Log in

Новый метод обнаружения прорывных технологий в инженерном деле

Сегодня для инженеров различного профиля нужны «карты», глядя на которые инженеры видели бы профессиональную ситуацию, сложившуюся в их технологической области. Это необходимо для того, чтобы разработчики прорывных предложений смогли подкреплять свои идеи аргументами, позволяющими ликвидировать большинство предпосылок волюнтаристских технических заданий.

Ильюшин В.А., современный русский мыслитель из Луганска, рассуждая о будущем технологий, рисует такую картину: "Там в Космосе, куда ни глянь, только водород и мощные градиенты электромагнитного излучения - на 99,999999%. Стало быть, перед тем, как начать всерьёз осваивать Космос придётся прежде научиться делать всё из водорода и фотонов" [1].

Даже поверхностное знакомство с современными человеческими "высокими" технологиями указывает на то, что до такого совершенства им ещё очень и очень далеко.

Сейчас следует думать о том, как облегчить участь человечества перед "выходом из колыбели" на последней "грязной фазе". Это достойная задача: как можно разумнее вписаться в ограниченные ресурсы Земли. Для этого надо взглянуть на современные технологии и охарактеризовать их.

Теперь сформулируем основное требование к модели, создать которую желательно для структурирования инженерной деятельности:

1. Нам требуется научиться изображать весь мир технологий – «весь, целый, глобус», каждую область технологий – отдельно; а наметившиеся области в технологиях и на их стыках, где ожидается создание прорывных технологий – отдельно! Согласитесь, что «глобус технологий» звучит столь же непривычно, как «глобус Украины» в известном анекдоте времён «перестройки» и развала СССР. Однако, это лишь издержки привычного понимания слов.

Области прорывных, но ещё не открытых технологий – это «белые пятна» машиностроения.[3]

2. Чтобы при этом обязательно и вполне естественно появлялись белые пятна на этом глобусе, заключающие в себя именно то, что мы в данный момент о технологиях пока не знаем. «Незнаемое» чрезвычайно важно. Как метафорически выражается французский инженер Сю, - «Знание есть лишь лёгкая фосфоресценция на поверхности огромного корпуса нашего Незнания»[2].

ВОЛШЕБСТВО И СЮРПРИЗЫ СУПЕРПОЗИЦИЙ

«Большие поля лютиков обычно наблюдают над крупными месторождениями урановых руд». Эта фраза даёт ключ к пониманию второй идеи (второй очереди наших ожиданий) – по чему-то одному, скопившемуся на карте (Тема1), подозревать наличие чего-то другого (Рема1), что имеется в этом же месте. Тема → Рема известный в системном анализе (и системной лингвистике) переход от известного к неизвестному.

Суперпозиция более чем 200 основных тем в географической картографии творит чудеса при двукратном и более кратном наложении карт друг на друга. Можно реально наблюдать, как прямо у нас на глазах рождаются гипотезы, их тут же проверяют, и некоторые подтверждаются.

Например, совместив карту рек и ручьёв и последовательность карт распространения в этой местности эпидемии холеры, можно увидеть, что возбудитель холеры – холерный вибрион, почему-то «как будто сам» поднимается вверх против течения. Дополнительное исследование сразу показывает, что его переносят устойчивые к нему рыбы и водные животные, мигрирующие против тока воды.

Стало быть, мы при суперпозиции карт реально ВИДИМ, как рождается новое знание, до того сокрытое в ворохах не визуализированных данных.

На сегодня у человечества в наличии имеется около 200 000 всевозможных технологий. Если мы построим их карты и начнём искать соответствия в визуализированных данных, то какой же огромный пласт новых технологических знаний поступит в наше распоряжение!

Разработку всего этого пласта нам фронтально не осилить. Не хватит специалистов, так как потребуется проверить и изучить и осмыслить

200 000 х 200 000 = 40 000 000 000 (сорок миллиардов!)

наложений карт друг на друга. Здесь нужен какой-то экономный приём и, - непременно, - возможности искусственного интеллекта, который, по выражению Г.С. Поспелова, будет «Мыслить такие мысли, какие человек не обязан мыслить, да и неспособен».

Проще всего взять всего 50 ведущих технологий (производство изделий, работающих в экстремальных условиях) и, как противовес, - взять 50 родственных им, но «ущербных» технологий (область производства «неответственных» изделий) и провести их наложение. Мы увидим воочию, как со снижением культуры конструирования конструкторы теряют из виду «сумму и целостность» технических функций изделия.

Вот яркий пример-сюрприз для иллюстрации этого пагубного процесса. Возьмём такое известное изделие, как бампер автомобиля[1]. Стоя на городском тротуаре в часы пик и глядя на проезжающие автомобили, мы за 10 минут убедимся в том, что бамперы у них у всех конструктивно весьма различны – от бамперов грузовика, мерседеса, пикапа до бамперов пассажирских автобусов. Мы увидим бамперы пластмассовые, металлические крашенные и никелированные, с резиновой вставкой, с зубом и т.п.

И сам собой возникает вопрос о функциональном назначении бампера (никелевое покрытие бампера – вообще непонятно для чего! Ну не для того же, чтобы слепить водителей встречных авто!). Для чего же у автомобиля предусмотрен бампер? Впервые мы этот «безобидный» вопрос услышали от замечательного мыслителя – Александра Сергеевича Перова в 1970 году. С тех пор «ситуация с бампером» только ухудшалась.

Автолюбитель ещё подумает, а специалист сразу скажет: «Бампер необходим, чтобы гасить энергию экипажа при столкновениях на малых скоростях при рулёжке в пробках. Тут же возникает второй вопрос: а почему же тогда у любой пары экипажей бамперы расположены на разной высоте, и столкновения бампер-в-бампер никак не получается? Например, у грузовика и у мерседеса? Грузовика и автобуса? Да и у автомобилей разных типов, например, внедорожника и спортивного авто? А зачем джипу «кенгурятник» перед бампером? А для чего бамперу выступающие вверх и вниз «зубы»?

Вот таких «бамперов» и «кенгурятников» в «неответственных» областях технологий великое множество. Стоит только присмотреться внимательней, и мы увидим массу примеров стихийной безответственности конструкторов и деградации инженерной мысли.

С этим надо бороться, ибо столь же разительное впечатление производит сравнение электромотора для авиационного кондиционера и для кондиционера бытового. Почти ничего «культурно общего».

Стало быть, мы должны попытаться создать визуальные средства как для фиксации прогресса техники и технологий, так и для их ароморфоза (беспричинного и необоснованного усложнения) и деградации.

Нужны карты фиксации развития всей техники и технологий вообще, отдельных семейств техники, отдельных «регионов» техники и технологий, базы свободных деталей, материалов, профилей стандартов. Этими картами должны быть охвачены четыре уровня конструирования и визуализации: концептуальный, имитационный, графический, материальный (типажи, комбинаты, шлейфы прицепных изделий и т.д.)…

Основные идеи построения системы машиностроительной и технологической отвлечённой картографии были изложен ещё в работах [3,4]. Здесь же рассмотрим упрощённые иллюстративные примеры.



 

Иллюстративные примеры

Дифференциальные карты развития

1.

Речь пойдёт о весьма простой «методической инновации» - одном простом средстве графического показа (визуализации) развития в мире техники и технологий. Чтобы перейти к полной постановке этой полезной темы, рассмотрим ряд примеров, приближающих к пониманию её смысла.

2.

Возьмём пару осей («осевую пару»), например, «объём ареала применения изделия» и «интенсивность основного физического эффекта в изделии» и построим двухмерную карту, типа показанной на рис.1.

met1

Как видно, присутствие на одной и той же карте таких разных изделий, как спички, ракетные двигатели, нуклеарные бомбы и ядерные реакторы вполне уместно.

Векторы, исходящие из точек, символизирующих тип изделия, своим направлением ориентировочно показывают тенденцию совместного развития изделия в этой «осевой паре», то есть «вектор тенденции» - это вектор направления в развитии образцов данного семейства, пролегающий между двумя смежными поколениями образцов.

По положению точек и направлениям стрелок видно, что:

- ядерные реакторы применяют всё шире, но интенсивность эффекта (центрального рабочего процесса) здесь строго постоянна;

- нуклеарные бомбы (атомные и термоядерные) развиваются в направлении ослабления интенсивности физического действия (преобладание доли тактического оружия) и увеличения их количества (ареала);

- спички слегка сужают свой ареал, уступая места зажигалкам и прочим устройствам для воспламенения, хотя и интенсифицируются по центральному рабочему процессу – «высокотемпературные охотничьи спички», «воинские спички для использования в плохих погодных условиях» и т.п.

- ракетные двигатели эволюционируют в сторону повышения мощности и температуры в камере сгорания

Интересно то, что на ум сразу приходят другие изделия, и возникает желание «поселить» на эту карту и их, то есть определить их координатное положение на карте и тут же задать направление вектора эволюции. Это делается довольно легко, если типаж или семейство этих изделий вам хорошо знакомо.

Интересно и то, что подобное синтетическое рассмотрение «скопом» множества с виду ничем логически не связанных изделий не встречает протеста, а наоборот, только приветствуется сознанием инженера, так как способствует появлению у него новых визуальных образов, выводов и ассоциаций. Похоже, что мы напали на новый вид весьма полезных карт! Попытаемся убедиться в этом дополнительно.

3.

Возьмём другую пару «объём сборки (число деталей в изделии)» - «число циклов работы изделия».

met2

Здесь видно, что «спичка» изделие одноразового срабатывания, но миллиардных тиражей. Авиационные двигатели нарабатывают сотни тысяч запусков и остановок, автоматическое стрелковое оружие занимает среднее положение – тираж меньше, чем у спичек, а число циклов стрельбы уступает числу циклов авиадвигателя.

Показанные тенденции развития (дифференциал развития, в отличие от интеграла, который будет показан далее на картах несколько другого типа) очевидны: спичек выпускают всё больше, так же как и стрелкового оружия. Надёжность двигателей растёт гораздо быстрее их тиража.

На ум приходит желание усмотреть здесь систему или зачатки некоторой когнитивной технологии. Для начала хотелось бы разобраться с тем, откуда вообще берутся «осевые пары».

4.

Возможный базовый набор для «осевых пар» дифференциальных карт

Мы рассмотрели всего две «осевые пары». Вообще же можно для выбора «осевых пар» исходить из множества общемашиностроительных понятий, таких как:

1)образец изделий (концептуальная совокупность технических решений), порождающая данный типаж реальных изделий;

2)конкретный экземпляр изделия (данного образца);

3)метрическая характеристика экземпляра изделия, например его вес в собранном и «боеготовом» состоянии;

4)объём дерева сборки изделий данного образца (сложность) – количество деталей, узлов, агрегатов и функциональных подсистем данного изделия;

5)поколение изделий данного образца;

6)объём реального парка машин и технологий данного образца, то есть физических экземпляров (его объём, то есть количество одномоментно функционирующих экземпляров), или «тираж» (количество выпущенных за всё время экземпляров данного образца);

7)число функциональных циклов, реализуемых между выпуском изделия и его ремонтом или сломом;

8)интенсивность основного физического эффекта, (центрального физического рабочего процесса) реализуемого при работе изделия (например, ядерный реактор и ядерная бомба эксплуатируют один и тот же физический эффект – распад ядер, но в реакторе интенсивность мала, а в бомбе – максимально возможная);

9)сложность технологии приводящей изделия данного типа, то есть количество основных технологических операций и технологических переходов в этой сети;

10) – КПД изделия

11) ареал применения (площадь территории или объём, в которых применены изделия данного образца).

Надо понять всю важность формирования этого базового набора! Набор этих понятий порождает быстрый комбинаторный рост числа полезных осевых пар.

5.

Теперь возьмём наугад «осевую пару» {5,10} (рис. 3) - <объём сборки - тираж> и, по размышлении, поселим на неё точки «орбитальные станции», «бульдозеры», «телескопы», «сигареты». Как видно, положения точек и поле направлений векторов развития вполне осмысляемы.

met3

Рис. 3.

Из этого рисунка видно, что число орбитальных космических станций пока составляют лишь единицы и число деталей в них рекордно велико, телескопы проще бульдозеров по сборке и их меньше, чем бульдозеров, а сигареты (при объёме сборки = 2 – фильтр + оболочка с табаком) выпускают миллиардными тиражами. Тираж орбитальных станций растёт медленнее объёма их сборки. Тиражи трёх других изделий растут существенно быстрее роста их сложности.

met4

Некоторые открывающиеся возможности

Предположим, что мы построили достаточно густо заселённую изделиями карту. У нас появляется желание не просто её разглядывать, а попытаться выделить в ней те или иные участки и «номинировать» их, то есть дать им сущностные названия, как это показано на рис. 4.

Очевидно, что для этого занятия – регионализации и номинирования регионов на карте принципиально нет никаких ограничений (кроме требования хорошо знать технические изделия и технологии их получения). В выделенных крупных регионах можно покаскадно выделять составляющие их подрегионы и тоже их номинировать.

В результате подобных занятий у нас получатся довольно обширные многоуровневые деревья эмпирических разбиений, то есть система эмпирических понятий для обсуждения карт уже не по точкам, а в обобщённых характеристиках и диспозициях.

Предварительные итоги.

Какие же идеи здесь продвигаются во всех этих размышлениях? Во-первых, мы имеем два типа новых средств для визуального восприятия и понимания общих тенденций развития техники и технологий. Во-вторых, над всем этим «незримо нависают» другие, «более методологические» вопросы:

Каким должен быть список «сущностей-показателей», из которых мы выбираем пары для использования как «осевых пар»?

Сколько вообще, по предварительной оценке, может быть этих «осевых пар»?

Не может ли стать коммерчески выгодной технология сбора данных для атласов подобных карт, выпуска их версий и распространения среди заинтересованных подписчиков

Как можно было бы использовать атласы подобных карт в процессах прогнозирования развития техники и технологий? Ещё в каких процессах?

Какова общая польза от использования всех этих карт при разработке новых изделий?

Как можно было бы использовать подобные карты в процессах обучения?

Каковы очертания «когнитивной технологии», в которую может быть погружён этот незамысловатый «аппарат дифференциальных карт»?

Какие когнитивные (исследовательские, познавательные) задачи можно ставить и решать с использованием атласов этих карт?

 

Литература

1.Ильюшин В. А. Тащили то, что нужно катить. В сб. "Проблемы и решения", N 3, 1995, М. "Концепт". с. 23-28.

 2.Янч Э. Прогнозирование научно – технического прогресса. Изд-во «Прогресс», М.-1974. - 587с.

3.Капустян В.М., Махотенко Ю.А. Белые пятна приборостроения. Приборы и системы управления», 1977, N 9, 13с.

4.Капустян В.М. Махотенко Ю.А. Конструктору о конструировании атомной техники. Системно-морфологический подход в конструировании. М.: «Атомиздат», 1981. - 191с.

 

Сохранить

Последнее изменениеВоскресенье, 06 ноября 2016 13:20

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Много.ru

Fornex Hosting

Booking.com INT