными системами телеметрии и дистанционного управления.

Обратите внимание на механизм создания изобретения – первоначально в известную систему с минимальными изменениями вводится новая подсистема. Затем, в процессе развития этой вновь созданной системы происходит полное изменение ее конструкции. Поэтому современные автомобили и беспилотники совершенно не похожи на первоначальную карету с мотором и обычный самолет с телеметрией.

Рисунок 6. Современный беспилотник

Как это ни парадоксально, но такие значимые с точки зрения человечества новые технические системы, как автомобиль, реактивная авиация, не что иное, как «просто» удачная замена одной из важных подсистем в технической системе, на уже известную, но качественно более совершенную. И замена выполнена в соответствие с известными законами развития технических систем. Они не являются пионерными системами! То есть в классификации ТРИЗ – это ГИБРИДИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1.1.2.2. Простое объединение двух и более систем с последующим свертыванием (гибридизация 2)

Объединение двух и более систем позволяет создавать новые объекты, которые порождают новые S-кривые.

Пример

В современном комбайне объединены две системы – косилка и молотилка. Но у них общий двигатель, шасси с колесами, а технология позволяет одновременно выполнять две операции. И все это управляется одним человеком!

Рисунок 7. Косилка, молотилка, комбайн

Пример

Катамаран – объединение двух лодок, которое дает дополнительное свойство – большую устойчивость при снижении сопротивления.

Рисунок 8. Катамаран

Техника гибридизации хорошо разработана в работах В. М. Герасимова и В. О. Прушинского, и может быть использована инженерами после приобретения небольшого опыта [11,12].

Инструментами для гибридизации могут быть, хорошо разработанные к настоящему времени, методика функционально-стоимостного анализа и законы развития технических систем.

1.1.2.3. Использование известных материалов, технических систем и технологий по новому применению

Часто применение известных технологий порождает новые технические системы (новые S-кривые), отличающиеся от тех, которые использовали эти технологии ранее.

Наиболее ярким примером этого являются современные компьютеры. Первоначально компьютеры разрабатывались для выполнения сложных математических расчетов.

Но, в какой-то момент, программисты начали использовать компьютеры для печати картинок символами. Идея была подхвачена, и вскоре на компьютере стали печатать тексты. Через некоторое время у компьютеров появилась масса новых применений. В настоящее время математические вычисления являются лишь одним из узких сегментов среди всех применений компьютеров. Разумеется, и сама техническая система при этом претерпела существенные изменения.

Рисунок 9. Первый компьютер IBM

Грамотные изобретатели, анализируя систему, всегда будут искать ресурсные функции, специфические свойства и характеристики системы, которые пока никак не используются, но могут удовлетворять новые потребности. Затем они постараются создать новые системы, в которых эти функции будут гипертрофированно развиты, и найдут для них новые рынки4.

Пример

В марте 1853 года сестра Леви Страусса пригласила его погостить в Калифорнию. В это время Сан-Франциско была знаменитая золотая лихорадка, и массы старателей стремились в Калифорнию в надежде обогатиться. Шурин Страусса решил подзаработать, и попросил Леви прихватить с собой парусины, которую хотел использовать для шитья палаток. В то время, в связи с переходом флота от парусников к пароходам, парусина резко подешевела. Однако, когда Леви приехал в Калифорнию, выяснилось, что спроса на палатки нет, зато у старателей большая проблема с одеждой, которая быстро протиралась и портилась. Предприимчивый Страусс сообразил, что парусина может быть использована по другому назначению, и начал шить из нее штаны. Это и были первые джинсы! Неожиданно новая одежда стала пользоваться большим спросом. В 1873 году он вместе с Джекобом Девисом получил патент на «Комбинезон без верха», и учредил компанию «Леви Страусс».

Рисунок 10. Фирменная этикетка Леви Страусс

Пример

Первоначально резонансный магнетрон, изобретенный британскими физиками Джона Рэндалла и Гарри Бута в 1940 году, применялся в радарах, которые эффективно наблюдали за небом в поисках самолетов. Этими разработками занималась во время Второй Мировой войны и сразу после нее занималась, американская компания Raytheon5.

Однако вскоре после войны финансирование оборонных разработок сократилось, и перед инженерами встала задача найти новые рынки для продукции компании. Инженер компании Перси Спенсер вспомнил, что однажды, работая с магнетроном, он обнаружил, что у него в кармане расплавился шоколадный батончик. Повторив эксперимент, он понял, что магнетрон можно использовать для нагрева предметов. Так появилась идея создания микроволновых печей.

Первая печь весила около 340 килограмм, стоила около 3 000 долларов – в то время колоссальные деньги, примерно стоимость среднего дома или элитного «Кадиллака»! Поэтому новые печи использовались только в ресторанах. Но, после ряда усовершенствований и удешевлений, ее вес уменьшился до 10—15 килограмм, а цена снизилась до 20—250 долларов. Рынок стал массовым, а микроволновая печь стала обязательным предметом почти в каждом американском доме.

Рисунок 11. Магнетрон (разрез) и первая серийная микроволновая печь

Новое применение различным материалам находят, если неожиданно выявляется, что они обладают полезными свойствами для других целей. Иногда это становится началом развития нового продукта.

1.2. Основные этапы закона S-образного развития технических систем

О работе любой технической системы судят по тому, насколько хорошо она выполняет свою главную функцию, ради которой была создана. Например, если мы говорим о самолёте, то это скорость, высота подъема, грузоподъёмность. Измеряя эти характеристики в цифрах, мы получаем параметры технической системы, которые можно сравнивать между собой и оценивать уровень ее развития с течением времени6.

Техническая система развивается со временем, и её характеристики изменяются. Характеристики современных самолётов существенно отличаются от характеристик самолётов 30-х годов.

Рисунок 12. S-образная кривая развития технической системы

Исследования показали, что, если построить график зависимости любого главного параметра технической системы от времени, он будет напоминать S-образную кривую. Следует отметить, что именно напоминает, а не точно повторяет, поскольку в силу случайного развития могут быть существенные отклонения.

Например, одним из главных характеристик самолета является скорость, которую он может развивать. Скорость первых самолётов была невелика: 50—60 км/час. К началу Первой Мировой войны она достигла 114 км/час. Ситуация радикально изменилась с началом войны, когда самолеты оказались способными обеспечить военное преимущество в боевых действиях. В авиастроение начали вкладывать значительные средства, что привело к быстрому развитию авиации. Конкуренция заставила быстро совершенствовать самолеты, и увеличивать их скорость. Особенно важна скорость была в истребительной авиации, поскольку она позволяла навязывать противнику тактику боя – атаковать, когда у атакующих было преимущество, и уходить от боя при численном превосходстве противника. В конце 1930-х годов скорость самолетов уже достигала 570—590 км/час. Во время Второй Мировой войны скорость продолжала расти, поскольку господство в воздухе стало решающим фактором на фронтах. К 1945—1948 годам она достигла 750 км/час и практически прекратила расти из-за ограничений, связанных с работой винтов7. Рост мощности моторов не позволял значительно увеличить скорость. В это время появилось новые концепции двигателей – реактивные и турбореактивные двигатели.

Изменение концепции двигателя привело радикальному изменению всей конструкции самолёта, что ознаменовало начало новой S-кривой.

Примечание: Мы рассмотрели только S-кривую зависимости скорости от времени, используя усредненное значение скорости по разным компаниям и странам. Аналогичные кривые можно построить, принимая за главный параметр грузоподъемность или количество пассажиров для грузовых и пассажирских самолетов.

В ТРИЗ традиционно выделяют три основных этапа развития системы и два вспомогательных – 0-й и 4-ый8. Их мы и рассмотрим подробнее.

0-й этап – появление идей и неполных систем,

1-й этап – зарождение системы, от получения минимальной работоспособности до получения потребительской ценности (коммерческого использования системы).

2-й этап – быстрый рост и развитие системы.

3-й этап – замедление и полное прекращение роста основных характеристик системы.

4-й этап – угасание системы и переход на уровень «нишевого» продукта.

Рассмотрим эти этапы подробнее.

1.2.1. Нулевой этап

Нулевой этап разработки технической системы – это время до создания первого работоспособного образца новой системы. Этот этап включает в себя создание эскизов, чертежей и макетов (возможно неполной технической системы), которые ещё не работают, но уже служат основой для дальнейших разработок и размышлений.

Примером нулевого этапа может служить планер Феликса дю Тампль. В 1874 году во Франции, в городе Брест, он построил большой планер из алюминия с размахом крыла 13 метров и весом около 80 кг (без учёта веса пилота). Полёт, начался

Рисунок 13. Моноплан Феликса дю Темпл, 1874.

с трамплина, продолжался несколько минут и благополучно завершился. Но планер не имел двигателя, то есть в полной мере не мог считаться полной технической системой.

Самолет Можайского имел все элементы, относящиеся к функциональному центру системы, но использовал в самолете паровой двигатель. Его самолет принципиально не мог подняться в воздух, то есть выполнять главную функцию самолета – «летать».

Рисунок 14. Самолет Можайского

В ракетной технике, нулевой этап – это работающие по принципу реактивного движения китайские фейерверки. Фейерверки были созданы еще при династии Хань, то есть более 2 000 лет назад. Однако их трудно назвать ракетами в современном смысле слова. Ведь в них не было системы управления.

Рисунок 15. Китайские фейерверки

Основным признаком завершения нулевого этапа является создание системы с полным функциональным центром, то есть минимально работоспособной системы.

Для авиации такой системой стал самолет братьев Райт, поднявшийся в воздух в 1904 году.

Рисунок 16. Самолет братьев Райт 1904 г.

Теоретические основы ракетной техники были разработаны в конце 19 века. С начала 20 века в России (группой Фридриха Цандера), США (группой Роберта Годдарда) и Германии (группой Германа Оберта) началось создание новая техническая система, которую можно называть «ракетой на жидком топливе». Первые ракеты такого типа были созданы только 1920-е годы. Именно это время и можно обозначить, как завершение нулевого этапа в ракетной технике, и начало 1-го этапа.

Рисунок 17. Роберт Годдард и его ракета

Основные признаки нулевого этапа

Коллектив: Энтузиасты-фантазеры;

Лидер: фанатик, увлеченный своим детищем.

Финансирование: регулярное финансирование отсутствует, финансирование осуществляется за счет разработчиков, иногда за счет спонсоров, изредка за счет государственных грантов на разработку научных идей, лежащих в основе технической системы.

Рост основных параметров: Системы как таковой нет, и нет роста параметров. Отрабатывается пробная конструкция (хотя и без полностью удачных результатов).

Рынок: нет системы – нет и рынка.

Реклама, маркетинг: отсутствуют.

1.2.2. Первый этап

Разработку первоэтапной системы осуществляют энтузиасты. Не сразу можно представить, как её использовать и какие возможности она представляет. Общественная потребность также не сформирована. Из-за ограниченного финансирование развитие идет медленно.

Примером может служить развитие авиации с 1904—1912 гг., когда разработкой и совершенствованием самолетов занимались только энтузиасты, а первыми летчиками были циркачи и военные – азартные люди рискованных профессий.

Рисунок 18. Аэроплан Оскара Бидера 1913 год

Аналогично можно рассматривать ракеты первого этапа. Эти разработки в 1920—1930 годы выполняли группы С. П. Королева в СССР и Вернера фон Брауна в Германии.

Не зря Сергей Королёв шуточно называл первую «Группу изучения реактивного движения» (ГИРД) «Группой инженеров, работающих даром».

Рисунок 19. Московская группа изучения ракетного движения. В первом ряду в центре С. П. Королёв, крайний справа Ф. А. Цандер

Развитие системы и рост ее основных характеристик приводит к тому, что она становится экономически оправданной и востребованной обществом. С этого момента общество начинает финансировать разработку новой системы.

Переход к коммерческому использованию системы является основным признаком перехода на второй этап.

В авиации переходом ко второму этапу можно считать создание серийных самолетов-разведчиков и боевых самолетов в начале Первой мировой войны.

В ракетной технике развитие систем первого этапа – это разработки Вернера фон Брауна – конструкции ракет, которые стали базой для создания самолетов-снарядов ФАУ-1 и баллистических ракет ФАУ-2. Запуск в серийное производство этих ракет в 1943—1944 году можно считать переходом на второй этап технической системы под названием «ракета на жидком топливе».

Рисунок 20. Первые ракеты ФАУ-1 и ФАУ-2

Основные признаки 1 этапа

Коллектив: Энтузиасты, авантюристы, в лучшем смысле этого понятия.

Лидер: Увлеченный идеей фанатик с организаторскими способностями.

Дисциплина в коллективе: свободный режим.

Финансирование: Регулярное финансирование отсутствует, финансирование осуществляется за счет разработчиков, иногда за счет спонсоров; в конце этапа – венчурные инвесторы; гранты.

Рост основных параметров: очень медленный; основная задача – сделать техническую систему экономически оправданной.

Рынок: Рынок системы – случайные продажи, знакомые изобретателя и пользователи, находящиеся в безвыходное положение пользователи, которые не могут обойтись без системы.

Реклама, маркетинг: Регулярные отсутствуют; случайные беседы разработчиков с потенциальными заказчиками, знакомыми, друзьями.

1.2.3. Второй этап

С началом коммерческого использования начинается значительное финансирование новой технической системы. В результате начинается быстрый рост основных характеристик системы, и ее распространение на рынке. Появляются различные модификации системы, разрабатывается типоразмерный ряд аналогичных по конструкции систем. В технических системах активно появляются дополнительные, вспомогательные и другие подсистемы, повышающие ее характеристики и придающие дополнительные свойства. Все это способствует расширению рынков системы, и как следствие, ее финансирование.

Для винтовой авиации этот этап продолжался с начала Первой Мировой войны до конца 1940-х годов, когда винтовая авиация достигла своего предела. Величина главного параметра системы – скорости -достигла 750 километров в час и далее увеличиваться не могла. Развитие системы приостановилось.

Рисунок 21. Як-9 – самолет третьего этапа поршневой авиации

Прекращение интенсивного развития основной характеристики системы, несмотря на инвестиции – признак окончания второго этапа.

Для ракет второй этап начался с 1943 года и активно продолжается до настоящего времени.

Рисунок 22. Ракетоноситель «Спутник» на базе ракеты Р-7 (1957 г); Ракетоноситель «Протон» (1961—1966 гг.); Космические ракетоносители многоразовых кораблей программы «Спейс Шаттл»; Ракетоноситель многоразового использования компания SpaceX (2016 год)

Основные признаки этапа:

Коллектив: формируется нормальный коллектив с иерархической структурой. Энтузиасты первого этапа постепенно заменяются на оплачиваемых профессионалов.

Лидер коллектива: Крепкий профессионал-карьерист. Оценка сотрудников производится по деловым качествам.

Финансирование: за счет инвестиций (в начале этапа) и доходов от продаж, с постепенным вытеснением инвестиций из финансирования за счет прибыли.

Рост основных параметров: быстрый рост характеристик технической системы.

Рынок: быстро расширяющийся рынок, как за счет основного применения, так и за счет проникновения в соседние сферы.

Реклама, маркетинг: рекламируются преимущества по основным функциям. Осуществляется поиск новых сфер применения, причем как можно более широкий.

1.2.4. Третий этап

Завершение быстрого развития характеристик технической системы не означает, что система и Дело прекращают свое существование и развитие. Развитие системы и даже расширение рынков продолжаются. Система совершенствуется, становится более экономичной, удобной, эстетичной. Появляется множество новых применений. Однако по основным параметрам развитие системы прекращается, а иногда даже её основные параметры ухудшаются за счет удешевления и/или улучшения второстепенных характеристик.

Примером может служить самолет ИЛ-14, который выпускался с 1952 по 1958 год, когда ему на смену пришли турбовинтовые и реактивные самолеты. Однако он продолжал эксплуатироваться до 1995 года, во многих модификациях.

Рисунок 23. ИЛ-14

На третьем этапа система может существовать достаточно долго, принося прибыль производителям. Однако, с точки зрения развития, она интереса уже не представляет. Рано или поздно появляется новая техническая система с той же функцией, но более эффективная. Постепенно новая система начинает выигрывать конкуренцию у старой системы, и занимает ее место на рынке. Рынки старой системы начинают сокращаться.

Примером может служить использование турбореактивных и реактивных двигателей, что привело к сокращению доли винтовых самолётов и их замене на более современные турбореактивные и реактивные самолёты.

Рисунок 24. Турбореактивный самолет АН-24 и реактивный самолет ЯК-40

Основные признаки этапа

Коллектив: работает хорошо организованная структура профессионалов в технике, и формируется жесткая бюрократическая структура в управлении. К концу этапа наблюдается жесткая регламентация поведения и часто строгий дресс-код, а также постепенное вытеснение инициативных людей из структуры.

Лидер коллектива: бюрократ-организатор.

Оценка сотрудников: по личной преданности лидеру.

Финансирование: осуществляется за счет деятельности предприятия, которое приносит прибыль. В начале этапа – вложения с целью расширения рынков, к концу – сокращение прибыли и попытки удержаться на конкурентном рынке за счет снижения затрат, улучшения дизайна, малозначительных дополнений.

Рост основных параметров: основные параметры не растут или растут очень медленно. Совершенствование идет за счет дизайна, замены материалов, появления новых малозначительных функций и других вторичных факторов.

Рынок: Рынок достигает предела возможностей, занимает все ниши, которые могут быть заняты. Происходит постоянный передел рынка за счет небольших изменений в дизайне и сервисе, идет жесткая конкурентная борьба.

Реклама, маркетинг: рекламируются вторичные факторы, преимущества перед конкурентами. Конкуренция не по преимуществам технической системы, а по дизайну и обслуживанию. Наблюдается опережающий рост затрат на маркетинг и рекламу.

Заметное сокращение рынков технической системы говорит о ее переходе на 4-й этап.

1.2.5. Четвертый этап (загиб)

После появления новой технической системы, старая система постепенно уходит с рынка. Однако часто она не исчезает полностью, а остается в небольшом сегменте, где она более эффективна, чем новая система, или становится спортивным предметом. При этом ее главные характеристики могут частично снижаться, так как для данного вида применений перестают быть основными.

Ярким примером такой системы является спортивный самолет ЯК-52, который выпускался с 1979 по 1995 гг. и эксплуатируется до настоящего времени. Его скорость – 470 км/час, в полтора раза ниже, чем у лучших винтовых машин 1940-х годов. Однако она и не требуется этому самолету. Это ведь спортивный самолет, и главные его преимущества – маневренность и удобство эксплуатации.

Рисунок 25. Як-52

Перешли на 4-й этап (в разряд спортивных) некоторые виды холодного и огнестрельного оружия.

Рисунок 26. Рапиристы и лучники

Иногда системы четвертого этапа – нишевые продукты, которых не затрагивает модернизация в силу отсутствия коммерческого интереса. Например, охотничьи ружья.

.

Основные признаки этапа

Коллектив: Небольшой коллектив, оседлавший вымирающую (вымершую) систему.

Лидер: организатор-бюрократ или фанат системы. Коллектив состоит из низкооплачиваемые сотрудники, работающие по стандартным, формальным правилам.

Финансирование: из фонда развлечений для спорта, искусства и т. п. Самофинансирование для жизнеспособной нишевой системы.

Рост основных параметров: практически отсутствует; адаптация для спорта и т. п. Создания вспомогательных подсистем для удобства использования.

Рынок: Спорт, физкультура, искусство, развлечение, нишевые зоны.

Для нишевых продуктов возможны достаточно широкие рынки.

Реклама, маркетинг: маркетинг основывается на престижности продукта или на доступности и полезности массового продукта.

1.2.6. Значение закона S-образного развития. Типовые ошибки в развитии

В плане технологическом, знание места системы на S-кривой позволяет своевременно рекомендовать реализацию тех или иных тенденций и применение тех или иных инструментов ТРИЗ для быстрого развития системы. Это помогает быстро и эффективно реформировать структуру компании, выпускающей техническую систему и, при необходимости, менять лидера.

Например, если система находится на 1-м этапе, следует направить все силы на отработку технологии и повышения надежности системы. По достижении середины второго этапа можно сосредоточить усилия на выполнении тенденции захвата типоразмерного ряда.

Наиболее эффективно использовать знания закона S-образного развития при его применении в управлении Делом (бизнесом), которое реализует эту систему. Этапы развития Дела описаны в разных источниках, но наиболее интересны, с моей точки зрения работы И. Адизеса [8].

Выводы

Анализ характеристик технической системы, работающего с ней коллектива, рекламы и маркетинга, а также источников финансирования позволяют определить место технической системы на S-кривой. Это позволяет определить перспективные направления в работе с системой, инвестирования в нее, рекомендовать изменение ее структуры бизнеса и подходов в работе с коллективом, а также избегать ошибок в развитии Дела и больших финансовых потерь. Разумеется, выше приведены только общие черты и контуры анализа лишь для того, чтобы обозначить эту тему. У специалистов ТРИЗ накоплен большой опыт по развитию техники и бизнеса в соответствие с законом S-образного развития.

При этом особое внимание рекомендуется уделить анализу типовых ошибок, свойственным каждому этапу, и постараться избежать их9.

Создания новой технической системы – обширное поле для совершения самых разнообразных ошибок. Изобретатель идет по неизведанной территории, где до него ничего не было сделано, а значит, ошибок может быть гораздо больше, чем правильных шагов.

Но вот что удивительно, при всем многообразии возможных ошибок, большинство изобретателей совершенно разных технических систем совершают одни и те же ошибки, «наступают на одни и те же грабли». Ошибки этого этапа10, в основном, связаны с попытками реализации системы до того, как складываются объективные условия создания ее функционального центра, или условия для ее работы. Или делаются попытки создания конструкций, не имеющих коммерческого применения.

2.1. Неготовность науки и техники для создания системы

Достаточно типичная ситуация, когда разработчик пытается создать техническую систему, а уровень развития науки и техники еще недостаточен, чтобы обеспечить ее работоспособность (отсутствие необходимых материалов, подсистем и технологий). В этом случае разработка остается «на бумаге» (чертежах, патентах, научных статьях или описаниях). Иногда все заканчивается макетами, которые в большей степени неработоспособны11.

Пример

Интуиция (а может аналогия со свечами) подсказывала ученым, что искусственное освещение с помощью электричества должно основываться на нагреве рабочего тела до высокой температуры. Идея освещения с использованием нагрева рабочего тела электричеством принадлежит Уоррену де ла Рю. В 1840 году впервые он разработал концепцию конструкции лампы накаливания. Уоррен де ла Рю предложил использовать для освещения лампу с платиновой спиралью, помещенную в колбу с разреженным воздухом. По его представлениям, высокая тугоплавкость платины должна была позволить работать элементу при высоких температурах. При таких температурах свечение рабочего тела могло бы освещать помещение, а разреженный воздух снизил бы опасность окисление и продлил срок службы лампы.

Теоретически изобретение Уоррена де ла Рю должно было стать лампой первого этапа. Она была работоспособной, но очень дорогой. Платины было мало даже в те времена, а главное – не существовало качественной технологии ее обработки. Эти обстоятельства делали прибор коммерчески нереализуемым. Поэтому Уоррена де ла Рю прекратил дальнейшие исследования.

Рисунок 27. Уоррен де ла Рю (1815—1889)

Прорывом стало использование тугоплавких металлов, таких как вольфрам и молибден, в качестве рабочего элемента, которые предложил использовать А. Н. Ладыгин в 1890-х годах. Эти металлы были относительно недорогими и технологичными. Более того, Ладынин не просто предложил использовать вольфрамовую нить, но и разработал технологию, а главное, организовал промышленное производство тонкой проволоки из этого металла. В 1906 году он продал патент на вольфрамовую нить компании General Electric.

Для ламп накаливания это был первый этап развития. Только спустя более полувека после изобретения Уоррена де ла Рю, когда были решены проблемы получения качественного материала для нитей накаливания и создана достаточно развитая надсистема, к 1910 году сложились условия, достаточные для начала коммерческого внедрения электрического освещения лампами накаливания на базе металлов.

Пример

Идея заряжать ружья не с дула, а с казенной части была разработана и запатентована французским инженером Маршалом Саксом еще 1731 году. В 1775—1776 года британец Фергюсон изготовил и продемонстрировал образец казеннозаряжаемого ружья. В то время, скорострельность 6 выстрелов в минуту казалась фантастической. Ружье показали в 1776 году королю Генриху III, но на этом все закончилось.

Рисунок 28. Ружье Фергюссона

В 1812 году изобретатель Жан Паули предложил революционную для своего времени конструкцию казеннозарядного ружья. Новое оружие, показали Наполеону. Но его внедрение было отложено… на 50 лет!

Рисунок 29. Патент Паули 1812 года

Что же происходило? Все просто! И ружье Фергюссона, и ружье Паули опережали свое время. Технологии того времени не могли обеспечить массовое производство ружей для переоснащения армии. Четырем известным британским оружейным фирмам понадобилось 6 месяцев, чтобы изгото0вить 100 ружей Фергюссона! В этих условиях, о полном перевооружении армии не могло быть и речи.

К новой конструкции вернулись во второй половине XIX века, когда Самуэль Кольт придумал новую технологию сборки оружия.

Тест-рекомендация. Признаками неготовности науки и техники для создания системы является отсутствие материалов или технологий для массового производства элементов системы. Необходимо проверить существуют ли условия для разработки этих материалов и технологий в кратчайшие сроки.

Замечание. Одна из причин – недопустимо высокая цена материала или системы, препятствующая формированию широкого рынка.

Новый материал, графен, был открыт в конце XX века. Исследования показали его уникальные свойства – графен в 300 раз прочнее стали, имеет в семь раз меньшее электрическое сопротивление, чем медь, а также множество других уникальных характеристик.

Рисунок 30. Графен

Это позволяет придумать множество различных изобретений с использованием графена. Однако, поскольку на сегодня нет хорошей серийной технологии производства графена, нет никакого смысла пытаться внедрять изобретения на его основе.

Пример

В 2014 году испанская компания «Графенано» активно позиционировала себя как потенциального разработчика новых аккумуляторов для электромобилей на базе графена, которые должны были быть вчетверо дешевле и вдвое более емких по сравнению с литиевыми. Вероятно, компания даже провела некоторые исследования. Но в отсутствии массовой технологии производства графена компания быстро закрылась, похоронив деньги инвесторов [3].

Иногда новую систему невозможно создать, поскольку отсутствует одна из подсистем, необходимых для обеспечения минимальной работоспособности системы в стабильном режиме.

Тест-рекомендация. Признаками неготовности науки и техники для создания системы является отсутствие одной из подсистем, обеспечивающей минимальную работоспособность (стабильную работу) системы. Необходимо проверить существуют ли условия для разработки такой системы в кратчайшие сроки.

Пример

Разработка самолетов концепции «Летающее крыло» началась еще в 1920-е годы, но первая попытка запустить их в серийное производство относится к 1940-м годам, когда американская компания Northop Corporation получила заказ от ВВС США на 200 бомбардировщиков Northrop XB-35 / YB-35 Flying Wing.

К преимуществам этой конструкции относится большая подъемная сила, отсутствие необходимости делать фюзеляж и большие плоскости управления.

И была даже построена пробная партия из 20 машин.

Но у этой конструкции есть большой недостаток, являющийся продолжением ее достоинств – — небольшое удаление плоскостей управления от центра масс обусловливает их низкую эффективность, что делает самолёт очень неустойчивым – рыскливым – в полёте.

Заказ был отменен, а вся партия пробных самолетов уничтожена.

В те годы решить эту проблему не удалось, система опережала свое время, и только с появлением современной электроники в 1980-х годах стало возможным создавать самолеты такого типа, например бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit.

Тест-рекомендация. Признаками неготовности науки и техники для создания технической системы является отсутствие всех подсистем, обеспечивающих минимальную стабильную работоспособность системы. Необходимо проверить существуют ли условия для разработки таких подсистем в кратчайшие сроки.

Рисунок 31. Слева самолет Northrop XB-35 в воздухе, справа – построенные самолёты Northrop XB-35 на авиабазе Эдвардс

Рисунок 32. Стратегический бомбардировщик B-2 Spirit

2.2. Неготовность общества к внедрению новой системы

Часто складываются ситуации, когда систему или технологию уже можно создать, но общество ментально не готово ее принять и использовать. В таких случаях внедрение приходиться откладывать до того момента, когда общество «созреет» и преодолеет психологическую инерцию. Например, не сразу люди привыкли к возможности путешествовать на паровозах, опасаясь «стальных чудовищ».

Пример

«Путешествие по рельсам на большой скорости совершенно невозможно, поскольку пассажиры не смогут дышать и умрут от удушья», – поспешил заявить в своей книге «Паровая машина с разъяснениями и картинками» Деннис Ларднер.

«Строительство железных дорог нанесёт ущерб общественному здоровью, ибо движение со скоростью больше 40 километров в час неминуемо вызовет сотрясение мозга и сумасшествие, а у публики, находящейся возле такой дороги, – головокружение и тошноту», – подливал масла в огонь Баварский королевский медицинский совет.

Так думали многие в эпоху появления в Англии первых паровозов. Однако прошло несколько лет, и общество приняло новый вид транспорта.

Идея оснащения кораблей паровыми машинами также не была принята сразу.

Пример

«Предложение господина Фултона об установке паровой машины на морских судах – сущая нелепость. Паровая машина не может заменить паруса», – заявлял комиссар по делам флота Франции Франсуа ле Мойн в 1803 году.

Рисунок 33. Изобретатель парохода Роберт Фултон (1765—1815)

Лишь спустя 10 лет появились первые пароходы, но не во Франции, а в Америке. А через полвека флот во всех странах перешёл на паровые двигатели.

Тест-рекомендация: Готовность общества к появлению новой системы определяется ответами на вопрос: Одобряет ли новую систему значительная часть общества? Допускает ли ее использование, и готово ли покупать ее? Если ответ на эти вопросы отрицательный, необходимо задать вопрос «почему» и постараться изменить ситуацию.

Пример

«Ни у кого не может возникнуть необходимость иметь компьютер в своем доме». Таково было мнение основателя и президента корпорации Digital Equipment Corp. Кена Олсона в 1977 году.

Пример

Удаленная работа через Интернет для многих специалистов была возможной еще 10—15 лет назад. Но общество не могло принять этого, так как казалось, что при такой работе невозможно контролировать сотрудников, и они не будут работать эффективно.

Коронавирус «COVID-19» вынудил многие компании искать варианты удаленной работы сотрудников. В итоге оказалось, что во многих случаях сотрудники стали работать эффективнее, поскольку перестали тратить время на дорогу и пустые разговоры с коллегами.

2.3. Неготовность надсистемы

Стандартной является ситуация, когда система намного опережает надсистему, в которой она должна работать. Без поддержки надсистемы попытки стартовать новую систему проваливаются. Особенно ярко это проявилось при внедрении электрических бытовых приборов. В сущности, все бытовые приборы были изобретены во второй половине XIX века: пылесос в 1869 году, холодильник в 1850 году, кондиционер в 1902 году, фен в 1890 году.

Их электрические аналоги появились в конце 1890-х и начале 1900-х годов, с разработкой М. О. Доливо-Добровольским в 1889—1891 годах трехфазного асинхронного электродвигателя. Однако массовое использование этих приборов началось только с 1920-х годов, одновременно с развитием городских электрических сетей в США и Европе.

Пример

Красивую идею очень хочется внедрить как можно быстрее. И часто находятся те, кто пытается сделать это, не имея достаточной базы.

20 сентября 1859 года американец Джордж Симпсон получил патент N 25 532 на электронагревательный прибор, который позволял нагревать платиновую спираль электрическим током, получаемым от гальванических батарей. Вероятно, эту дату и можно считать днем рождения электроплиты. Хотя это был только проект, так и не реализованный.

Создателем первой реальной электроплиты стал канадец Томас Ахерн, и появилась она только 1892 году. Ахерн был владельцем ресторана, в котором и внедрил свое изобретение. А на следующий год электрическая духовка Ахерна произвела фурор на Всемирной выставке в Чикаго. К сожалению, не осталось ни прототипа печки Ахерна, ни чертежей. Да и массового внедрения новой системы после этого триумфа не произошло12. Без развитой надсистемы (электрической сети) печка Ахерна была неработоспособной.

Рисунок 34. Томас Ахерн

Вторая попытка внедрения электрических плит была осуществлена лишь через 10 лет. Дэвид Смит Керл устранил часть проблем и выпустил первую малую серию из 50 электроплит в австралийском городе золотодобытчиков Калгурли в 1905 году, запатентовав ее.

Рисунок 35. Патент на «Электроплиту Калгурли»

Город был молодым и прогрессивным, и все 50 плит были раскуплены.

Несмотря на блестящий маркетинг, внедрение оказалось преждевременным. Проект оказался неприбыльным. Электричество было дорогим и его позволить могли только состоятельные люди, которых в городе было немного. Вскоре проект закрыли, так как надсистема не была готова к внедрению.

Реальный коммерческий старт электроплитам дал блестящий предприниматель, основатель компании АЕГ Эмиль Ратенау. Он нанял инженеров, которые создали в 1908 году первую полноценную бытовую электроплиту. Первые модели были изготовлены из чугуна и были похожи на газовые плиты. Но вместо обычных чугунных плит, нагреваемых газовыми горелками, были установлены замысловатые пластины, которые нагревались электрическим током. Плита нагревалась около получаса, да и стоила она недешево, но рынок состоятельных клиентов в Европе был уже достаточно развит для коммерческого внедрения новой системы.

Электроплита АЕГ стала хотя и не массовым продуктом, но уже была коммерчески оправданной. Это было начало второго этапа для электроплит.

Рисунок 36. Эмиль Ратенау.

Тест-рекомендация на готовность надсистемы: перед началом внедрения проверить, может ли техническая система функционировать стабильно и быть экономически оправданной в рамках существующих надсистем. Если надсистемы не готовы, внедрение следует отложить.

2.4. Неправильный выбор главной функции

Главная функция определяет предназначение технической системы. Иногда новые технические системы имеют много разных функций, и успех внедрения зависит от того, какая функции будет выбрана в качестве главной. Разработчик, обычно, сосредотачивается на одной функции, не учитывая функциональные ресурсы создаваемой системы. Например, компьютеры первоначально были предназначены для расчетов, хотя сейчас они, в основном, используются для совершенно других целей.

Ошибкой является также ограниченное, неполное использование возможностей системы и ее других функций.

Пример

В 1902 году инженер Уиллис Карриер изготовил первый образец машины для охлаждения воздуха (кондиционера). Это чудо техники было установлено в одной из бруклинских типографий. Агрегат, охлаждающий воздух, был смонтирован, чтобы уменьшить влажность воздуха (на влажной бумаге краска сохнет очень медленно). А влажность, как известно, уменьшается при снижении температуры. Но прохлада, о которой меньше всего думал типографский делец, обернулась для него дополнительной прибылью. Получился сверхэффект. Рабочие, печатавшие в комфортных условиях, стали меньше уставать, объемы печати значительно выросли. Поняв это, Уиллис Карриер резко изменил назначение системы, основав в 1915 году компанию «Carrier Corporation», которая выпускает кондиционеры для охлаждения помещений в жаркое время. Эта компания успешно работает до настоящего времени.

Рисунок 37. Карриер и типография

Пример

Приехав в Холмогоры после посещения Голландии, Петр Первый возмутился:

– Поморы строят «пузатые» корабли. Неправильно! Не как в Голландии!

И, действительно, поморские корабли, кочи, проигрывали в скорости голландским. Вот только цели у них были разные. Поморам не надо было ходить в Америку и Индию. Зато, вмерзая в лед, корабли не трескались, а выталкивались. Корпус корабля имел другую главную функцию.

Рисунок 38. Поморские кочи и испанские галеоны

Так из-за некомпетентности Петра Первого Россия утратила уникальное ноу-хау. Лишь спустя 200 лет норвежец Фритьоф Нансен восстановил его по старым рисункам.

Тест-рекомендация. Для новой системы перед переходом к массовому внедрению необходимо проанализировать все ее функциональные ресурсы, а также попытаться на основе ее конструкции предложить возможные новые функции. Далее следует провести анализ применения этих новых функций в различных областях.

Например, сотовые телефоны с простейшими системами мониторинга здоровья, могут спасать жизнь больных с хроническими заболеваниями, такими как диабет, гипертония и другие, подавая сигнал бедствия, и вызывая скорую помощь. Такие системы мониторинга могут стать обязательными устройствами для хронических больных и пожилых людей.

2.5. Недооценка перспектив развития рынка

Недооценка перспектив развития рынка ведет к недостаточному объему инвестиций. Новая система предполагает возможность появления новых функций, которые не всегда очевидны в плане их использования и открытия новых рынков. Разработчики часто не способны оценить рынки системы, которые могут быть созданы благодаря новой функции, особенно если новая функция системы пока крайне невысокого качества, или ее предназначение не до конца понятно.

Стоит отметить психологический эффект – пока системы нет, то и ее функция не кажется важной, но после того, как вы привыкаете к этой системе (и ее функции), становится трудно без нее обходиться. То есть надо уметь видеть перспективы новой функции.

Пример

Еще в 1861 году немецкий изобретатель Иоганн Филипп Рейс на заседании Физического общества во Франкфурте-на-Майне, сделал сообщение о созданном им проводном устройстве для электрической передачи звука на расстояние.

Однако, поскольку его аппарат, названный телефоном, плохо передавал тон и сильно искажал тембр звука, современники сочли его «бесполезной игрушкой». Ни Рейс, ни его окружение не смогли оценить перспективы своего изобретения.

Прошло еще 15 лет, и американец Александр Белл подал заявку на изобретение принципа телефонирования. 14 февраля 1876 года заявка была зарегистрирована, а спустя 10 лет началось быстрое развитие телефонирования.

Пример

Изобретатель ксерокса Честор Карлсон получил первый оттиск 22 октября 1938 года, а патент – 6 октября 1942 года. Он пытался внедрить свое изобретение, и в течение 5 лет, обошел 20 компаний надеясь на их помощь в развитии новой системы.

Рисунок 39. Xerox WorkCentre 6605

Однако везде получил отказ с формулировкой, что его изобретение слишком громоздко, пачкает бумагу и.. вообще «Кто, черт возьми, захочет копировать документ на обычной бумаге?» Лишь в 1944 году компания Battelle Institute предложила усовершенствовать аппарат, а в 1947 году лицензию на его выпуск купила небольшая семейная фирма Haloid Company.

Пример

Идея о создании компьютерной мыши возникла у американского ученого Дугласа Энгельбарта еще в конце 1950-х годов, когда он работал в Стэндфордском исследовательском институте.

Существовавшие тогда манипуляторы (джойстики, световые перья, клавиатура) были неудобными для его работы, поэтому Энгельбарт придумал новое устройство.

Первоначально конструкция мыши, состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении мыши колеса крутились, каждое в своем измерении. Это решение оказалось не очень удобным и эстетичным.

Рисунок 40. Дуглас Энгельбарт с прототипом мышки

Но ученые Стэндфордского института не увидели перспектив изобретения (хотя и получили патент), и не оценили его потенциал. Институт продал лицензию на этот манипулятор компании Apple… за 40 тысяч долларов. Как говорится, комментарии излишни!

Пример

Первоначально ноутбуки разрабатывались как переносные персональные компьютеры для выполнения расчетов в дороге. Сейчас нет необходимости говорить о том, насколько широко используются ноутбуки.

Тест-рекомендация. Ценность новой технической системы не всегда сразу понятна, и система не всегда имеет достаточно высокие характеристики.

Поэтому, любая идея должна быть проверена на идеальность. Это означает, что нужно предположить, что все недостатки будут устранены, а преимущества многократно увеличены. Для этого можно использовать оператор «размеры-время-стоимость» в применении к основным функциям новой системы. Затем следует попытаться понять, какие потребности могут быть удовлетворены, какие применения возможны и как эта техническая система может быть использована. Это позволит оценить перспективы рынков новой технической системы.

2.6. Внедрение неполных систем

Для многих систем полнота, в том числе, наличие двигателя и системы управления, является необходимым условием для эффективного выполнения главной функции. Внедрение неполной новой системы будет малоэффективным и обречено на провал, дискредитируя изобретение.

Пример

Джоэль Гоутон получил в 1850 году патент на первую посудомоечную машину

Устройство представляло собой цилиндрическую стойку, внутри которой размещалась вертикальной шахтой для посуды. Горячая вода, льющаяся в шахту, стекала в специальные ведёрки, которые при помощи ручного привода поднимались и снова выплёскивали воду в шахту. Устройство было крайне неудобным и неэффективным: посуда плохо отмывалась, установка ее в бак была сложной. Не было системы наполнения бака водой и откачки не было. Поэтому все ограничилось созданием патента.

Рисунок 41. Ручная посудомоечная машина Карла Хюльтенберга,1860 год, Швеция

Лишь спустя четверть века в 1887 году в Чикаго появилась первая пригодная к практическому использованию посудомоечная машина, созданная Джезофиной Кокрейн. Получив патент годом раньше, она представила свое детище на Всемирной выставке в 1893 году, где произвела фурор. Правда машина была с ручным проводом, а значит, хозяйке приходилось стоять рядом и крутить ручку, а это весьма утомительное занятие, возможно даже более утомительное, чем мытье посуды вручную. Правда вскоре посудомойку оснастили приводом паровой машины, и Джезефина получила первый заказ от отеля Палмер Хаус в Чикаго. Разумеется, применение в домашних условиях таких машин тогда не рассматривались.

В 1924 году англичанин Уильям Говард Ливенс сделал первую электрическую посудомоечную машину, пригодную для домашнего использования. Это был прообраз современной посудомоечной машины, с полным функциональным центром. Оставалось только усовершенствовать систему управления.

Рисунок 42. Электрическая посудомоечная машина для ресторана, 1917 год

Этот прорыв сделали в 1960 году инженеры компания Miele, выпустив полностью автоматическую посудомоечную машину.

Тест-рекомендация. При создании и старте новой технической системы необходимо проверить полноту ее частей по ЗРТС. Если какая-либо часть отсутствует, разработать конструкцию полной системы.

2.7. «Рукастый робот»

Обычно машинная технология отличается от ручной. Например, швейная машинка шьет не так, как человек.

Ошибкой является попытка реализовать ручную технологию в новых технических системах, не учитывая машинную специфику (машинную технологию).

.

Пример

При ручной добыче золота старатель «идет по жиле», промывая песок в лотках. То есть он промывает только золотоносный песок с наибольшим содержанием золота, причем порциями

.

Рисунок 43. Старатель и драга

Драга захватывает ковшами и золотоносный слой, и покрывающий его слой почвы, и кустарники. После этого в промывку идет все, что меньше по размеру 1,3 см., остальное отделяется на «сите» и сразу выбрасывается в отвалы. Промываемый материал подается на резиновые коврики с решеткой, и золотой песок оседает на них. Это совершенно иной принцип добычи золота – поточный.

Пример

Первоначально, при ручном производстве, листовое стекло получали, расплющивая выдуваемый стеклянный шар на медной подкладке, что давало маленькие и дорогие стекла.

Машинная технология предполагает непрерывное полосовое производство стекла.

Тест-рекомендации. Сохранение принципов технологии предшествующих систем (как правило ручной) в новой системе может быть причиной торможения (задержки) в развитии новой системы. Необходимо оценить возможность перехода на машинную технологию, понимая при этом, что потребуется создание совершенно новой технической системы.

Замечание. Среди типовых переходов на машинную технологию: переход от штучной технологии к непрерывной, переход к сборочному производству, переход к конвейерной технологии и т. п.

На современном этапе основной «ручной» труд связан с управлением. Именно принципы управления подлежат особому контролю при переходе к машинным технологиям, к принципиальным изменениям.

2.8. Внедрение систем, исчерпавших потенциал развития

Принцип действия, обеспечивающий выполнение главной функции системы, должен обладать новизной, по сравнению с другими. Если внедрение системы основано на устаревшем принципе действия, в то время как существуют более передовые технологии выполнения этой функции, то такое внедрение обречено на провал и приведет к ненужным затратам.

Пример

Голубиная почта, которая известна еще с XII века, получила в начале ХХ века широкое распространение. Однако идея установки голубятен на автомобили была попыткой создания новой системы, которая опоздала уже в момент создания, так как в то время уже активно развивалось радиосвязь.

Тест-рекомендация. Перед внедрением новой системы необходимо проверить существующие перспективные альтернативные варианты выполнения главной функции системы. Если такие альтернативы существуют и готовы к внедрению, следует отказаться от внедрения изобретения на базе старого принципа, и создавать новую систему на более передовом принципе.

Рисунок 44. Передвижная голубиная почта. 1908 год.

Может показаться, что все осталось в прошлом и сейчас такие ошибки невозможны, настолько все очевидно. Но это не так!

Пример

В госпитале Брайтон-марина (Бостон, США) в клинической лаборатории, когда вы сдаете анализ крови, медсестра-регистратор сверяет ваши данные с информацией в своем компьютере. Два года назад у них было внедрено новшество: на большом экране-тачскрине появляется вопрос (например «Ваше имя») и клавиатура с алфавитом, чтобы вы могли ввести ответ. Затем вы нажимаете «ввод», и вам задается следующий вопрос. Казалось бы, все правильно в соответствие с законом вытеснения человека из системы (исключена медсестра). Но задумайтесь: экрана касаются десятки разных пациентов, то есть потенциально заразных людей. Это небезопасно. А ведь давно существуют системы занесения данных с голоса, которые безопаснее и быстрее! И явно недорого. Такие системы, например, используются в автомобильных навигаторах, или смартфонах. То есть, из-за психологической инерции, была внедрена явно устаревшая система.

Основная цель первого этапа – пройти путь от минимально работоспособной технической системы до создания коммерчески оправданной работоспособной конструкции и попыток ее внедрения.

На этом этапе возникают не только ошибки, описанные в главе 2, но и другие, которые будут рассмотрены ниже.

3.1. Неправильный выбор место внедрения

Новая система внедряется не там, где ее можно применить, а там, где без нее нельзя обойтись.

Многие системы имеют очень широкое применение, а ошибка значительного числа изобретателей является стремлении продвинуть свою систему в первое же место, которое увидит сам разработчик. Обычно это наиболее популярное место для технических систем с такой функцией. В результате внедрение происходит там, где новая система сталкивается с жесткой конкуренцией со старой системой, имеющей преимущества в надежности и привычности (инерцию мышления никто не отменял). Особенно опасны попытки внедрения там, где у новой системы нет очевидных преимуществ перед старой. А в силу не отлаженности конструкции, ненадежности она оказывается неконкурентной со старыми системами.

.

Пример

В 1946 году американский инженер компании «Raytheon» Перси Спенсор получил патент США №2 495 429 на микроволновую печь.

А уже через год, первая в мире СВЧ-печь «Radarange» была изготовлена. Её высота – 1,8 метра, вес 340 килограмм, а сама она напоминала большой холодильник. Однако предназначалась она не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов.

Компания определила рынок довольно специфически – солдатские столовые и столовые военных госпиталей. При цене в $3 000 её могли купить только предприятия.

Рисунок 45. Первая в мире СВЧ-печь «Radarange»

Первые же попытки внедрения показали неэффективность такого применения новой системы. В армии не было проблемы с размораживанием продуктов, поскольку обычные электрические печи со спиралями справлялись с этим вполне эффективно, а были и дешевле и проще.

Однако неожиданно СВЧ-печи начали с большим энтузиазмом закупать рестораны, поскольку, новинка обладала неоспоримым достоинством: американские блюда типа сэндвичей и хот-догов приготавливались в них молниеносно.

Следующим шагом стал переход к бытовым микроволновым печам. В 1955 году компания» Tappan Company» выпустила такую печь, но она была слишком большой и дорогой ($ 1 200) для домашнего использования.

Прорыв произошел в начале 1960-х годов, когда японская компания «Sharp» и американская компания «Raytheon» предложили Микроволновые печи по цене 300—500 долларов. Да и размеры стали вполне приемлемыми.

Первоначально спрос на новое изделие был невысок. Помимо достаточно высокой цены, людей останавливали предубеждения об опасности использования сверхвысоких частот (СВЧ). Покупатели боялись, что микроволновая печь могла служить причиной для радиации, импотенции, онкологии или слепоты. В 1970 году выпуск СВЧ-печей составлял лишь 40 тысяч штук в год, и это был явно элитарный продукт для высшего среднего класса.

Со временем мифы об опасности СВЧ-печи не подтвердились. Люди, купившие печи не болели, и выяснилось, что микроволны очень быстро затухают в атмосфере. Уже на расстоянии полуметра от микроволновки излучение становилось в 100 раз слабее. Достаточно отойти от печи на расстояние вытянутой руки, чтобы чувствовать себя в полной безопасности. Да и американцы распробовали преимущества микроволновых печей. К середине 1970-х годов микроволновые печи были уже были в более, чем половине американских домов.

Пример

Начиная с 1952 года, швед Ингвар Бранемарк (P.Branemark) проводил исследования, в области остиоинтеграции – соединения костей с помощью металлических элементов. Он попробовал заменить элементы из нержавеющей стали на титановые, которые были легче и прочнее. Бранемарк попытался использовать их для соединения сломанных костей, но он столкнулся с проблемой: титановые элементы прочно соединялись с костями и после заживления раны их было невозможно удалить. В течение 13 лет он безуспешно пытался применять титановые элементы в остеоинтеграции, пока не нашел титану другое применение. Титановые импланты стали блестящим решением для протезирования зубов. Главный недостаток титановых имплантов стал их достоинством. Импланты из титана сращивались с челюстной костью и становились надежной основой для зубных протезов.

Сейчас это самый надежный метод протезирования зубов.

Рисунок 46. Остиоинтеграция

Тест-рекомендация. При внедрении новой системы ошибочно пытаться внедрять ее в тех сферах, где проявляются ее недостатки, или достаточно устойчивы преимущества старой системы. Рекомендуется искать те сферы применения новой системы, где ее преимущества будут очевидными, а недостатки менее значимы, или становятся преимуществами.

Рисунок 47. Титановые импланты

Пример

Внедрение самоуправляемых автомобилей в роли такси в городах вызывает множество споров о возможных рисках для людей в городе и сильно тормозится юристами. Многие также опасаются социальных проблем, связанных с потерей рабочих мест большим числом водителей. В то же время, внедрение самоуправляемого транспорта на месторождениях, в сельском хозяйстве и на строительстве в удаленных регионах, где риски меньше, а водителей не хватает, могло бы обеспечить бесконфликтное внедрение этих разработок. Зато после отработки всех элементов конструкции новой системы и накопления опыта, можно было бы быстро и эффективно распространить внедрение на другие сферы.

Пример

Экзоскелеты, в первую очередь, нужны не рабочим на конвейере (где сейчас пытаются осуществить их внедрение), а пожилым людям и инвалидам, особенно, если экзоскелеты будут еще одновременно стабилизировать устойчивость людей (защищать от падения, поддерживать неустойчивых пожилых людей). Такие разработки уже существуют. Роботов с функциями устойчивого сложного движения активно внедряет американская компания «Boston Dynamics».

Рисунок 48. Инвалид с экзоскелетом

Рисунок 49. Роботы компании «Boston Dynamics» устойчивы

Разумеется, это специальная модификация экзоскелетов, выполненная по принципу гибридизации двух систем [12]. Однако важность этой проблемы очень велика, и сфера их применения столь широка, что рынок экзоскелетов в таком варианте возрастает на несколько порядков.

3.2. Попытки внедрения ТС широким фронтом

Многие разработчики, увидев перспективы новой системы, стараются внедрить ее повсюду, где она может быть использована. Здесь их подстерегает две опасности:

– Нехватка ресурсов, поскольку сама система еще не приносит доходов, а значительные инвестиции не предоставляются13.

– Неудачная конкуренции со старыми системами, у которых есть преимущества в надежности, сервисе, привычности и налаженной инфраструктуре. При этом неудача в одном месте начинает порочить систему в целом.

Правильной тактикой является выбор одного или нескольких направлений, где новая система имеет неоспоримые преимущества и начинать захват плацдарма рынка с них.

Для автомобилей такой удачной точкой внедрения стали пожарные автомобили (лошади боялись огня, что создавало трудности по доставке воды и помпы к горящему дому). Стоит отметить, что в то время грузоперевозки и пассажирский «извоз» автомобилями были невыгодны по сравнению с телегами и каретами, и попытки внедрять их там было бы ошибкой.

.

Пример

В конце XIX века началось бурное развитие производства алюминия. И хотя он все еще оставался дорогим металлом, производители активно пытались внедрить его везде, где только это казалось возможным.

В частности, в 1894 году американская железнодорожная компания New Haven and Hartford Railroad выпустила специальные легкие пассажирские вагоны из алюминия. Карл Бенц в 1899 году представил первый спортивный автомобиль с алюминиевым корпусом на выставке в Берлине.

По заказу Альфреда Нобеля в Швейцарии в 1891 году был построен первый пассажирский катер с алюминиевым корпусом. Через три года на шотландской судостроительной верфи была построена 58-метровая торпедная лодка из алюминия для ВМФ Российской империи. Катер, названный «Сокол», развивал рекордную скорость того времени – 32 узла.

Однако все эти «новинки» не стали прологом к массовому использованию алюминия в этих направлениях. Более дешевая и прочная сталь до сих пор имеет преимущество перед алюминием в этих сферах применения. Попытки внедрить алюминий там, где это не давало больших преимуществ, привели только к финансовым потерям.

Зато в авиации, где алюминию не было равных, он быстро прижился.

Тест-рекомендация. При внедрении новой системы ошибкой является попытка внедрения ее широким фронтом везде, где ее можно применять. Правильный путь – составьте список возможных применений нового материала или системы и выберите те, где перспективы наиболее высоки (где невозможно обойтись без системы и ее уникальных свойств). Отложите внедрение во второстепенных зонах, где прежние системы имеют сильные позиции.

3.3. Попытки одновременного внедрения множества вариаций ТС

Иногда одна и та же система разрабатывается в нескольких вариантов, и изобретатели пытаются одновременно продвигать все эти варианты. Это вызывает неоправданное распыление ресурсов и замедляет развитие системы. Со временем слабые варианты системы отпадают, и развитие сосредотачивается на наиболее сильном из них.

Пример

В конце XIX века в автомобилестроении одновременно развивались три направления: электромобили, автомобили с ДВС и автомобили с паровым двигателем. По техническим характеристикам и численности они были близки. На начало ХХ века в США 38% автомобилей имели электрические двигатели, 40% – паровые, 22% – бензиновые [4].

Рисунок 50. Электромобиль Willys-Overland модель1923 года

Такое разнообразие распыляло ресурсы и мешало развитию системы. В конце концов, автомобили с ДВС выиграли конкуренцию и стали основным направлением в автомобилестроении.

Тест-рекомендация. Если при внедрении технической системы, возможно несколько принципиально разных вариантов ее реализации, необходимо провести анализ для выявления наиболее перспективного направление (минимальные затраты на внедрение, готовность надсистемы и общества, хорошие перспективы). Затем следует сосредоточить все ресурсы на его продвижении.

Замечание. Ниже будет рассмотрен «эффект колеи», который крайне важно учитывать при конструировании и продвижении технической системы.

3.4. Попытки внедрить неэффективную новую систему

Часто первоначальная система (функциональный центр) может быть предельно неэффективной. Попытки внедрения такой «сырой» системы дискредитирует идею изобретения, что в дальнейшем тормозит ее продвижение в обществе и развитие в целом.

Пример

Считается, что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году Генрихом Гейслером, который получил синее свечение от заполненной газом трубки, возбуждаемой при помощи соленоида. Первый патент на газоразрядную лампу был получен в 1891 году Николой Теслой. Прибор состоял из источника высокого напряжения высокой частоты и газоразрядной аргоновой лампы, но свечение было очень слабым. Серьезным шагом в развитии стало наполнение трубки не аргоном, а парами ртути, при которых свечение приобрело сине-зеленый свет. Однако и эта лампа была малоэффективна (поскольку большая часть свечения была в невидимом глазом ультрафиолетовом диапазоне) и не имела успех во внедрении.

Прорывом стало применение 1926 году покрытия стеклянной колбы газоразрядных ламп флуоресцентным порошком, преобразующим невидимый ультрафиолетовый свет, испускаемый возбужденной плазмой, в однородный белый свет (или свет определенного цвета). Изобретатель этой технологии Эдмунд Гермер был признан изобретателем лампы дневного света, а с 1938 года «Дженерал электрик» начало коммерческое использование ламп дневного света.

Тест-рекомендация. Если система малоэффективна, то перед стартом проверьте перспективы ее развития на несколько шагов вперед с помощью ЗРТС. Необходимо максимально повысить эффективность выполнения главной функции новой системы. Если удалось найти перспективные решения, следует попытаться внедрять их.

Знание и использование законов развития технических систем многократно повышает шансы на успех внедрения. Вместо того чтобы внедрять функциональный центр (первую систему), следует сделать несколько шагов вперед по обычным линиям развития [1,2], и внедрять более продвинутую и более эффективную конструкцию.

3.5. Избыточный перфекционизм

«Нет в мире совершенства – вздохнул Лис».

«Маленький принц», Антуан де Сент-Экзюпери

Новую систему легко совершенствовать, и некоторые изобретатели стремятся максимально ее улучшить, внося все новые и новые изменения, что задерживает ее выход на рынок. Однако конкуренты не дремлют, и, если затянуть вывод системы на рынок, можно просто опоздать, и затем придется отвоевывать рынки, что гораздо сложнее и более затратно. Поэтому, как только система становится достаточно работоспособной, для продажи, ее нужно быстро выводить на рынок.

Более того, иногда, чтобы захватить рынок, целесообразно выводить в работу даже не завершенную систему, дорабатывая ее в процессе продажи и начала эксплуатации.

Пример

В 1942 году американская компания «Hughes Aircraft» получила заказ на строительство транспортного самолета, для переброски войск и грузов из США в Европу. Основное условие – запрет на использование стратегических материалов. Поэтому самолет проектировали и строили, в основном, из… березы.

Его характеристики впечатляют и сейчас: длина 66 метров, высота – 24 метра, размах крыльев – 98 метров, вес – 136 тонн, максимальный груз – 59 тонн, максимальное количество пассажиров – 700 человек. Дальность полета 5634 километра. И хотя проект был готов уже в 1943 году, но завершение строительства постоянно откладывалось из-за того, что руководитель проекта Говард Хьюз постоянно вносил все новые и новые изменения, что затягивало выполнение проекта. К 1944 году ситуация изменилась, и государство потеряло интерес к проекту. Помимо вложенных правительством 22 миллионов долларов, Хьюз вложил свои 18 миллионов долларов и… в 1947 году самолет совершил свой первый и единственный полет. К этому времени строительство таких самолетов уже потеряло смысл.

Пример

Майкрософт часто выводит на рынок достаточно сырые продукты, которые дорабатываются в течение нескольких лет новыми дополнениями и обновлениями14.

Рисунок 51. H-4 Hercules «Еловый гусь»

Тест-рекомендация. Хотя неправильно пытаться внедрить слишком сырую систему, но нельзя затягивать внедрение постоянно ее совершенствуя. Надо помнить – нет предела совершенству, и как только система способна стабильно и эффективно работать (то есть становится продаваемой) – ее надо сразу выводить на рынок. Анализируйте достаточность новизны и эффективности новой системы для выхода на рынок, и сразу выводите ее на рынок, ограничившись достигнутым, если система стала рыночной. Дальнейшее совершенствование системы можно проводить в процесс внедрения.

3.6. «Дефицит новизны»

Обычно эта ошибка связана с попыткой создать новую систему на базе старой, с минимальными изменениями, максимально сохраняя все основные элементы конструкции старой системы.

Пример

Во время Первой Мировой из-за возросшей плотности огня, (пуль и осколков снарядов) возродилась идея защиты солдат стальными доспехами. Бронежилеты, появившиеся войны, напоминали рыцарские доспехи.

Рисунок 52. Бронежилет Первой Мировой войны

Но они оказались тяжелыми и неудобными, и солдаты не могли в них передвигаться и воевать. Идея бронежилетов реализовалась только в конце XX века с появлением новых легких и прочных материалов.

Рисунок 53. Коляска и первый автомобиль Луи Рено.

Пример

Первый автомобиль практически сохранил внешний вид и все атрибуты коляски, а первые беспилотники были просто обычными самолетами, на которые установили системы телекоммуникационного управления. Лишь затем и те, и другие начали радикально изменяться с учетом новых возможностей.

Современные автомашины и беспилотники совсем не похожи на своих родителей.

Рисунок 54. Истребитель-бомбардировщик А-4С и один из первых боевых беспилотников QF-4

Рисунок 55. Современный автомобиль и ударный беспилотник MQ-9 Reaper, 2007 год

В настоящее время эту ошибку с поразительной точностью повторяют создатели самоуправляемых автомобилей. Фактически, они пытаются установить систему самоуправления на обычные автомобили.

Рисунок 56. Самоуправляемый автомобиль «Google»

На самом деле, уже сейчас можно смело менять всю конструкцию автомобиля. Например, грузовой автомобиль должен представлять ровную платформу, на которую в зависимости от ситуации можно устанавливать контейнер, кузов или иную надстройку. Блок управления должен находиться сзади в самом безопасном месте и получать информацию с камер слежения, расположенных по углам платформы. Очевидно, что многие изменения можно делать уже сейчас. Иным должен стать и легковой пассажирский автомобиль. Например, для транспортировки больного в больницу и назад (если он не нуждается в сопровождении, например, направляется на прием к врачу), это будет легкая платформа с одним удобным откидывающимся сиденьем для безопасной транспортировки.

Тест-рекомендации. При попытке использования старых систем на новой элементной базе, или гибридизации систем не следует ограничиваться применением нового материала или использованием одной новой подсистемы. Необходимо сразу сделать прогноз, учитывая возможности, которые дает новый материал или новая система, и внести изменения, которые могут быть реализованы вследствие свертывания или развертывания. В этом поможет блиц-прогноз по ЗРТС, с учетом новых ресурсов и функций.

Замечание. При прогнозе желательно сделать также учесть изменения надсистемы, что может существенно облегчить внедрение самой системы.

3.7. «Недостаточная новизна» или использование устаревших подсистем

Изобретатели часто стремятся использовать в новой системе наиболее отработанные к этому времени подсистемы, чтобы упростить внедрение. К сожалению, зачастую в систему включаются подсистемы, которые хотя и надежны, но исчерпали свой ресурс развития и не способны эффективно работать в сочетании с другими подсистемами в новой системе.

Это один из вариантов недостаточной новизны, когда новая система не может быть реализована при использовании ключевых старых подсистем, не соответствующих ее уровню. В этом случае необходимо выбрать новую подсистему, из числа наиболее перспективных.

Пример

На конец XIX века, самым надежным двигателем был паровой, который эксплуатировался к этому времени уже более 100 лет. Его конструкция была надежной и отлаженной, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые только начинали свое развитие. Но попытки установить паровой двигатель на самолет (А. Ф. Можайский 1882 год) или на подводную лодку (США, 1861 г., Швеция, 1886 г.) не увенчались успехом.

Успех пришел к братьям Райт, использовавшим двигатель внутреннего сгорания.

Другим вариантом «недостаточной новизны», является отсутствие к моменту создания системы подсистем более высокого уровня, необходимых для ее реализации, поскольку наука и техника еще не достигла необходимого уровня.

Пример

Люминесцентные светильники были изобретены Томасом Эдисоном в 1896 году (запатентованы в 1907 году). В серийное производство они пошли, начиная с конца 1930-х годов, причем в основном, в промышленности и общественных зданиях, где оценили их экономичность. Попытки же внедрить люминесцентные светильники в быту, домах и квартирах, провалились. Их размеры, цвет света и шум не одобрили и не приняли пользователи, которые продолжали использовать бесшумные лампы накаливания с мягким светом. Ситуация радикально изменилась в начале XXI века с появлением электронных микроприборов, когда стало возможным поместить стартер и другие подсистемы люминесцентной лампы внутри цоколя стандартного размера E27 (как в лампе накаливания). Такие лампы было также легко менять, как лампы накаливания, они имели мягкий свет и работали бесшумно.

Тест-рекомендации. Проанализируйте совместимость использованных в системе подсистем. Если работа одной из них по своему уровню отстает, то есть несовместима с работой других, что мешает работе системы в целом, попытайтесь заменить ее на более передовую. Если это не удается – внедрение разумно приостановить.

Замечание. Иногда это связано с нарушением уровня развития подсистем в системе. В таких случаях рекомендуется согласовать уровни развития подсистем, заменив устаревшую подсистему на новую.

3.8. «Избыток новизны»

Альтернативой «недостатка новизны» является ситуация, когда создатель пытается насытить новую систему максимальным количеством инноваций.

Надо понимать, что новые системы – это всегда ненадежные, не отлаженные системы. Поэтому большое число инноваций всегда сопряжено с повышенным риском отказов и затруднениями в процессе отладки, так как часто непонятно, в какой именно из новых подсистем произошел сбой. Это также требует больших финансовых затрат на отладку новой системы, ее производства и разработку новых элементов. Как следствие, финансовые потери, срыв сроков.

Пример.

Все самолеты выдающегося советского авиаконструктора Р. Л. Бартини отличались очень высокой степенью новизны. По этой причине только одна его разработка (дизельный бомбардировщик ЕР—2) выпускалась небольшой серией. Остальные его машины – более десятка типов – остались экспериментальными.

Рисунок 57. Р. Бартини и его самолет ЕР-2

Заметим, что блестящие решения Бартини, отработанные им элементы конструкции и технологии, широко применялись в самолетах других конструкторов.

Замечание. Справедливости ради, стоит отметить, что такая ошибка случается крайне редко, а системы этого типа могут быть полезны как «банк» новых идей и передовой образец для конструкторов серийного производства. Например, идеи Роберта Бартини активно использовали все известные советские авиаконструктора, такие как А. Н. Туполев, В. М. Петляков и другие. Обратите внимание, насколько серийный пикирующий бомбардировщик Пе-2 похож на ЕР-2.

Тест-рекомендации. Признаками избытка новизны являются частые аварии, ненадежность системы, нестабильность ее работы. При наличии большого числа инноваций можно попытаться разбить внедрение на этапы и определить последовательность внедрения новых элементов.

3.9. Включение в систему материалов и подсистем не имеющих ресурсов развития

Появление новой системы предполагает ее быстрое развитие. Поэтому все ее подсистемы должны иметь значительный ресурс для развития. Крайне нежелательно использовать подсистемы и материалы, которые хоть и применимы на момент создания системы, но не обладают такими ресурсами.

Пример.

В 1920-х годах много спорили по поводу того, какой материал выбрать для создаваемых самолетов: дельта-древесину15, которой было в достатке, или дюралюминий, которого катастрофически не хватало в СССР. Правильный стратегический выбор в пользу металла был сделан благодаря четкой позиции А. Н. Туполева.