Кривые, построенные в системе координат, где по вертикали откладывают численные значения одной из главных эксплуатационных характеристик системы (например, скорость самолета, мощность электрогенератора и т.п.), а по горизонтали – «возраст» технической системы или затраты на ее развитие, получили название S-образных (по внешнему виду кривой, рис. 3.1). Такие кривые – определенная идеализация; реальные технические системы, параметры которых использовались при их построении, создавались разными конструкторами, в разных условиях эксплуатировались, поэтому данные о них зачастую неточны.
Рождение и детство технической системы. Новая техническая система рождается в тот момент, когда возникает возможность её технической реализации. Как правило, её рождение происходит в условиях, когда соответствующую полезную функцию выполняют старые системы, и совокупные параметры Х (участок I на рис. 3.1), которыми характеризуется выполнение полезной функции новой системой, не слишком высоки. На этом этапе совершенствованием новой технической системы занимаются единицы учёных и изобретателей, причём в финансовом отношении система приносит убыток, поскольку широкое внедрение ещё не началось. Однако, как правило, наиболее сильные технические решения, кардинально влияющие на жизнеспособность системы, возникают именно на этом этапе.
Новая система обычно весьма примитивна, обладает массой недостатков, поэтому тут же начинается работа по ее совершенствованию; поиску наилучшей конструктивной реализации. Эффективность системы на этом этапе чрезвычайно низка, часто отрицательна: пользы от системы мало, а затраты большие. Одна из причин — противоречие между новым содержанием и старой формой, в которой оно, как правило, реализуется. Старая форма не позволяет сразу выявить новые возможности, преимущества. Например, малоэффективной казалась электросварка, пока ею пытались заменить обычную кузнечную сварку
На первом этапе главной движущей силой развития технической системы является личный интерес ее создателей (энтузиазм, тщеславие, спортивный дух, надежда на обогащение и т. п.). Противостоят им мощные силы торможения. Появление новой системы всегда встречает недоверие и активное сопротивление ее внедрению, которое усугубляется в тех случаях, когда новая система не пионерная, а идет на смену старой. В этом случае к обычной психологической инерции общества добавляется еще и сознательное сопротивление специалистов, разработавших старую систему. Важной составляющей сил торможения являются огромные технические трудности, отсутствие средств, высокий уровень расплаты, в том числе и гибель энтузиастов.
Основная работа на первом этапе — снижение факторов расплаты: увеличивается надежность, безаварийность, удобство эксплуатации. Если у общества есть потребность в той функции, на выполнение которой ориентирована новая система (или эта функция родилась вместе с системой), то начинается следующий этап в жизни системы — её развитие (участок II на рис. 3.1).
Период интенсивного развития технической системы. Основным содержанием этого этапа является быстрое, лавинообразное, напоминающее цепную реакцию, раз-витие.
Характерной чертой данного этапа развития становится активная экспансия новой системы — она вытесняет из экологических ниш другие, устаревшие, порождает множество модификаций и разновидностей, приспособленных для разных условий и целей. Самолет на этом этапе развития вытеснил аэростаты и дирижабли, во многих случаях заменил дальнобойную артиллерию (а во время второй мировой войны — и противотанковую), начал выполнять транспортные, разведывательные и многие другие функции. Возникла специализация: истребители, бомбардировщики, разведчики, самолеты сухопутные и морские, на колесах и на лыжах, транспортные, почтовые и т. п.
Главной движущей силой развития на втором этапе становится общественная потребность, которая проявляется в виде определенного рода требований или претензий к системе со стороны надсистемы, окружающей среды.
Возникают и технические трудности: неразрешенность некоторых важных вопросов, отсутствие теоретического обоснования и т. п.
На втором этапе техническая система становится экономически выгодной, и эффект постоянно растет. Но к концу этапа, несмотря на все возрастающий вклад сил и средств в развитие системы, рост важнейших ее характеристик замедляется. Обычно это происходит из-за того, что резко, нелинейно начинает увеличиваться та или иная вредная функция, какой-то из факторов расплаты. Например, сопротивление воздуха для самолетов при скоростях от 100 до 300 — 400 км/ч увеличивается примерно пропорционально приросту скорости. Но по мере приближения к звуковому барьеру это сопротивление начинает возрастать пропорционально уже 3 — 5-й степени скорости самолета. И из-за этого даже значительное увеличение мощности мотора не приводит к существенному возрастанию скорости. В развитии системы наступает следующий этап (участок III на рис. 3.1).
«Старость» и «смерть» технической системы. Основным содержанием этого этапа является стабилизация параметров системы. Небольшой прирост их еще наблюдается в начале этапа, но в дальнейшем практически сходит на нет, несмотря на то, что вложение сил и средств растет. Резко увеличивается сложность, наукоемкость системы; даже небольшие улучшения параметров требуют, как правило, очень серьезных исследований. Вместе с тем, экономичность системы остается еще высокой, потому что даже небольшое усовершенствование, помноженное на массовый выпуск, оказывается эффективным.
Движущими силами развития на этом этапе остается потребность общества. Вместе с тем, по ряду систем оно может быть вполне удовлетворено достигнутым уровнем и не нуждаться в улучшении. В этом случае затраты общества резко снижаются, так как они связаны именно с попытками совершенствования. А воспроизводство системы может быть достаточно дешевым, более того, затраты на него будут снижаться за счет повышения общего уровня технологии. К таким системам относятся простые инструменты типа нож, лопата, молоток, сверло и т. д. С 80-х годов прошлого столетия не менялась конструкция револьвера. Необходимо отметить, что отказ общества от направленного совершенствования подобных систем вовсе не означает полное прекращение их развития.
Системы улучшаются как бы попутно с другими: за счет появления новых материалов, технологических возможностей, нового оборудования и т. п. В конце концов старая, отжившая система «умирает» (участок IV на рис. 3.1), заменяется принципиально новой, более прогрессивной, обладающей новыми возможностями для дальнейшего развития.