Модель развития техники (качественный аспект)

Качественные признаки техники	Поколение техники
Второе	Третье	Четвер­тое	Пятое	Шестое
Ф У Н К Ц И О Н А Л Ь Н Ы Е	Уровень автоматизации управления в системах					Обучающиеся системы с призна­ками искусственного интеллекта
Гибко программируемые системы с адаптацией и внутренней диагностикой
Комплексно-автоматизированные системы с адаптацией к внешним воздействиям
Автоматизированные системы управления
Полуавтоматическое управление
Уровень автоматизации управления в аппаратуре					Автоматическое управление элементами искусственного интеллекта
Гибкое автоматизированное программируемое управление
Автоматизированные управление с адаптацией к внешним воздействиям и самодиагностикой
Автоматизированные управление отделенными устройствами
Полуавтоматическое и ручное управление
К О Н С Т Р У К Т И В Н Ы Е	Средства вычислительной техники				Супер ЭВМ, многосистемные сети
Микропроцессоры, микроЭВМ (программируемые контроллеры) встроенные локальные сети
Мини ЭВМ (периферийные) локальные сети
ЭВМ второго поколения (центральные), многопроцессорные системы
Устройство функциональной электроники (интеграция функции в объеме)				Функциональные системы на принципах бионики
Многофункциональные устройства
Функциональные устройства
Изделия ЭТ (степень интеграции					Интегральные схемы
Интегральные схемы (105 — 106 )
Интегральные схемы (104 )
Интегральные схемы (102 — 103)
Дискретные элементы
Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Е	Технология создания программного продукта					Обучающиеся системы программирования
Системы программирования на едином языке высокого уровня
Автоматизированная технология программирования с применением языков высокого уровня
Пакетное программирование с применением языков высокого уровня
Программирование в машинных кодах с применением алгоритмических языков
Оборудование и системы проектирования, производства и контроля изделий					Обучающиеся системы проектирования, производства и контроля
Интегрированные системы проектирования, производства и контроля
Системы автоматизированного проектирования, производства и контроля
Оборудование для автоматизации отдельных операций проектирования, производства и контроля
Полуавтоматическое управление

n = С + In (N + 1)= ln e^c ( N+1 ),

где С = 0,5772... (постоянная Эйлера); е = 2,7182... (основание натуральных логарифмов).

Исходные и производные элементы технической устройства (N_i) распределены по иерархическим уровням экспоненциально :

N_i = е^n-i,

где i = 1,2, ... n — номер иерархического уровня структуры (за первый принят низший уровень иерархии).

Среднее количество информации q_i, которое содержит каждый элемент устройства i — го иерархического уровня представлено экспоненциальной зависимостью

q_i = е^i-1.

Из двух последних соотношений определяется среднее количество информации технического устройства

w =q_i N_i. = е^n-1,= N_i = const.

Количество информации, которое содержит каждый элемент устройства, есть информационная емкость элемента. Она образует в информационном потоке зоны, общее количество которых определяется выражением

Информационные возможности человеческого мозга ограничены. Они определяются следующими предельными значениями: n = 7,6; w = 735; т = 54. Это значит, что человек может сконструировать устройство, состоящее не более чем из 735 неизоморфных (неодинаковых по форме) исходных элементов, между которыми связи установлены локально и не более чем по 54 существенным параметрам.

Сложность реализованной при этом информации не превышает седьмого уровня.

Устройство с информационными характеристиками, не превышающими указанных предельных значений, есть техническое устройство; при больших значениях — полу­чим техническую систему.

Вединстве с количественными параметрами качественные характеристики ТС по сравнению с техническими устройствами отражают более сложный уровень организации и функционирования. ТС создаются необособленно друг от друга, а разрабатываются как целостность с присущими данной системе структурными и функциональными связями, иерархичностью этих связей. Правомерно поставить вопрос: какими методами и средствами исследуются качественные особенности ТС? Это путь системного анализа, адекватный их природе, требующий самостоятельной и соответствующей методологической и теоретической системного подхода, системотехники и общей теории систем. При исследовании и разработке ТС происходит интеграция естественно-научных, технических и социальных знаний. Причем «фронт» их применения, особенно социальных знаний, становится шире и глубже, значение повышается. Если при разработке технических устройств учитывается стабильность их характеристик или устойчивость, то создание ТС отличается обязательным учетом многообразных случайных воздействий. О практическом использовании технических устройств начинают говорить после этапа их проектирования. Для применения же ТС необходимы предварительные теоретические исследования, результаты которых могут пополнять арсеналы научных знаний, стимулировать их развитие. Проведение теоретико-практических разработок ТС ограничено по времени и требует быстрых темпов. Замена существующих ТС принципиально новыми системами начинается до исчерпания их физико-химических и технических возможностей. Стадия усовершенствования ТС может быть сокращена или исключена совсем, если наука открыла новый принцип, позволяющий создать более качественную и эффективную систему. Если при создании технических устройств производственным элементом, как правило является завод, то ведущей формой организации производства современных ТС становится научно-производственное объединение.

Итак, понятие «система» стало ключевым в современной научно-технической деятельности. Начатое с середины XX в. активное развитие системного подхода выражает ныне одну из главных особенностей научного познания. Будучи методологическим направлением в науке основная задача которого заключается в разработке методов исследования и конструирования сложноорганизованных объектов (систем), этот подход стал историческим этапом в развитии методологии и методики исследовательской, конструкторской, технологической деятельности, способов и приемов объяснения и описания сущности естественных и искусственно создаваемых объектов. В его арсенале — методы выработки, принятия и обоснования решений при создании и управлении техническими, человеко-машинными, социальными системами. Теории, а также практике небезразлично, как их изучают, проектируют, строят, эксплуатируют и т.д. Подход к ним (методологическая направленность) и анализ (совокупность методов и средств) адекватны природе системных объектов. В условиях развертывания и углубления научно-технической революции происходит дальнейшее развитие системного подхода. Сама НТР выступает как сложное развивающееся системное явление, в котором и наука, и техника, и производство обладают свойствами системности. И в науке, и в технике, и в технологии оно формировалось исторически постепенно, в соответствии с их структурными функциональными особенностями.

Итак, анализ истории техники показывает, что становление ТС выступает как прогрессивное направление развития техники. Формирование принципов системности происходит в структурном и функциональном плане, в их взаимодействии и единстве. Оно охватывает всю тех­нику, ее субстратную и субстанционную основу, конст­рукции и функции. Становление системности характерно не только развитию техники, но и производству, и науке, и образованию. Эта тенденция в полной мере проявляет себя в становлении и функционировании системы наука — техника — производство — образование, раскрывающей структуру и направленность современного научно-технического прогресса.

1.2.6. Развитие технических систем как объект исследования,

оценки и управления

Исследование развития ТС, его оценка и управление имеют два взаимосвязанных объектных основания. Первое — внутренние количественные и качественные изменения в элементах ТС, структуре и функциях, а также в субстратно-субстанциональной основе систем. Второе — внешние изменения как результат взаимодействия с общественными явлениями. Такое раздвоение рассматриваемого целостного объекта имеет методологический смысл, ибо дает возможность выявить предметные особенности и целевую направленность научно-технический и производственной деятельности по созданию систем. Именно в процессе этой созидательной деятельности развивается ТС. Если рассматривать относительную самостоятельность развития, то оно предстанет как исторический процесс. Теперь это не входит в нашу задачу потому, что здесь развитие ТС рассматривается как объект и результат, как предмет и цель деятельности — исследовательской, оценочной и управленческой, т.е. созидательной деятельности. ТС представляет собой результат многоэтапного превращения природных объектов, существующих независимо от целеполагающей деятельности человека («первая объективная реальность»), в социальную форму бытия материи («вторая объективная реальность»), т.е. в искусственные материальные образования, становящиеся средством человеческой деятельности, направленной на удовлетворение общественных потребностей. Мир техники, мир в виде, например, преобразованных технических систем становится общим показателем уровня отношения человека к природе и тех общественных отношений, при которых совершается данная предметная деятельность. ТС входят в качестве вещественного компонента в произво­дительные силы общества. Поэтому развитие их производ­ственных функций и характер использования определя­ются диалектикой взаимодействия производительных сил и производственных отношений. Нас же интересуют внут­ренние особенности целенаправленного развития элемен­тов, структуры, функционирования ТС, которое соверша­ется в процессе преобразования природного в социальное. Не дифференцируя, можно сказать, что в целом это и есть объект технических наук как особого вида научной дея­тельности, продуцирующей технические знания, конструк­торские и технологические разработки, проекты, соответ­ствующую документацию. Применение технических наук потребовало новых организационных форм при значитель­ном расширении предметной структуры исследователь­ского процесса на основе интеграции с ними естествен­ных и общественных наук. Понадобились принципиально новые профессии исследователей, проектировщиков, экс­плуатационников.

В самом общем виде моменты развития ТС прослежи­ваются в следующих стадиях: теоретическое описание не только технико-экономической, но и социальной функции ТС, обусловленной объективными общественными усло­виями и потребностями; разработка методов и программ научной и проектно-конструкторской деятельности по со­зданию системы; формирование теоретической модели ТС, способной реализовывать технико-экономическую и соци­альную функцию; создание и внедрение ТС, в ходе кото­рого она становится средством труда, включается в веще­ственный состав производительных сил; получение обще­ственного результата от применения ТС, оценка ее влияния на всю совокупность общественных явлений и корректи­ровка на этой основе создания ТС.

Развитие ТС выступает настолько важным социальным явлением, что их разработка невозможна без организа­ции действенной взаимосвязи науки и техники, включающей в себя целый комплекс наук естественно-технических, экономических, инженерную психологию, тех­ническую эстетику, эргономику, экологию и другие. От взаимодействия технических и экономических наук зависит разработка технико-эксплуатационных показате­лей. Конкретно-экономические науки (экономика промыш­ленности, экономика отдельных областей, экономическая статистика) формируют экономические показатели сис­тем. Еще более значителен ряд взаимодействующих наук, которые обеспечивают социальные критерии развития ТС. В условиях развертывающейся НТР интенсифицируется обмен вещества и энергии между обществом и природой, что требует разработки и применения научно обоснован­ного регулирования природопользования и охранитель­ных мер. Прогресс ТС неразрывно связан с мероприятия­ми по дальнейшему совершенствованию здравоохранения. Наконец, есть немало проблем развития ТС, которые тре­буют социально-психологических решений. Поэтому эко­логические и социальные показатели ТС могут быть вы­делены на основе тесных контактов между естественно-техническими, сельскохозяйственными, медицинскими и общественными науками.

Определяющей для развития ТС проблемой, возника­ющей в процессе созидательной деятельности, что требует взаимодействия технических наук с общественными на­уками, является определение критерия прогрессивности и социально-экономической целесообразности разработки ТС. Попытки ограничиться чисто техническими критерия­ми несостоятельны, так же как и нельзя свести дело толь­ко к экономической эффективности создания новых ТС. На окончательное решение воздействуют не только эконо­мические, но и другие социальные факторы. Значение их может быть настолько велико, что выбор технического ва­рианта окажется менее выгодным с сегодняшней или даже с завтрашней экономической точки зрения.

Научное решение вопроса о том, насколько прогрес­сивна создаваемая ТС, получает обоснование совокупно­стью многих социальных параметров (экономических, эр­гономических, эстетических, экологических и пр.). Между тем в технической и экономической литературе широ­ко распространены характеристики ТС, определяющие их превосходство перед другими в одном каком-либо отно­шении. Причем чаще всего определение степени совер­шенства той или иной ТС сводится к экономическому критерию, к учету ее себестоимости и цены при различ­ных параметрах. Так, уровень экономической эффектив­ности нового технического объекта определяет меру его совершенства. Момент развития ТС фиксируется такой оценкой. Однако понятия совершенства ТС и ее эконо­мичности не совпадают. Для научной оценки требуется количественное определение меры их совершенства. Ме­тодика системных оценок, исключающих односторонность, пока не разработана. Как выделить параметры развития ТС, как их измерить и оценить — эти вопросы выдвига­ются в ранг наиболее актуальных и общеметодологиче­ских для технических наук. Необходима и общетеорети­ческая база, формируемая на основе соответствующих идей общей теории систем, системотехники, конструктологии и других дисциплин. Развитие современных ТС ста­новится объектом, как правило, системных исследований оценок и собственно объектом оценки. Оно осуществляет­ся во времени и придает ему направленность, необрати­мость, и еще — периодичность развития ТС в процессе созидательной деятельности, а именно: вначале теорети­ческие и прикладные исследования, затем разработка, освоение и применение новой научно-технической идеи, далее — совершенствование технико-экономических и со­циальных параметров создаваемой ТС до того момента, когда наступит время замены ее на качественно новую, более эффективную. Этот временной период есть жизнен­ный цикл системы. Каждый этот этап относительно самостоятельный, имеет качественную определенность, зна­чит — особенности функционального характера, выполня­ет специфическую роль в создании ТС. Существенной осо­бенностью функционирования цикла является его наукизация. Наука, во-первых, генерирует созидательные идеи, и, во-вторых, продолжает выступать (такова объективная функция науки) основой превращения «процесса производства из простого процесса труда в научный процесс» (Маркс К. Экономические рукописи 1857—1859 гг. // Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 46. С. 618). Поэтому необходимость управления развитием ТС, техники в целом есть следствие объективной закономерной тенденции становления такого производства, которое К. Маркс назвал «эксперимен­тальной наукой, материально-творческой» и «предметно воплощающейся наукой» (там же, с. 221). Научные откры­тия и новые концепции наряду с фундаментальными ис­следованиями служат сегодня источником возникновения и развития не только прогрессивных научных направле­ний, новых поколений ТС, но и целых отраслей индустрии, средством повышения научно-технического уровня всего производства.

Объектами управления в этом отношении становятся темпы развития научно-технических исследований и раз­работок по сравнению с производством, темпы роста чис­ленности научных сотрудников, расходов на науку и увели­чение ее вклада в создание современной техники, пути и способы разрешения противоречия между потребностями производства и реализацией научно-технических достижений. Прогресс науки и техники, рост потенциаль­ных возможностей повышения эффективности производ­ства значительно обгоняют экономические возможности этой реализации. Почему не все значительные научные достижения находят применение в производстве? В связи с этим одной из важнейших задач управления является выбор перспективных направлений развития ТС в целях концентрации научных сил для решения главных проблем, от чего зависит ускорение темпов создания ТС. В сферу управления входят развитие материально-технической базы научно-исследовательских и опытно-конструкторских орга­низаций, усиление заинтересованности и ответственнос­ти их коллективов и работников, выполняющих функции управления с большей эффективностью их деятельности. Исследования сосредотачиваются на решении ключевых методологических, научно-технических и организацион­ных вопросов разработки ТС, предметно — на открытиях и изобретениях, способных внести подлинно революционные изменения в производство, с тем чтобы в ближай­шие годы обеспечить создание систем, отвечающих по сво­им показателям лучшим мировым образцам, внедрить про­грессивные технологические процессы и на этой основе существенно повысить производительность труда.

Проектирование ТС как объект управления занимает особо важное место в проработке ТС. Документация (проектно-конструкторская и технологическая, организацион­ные схемы, графики выпуска ТС или освоение техноло­гических процессов, заводские и отраслевые стандарты и др.) необходима для организации производства. Проводит­ся тщательная экспертиза, устанавливающая соответствие созданных опытных образцов мировому уровню НТП. Выявляется технико-экономическая оптимальность ТС (мак­симально возможное использование унифицированных конструкций, узлов и деталей, положительно зарекомен­довавших себя на практике, высокий уровень стандарти­зации, применение прогрессивных технологических про­цессов и методов организации проектирования). Здесь происходят качественное превращение научных знаний, овеществление их в конкретных видах ТС. Техническое освоение фундаментальных и прикладных знаний требу­ет решения целого ряда проблем не только научно-техни­ческого, но также социально-экономического и организа­ционного характера.

Объектом управления является и производство — один из важнейших этапов процесса создания ТС. Через него осуществляется целенаправленное воздействие на пред­шествующие производству этапы проектирования, прикладных и фундаментальных исследований. Именно на этапе производственного освоения ТС выявляется эффек­тивность научных идей и их технической реализации. Принятие управленческих решений предполагает всесто­ронний учет особенностей современного производства, и прежде всего динамичность, необходимость его непрерыв­ного совершенствования, приводящего к своевременному обновлению материально-технической базы, технологии и организации производства. Это, в свою очередь, оказыва­ется возможным при условии постоянного поиска мобильных технических средств и таких методов организации, которые обеспечивают быструю переориентацию произ­водства и подготовку к изготовлению новых ТС.

Управление развитием ТС происходит в условиях ограничения экстенсивного роста производства и перехо­да к всесторонней интенсификации производства, улуч­шению использования функционирующих основных про­изводственных фондов и увеличению доли выпуска про­дукции за счет роста производительности труда. Как бы ни были сложны современные ТС, научно-технические ре­шения, обеспечивающие экономное расходование ресур­сов при их создании, имеются во всех отраслях народно­го хозяйства. Это опыт, во-первых, создания и накопления принципиально новых средств труда, во-вторых — техни­ческого перевооружения и реконструкции действующих предприятий на базе выпускаемых ТС.

В сложном, многогранном и дорогостоящем процессе создания ТС участвуют большие коллективы, число орга­низаций-участников может достигать нескольких десят­ков и даже сотен. Стоимость разработок и испытаний очень велика и непрерывно возрастает. Разработка ТС идет по определенному графику, с тем чтобы они поступа­ли в эксплуатацию в назначенный срок. Плохая организа­ция затягивает сроки и чрезмерно, неоправданно увеличи­вает затраты. Все эти вопросы сплетаются в один общий узел и могут быть решены только с помощью очень совер­шенной организации коллективного труда.

Однако даже оптимальная организация не исчерпыва­ет всех проблем, возникающих при создании ТС. Управле­ние призвано увязать сопряженные в единый макрокомп­лекс сложные системы. Первая — сама техническая систе­ма («металл», как обычно говорят специалисты), вторая — множество научных, конструкторских, производственных организаций, образующих проектно-технологический ком­плекс, и третья — создание и эксплуатация комплекса (си­стемы), начиная от формирования тактико-технических требований к нему и кончая ликвидацией наступающей после физического или морального устаревания. Всем ука­занным системам свойственны характерные особенности: большое число разнородных компонентов и этапов, тес­ные взаимосвязи между ними, иерархическая структура, исключительно большая роль управления. Организация макросистемы и управление ею воздействуют не на одну, а на все сопряженные системы, обеспечивая достижение поставленной цели. Она заключается в том, чтобы создать высокоэффективную ТС в установленный заданием срок (лучше сократив его) при минимальных трудовых, мате­риальных и финансовых затратах. При реализации этой цели возникает много препятствий. По тем или иным при­чинам не удается добиться выполнения всей связанной суммы требований, часто противоречащих друг другу, либо же сроки выполнения отдельных этапов работ начинают растягиваться. Причины могут содержаться в изъянах других сопряженных систем. Это недоработки, дефекты проектирования или же недостатки в организациях, со­здающих эту систему. Они могут быть вызваны и пробле­мами планирования, отсутствием какого-либо этапа. По­этому вырабатывая стратегию и тактику управления, нельзя отрывать эти системы друг от друга. Планирова­ние призвано устранить эти препятствия, помехи и слу­чайности и включает в необходимый арсенал средств воз­действия на многозвенный процесс создания ТС (в част­ности, разделение на определенные этапы разработки, четкое планирование каждого звена, этапа и компонента, концентрацию усилий на важнейших, критических участ­ках, автоматизацию работ, моральные и материальные сти­мулы). Поэтому именно развитие ТС становится объек­том управления.

Задачи управления развитием ТС, практически решае­мые или в связи с некоторыми обстоятельствами пока не решаемые, можно классифицировать по функционально­му критерию. К функциям управления относятся планиро­вание (прогнозирование), организация, регулирование, учет и контроль.

Планированию принадлежит решающее значение, ибо выработка плана предполагает выбор направлений разви­тия ТС, определение состава и последовательности работ, обоснованный отбор средств для реализации путей развития, выбор и расчет значений показателей развития ТС, определение многочисленных связей, массивов и потоков информации. В результате планирования появляется опре­деленный вариант. Если нет вариантов, то не будет выбо­ра. Но варианты не существуют сами по себе, вне отноше­ния к задаче или цели, которую предстоит достичь. Если решается задача выбора из имеющихся вариантов, то аль­тернативами являются уже существующие виды и типы ТС с перечнями характеристик, технико-экономических данных и других сведений, дающих возможность оцени­вать их эффективность. Для управления в будущем эта информация отсутствует, ее заменяют данные прогнозных оценок как о перспективных видах и типах ТС, так и об их количественных характеристиках. То есть для того чтобы выбирать, надо определить, из чего выбирать, оценить возможный качественный и количественный эскизный вари­ант будущего развития. Как видим, вопросы оценки управ­ления тесно связаны и взаимообусловлены.

Организация служит целям формирования рациональ­ной структуры созидательной деятельности подразделе­ний, занятых разработкой ТС. Функция организации, выраженная в категории целевого управления, дает воз­можность определить содержание и характер организа­ционных связей в этой структуре, их роль, месторасполо­жение и «выходы» к смежным структурам. Однако это — только структурный аспект исследования, характеризую­щий в большей мере организацию как статистику систе­мы. Поскольку организация представляет собой структур­ное состояние элементов, а значит, их взаимосвязь, то в ней уже содержатся взаимозависимость, взаимовлияние элементов, т. е. динамическое их состояние. Значит, функ­ционально организация выступает как процесс, например, мобилизации имеющихся ресурсов и резервов, их балан­сирования и перераспределения для достижения созида­тельной цели. Организация как деятельность (вместе с тем и ее результат) в форме тех или иных связей, регламенти­рованных процессов решения задач, собственно струк­турных звеньев охватывает деятельность отдельных ра­ботников и производственных коллективов.

Регулирование предполагает координирование и стиму­лирование действий коллективов в разработке вопросов, связанных с развитием ТС. Оно учитывает так называе­мые возмущающие воздействия внешней среды. Тогда до­стигается такая деятельность, в которой выравниваются все отклонения выхода системы от заданного значения этого состояния. Координирование обеспечивает согласо­ванную работу коллективов и отдельных исполнителей, занятых в данной сфере деятельности. Стимулирование призвано создавать и поддерживать непрерывную заинтересованность персонала в решении поставленных перед ним производственных и других задач, связанных с обес­печением результативности развития ТС.

Учет и контроль в управлении осуществляются по двум направлениям оценки: действий исполнителей и под­разделений по реализации задач, связанных с создани­ем ТС; функционирования и развития систем (комплексов).

Как бы ни были конкретны и целенаправленны те или иные руководящие указания, четкими — организация и регулирование хода их выполнения, тем не менее задача не может считаться выполненной без соответствующей оценки действий исполнителей.

Учет и оперативный контроль созидательной деятель­ности ведутся в целях анализа этого процесса и выявле­ния недостатков и резервов оптимизации каждого этапа жизненного цикла ТС, устранения недостатков, обеспе­чения необходимой информацией.

В табл. 1.7 приведен фрагмент классификации задач управления развитием ТС. Группировка задач по стадиям жизненного цикла дает возможность анализировать состо­яние и принимать целенаправленные решения по отдель­ным стадиям развития ТС, проектировать (моделировать) на этой основе особые организационные блоки (службы, отделы, цеха), характеризующиеся общностью выполняе­мых ими работ по направления развития ТС и обеспечи­вать предпосылки для системного управления. Требования системного подхода вызывают необходимость дальнейшего расширения представлений о фактических масштабах и содержании развития ТС и возникающих в этой связи но­вых проблем управления.

Итак, будучи объективной закономерностью техниче­ского прогресса, развитие ТС рассматривается в триеди­ном плане: исследование особенностей, перспективных направлений технического прогресса, оценка соответству­ющих перспектив и управление развитием техники. Раз­витие ТС, в свою очередь, также нуждается в оценке, что­бы раскрыть реальные возможности его оптимизации.

Таблица 1.7